تصفیه آب با نور خورشید چگونه کار میکند؟

تصفیه آب با نور خورشید یا ( Solar Water Disinfection) SODIS یکی از ساده‌ترین، مؤثرترین و کم‌هزینه‌ترین روش‌های ضدعفونی آب در جهان است. این روش به‌ویژه در مناطق روستایی، شرایط بحران، مناطقی که دسترسی به سیستم‌های تصفیه صنعتی ندارند، یا موقعیت‌های اضطراری استفاده می‌شود. در این فرآیند، نور خورشید بدون نیاز به مواد شیمیایی یا برق، آب آلوده را ضدعفونی کرده و باکتری‌ها و ویروس‌ها را غیرفعال می‌کند. تصفیه خورشیدی ترکیبی از انرژی پرتوهای فرابنفش و افزایش دما است. این دو عامل با هم ساختار DNA و غشای سلولی میکروارگانیسم‌ها را تخریب کرده و توانایی تکثیر آنها را از بین می‌برند. مطالعات نشان داده‌اند که روش  SODIS می‌تواند تا ۹۹٪ میکروب‌های بیماری‌زا را نابود کند و آب را برای مصرف انسان ایمن‌تر سازد.

مکانیزم عملکرد تصفیه آب با نور خورشید

فرآیند SODIS بر پایه سه مکانیسم علمی عمل می‌کند:

1. تابش UV-A (محدوده 320 تا 400 نانومتر): این اشعه مستقیماً DNA باکتری‌ها و ویروس‌ها را تخریب کرده و آن‌ها را از تکثیر بازمی‌دارد. با آسیب دیدن ماده ژنتیک، میکروارگانیسم‌ها توانایی ادامه حیات را از دست می‌دهند.
2. اثر حرارتی خورشید: زمانی که دمای آب به بالای ۵۰ درجه سانتی‌گراد برسد، تخریب میکروبی با سرعت بیشتری رخ می‌دهد. در دماهای بالای ۷۰ درجه سانتی‌گراد، بسیاری از باکتری‌ها در چند دقیقه از بین می‌روند.
3. اثر هم‌افزایی UV + گرما: وقتی نور UV شدید باشد و دما نیز بالا برود، سرعت نابودی میکروب‌ها چند برابر می‌شود. این حالت معمولاً در تابستان و مناطق آفتابی رخ می‌دهد.

مراحل تصفیه آب با نور خورشید (SODIS)

تصفیه آب با نور خورشید یک روش ساده، طبیعی و کم‌هزینه است که با استفاده از ترکیب تابش UV-A و گرمای خورشید میکروارگانیسم‌ها را از بین می‌برد. برای دستیابی به بهترین نتیجه، باید مراحل زیر با دقت انجام شوند:

• انتخاب بطری مناسب: از بطری‌های شفاف PET یا شیشه‌ای با قطر حداکثر ۱۰ سانتی‌متر استفاده کنید. بطری‌های شفاف باعث نفوذ بهتر نور خورشید می‌شوند و اثر ضدعفونی افزایش می‌یابد. بطری‌های رنگی یا فلزی مناسب نیستند؛ زیرا مانع عبور نور   UV  می‌شوند.
• پر کردن بطری با آب نسبتاً شفاف: آب باید تا حد امکان شفاف باشد تا اشعه UV به تمام حجم آب برسد. در صورت کدورت یا وجود ذرات معلق، ابتدا صاف‌سازی یا ته‌نشینی انجام دهید تا راندمان ضدعفونی کاهش پیدا نکند.
• تکان دادن بطری برای اکسیژن‌رسانی اولیه: تکان دادن آب در بطری باعث افزایش اکسیژن محلول شده و سرعت فرآیند تخریب میکروارگانیسم‌ها را بالا می‌برد. این مرحله به ویژه در آب‌های ایستاده یا با اکسیژن کم مهم است.
• قرار دادن بطری‌ها در معرض نور مستقیم خورشید: بطری‌ها را روی پشت‌بام یا محوطه باز و صاف قرار دهید تا بیشترین نور     UV و گرما به آب برسد. بهتر است بطری‌ها در سطحی صاف و بدون سایه قرار بگیرند و هر چند ساعت یکبار برای یکنواخت شدن دما و تابش نور، آنها را کمی جابه‌جا کنید.

