饮用水/消毒/太阳能
太阳能水消毒，也称为SODIS[1]，是一种仅使用阳光和塑料PET瓶对水进行消毒的方法。SODIS 是一种免费且有效的分散式水处理方法，通常在家庭层面上应用，并被世界卫生组织推荐为家庭水处理和安全储存的可行方法。[2] SODIS 已经在许多发展中国家得到应用。该方法的教育手册有多种语言版本，[3] 每种语言版本都等同于英文版本。[4]
研究表明，暴露在阳光下可以使污染的饮用水中导致腹泻的微生物失活。人们认为太阳辐射的三个作用有助于病原微生物的失活。
- UV-A 直接干扰细菌的代谢并破坏细胞结构。
- UV-A（波长 320-400 纳米）与溶解在水中的氧气反应，产生高反应性氧形式（氧自由基和过氧化氢），据信这些形式也会损害病原体。
- 累积的太阳能（包括红外辐射成分）会加热水。如果水温升高到 50 摄氏度以上，消毒过程会快三倍。
当水温约为 30 摄氏度（86 华氏度）时，SODIS 需至少 500 瓦/平方米（所有光谱光）的太阳辐射强度持续照射 5 小时才能有效。该剂量包含 350 纳米到 450 纳米范围内的 UV-A 和紫外光的能量，约为 555 瓦时/平方米，相当于约 6 小时的中纬度（欧洲）夏季中午阳光照射。
当水温高于 45 摄氏度（113 华氏度）时，UV 辐射和温度的协同作用会进一步提高消毒效率。
- 选择无色、透明的PET 水瓶或汽水瓶（2 升或更小尺寸），瓶体表面划痕较少。在首次使用之前，去除标签并清洗水瓶。
- 用来自受污染水源的水装满水瓶。为了提高氧气饱和度，可以将水瓶装满四分之三，盖上瓶盖摇晃 20 秒，然后装满并盖上瓶盖。浊度高于 30 NTU 的浑浊水必须在暴露在阳光下之前进行过滤。
- 然后将装满的水瓶暴露在阳光下。与茅草屋顶相比，水瓶放在朝阳的倾斜的金属屋顶上，加热速度更快，温度也更高。
- 处理后的水可以直接从水瓶中饮用，或者倒入干净的饮水杯中。如果将水储存在水瓶中，可以最大程度地降低再次污染的风险。在其他容器中重新装满和储存会增加污染的风险。
| 天气状况 | 最短处理时间 |
|---|---|
| 晴朗（云量小于 50%） | 6 小时 |
| 多云（50-100% 多云，少量至无雨） | 2 天 |
| 持续降雨 | 效果不佳，请使用雨水收集 |
SODIS 是在燃料或炉灶不可用或价格过高的地区处理水的有效方法。即使在燃料可用的地区，SODIS 也是更经济、更环保的选择。如果瓶子不足，或水高度浑浊，SODIS 的应用会受到限制。实际上，如果水高度浑浊，则无法单独使用 SODIS，需要额外的过滤。[6]
理论上，该方法可用于救灾或难民营。然而，提供瓶子可能比提供等量的含有氯、溴或碘的消毒片剂或可以用火煮水的金属容器更困难。此外，在某些情况下，可能难以保证水会在阳光下照射必要的时间。
存在其他家庭水处理和安全储存方法，例如加氯、不同的过滤程序或絮凝/消毒。应根据有效性、其他类型污染物（浊度、化学污染物）的共存、处理成本、人工投入和便利性以及用户偏好等标准选择适当的方法。
如果水瓶没有在阳光下照射足够的时间，水可能不安全饮用，可能会导致疾病。如果阳光强度较弱，例如阴天或阳光较少的气候，则需要更长的阳光照射时间。
还应考虑以下问题：
- 瓶子材质：一些玻璃或 PVC 材料可能会阻止紫外线照射到水中。[7] 建议使用市售的PET 瓶。在使用 PET 瓶的情况下，处理起来更加方便。 聚碳酸酯 会阻挡所有 UVA 和 UVB 射线，因此不应使用。
- 塑料瓶老化：SODIS 效率取决于塑料瓶的物理状况，划痕和其他磨损迹象会降低 SODIS 的效率。应更换严重划伤或老旧、浑浊的瓶子。
- 容器形状：UV 辐射强度会随着水深增加而迅速下降。在水深 10 厘米（4 英寸）和适度浊度 26 NTU 时，UV-A 辐射会降低到 50%。PET 饮料瓶通常很容易获得，因此对于 SODIS 应用最实用。
