אולטרה סגול – רקע היסטורי, אופן הפעולה ושימושים בעולם

מערכת חיטוי UV לאקווריום היא יחידת החיטוי מהנפוצות בשימוש כיום בעולם, ישנן כמה שיטות לחיטוי מאגר מים אורגניים (מים אורגניים הם מים שבהם חיים בעלי חיים מסוג מסויים ואי אפשר לעשות שימוש בחומרים מחטאים כמו כלור או ברום) הנפוצה בשיטות האלו היא שיטת החיטוי באמצעות קרינה אולטרה סגולה, או במילים אחרות, מערכת UV לאקווריום.

גילוי הUV לראשונה

הפעם הראשונה שקישרו את קרינת הUV עם ממצאים מדעיים היתה כאשר הבחינו בתחילת המאה ה-19 שמלחי כסף הופכים כהים לאחר חשיפה מסויימת לאור השמש. לאחר אותו גילוי מרעיש, השם שנתנו לקרינה היה "קרינה כימית" שביכולתה "לחמצן" חומרים. הצד השני של ספקטרום האור נקרא באותה תקופה "קרני חום". לאחר מכן, שנו השמות והפכו לכינויים אותם אנו מכירים היום – אולטרה סגול ואינפרה אדום, בהתאמה לאורכי הגל בספקטרום.
מקור השם לקוח מיוונית – "אולטרה" משמעו "מעבר", וצמד המילים ULTRAVIOLET מתורגם מיוונית לאנגלית BEYOND PURPLE ולמילים "על סגול" בעיברית – מעבר לאורך הגל הסגול.

אורכי הגל השונים ומיקום האולטרה סגול בתוכם

אור אולטרה סגול הינו קרינה אלקטרומגנטית המגיעה באופן טבעי מהשמש. באופן מלאכותי היא מיוצרת על ידי נורות ייעודיות.
ככלל, אורכי גל נמדדים באמצעות מדידת התדירות של הגל. כלומר, מהו החלק של המטר אותו עובר הגל בין שיא לשיא שלו. ככל שהמרחק קצר יותר, כך הקרינה מסוכנת יותר.
טבלת אורכי הגל (ספקטרום) ארוכה מאוד ולא ניגע בכל חלק בה, עם זאת נעשה סקירה קצרה בנושא:
מושגי יסוד בתחום:
מיקרומטר – מיקרון – מיליונית המטר. 1/1,000,000
ננומטר – מיליארדית המטר – 1/1,000,000,000
פיקומטר – טריליונית המטר – 1/1,000,000,000,000
לכל טווח בספקטרום יש יחידת מידה אוניברסאלית המשמשת למדידת השיאים של הגלים הנימצאים בו.
העין האנושית מסוגלת לראות רק חלק קטן מאוד מהסקפטרום. חלק זה נקרא הטווח הנראה. ניתן לראות את הטווח הנראה בטבלה שלפנינו:

אפשר גם לחלק את אורכי הגל בדרך הבאה:
• סגול: 400 – 420 nm
• אינדיגו: 420 – 440 nm
• כחול: 440 – 490 nm
• ירוק: 490 – 570 nm
• צהוב 570 – 585 nm
• כתום 585 – 620 nm
• אדום 620 – 780 nm

כפי שניתן להבין מהטבלאות, אורך גל שמתחת ל-400 ננומטר או מעל ל-800 ננומטר בלתי נראה לעין האנושית, אך בהחלט קיים.
אולטרה סגול (על סגול) הוא אורך הגל שבין 399 ננומטר ובין 90 ננומטר.

זוהי תת החלוקה שבטווח הנקרא על סגול (המידות כולן בננומטר):

400-320 UVA
320-290 UVB
290-220 UVC
220-190 FAR UV
190-90 VAC UV (יש שיחשיבו אורכי גל שבין 10 ל90 ננומטר גם בתוך הטווח העל סגול).
מעבר לתדירות של 90 ננומטר אנו כבר עוזבים את תחום העל סגול ומתחילים תחומים אחרים:
קרני רנטגן 3-30 ננומטר.
קרני גמא 3 נומטר עד 10 פיקומטר.
קרניים קוסמיות 10 פיקומטר עד תדירות גבוהה ביותר.
ככלל, ככל שאורך הגל קצר יותר, ותדירות הגל גבוהה יותר, כך הקרינה מסוכנת יותר.

