Проект Массачусетского технологического института, призванный помочь обеспечить чистой питьевой водой людей в развивающихся странах, начался с чрезвычайной конференции, в которой приняли участие инженер Массачусетского технологического института, королева Непала и около 75 неграмотных крестьянок.
По данным ЮНИСЕФ, в 2000 году около 1,7 миллиарда человек во всем мире не имели доступа к чистой питьевой воде, а болезни, передающиеся через воду, являются основной причиной болезней и смертей в большинстве развивающихся стран. Только в Непале около 44 000 детей в возрасте до пяти лет ежегодно умирают от таких болезней, говорит Сьюзан Меркотт, преподаватель кафедры гражданского и экологического строительства (CEE) и руководитель проекта MIT.
Проходит третий год, проект является частью курса для выпускников стран Центральной и Восточной Европы. Он включает в себя ежегодные поездки для проверки возможных решений, встречи с людьми, которые будут их использовать, и сотрудничество с местными партнерами, включая Организацию по охране окружающей среды и общественного здравоохранения и ряд других национальных и международных водных агентств и неправительственных организаций. В январе 2002 года восемь студентов Массачусетского технологического института проведут около месяца в Непале, четверо поедут на Гаити и четверо в Бразилию.
"У нас еще нет ответов на все вопросы, но мы движемся к ним", - сказал Муркотт.
ЖЕНЩИНЫ И ВОДА
В 1998 году Муркотт (MIT SB 1990, SM) была приглашена в Непал на Вторую международную конференцию «Женщины и вода». «Некоторые из женщин шли два или три дня, чтобы принять участие. Вот как это было важно для них», - вспоминает она. Среди участников были крестьянки и королева.
Муркотт быстро понял их интерес. Многие женщины в Непале и других развивающихся странах ежедневно часами таскают воду в сосудах, которые в наполненном состоянии могут весить около 30 фунтов. Кроме того, источники, из которых они несут воду, часто загрязнены. Таким образом, женщины также обременены заботой о членах семьи, особенно о детях, которые заражаются болезнями, передающимися через воду. «Поэтому у женщин остается мало времени для образования и экономического развития», - сказал Муркотт.
Было ясно, что сельская беднота особенно нуждалась в быстрой, дешевой и относительно простой системе для очистки воды. Но хотя среди участников конференции были также непальский строитель плотин, микробиологи и политические активисты, Меркотт был единственным инженером-гидротехником.
"Значит, ко мне они обратились на третий день и спросили: "Хорошо, каково решение?" И я сказал: Я-не-знаю."
Ее опыт заключался в очистке сточных вод в городах, а не в небольших системах питьевого водоснабжения для отдельных семей. Поэтому она сказала группе: «У меня нет ответов, но у меня есть инструменты, чтобы найти их, и я возьму на себя обязательство работать с вами, чтобы выяснить это».
Вернувшись в Массачусетский технологический институт, она получила разрешение от доктора Эрика Адамса, директора годичной программы CEE Masters of Engineering (MEng), на создание и руководство новым дипломным проектом в Непале. Новый проект станет дополнением к одному, который Муркотт уже преподавал вместе с почетным профессором Центральной и Восточной Европы Дональдом Харлеманом в Бразилии.
Водный проект Непала быстро стал одним из самых популярных проектов, из которых могли выбирать студенты. Хотя в первый год (1999 г.) их было всего семь человек, в 2001-2002 годах шестнадцать из них изучают проблемы водоснабжения и водоотведения не только в Непале, но также на Гаити и в Бразилии..
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
На самом базовом уровне существует два процесса очистки, необходимых для получения чистой питьевой воды, сказал Муркотт: удаление частиц и инактивация и/или удаление микроорганизмов, вызывающих заболевания. По ее словам, микроорганизмы прикрепляются к частицам, поэтому удаление частиц «также удаляет около 90 процентов микробов».«Тогда вы должны избавиться от остальных микробов». Она объяснила, что вода может быть загрязнена разными способами, но непреодолимой проблемой в развивающихся странах является микробное загрязнение из-за плохих санитарных правил. «Это не так уж отличается от того, что происходило в таких городах, как Париж и Бостон, 100 или 150 лет назад».
За последние несколько лет компания Murcott создала ряд систем очистки воды, которые могут подойти для развивающихся стран. Ключевые критерии: технические характеристики, низкая или нулевая стоимость (среднегодовой доход в Непале составляет 210 долларов США), социальная приемлемость и устойчивость проекта. Затем исследователи тестировали системы в полевых условиях.
ПЕРВЫЙ, ОДНАКО…
Сначала, однако, нужно было решить еще одну проблему. Команде нужен был способ обнаружения и количественной оценки микробного загрязнения. Как объяснил Меркотт, «не все источники воды в Непале загрязнены, поэтому микробный тест может сказать нам, хорош ли данный источник или нет. Кроме того, такие тесты необходимы, чтобы определить, действительно ли работает данная система очистки воды, путем сравнения уровней загрязнения до и после очистки.
В 1999 году группа отправилась в Непал со стандартным микробным инкубатором. Но такие инкубаторы работают на электричестве, которое не всегда доступно во внутренних районах Непала. Решение, как в конце концов нашли исследователи, снова нашли в Массачусетском технологическом институте.
