飲用水/消毒/太陽能
太陽能水消毒，也稱為SODIS[1]，是一種僅使用陽光和塑膠PET瓶對水進行消毒的方法。SODIS 是一種免費且有效的分散式水處理方法，通常在家庭層面上應用，並被世界衛生組織推薦為家庭水處理和安全儲存的可行方法。[2] SODIS 已經在許多發展中國家得到應用。該方法的教育手冊有多種語言版本，[3] 每種語言版本都等同於英文版本。[4]
研究表明，暴露在陽光下可以使汙染的飲用水中導致腹瀉的微生物失活。人們認為太陽輻射的三個作用有助於病原微生物的失活。
- UV-A 直接干擾細菌的代謝並破壞細胞結構。
- UV-A（波長 320-400 奈米）與溶解在水中的氧氣反應，產生高反應性氧形式（氧自由基和過氧化氫），據信這些形式也會損害病原體。
- 累積的太陽能（包括紅外輻射成分）會加熱水。如果水溫升高到 50 攝氏度以上，消毒過程會快三倍。
當水溫約為 30 攝氏度（86 華氏度）時，SODIS 需至少 500 瓦/平方米（所有光譜光）的太陽輻射強度持續照射 5 小時才能有效。該劑量包含 350 奈米到 450 奈米範圍內的 UV-A 和紫外光的能量，約為 555 瓦時/平方米，相當於約 6 小時的中緯度（歐洲）夏季中午陽光照射。
當水溫高於 45 攝氏度（113 華氏度）時，UV 輻射和溫度的協同作用會進一步提高消毒效率。
- 選擇無色、透明的PET 水瓶或汽水瓶（2 升或更小尺寸），瓶體表面劃痕較少。在首次使用之前，去除標籤並清洗水瓶。
- 用來自受汙染水源的水裝滿水瓶。為了提高氧氣飽和度，可以將水瓶裝滿四分之三，蓋上瓶蓋搖晃 20 秒，然後裝滿並蓋上瓶蓋。濁度高於 30 NTU 的渾濁水必須在暴露在陽光下之前進行過濾。
- 然後將裝滿的水瓶暴露在陽光下。與茅草屋頂相比，水瓶放在朝陽的傾斜的金屬屋頂上，加熱速度更快，溫度也更高。
- 處理後的水可以直接從水瓶中飲用，或者倒入乾淨的飲水杯中。如果將水儲存在水瓶中，可以最大程度地降低再次汙染的風險。在其他容器中重新裝滿和儲存會增加汙染的風險。
| 天氣狀況 | 最短處理時間 |
|---|---|
| 晴朗（雲量小於 50%） | 6 小時 |
| 多雲（50-100% 多雲，少量至無雨） | 2 天 |
| 持續降雨 | 效果不佳，請使用雨水收集 |
SODIS 是在燃料或爐灶不可用或價格過高的地區處理水的有效方法。即使在燃料可用的地區，SODIS 也是更經濟、更環保的選擇。如果瓶子不足，或水高度渾濁，SODIS 的應用會受到限制。實際上，如果水高度渾濁，則無法單獨使用 SODIS，需要額外的過濾。[6]
理論上，該方法可用於救災或難民營。然而，提供瓶子可能比提供等量的含有氯、溴或碘的消毒片劑或可以用火煮水的金屬容器更困難。此外，在某些情況下，可能難以保證水會在陽光下照射必要的時間。
存在其他家庭水處理和安全儲存方法，例如加氯、不同的過濾程式或絮凝/消毒。應根據有效性、其他型別汙染物（濁度、化學汙染物）的共存、處理成本、人工投入和便利性以及使用者偏好等標準選擇適當的方法。
如果水瓶沒有在陽光下照射足夠的時間，水可能不安全飲用，可能會導致疾病。如果陽光強度較弱，例如陰天或陽光較少的氣候，則需要更長的陽光照射時間。
還應考慮以下問題：
- 瓶子材質：一些玻璃或 PVC 材料可能會阻止紫外線照射到水中。[7] 建議使用市售的PET 瓶。在使用 PET 瓶的情況下，處理起來更加方便。 聚碳酸酯 會阻擋所有 UVA 和 UVB 射線，因此不應使用。
- 塑膠瓶老化：SODIS 效率取決於塑膠瓶的物理狀況，劃痕和其他磨損跡象會降低 SODIS 的效率。應更換嚴重劃傷或老舊、渾濁的瓶子。
- 容器形狀：UV 輻射強度會隨著水深增加而迅速下降。在水深 10 釐米（4 英寸）和適度濁度 26 NTU 時，UV-A 輻射會降低到 50%。PET 飲料瓶通常很容易獲得，因此對於 SODIS 應用最實用。
