Дезинфекция с помощью солнечного света (англ.Solar water disinfectionSODIS[1]) — метод дезинфекцииводы, с использованием только солнечного света и пластиковых бутылок.
SODIS является доступным и эффективным способом для децентрализованной
очистки воды, как правило, применяется на бытовом уровне и рекомендован Всемирной организацией здравоохранения как реальный способ для очистки и безопасного хранения воды в домашних условиях[2].
В настоящее время SODIS применяется во многих развивающихся странах.
Брошюры знакомящие с данным методом доступны на многих языках[3].
Инструкция SODIS по использованию солечного света для дезинфекции
Установлено, что солнечный свет является губительным для микроорганизмов, содержащихся в питьевой воде[4]. Считается, что три основных компоненты света способствуют умерщвлению болезнетворных организмов:
Излучение с длиной волны 320—400 нм. (UVA) вступает в реакцию с кислородом, растворенным в воде, и производит высокоактивные формы кислорода (свободные радикалы кислорода и перекись водорода), которые также уничтожают патогенные организмы.
Суммарная солнечная энергия (в том числе инфракрасная
компонента излучения) нагревает воду. Если температура воды поднимается
выше 50°С, процесс дезинфекции проходит в три раза быстрее.
При температуре воды около 30 °C (86 °F), и пороге солнечной радиации не менее 500 Вт/м2 (полный спектр) требуется около 6 часов облучения, чтобы добиться эффекта. Это соответствует примерно 6 часов обработки в средних широтах в солнечный летний день[4].
Применение
SODIS является эффективным методом для очистки воды, в тех местах где
топливо или другие источники тепла недоступны либо слишком дороги. Даже
там, где топливо имеется, SODIS является более экономичным и экологически
чистым вариантом. Применение SODIS ограничивается только в том случае,
если емкостей недостаточно или если вода очень мутная. Впрочем, если
вода загрязнена механическими примесями, то перед обработкой SODIS её
необходимо только дополнительно профильтровать, например, через песок[4].
Теоретически, этот метод может быть использован в случае стихийных бедствий или в лагерях беженцев.
Тем не менее, доставка бутылок может оказаться более сложной, чем
предоставление эквивалентного количества дезинфицирующих таблеток,
содержащих хлор, бром или йод. Кроме того, в некоторых случаях, трудно гарантировать, что вода будет находиться на солнце в течение необходимого времени.
Другими методами очистки воды в домашних условиях являются хлорирование, различные методы фильтрации или флокуляции/дезинфекции.
Выбор необходимого метода должен быть основан на критерии
эффективности, и наличия других видов загрязнения (мутность, химическое
загрязнение), расходы на обработку, трудоемкость, удобство, и
предпочтение пользователей.
Предостережение
Если бутылки с водой не пробыли на солнце в течение нужного периода
времени, вода может оказаться небезопасной и её употребление может
привести к заболеванию. Если солнечный свет не достаточно силён в
зависимости от погоды, либо в регионах с менее солнечным климатом,
необходимо большее время держать бутылки с водой на солнце.
При использовании обеззараживания SODIS необходимо учитывать следующие факторы:
Материал бутылки: Некоторые виды стёкол или поливинилхлоридных материалов могут задерживать ультрафиолетовое излучение, поэтому рекомендуется использовать общедоступные бутылки из полиэстера[5]. Поликарбонат блокирует все виды UVA и UVB лучей, и поэтому не должен использоваться.
Износ пластиковых бутылок: эффективность SODIS зависит от
физического состояния пластиковых бутылок, царапины и друге признаки
износа снижают эффективность SODIS.
Форма ёмкости: интенсивность ультрафиолетового излучения
быстро убывает с увеличением глубины. На глубине 10 см и умеренной
мутности ультрафиолетовое излучение снижается на 50 %.
Содержание кислорода: Солнечный свет производит
высокоактивные формы кислорода (свободные радикалы кислорода и перекись
водорода) в воде. Эти вещества вносят свой вклад в процесс уничтожения
микроорганизмов. При нормальных условиях (реки, ручьи, колодцы, пруды,
водопровод) вода содержит достаточное количество кислорода (более 3 мг
кислорода на литр) и не должны быть газирована перед обработкой.
Выщелачивание материала ёмкости:
Есть предположение, что, пластиковые бутылки для могут выпускать
токсичные химические компоненты в воду и этот процесс становится более
интенсивным под действием тепла. Швейцарские федеральные лаборатории для
испытания материалов и исследований изучили выделение ионов адипиновой кислоты и фталатов
(DEHA и DEHP) из новых и повторно использованных пластиковых бутылок в
воду во время солнечного облучения. Концентрация этих веществ в воде,
после экспозиции на солнце в течение 17 часов при температуре 60°C, было
намного ниже предельно допустимых концентраций, установленных ВОЗ по питьевой воде, и в тех же количествах, что содержится в качественной водопроводной воде.