Муркотт вспоминает, как одна из ее учениц спрашивала, знает ли она Эми Смит, преподавателя Центра Эдгертона Массачусетского технологического института и выпускницу Массачусетского технологического института (SB 1984, MEng, SM, машиностроение). «У вас с Эми много общего», - сказала студентка, рассказавшая ей о инженерной работе Смита в развивающихся странах. Смит, как оказалось, уже изобрел инкубатор, не нуждающийся в электричестве. Фактически, она выиграла студенческую премию Лемельсона-MIT в размере 30 000 долларов в 2000 году за эту работу. Осенью 2000 года Меркотт и Смит вместе работали над адаптацией инкубатора к условиям Непала. В январе 2001 года Смит присоединился к команде в Непале, они протестировали инкубатор, и он заработал.
УДАЛЕНИЕ МИКРОБОВ
Поиск подходящей системы для удаления частиц и микробов из воды, однако, все еще продолжается. Исследователи медленно сокращают список возможностей. За последние три года они оценили примерно 12 систем питьевой воды, загрязненной микробами, и четыре системы питьевой воды, загрязненной мышьяком.
Один из первых процессов, исследованных для удаления частиц, включал коагуляцию, при которой вода смешивалась с квасцами, материалом, который действует как «магнит для частиц». В методе, который Меркотт изучал в течение многих лет применительно к крупномасштабным водоочистным сооружениям и очистным сооружениям, большие скопления частиц и гидроксида алюминия оседают на дно сосуда, а чистая вода может выливаться сверху. Однако в Непале деревенские женщины говорят, что это слишком много работы.
«Десять лет исследований коагуляции в трубах», - сказал Меркотт со смехом. "Но я не против. Идея в том, чтобы решить проблему."
Они обратились к фильтрации. «Джунко Сагара (MEng 2000) изучил современные методы фильтрации в Непале и их недостатки», - сказал Меркотт. Одна такая система, например, уже используется средним классом. В корпусе из нержавеющей стали вода течет через «свечу» из тонкой белой глины длиной восемь дюймов и диаметром два. Частицы задерживаются в свече, а оставшаяся вода сливается через патрубок.
Сельские женщины, однако, не могут позволить себе систему по цене около 25 долларов за единицу. Кроме того, Сагара обнаружил, что свечные фильтры работают медленно. «Они едва справляются с ежедневными потребностями в питьевой воде типичной семьи из шести-восьми человек», - сказал Муркотт. Многие системы, которые удаляют частицы, такие как свечные фильтры, не удаляют последние остатки микробного загрязнения. Поэтому команда Массачусетского технологического института также исследовала методы дезинфекции.
Они быстро обнаружили, что хлор, основное дезинфицирующее средство во всем мире, практически недоступен в Непале. Однако многообещающей альтернативой является домашняя солнечная дезинфекция (SODIS). Воду разливают в прозрачные пластиковые бутылки и оставляют на солнце до тех пор, пока ультрафиолетовое излучение не убьет оставшиеся микробы.
Амер Хайят (MEng, 2000) и Меган Смит (MEng, 2001) исследовали эффективность этой техники в Непале. Их вывод: SODIS многообещающий, но его работа может быть ограничена ненастной погодой, поскольку он зависит от солнечного света. Кроме того, Смит обнаружила, что в районе Непала, который она изучала, бутылки SODIS приходилось оставлять примерно на два дня, чтобы полностью продезинфицировать воду.
Другой многообещающей системой, которая одновременно удаляет частицы и дезинфицирует, является фильтр для воды BioSand (BSF), разработанный профессором Дэвидом Манцем из Университета Калгари, Канада. Система по существу пропускает воду через разные слои песка, удаляя частицы. Кроме того, микробы удаляются в верхнем биологическом слое, или «биопленке».
Студенты, изучавшие Черноморский залив в 2001 году, изучили 42 из 115 фильтров в Непале. Их вывод: это лучший фильтр, доступный в настоящее время в Непале, но он не идеален. Во-первых, он должен тщательно поддерживаться, с точным уровнем воды и песка, и оборудование должно быть правильно установлено.
«Итак, в этом году, - сказал Меркотт, - мы смогли с большей уверенностью рекомендовать SODIS и показали, что BSF - лучший фильтр, который мы исследовали на сегодняшний день».
РАБОТА ПРОДОЛЖАЕТСЯ
Учащиеся текущего класса MEng изучают несколько других фильтров, в том числе один из Никарагуа и один из Индии. Они также привозят в Непал генератор хлора для создания микропредприятия, создают географическую информационную карту мышьяка в Непале и разрабатывают математическую модель для прогнозирования температуры бутылок SODIS в различных климатических условиях для оценки температурной дезинфекции.
Стоя в своей лаборатории в Массачусетском технологическом институте, вода реки Чарльз капает через один потенциальный фильтр, Меркотт вспоминает встречу с непальским ребенком, которому, по ее предположению, было около восьми лет. Нет, сказали ей, на самом деле ребенку 16 лет. «Около 50 процентов детей здесь отстают в росте из-за болезней, передающихся через воду», - пояснила она. Сьюзен Меркотт и ее коллеги работают над тем, чтобы изменить это.