太陽能水消毒

太陽能水消毒（SoDis）是一種便攜式水淨化設備，它使用太陽能使生物污染（例如細菌，病毒，原生動物和蠕蟲）水安全飲用。被非生物製劑（如有毒化學品或重金屬）污染的水需要額外的步驟才能使水安全飲用。

太陽能水消毒通常使用由光伏電池板（太陽能PV），熱（太陽能熱）和太陽紫外線收集產生的一些混合電力來完成。

利用光伏發電產生的電效應的太陽能消毒通常使用電流來提供對水進行消毒的電解過程，例如通過產生氧化自由基，其通過破壞其化學結構來殺死病原體。第二種方法使用來自電池的存儲的太陽能電，並且在夜間或低光水平下操作以給紫外燈供電以執行二次太陽紫外線水消毒。

太陽能熱水消毒使用來自太陽的熱量將水加熱到70-100°C短時間。這裡存在許多方法。太陽能集熱器可以在它們前面有透鏡，或者使用反射器。他們也可能使用不同程度的隔熱或玻璃。此外，一些太陽能熱水消毒過程是基於批次的，而其他（通流式太陽能熱消毒）幾乎連續運行，而太陽照射。加熱至低於100℃的溫度的水通常稱為巴氏殺菌水。

太陽光的紫外線部分也可以殺死水中的病原體。 SODIS方法使用紫外線和高溫（太陽能熱）的組合，僅使用陽光和PET塑料瓶對水進行消毒。 SODIS是一種自由有效的分散水處理方法，通常應用於家庭水平，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。 SODIS已經在許多發展中國家得到應用。

原理

已經證明暴露在陽光下會使受污染的飲用水中的引起腹瀉的生物失活。致病微生物的滅活歸因於：太陽光的UV-A（波長320-400nm）部分，其與溶解在水中的氧反應並產生高反應性氧（氧自由基和過氧化氫）形式的損害病原體，同時它也會干擾新陳代謝並破壞細菌細胞結構;同時，整個太陽能帶（從紅外線到紫外線）加熱水。

在約30℃（86°F）的水溫下，需要至少500W / m 2（所有光譜光）的閾值太陽輻照度約5小時，以使SODIS有效。該劑量在UV-A和紫光，350-450nm的範圍內包含555Wh / m 2的能量，對應於中緯度（歐洲）正午夏季日照的約6小時。

在高於45°C（113°F）的水溫下，紫外線輻射和溫度的協同效應進一步提高了消毒效率。高於50°C（122°F），細菌數量減少速度快三倍。

應用

SODIS是一種有效的方法，用於處理燃料或炊具不可用或極其昂貴的水。即使在有燃料的地方，SODIS也是一種更經濟，更環保的選擇。如果沒有足夠的瓶子，或者水是高度混濁的，那麼SODIS的應用是有限的。如果水是高度混濁的，SODIS不能單獨使用;需要額外的過濾才可以使用。

報紙測試是一項基本的現場測試，用於確定水是否太渾濁以使SODIS方法正常工作。對於報紙測試，用戶必須將裝滿的瓶子直立放在報紙標題的頂部並向下看瓶口。如果標題的字母可讀，則水可用於SODIS方法。如果字母不可讀，那麼水的濁度可能超過30NTU，並且必須對水進行預處理。

理論上，該方法可用於救災或難民營。然而，供應瓶子可能比提供含有氯，溴或碘的等效消毒片更困難。此外，在某些情況下，可能難以保證水在必要的時間內留在陽光下。

用於家庭水處理和安全儲存的其他方法存在（例如，氯化）不同的過濾程序或絮凝/消毒。適當方法的選擇應基於有效性標準，其他類型污染（濁度，化學污染物），處理成本，勞動力投入和便利性以及用戶偏好的共同發生。

當水高度混濁時，SODIS不能單獨使用;因此，在SODIS處理之前澄清水需要額外的過濾或絮凝。最近的研究表明，普通食鹽（NaCl）是一種有效的絮凝劑，用於降低某些類型土壤中SODIS方法的濁度。該方法可用於增加可以使用SODIS方法的地理區域，因為可以以低成本處理具有高度渾濁水的區域。