Опасения по поводу использования пластиковой тары были также
высказаны после доклада, опубликованного исследователями из
Гейдельбергского университета о выходе сурьмы из бутылок для безалкогольных напитков и минеральной воды, хранящихся в течение нескольких месяцев в супермаркетах. Тем не менее, содержание сурьмы в бутылках на несколько порядков ниже требований ВОЗ[6] и национальных норм по концентрации сурьмы в питьевой воде[7][8][9]. Кроме того, после обработки SODIS вода не хранится длительное время.
Восстановление бактерий: После прекращения экспозиции
солнечным светом, оставшиеся бактерии могут снова начать размножаться в
темноте. Исследование в 2010 году установило, что добавление перекиси
водорода в отношении 10 частей на миллион является эффективным средством
для предотвращения размножения сальмонеллы[10].
Токсичные химикаты: Солнечная дезинфекция воды не удаляет
токсичные химические вещества, которые могут присутствовать в воде в
связи с попаданием в водоёмы промышленных отходов.
Воздействие на здоровье
Только 46 % людей в Африке имеют чистую питьевую воду
Было установлено, что метод SODIS (и другие методы очистки воды в
домашних условиях) могут эффективно удалять из воды патогенные
организмы. Тем не менее, инфекционные заболевания также передаются
другими путями: в связи с общим отсутствием санитарии и гигиены. Изучение динамики заболеваемости диареей среди пользователей SODIS показывает снижение заболеваемости на 30—80 %[11][12][13][14].
Эффективность SODIS был впервые обнаружена профессором Афтимом Акра Американскго университета в Бейруте
в начале 1980 года. В дальнейшем, исследования проводились в группой
Мартина Вегелина в Швейцарском федеральном институте водных наук и
технологий (EAWAG), доктором Кевином Макгиганом в Королевском
хирургическом колледже в Ирландии (RCSI). Клинические испытания были
проведены впервые профессором Ронаном Конрой из RCSI в сотрудничестве с
Майклом Элмором-Миганом.
В настоящее время совместный проект по исследованию SODIS осуществляется следующими организациями:
Королевский хирургический колледж Ирландии (RCSI), Ирландия
Университета Лестера (UL), Соединенное Королевство
Международная комиссия по оказанию помощи голодающим (ICROSS), Кения
Университет Сантьяго-де-Компостела (ОСК), Испания
Швейцарский федеральный институт водных наук и технологий (EAWAG), Швейцария
Проект проводит исследования на территории нескольких стран, таких как Зимбабве, Южно-Африканская Республика и Кения.
Другие исследования включают в себя разработку системы непрерывного обеззараживания потока[15] и солнечной дезинфекции с применением покрытия из диоксида титана, которое предотвращает размножение колиморфных бактерий после SODIS[16].
Исследования показали, что применение недорогих добавок способно
увеличить эффективность SODIS и сделать его более быстрым и эффективным в
солнечную и пасмурную погоду[17]. В 2008 году было установлено, что возможно использование природных коагулянтов. Порошки из нескольких сортов бобовых(горох, фасоль и чечевица), а также арахисовых — были испытаны для удаления мутности. Эффективность оказалась на уровне промышленных квасцов
и даже превзошла её поскольку оптимальная доза оказалось низкой,
флокуляция была быстрой (7-25 минут, в зависимости от используемых
семян) и жесткости воды и рН[18]. Позже изучалось использование каштанов, желудей дуба и семян моринги для той же цели[19][20].
Другим направлением исследования стало изучение применения полупроводников, чтобы увеличить выделение кислородных радикалов под воздействием ультрафиолета[21]. Исследователи из Национального центра по изучению датчиков и Института биомедицинской диагностики из университета Дублина разработали новый дозиметр ультрафиолета, данные с которого можно прочитать с камеры
мобильного телефона. Камера в телефоне используется для получения
изображения с датчиков и с помощью специализированного программного
обеспечения, работающего на телефоне анализирует датчик цвета для
обеспечения количественного измерения дозы облучения[22].
SODIS также используется в нескольких общинах Бразилии, в частности в Беберибе в западной части Форталеза. Применение солнечной дезинфекции в этих районах весьма успешно, поскольку температура воздуха поднимается выше 40°C.