Побочный продукт дезинфекции
Побочные продукты дезинфекции (ППД) представляют собой органические и неорганические соединения, образующиеся в результате химических реакций между органическими и неорганическими веществами, такими как загрязнения и дезинфицирующие средства химической обработки, соответственно, в воде во время дезинфекции воды . процессов [1]
Побочные продукты хлорирования и дезинфекции
[ редактировать ]Хлорированные дезинфицирующие средства, такие как хлор и монохлорамин, являются сильными окислителями, которые вводятся в воду с целью уничтожения болезнетворных микробов, окисления соединений, формирующих вкус/запах, а также для образования остатков дезинфицирующего средства , чтобы вода могла попасть в потребительский кран в безопасности от микробного загрязнения. Эти дезинфицирующие средства могут вступать в реакцию с присутствующими в природе фульво- и гуминовыми кислотами, аминокислотами и другими природными органическими веществами, а также с ионами йодида и бромида, образуя ряд DBP, таких как тригалометаны (THM), галогенуксусные кислоты (HAA), броматы. и хлорит (которые регулируются в США), а также так называемые «новые» DBP, такие как галонитрометаны , галогенацетонитрилы , галоамиды , галофураноны , йодкислоты, такие как йодуксусная кислота , йод-ТГМ ( йодтригалометаны ), нитрозамины и другие. [1]
Хлорамин стал популярным дезинфицирующим средством в США, и было обнаружено, что он производит N -нитрозодиметиламин (НДМА), который является возможным канцерогеном для человека, а также высокогенотоксичные йодированные DBP, такие как йодуксусная кислота , когда в источнике присутствует йод. воды. [1] [2]
Остаточный хлор и другие дезинфицирующие средства могут также вступать в дальнейшую реакцию внутри распределительной сети – как путем дальнейших реакций с растворенными природными органическими веществами, так и с биопленками, присутствующими в трубах. Помимо сильного влияния типов органических и неорганических веществ в исходной воде, различные виды и концентрации DBP различаются в зависимости от типа используемого дезинфицирующего средства, дозы дезинфицирующего средства, концентрации природных органических веществ и бромида/йодида. время с момента дозирования (т.е. возраст воды), температура и pH воды. [3]
Было обнаружено, что плавательные бассейны, использующие хлор, содержат тригалометаны, хотя, как правило, их содержание ниже действующего стандарта ЕС для питьевой воды (100 микрограммов на литр). [4] Были измерены концентрации тригалометанов (в основном хлороформа ) до 0,43 частей на миллион. [5] Кроме того, трихлорамин был обнаружен в воздухе над плавательными бассейнами. [6] и это подозревается в повышении частоты приступов астмы, наблюдаемой у элитных пловцов. Трихлорамин образуется в результате реакции мочевины (из мочи и пота) с хлором и придает крытому бассейну характерный запах.
Побочные продукты нехлорированных дезинфицирующих средств
[ редактировать ]При дезинфекции и очистке питьевой воды используются несколько мощных окислителей, многие из которых также вызывают образование ДБФ. Озон , например, производит кетоны, карбоновые кислоты и альдегиды, включая формальдегид. Бромид в исходных водах может быть преобразован озоном в бромат , мощный канцероген, который регулируется в США, а также в другие бромированные DBP. [1]
Поскольку правила ужесточаются в отношении установленных DBP, таких как THM и HAA, предприятия по очистке питьевой воды могут перейти на альтернативные методы дезинфекции. Это изменение изменит распределение классов DBP. [1]
возникновение
[ редактировать ]DBP присутствуют в большинстве источников питьевой воды, которые подверглись хлорированию , хлораминированию , озонированию или обработке диоксидом хлора . В очищенной питьевой воде существуют многие сотни ДАД, и было идентифицировано не менее 600. [1] [7] Низкие уровни многих из этих DBP в сочетании с аналитическими затратами на тестирование проб воды на их наличие означают, что на практике фактически контролируется лишь небольшое количество DBP. Все чаще признается, что генотоксичность и цитотоксичность многих ППД, не подлежащих нормативному мониторингу (особенно йодсодержащих азотсодержащих ППД), сравнительно намного выше, чем у тех ППД, которые обычно контролируются в развитых странах (ТГМ и НАА). [1] [2] [8]
