عوامل مؤثر بر اثربخشی در گندزدایی کلر

مقدمه ‌ای بر اهمیت گندزدایی با کلر

گندزدایی ستون فقرات سلامت عمومی و صنعتی است. کلر به عنوان یک گندزدا قدرتمند و کم‌ هزینه نقش حیاتی در کنترل پاتوژن ‌های بیماری ‌زا در منابع آبی و سطوح مختلف ایفا می ‌کند. مصرف آب سالم و عاری از میکروب که لازمه‌ ی زندگی انسان است به طور مستقیم به گندزدایی مؤثر با کلر وابسته است. از بیمارستان‌ ها و صنایع غذایی تا تصفیه‌ خانه ‌های آب ، کلر به عنوان سپر دفاعی در برابر طیف وسیعی از باکتری ‌ها ، ویروس ‌ها و قارچ‌ ها عمل کرده و از شیوع بیماری ‌های عفونی پیشگیری می ‌کند. به ‌کارگیری این روش ، در کنار خرید کلر کلران سمنان 65 درصد تضمین‌ کننده‌ بهداشت محیط و ارتقاء سطح سلامت جوامع بشری است و نقش اقتصادی قابل توجهی در کاهش هزینه ‌های درمان و افزایش بهره‌ وری دارد. بنابراین مطالعه ‌عوامل مؤثر بر اثربخشی گندزدایی کلر از اهمیت استراتژیک بالایی برخوردار است.

تعریف علمی اثربخشی گندزدایی کلر

اثربخشی گندزدایی کلر میزان موفقیت این فرایند در از بین بردن میکروارگانیسم ‌های بیماری ‌زا را نشان می ‌دهد. این مؤلفه با اندازه‌ گیری کاهش لگاریتمی تعداد میکروارگانیسم‌ ها پس از اعمال کلر به صورت کمی تعیین می‌ شود. عوامل متعددی بر اثربخشی کلر تأثیر می ‌گذارند از جمله غلظت کلر آزاد باقیمانده ، مدت زمان تماس کلر با میکروارگانیسم ‌ها (زمان تماس مؤثر) ، PH آب ، دمای محیط ، وجود مواد آلی و معدنی (که می ‌توانند با کلر واکنش داده و آن را غیرفعال کنند) و نوع میکروارگانیسم ‌ها. ارزیابی دقیق اثربخشی نیازمند بررسی همزمان این پارامترها و تعیین میزان کاهش بار میکروبی به‌ صورت کمی و کیفی است.

نقش غلظت کلر در اثربخشی فرایند گندزدایی

غلظت کلر عاملی تعیین ‌کننده در کارایی گندزدایی است. افزایش میزان کلر قدرت میکروب‌ کشی را افزایش می ‌دهد و طیف وسیع ‌تری از پاتوژن ‌ها را از بین می ‌برد. با این حال افزایش بی‌ رویه‌ ی غلظت علاوه بر هزینه ‌ی بیشتر منجر به تولید ترکیبات جانبی مضر مانند تری ‌هالومتان‌ ها (THMs) می شود که برای سلامت انسان خطرناک هستند. بنابراین یافتن غلظت بهینه مهم ‌ترین هدف در گندزدایی با کلر است. این غلظت بهینه کمترین میزان کلر لازم برای از بین بردن کامل میکروارگانیسم ‌های هدف را تضمین می ‌کند در عین حال از خطرات ناشی از غلظت ‌های بیش از حد جلوگیری می نماید. تعیین این غلظت بهینه با توجه به نوع آب ، نوع و میزان آلاینده‌ های میکروبی و شرایط محیطی باید با دقت انجام شود.

اهمیت زمان تماس کلر با میکروارگانیسم ‌ها

برای از بین بردن کامل پاتوژن ‌ها کلر نیاز به زمان کافی برای نفوذ به سلول ‌های میکروبی و تخریب ساختار آن‌ ها دارد. این زمان تماس به عوامل متعددی از جمله نوع میکروارگانیسم ، غلظت کلر و PH آب بستگی دارد. میکروارگانیسم ‌های مقاوم ‌تر به کلر به زمان تماس طولانی ‌تری نیاز دارند. کاهش زمان تماس باعث گندزدایی ناقص و باقی ماندن پاتوژن ‌ها در آب یا سطح مورد نظر می شود که خطرات جدی برای سلامت انسان به دنبال دارد. بنابراین برای دستیابی به گندزدایی مؤثر باید زمان تماس بهینه با توجه به شرایط خاص و نوع میکروارگانیسم ‌ها با دقت تعیین و رعایت شود. در کنار آن نیز بررسی اثرات باقی مانده پودر کلر بر محیط زیست صورت گیرد.

