Laboratorium i poolen

Laboratorium i poolen

Arkady Kuramshin,
Kandidat Kemisk Videnskab
"Kemi og liv", nr. 7, 2018

Få mennesker ved, at enhver pool – og i vandland og klubber og sport til træning – et rigtigt kemisk laboratorium, hvor mange reaktioner finder sted. Desuden bringer vi mange reagenser til disse laboratorier selv.

Mange af os elsker at svømme. Og dem, der ikke ved hvordan, er ligeglade med at komme ind i vandet for at slappe af, stænke eller afkøle kroppen efter fysisk anstrengelse. Desværre er de fleste landmænd i floden og søerne tilgængelige en eller to måneder om året – så kort "vores nordlige sommer, en karikatur af sydlige vintre" foruden mange reservoirer, der kun har haft tid til at varme op til disse grader, når man ikke umiddelbart kan være bange for hypotermi hos den gennemsnitlige person flor. Resten af ​​tiden skal vandelskere tage vandprocedurer i poolerne.

Vandcyklus

Alle ved, at vandet i poolen er desinficeret, og der anvendes en stor mængde kemiske reagenser til dette. Hvis du sparer penge på desinfektionsprodukter, så vil patogene bakterier frolic sammen med svømmere i poolen Escherichia coli og Salmonella enterica eller protozoer – Cryptosporidium parvum og Giardia lamblia. Men stoffer, der bruges til at desinficere vand, dræber ikke blot patogener, men reagerer også med organiske stoffer i vandet for at danne biprodukter. Organiske stoffer (udover fragmenter af de ødelagte mikroorganismer) er sved, urin, lotioner og andre kosmetiske midler. Det er velkendt, hvilke forbindelser der dannes som følge af sådanne reaktioner, men debatten om, hvor farlig de er for menneskers sundhed, er stadig i gang.

Enhver besøgende på poolen er i kontakt med desinfektionsbiprodukterne – de er i vandet og i luften over det. Og over de indendørs pools er der meget flere af dem end over dem under den åbne himmel. Undersøgelser af drikkevandskvaliteten antyder, at desinfektionsbiprodukterne er ret giftige, da det ikke er almindeligt at drikke vand fra svømmebassiner, er det uklart, hvilken koncentration af disse stoffer der kan være et sundhedsproblem. Det eneste der kan siges med tillid er, at de, der bruger meget tid i poolen: professionelle svømmere og støttepersonale udsættes for dem mest.

Klor og derivater deraf, chlor (IV) oxid og hypochloriter bruges oftest til at desinficere swimmingpools. Vand kan også behandles med brom, ozon eller ultraviolet bestråling. Reagenser eller fotokemisk aktivering ændrer strukturen af ​​biomolekyler, der er nødvendige for mikroorganismernes funktion, hovedsagelig ved at ødelægge deres cellevægge. Nogle gange skal man kombinere flere måder. For eksempel er kryptosporidiens parasitter (Cryptosporidium), der oftest forårsager sygdomme i mave-tarmkanalen hos de besøgende i puljerne, er resistente over for virkningen af ​​forskellige klorholdige desinfektionsmidler, men er følsomme for ultraviolet stråling – det dræber dem dog ikke, men forhindrer reproduktion. Kombinationen af ​​kemisk behandling og ultraviolet er effektiv mod andre mikroorganismer.

Under driften af ​​puljen (Fig. 1) drænes noget af vandet fra det og behandles, det vil sige, det bliver renset for mekaniske urenheder, behandlet med ultraviolet lys, omklorineret og om nødvendigt justere pH-niveauet. Kilden til ultraviolet stråling skal placeres i recirkulationssystemerne og filtrering af vand – i puljen ville de være farlige forsundheds svømmere. Efter alle disse operationer vender vandet tilbage. Hvad bringer hun til folk?

