紫外線(xiàn)的生物學(xué)原理

紫外線(xiàn)位于X射線(xiàn)和可見(jiàn)光之間，在物理學(xué)上一般將紫外線(xiàn)分為真空紫外線(xiàn)區(qū)，紫外線(xiàn)的原理是基于核酸對(duì)紫外線(xiàn)的吸收。紫外本質(zhì)上是一個(gè)光化學(xué)過(guò)程，每一粒波長(zhǎng)253.7nm的紫外線(xiàn)光子具有4.9eV的能量，紫外光子必須被吸收才具有活性。核酸是一切生命體的基本物質(zhì)和生命基礎(chǔ)，核酸分為核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)兩大類(lèi)，其共同點(diǎn)是由磷酸二脂鍵按嘌呤與嘧啶堿基配對(duì)的原則而連接起來(lái)的多核苷酸鏈。當(dāng)微生物體受到紫外線(xiàn)照射時(shí)，會(huì)吸收紫外線(xiàn)的能量，從而引起DNA的損傷，常見(jiàn)的兩種損傷形式為環(huán)丁烷嘧啶二聚體(cyclobutane pyrimidine dimmer,CPD)和嘧啶-嘧啶酮光產(chǎn)物(pyrimidine pyrimidone photoproducts, PP)。

當(dāng)DNA受到紫外線(xiàn)照射后，相鄰的嘧啶堿基共價(jià)交聯(lián)形成環(huán)丁烷四圓環(huán)，使兩個(gè)堿基的5、6位雙鍵飽和，形成CPD。嘧啶-嘧啶酮光產(chǎn)物是通過(guò)5嘧啶的5和6位碳原子或3嘧啶的4位碳原子和位于4位碳的氧原子或亞氨基異構(gòu)體間形成的二氧乙烷或氮雜丁烷4圓環(huán)而形成的，這些都是比較穩(wěn)定的化學(xué)鍵，從而阻止了DNA的復(fù)制；另一方面，在紫外線(xiàn)的照射下可以產(chǎn)生自由基引起光電離，造成微生物不能復(fù)制繁殖，就會(huì)自然死亡或被人體免疫系統(tǒng)消滅，不會(huì)對(duì)人體造成危害，從而達(dá)到的目的。紫外線(xiàn)對(duì)水中微生物的滅活效果紫外線(xiàn)具有較高的微生物滅活效果，對(duì)水中多種微生物都具有良好的滅活效果，并且速度快，大多數(shù)都是在1秒之內(nèi)。

紫外線(xiàn)應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)

紫外線(xiàn)工藝具有其他工藝所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，克服了現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)的缺點(diǎn)。歐洲許多國(guó)家以及北美的加拿大和美國(guó)已在九十年代分別修改了環(huán)境立法，在廢水處理后的，以及飲用水的上，推薦采用紫外線(xiàn)技術(shù)。紫外線(xiàn)的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在：

(1) 紫外線(xiàn)技術(shù)具有較高的效率，運(yùn)行可靠。紫外線(xiàn)對(duì)和病毒等具有較高的滅活效率并且由于不投加任何化學(xué)藥劑，因此它不會(huì)對(duì)水體和周?chē)h(huán)境產(chǎn)生二次污染。

(2) 對(duì)隱孢子蟲(chóng)和賈第蟲(chóng)有效果，常規(guī)的氯工藝對(duì)隱孢子蟲(chóng)和賈第蟲(chóng)的滅活效果很低，并且在較高的氯投量下會(huì)產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物，而紫外線(xiàn)在較低的紫外線(xiàn)劑量下對(duì)隱孢子蟲(chóng)和賈第蟲(chóng)就可以達(dá)到較高的滅活效果。

(3) 不產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物，不增加飲用水的AOC含量。紫外線(xiàn)不改變有機(jī)物的特性，并且由于不投加化學(xué)藥劑，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的副產(chǎn)物，并且不會(huì)增加AOC和BDOC等損害管網(wǎng)水生物穩(wěn)定性的副產(chǎn)物。

(4) 能降低臭味和降解微量有機(jī)物，紫外線(xiàn)對(duì)水中多種微量有機(jī)物具有一定的降解能力，并且能夠降低水的臭和味。

(5) 占地面積小，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、費(fèi)用低。對(duì)每天5萬(wàn)噸污水用氯來(lái)說(shuō)，需建有一個(gè)130米長(zhǎng)、3米寬的接觸渠。采用紫外線(xiàn)只需20米長(zhǎng)3米寬的面積；紫外線(xiàn)運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低，可達(dá)每噸水僅4厘人民幣甚至更低，其性能價(jià)格比具有很大優(yōu)勢(shì)。

(6) 效果受水溫、pH影響小。