- 氧气：阳光在水中产生高活性形式的氧（氧自由基和过氧化氢）。这些活性分子有助于微生物的破坏过程。在正常情况下（河流、小溪、井、池塘、自来水），水中含有足够的氧气（每升超过 3 毫克氧气），在使用 SODIS 之前不需要充氧。
- 瓶子材料的浸出：人们担心塑料饮用水容器是否会释放化学物质或有毒成分到水中，这种过程可能因热而加速。瑞士联邦材料试验与研究实验室已经检查了在阳光照射下，新 PET 瓶和重复使用 PET 瓶中 己二酸酯 和 邻苯二甲酸酯（DEHA 和 DEHP）在水中的扩散情况。在 60 °C 水中阳光照射 17 小时后，水中发现的浓度水平远低于 世界卫生组织 对饮用水的指导方针，并且与优质自来水中通常发现的邻苯二甲酸酯和己二酸酯的浓度处于同一数量级。
在海德堡大学研究人员发表的一份关于 锑 从 PET 瓶（用于软饮料和矿泉水，在超市中存放数月）中释放的报告发布后，人们也对 PET 瓶的普遍使用表示担忧，但瓶中发现的锑浓度比世界卫生组织[8] 和国家对饮用水中锑浓度的指导方针低几个数量级。[9][10][11] 此外，SODIS 水不会在瓶中长时间存放。 - 细菌的再生长：一旦从阳光下移开，剩余的细菌可能会在黑暗中再次繁殖。一项 2010 年的研究表明，添加仅 10 ppm 过氧化氢可以有效地防止野生 沙门氏菌 的再生长。[12] 这相当于在一升水瓶水中加入大约四滴 5% 的过氧化氢，但由于 滴 是一个不精确的单位，因此更喜欢其他测量方法。
- 有毒化学物质：这种方法不会去除水中可能存在的毒性化学物质。（工厂废水，...）。
健康影响，腹泻减少
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研究表明，SODIS 方法（以及其他家庭用水处理方法）可以非常有效地去除水中的致病性污染。然而，传染病也通过其他途径传播，例如由于普遍缺乏卫生设施和卫生习惯。对 SODIS 用户腹泻减少的研究表明，减少率为 30-80%。[13][14][15][16]
研究与开发
[edit | edit source]SODIS 的有效性最早由贝鲁特美国大学的阿夫蒂姆·阿克拉教授在 1980 年代初发现 [3]。瑞士联邦水科学与技术研究所（Eawag）的马丁·韦格林研究小组和爱尔兰皇家外科医学院的凯文·麦圭根博士进行了大量后续研究。临床对照试验由 RCSI 团队的罗南·康罗伊教授与迈克尔·埃尔莫尔-米根合作率先开展。
目前，以下机构正在实施一项关于 SODIS 的联合研究项目
- 爱尔兰皇家外科医学院 (RCSI)，爱尔兰（协调）
- 阿尔斯特大学 (UU)，英国
- 南非 CSIR 环境技术，瑞士 Eawag
- 津巴布韦水与卫生发展研究所 (IWSD)
- 西班牙阿尔梅里亚太阳能平台（CIEMAT-PSA）
- 莱斯特大学 (UL)，英国
- 肯尼亚国际救济苦难与饥饿委员会 (ICROSS)
- 西班牙圣地亚哥德孔波斯特拉大学 (USC)
- 瑞士联邦水科学与技术研究所 (Eawag)，瑞士
该项目已在津巴布韦津巴布韦、南非南非 和肯尼亚肯尼亚 等多个国家开展了多国研究。
其他发展包括开发连续流动消毒装置[17] 和使用二氧化钛薄膜覆盖玻璃圆柱体的太阳能消毒，该薄膜可以防止 SODIS 后大肠杆菌的细菌再生长。[18] 研究表明，许多低成本添加剂能够加速 SODIS，并且添加剂可能使 SODIS 在阳光明媚和阴天都更加快速有效，这些发展有助于使该技术更有效，并更能为用户接受。[19] 一项 2008 年的研究表明，天然絮凝剂（五种天然豆类（豌豆、豆类和扁豆）的种子粉末 - 豇豆（豇豆），黑扁豆（黑扁豆），大豆（大豆），豌豆（豌豆），和 花生（花生） - 用于去除浊度）与商业明矾一样有效，甚至在澄清方面更优越，因为最佳剂量低（1 克/升），絮凝速度快（7-25 分钟，取决于所用种子），水硬度和 pH 值基本保持不变。[20] 后来的一些研究使用了 板栗、橡树 橡子，和 辣木（鼓槌树）来实现同样的目的。[21][22]