Fig. 1. Vandcyklusen i poolen. Vand filtreres, desinfektionsmidler tilsættes til det, og pH indstilles. Da ca. 1% vand går tabt dagligt på grund af fordampning og andre processer, er det nødvendigt regelmæssigt at tilføje friske portioner. De fleste af poolvandet cirkulerer omkring 100 dage (Miljøvidenskab og teknologi, 2007)

UV-bestråling er meget effektiv, men det har også ulemper – det ødelægger kvælstofchlorforbindelserne i nogle desinfektionsbiprodukter, hvilket bidrager til deres omdannelse til mere giftige kemikalier – for eksempel chlor, der er farligt for luftvejene og slimhindeorganerne (Environ. Sci. Technol., 2013). Det er fra et mikrobiologisk synspunkt, at vandet i poolen forbedres, men fra det kemiske synspunkt bidrager ultraviolet bestråling til at sænke koncentrationen af ​​nogle stoffer og øge andre, og oftere er de stoffer, der er værd at bekymre sig om at akkumulere i puljen.

Der er et andet problem: over tid øges koncentrationen af ​​desinfektionsbiprodukter. Poolvandet bevæger sig som regel i en lukket cyklus, så organisk materiale kan akkumulere i puljerne i uger og måneder.Friske portioner vand ind i poolen genopfylder kun det volumen, der går tabt på grund af fordampning og under vask af grus-sand filter. I henhold til europæiske standarder tilføjes 30 liter ferskvand pr. Bader dagligt til poolen, af amerikanske standarder – 15 liter. Rusland er den mest generøse – det giver mulighed for at tilføje så meget som 50 liter ferskvand per besøgende om dagen (hvis poolen desinficeres ved klorering) eller 30 liter (hvis poolen er ozoniseret). Det skønnes, at selv med en stor tilstrømning af besøgende, opdateres ikke mere end 1% af vandet i poolen dagligt. Derfor vil det tage mindst hundrede dage at erstatte vandet helt i poolen.

Mud kilde

Et rimeligt spørgsmål opstår: Hvad er råmaterialet til dannelse af desinfektionsbiprodukter? Selvfølgelig eksisterer nogle af "byggestenene" allerede i ledningsvand, som fodres ind i puljen, organiske stoffer dannet fra cellerne af mikroorganismer, der dræbes ved desinfektion. Imidlertid går meget mere organisk stof ind i puljen med besøgende: partikler af død hud, snavs, kemikalier, der udgør cremer, deodoranter, cremer og selvfølgelig sved.Imidlertid er den vigtigste kilde til organisk stof, de reaktioner, som forurener puljerne, urin (se også Chemistry and Life, nr. 3, 2015).

Ifølge en undersøgelse foretaget i USA i 2009 (International Journal of Aquatic Research and Education, 2011) indrømmede 17% af deltagerne, at de urinerede mindst en gang i puljen, og 78% af respondenterne troede, at andre gjorde det. Sandsynligvis er 17% et diskret tal: For det første vil ikke alle finde styrken til at indrømme, og for det andet kan vandladning i tilfældet ske ved en tilfældighed, og folk vil simpelthen ikke mærke det. Ifølge nogle estimater kan der i en almindelig pool være fra 30 til 80 ml urin pr. Besøgende, og i pools, hvor professionelle svømmere eller vandpolo-spillere træner, meget mere – træning kan fortsætte i timevis, og i korte perioder spiser atleter altid vand (stofskifte mens ingen har annulleret). Folk, der er professionelt involveret i vandsport, indrømmer selv, at det sker, at de kun gør sådanne udsagn selvfølgelig uofficielt og ikke i et interview til medierne.