زمان انتظار و دمای آب

روزهای آفتابی: حداقل ۶ ساعت

روزهای نیمه ابری: ۱ تا ۲ روز

اگر دمای آب به ۵۰ درجه سانتی‌گراد برسد، زمان مورد نیاز برای ضدعفونی تقریباً نصف می‌شود.
زمان مناسب به شدت نور خورشید و دمای محیط بستگی دارد؛ بنابراین، پایش دما و شرایط آب و هوا اهمیت زیادی دارد.
نگهداری آب تصفیه‌شده: پس از فرآیند ضدعفونی، آب باید در ظرف تمیز و بسته نگهداری شود تا از آلودگی مجدد جلوگیری شود. بهترین روش، استفاده از بطری شفاف یا ظروف بهداشتی با درپوش محکم است. همچنین، آب آماده شده بهتر است در مکان خنک و به دور از نور مستقیم خورشید نگهداری شود تا کیفیت آن حفظ شود.

مزایای استفاده از روش SODIS

• نیاز نداشتن به برق، مواد شیمیایی یا تجهیزات پیچیده
• حذف مؤثر باکتری‌ها، ویروس‌ها و انگل‌های تک‌یاخته‌ای
• هزینه بسیار پایین و مناسب مناطق کم‌درآمد
• کاربرد عالی در شرایط اضطراری مثل زلزله یا سیل
• جایگزین مناسب برای جوشاندن آب (در زمان کمبود سوخت)

محدودیت‌های ضدعفونی آب با نور خورشید

اگرچه روش  SODIS یک راهکار کم‌هزینه و ساده برای ضدعفونی آب است، اما دارای محدودیت‌هایی است که باید در نظر گرفته شود. اولین محدودیت، کدورت آب است؛ آب‌های خیلی کدر یا دارای رسوبات بالا مانع رسیدن کافی نور UV به میکروب‌ها می‌شوند و راندمان کاهش می‌یابد. دوم، آلودگی شیمیایی مانند فلزات سنگین، سموم کشاورزی یا مواد نفتی، با SODIS حذف نمی‌شوند و برای این نوع آب‌ها باید پیش‌تصفیه شیمیایی یا مکانیکی انجام شود. همچنین، این روش برای هوای ابری یا مناطق کم‌نور کارایی کمتری دارد و زمان ضدعفونی طولانی‌تر می‌شود. استفاده از ظروف غیرشفاف، فلزی یا رنگی نیز مانع نفوذ نور خورشید شده و فرآیند را غیرمؤثر می‌کند. در نتیجه، انتخاب صحیح آب و شرایط محیطی، کلید موفقیت SODIS است.

کدام آب برای ضدعفونی با نور خورشید بهتر است؟

بهترین آب برای ضدعفونی با نور خورشید، آبی است که شفاف و نسبتاً تمیز باشد. آب‌هایی که رسوب، گل و لای یا ذرات معلق زیادی دارند، ابتدا باید با صاف‌سازی یا ته‌نشینی آماده شوند تا نور UV بتواند به تمام حجم آب نفوذ کند. آب چاه کم‌عمق، آب رودخانه‌های شفاف، مخازن روستایی و آب ذخیره‌شده در ظروف تمیز برای SODIS مناسب هستند. همچنین، آب‌هایی که به مواد شیمیایی سنگین یا نفتی آلوده نیستند، بهترین نتیجه را می‌دهند. استفاده از بطری‌های شفاف PET یا شیشه‌ای با حداکثر ۱۰ سانتی‌متر قطر نیز باعث می‌شود نور خورشید به تمامی حجم آب برسد و ضدعفونی مؤثر انجام شود.

کاربرد SODIS در تصفیه اضطراری و توسعه جهانی

این روش توسط سازمان بهداشت جهانی (WHO)، یونیسف و بنیادهای بین‌المللی به عنوان یکی از کارآمدترین راهکارهای قابل‌اجرا در کشورهای کم‌درآمد شناخته شده است. طی دو دهه اخیر، بیش از ۴۰ کشور برنامه رسمی اجرای SODIS را آغاز کرده‌اند و میلیون‌ها نفر از این روش برای تأمین آب سالم استفاده می‌کنند.

جمع‌بندی

تصفیه آب با نور خورشید یک راهکار ساده، مقرون‌به‌صرفه و دوستدار محیط‌زیست است که می‌تواند کیفیت آب آشامیدنی را در مناطق فاقد امکانات تصفیه به طور چشمگیری بهبود دهد. این روش با ترکیب انرژی UV و گرما میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا را از بین می‌برد و برای شرایط اضطراری، مناطق محروم و حتی مصارف خانگی قابل استفاده است. به‌کارگیری صحیح مراحل SODIS و انتخاب آب مناسب می‌تواند آن را به یک ابزار مؤثر در پیشگیری از بیماری‌های مرتبط با آب تبدیل کند.