Применение гипохлорита натрия в водоочистке
Главная / Услуги / Применение гипохлорита натрия
Дезинфекция питьевой воды
Технический гипохлорит натрия является наиболее предпочтительным реагентом на стадии предварительного окисления и для стерилизации воды в конце обработки перед подачей ее в распределительную сеть. Он используется также для дезинфекции насосных станций и водонапорных башен, канализации, вспомагательных устройств.
К гипохлориту натрия, применяемому вместо жидкого хлора для дезинфекции питьевой воды, предъявляются определенные требования, касающиеся концентрации щелочи и тяжелых металлов, например железа, стабильности, цветности.
Обычно в систему водоочистки гипохлорит натрия вводят после предварительного разбавления. После разбавления в 100 раз гипохлорита натрия, содержащего 12,5% активного хлора и имеющего рН 12-13, происходит понижение рН до 10-11 и концентрации активного хлора до 0,125 (в действительности величина рН имеет более низкое значение).
При использовании вместо газообразного хлора гипохлорита натрия в процессе ввода этого реактива в систему трубопроводов для его разбавления там образуется осадок, состоящий из гидроксида магния и диоксида кремния, забивающий водные каналы.Поэтому концентрация щелочи в гипохлорите натрия должна быть такой, чтобы не вызывать образования осадка. Для обработки питьевой воды применяется гипохлорит натрия характеризующийся следующими показателями:
| Содержание активного хлора, % | 5 |
|---|---|
| Содержание свободной щелочи, % | 2 |
| Нерастворимая часть, % | 0,01 |
| Mg, млн -1 | 1 |
| Mg, млн -1 | 1 |
| Mg, млн -1 | 1 |
Проведенные в Японии исследования показали, что при использовании гипохлорита натрия для дезинфекции воды необходимо учитывать концентрацию щелочи в гипохлорите и поддерживать ее ниже определенного уровня.
В отличие от хлора гипохлориты имеют щелочной характер и могут применяться для повышения уровня рН обрабатываемой воды. С изменением рН обрабатываемой воды меняются соотношения между хлорноватистой кислотой и ионами гипохлорита. С возрастанием рН хлорноватистая кислота распадается на ионы Н и ClO. Так, например, при рН 6 доля HСlO составляет 97%, а доля гипохлоритных ионов 3%. При рН7 доля HСlO составляет 78%, а гипохлорита — 22%, при рН 8 доля HСlO — 24%, гипохлорита — 76%. Таким образом, при высоких значениях рН в воде HСlO превращается в неактивный гипохлорит ион. Помимо значения рН на дезинфицирующие свойства оказывают влияние температура и содержание свободного активного хлора.
Данные по избытку активного хлора, необходимому для полной стерилизации питьевой воды, при различных температурах, времени воздействия и величине рН
| Температура воды, С0 | Время воздействия, мин | Требуемый избыток хлора, мг/л | ||
|---|---|---|---|---|
| pН 6 | pН 7 | pН 8 | ||
| 10 | 5 | 0,5 | 0,7 | 1,2 |
| 10 | 0,3 | 0,4 | 0,7 | |
| 30 | 0,1 | 0,12 | 0,20 | |
| 45 | 0,07 | 0,07 | 0,14 | |
| 60 | 0,05 | 0,05 | 0,01 | |
| 20 | 5 | 0,3 | 0,4 | 0,7 |
| 10 | 0,2 | 0,20 | 0,4 | |
| 15 | 0,1 | 0,15 | 0,25 | |
| 30 | 5 | 0,06 | 0,12 | |
| 45 | 0,04 | 0,04 | 0,08 | |
| 60 | 0,03 | 0,03 | 0,06 | |
Наиболее допустимое содержание гипохлорита натрия в воде, по данным ФРГ, составляет 0,3 мг/л активного хлора.
Допускается повышение содежания активного хлора в питьевой воде до 0,06 мг/л, если это временно совершенно необходимо для обеззараживания воды (такие же концентрации поддерживаются при обработки воды хлором, гипохлоритом кальция, хлорной известью). После обработки воды в ней должно содержаться не менее 0,1 мг/л свободного хлора.
Для осуществления дезинфекции питьевой воды все шире применяются электрические установки для получения гипохлорита натрия.
Дезинфекция воды плавательных бассейнов и прудов
Обычно для этой цели используются разбавленные растворы гипохлорита натрия. Их умеренная цена, эффективность по отношению к водорослям и бактериям, а также безвредность для человека делают этот продукт наиболее пригодным для обработки воды в бассейнах. Технический гипохлорит натрия позволяет получить чистую прозрачную воду, лишенную водорослей и бактерий. Он обеспечивает полноту дезинфекции воды и осуществляет ее защиту от бактериальных загрязнений.
Как и при дезинфекции питьевой воды, при использовании гипохлорита для дезинфекции воды плавательных бассейнов большое значение придается контролю за содержанием активного хлора.
Важное значение имеет также поддержание рН на определенном уровне, обычно 7,4-8,0, а еще лучше 7,0-7,4. Регулирование рН осуществляется с помощью растворов соляной или серной кислоты.
Проведенные в России исследования по дезинфекции воды плавательных бассейнов показали, что эффективное обеззараживание при поддержании остаточного хлора на уровне 0,3-0,5 мг/л. Надежное обеззараживание в течение 30 мин обеспечивают растворы, содержащие 0,1-0,2% гипохлорита натрия. Содержание хлора в зоне дыхания не должно превышать 0,1 мг/м 3 в публичных плавательных бассейнах и 0,03 мг/м 3 в спортивных бассейнах. Замена газообразного хлора гипохлоритом натрия приводит к снижению выделения хлора в воздух и, кроме того, позволяет легче поддерживать остаточное количество активного хлора воде. Несмотря на появление новых более перспективных дезинфицирующих средств, гипохлорит натрия продолжает использоваться для дезинфекции воды плавательных бассейнов.