- 氧氣：陽光在水中產生高活性形式的氧（氧自由基和過氧化氫）。這些活性分子有助於微生物的破壞過程。在正常情況下（河流、小溪、井、池塘、自來水），水中含有足夠的氧氣（每升超過 3 毫克氧氣），在使用 SODIS 之前不需要充氧。
- 瓶子材料的浸出：人們擔心塑膠飲用水容器是否會釋放化學物質或有毒成分到水中，這種過程可能因熱而加速。瑞士聯邦材料試驗與研究實驗室已經檢查了在陽光照射下，新 PET 瓶和重複使用 PET 瓶中 己二酸酯 和 鄰苯二甲酸酯（DEHA 和 DEHP）在水中的擴散情況。在 60 °C 水中陽光照射 17 小時後，水中發現的濃度水平遠低於 世界衛生組織 對飲用水的指導方針，並且與優質自來水中通常發現的鄰苯二甲酸酯和己二酸酯的濃度處於同一數量級。
在海德堡大學研究人員發表的一份關於 銻 從 PET 瓶（用於軟飲料和礦泉水，在超市中存放數月）中釋放的報告發布後，人們也對 PET 瓶的普遍使用表示擔憂，但瓶中發現的銻濃度比世界衛生組織[8] 和國家對飲用水中銻濃度的指導方針低幾個數量級。[9][10][11] 此外，SODIS 水不會在瓶中長時間存放。 - 細菌的再生長：一旦從陽光下移開，剩餘的細菌可能會在黑暗中再次繁殖。一項 2010 年的研究表明，新增僅 10 ppm 過氧化氫可以有效地防止野生 沙門氏菌 的再生長。[12] 這相當於在一升水瓶水中加入大約四滴 5% 的過氧化氫，但由於 滴 是一個不精確的單位，因此更喜歡其他測量方法。
- 有毒化學物質：這種方法不會去除水中可能存在的毒性化學物質。（工廠廢水，...）。
健康影響，腹瀉減少
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研究表明，SODIS 方法（以及其他家庭用水處理方法）可以非常有效地去除水中的致病性汙染。然而，傳染病也透過其他途徑傳播，例如由於普遍缺乏衛生設施和衛生習慣。對 SODIS 使用者腹瀉減少的研究表明，減少率為 30-80%。[13][14][15][16]
研究與開發
[edit | edit source]SODIS 的有效性最早由貝魯特美國大學的阿夫蒂姆·阿克拉教授在 1980 年代初發現 [3]。瑞士聯邦水科學與技術研究所（Eawag）的馬丁·韋格林研究小組和愛爾蘭皇家外科醫學院的凱文·麥圭根博士進行了大量後續研究。臨床對照試驗由 RCSI 團隊的羅南·康羅伊教授與邁克爾·埃爾莫爾-米根合作率先開展。
目前，以下機構正在實施一項關於 SODIS 的聯合研究專案
- 愛爾蘭皇家外科醫學院 (RCSI)，愛爾蘭（協調）
- 阿爾斯特大學 (UU)，英國
- 南非 CSIR 環境技術，瑞士 Eawag
- 辛巴威水與衛生髮展研究所 (IWSD)
- 西班牙阿爾梅里亞太陽能平臺（CIEMAT-PSA）
- 萊斯特大學 (UL)，英國
- 肯亞國際救濟苦難與飢餓委員會 (ICROSS)
- 西班牙聖地亞哥德孔波斯特拉大學 (USC)
- 瑞士聯邦水科學與技術研究所 (Eawag)，瑞士
該專案已在辛巴威辛巴威、南非南非 和肯亞肯亞 等多個國家開展了多國研究。
其他發展包括開發連續流動消毒裝置[17] 和使用二氧化鈦薄膜覆蓋玻璃圓柱體的太陽能消毒，該薄膜可以防止 SODIS 後大腸桿菌的細菌再生長。[18] 研究表明，許多低成本新增劑能夠加速 SODIS，並且新增劑可能使 SODIS 在陽光明媚和陰天都更加快速有效，這些發展有助於使該技術更有效，並更能為使用者接受。[19] 一項 2008 年的研究表明，天然絮凝劑（五種天然豆類（豌豆、豆類和扁豆）的種子粉末 - 豇豆（豇豆），黑扁豆（黑扁豆），大豆（大豆），豌豆（豌豆），和 花生（花生） - 用於去除濁度）與商業明礬一樣有效，甚至在澄清方面更優越，因為最佳劑量低（1 克/升），絮凝速度快（7-25 分鐘，取決於所用種子），水硬度和 pH 值基本保持不變。[20] 後來的一些研究使用了 板栗、橡樹 橡子，和 辣木（鼓槌樹）來實現同樣的目的。[21][22]
