ترجمه و اقتباس: دکتر سید علی اکبر طباطبایی

از: ASHOK J. GADGIL & LESLEI J. SHOWN

بیماری‌های منتقله از آب نظیر وبا، تب تیفوئید، عفونت‌های گوارشی، اسهال خونی و هپاتیت‌های عفونی در هر ساعت باعث مرگ بیش از ۴۰۰ کودک در کشورهای در حال توسعه شده و هر ساله منجر به هدر رفتن میلیاردها ساعت کار مفید و مؤثر می شود.

امروزه در برخی از کشورهای در حال توسعه توزیع و تحویل آب در منزل و استفاده از آب شهری متداول نبوده و مردم غالباً باید آب مورد نیاز خود را از خارج خانه های خود تأمین نمایند. در کشور هند، مسائل مربوط به تمیزی و تصفیه آب از اهمیت خاصی برخوردار است به‌ویژه در فصول بارانی که باران‌های سنگین باعث انتقال فاضلاب‌ها و دیگر مواد آلاینده به چاه‌ها و آب‌های سطحی می شود.

با توجه به اهمیتی که تصفیه آب در بهداشت عمومی و سلامت جامعه دارد در آزمایشگاه Lawrence Berkely تلاش‌هایی در جهت ارائه سیستمی برای ضد عفونی کردن آب روستاهای هند با استفاده از نور ماوراء بنفش (UV) انجام گرفت. هدف این پروژه طراحی و آزمایش دستگاه ضد عفونی کننده آب برای کشورهای در حال توسعه بود. به گونه ای که این دستگاه با دوام، ساده، ارزان و همچنین قابل نصب و نگهداری در محل باشد.

گروهی که مسئول این پروژه بودند تحقیقات خود را در تابستان ۱۹۹۳ آغاز کردند و فعالیت‌های آن‌ها در آگوست ۱۹۹۳ همزمان با شیوع و با در هند، تایلند و بنگلادش فزونی یافت یک سال بعد، همه گیری وبا به یک مشکل بزرگ در هند تبدیل شد به طوری که بین ماه‌های می و آگوست ۱۹۹۴، تقریباً ۲۲۰۰ نفر از و با جان باختند. البته سایر بیماری‌های منتقله از آب نیز تهدیدی جدی برای سلامتی مردم هند به شمار می روند به گونه‌ای که تنها در ایالت Orissa حدوداً در هر روز ۳۰۰ نوزاد به علت ابتلا به بیماری‌های گوارشی منتقله از آب می‌میرند.

پروژه مذکور از طرف سازمان‌ها و مؤسساتی نظیر سازمان توسعه بین المللی ایالات متحده بخش انرژی ایالات متحده و مؤسسه راکفلر مورد حمایت مالی قرار گرفت و شرکت‌های جنرال الکتریک و فیلیپس نیز لامپ‌های UV را در اختیار این پروژه قرار دادند. محققانی که طرح ضد عفونی آب با نور UV را در هند پیاده کرده اند امیدوارند که آن را در کشورهای دیگری نظیر بنگلادش و تایلند که نیازمند کمک برای مبارزه با بیماری‌های منتقله از آب هستند. همچنین در کشورهای آمریکای لاتين بخصوص پرو که و با یک مشکل بسیار جدی برای آن‌ها محسوب می شود، بسط و توسعه دهند.

سیستم ضد عفونی آب با نور ماوراء بنفش

در این فن آوری از نور ماوراء بنفش (UV) به منظور از بین بردن عوامل بیماریزای آب باکتری‌ها، ویروس‌ها و قارچ‌ها استفاده می شود. نور UV به سه محدوده طول موجی مختلف تقسیم بندی می گردد UV-C از ۱۰۰ تا ۲۸۰ نانومتر UVB از ۲۸۰ تا ۱۳۱۵ نانومتر و ۷۸ از ۳۱۵ تا ۴۰۰ نانومتر نور UVC میکروب کش بوده و قادر به از بین بردن باکتری‌ها، ویروس‌ها و سایر عوامل بیماریز است که این کار را از طریق غیر فعال کردن DNA و در نتیجه جلوگیری از تکثیر آن‌ها انجام می دهد. نوری با طول موج ۲۵۴ نانومتر دارای بالاترین خاصیت میکروب کشی در محدوده UV است.

زیرا در این طول موج یک لامپ بخار جیوه با فشار پایین تقریباً ۷۰ درصد نورش را ساطع می‌کند و از این رو از لامپ فلورسنت معمولی می‌توان برای این سیستم ضد عفونی استفاده نمود.

لوله‌های شیشه‌های لامپ‌های فلورسنت که دفاتر و گاهی اوقات، منازل ما را روشن می‌کنند با یک لایه فسفر پوشانده شده اند که این لایه نور UV را جذب کرده و نور مرئی را عبور می‌دهد. لامپی که برای سیستم ضد عفونی استفاده می‌شود مشابه لامپ فلورسنت معمولی است با این تفاوت که لوله لامپ با فسفر پوشانده نشده و از یک شیشه مخصوص ساخته شده است که نور UV را از خود عبور می دهد. این نوع لامپ میکروب کش توسط شرکت‌های سازنده لامپ‌های فلورسنت معمولی تولید می شود.

قبل از اینکه آب آلوده وارد محفظه ضد عفونی سیستم UV گردد، باید صاف شود تا کدورت آن کاهش یابد. البته اگر آب مستقیماً از یک منبع آبی داخل زمین ( مانند یک چاه کم عمق) به داخل محفظه پمپ شود عملیات صاف کردن ضروری نیست، زیرا معمولاً کدورت آب داخل زمین کم می‌باشد. کدورت موجود در آب‌های سطحی را می‌توان با استفاده از یک فیلتر شنی مناسب کاهش داد.

در محفظه ضد عفونی آب با قرار گرفتن در معرض نور UV ضدعفونی می شود. محفظه UV از ورقه فلزی ساخته شده و حاوی یک لامپ UV می‌باشد که زیر یک بازتابگر واقع شده است. در این محفظه آب از طریق کانال‌هایی در یک سینی فلزی و زیر لامپ UV جریان می‌یابد. در شکل یک لامپ UV با قدرت ۳۶ وات به طول ۹۱ سانتی متر و قطر ۲٫۵ سانتی متر، نمایش داده شده که زیر یک بازتابگر مقعر آلومینیومی قرار گرفته است. عمق آب در محفظه ۱۲٫۵سانتی متر است و اگر آب با سرعت ۳۰ لیتر در دقیقه از دستگاه عبور نماید، دانسیته انرژی نور UV که به آب تابیده می شود ۲۰ میلی وات در ثانیه به ازای هر cm² خواهد بود که می تواند ۹۹ درصد  از عوامل بیماریزای موجود در آب را از بین ببرد. محفظه مجهز به یک سیستم به هم مرتبط الکتریکی است به گونه ای که تا سرپوش محفظه محکم بسته نشود لامپ شروع به کار نمی کند، این سیستم مانع از آن می شود که متصدیان دستگاه در معرض نور خطرناک و زیانبخش UV قرار گیرند. از محفظه ضد عفونی آب از طریق یک توپی در اختیار مصرف کننده قرار گرفته و یا اینکه به یک مخزن کوچک جهت ذخیره آب قابل شرب منتقل میشود. نیروی ثقل باعث حرکت آب در داخل سیستم می‌گردد. این سیستم با مصرف کلی ۴۰ وات، تقریباً ۳۰ لیتر آب را در دقیقه ضد عفونی میکند که این بیش از سه برابر آبی است که از یک شیر آب وان حمام و یا یک شیلنگ معمولی آبیاری باغ جریان می یابد.

هزینه ضد عفونی آب با سیستم UV

گروه مسئول این پروژه معتقدند که به وسیله سیستم‌های ضد عفونی کننده UV می‌توان با صرف هزینه بسیار پایین مشکلات مربوط به آلودگی آب آشامیدنی در روستاهای هند را به طور قابل ملاحظه ای کاهش داد. این فن آوری در بخش عظیمی از جمعیت هند قابل استفاده است زیرا اکثر روستاهای هند به برق دسترسی دارند. حدود ۷۰ درصد جمعیت هند روستایی بوده و تقریباً ۸۰ درصد روستاها به شبکه برق متصل هستند.