Обработка бытовых и промышленных сточных вод
Гипохлорит натрия применяется для обработки бытовых и промышленных вод, для разрушения животных и растительных микроорганизмов, устранения запахов (особенно образующихся из серосодержащих веществ), обезвреживания промышленных стоков, например, от цианистых соединений.
Он может быть использован для обработки воды, содержащей аммоний. Процесс осуществляют при температуре выше 70 0 С в щелочной среде с добавлением CaCl2 или СаСО3 для разложения соединений аммиака.
Для очистки от фенолов (содержание 0,42-14,94 мг/л) используют 9% раствор гипохлорита натрия в количестве 0,2-8,6 мг/л. Степень очистки достигает 99,99%. При обработке гипохлоритом воды, содержащей фенолы, происходит образование фенолоксифенолов.
В ходе обработки вод, содержащих гуминовые вещества, последние превращаются в хлороформы, дихлоруксусную кислоту, трихлоруксусную кислоту, хлоральдегиды и некоторые другие вещества, концентрация которых в воде значительно ниже. Известны данные об использовании гипохлорита натрия для удаления ртути из сточных вод.
Использование гипохлорита натрия в пищевой промышленности
В начале восьмидесятых годов институт биологии и ее применения к проблемам питания в Дижоне (Франция) провел изучение дезинфицирующих средств, используемых в пищевой промышленности.
Гипохлорит натрия был оценен среди этих продуктов по первому классу как наиболее пригодный для этих целей и наиболее экономичный. Он показал высокую эффективность в отношении почти всех растительных клеток, спор и бактерий. По этой причине гипохлорит натрия находит широкое применение в пищевой промышленности для дезинфекции с целью уничтожения ракообразных и моллюсков; для различных промывок; для борьбы против бактериофагов в сыроваренной промышленности; для дезинфекции резервуаров, загонов для скота.
Гипохлорит натрия относится к числу средств используемых в пивоваренной промышленности. Обычно применяют раствор, содержащий 30-40 мг/л активного хлора. Гипохлорит натрия является отличным антимикробным агентом. В частности в США его применяют для обработки зерна.
Использование гипохлорита натрия в молочной промышленности
На предприятиях молочной промышленности основное назначение дезинфицирующих мероприятий — предупреждение микробного инфицирования молочных продуктов.
Гипохлорит натрия является достаточно эффективным средством, используемым для этой цели. В России применяют для этих целей гипохлорит натрия марки А. Он содержит 170 г/л активного хлора и 40- 60 г/л щелочи. Бактерицидное действие гипохлорита натрия проявляется при 20-25 0 С и экспозиции 3-5 минут.Для снижения корозирующего действия гипохлорита был предложен препарат ГИПОХЛОР. Его получают смешением гипохлорита натрия, каустической соды и метасиликата натрия. Коррозирующее действие этого препарата на металлические поверхности в 10-15 раз меньше, чем обычного гипохлорита натрия. В молочной промышленности традиционные средства дезинфекции начинают вытесняться новыми препаратами, обладающими одновременно и моющими и дезинфицирующими свойствами.
Наиболее перспективными из них являются натриевая и калиевая соли трихлоризоциануровой кислоты.
Использование гипохлорита в рыбоводстве
Гипохлорит натрия в виде разбавленных растворов уничтожает все виды патогенных агентов и используется для дезинфекции водоемов с твердым дном и берегами.
Кроме того он используется при дезинфекции рыболовных сетей, сачков и баков из пластика для хранения рыбы.
Использование гипохлорита в здравоохранении
В комплексе профилактических мероприятий, направленных на ограничение больничных инфекции, важную роль играет дезинфекция. Для этой цели может быть использован гипохлорит натрия. В частности, в ПНР для этих целей используют гипохлорит натрия производства Тарновского азотного предприятия, с содержанием активного хлора не менее 55. Гипохлорит натрия оказывает дезинфицирующее действие на грамм-положительные и грамм-отрицательные бактерии, туберкулезные палочки, споры бактерий, болезнетворные грибки и вирусы. Имеются сведения (Россия) использования растворов гипохлорита натрия (0,03-0,05%) для лечения гнойных абцессов, гнойных гайморитов, розовых угрей и трофических язв как наружное средство и средство для инъекций.
Другие области применения
Гипохлорит входит в составы синтетических моющих средств, используемых в бытовой химии, в составы дезинфицирующей пасты с отбеливающим эффектом, дезинфицирующих средств с окислительными, хлорирующими и бактерицидными свойствами.
В настоящее время за рубежом и в России наметилась тенденция развития использования гипохлорита натрия для дезинфекции небольших объемов воды с применением электролитического метода его получения. Этот метод находит все большую популярность во всем мире.
Хотя гипохлорит натрия продолжает использоваться в пищевой, молочной промышленности, но он все более вытесняется другими видами средств, обладающими сочетанием моющих и дезинфицирующих свойств. Все чаще его вводят в составы таких средств.
← Вернуться к списку
Системы очистки воды с гипохлоритом натрия
Бывает, что вода из личного источника очень плохая: мутная, с посторонними привкусами и запахами, с содержанием большого количества железа, марганца и солей жесткости. В таких случаях самый надежный вариант очистки — окисление и обеззараживание гипохлоритом натрия.
Гипохлорит натрия намного безопаснее жидкого хлора, который используют в городских водопроводных сетях. В воде он распадается на положительно заряженный ион натрия и отрицательный ион хлора с последующим образованием слабой хлорноватистой кислоты.
В данной цепочке химических реакций отсутствует хлор в летучем виде, поэтому вкус и запах воды не ухудшаются.
Такие системы хороши и для обеззараживания, так как остаточный хлор, находящийся в воде, не позволяет размножаться бактериям и в последствии легко удаляется угольным фильтром.