Der er urinstof i urinen (NH2)2C = O, nitrogenholdig forbindelse, der danner trichloramin NC1 med chlor3. Det er trikloramin, og ikke klor, der er ansvarlig for lugtegenskaberne ved indendørs pools, og det er også årsagen til ubehagelige fornemmelser.Trichloramin er et af de mest almindelige flygtige desinfektionsbiprodukter, og det har også den mest signifikante virkning på menneskekroppen. På grund af det faktum, at oxidationsgraden af ​​chloratomer i trichloramin er positiv, er dette stof et stærkt oxidationsmiddel. Det irriterer åndedrætsorganerne, slimhinderne, kan forårsage hudproblemer og endda bidrage til skade på det kardiovaskulære system. Trichloramin bidrager endda til hurtig korrosion af metaller (herunder rustfrit stål) i nærheden af ​​poolerne. Selvfølgelig er dette endnu ikke en indikator for dens fare for organismen, men trikloramin er virkelig usund.

En anden kilde til urinstof er sved. Svedenes intensitet afhænger af to faktorer – poolens temperatur og intensiteten af ​​fysisk anstrengelse. I poolen med en vandtemperatur på 26 ° C og derunder sveder hverken amatører eller fagfolk stort set sved, da vandet effektivt afkøler kroppen og der ikke er behov for yderligere afkøling. Men ved 27 ° C og derover begynder en person at svede, og jo varmere vandet, jo stærkere. Besøgende, der ikke har planer om at indstille arkiver, bidrager mindre til dannelsen af ​​desinfektions biprodukter, de bruger kun 5-10% af kloren i vandet.Professionelle svømmere sveder meget mere – op til 40% af klor forbruges i reaktionen med bestanddelene af atleter sved (Vandrester., 2014).

Støv og snavs af organisk oprindelse, der overholder kroppen, herunder mikroorganismer, der klæber til kroppen, bidrager konstant til dannelsen af ​​biprodukter uafhængigt af pooltemperaturen og belastningens intensitet. Ikke bruser i badet før svømning? Intet problem – i vandet vil snavs vaske om et minut. Og disse støv- og smudspartikler vil forbruge ca. 30% klor. Undersøgelser viser dog, at den enkleste hygiejneprocedure "et minut i bruseren" – og snavsen ikke falder ind i poolen (Vandrester., 2012). Og hvis du spiller udendørs spil rundt i udendørs pool eller solbadning med en bog, så bliver din hud igen snavset og giver nye dele af sved. Dette betyder, at brusebadet skal tages ikke før det første dykke ind i poolen, men før hver.

Personalet, der betjener poolen, skal opretholde en daglig saldo ved at fodre mængden af ​​reagenser ind i systemet for at ødelægge patogener og ikke skade mennesker. Overskydende chlor er også skadeligt – det kan øge mængden af ​​desinfektionsbiprodukter, der dannes.For at modstå "midterste" ændres dosen af ​​reagenser ofte dagligt. Satsen beregnes ud fra matematiske modeller, der tager højde for antallet af besøgende og ifølge resultaterne af analysen af ​​poolvandet for indholdet af mikroorganismer og organiske forbindelser.

Lab i aktion

På trods af alle forholdsregler dannes desinfektions biprodukter i vand. Det samlede antal molekyler, der findes i puljer hvert år ved hjælp af mere følsomme og præcise analysemetoder, hovedsageligt chromatografi-massespektrometri, udgør hundreder eller endog tusinder. Blandt disse stoffer er mest halogenmethaner (primært triklormethan, også kendt som chloroform), halogeneddikesyrer og chloraminer. Halogeneddikesyrer er ikke flygtige, de forbliver i poolvandet, men langt de fleste desinfektionsbiprodukter er flygtige. Elleve af dem (herunder trihalomethaner, chloraminer og halogenocyaner) kan næsten altid findes i vandet i enhver swimmingpool eller i luften omkring den (figur 2).

Fig. 2. Elleve flygtige desinfektionsbiprodukter, der kan findes i en vandprøve fra enhver swimmingpool eller i en luftprøve taget i nærheden af ​​?? poolen (Miljøvidenskab og teknologi, 2007).

