Projekt
Aus einem Artikel der "Zeit" entnahmen wir, daß eine Methode gefunden wurde, Wasser ohne Chlor zu desinfizieren, nämlich mit UV-Licht. Da wir selber schon oft Probleme hatten oder von Problemen mit Chlor gehört haben (gerötete Augen, Trihalomethane), kam uns die Idee, einen Plan für "Ein Schwimmbad ohne Chlor" zu entwickeln.
Um zu beweisen, daß UV-Licht wirksam Einzeller abtötet, nahmen wir uns den Versuch vor, Einzeller mit Schwarzlicht zu bestrahlen. Doch nach diesem Versuch konnten wir keine toten oder geschädigten Einzeller entdecken. Deshalb riefen wir bei der "Zeit" an und baten um den Orginalartikel, den wir auch bekamen. Es war ein englischer Artikel aus der Zeitschrift "Business Week". Wir entnahmen diesem Artikel, daß wir ganz normale Leuchtstoffröhren ohne Belag verwenden mußten. So eine fanden wir in der Biologie.
Um vom UV-Licht nicht geschädigt zu werden, haben wir bestimmte Sicherheitsmaßnahmen getroffen. Nach 1.5h Bestrahlung mit der kleinen 254nm-UV-Lampe aus der Biologie war es dann auch so weit, die Bakterien waren alle abgestorben. Nach einem Gespräch mit einem Wasserwerkdirektor waren wir sehr enttäuscht, da wir daraus erfahren haben, daß diese Methode schon seit Jahren bekannt ist. Trotzdem fragten wir uns, warum these Methode noch nicht im Schwimmbad angewendet wird. Prof. Lopez vom Umweltbundesamt konnte uns diese Frage befriedigend beantworten: "Menschen bringen immer wieder Keime ins Wasser, Chlor wirkt am Ort. Bei UV-Licht müßte das Wasser erst durch eine Maschine geschleust werden, bis dahin könnten die Keime schon längst jemanden anderen angesteckt haben. Wir wollten uns aber trotzdem nicht geschlagen geben und entwarfen unsere eigene Idee, wie ein "Schwimmbad ohne Chlor" zu betreiben ist. Dazu entwarfen wir UV-Desinfektionsabsaugröhren und UV-Desinfektionsschwimmbadwände.
Wir haben im Schwimmbad schon oft die Erfahrung gemacht, daß Chlor brennende und rote Augen und manchmal sogar einen verschwommenen Blick verursacht. Deshalb haben wir uns gefragt, ob es nicht möglich wäire, Chlor im Schwimmbad abzuschaffen. Als wir zudem noch im Kölner Stadt-Anzeiger (siehe unten) lasen, daß Chlor mit Haut, Schweiß und Urin reagiert und daß dabei Trihalomethane freigesetzt werden, die als krebserregend gelten, war uns die Lust am Schwimmbadbesuch ganz vergangen.
Der Vater von Alexander machte uns auf einen Artikel aus der Zeitschrift "Die Zeit" aufmerksam. Unter "Erforscht und erfunden" fanden wir den Artikel "Keimfreies Wasser - billig". In dem Artikel (siehe Seite 4) stand, daß man im US-Bundesstaat Kalifornien eine Methode gefunden hatte, wie man mit UV-Licht Trinkwasser schnell und billig sterilisieren kann. Da kam uns beiden sofort die Idee, daß man diese Methode doch auch im Schwimmbad anwenden könnte. Wir trugen unsere Idee dem Miniforschungsbetreuer an unsere Schule, Herrn Stein, vor und er meinte, wir sollten unsere Idee einmal experimentell überprüfen.
Bei unserem erstem Versuch benutzten wir als UV-Strahler eine Schwarzlichtlampe. Mit ihr bestrahlten wir Einzeller aus der Erft, da wir aus dem Jugend-forscht-Taschenbuch von 1989 Seite 98 entnahmen, daß Versuche mit Einzellern nicht verboten sind. Mit dem uns zu Verfügung stehenden Mikroskop konnten wir sehr gut die Bewegungen der Einzeller beobachten.