Классическая система очистки воды с использованием гипохлорита состоит из следующих элементов:
1. Фильтр грубой очистки.
Можно использовать практически любые фильтры, включая самопромывной фильтр с сеткой, например, Honeywell, фильтр со сменными картриджами типа BigBlue10 или 20, мешочный фильтр Pentek или обычный грязевик
2. Система окисления гипохлоритом натрия.
Состоит из следующих элементов:
-
реагентной емкости для разведения гипохлорита;
-
насоса-дозатора, который отвечает за подачу гипохлорита в воду;
-
реле потока — традиционно это импульсный водосчтетчик, предназначенный для управления насосом-дозатором;
-
напорной или безнапорной контактной емкости для воды, которая увеличивает время контакта гипохлорита натрия с загрязнениями в воде.
3. Фильтр обезжелезиватель.
Необходим для удаления окисленных загрязнений.
4. Адсорбционная колонна
Это угольный фильтр, состоящий из корпуса фильтра и клапана управления. В качестве фильтрующего элемента используется кокосовый уголь, который избавляет воду от остаточного хлора и других загрязнений.
5. Фильтр умягчитель.
Необходим для удаления солей жесткости. Устанавливается после адсорбционной колонны, в противном случае остаточный хлор в короткие сроки выводит из строя катонит — фильтрующую среду в умягчителе.
6. Фильтр тонкой очистки картриджного или мешочного типа.
Используется для заключительной очистки.
Приведем пример использования системы окисления гипохлоритом натрия.
К нам обратился клиент из Ногинского района Московской области. На его участке скважина глубиной 95 м.
Химический анализ воды очень плохой:
-
содержание железа — более 12 мг/л при нормативе до 0,3мг/л;
-
жесткость — более 7 мг-экв/л;
-
-повышенная мутность и запах.
Для обеспечения клиента чистой водой мы выбрали самый надежный для этого случая вариант — окисление и обеззараживание гипохлоритом натрия. На выходе клиент получил воду, соответствующую СанПиН.
Для клиентов мы устанавливаем напорные и безнапорные системы очистки на основе дозирования гипохлорита натрия. По нашему опыту, на сегодняшний день это наиболее эффективный метод обеззараживания и удаления из воды больших количеств загрязнений.
Если из вашего крана течет вода ненадлежащего качества, обращайтесь: +7 (985) 167 08 90 — телефон, Whatsapp, Viber, Telegram. Наши специалисты проведут для вас бесплатную консультацию.
Также вы можете воспользоваться бесплатной услугой
Использование гипохлорита натрия в месте использования для удаления микроцистинов из емкостей для воды
- Список журналов
- Токсины (Базель)
- PMC7999269
Токсины (Базель). 2021 март; 13(3): 207.
Опубликовано в сети 12 марта 2021 г. doi: 10.3390/toxins13030207
Информация об авторе Примечания к статье Информация об авторских правах и лицензиях Отказ от ответственности
- Заявление о доступности данных
Большинство обычных водоочистных сооружений недостаточно оборудованы для обработки как внутриклеточных, так и внеклеточных микроцистинов в питьевой воде.
Однако эффективность гипохлорита натрия в удалении микроцистина из контейнеров в месте использования еще не известна. Это исследование было направлено на оценку обработки контейнеров для воды в месте использования с использованием отбеливателя или гипохлорита натрия (NaOCl) и на оценку проблем со здоровьем, связанных с микроцистинами. Тридцать девять процентов (29из 74) от общего числа выбранных домохозяйств были выбраны случайным образом для получения и обработки хранящейся в контейнерах воды гипохлоритом натрия. Уровень микроцистина в воде контейнера измеряли через 30 мин контакта с гипохлоритом натрия. Концентрации микроцистина как в период цветения, так и в период увядания были выше (в среднем 1,10, 95% ДИ 0,46–1,67 мкг/л и в среднем 1,14, 95% ДИ 0,65–1,63 мкг/л соответственно), чем допустимый предел 1 мкг/л в домохозяйствах, которые не обрабатывали воду NaOCl, в то время как в тех, кто это делал, наблюдалось значительное снижение концентрации микроцистина (в среднем 0,07, 95% ДИ 0,00–0,16 мкг/л и среднее значение 0,18, 95% ДИ 0,00–0,45 мкг/л).
В заключение, лечение гипохлоритом натрия снизило уровень микроцистинов до приемлемого уровня и уменьшило связанные с этим проблемы со здоровьем.
Ключевые слова: микроцистины, места применения, гипохлорит натрия, емкости для воды, бытовая питьевая вода
Одно из первых известных применений хлора для дезинфекции было в форме гипохлорита, известного как хлорная известь [1]. Сноу использовал его в 1850 году после вспышки холеры в попытке продезинфицировать систему водоснабжения Broad Street Pump в Лондоне [2]. Хлор добавляют в воду в одной из трех форм: элементарный хлор (газообразный хлор), раствор гипохлорита натрия или порошок гипохлорита кальция (высокоактивный гипохлорит) [3]. Газообразный хлор быстро реагирует с водой с образованием двух соединений: хлорноватистой кислоты (HOCl) и соляной кислоты (HCl). Хлорноватистая кислота (HOCl) — слабая кислота, которая далее диссоциирует на ионы гипохлорита (OCl − ) и ионов водорода. Эти три вида существуют в равновесии, которое зависит как от pH, так и от температуры; их сумму называют общим доступным хлором (гидроприборы) [4].
В растворе гипохлорита натрия, pH которого обычно составляет 11–13, весь доступный хлор находится в форме ионов гипохлорита (OCl –), которые, как обсуждалось ранее, гораздо менее эффективны, чем хлорноватистая кислота.