At dømme efter den videnskabelige litteratur bliver sådanne halogenholdige organiske forbindelser mere og mere. Først og fremmest på grund af den øgede følsomhed af analysen – sandsynligvis blev disse stoffer altid dannet under chlorering af puljerne, lige før vi ikke vidste om dem. Men blandt de organiske stoffer, der forurener puljerne, er der nye. Årsagen er nye lægemidler, hvis metabolitter falder ind i poolvandet med sved og urin af svømmere, samt personlige hygiejneprodukter, der vaskes med vand fra huden. I 2013 blev der i forbindelse med analyse af svømmevand fundet otte halobenzoquinoner i koncentrationer fra 19 til 299 nanogram pr. Liter, hvilket er betydeligt mere end indholdet af disse stoffer i ledningsvand (Environ. Sci. Technol., 2013). Udseendet af halobenzoquinoner blev forklaret ved oxidation og chlorering af derivater med phenylgrupper indeholdt i solcreme og lotioner.

Resultaterne af toksikologiske undersøgelser opnået for celler viser, at halogenerede benzoquinoner er mere farlige end quinoner, der udviser kræftfremkaldende egenskaber. Halobenzoquinoner forårsager dannelsen af ​​aktive oxygenholdige radikaler i celler, der beskadiger nukleinsyremolekyler og proteiner.Selvfølgelig undersøger forskerne virkningen af ​​desinfektionsbiprodukter på menneskers sundhed i koncentrationer, hvor de findes i bassinerne og i luften omkring det. Først og fremmest, hvordan de handler om risikogrupper – folk, der er professionelt involveret i vandsport, svømmebassiner og børn. Ak, mens der er flere spørgsmål end svar.

Ifølge medicinsk statistik er forekomsten af ​​astma blandt svømmere høj. Men det er ikke klart, hvad er årsagen og hvad er konsekvensen. På den ene side kan de flygtige biprodukter fra desinfektion være faktorer, der forårsager luftvejssygdomme, og på den anden side anbefaler lægerne ofte at svømme til astma. Med virkningen af ​​desinfektion af biprodukter på børns sundhed, endnu mindre klarhed. For eksempel offentliggjorde resultater af undersøgelser, der hævder, at svømmeundervisning fra barndommen øger risikoen for udvikling af luftvejssygdomme og astma (Environ. Sundhedsperspektiv., 2006). Andre forskergrupper opnåede det modsatte resultat – svømning fra en tidlig alder reducerer risikoen for udvikling af bronchial astma.Hidtil er kun én ting klar: indholdet af desinfektionsbiprodukter øges i menneskekroppen efter fyrre minutter med intens fysisk aktivitet i puljen. Og jo mere intens og længere belastningen er, jo mere chlorering af organiske stoffer kommer ind i kroppen (Environ. Res., 2016). Det er rigtigt ikke kendt, hvor farligt det er for helbredet.

Er det muligt at reducere indholdet af desinfektions biprodukter i puljen? Ja, og det har lidt at gøre med vandbehandling og modernisering af vandgenvindingssystemer i poolen. Vi skal ændre kulturen i vores besøg i poolerne. Hvis du tager et bad før svømningen (selv om vi betragter os rene), hvis du ikke forveksler poolen med et toilet, vil dette, selvom det ikke reducerer koncentrationen af ​​biprodukter af desinfektion i poolen til nul, betydeligt reducere deres indhold.

Selvfølgelig er al denne information ikke en grund til at nægte at svømme. Det er trods alt en af ​​de få former for fysisk uddannelse, der kan praktiseres fra en alder af flere måneder til en meget gammel alder, og som ikke beskadiger ledbåndene og leddene. På den anden side, når vi jogger eller cykler langs vejen, modtager vores krop en større dosis farlige stoffer fra udstødningsgassen sammenlignet med en lignende træningstid i poolen.Men hvis geografiens bopæl eller økonomiske muligheder giver dig mulighed for at svømme i åbent vand hele året rundt, så er det uden tvivl meget mere nyttigt end i poolen.


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: