عملية التطهير الشمسي للماء على دفعات باستخدام عبوات البلاستيك (PET)

Solar Water Disinfection (SODIS) is a simple water treatment technology that can be used at household level. As a point-of-use water purification method, SODIS improves the microbiological quality of drinking water with solar radiation at almost zero investment and maintenance costs. Today, SODIS is one of the recommended household level water treatment technologies by the World Health Organisation (WHO).

PET (Polyethylene terephthalat) bottles or plastic bags with a volume of 1 to 2 litres are filled with water of low turbidity and exposed to the sun for a certain time, depending on the local weather conditions. The SODIS reference centre (www.sodis.ch) recommends, that 6 hours are sufficient under bright to 50% cloudy sky, whereas 2 days of exposure are required for 100% cloudy sky (OATES 2003, EAWAG/SANDEC 2006). The treatment efficiency can be improved if the plastic bottles are exposed on sunlight-reflecting surfaces such as aluminium- or corrugated iron sheets (MEIERHOFER 2002). During periods of continuous rainfall, SODIS does not perform satisfactorily and rainwater harvesting is recommended during these days.

يمكن امتصاص ضوء الأشعة  فوق البنفسجية من النوع (ب) (280-320 نانومتر) مباشرة من قِبَل الحمض النووي مما يؤدي إلى إيقاع الضرر، ولكن 1٪ فقط من ضوء الشمس الطبيعي هو من هذا النوع؛ وبالتالي، فإنَّ أشعة الشمس التي استخدمت خلال عملية تطهير المياه بالطاقة الشمسية تتكون أساسا من الأشعة فوق البنفسجية فئة (أ) (320-400 نانومتر) والتي تشكل 6٪ من إجمالي ضوء الشمس. هذا الضوء يمكن أن تمتصه الجزيئات الموجودة طبيعياً في المياه. عندما تمتص هذه الجزيئات (وتسمى الحساسة للضوء) الطاقة فإنه يمكنها تمريرها إلى الأكسجين في المياه المحيطة بها مما يؤدي إلى تشكيل أنواع الاكسجين النشطة. وتشمل أنواع الاكسجين النشطة الشقائق (الجذور) الحرة مثل الأنيون فوق الاكسيد وكذلك مركبات غير الشقائق مثل بيروكسيد الهيدروجين. (BOSSHARD et al. 2010) أنواع الاكسجين النشطة تتلف بروتينات الأغشية، وتعزز الاكسدة في الخلايا وتسرّع عملية الشيخوخة بها. ولكن أنواع الاكسجين النشطة يمكن أن تؤدي أيضا إلى بعض التلف في الحمض النووي ، مثل الفواصل الجديلية الأحادية والتعديل على (تغيير) القواعد النتروجينية للحمض النووي ، والتي قد تكون قاتلة ومشوِّهَة جينياً (مُطفرة جينياً). هذه النوع من تثبيط الكائنات الممرضة يسمى إجهاد الأكسدة بالضوء؛ {ضوئي} لأن الضوء هو الذي يولد أنواع الاكسجين النشطة، و {الإجهاد المؤكسد} لأنها تقود إلي الإجهـاد.

عندما تصل درجة حرارة المياه إلى أكثر من 45 درجه سيلزية (مئوية) فإن تأثيراً متناغماً من الأشعة فوق البنفسجية من النوع أ (التثبيط البصري) والأشعة تحت الحمراء (التثبيط الحراري) تتم ملاحظته. بزيادة درجة حرارة الماء؛ فإنّ زمن التعرض المطلوب لتطهير الماء ينخفض. ولكن في حالة الظروف الجوية الغائمة يقل ضوء الأشعة الشمسية تحت الحمراء لذلك لابد ان تترك العبوات لمدة يومين للتأكد من أن جرعة الإشعاع المُستَقبلة كافيةٌ لتطهير المياه.

بالمقارنة بالأشعة تحت الحمراء (ذات التأثير الحراري) فإن الاشعه فوق البنفسجية من النوع أ تضعف قليلاً فقط بواسطة الغيوم، ولكنّ العكارة في المياه تقلل كمية الإشعاع فوق البنفسجي التى تخترق المياه. لذلك؛ فإنَّ العبوات المستخدمة لتطهير المياه بأشعة الشمس لابد أن تكون مسطّحة نسبياً (لا يتعدّى عمقها 10 سنتيمترات). عكارة المياه من السهل تحديدها عن طريق وضع العبوة المعبّأة على عنوانٍ فى مجلةٍ (لا يتعدى حجم حروفها الـ 1.5 سنتيمتر) وبعدها ننظر في العبوة من القمه للقاع. عكارة المياه تكون أقل من 30 وحدة عكارة نيوفلومترية إن استطعت أن تقرأ الحروف عبر الماء؛ وإلا فلا بدّ من ترشيح المياه أولاً ليعمل تطهير المياه بالطاقه الشمسية  .

الأوعية المناسبة لتطهير المياه بالطاقة الشمسية عادة ما تكون مصنوعة من البولي إيثلين تتترافيثالات أو عبوات زجاجية. الزجاج العادي غالباً ما يكون معتماً للأشعة فوق البنفسجية ولا يمكن استخدامه لعمل/ لصنع الأوعية المستخدمة في تطهير المياه بالطاقه الشمسية. كذلك فإنّ استخدام العبوات المصنوعة من البولي فينيل كلوريد لا ينصح بها. العبوات البلاستيكية بالعادة تكون موسومة بأنها مصنوعة من البولي إيثلين أو البولي فينيل كلوريد ولكنّ هذه العلامات تختلف من بلد الى أخر.إذا كانت العبوة غير مميزة/ موسومة؛ فيمكن التفرقة بين العبوات فقط إذا أشعلت النار فيها. العبوات المصنوعة من البولي إيثلين تحترق بسرعة وبسهولة عند تعرضها لللهب وعندما تُأخذ بعيداً عن النار فإن اشتعالها ينخفض ببطء أو من الممكن أن تستمر فى الاشتعال، ورائحة الدخان تكون حُلوة. العبوات المصنوعة من البولى فينيل كلوريد لا تحترق بسهولة. المادة لا تحترق البتة إن لم تكن معرّضة إلى اللهب، كذلك فإن رائحة دخانها تكون لاذعة. العبوات المخدوشه بكثرة أو العبوات القديمة المصنوعة من البولي إيثلين لابد أن تستبدل بانتظام لأن الخدش يجعلها معتمة.