Гипохлорит натрия (NaOCl) используется для обработки питьевой воды при водоподготовке. Цели лечения гипохлоритом натрия включают E. coli и цианотоксины, которые присутствуют в воде из-за фекального загрязнения и производства цианобактериями соответственно. Цианобактерии цветут на поверхности воды в период цветения и погибают в сезон разложения из-за неблагоприятных условий. Роды цианобактерий, такие как Microcystis, Anabaena, Oscillatoria, Nostoc и Anabaenopsis , продуцируют микроцистины (гепатотоксины), вредные как для животных, так и для человека [5]. Присутствие этих токсинов оказывает воздействие как на животных, так и на людей, если они попадают в организм через неочищенную или плохо очищенную воду. Есть также последствия для здоровья, которые могут быть вызваны прямым контактом с рекреационной водой, загрязненной этими токсинами.
АООС США [6] сообщило, что пользователи систем очистки воды могут удалять клетки цианобактерий и низкие уровни токсинов. Тем не менее, системы водоснабжения могут столкнуться с проблемами обеспечения питьевой водой во время сильного цветения, когда в источниках питьевой воды высокий уровень цианобактерий и цианотоксинов.
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) сообщила, что большинство водоочистных сооружений в мире недостаточно оборудованы для очистки от цианотоксинов, и только недавно введенные в эксплуатацию водоочистные сооружения, использующие активированный уголь, способны удалять микроцистины. Наличие токсинов в питьевой воде зависит от уровня загрязнения сырой воды и используемой водоподготовки. Примером вспомогательной обработки является добавление порошкообразного активированного угля (ПАУ) для устранения неприятных привкусов и запахов [7]. Для удаления внутриклеточных токсинов система очистки воды должна иметь либо процесс коагуляции-осаждения-фильтрации, который, как сообщается, удаляет до 90% клеток Microcystis или процесс коагуляции-DAF (флотация растворенным воздухом), который, как сообщается, может удалить до 80% клеток Microcystis .
Агентство США по охране окружающей среды США [8] сообщило, что наилучшее лечение присутствия микроцистинов — это порошкообразный активированный уголь (PAC) и гранулированный активированный уголь (GAC). Для удаления внеклеточных токсинов системы очистки воды должны иметь адсорбционный активированный уголь в виде порошка или гранулированный активированный уголь, которые, как сообщается, могут удалять до 85% и 95% внеклеточных микроцистинов соответственно. Цудзи и др. [9] сообщили, что до 99% внеклеточных микроцистинов было удалено свободным хлором. Николсон и др. [10] и Tsuji et al. [9] изучали хлорирование микроцистинов с использованием различных концентраций токсина и доз хлора. Они обнаружили, что микроцистины можно уничтожить при нескольких условиях. Хлор разрушает микроцистины в воде преимущественно при рН 6,0; однако дезактивация микроцистинов достигалась при рН 9,0.
Самая популярная система очистки воды, удаляющая токсины из питьевой воды, — обратный осмос; однако этот процесс лечения является дорогостоящим и требует регулярного технического обслуживания.
Необходимо надлежащее обучение пользователей обратного осмоса, чтобы они полностью понимали, как реализовать процесс на месте использования. Однако отбеливатель можно использовать для лечения токсинов [11,12]. Во время цветения цианобактерий вода сильно мутная, и большинство водоочистных сооружений не способны удалить все токсины. Менеджмент и др. [13] сообщили, что микроцистины химически стабильны в воде и что обычные процессы очистки воды не смогли снизить количество химических веществ до уровней, рекомендованных ВОЗ [13,14].
Используя проточную цитометрию, Daly et al. [15] оценили влияние хлора на целостность клеток токсичного Microcystis aeruginosa в воде водохранилища. Авторы использовали более высокую концентрацию хлора, чем та, которую использовали Nicholson et al. [10] предложил. Разница заключалась в том, что Daly et al. [15] впервые лизировали клетки, в то время как Nicholson et al. [10] непосредственно разрушали токсины. Цудзи и др. [9] сообщили, что хлорирование и озонирование являются эффективными средствами для удаления микроцистинов.
Николсон и др. [10] сообщили, что доза хлора 3 мг/л достаточно эффективна для удаления микроцистинов из питьевой воды, если остаточная концентрация 0,5 мг/л поддерживается в течение 30 мин. Это исследование было направлено на оценку влияния гипохлорита натрия (NaOCl) на удаление микроцистинов в месте использования в бытовых контейнерах.
2.1. Уровни микроцистина в источниках воды
Типы источников воды, а именно. грунтовые воды, коммунальный кран, резервуарное снабжение и ранд-вода ежедневно используются общинами для получения питьевой воды. Однако почти все эти источники имели некоторую связь с загрязненной цианобактериями водой плотины Хартбиспурт, в которой, как сообщается, количество клеток цианобактерий, продуцирующих микроцистин, превышает 65%. Вода, подаваемая на все исследуемые территории, забиралась из этой плотины и очищалась перед подачей через коммунальные краны и цистерны. Также предполагалось, что те, у кого во дворе были грунтовые воды, имели связь с водой плотины, так как вода просачивается сквозь почву и камни.
Предполагалось, что контрольная исследовательская группа из Rand Water Supply имела воду хорошего качества, поскольку эта вода не была связана с плотиной. показывает среднюю концентрацию микроцистина в периоды цветения и увядания. Пробы воды из плотины и водопровода превышали допустимые пределы (1 мкг/л) (красная линия) в оба сезона, тогда как микроцистины не наблюдались ни в грунтовых водах, ни в воде Ранда. Несмотря на то, что микроцистины наблюдались в пробах воды в бассейне в сезон разложения, они были ниже допустимых пределов.
Открыть в отдельном окне
Данные источников воды Microcystin, сгруппированные по сезонам. SBMC – данные об источнике воды в сезон цветения микроцистинов, SDMC – данные об источнике воды в сезон распада микроцистинов. Красная линия представляет допустимые пределы 1 мкг/л согласно ВОЗ.
