يعمل الكلور عند اضافته للمياه كمعقم بقتل الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض عن طريق كسر الاواصر الكيميائية المكونة لجزيئات خلية الكائن⁽¹⁾, وقد تدخل مركبات الكلور في تركيب بعض مكونات الخلية مثل الأنزيمات في الكائنات الحية الدقيقة عن طريق أستبدال الذرات, وعند وجود الكلور في المياه وتكون الأنزيمات في تماس مباشر معه تستبدل ذرة هيدروجين واحدة أو أكثر في الجزيئة بمركبات الكلور مسببا ذلك تغيير كامل في شكل الجزيء أو يتحطم الجزيء, ونتيجة لذلك لا يعمل الانزيم بالشكل السليم مما يؤدي بالتالي الى موت الخلية⁽²⁾ والشكل (1-1) يوضح اختراق مركبات الكلور للخلية الحية.

وعند أضافة الكلور الى الماء يتكون حامض الهايبوكلوروز HOCl  الذي  يتفكك مكونا أيون الهايبوكلوريت كما في المعادلات(3) و(4) ⁽³⁾.

ويكون الحامض متعادل الشحنة وايونات الهايبوكلوريت سالبة الشحنة, ويكونان معاً شكل الكلور الحر. وحامض HOCl أكثر فعالية من ايون OCl ^-  في التعقيم, ويحمل جدار خلية الكائنات الدقيقة المسببة للأمراض بصورة طبيعية شحنة سالبة وبهذه الصفة يمكن أختراقها بسهولة من قبل حامض الهايبوكلوروز أكثر من أيون الهايبوكلوريت السالب الشحنة, فضلا عن إمكانية الحامض في أختراق الطبقات الغروية , جدران الخلايا , والطبقات الواقية للكائنات المسببة للأمراض.

 -1 حركية التعقيم     Kinetics of Disinfection                   

  أفترض Chick⁽⁴⁾ أن حركية التعقيم ضد مسببات الأمراض هي تفاعلات من المرتبة الاولى , ويجب أن تكون الظروف المثالية المفترضة للتعقيم كما يلي:

1- جميع الخلايا لنوع معين من الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض معرضة بالمقدار نفسه للمادة المعقمة.

2- يجب أن تكون كل من الخلايا والمواد المعقمة موزعة بشكل منتظم.

3- تركيز المادة المعقمة يبقى الى حد ما ثابت خلال زمن التلامس, ويقصد بزمن التلامس Contact time: الوقت اللازم لقتل الكائنات الحية الدقيقة المسببة للامراض. وبما أن حركية التعقيم تعتمد على زمن التلامس وفي الظروف المثالية السابقة فأن:

إذ أن :

 N = هي عدد الكائنات الحية الدقيقة, t = الزمن, k= ثابت التناسب.

N_t = N_I - N_R  

N_t= عدد الكائنات الحية الدقيقة المتبقية, N_I= عدد الكائنات الحية الدقيقة قبل عملية التعقيم, N_R= عدد الكائنات الحية الدقيقة المقتولة في وحدة الزمن.

وبإجراء التكامل المحدود  بين N=N_t عندما t=0    وبين N=N_I عندما t=t.

-2   التأثيرات البيئية في كفاءةعمل الكلور Environmental Effects on Chlorine Efficiency               

  تؤثرعوامل بيئية كثيرة على كفاءة عمل الكلور في التعقيم وتشمل درجة حرارة الماء ,pH  , زمن التلامس , المزج , العكارة , المواد المتداخلة وتركيز الكلور الحر المتبقي. ولتحقيق أفضل مستوى من التعقيم وإيقاف فعالية مسببات الأمراض فأنه يتطلب تركيز كلور متبقي, زمن تلامس طويل, درجة حرارة عالية وكذلك مزج جيد مع قيم منخفضة من pH, ومن أهم العوامل التي يجب دراستها لتأثيرها المباشر في عمل الكلور هي درجة الحرارة و. pH

أ- تأثير الرقم الهيدروجيني                               pH Effect                     

   إن كفاءة حامض الهايبوكلوروز HOCl في التعقيم أكبر بكثير من أيون الهايبوكلوريت OCl^-, وكلاهما يمثل شكل الكلور الحر في الماء, ويعتمد توزيع الحامض HOCl  وأيون OCl^- في المحلول على قيم pH, والسبب أن حامض HOCl يوجد في قيم pH منخفضة, ولذلك تزداد فعالية التعقيم في قيم منخفضة من pH. أما عند قيم pH مرتفعة يوجد أيون OCl^- بكميات كبيرة والذي يقلل من كفاءة التعقيم, ولوحظ أنه عند pH =7.5 هنالك كميات متساوية من HOCl   و OCl^- وعند قيم pH أقل من 7 فأن 90%  من الكلور الحر على شكل HOCl  وعندما يكون pH  أكبر من8  فأن الكلور الحر الموجود يكون على شكل OCl^-, والشكل (2-1) يوضح هذا التوزيع^(5,4).

ب- تأثير درجة الحرارة   Temperature effect                

   لدرجة الحرارة تأثير كبير في عملية تعقيم المياه حيث تقل فعالية الكائنات الحية المسببة للأمراض عند ارتفاع درجة الحرارة, وأثبتت عدة دراسات أن زمن التلامس اللازم لقتل الفايروسات يزداد من 3-2مرات عندما تقل درجة الحرارة الى10 ºم ⁶⁾⁾ ولهذا يفضل التعقيم بدرجات حرارة عالية نسبيا ً لضمان قتل مسببات الامراض في زمن تلامس أقل.

---------------------------------------------------------------

1- C. Pignata, E. Fea, R. Rovere, R. Degan , E. Lorenzi,  M. de Ceglia,  T. Schilirò and G. Gilli; Environ Monit Assess, Vol. 184, 2091–2103 (2012). 

2- P. Maris; Rev. Sci. tech. Off. int. Epiz., Vol. 14(1), 47-55 (1995).

3- S. Saputro, K. Takehara, K. Yoshimura, S. Matsuoka and Narsitod; Electroanalysis, Vol. 22(23), 2765 – 2768 (2010).

4- R. H. Sarbatly and D. Krishnaiah; International Journal of Physical Sciences, Vol. 2(8), 196-201 (2007).

5- S. Farooq, I. Hashmi, I. A. Qazi, S. Qaiser and S. Rasheed; Environ Monit Assess Vol. 140, 339–347 (2008).

6- A. M. Kahler, T. L. Cromeans, J. M. Roberts, and V. R. Hill; Applied and Environmental Microbiology, Vol. 76 (15), 5159–5164 (2010).