میزان سرمایه برآورد شده برای یک سیستم UV ، ۵۰۰ دلار است که شامل کلیه وسایل و نیروی کار می باشد. محفظه از جنس فولاد ضد زنگ بوده و عمر آن تقریباً ۴۰ سال است. لامپ UV هر سال باید تعویض شود. با در نظر گرفتن نرخ بهره ۱۲ درصد در سال، هزینه سرمایه سیستم UV حدوداً ۶۰ دلار در سال می‌باشد. با فرض اینکه سیستم ۱۲ ساعت در روز کار کند و بهای برق ۸ سنت به ازای هر کیلووات ساعت باشد هزینه کار کرد سالانه یک سیستم UV تقریباً ۴۴ دلار خواهد بود که شامل تعویض لامپ UV و بهای برق است، بنابراین هزینه کلی سالانه سیستم حدود ۱۰۴ دلار است که البته این رقم هزینه تأمین مخازن ذخیره آب و فیلترهای شنی را شامل نمی شود هر چند که این موارد ارزان بوده و به آسانی قابل تهیه هستند.

با کارکرد ۱۲ ساعت در روز این سیستم ۷۸۸۴ تن (۷٫۹ میلیون لیتر)  آب را در سال ضد عفونی خواهد کرد. بنابراین بهای آب ضد عفونی شده تقریباً ۱ سنت به ازای هر تن است. اگر نیاز روزانه هر فرد به آب آشامیدنی ۱۰ لیتر باشد، یک سیستم UV قادر است آب کافی را برای ۲۲۰۰ نفر روستایی فراهم کنند. نتیجتاً یک سیستم UV می تواند آب قابل شرب را در تمام سال برای یک جامعه ۲۲۰۰ نفری به بهای تقریباً ۵ سنت برای هر روستایی در سال تأمین نماید.

مقایسه سیستم UV با سایر روش‌های تصفیه آب

برای اولین بار ضد عفونی آب آشامیدنی با نور UV در اوایل قرن بیستم صورت گرفت که البته در آن موقع از موفقیت چندانی برخوردار نبود که دلایل آن عبارت بودند از: هزینه های عملیاتی بالا، مشکلات نگهداری، اعتماد کم به این سیستم و همچنین پیدایش روش کلر زدن به آب که از کارایی و اعتبار بیشتری برخوردار بود. اما با گذشت زمان فن آوری UV پیشرفته تر و ارزان تر شد. به گونه ای که اخیراً به‌ویژه در اروپا محبوبیت و مقبولیت خاصی را به دست آورده است. امروزه حدود ۲۰۰۰ کارخانه تصفیه آب در اروپا از سیستم ضد عفونی با UV استفاده می‌کنند اما بر خلاف اروپا در کشورهای در حال توسعه ضد عفونی با UV یک روش متداول برای تصفیه آب به شمار نمی رود. در این کشورها بعضی از مردم آب آشامیدنی سالم را از چاه‌های عمیق به دست می‌آورند و برخی دیگر آب خود را با کلر و یا به وسیله جوشاندن روی یک اجاق خوراک‌پزی ضد عفونی می کنند. ذیلاً، سیستم ضد عفونی UV با سایر روش‌های تصفیه آب مقایسه می شود.

استفاده از چاه‌های عمیق

در هند بسیاری از خانواده‌های روستایی آب آشامیدنی خود را از چاه‌های عمیق به دست می‌آورند. از آنجایی که عمق چاه‌ها بیش از ۲۰۰ پاست، آب زیر یک لایه غیر قابل نفوذ برای مدتی طولانی محفوظ باقی مانده و معمولاً عاری از باکتری است. یکی از معایب تأمین آب از یک چاه عمیق این است که اکثر مردم طعم آن را دوست ندارند زیرا این آب قدیمی و کهنه بوده و دارای املاح حل شده زیادی است و لذا بیشتر مردم ترجیح می‌دهند از آب‌های سطحی که تازه تر هستند استفاده نمایند. از طرف دیگر احداث چاه‌های عمیق به خاطر نیاز به استفاده از دستگاه‌های حفاری مخصوص وقت گیر بوده و گران تمام می شود.