Вода плотины Хартбиспурт является местом размножения цианобактерий, и большинство этих бактерий продуцируют токсины микроцистина [16]. Присутствие этих токсинов наблюдалось при средней концентрации 4,3 мкг/л в период цветения, которая снижалась до 3,6 мкг/л в период увядания.
В период цветения клетки цианобактерий размножаются и образуют накипь, а клетки испытывают стресс, в результате чего в окружающую среду выделяются токсины. Такая же картина качества воды наблюдалась в пробах водопроводной воды, где в период цветения наблюдалась средняя концентрация микроцистина 2,2 мкг/л; однако в сезон упадка это количество сократилось вдвое. Пробы коммунальной водопроводной воды в районе исследования были снабжены водой из плотины. Результаты ясно показывают, что процесс очистки воды не снижает содержание токсинов в воде до приемлемого уровня. Вода в резервуаре также показала наличие микроцистинов после процесса обработки, так как было возможно измерить микроцистины, даже если они были ниже допустимого уровня. Это загрязнение источников воды могло повлиять на емкости с водой, используемые в домохозяйствах для питья.
2.2. Уровни микроцистинов в емкостях для воды
Емкости с водой, используемые для питья, также оценивали на наличие микроцистинов. показаны результаты измерения средней концентрации микроцистина, измеренные как в период цветения, так и в период увядания.
Во всех пробах воды было обнаружено менее 1 мкг/л микроцистинов во всех емкостях с водой из разных источников воды в разное время года; однако сообщалось, что образцы из контейнеров с водой из Rand Water в сезон разложения содержали 1,5 мкг / л микроцистинов.
Открыть в отдельном окне
Данные контейнера для воды Microcystin, сгруппированные по сезонам. CBMCG — данные о водоемах в сезон цветения микроцистинов в целом, CDMCG — данные о водоемах в сезон увядания микроцистинов в целом. Красная линия представляет допустимые пределы 1 мкг/л согласно ВОЗ.
Эти данные включают результаты для обработанной отбеливателем и необработанной воды. Данные по пробам обработанной воды из крана и резервуаров могли бы повлиять на данные по пробам необработанной воды. Более подробная информация о пробах обработанной отбеливателем и необработанной воды представлена в и .
Открыть в отдельном окне
Данные о контейнерах для воды Microcystin в период цветения, сгруппированные по водоподготовке в месте использования.
CBMCN — данные о водоемах для микроцистинов в сезон цветения без обработки, CDMCY — данные о водоемах для микроцистинов в сезон цветения с обработкой. Красная линия представляет допустимые пределы 1 мкг/л согласно ВОЗ.
Открыть в отдельном окне
Данные о емкостях для воды Microcystin в течение сезона разложения, сгруппированные по очистке воды в месте использования. CDMCN – данные по микроцистинам в контейнерах с водой в сезон гниения без обработки. CDMCY – данные по микроцистинам в водоемах в сезон гниения с обработкой. Красная линия представляет допустимые пределы 1 мкг/л согласно ВОЗ.
2.3. Уровни микроцистина в контейнерах с водой в сезон цветения
показывает среднюю концентрацию микроцистина, сгруппированную по обработке воды в месте использования с использованием гипохлорита натрия (NaOCl). Было замечено, что концентрации микроцистина в пробах водопроводной воды и воды из резервуара превышали допустимые пределы 1,2 и 1,7 мкг/л соответственно. Однако наблюдалось значительное (r (27) = 0,04, p ≥ 0,83) снижение проб воды из емкостей, которые обрабатывались на месте использования.
В сезон разложения единственными источниками воды, в которых концентрация микроцистина превышала допустимую, были Rand Water, водопроводная вода и вода из аквариума (1,5, 1,3 и 1,2 соответственно). После обработки питьевой воды с использованием NaOCl уровни микроцистинов были ниже допустимых пределов.
Как упоминалось ранее, микроцистины наблюдались в емкостях с водой в оба сезона. Это связано с тем, что в сезон цветения операторы систем очистки могут действовать для удаления или инактивации цианотоксинов несколькими способами, как это поддерживается USEPA [5]. Однако эффективные стратегии управления зависят от понимания закономерностей роста и видов цианобактерий, преобладающих в цветении, свойств цианотоксинов (например, внутриклеточных или внеклеточных) и соответствующего процесса лечения. Клетки, прошедшие процесс очистки воды, смогли регенерировать внутри контейнеров, как сообщают Fosso-Kankue et al. [17]. Этот процесс повторного роста клеток в контейнерах с водой повторно загрязняет собранные и хранящиеся контейнеры [18].
В плохих условиях клетки в сосудах с водой умирают и выделяют токсины, которые связаны внутри их клеток. Изменений качества воды в плане загрязнения микроцистином между сезонами не наблюдалось. Уровни микроцистинов в емкостях с питьевой водой не зависят от времени года, поскольку как благоприятные, так и неблагоприятные условия способствуют образованию токсинов микроцистинов в воде.
Гипохлорит натрия (NaOCl) — один из видов хлора, который используется во многих домашних хозяйствах, в том числе для очистки воды. Помимо обработки или разложения токсинов в воде, было также доказано, что он убивает другие бактерии, такие как Escherichia coli и все кишечные палочки. В районах, где обитают цианобактерии, рекомендуется использовать недорогой и легкодоступный хлор на бытовом уровне в качестве обработки воды для улучшения качества воды. Сообщества вокруг плотины Хартбиспурт используют различные источники воды, которые могут быть загрязнены токсинами (микроцистинами), вырабатываемыми цианобактериями.
Микроцистины продуцируются Microcystis aeruginosa в периоды цветения и увядания, и эти микроцистины могут выживать не менее 21 дня в хороших условиях, таких как высокая температура, богатые питательными веществами и тихий ветер.