或者可以使用塑料袋來實施SODIS。 SODIS袋的處理效率比SODIS瓶提高了74％，這可能是因為袋子能夠達到升高的溫度，導致加速處理。水層大約1厘米至6厘米的SODIS袋比SODIS瓶更容易達到更高的溫度，更有效地治療霍亂弧菌。據推測這是因為SODIS袋中表面積與體積比的改善。在偏遠地區，塑料瓶不是當地可用的並且需要從城市中心運輸，這可能是昂貴且低效的，因為瓶子不能非常緊密地包裝。袋子可以比瓶子更密集地包裝，並且可以以更低的成本運輸，代表了偏遠社區中SODIS瓶子的經濟上優選的替代品。使用袋子的缺點是它們可以給水帶來塑料氣味，當它們裝滿水時它們更難以處理，並且它們通常需要將水轉移到第二容器中進行飲用。

與需要將水轉移到較小容器以供消費的袋子或其他方法相比，使用SODIS瓶子的另一個重要好處是瓶子是使用點家用水處理方法。使用點意味着水將在同一個易於處理的容器中進行處理，從而降低二次水污染的風險。

注意事項

如果水瓶沒有留在太陽下適當的時間長度，水可能不安全，可能導致疾病。如果陽光不太強烈，由於天氣陰暗或氣候較少，需要在太陽下長時間曝光。

還應考慮以下問題：

瓶子材料

一些玻璃或PVC材料可能會阻止紫外線到達水中。建議使用市售的PET瓶。在PET瓶的情況下，處理更加方便。聚碳酸酯（樹脂識別碼7）阻擋所有UVA和UVB射線，因此不應使用。清澈的瓶子優於已着色的瓶子，例如綠色檸檬/酸橙蘇打瓶。

塑料瓶的老化程度

SODIS效率取決於塑料瓶的物理條件，有劃痕和其他磨損跡象，降低了SODIS的效率。應該更換嚴重的劃痕或舊的盲瓶。

容器的形狀

隨着水深的增加，UV輻射的強度迅速降低。在10厘米（4英寸）的水深和26 NTU的中等濁度下，UV-A輻射降低至50％。 PET軟飲料瓶通常易於獲得，因此對於SODIS應用而言最為實用。

氧

陽光在水中產生高反應性的氧（氧自由基和過氧化氫）。這些反應性分子有助於微生物的破壞過程。在正常條件下（河流，小溪，水井，池塘，水龍頭），水中含有足夠的氧氣（超過3 mg / L的氧氣），並且在施用SODIS之前不需要充氣。

浸出瓶子材料

對於塑料飲用容器是否可以將化學品或有毒成分釋放到水中這一問題存在一些擔憂，這一過程可能會因加熱而加速。瑞士聯邦材料測試和研究實驗室已經研究了太陽暴露期間水中新的和重複使用的PET瓶中己二酸和鄰苯二甲酸酯（DEHA和DEHP）的擴散情況。在60°C（140°F）水中暴露17小時後，水中的濃度水平遠低於世界衛生組織的飲用水指導標準，其濃度與通常在高水位的鄰苯二甲酸鹽和己二酸鹽濃度相同。優質自來水。在海德堡大學的研究人員發表一份報告後，人們對PET瓶的普遍使用表示擔憂，該報告發布了PET瓶中的銻，用於在超市中儲存數月的軟飲料和礦泉水。然而，瓶中的銻濃度低於世界衛生組織和國家飲用水中銻濃度指南的數量級。此外，SODIS水不會在瓶子中長時間儲存​​。

細菌再次出現

一旦從陽光中移除，剩餘的細菌可能會在黑暗中再次繁殖。 2010年的一項研究表明，添加百萬分之10的過氧化氫可有效預防野生沙門氏菌的再生。

有毒化學品

太陽能水消毒不會去除水中可能存在的有毒化學物質，例如工廠廢物。