Хлорування (водопідготовка)

Хлорування — процес водопідготовки, який полягає у додаванні елемента хлору в воду як спосіб очищення води, щоб зробити її придатною для споживання людиною в якості питної води. Хлорування використовується також у воді для басейнів.

Вода з-під крана.

Загальні дані

При хлоруванні застосовують або чистий хлор або хлоровмісні препарати: хлорне вапно, гіпохлорит кальцію, гіпохлорит натрію, діоксид хлору, хлораміни. Окислювальні властивості хлору та консервуючий ефект післядії, а також низка інших сприятливих ефектів (дезодорація, зменшення кольоровості, попередження біообростань, видалення заліза та марганцю, руйнування сірководню) — суть знезаражуючого ефекту при хлоруванні води.

Метод хлорування, продовжує бути найбільш розповсюдженим у всьому світі через його простоту та високу знезаражуючу дію стосовно патогенних мікроорганізмів, незважаючи на проблему забруднення питної води через здатність хлорагентів утворювати у воді хлорорганічні сполуки (ХОС) високого ступеня токсичності та сумарної мутагенної активності хлорованої питної води, що в багато разів перевищує ризик виникнення онкологічних захворювань.[1]

Історія

У статті, опублікованій в 1894 році, Моріц Траубе запропонував додати хлорного вапна (гіпохлориту кальцію) у воду, щоб зробити її «стерильною». Двоє інших дослідників підтвердили висновки Траубе і опублікували свої роботи в 1895 році. Три роки потому, повномасштабні випробування лабораторної роботи Траубе було проведено в Медістоні, Англія.[2]

Хімія хлорування

З введенням хлору у воді відбувається гідроліз хлорагенту з утворенням хлорнуватистої кислоти, що дисоціює далі до гіпохлорид-іона:

Cl2 + H2O ←→ HCl + HOCl H+ + OCl-

Рідкий хлор при розчиненні у воді утворює дві кислоти — соляну і хлорнуватисту. У даному випадку окисниками є хлор і хлорнуватиста кислота.

При використанні гіпохлориту натрію та хлорного вапна у водному середовищі окисником є тільки хлорнуватиста кислота, яка має вищий окислювальний потенціал у порівнянні з гіпохлорит-іоном. Крім того, хлорована вода підлужнюється, що створює сприятливі умови для створення ХОС.

При застосуванні методу хлорування з преамонізацією хлор у воді знаходиться у зв'язаному стані у вигляді моно- та дихлорамінів.

Вади

До 1974 року вважалось, що хлорування води не виявляє шкідливого впливу на здоров'я людини. В наступні роки проведені дослідження в Нідерландах та США показали, що близько 10 % хлору при хлоруванні питної води витрачається на утворення токсичних галогенних сполук, і, при цьому, загальна кількість сполук з хлором, що визначається у питній воді, наближається до 300, а їх сумарна концентрація може досягати 800 мгк/дм3.[1] Різноманітність цих утворюваних сполук, дослідниками пов'язується з різноманітністю фізико-хімічних характеристик води вододжерел та умов водопідготовки на водопровідних станціях.[3][4] В хлорованій питній воді містяться ХОС, які умовно поділяють на три групи:

  • Високо пріоритетні:
сюди відносять тригалогенметани. Це сполуки, загальна формула яких CHX3, де Х — галоген. Це хлороформ (доля його від загальної кількості становить 80-90 %), дихлорбромметан, дибромхлорметан та бромоформ.[5][6]

Крім того, часто визначаються сполуки, які практично не видаляються з води при проходженні через звичайні очисні споруди водопроводів: чотирихлористий вуглець, тетрахлоретилен, трихлоретилен. Дані літератури свідчать, що тригалонметани дуже шкідливі для здоров'я людей через притаманні їм і загальнотоксичні і віддалені (мутагенні, канцерогенні і тератогенні) ефекти дії на організм.[4][7]

  • Відносно пріоритетні;
  • Низькопріоритетні;

Багато з ХОС мають гепатотоксичну дію, можуть викликати ураження нирок, центральної нервової та ендокринної систем, органів зору, мають ембріотоксичний, мутагенний та канцерогенний ефект. Броморганічні сполуки є надзвичайно токсичними та мають виражені кумулятивні властивості. Бромоформ і дибромхлорметан виявляють гепатотоксичну дію (2-ий клас небезпеки), а дихлорбромметан, етиленбромід і ін. мають канцерогенний вплив і відносяться до речовин 1-го класу небезпеки.[8][9][10]

Джерелом найбільшої кількості ХОС внаслідок хлорування води є органічні речовини, які містяться у воді вододжерела: гумінові кислоти, фульвокислоти, хінони, похідні фенолу, аніліну, продукти метаболізму водоростей, водний гумус. Впливати на вміст органічних речовин у воді поверхневих водойм можуть антропогенні чинники (промислові та побутові стічні води, неочищені зливові води, водогосподарська діяльність на територіях водних басейнів; природні процеси перетворення рослинних та тваринних залишків у водному середовищі.