Установлено, что микроцистины представляют опасность для здоровья в сезон разложения, то есть в период неблагоприятных условий. Результаты этого исследования также показывают, что надлежащее использование NaOCl в качестве средства для обработки воды в точках потребления может снизить содержание микроцистинов до приемлемых уровней (1 и 0,8 мкг/л), что приведет к уменьшению соответствующих последствий для здоровья человека; однако необходима дальнейшая очистка питьевой воды для снижения общего содержания токсинов до 0 мкг/л и снижения риска хронической токсичности в результате воздействия низких концентраций токсинов в течение длительного периода. Просвещение или кампании по очистке воды в домашних условиях сосредоточены на вспышках, связанных с микроорганизмами, которые можно лечить с помощью кипячения, систем фильтрации, УФ-обработки и многих других процессов.
Однако в области этого исследования, где происходит цветение цианобактерий, мало что было сделано для информирования членов сообщества о проблемах со здоровьем, вызванных цианобактериями.
4.1. Область исследования
Исследование проводилось в районе плотины Хартбиспурт, расположенной в муниципалитете Мадибенг, Северо-Западная провинция, Южно-Африканская Республика, с общим населением 456 209 человек, что составляет 98 273 домашних хозяйства. Форум жителей Хартбиспурта (HIF) и основной исследователь участвовали в наборе членов сообщества, проживающих вокруг плотины Хартбиспурт, которые были сгруппированы в соответствии с их основным источником воды. Были посещены лидеры сообщества, и им была объяснена цель исследования; их согласие было запрошено в рамках надлежащей процедуры привлечения членов сообщества. После того, как лидеры дали согласие, участвующие домохозяйства были выбраны случайным образом. Это было сделано путем выбора каждого второго доступного домохозяйства с жителями, так что каждому домохозяйству была предоставлена равная возможность быть выбранным для исследования.
Все домохозяйства, выбранные случайным образом, были отмечены с использованием глобальной балльной системы. Главный исследователь и один из членов сообщества, назначенный лидерами сообщества, договорились о встрече с членом семьи, чтобы объяснить им суть исследования и запросить участие заинтересованных лиц в удобное для них время и время, подходящее для исследователя. Сообщества, участвовавшие в исследовании, включали частные дома, дома по Программе реконструкции и развития (ПРР) и неформальные поселения.
4.2. Исследуемая популяция
Семьдесят четыре (74) домохозяйства были случайным образом выбраны из районов, окружающих плотину Хартбиспурт, и 39% (29) из них были выбраны для получения гипохлорита натрия. Группы использовали воду из следующих источников: коммунального крана, резервуарного водоснабжения, грунтовых вод и Rand Water. Вода, используемая всеми участвующими домохозяйствами, была проверена на наличие загрязнителя в первые месяцы после набора; из домохозяйств, участвовавших в исследовании, 39% обрабатывали питьевую воду с помощью гипохлорита натрия (NaOCl) для разложения микроцистинов на 99% [9].
Эта обработка воды в месте использования проводилась на протяжении всего исследования.
4.3. Очистка воды в месте использования с использованием гипохлорита натрия (NaOCl)
Выбранные 39% (29) респондентов получали гипохлорит натрия (NaOCl) в течение года во время исследования и обучались очистке воды. Им было предоставлено руководство, в котором объяснялись и иллюстрировались все необходимые шаги по очистке воды для питья. В полную 25-литровую или 20-литровую емкость наливали только один колпачок или столовую ложку отбеливателя и закрывали крышку; после смешивания содержимого им давали указание подождать 30–60 минут, прежде чем пить воду. Особое внимание уделялось постоянному покрытию или закрытию контейнеров для защиты воды от последующего загрязнения.
4.4. Сбор проб
Пробы воды (n = 109) из контейнеров были отобраны на установленной сезонной основе (сезоны цветения и увядания) в течение одного года. Дублирующиеся образцы были взяты из контейнеров для воды всех участвующих домохозяйств в стерильные пакеты Whirl-Pak объемом 500 мл.
Во все пробы воды сразу же добавляли по две капли раствора Люголя, чтобы предотвратить дальнейшую реакцию хлора в пробах, и хранили их в черном пластиковом пакете для защиты от воздействия солнечных лучей [19].]. Немедленно по прибытии в лабораторию пробы воды декантировали в дубликаты пробирок Эппендорфа объемом 2 мл и замораживали при температуре -80 °C до тех пор, пока не потребовался дальнейший анализ токсинов.
4.5. Анализ и интерпретация микроцистинов
Все образцы были оценены на наличие микроцистинов с использованием набора Abraxis microcystins-ADDA ELISA (планшет для микротитрования) (производства Eurofins Abraxis, Inc., Уорминстер, Пенсильвания, США) от ToxSolutions, kits and Services (Гаутенг, Южная Африка) по методике Abraxis (PN.520011). Процедура имеет шесть стандартных растворов и один контрольный. После смешивания, промывки и инкубации раствора микроцистина в соответствии с процедурой Абраксиса планшет помещали в микроридер для считывания результатов. Все данные были записаны в электронную таблицу Microsoft Excel, а статистический анализ был выполнен с использованием stata-v10 и SPSS v21.
Исследователи благодарны Национальному институту гуманитарных и социальных наук за финансирование написания и публикации статьи.
Это исследование внесло свой вклад в надлежащее использование NaOCL в качестве обработки воды в месте использования, при которой можно снизить количество микроцистинов до приемлемого уровня, уменьшая связанные с этим последствия для здоровья человека.
Написание первоначального проекта и подготовка, М.М.М.; концептуализация, методология и валидация, M.M.M., L.S.M., M.I.M. и М.С.М.; написание — просмотр и редактирование, M.M.M., L.S.M., M.I.M. и М.С.М.; кураторство, М.С.М. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.