فى يومنا هذا، حوالي أربعة ملايين شخص حول العالم يشربون مياهاً معالجةً/مطهّرةً بالطاقة الشمسية. لوضع برنامج ناجحٍ لمعالجة المياه بالطاقة الشمسية من المهم وضع برنامجٍ متكاملٍ للتعليم والتدريب يهدف لخلق وعيٍ الوعي وتأسيس تعديلٍ سلوكيٍّ مستدام منسجمٍ/مُتَّسِقٍ معه. العوامل المهمة التي تدعم نجاح المشروع هي: التوفر المحلي للعبوات المصنوعة من البولي إيثلين والتدخلات التى تدعم اتباع سلوكٍ معيّن، مثل التعليم وخلق الوعي (على سبيل  نهج التغيير التشاركي في عادات النظافة والصحة العامة (PHAST)  والتحفيز واستخدام النقاشات المقنعة والعاطفية.الأدوات المستخدمة فى هذه الحالة هي  التدريب عن طريق عاملي الصحة المتحمسين من العوائل الجماعية والمنفردة وكذلك نشر المواد التثقيفية/ التعليمية، وتقديم الشروحات، وإيضاح/ إبانة فحوصات جودة الماء، والترفيه في الفعاليات التعليمية (كالأغاني و المسرحيات وغيرها) والتعليم في المدارس. على وجه العموم، بعد عامٍ من تطبيق المشروع؛ فإنَّ حوالي 20-80 % من الأشخاص المدرّبين استخدموا التطهير الشمسي للمياه بشكل منتظم(MEIERHOFER, 2009).. بعد بدء التدريب فى المجتمع؛ فمن الضروريّ تنفيذ تدخلاتٍ تدعم استمرار ممارسة هذا السلوك وجعلها عادة وذلك مثل الزيارات المنزلية المنتظمة أو استخدام الأدوات التي تذكّر الناس بمعالجة المياه مثل الحملات الإعلامية أو التطبيق المنتظم في المدارس وغيرها.

تم تقييم الآثار الصحية لـتطهير المياه بالطاقة الشمسية (SODIS) خلال العديد من دراسات الأثر الصحي الوبائي في مختلف البلدان، والتي أظهرت أنّ استخدام تطهير المياه بالطاقة الشمسية (SODIS) يمكن أن يقلل من حالات الإسهال للأطفال دون الخامسة من العمر بين 16 – 88%. (CONROY, 2001; ROSE, 2006, HOBBINS, 2004, GRAF, 2008; MAEUSEZAHL 2009).

الآثار الصحية التي يمكن تحقيقها من خلال التدخل للتطهير بالاشعة الشمسية SODIS يعتمد على العوامل التالية:

     الجودة (الجرثومية) الأولىّة لمصدر المياه: الأثر يكون أعلى إذا كان المجتمع الذي حصل فيه التدخل يستهلكماءً عاليَ التلوث قبل التدخل.

    الوضع العام للممارسات الصحية والنظافة الصحية في المجتمع (على سبيل المثال وجود المراحيض وغسل اليدين بالماء والصابون): لا تنتقل أمراض الإسهال فقط عن طريق مياه الشرب. ولذلك، فإن الآثار الصحية للتدخلات المرتبطة بمياه الشرب محدودة إذا لم يكن لدى المجتمع المراحيض والممارسات الصحية السليمة.

      نسبة المشروبات الآمنة التي يستهلكها المستخدم: لا يمكن تحقيق أثر صحي كبير إلا إذا تم تجنّب استهلاك المشروبات غير الآمنة تماما!

بالرّغم من أن التطهير بالطاقة الشمسية SODIS منخفض التكلفة للغاية، لا يجدر تسويقه كطريقة للفقراء، وتوزيع عبوات البولي إيثيلين مجاناً لا يؤدي إلى تطبيقٍ مُستدام. يُنصح بتسويق تطهير الماء بالطاقة الشمسية جنباً إلى جنب مع بعض طرق المعالجة الأخرى لمياه الشرب على مستوى الأسرة (كالكلورة والترشيح) ،لإعطاء الناس الفرصة للاختيار.ويوصى أيضا بالجمع بين التطهير بالطاقة الشمسية SODIS وتدخلات تهدف إلى تحسين الحالة الصحية والصرف الصحي والنظافة الصحية. يسمح هذا النهج أيضا بالعمل في تعاون وثيق مع التدخلات الحكومية أو غيرها من تدخلات تكون على نطاق واسع.

صفائح الحديد المموج هي أفضل دعم للعبوات في تطهير المياه بالطاقة الشمسية.

صوره 2: تعليمات  استخدام المياه المطهرة بالطاقة الشمسية للمستخدمين . المصدر: Samuel Luzi (Fundacion SODIS),Regula Meierhofer, (EAWAG/SANDEC

أطفال يستخدمون التطهير بالطاقة الشمسية في نيالاندا في أكبر ثالث مجتمع فقير في كينيا بمدينة كيسومو