MORÖTESİ / ULTRAVİYOLE


Görünür bölgenin dışına çıktığı için insan gözüne görünmez olmasına rağmen yabanarısı gibi böcekler tarafından görülebilirler. Bu durum, duyma aralığı insanlardan çok daha geniş olan köpeklerin bizim işitme menzilimizin hemen dışındaki bir ıslık sesini duymasına benzer. Sinek öldürücü olarak bildiğimiz lambalar da özellikle yaz gecelerimizin baş belası olan sivrisinekleri bu şekilde çeker.


1801’de Johann Ritter görünür bölgenin mor ucunun ötesindeki olası dalga boyunun varlığını araştırmak için bir deney yapmıştır. Fotoğraf kâğıdının mavi ışığa maruz kaldığında kırmızı ışıkta olduğundan daha hızlı bir şekilde siyahlaşacağını bilerek, kâğıdın daha da yüksek enerjili bir ışıkta, daha hızlı siyahlaştığını gözlemlemiştir. Böylece morötesi ışınların dalga boyları 100-400 nm arasındadır.


Doğada ki su kaynakları içme ve kullanma suyu olarak yerleşim bölgelerindeki insanlara ulaştırılmadan önce özel şirketler veya kamu kuruluşlarınca işletilen “içme suyu arıtma” tesislerinde çeşitli arıtma işlemlerinden geçirilir. Şartlara bağlı olarak sanayi kuruluşları da ihtiyaç duydukları temiz suyu gerektiğinde çeşitli doğal kaynaklardan temin eder, kendi su arıtma tesislerinde istenilen kaliteye getirip kullanırlar. Ne tür bir arıtma tesisi olursa olsun, kapsamında “dezenfeksiyon” işlemi mutlaka yer alır.


UV-C ışınlarının dezenfektan etkisini su arıtmada kullanmaya yönelik çalışmalar 19. Yy sonlarına dayanır. İhtiyaç duyulan UV-C ışınlarını sentetik olarak üreten cıva buharlı UV lambalar 20. Yy başlarında keşfedilmiş ve dünyanın ilk UV su dezenfeksiyon sistemi 1910 yılında Marsilya – Fransa’da ki arıtma tesisinde devreye alınmıştır. Fakat birkaç yıllık işletmeden sonra uygulama durdurulmuş, yerine daha kolay ve ucuz olması sebebiyle klorlama uygulaması getirilmiştir. Gelişen teknoloji ile birlikte UV daha etkili ve ekonomik bir hale gelmiş her kapasitede UV dezenfeksiyon cihazları üretilebilmiştir. 1950’li yıllardan itibaren UV ışınları ile su dezenfeksiyonu hızla yaygınlaşmış ve günümüzde standart, güvenilir bir uygulama halini almıştır.


ETKİ MEKANİZMASI


Doğada UV ışınlarının kaynağı güneştir. Güneşten atmosferimize ulaşan UV-A (315-…-400 nm ) ve UV-B ( 280-…-315 nm ) ışınları yeryüzüne kısmen ulaşabilir. Bu ışınlar aşırıya kaçılmadıkça insanlar açısından faydalıdır, örneğin vücudumuzun D vitamini sentezi yapmasını veya cildimizin bronzlaşmasını sağlar. Buna karşın dezenfektan etkisi olan güçlü UV-C (200-…-280 nm ) ozon tabakası tarafından büyük oranda emilmekte ve yeryüzüne ulaşamamaktadır. Aksi halde bu ışınlar mikro yaşamı yok edecek dünyada insan dahil hiçbir canlının gelişmesi mümkün olamayacaktı.


Şekil 1’deki “hücre ölüm eğrisinden” görüldüğü gibi, mikroorganizmaların DNA’sı üzerinde en fazla tahribata yol açan UV ışınları 240 ila 280 nm aralığındaki UV-C ışınlarıdır. Eğrinin pik noktasında yaklaşık 253 - 256 nm dalga boylu ışınlar için etki en üst noktaya ulaşır. Bu etki kısaca şöyle açıklanabilir: Yaklaşık 254 nm dalga boylu yüksek enerjiye sahip UV-C ışınları mikroorganizmaların hücre zarından içeri süzülür ve DNA’yı oluşturan başta “Timin” adlı nükleik asitler tarafından absorbe edilir. Bu enerji transferi sonucu DNA zinciri birçok noktasından tahrip olur. DNA’sı bozulan canlının üreme dahil tüm hücre faaliyetleri durur ve hücre ölümü gerçekleşir.


UV LAMBALAR UV IŞINLARINI NASIL ÜRETİR?


Günümüzde su dezenfeksiyon cihazlarında kullanılan UV lambalar “cıva buharlı” tiptedir. Dayanıklı kuvarstan imal cam tüp şeklindeki UV lambanın içinde özel inert bir gaz ve katı formda cıva mevcuttur (gelişmiş UV lambalarda “amalgam” veya “indium-amalgam” alaşımları vardır). Lambanın her iki ucunda elektrotlar bulunur ve özel tasarım enerji kaynakları (elektronik balast) ile beslenir. Öncelikle inert gaz ısıtılır, civanın buharlaşması ve iyonlaşarak tüp içine dağılması sağlanır. Ardından elektrotlar elektron yaymaya başlar. İki elektrot arasındaki potansiyel farkı (volt) ile elektronlar tüp içinde bir elektrottan diğerine ve akış yönü sürekli değiştirilerek (AC frekans) yüksek hız ve yoğunlukta hareket etmeye başlar (elektron bombardımanı). Elektronlar cıva iyonları ile çarpışarak enerji seviyelerini yükseltir. Cıva iyonları aldıkları enerjiyi 254 nm dalga boylu UV-C ışınları yayarak deşarj ederler.


Başarılı bir UV lamba en az elektrik enerjisi harcayarak en fazla miktarda UV ışını üretmeli  ve mümkün olan en uzun süre hizmet etmelidir. Ayrıca lambanın yaydığı ışın spektrumu “monokromatik” olmalı yani sadece 254 nm dalga boylu ışınlar üretmelidir. Daha geniş spektrumda 200 nm ile 400 nm aralığında UV ışınları üreten “polychromatic” UVlambalar da mevcuttur. Ancak aşırı enerji tüketimleri ve 240 nm altı ışınların oluşturduğu yan etkiler nedeniyle bu tür UV lambaların içme suyu arıtımında kullanımı sınırlıdır.