Wie lange wir auch die Einzeller bestrahlten, das Schwarzlicht konnte ihnen nichts anhaben, sie bewegten sich genau so schnell wie vor der Bestrahlung.
Da das Schwarzlicht die Einzeller nicht schädigen konnte, redeten wir mit unserem Betreuer, Herrn Stein. Er gab uns den Tip, bei der Wissenschaftsredaktion der ZEIT anzurufen, um den Orginalartikel anzufordern. Wir hofften, in diesem Artikel etwas über die in Kalifornien verwendeten UV-Lampen zu erfahren. Nach einigen Tagen schickte uns DIE ZEIT folgenden Artikel (aus Business Week, May 29, 1995 87):
Wir entnahmen dem Artikel, daß wir ganz normale Leuchtstoffröhren ohne jeglichen Belag benutzen mußten. Solche Leuchtstofflampen fanden wir in der Biologie Sammlung.
Kurzwelliges UV-Licht ist sehr geffährlich. Deshalb muß man bestimmte Sicherheitsmaßnahmen treffen, z.B.:
Wir befestigten die UV-Lampe aus der Biologie (254nm UV-Lampe) über einem Aquarium. Damit die Strahlen nicht entkommen können, schirmen wir die Lampe sorgffältig ab. Um zu erkennen, ob das UV-Licht durch das Glas dringt, nahmen wir ein weißes Blatt Papier, da es optische Aufheller enthält. Optische Aufheller wandeln UV-Licht in sichtbares Licht um. Diese Papier führten wir am Außenrand des Beckens vorbei und stellten fest, daß die 254nm, UV-Strablung das Glas nicht durchdringen konnte.
Mit unserem Versuch (siehe 5.) konnten wir zeigen, daß das kurzwellige UV-Licht (254nm) eine normale Glasscheibe nicht durchdringen kann. Nun stellen wir uns die Frage, ob das kurzwellige UV-Licht überhaupt tief genug ins Wasser eindringen kann, um Bakterien abzutöten.
Dazu planten wir folgenden Versuch (siehe Abb 1):
Wir nahmen ein kleines Blatt Papier (5,5cm x 6,5cm), klebten es auf
einen Blechstreifen und tauchten diesen in das Wasser eines Aquariums ein.
Da das weiße Papier optische Aufheller enthält, leuchtet es
bei der Bestrahlung mit 254nm-UV-Licht hell auf. Die Stärke des vom
Papier abgestrahlten sichtbaren Lichtes, maßen wir an der Außenwand
des Aquariums mit einer Solarzelle.
Abb. 1: Skizze Versuchsaufbau
Das Ergebniss unseres Versuchs haben wir in folgender Abbildung dargestellt:
Abb 2: Eindringtiefe der 254nm-UV-Strahlung im Wasser.
So wie man an der Abbildung erkennt, dringt die UV-Strahlung tief in das Wasser ein. Dabei wird sie allerdings geschwächt.
Herr Winter, unser Biolehrer, gab uns den Tip, einen Heuaufguß unter seiner Aufsicht zu machen, um die für unsere Versuche nötigen Einzeller in großer Zahl zu züchten. Denn je kälter es wurde, desto weniger Einzeller fanden wir in der Erft.
Als wir einen Tropfen des Heuaufgußes unter dem Mikroskop beobachten, sahen wir viele sich bewegene Bakterien und Pantoffeltierchen. Eine Probe des Heuaufgußes bestrahlten wir 1.5h lang mit 254nm-UV-Licht. Als wir nach der Bestrahlung noch mal eine Probe unter das Mikroskop legten, konnte man keine lebenden Bakterien mehr erkennen. Alle waren von den 254nm-UV-Strahlen abgetötet worden. Die Pantoffeltierchen hatten die Bestrahlung jedoch überlebt. Damit hatten wir den Beweis, daß eine 254nm-UV-Lampe eine wirksame Sterilisation von Wasser leisten kann.
