Хлорирование или озонирование?

Технологии хлорирования  и озонирования воды для её обеззараживания в  процессе водоподготовки не безупречны  с  экологической  точки  зрения. В результате  трансформации загрязняющих химических веществ во время такой водоподготовки происходит образование токсичных  и  опасных  для  здоровья населения соединений.

Трансформация загрязняющих веществ при хлорировании воды

К настоящему времени хлорирование продолжает оставаться одной из наиболее  распространенных технологий  обеззараживания воды  в  процессе водоподготовки, несмотря на установленную угрозу здоровью, связанную с образованием  продуктов  хлорирования.  Одним  из  недостатков  метода хлорирования  является  образование  токсичных  и  опасных  для  здоровья населения – галогенсодержащих  соединений,  некоторые  из  них проявляют канцерогенные  свойства  [35–39].

В  этой  связи  развитие  новых  технологий водоподготовки  идет  в  нескольких  направлениях – очистка  хлорированной питьевой  воды  и  создание  альтернативных  способов  обеззараживания.

Мониторинг  качества  химического  загрязнения  Московской  водопроводной воды  показал,  что  основные  вещества,  обнаруженные  при  анализе хлорированной  питьевой  воды, относились  к галогенсодержащим органическим  соединениям,  образовавшимся в  процессе  водоподготовки  хлорированием  с целью ее обеззараживания. Наряду с галогенсодержащими углеводородами, в хлорированной воде также зарегистрировано присутствие представителей ароматических и предельных углеводородов, таких как толуол, ксилолы, этилбензол, гексан, гептан и их изомеры.

Так, например, в январе-апреле 2018 г. в водопроводной воде (Москва, ЦАО) было идентифицировано 66 органических соединений, относящихся к предельным, непредельным, циклическим, полициклическим и ароматическим углеводородам  (25,3%  от  суммарного  содержания),  кислородсодержащим (альдегиды, кетоны, спирты, фенолы, карбоновые кислоты (47,1%) и хлор- и азотсодержащим соединениям (27,5%).

Среди них обнаружены токсичные и опасные вещества, в частности, бензонитрил, дихлорацетонитрил, хлорпикрин и бензальдегид.  Более 50%  веществ  не  имеют  гигиенических  нормативов, включая соединения с высокой токсичностью.

Недоучет  влияния  на  человека многокомпонентности  состава химического  загрязнения,  поступающего с  хлорированной  водой  во время оздоровительных мероприятий в плавательном бассейне, показан на примере анализа такой воды [40]. Анализ химического состава хлорированной воды в плавательном бассейне аквапарка представлен широким спектром токсичных органических веществ и продуктов их трансформации, образовавшихся в воде под действием хлора. В воде бассейна идентифицировано более 50 веществ. Среди  них  обнаружены предельные,  циклические  и  ароматические углеводороды и их кислород-, галоген-, азот- и серосодержащие производные.

Анализы показали наличие более 10 галогенсодержащих веществ, содержание которых достигало более 40% от общего количества всех идентифицированных веществ. В этом наборе были обнаружены такие вещества, как хлороформ, бромдихлорметан,  дихлорметан,  дихлорацетонитрил,  четыреххлористый углерод,   хлорметилбензэтаноламин,   ди- и   трихлорацетамиды, дихлортрифторэтан, трихлордифторэтан, причем в значительных количествах.

Вещества, для которых имеются нормативы  – хлороформ, бромдихлорметан, четыреххлористый  углерод,  дихлорметан, были  выявлены  в  существенных количествах, превышающих их типичные концентрации, установленные для хлорированной питьевой воды. Так, хлороформ в воде бассейна был обнаружен  в  концентрациях  более  100  мкг/дм³,  что  выше  уровня,  устанавливаемого соответствующим гигиеническим  нормативом  для  питьевой  воды, бромдихлорметан  – в количестве более 10 мкг/дм³.

Следует особо отметить присутствие в  результатах  анализов  азотсодержащих  (аминов,  амидов, нитросоединений)  и  серосодержащих  соединений,  содержание  которых составило 4,2% от общего количества идентифицированных соединений, что свидетельствует о дополнительном химическом загрязнении воды бассейнов продуктами жизнедеятельности человека. Важным в гигиеническом отношении фактом является также то, что из широкого набора соединений, найденных в хлорированной  воде  бассейна,  для  80%  веществ  нет  установленных нормативов, что свидетельствует о том, что, несмотря на очевидную пользу от оздоровительной  процедуры  плавания,  неконтролируемые  ненормированные вещества могут представлять химическую угрозу для здоровья пловцов.

Трансформация загрязняющих веществ при озонировании воды

Технология  озонирования воды,  используемая  как  альтернатива хлорированию и все шире применяющаяся для обеззараживания воды, также не безупречна  с  экологической  точки  зрения.  Известно,  что озонирование приводит к образованию ряда продуктов трансформации, главным образом, реакций окисления, которые в настоящее время для большинства загрязняющих веществ пока не идентифицированы [41–46].

В таблице 3 обобщены результаты идентификации  продуктов  трансформации  ароматических  соединений  при озонировании.

Из  таблицы  видно,  что  одно  вещество  при  озонировании  может образовывать до 10 и более новых соединений. При этом вновь образованные вещества иногда более  токсичны  и  опасны,  чем  исходные.  Приведенный пример трансформации индивидуальных веществ указывает на необходимость учета токсичных и опасных продуктов трансформации при обеззараживании воды методом озонирования.

А. Г. Малышева, С. М. Юдин

Трансформация химических веществ в окружающей среде как неучтенный фактор опасности для здоровья населения».

Журнал «Химическая безопасность». Том 3, № 2, декабрь 2019