את קרינת הUV ניתן לחלק לשלושה חלקים נפרדים כשמחשבים יעילות קרינה

1. UVA השמש מקרינה כמויות גדולות מאוד של קרינה זו, קרינה זו אחראית על השיזוף וזו הקרינה שמקרינות מיטות השיזוף במכונים. קרינה זו חודרת דרך שכבות העור השונות ופוגעת באיברים פנימיים.
2. UVB כאחוז מקרינת הUV שאנו סופגים מהשמש הוא קרינה מסוג זה. קרינה זו עלולה לגרום לפגיעות כואבות מאוד בעיניים ולעיתים לעיוורון ממשי.
3. UVC חלקיק קטן מאוד מקרינת הUV שאנו סופגים מהשמש הוא קרינה מסוג זה, קרינה זו מסוכנת ביותר וחשיפה של העיניים לקרינה זו תגרום לעיוורון לצמיתות, אפילו חשיפה של כמה שניות בלבד. טווח אור זה הוא אורך הגל שעושים בו שימוש בתעשייה למטרות חיטוי ועיקור. כמות קטנה מאוד של קרינת UVC לזמן קצר מספיקה בכדי להשמיד 99.99% מכל החידקים הקיימים. אורך גל זה נקרא גם "קוטל חידקים" או הגל הקצר – אורכו המדוייק הינו 254 NM. במכשירים מדוייקים במיוחד, אורך הגל הינו 253.7 NM אך יחידות אלו יקרות במיוחד ונעשה בהן שימוש במעבדות ובמכוני מחקר אוניברסיטאיים.

קרינת העל סגול מסוג C (UVC כפי שהיא מוכרת בעולם) היא החלק המזיק ביותר של אורך הגל שהשמש מיצרת בטווח ה UV. למזלנו, שכבת האוזון מסננת ביעילות כמעט מוחלטת קרינת UV ורק אחוז אחד מכלל הקרינה המגיעה לכדור הארץ חודר את האטמוספירה. למעשה אנו סופגים מנה קטנה מאוד של קרינה שכזו בכל חשיפה.

שימוש ראשון בUV- למטרות חיטוי

לראשונה עשו שימוש בUV בשנת 1910 בצרפת כאשר נעשה שימוש במתקן לטיהור מי שתיה. כאשר רק בשנת 1972 תיקנו את התקנות הראשונות בדבר חיטוי מי שתיה בארה"ב.
מאז ועד היום השימוש במערכות אלו עבר כמה תהפוכות עד לרמה שזהו אחד המדדים לקביעת איכות מי שתיה, השקייה חקלאים לא למטרות מאכל (כותנה, מזון לכבשים המייצרות צמר וכו') ואפילו כמי שתייה.
מסננים מכאניים וכימיים ינקו את המים מכל מני מזהמים שכאלו, אך רק מערכת חיטוי ביולוגי דוגמת UV תעקר את המים ממזהמים אורגניים.

שימושים בUV בעולם

בגלל יכולות העיקור הייחודיות של הUV, ענפים רבים עושים בו שימוש כלשהו – תעשיה, רפואה, רוקחות, חקלאות, קוסמטיקה, טיהור מים, טיהור שפכים ועוד.
דוגמא מעניינת ומקורית לשימוש בקרינת UV היא עיקור זבובים טפיליים. לאחר שנואשו מניסיונות ההדברה הרבים שננקטו נגד אחד מסוגי הזבובים בארה"ב, לפני כמה שנים החל פרוייקט חדשני בתפיסתו. רביית אותו זן של זבובים והקרנת UV על הרימות בשלבים הראשוניים של התפתחותן. על ידי הקרנה מדוייקת ומדודה הצליחו המדענים לעקר מינית 99% מהרימות. בסוף תהליך הגידול, שוחררו רבבות הזבובים העקרים אל האזורים הנגועים. באופן טבעי, כחלק ממחזור החיים שלהם, החלו הזבובים ברביה, זבובים שלא גודלו במעבדה (פוריים) הזדווגו עם זבובים עקרים ובכך הורידו את שיעור הילודה של זן הזבובים המדובר בלמעלה מ80%. לא היתה כוונה להכחיד את הזן מן העולם אלא רק להפחית את הנגע. הניסוי הוכתר בהצלחה וכיום מתבצעים ניסיונות נוספים לעקר מיני טפילים אחרים מעולם החרקים באותה שיטה.