Von unserem Versuchsergebnis waren wir begeistert. Wir konnten uns nicht vorstellen, daß man immer noch Chlor verwendete, um Wasser zu desinfizieren. Bei einem Gespräch mit dem Bademeister konnten wir jedoch keine zufriedenstellende Antwort bekommen. Deshalb riefen wir im Wasserwerk an. Nach diesem Gespräch waren wir sehr enttäuscht, da Herr Kloster, der Leiter des Wasserwerks, uns die Information gab, daß diese Methode schon seit Jahren bekannt ist und bei manchen Wasserwerken angewendet wird. Er konnte uns aber kein Wasserwerk nennen, das diese Methode verwendet. Um seine Aussage trotzdem zu belegen, schickte er uns das, Merkblatt W 293 vom Oktober 1994 (UV-Anlage zur Desinfektion von Trinkwasser).
Diesem Merkblatt entnahmen wir, daß Herr Kloster recht hatte. Bakterien lassen sich herrvorragend mit der Wellenlänge 254nm abtöten, da hierdurch die DNS geschädigt wird (siehe Abb 3). Außerdem entnahmen wir auch aus diesem Merkblatt, daß Quecksilber-Niederdruckstrahler ganz normale Leuchtstoffröhren ohne Leuchtschicht sind. Diese Lampen besitzen ein guten Wirkungsgrad, da sie mit wenig elektrischer Energie besonders stark die Wellenlänge 254nm erzeugen (siehe Abb 4). Wieder fragten wir uns, warum im Schwimmbad noch Chlor verwendet wird, obwohl die Desinfektion mit UV-Licht so wirksam und bekannt war. Prof. Lopez vom Umweltbundesamt in Berlin konnte uns diese Frage befriedigend beantworten: Menschen bringen immer Keime ins Wasser, Chlor wirkt an Ort und Stelle und tötet die Bakterien ab. Bei UV-Licht müßte das Wasser abgesaugt werden und dann durch eine UV-Anlage geschleust werden, bis dahin könnten die Bakterien schon jemanden angesteckt haben.
Trotz dieser Auskunft vom Umweltbundesamt wollten wir unsere Idee "Ein Schwimmbad ohne Chlor" nicht aufgeben. Baden ist doch auch in natürlichen Badeseen erlaubt, obwohl hier das Wasser auch nicht gechlort ist. Und von Massenerkrankungen nach der sommerlichen Badesaison in natürlichen Seen ist uns auch nichts bekannt. Aus diesem Grund sind wir noch immer davon überzeugt, daß man ein Schwimmbad auch ohne Einsatz von Chlor betreiben kann. Man muß das Wasser nur schnell genug absaugen und mit UV-Licht desinfizieren. Man kann das Wasser z. B. am gesamten Beckenrandüberlauf absaugen und mit UV-Licht desinfizieren und unten wieder einspeisen. Bei Spaßbädern kann man dies auch an den Inseln betreiben. (siehe Abb 5).
Für normale Schwimmbäder haben wir sogenannte UV-Desinfektionsabsaugröhren erfunden (siehe Abb 6). Diese UV-Desinfektionsabsaugröhren sind innerhalb des Schwimmbades verschiebbar und können entspechend der Beckengröße plaziert werden. Damit ist gewährleistet, daß die von den Badegästen eingebrachten Keime schnell abgesaugt und von der 254nm-UV-Strahlung abgetötet werden können.
Abb 5: Spaßschwimmbad
Abb 6: Schwimmbad mit UV Desinfektionsabsaugröhre
Wir danken allen, die uns geholfen haben:
Herrn Stein
Herrn Winter
Herrn Kloster
Herrn Dr. Nick
Herrn Prof. Lopez
Frau Diener
Die Wochenzeitschrift DIE ZEIT
