ПОБОЧНЫЕ ЭФФЕКТЫ ДЕЗИНФЕКЦИИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ. РИСК ПОЯВЛЕНИЯ ТРИГАЛОГЕНМЕТАНОВ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ЧЕЛОВЕКА

2 січня 2020 р.
 

Эвелина Кольцова

В то время, как дезинфекция питьевой воды эффективно предотвращает заболевания, передаваемые через воду, непреднамеренным следствием этого является образование побочных продуктов дезинфекции. Многие эпидемиологические исследования, проведенные по этой теме, показывают связь между потреблением хлорированной питьевой воды и повышенным риском развития раковых и репродуктивных заболеваний (William A. Mitch, 2017, Environmental Science and Technology).

Еще в недавнем прошлом человечество столкнулось с большой проблемой, вызванной низким уровнем санитарии, что приводило к болезням и в последствии к эпидемиям, связанным с водой (холера, чума и тиф). Именно поэтому, ХХ век стал ключевым в истории дезинфекции воды. В то время было предложено использовать хлор в качестве реагента обеззараживания воды в разных странах Европы. Дезинфекция воды хлорированием стала одним из главных достижений здравоохранения и помогла снизить количество вспышек заболеваний, распространяющихся через воду. Согласно данным ВОЗ даже в наши дни можно наблюдать вспышки холеры в некоторых странных Африки, Америки и Азии.

Однако, в 1974 году группа исследователей во главе с J. Rook обнаружила, что хлор может вступать в реакцию с природными органическими веществами с дальнейшим образованием тригалогенметанов в воде.

Таким образам, понимание возникновения побочных продуктов дезинфекции (ППД) и их влияния на здоровье человека до сих пор вызывает особый интерес. В настоящее время выявлено более 600 различных видов ППД (Thompson, Gillespie, et al., 2015). Тригалогенметаны являются одними из наиболее обсуждаемых, хорошо известных и регулируемых среди всех типов побочных продуктов дезинфекции.

ЧТО ТАКОЕ ПОБОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ ДЕЗИНФЕКЦИИ?

Введение в воду дезинфицирующих реагентов на основе хлора, вступающих в реакцию с другими веществами, содержащимися в воде, приводит к образованию галогенированных соединений или, так называемых, побочных продуктов дезинфекции.

Регулирование побочных продуктов дезинфекции является сложным процессом, так как этап дезинфекции в целом имеет решающее значение для предотвращения заболеваний, передающихся через воду, но в то же время ведет к образованию ППД. Поэтому необходим сбалансированный подход, который будет учитывать возможное химическое воздействие ППД на человека.

С точки зрения общественного здравоохранения, регулирование этих соединений в целом чрезвычайно затруднительно, так как долгосрочный эффект воздействия на людей не поддаётся количественной оценке.

Тригалогенметаны являются самыми часто встречающимися ППД в воде, поэтому их мониторинг и регулирование являются одной из главных задач станций по очистке воды.

ВОЗ рассмотрел потенциальную опасность для здоровья человека четырех соединений тригалогенметанов и предложил свои нормы по их содержанию в очищенной питьевой воде (Goslan, Krasner, et al., 2014). Согласно этим нормам сумма концентраций для каждого соединения тригалогенметанов, деленная на ПДК, должна быть меньше 1.

Существует гипотеза о том, что снижение концентрации тригалогенметанов путём правильного подбора этапов и параметров очистки может повлиять на дальнейшее снижение концентрации других ППД в питьевой воде. Основным объяснением этого является то, что минимизация концентрации тригалогенметанов требует дополнительного удаления природных органических веществ, которые тесно связаны с образованием ППД. Большинство стран установили собственный стандарт для общего количественного содержания тригалогенметанов.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ОБРАЗОВАНИЕ ТРИГАЛОГЕНМЕТАНОВ

Образование ППД зависит от различных факторов, изменение которых может влиять на количество ППД в воде. Все факторы могут прямо или косвенно влиять на образование ППД. Как правило, исследования ППД учитывают две большие категории факторов:

1. Качество воды (Zhang, et al., 2012)

К этой группе, в основном, относят такие параметры как рН, температура, мутность, цвет, концентрация природных органических соединений, питательных веществ, растворенный кислород и присутствие других видов соединений, которые могут потенциально увеличить образование ППД (Br, I и продукты коррозии).