В 2021 году была открыта новая группа ДБФ, известная как галогенированные пиридинолы, содержащая как минимум 8 ранее неизвестных гетероциклических азотистых ДБФ. Было обнаружено, что для их эффективного удаления требуется обработка с низким pH (3,0). Когда их токсичность для развития и острая токсичность была проверена на эмбрионах рыбок данио , она оказалась немного ниже, чем у галогенированных бензохинонов , но в десятки раз выше, чем у широко известных DBP, таких как трибромметан и йодоуксусная кислота . [9]
Влияние на здоровье
[ редактировать ]Эпидемиологические исследования изучили связь между воздействием ДАД в питьевой воде и раковыми заболеваниями, неблагоприятными исходами родов и врожденными дефектами. Мета-анализ и объединенный анализ этих исследований продемонстрировали устойчивую связь с раком мочевого пузыря. [10] [11] и для детей, родившихся маленькими для гестационного возраста , [12] но не при врожденных аномалиях (врожденных дефектах). [13] В некоторых исследованиях также сообщалось о выкидышах на ранних сроках. [14] [15] Однако точный предполагаемый агент остается неизвестным в эпидемиологических исследованиях, поскольку количество DBP в пробе воды велико, а вместо более детальных данных о воздействии используются суррогаты воздействия, такие как данные мониторинга конкретного побочного продукта (часто общее количество тригалометанов). оценка. Всемирная организация здравоохранения заявила, что «риск смерти от патогенов как минимум в 100–1000 раз выше, чем риск рака от побочных продуктов дезинфекции (ППД)» {и} «риск заболевания от патогенов составляет как минимум 10 раз». от 000 до 1 миллиона раз выше, чем риск рака от ДАД». [16]
Регулирование и мониторинг
[ редактировать ]Агентство по охране окружающей среды США установило максимальные уровни загрязнения (MCL) для броматов , хлоритов , галогенуксусных кислот и общего количества тригалометанов (TTHM). [17] В Европе уровень TTHM установлен на уровне 100 микрограмм на литр, а уровень бромата на уровне 10 микрограмм на литр в соответствии с Директивой о питьевой воде. [18] В Европе для HAA не установлены нормативные значения. Всемирная организация здравоохранения разработала рекомендации для нескольких DBP, включая бромат, бромдихлорметан, хлорат, хлорит, хлоруксусную кислоту, хлороформ, хлорциан, дибромацетонитрил, дибромхлорметан, дихлоруксусную кислоту, дихлорацетонитрил, НДМА и трихлоруксусную кислоту. [19]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г Ричардсон, Сьюзен Д.; Плева, Майкл Дж.; Вагнер, Элизабет Д.; Шени, Рита; ДеМарини, Дэвид М. (2007). «Наличие, генотоксичность и канцерогенность регулируемых и появляющихся побочных продуктов дезинфекции в питьевой воде: обзор и дорожная карта исследований». Исследования мутаций/обзоры исследований мутаций . 636 (1–3): 178–242. дои : 10.1016/j.mrrev.2007.09.001 . ПМИД 17980649 .
- ^ Jump up to: а б Ричардсон, Сьюзен Д.; Фазано, Франческа; Эллингтон, Дж. Джексон; Крамли, Ф. Джин; Бюттнер, Кэтрин М.; Эванс, Джон Дж.; Блаунт, Бенджамин К.; Сильва, Лалит К.; и др. (2008). «Распространение и токсичность йодированных побочных продуктов дезинфекции для клеток млекопитающих в питьевой воде». Экологические науки и технологии . 42 (22): 8330–8338. Бибкод : 2008EnST...42.8330R . дои : 10.1021/es801169k . ПМИД 19068814 .
- ^ Койвусало, Мери; Вартиайнен, Тертту (1997). «Побочные продукты хлорирования питьевой воды и рак». Обзоры на тему Гигиена окружающей среды . 12 (2): 81–90. дои : 10.1515/REVEH.1997.12.2.81 . ПМИД 9273924 . S2CID 10366131 .
- ^ Ньювенхейсен, Марк Дж .; Толедано, Мирей Б.; Эллиотт, Пол (2000). «Поглощение побочных продуктов хлорирования и дезинфекции; обзор и обсуждение его последствий для оценки воздействия в эпидемиологических исследованиях». Журнал анализа воздействия и экологической эпидемиологии . 10 (6): 586–99. doi : 10.1038/sj.jea.7500139 . ПМИД 11140442 . S2CID 23293533 .
- ^ Бич, Дж. Алан; Диас, Раймонд; Ордас, Сезар; Паломеке, Бестейру (январь 1980 г.). «Нитраты, хлораты и тригалометаны в воде плавательного бассейна» . Американский журнал общественного здравоохранения . 70 (1): 79–82. дои : 10.2105/AJPH.70.1.79 . ПМК 1619346 . ПМИД 7350831 .
- ^ ЛаКинд, Джуди С.; Ричардсон, Сьюзен Д.; Блаунт, Бенджамин К. (2010). «Хорошее, плохое и непостоянное: можем ли мы иметь и здоровые бассейны, и здоровых людей?». Экологические науки и технологии . 44 (9): 3205–3210. Бибкод : 2010EnST...44.3205L . дои : 10.1021/es903241k . ПМИД 20222731 .
