紫外线的生物学原理

紫外线位于X射线和可见光之间，在物理学上一般将紫外线分为真空紫外线区，紫外线的原理是基于核酸对紫外线的吸收。紫外本质上是一个光化学过程，每一粒波长253.7nm的紫外线光子具有4.9eV的能量，紫外光子必须被吸收才具有活性。核酸是一切生命体的基本物质和生命基础，核酸分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类，其共同点是由磷酸二脂键按嘌呤与嘧啶碱基配对的原则而连接起来的多核苷酸链。当微生物体受到紫外线照射时，会吸收紫外线的能量，从而引起DNA的损伤，常见的两种损伤形式为环丁烷嘧啶二聚体(cyclobutane pyrimidine dimmer,CPD)和嘧啶-嘧啶酮光产物(pyrimidine pyrimidone photoproducts, PP)。

当DNA受到紫外线照射后，相邻的嘧啶碱基共价交联形成环丁烷四圆环，使两个碱基的5、6位双键饱和，形成CPD。嘧啶-嘧啶酮光产物是通过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位碳的氧原子或亚氨基异构体间形成的二氧乙烷或氮杂丁烷4圆环而形成的，这些都是比较稳定的化学键，从而阻止了DNA的复制；另一方面，在紫外线的照射下可以产生自由基引起光电离，造成微生物不能复制繁殖，就会自然死亡或被人体免疫系统消灭，不会对人体造成危害，从而达到的目的。紫外线对水中微生物的灭活效果紫外线具有较高的微生物灭活效果，对水中多种微生物都具有良好的灭活效果，并且速度快，大多数都是在1秒之内。

紫外线应用的优缺点

紫外线工艺具有其他工艺所无法比拟的优势，克服了现有传统技术的缺点。欧洲许多国家以及北美的加拿大和美国已在九十年代分别修改了环境立法，在废水处理后的，以及饮用水的上，推荐采用紫外线技术。紫外线的优势主要表现在：

(1) 紫外线技术具有较高的效率，运行可靠。紫外线对和病毒等具有较高的灭活效率并且由于不投加任何化学药剂，因此它不会对水体和周围环境产生二次污染。

(2) 对隐孢子虫和贾第虫有效果，常规的氯工艺对隐孢子虫和贾第虫的灭活效果很低，并且在较高的氯投量下会产生大量的副产物，而紫外线在较低的紫外线剂量下对隐孢子虫和贾第虫就可以达到较高的灭活效果。

(3) 不产生有毒有害副产物，不增加饮用水的AOC含量。紫外线不改变有机物的特性，并且由于不投加化学药剂，不会产生对人体有害的副产物，并且不会增加AOC和BDOC等损害管网水生物稳定性的副产物。

(4) 能降低臭味和降解微量有机物，紫外线对水中多种微量有机物具有一定的降解能力，并且能够降低水的臭和味。

(5) 占地面积小，运行维护简单、费用低。对每天5万吨污水用氯来说，需建有一个130米长、3米宽的接触渠。采用紫外线只需20米长3米宽的面积；紫外线运行维护简单，运行成本低，可达每吨水仅4厘人民币甚至更低，其性能价格比具有很大优势。

(6) 效果受水温、pH影响小。