تأثیر دمای آب یا محیط بر عملکرد کلر

دما ، سرعت واکنش‌ های شیمیایی را تحت تأثیر قرار می‌ دهد و گندزدایی با کلر نیز از این قاعده مستثنی نیست. افزایش دما انرژی جنبشی مولکول ‌ها را بالا برده و سرعت واکنش کلر با میکروارگانیسم‌ ها را افزایش می ‌دهد. در نتیجه در دمای بالاتر گندزدایی سریع ‌تر و مؤثرتر صورت می ‌گیرد. اما افزایش بیش از حد دما سبب تبخیر کلر و کاهش غلظت مؤثر آن می شود. برعکس در دماهای پایین ‌تر سرعت واکنش کلر کاهش یافته و گندزدایی زمان بیشتری می ‌طلبد.

اثر PH محیط بر کارایی گندزدایی کلر

PH محیط میزان یون هیدروژن (H⁺) را تعیین می ‌کند و به‌ طور مستقیم بر فرم ‌های شیمیایی کلر مؤثر در گندزدایی اثر می ‌گذارد. در PH اسیدی (کمتر از 7) اسید هیپوکلرو (HOCl)فرم غالب کلر است که نفوذپذیری بالاتری به سلول ‌های میکروبی دارد و در نتیجه قدرت گندزدایی بیشتری از خود نشان می ‌دهد. در PH قلیایی (بالاتر از 7) هیپوکلریت (OCl⁻) فرم غالب است که اثر گندزدایی ضعیف ‌تری دارد. بنابراین برای حداکثر اثربخشی بهینه‌ ترین بازه PH برای گندزدایی با کلر معمولا در محدوده کمی اسیدی تا خنثی (حدود 6.5 تا 7.5) قرار دارد. البته این بازه به نوع میکروارگانیسم و سایر فاکتورها بستگی دارد.

نقش مواد آلی و معدنی موجود در آب یا سطوح

وجود ناخالصی ‌ها در آب یا روی سطوح چالش بزرگی در فرآیند گندزدایی با کلر ایجاد می‌ کند. مواد آلی مانند برگ ، کود و مواد زائد انسانی با کلر واکنش داده و آن را مصرف می‌ کنند. این واکنش میزان کلر آزاد باقیمانده را کاهش می ‌دهد و در نتیجه قدرت میکروب‌ کشی کلر تضعیف می ‌شود. برخی ترکیبات معدنی نیز می‌ توانند با کلر واکنش داده و اثر آن را خنثی کنند. ذرات معلق نیز به عنوان سپر محافظ برای میکروارگانیسم‌ ها عمل می کنند و از تماس مستقیم آنها با کلر جلوگیری می نمایند. بنابراین هر چه آب یا سطح مورد نظر از مواد آلی و معدنی پاک‌ تر باشد ، گندزدایی با کلر مؤثرتر خواهد بود. برای غلبه بر این مشکل پیش ‌تصفیه مناسب آب (مانند لخته سازی و ته نشینی) یا تمیزکاری سطح قبل از گندزدایی الزامی است.

تأثیر میزان آلودگی اولیه بر دوز مصرفی کلر

اگر تعداد میکروارگانیسم‌ های بیماری ‌زا در آب یا روی سطح بالا باشد دوز کلر مصرفی نیز باید بیشتر باشد تا همه پاتوژن‌ ها از بین بروند. برای تعیین دوز مناسب کلر ابتدا باید با آزمایش ‌های میکروبیولوژیکی میزان آلودگی اولیه به طور دقیق مشخص شود. سپس با استفاده از جداول و نمودارهای استاندارد یا مدل ‌های ریاضی پیش ‌بینی ‌کننده میزان کلر مورد نیاز برای دستیابی به سطح مطلوب گندزدایی محاسبه می ‌شود. این محاسبات ضمن تضمین نابودی کامل پاتوژن‌ ها از مصرف بی ‌رویه ‌ی کلر و بروز عوارض جانبی نیز جلوگیری می ‌کند.