  • Температура оказывает неоспоримое влияние на формирование ППД. Повышение температуры приводит к увеличению образования ППД и ускоряет образование тригалогенметанов. Некоторые проведенные исследования показывают, что увеличение концентрации ППД на 15-25% происходит при изменении температуры от 10 до 30 °C.
  • рН может значительно изменить образование ППД. К примеру, образование тригалогенметанов в воде при рН = 8 выше по сравнению с рН = 6.
  • Все большее число исследований показывает, что присутствие прекурсоров бромидов и йодидов оказывает существенное влияние на формирование ППД и, как правило, приводит к образованию более канцерогенных и опасных видов 

2. Рабочие параметры на станции очистки воды, которые, в основном, связаны со стадией дезинфекции и системой транспортирования воды по трубам (Li, McDonald, et al., 2019).

Гидравлическое состояние водораспределения, материалы труб, применяемое дезинфицирующее средство, время контакта дезинфицирующего средства с водой и возраст воды являются основными факторами в данной категории.

  • Возраст воды – очень сложный фактор, потому что во время очистки вода разного времени забора может быть смешана вместе. Кроме того, на возраст воды влияет сезонный спрос, особенно в засушливый период люди используют больше воды по сравнению с дождливым периодом. Многие ученые выражают возраст воды, как среднее значение для конкретной системы. Фактор возраста воды не влияет непосредственно на формирование ППД. Тем не менее, это способствует уменьшению остаточного дезинфицирующего агента и одновременно увеличивает образования ППД из-за более длительного времени контакта.
  • Материал труб и гидравлическое состояние. Недавние исследования показали снижение скорости образования тригалогенметанов под турбулентным потоком при установке новых труб из ПВХ. Помимо образования более высоких значений ППД, железные трубы могут подвергаться коррозии, которая также образует прекурсоры для дальнейшего формирования их.
  • Доза хлора является одним из факторов, который играет основную роль в формировании тригалогенметанов. Концентрации ППД напрямую увеличиваются с увеличением доз применяемого хлора.

Природные органические вещества– это органические прекурсоры, которые могут реагировать с хлором с последующим образованием ППД. Происхождение и класс этих веществ играют решающую роль. Например, гуминовые кислоты реагируют быстрее и могут образовывать большее количество ППД по сравнению с фульвокислотами.

Существует связь между содержанием тригалогенметанов в воде и потенциальным риском для здоровья. Тригалогенметаны могут попасть в организм и воздействовать на него, когда вы принимаете душ, пьете воду или вдыхаете запах хлорированной воды (Yao, Sun, et al., 2019). Предварительные исследования показывают, что вдыхание и контакт с кожей более вредны для здоровья человека, чем попадание ППД внутрь организма.

Во многих исследованиях сообщается о связи между содержанием тригалогенметанов в хлорированной воде и возможностью возникновения раковых заболеваний. Более того, существуют некоторые исследования, описывающие случаи преждевременных абортов, рождения детей с низким весом или некоторых репродуктивных аномалий, вызванных присутствием тригалогенметанов в воде (De Vera, Stalter, et al., 2015).

Ниже представлены стратегии, которые могут помочь уменьшить концентрацию ППД в воде:

  • защита водосборных бассейнов и минимизация туристической деятельности;
  • восстановление и реконструкция водохранилищ;
  • изменение дозы дезинфицирующего средства и изменение места его введения;
  • онлайн мониторинг остаточного хлора в очищенной воде; l уменьшение резервуаров и возраста воды; l контроль застойных зон в системе подачи воды; l осуществление аэрации в резервуаре-хранилище;
  • регулярная проверка системы для предотвращения образования биопленки;
  • замена старых железных труб на новые трубы из ПВХ;
  • применение альтернативных дезинфицирующих агентов таких, как озон и УФ.

Стратегии, приведённые выше, больше относятся к станциям очистки и операторам. Всвою очередь, одним из самых эффективных способов снижения концентрации ППД в воде для обычных потребителей является установка дополнительного фильтра, а также спуск застоявшейся в трубах воды в течение несколько минут перед ее использованием. 

Коментарі

Дивись також
 
Популярні