需要考慮的問題
[edit | edit source]以下是文獻中討論的一些問題
- 在使用 SODIS 時進行當地教育很重要，以避免將 PET 與其他瓶子材料混淆。[4]
- 在沒有對現有衛生習慣和腹瀉發生率進行適當評估（或進行錯誤評估）的情況下使用 SODIS，可能無法解決其他感染途徑。社群培訓人員需要先接受培訓。[4]
- 當水高度渾濁時，無法單獨使用 SODIS，需要額外的過濾或絮凝來澄清水，然後才能進行 SODIS 處理。[23][24]
全球應用
[edit | edit source]瑞士聯邦水科學與技術研究所 (Eawag) 透過發展中國家水與衛生部門 (Sandec)，在不丹、玻利維亞、布吉納法索、柬埔寨、喀麥隆、剛果民主共和國、厄瓜多、薩爾瓦多、衣索比亞、迦納、瓜地馬拉、幾內亞、宏都拉斯、印度、印度尼西亞、肯亞、寮國、馬拉維、莫三比克、尼泊爾、尼加拉瓜、巴基斯坦、秘魯、菲律賓、塞內加爾、獅子山、斯里蘭卡、多哥、烏干達、烏茲別克、越南、尚比亞和辛巴威等 33 個國家協調開展 SODIS 推廣專案。瑞士聯邦水科學與技術研究所 (Eawag) 協調的專案的聯絡地址和案例研究可在 sodis.ch 上找到。
SODIS 專案的資金來源包括 SOLAQUA 基金會（[25]）、多個 獅子會、扶輪社、米格羅斯 和米歇爾·孔特水基金會。
SODIS 也已應用於巴西的幾個社群，其中之一是福塔雷薩北部的普拉尼亞·杜·坎託·維爾德。在那裡，村民們一直用 SODIS 方法淨化他們的水。它非常成功，尤其是在白天溫度可能超過 40 °C（100 °F）並且陰涼處有限的情況下。
另請參閱
[edit | edit source]參考文獻
[edit | edit source]- ↑ "SODIS - 6 小時內獲得安全飲用水". sodis.ch. 檢索於 2010 年 11 月 30 日.
- ↑ "家庭用水處理和安全儲存". 世界衛生組織. 檢索於 2010 年 11 月 30 日.
- ↑ "培訓資料". 瑞士聯邦環境科學與技術研究所 (EAWAG) 發展中國家水和衛生部門 (SANDEC). 檢索於 2010 年 2 月 1 日.
- ↑ a b c Meierhofer R, Wegelin M (2002 年 10 月). 太陽能水消毒 - SODIS 應用指南 (PDF). 瑞士聯邦環境科學與技術研究所 (EAWAG) 發展中國家水和衛生部門 (SANDEC). ISBN 3-906484-24-6.
- ↑ "它是如何工作的？" (PDF). sodis.ch. 檢索於 2010 年 2 月 1 日.
- ↑ SODIS 的侷限性
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- SODIS
- 它是如何工作的
- 拉丁美洲的 SODIS
- 簡要介紹了該概念
- 肯亞人利用陽光使髒水變得清澈 來自 CLPMag.org 的多媒體
[失效連結]
- 人人享有純淨水，印度教商業線，2005 年 4 月 15 日
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- 塑膠瓶與玻璃瓶PDF (36.0 KB)
- 提供了有關各種型別玻璃瓶過濾多少紫外線的資料PDF 2008 年 8 月
- 人人享有飲用水PDF (作者：Anumakonda Jagadeesh。在泰米爾納德邦，印度的測試結果)
[失效連結]