در مقایسه با چاه‌های عمیق، سیستم ضد عفونی با UV دارای چندین مزیت است. این سیستم آب تازه را ضد عفونی کرده و هیچ تأثیری بر روی بو و طعم آب ندارد. به‌علاوه بنا کردن این سیستم ارزان تر بوده و وقت کمتری را می گیرد. یکی دیگر از مزایای سیستم UV این است که برخلاف یک چاه در صورت لزوم به آسانی قابل انتقال از یک مکان به محل دیگر است.

ضد عفونی با کلر

ذخایر آبی در بسیاری از جوامع روستایی به وسیله کلر ضد عفونی می‌شود. کلر تمام عوامل بیماری را از جمله ژیاردیا را از بین می برد. به‌علاوه کلر یک اثر ماندنی و پایا دارد به این معنا که اگر مجدداً باکتری به آب کلر زده شده وارد شود، این باکتری جدید نیز از بین خواهد رفت. اگر چه روش ضد عفونی با کلر روش تجربه شده مناسبی است اما معایبی نیز دارد. از جمله اینکه اغلب مردم طعم و بوی آب کلر زده را دوست ندارند. به‌علاوه از آنجایی که امکان دارد مقدار بیش از حد کلر به آب افزوده شود، لازم است یک شخص کارآزموده قبل از اینکه آب به مصرف برسد سطح کلر آن را آزمایش نماید اما نکته حائز اهمیت ضرورت حفظ مقدار ثابتی از کلر در آب میباشد چرا که همه گیری‌های وبا در هند به میزان زیادی به اختلال در مقدار کلر آب نسبت داده می شود.

بر خلاف ضد عفونی با کلر، روش UV ژیاردیا را از بین نمی‌برد و اثر ماندنی بر روی باکتری‌هایی که ممکن است بعد از ضد عفونی وارد آب شوند ندارد. اما در مناطقی که ژیاردیا مشکل زا نبوده و یا جاهایی که ذخیره طولانی مدت آب ضروری نیست، ضد عفونی با UV روش مفید و کارآمد به شمار می‌رود. روش UV از لحاظ قیمت با روش ضد عفونی به وسیله کلر قابل مقایسه بوده و دارای چندین مزیت است. همانطور که قبلاً اشاره شد، ضد عفونی با UV هیچ تأثیری بر روی بو و مزه آب ندارد. به‌علاوه خطر استفاده بیش از حد که برای کلر وجود دارد در مورد UV مطرح نیست.

مهم ترین برتری سیستم UV بر روش ضد عفونی با کلر این است که سیستم نسبت به اختلال در مقدار عامل ضد عفونی کننده آسیب پذیر نیست زیرا بعد از اینکه اجزاء اولیه سیستم تهیه شدند تا هنگامی که لامپ هر سال تعویض شود، سیستم می تواند برای سال‌ها کار کند.

جوشاندن آب بر روی یک اجاق خوراکپزی

اگر چه تعداد کمی از روستائیان هندی آب آشامیدنی خود را به وسیله جوشاندن بر روی اجاق خوراکپزی ضد عفونی می‌کنند، اما این یک روش متداول در میان خانواده های روستایی در بعضی از کشورهای در حال توسعه از جمله چین است. در این روش سوزاندن چوب به منظور تأمین سوخت مورد نیاز برای ضد عفونی کردن آب منجر به تخریب فزاینده جنگل‌ها می‌شود. به طوری که در بسیاری از مناطق هند و همچنین سایر کشورهای در حال توسعه، جنگل زدایی گسترش یافته و ذخایر سوختی حاصل از چوب رو به کاهش است. از آنجا که معمولاً زنان مسئول تأمین مایحتاج انرژی خانواده از طریق جمع آوری سوخت هستند، کمبود سوخت حاصل از چوب بیشترین زحمت را متوجه آنان ساخته به‌ویژه در هند که تأمین سوخت به یک کار پر مشقت برای زنان روستایی مبدل شده است. به‌علاوه خطرات ناشی از استنشاق دود حاصل از اجاق‌هایی که با سوخت چوبی کار می‌کنند، به طور جدی سلامتی زنان را تهدید میکند.