Это исследование получило финансирование THRIP в рамках докторской диссертации студента.
Исследование проводилось в соответствии с рекомендациями Технологического университета Тшване и одобрено Комитетом по этике научных исследований факультета естественных наук (REC2012/03/001).
Информированное согласие было получено от всех глав домохозяйств, и матриархи отвечали от имени членов семьи.
Данные, представленные в этом исследовании, доступны по запросу у соответствующего автора. Данные не являются общедоступными из-за того, что это исследование является частью проекта цикла инфекционных заболеваний, связанных с водой, финансируемого за счет средств THRIP.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Примечание издателя: MDPI сохраняет нейтралитет в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и институциональной принадлежности.
1. Рутала В.А., Вебер Д.Дж. Использование неорганического гипохлорита (отбеливатель) в медицинских учреждениях. клин. микробиол. 1997; 10: 597–610. doi: 10.1128/CMR.10.4.597. [бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
2. Тульчинский Т.Г. Джон Сноу, холера, насос с Брод-стрит; Болезни, передающиеся через воду, тогда и сейчас. Кейс Стад.
Здравоохранение. 2018: 77–99. doi: 10.1016/B978-0-12-804571-8.00017-2. [CrossRef] [Google Scholar]
3. ВОЗ . Службы подготовки документов ВОЗ. Всемирная организация здравоохранения; Женева, Швейцария: 2007 г. Профилактика заболеваний посредством создания здоровой окружающей среды: воздействие ртути: серьезная проблема общественного здравоохранения. [Google Scholar]
4. Боуман Г. Основы химии и дезинфекции хлора. Лаборатория гигиены штата Висконсин и Рик Мили, Департамент природных ресурсов штата Висконсин; Мэдисон, Висконсин, США: 2007 г. [(по состоянию на 17 февраля 2021 г.)]. Доступно в Интернете: https://dnr.wi.gov/regulations/labcert/documents/training/cl2chemistry.pdf [Google Scholar]
5. Ван дер Мерве Д. Токсины цианобактерий (сине-зеленых водорослей). Справочник Токсикол. хим. Военные агенты. 2015; 31: 421–429. doi: 10.1016/B978-0-12-800159-2.00031-2. [CrossRef] [Google Scholar]
6. Агентство по охране окружающей среды США (USEPA) Грунтовые воды и питьевая вода.
Краткий обзор очистки питьевой воды от цианотоксинов. [(по состоянию на 15 февраля 2021 г.)]; 2018 г. Доступно в Интернете: https://www.epa.gov/ground-water-and-drinking-water/summary-cyanotoxins-treatment-drinking-water
7. Вестрик Дж.А. Глава 13: Удаление цианобактериальных токсинов в процессах очистки питьевой воды и рекреационных вод. В: Hudnell HK, редактор. Материалы межведомственного международного симпозиума по достижениям в области экспериментальной медицины и биологии цветения вредных цианобактерий. WHOI — Океанографический институт Вудс-Хоул; Фалмут, Массачусетс, США: 2006. [(по состоянию на 22 апреля 2013 г.)]. Доступно в Интернете: www.epa.gov/cyano_habs_symposium/monograph/Ch23.pdf [Google Scholar]
8. USEPA (Агентство по охране окружающей среды США) Информация о цианобактериях и цианотоксинах для систем питьевой воды. Управление воды; Вашингтон, округ Колумбия, США: 2012 г. [(по состоянию на 23 февраля 2015 г.)]. EPA-810F11001. Доступно в Интернете: http://water.
epa.gov/scitech/swguidance/standards/criteria/nutrients/upload/cyanobacteria_factsheet.pdf [Google Scholar]
9. Tsuji K., Watanuki T., Kondo F., Watanabe M.F. , Наказава Х., Судзуки М., Учида Х., Харада К.И. Стабильность микроцистинов из цианобактерий — iv. Влияние хлорирования на разложение. Токсикон. 1997;35:1033–1041. doi: 10.1016/S0041-0101(96)00223-1. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
10. Николсон Б.К., Розитано Дж., Берч М.Д. Разрушение цианобактериальных пептидных гепатотоксинов хлором и хлорамином. Вода Res. 1994; 28:1297–1303. doi: 10.1016/0043-1354(94)90294-1. [CrossRef] [Google Scholar]
11. DWAF (Департамент водного хозяйства и лесного хозяйства) Руководство по качеству воды в Южной Африке. 2-е изд. Том 5 Департамент водного и лесного хозяйства; Мокопане, Южная Африка: Государственная типография; Претория, ЮАР: 1996. Использование в сельском хозяйстве: полив скота. [Google Scholar]
12. IFH (Международный научный форум по домашней гигиене, Женева) Рекомендации по предотвращению инфекций и перекрестных инфекций в домашней среде: внимание к проблемам домашней гигиены в развивающихся странах.
[(по состоянию на 17 марта 2017 г.)]; Доступно в Интернете: https://www.ifh-homehygiene.org/care-guideline-best-practice/guidelines-prevention-infection-and-cross-infection-domestic-0
13. Manage PM, Edwards C., Lawton Лос-Анджелес Междисциплинарные исследования по химии окружающей среды и биологической реакции на загрязнители. Террапаб; Токио, Япония: 2010. Бактериальная деградация микроцистина – биологическая реакция на загрязнение; стр. 97–104. [Google Scholar]
14. Али М.Э., Дас Р., Маамор А., Хамид С.Б.А. Многофункциональные углеродные нанотрубки (УНТ): новое измерение в восстановлении окружающей среды. Доп. Матер. Рез. 2014; 832:328–332. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.832.328. [CrossRef] [Google Scholar]
15. Daly R.I., Ho L., Brookes J.D. Влияние хлорирования на целостность клеток Microcystis aeruginosa и последующее высвобождение и деградацию микроцистина. Окружающая среда. науч. Технол. 2007; 41:4447–4453. doi: 10.1021/es070318s. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]
16.