需要考虑的问题
[edit | edit source]以下是文献中讨论的一些问题
- 在使用 SODIS 时进行当地教育很重要，以避免将 PET 与其他瓶子材料混淆。[4]
- 在没有对现有卫生习惯和腹泻发生率进行适当评估（或进行错误评估）的情况下使用 SODIS，可能无法解决其他感染途径。社区培训人员需要先接受培训。[4]
- 当水高度浑浊时，无法单独使用 SODIS，需要额外的过滤或絮凝来澄清水，然后才能进行 SODIS 处理。[23][24]
全球应用
[edit | edit source]瑞士联邦水科学与技术研究所 (Eawag) 通过发展中国家水与卫生部门 (Sandec)，在不丹、玻利维亚、布基纳法索、柬埔寨、喀麦隆、刚果民主共和国、厄瓜多尔、萨尔瓦多、埃塞俄比亚、加纳、危地马拉、几内亚、洪都拉斯、印度、印度尼西亚、肯尼亚、老挝、马拉维、莫桑比克、尼泊尔、尼加拉瓜、巴基斯坦、秘鲁、菲律宾、塞内加尔、塞拉利昂、斯里兰卡、多哥、乌干达、乌兹别克斯坦、越南、赞比亚和津巴布韦等 33 个国家协调开展 SODIS 推广项目。瑞士联邦水科学与技术研究所 (Eawag) 协调的项目的联系地址和案例研究可在 sodis.ch 上找到。
SODIS 项目的资金来源包括 SOLAQUA 基金会（[25]）、多个 狮子会、扶轮社、米格罗斯 和米歇尔·孔特水基金会。
SODIS 也已应用于巴西的几个社区，其中之一是福塔雷萨北部的普拉尼亚·杜·坎托·维尔德。在那里，村民们一直用 SODIS 方法净化他们的水。它非常成功，尤其是在白天温度可能超过 40 °C（100 °F）并且阴凉处有限的情况下。
另请参阅
[edit | edit source]参考文献
[edit | edit source]- ↑ "SODIS - 6 小时内获得安全饮用水". sodis.ch. 检索于 2010 年 11 月 30 日.
- ↑ "家庭用水处理和安全储存". 世界卫生组织. 检索于 2010 年 11 月 30 日.
- ↑ "培训资料". 瑞士联邦环境科学与技术研究所 (EAWAG) 发展中国家水和卫生部门 (SANDEC). 检索于 2010 年 2 月 1 日.
- ↑ a b c Meierhofer R, Wegelin M (2002 年 10 月). 太阳能水消毒 - SODIS 应用指南 (PDF). 瑞士联邦环境科学与技术研究所 (EAWAG) 发展中国家水和卫生部门 (SANDEC). ISBN 3-906484-24-6.
- ↑ "它是如何工作的？" (PDF). sodis.ch. 检索于 2010 年 2 月 1 日.
- ↑ SODIS 的局限性
- ↑ "SODIS 技术说明 # 2 材料：塑料与玻璃瓶" (PDF). sodis.ch. 1998 年 10 月 20 日. 检索于 2010 年 2 月 1 日.
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- SODIS
- 它是如何工作的
- 拉丁美洲的 SODIS
- 简要介绍了该概念
- 肯尼亚人利用阳光使脏水变得清澈 来自 CLPMag.org 的多媒体
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- 人人享有纯净水，印度教商业线，2005 年 4 月 15 日
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- 塑料瓶与玻璃瓶PDF (36.0 KB)
- 提供了有关各种类型玻璃瓶过滤多少紫外线的数据PDF 2008 年 8 月
- 人人享有饮用水PDF (作者：Anumakonda Jagadeesh。在泰米尔纳德邦，印度的测试结果)
[失效链接]