ضد عفونی با UV دارای فواید و مزایای مهمی نسبت به روش جوشاندن آب است. سیستم UV هیچگونه اثر تخریبی بر روی جنگل‌ها ندارد و همچنین نیازمند آن نیست که یک نفر هنگامی که انتظار می کشد تا آب به جوش آید آتش دودزای آن را تحمل و از آن مراقبت نماید به‌علاوه میزان صرفه جویی انرژی با سیستم UV در مقایسه با سوزاندن سوخت‌ها فوق العاده زیاد است. زیرا روش ضد عفونی با UV تقریباً ۴۰٫۰۰۰ بار کمتر از جوشاندن آب بر روی یک اجاق خوراکپزی انرژی مصرف می کند.

بهبود وضعیت زندگی زنان روستایی

یکی از بزرگترین فواید استفاده از روش ساده و ارزان UV برای ضد عفونی آب بهبود کیفیت زندگی زنان روستایی در کشورهای در حال توسعه است. زیرا معمولاً زنان مسئول تأمین آب آشامیدنی سالم برای خانواده خود هستند. از طرف دیگر عامل اصلی مرگ کودکان در کشورهای در حال توسعه استفاده از آب آشامیدنی غیر بهداشتی است. مطابق با گزارش یونیسف در سال ۱۹۹۳ ، ۳٫۸ میلیون کودک زیر ۵ سال در کشورهای در حال توسعه به علت ابتلا به بیماری‌های اسهالی ناشی از آب آشامیدنی ناسالم جان باختند. در مناطقی که مرگ و میر نوزادان زیاد است، زنان بچه های بیشتری را به دنیا می آورند تا مطمئن شوند حداقل تعداد کمی از آن‌ها زنده می مانند که از والدینشان در دوران پیری مراقبت نمایند. بهبود کیفیت آب آشامیدنی به طور قابل ملاحظه ای مرگ و میر کودکان و نوزادان را کاهش می دهد که این زحمت مادران را برای مراقبت از کودکان بیمار کم می‌کند و از غم و اندوه آنان به واسطه از دست دادن کودکانشان در اثر ابتلا به بیماری‌های اسهالی می‌کاهد.

موانع و مشکلات استفاده از سیستم UV

معمولاً ارائه یک فن آوری جدید در جوامع روستایی و یکپارچه کردن آن با ساختار جامعه با مشکلاتی همراه است. باید اطمینان حاصل نمود که همه روستائیان به‌خصوص افراد فقیر و کم سواد، امکان دسترسی و استفاده از آب ضد عفونی شده را دارند. همچنین باید راه کارهایی را برای نگهداری سیستم در نظر گرفت و از آنجا که زنان معمولاً مسئول تأمین آب خانواده هستند. باید به آنان در خصوص کار با سیستم UV آموزش‌های لازم داده شود.

نتیجه گیری

سیستم UV ، روشی مفید و کارآمد برای ضد عفونی آب در کشورهای در حال توسعه است. این سیستم بادوام و ارزان بوده کار کردن با آن آسان و قابل نصب و نگهداری در محل است. محققان در آزمایشگاه Lawrence Berkely تخمین زده اند که این سیستم می تواند آب آشامیدنی مورد نیاز جوامع روستایی را به بهای تقریباً ۵ سنت برای هر روستایی در سال تأمین نماید.

استفاده از این روش ساده و ارزان برای ضد عفونی کردن آب جان عده زیادی از مردم به‌ خصوص کودکان را که به بیماری‌های اسهالی حساس ترند نجات خواهد داد. به‌علاوه سیستم ضد عفونی UV به طور قابل ملاحظه‌ای کیفیت زندگی زنان روستایی را بهبود می بخشد زیرا هم از بار کاری آنها می کاهد و هم میزان مرگ و میر کودکانشان را به واسطه ابتلا به بیماری‌های منتقله از آب کاهش می دهد. سیستم UV نسبت به روش معمول جوشاندن آب بر روی اجاق خوراکپزی ۴۰٫۰۰۰ بار کمتر انرژی مصرف می‌کند که این در سطح منطقه ای و جهانی منافع زیست محیطی قابل توجهی را به همراه دارد. در سطح منطقه ای استفاده از روش UV ، به جای سوزاندن سوخت‌های حاصل از چوب از آلودگی هوای داخل و خارج ساختمان کاسته و همچنین میزان تخریب جنگل‌ها را کاهش می‌دهد و در سطح جهانی از انتشار دی اکسید کربن که یک گاز گلخانه ای است و باعث تغییرات جوی در کل جهان می شود، می کاهد.