Мишра У., Пабби С. Цианобактерии: потенциальное биоудобрение для риса. Центр сохранения и использования сине-зеленых водорослей, Индийский институт сельскохозяйственных исследований; Нью-Дели, Индия: Индийская академия наук; Бангалор, Индия: 2004. [Google Scholar]
17. Fosso-Kankeu E., Jagals P., Du Preez H. Воздействие токсичных цианобактерий на сельские домохозяйства в хранящейся в контейнерах воде. Вода СА. 2008; 34: 631–636. doi: 10.4314/wsa.v34i5.180660. [CrossRef] [Академия Google]
18. Чиа М.А., Оние С.Дж., Сванта А.А. Оценка качества воды для бытовых нужд: загрязнение воды, хранящейся в пластиковых резервуарах, микроводорослями и цианобактериями в Зарии. Нигерия Евро. J. Sci. Рез. 2013;110:501–510. [Google Scholar]
19. Фунари Э., Тестай Э. Оценка риска для здоровья человека, связанного с воздействием цианотоксинов. крит. Преподобный Токсикол. 2008; 38: 97–125. doi: 10.1080/10408440701749454. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Статьи от Toxins предоставлены здесь с разрешения Многопрофильный институт цифровых публикаций (MDPI)
Бытовая очистка воды | Глобальная вода, санитария и гигиена | Healthy Water
Во многих частях мира сообщества не имеют возможности построить водопроводные системы для всего сообщества.
Сегодня более 2 миллиардов человек не имеют доступа к безопасной питьевой воде. Бытовая очистка воды — это очистка воды, которая происходит дома или в точке использования или в местах сбора в сообществах (например, в школах и общественных центрах). При отсутствии водопроводной системы этот тип очистки может сделать воду безопасной для использования и уменьшить диарейные и другие заболевания, передающиеся через воду.
Существует множество факторов, которые следует учитывать при выборе методов очистки воды для домашнего хозяйства или сообщества: существующие условия водоснабжения и санитарии; качество воды; возможность установки объектов водоснабжения, санитарии и гигиены (WASH); культурная приемлемость; доступность; наличие техники; последовательное и длительное использование; и другие местные условия.
Существует множество способов защитить воду от вредных микробов. Наиболее часто используются следующие методы:
- Кипячение
- Хлорирование
- Флокулянт-Дезинфекция
- Солнечная дезинфекция
- Медленная песчаная фильтрация
Вода, содержащая топливо, токсичные химикаты или радиоактивные материалы, не может быть обезврежена ни одним из этих методов очистки.
Используйте бутилированную воду или другой источник воды, если вы знаете или подозреваете, что ваша вода может быть загрязнена топливом или токсичными химическими веществами.
Кипячение
Кипячение или нагрев воды является наиболее широко используемым и эффективным методом уничтожения болезнетворных микробов, включая вирусы, бактерии и паразиты.
Ступени для кипячения воды:
- Доведите чистую воду до кипения в течение 1 минуты (на высоте более 6500 футов кипятите в течение 3 минут).
- После кипячения дайте воде остыть перед использованием.
- Храните кипяченую воду в чистых продезинфицированных контейнерах с плотными крышками.
Если в воде есть вредные химические или радиоактивные вещества, кипячение не сделает ее пригодной для питья.
Хлорирование
Химическая дезинфекция — еще один распространенный метод обеспечения безопасности воды. Хлорирование — это распространенный метод химической дезинфекции, который включает добавление в воду продукта на основе хлора (например, гипохлорита натрия, гипохлорита кальция или бытового отбеливателя) для уничтожения бактерий и вирусов.
Другие химические дезинфицирующие средства, такие как йод и диоксид хлора, также могут быть эффективными для дезинфекции воды. Использование или питьевая вода с небольшим содержанием хлора, йода или диоксида хлора не оказывает вредного воздействия на здоровье и обеспечивает защиту от вспышек заболеваний, передающихся через воду.
Хлорсодержащие продукты могут убивать большинство вредных или болезнетворных вирусов и бактерий, но большинство дезинфицирующих средств* не столь же эффективны, как кипячение для уничтожения более устойчивых микробов, таких как паразиты Cryptosporidium и Giardia .
* Таблетки диоксида хлора могут убить Cryptosporidium , если правильно следовать инструкциям производителя.
Если в воде есть вредные химические или радиоактивные вещества, добавление дезинфицирующего средства не сделает ее пригодной для питья.
Флокуляция-дезинфекция
Флокуляция-дезинфекция — это процесс обработки воды, при котором продукт добавляется в воду, а твердые частицы образуют более крупные кластеры или хлопья, которые можно удалить из воды.
Пакетики из полиуретана представляют собой широко используемый флокулянт-дезинфицирующий порошок. Продукт PUR содержит порошкообразный сульфат железа (флокулянт) и гипохлорит кальция (дезинфицирующее средство). Содержимое пакетика PUR добавляют к 10-литровому объему воды и перемешивают в течение 5 минут. После перемешивания твердые частицы оседают на дно емкости, а вода через тканевый фильтр переливается во вторую емкость для воды для безопасного хранения и использования. Примечание: для остаточной защиты полиуретан также содержит хлор.
Этот метод наиболее подходит, когда вода мутная (мутная).
Если в воде есть вредные химические или радиоактивные вещества, добавление флокулянта не сделает ее пригодной для питья.
Солнечная дезинфекция
Солнечная дезинфекция — это метод использования тепла и УФ-излучения для уничтожения бактерий и паразитов в воде. Солнечная дезинфекция работает, помещая загрязненную воду в прозрачный контейнер и подвергая ее воздействию сильного солнечного света в течение 6-8 часов, если солнечно, или 2 дня (если облачно).