- ^ Ричардсон, Сьюзен Д. (2011). «Побочные продукты дезинфекции: образование и распространение питьевой воды». В Нриагу, Д.О. (ред.). Энциклопедия гигиены окружающей среды . Том. 2. Берлингтон Эльзевир. стр. 110–13. ISBN 978-0-444-52273-3 .
- ^ Плева, Майкл Дж.; Мюлльнер, Марк Г.; Ричардсон, Сьюзен Д.; Фазано, Франческа; Бюттнер, Кэтрин М.; Ву, Инь-Так; МакКейг, А. Брюс; Вагнер, Элизабет Д. (2008). «Возникновение, синтез, цитотоксичность и генотоксичность галогенацетамидов в клетках млекопитающих: новый класс азотистых побочных продуктов дезинфекции питьевой воды». Экологические науки и технологии . 42 (3): 955–61. Бибкод : 2008EnST...42..955P . дои : 10.1021/es071754h . ПМИД 18323128 .
- ^ Хайян Тан (2021). «Новая группа гетероциклических азотистых побочных продуктов дезинфекции (DBP) в питьевой воде: роль pH экстракции в неизвестных исследованиях DBP». Экологические науки и технологии . 55 (10): 6764–6772. Бибкод : 2021EnST...55.6764T . doi : 10.1021/acs.est.1c00078 . ПМИД 33928775 . S2CID 233460007 .
- ^ Вильянуэва, CM; Кантор, КП; Гримальт, Дж.О.; Малац, Н.; Сильверман, Д.; Тардон, А.; Гарсиа-Клозас, Р.; Серра, К.; и др. (2006). «Рак мочевого пузыря и воздействие побочных продуктов дезинфекции воды при проглатывании, купании, принятии душа и плавании в бассейнах» . Американский журнал эпидемиологии . 165 (2): 148–56. дои : 10.1093/aje/kwj364 . ПМИД 17079692 .
- ^ Костет, Н.; Вильянуэва, CM; Яаккола, JJK; Кожевинас, М.; Кантор, КП; Кинг, штат Вашингтон; Линч, штат Флорида; Ньювенхейсен, MJ; Кордье, С. (2011). «Побочные продукты дезинфекции воды и рак мочевого пузыря: есть ли европейская специфика? Объединенный метаанализ европейских исследований случай-контроль». Профессиональная и экологическая медицина . 68 (5): 379–85. дои : 10.1136/oem.2010.062703 . ПМИД 21389011 . S2CID 28757535 .
- ^ Грелье, Джеймс; Беннетт, Джеймс; Пателару, Эвридики; Смит, Рэйчел Б.; Толедано, Мирей Б.; Раштон, Лесли; Бриггс, Дэвид Дж.; Ньювенхейсен, Марк Дж. (2010). «Воздействие побочных продуктов дезинфекции, рост плода и недоношенность» . Эпидемиология . 21 (3): 300–13. doi : 10.1097/EDE.0b013e3181d61ffd . ПМИД 20375841 . S2CID 25361080 .
- ^ Ньювенхейсен, Марк; Мартинес, Дэвид; Грелье, Джеймс; Беннетт, Джеймс; С уважением, Ники ; Исатт, Нина; Врейхейд, Мартина; Толедано, Мирей Б. (2009). «Хлорирование, побочные продукты дезинфекции питьевой воды и врожденные аномалии: обзор и метаанализ» . Перспективы гигиены окружающей среды . 117 (10): 1486–93. дои : 10.1289/ehp.0900677 . ПМК 2790500 . ПМИД 20019896 .
- ^ Уоллер, Кирстен; Свон, Шанна Х.; ДеЛоренц, Джеральд; Хопкинс, Барбара (1998). «Тригалометаны в питьевой воде и самопроизвольный аборт» . Эпидемиология . 9 (2): 134–140. дои : 10.1097/00001648-199803000-00006 . ПМИД 9504280 . S2CID 35312352 .
- ^ Савиц, Дэвид А.; Певец, Филип С.; Хартманн, Кэтрин Э.; Херринг, Эми Х .; Вайнберг, Ховард С.; Макарушка, Кристина; Хоффман, Кэролайн; Чан, Ронна; Маклехоз, Ричард (2005). «Побочные продукты дезинфекции питьевой воды и исход беременности» (PDF) . Денвер, Колорадо: Исследовательский фонд Авва.
- ^ «Цели сессии по дезинфицирующим средствам и побочным продуктам дезинфекции» [Water Sanitation Health (WSH)] (PDF) . Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ).
- ^ «Загрязнения питьевой воды» . Агентство по охране окружающей среды США (EPA). 21 сентября 2015 г.
- ^ Директива 98/83/EC от 3 ноября 1998 г. Европейского парламента и Совета о качестве воды, предназначенной для потребления человеком.
- ^ «Руководство по качеству питьевой воды» [Water Sanitation Health (WSH)] (PDF) . Женева: Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ). 2008.