مقایسه انواع منابع کلر در گندزدایی (گاز کلر ، هیپوکلریت سدیم ، پودر کلر)

گاز کلر قوی ‌ترین و مؤثرترین گندزدا اما خطرناک ‌ترین و نیازمند تجهیزات تخصصی است. هیپوکلریت سدیم (وایتکس) محلولی پایدارتر و قابل دسترس ‌تر با هزینه کمتر ، اما قدرت گندزدایی پایین ‌تر نسبت به گاز کلر دارد. پودر کلر (کلرینه کلسیم) ترکیبی جامد با ماندگاری بالا و حمل و نقل آسان است اما انحلال آن زمان ‌بر بوده و به طور کامل در آب حل نمی شود. انتخاب منبع کلر به عوامل گوناگونی از جمله میزان آلودگی ، دسترسی به تجهیزات و ملاحظات ایمنی وابسته است. گاز کلر برای تصفیه خانه‌ های بزرگ ، هیپوکلریت سدیم برای مصارف خانگی و پودر کلر برای کاربردهای خاص و کم‌ مقیاس مناسب ‌تر است.

تأثیر شرایط ذخیره‌ سازی کلر بر اثربخشی گندزدایی

نگهداری نادرست کلر کارایی آن را به شدت کاهش می ‌دهد. تابش نور خورشید عامل اصلی تجزیه کلر و کاهش قدرت گندزدایی است. دمای بالا نیز سبب تسریع این فرآیند و تبخیر کلر می ‌شود. محیط ‌های مرطوب امکان واکنش ‌های نامطلوب کلر با رطوبت و کاهش غلظت آن را افزایش می ‌دهد. تهویه مناسب برای جلوگیری از تجمع گازهای مضر حاصل از تجزیه کلر ضروری است. بنابراین ذخیره ‌سازی کلر در ظروف در بسته ، در محیط تاریک ، خنک و خشک با تهویه کافی نقش اساسی در حفظ پایداری و اثربخشی آن دارد.

مقاومت میکروارگانیسم ‌ها نسبت به کلر

پاتوژن ‌های مختلف حساسیت متفاوتی به کلر از خود نشان می ‌دهند. بعضی مثل برخی ویروس ‌ها و اسپورهای باکتریایی به دلیل ساختار سلولی مقاوم یا مکانیسم‌ های دفاعی ویژه در برابر کلر بسیار مقاوم‌ اند. این مقاومت نیاز به غلظت ‌ها و زمان‌ های تماس بالاتر یا به‌ کارگیری روش ‌های گندزدایی ترکیبی را ضروری می ‌سازد. به عنوان مثال کلر برای از بین بردن کریپتوسپوریدیوم و ژیاردیا ، انگل ‌های مقاوم به کلر کافی نمی باشد. برای غلبه بر این مشکل استفاده از پیش ‌اکسیداسیون با سایر مواد اکسیدکننده ، افزایش زمان تماس یا ترکیب کلر با روش ‌های دیگری مانند UV ممکن است الزامی باشد.

ترکیب کلر با سایر مواد ضدعفونی‌ کننده برای افزایش اثربخشی

ترکیب کلر با سایر روش ‌های گندزدایی اثربخشی فرایند را افزایش می دهد و مشکلات ناشی از مقاومت میکروبی یا تشکیل ترکیبات جانبی مضر را کاهش می دهد. به ‌عنوان مثال استفاده همزمان کلر و ازن ، قدرت میکروب‌ کشی را بالا برده و از تولید تری ‌هالومتان ‌ها (THMs) می‌ کاهد. همچنین ترکیب کلر با اشعه UV مناسب برای حذف میکروارگانیسم‌ های مقاوم به کلر است. البته استفاده همزمان این مواد باید با دقت برنامه ‌ریزی شود زیرا برخی ترکیبات می ‌توانند اثر یکدیگر را خنثی یا کاهش دهند. بهینه ‌سازی دوز و زمان تماس هر عامل علاوه بر انتخاب روش مناسب ، برای دستیابی به حداکثر اثربخشی و جلوگیری از خطرات جانبی ضروری است. بررسی دقیق خواص شیمیایی و تأثیرات سینرژیک یا آنتاگونیستی مواد پیش از ترکیب آن ‌ها امری بسیار مهم است.