Альтернативи

Існує декілька альтернатив звичному хлоруванню: озонування; вода, яка оброблена шляхом фільтрації і не потребує подальшої дезінфекції; УФ-знезараження за рахунок використання світла замість хімічних дезинфікуючих засобів (однак, цей метод не призведе до видалення бактеріального виробництва токсинів, а також пестицидів, важкі метали і т. д. з води). Ці альтернативи не мають консервуючого ефекту післядії, на відміну від хлорування.

Альтернативою може бути також дезінфекція з хлораміном, який на відміну від хлору, має більш тривалий період напіврозпаду і відносно низький окислювально-відновний потенціал у порівнянні з вільним хлором.

Каталітична дія срібла, спільно з киснем, дезінфікує воду і виключає необхідність хлору. Електролітичні розчини срібла знаходять застосування для консервування і знезаражування води.

Примітки
  1. Шушковська С. В. Хлорорганічні сполуки у питній воді та їх вплив на здоров'я населення (огляд літератури та результатів особистих досліджень)[недоступне посилання з липня 2019] // Гігієна населених місць Збірник наукових праць[недоступне посилання з липня 2019]. — 2011, № 58[недоступне посилання з липня 2019]
  2. Turneaure, F.E., and H.L. Russell. (1901). Public Water-Supplies: Requirements, Resources, and the Construction of Works. 1st Edition. New York: John Wiley & Sons, Inc. p. 493.
  3. Slavinskaya G.V. Chloration Effect on Quality of Drinking Water // Химия и технология воды. — 191. — Т.13., № 11. — С.1013-1022
  4. Прокопов В. О. Моніторинг питної води України щодо вмісту у ній хлороформу. / Прокопов В. О., Чичковська Г. В., Бардик Ю. В. // Гігієна населених місць. — Вип.42. — К., 2003. — С.80-85
  5. Малышева А. Г. Проблемы контроля бромсодержащих веществ в питьевой воде / А. Г. Малышева, Е. Г. Абрамов, А. А. Беззубов // Гигиена и санитария. — 2009. — № 3. — С.33-37
  6. Кузубова Л. И. Химические методы подготовки воды (хлорирование, озонирование, фторирование): Аналит. обзор / Л. И. Кузубова, В. Н. Кобрина // Сер. Экология. — Новосибирск: 1996. — Вып.42. — 132с.
  7. Кантор Л. И. Некоторые закономерности образования тригалогенметанов при обеззараживании воды / Л. И. Кантор, С. В. Храбрин // Водоснабжение и санитарная техника. — 2004. — № 4. — С.45-47
  8. IARC, WHO: IARC Monographs on the evaluation of carcirogenic risks to humans. Chlorinated Drinking-water; Chlorination By-products; Some Other Halogenated compounds; Cobalt and Cobalt Compaunds). — Lyons: IARC, 1991. — Vol.52
  9. Comparison of trihalomethanes is tap water and blood / A.M. Miles, P.C. Singer, D.L. Asfley // environ. Sci. Technol. — 2002/ — Vol.36, № 8. — P.1692-1698
  10. Larson J.L. Inducted cytotoxity and cell proliferation in the hepatocarcinogenicity of chloroform in female B6C3F1 mice: comparison of administration by gavage in corn oil vs ad libitum in drinking water / J.L. Larson, D.

Джерела
  • Прокопов В. А. Влияние отдельных факторов на образование тригалогенметанов в хлорированной воде. / В. А. Прокопов, Э. Д. Мактаз, Г. В. Толстопятова // Химия и технология воды. — 1993. — Т.15. — № 9-10. — С.633-640

Посилання
  • Хлорування (води) // Словник-довідник з екології : навч.-метод. посіб. / уклад. О. Г. Лановенко, О. О. Остапішина. — Херсон : ПП Вишемирський В. С., 2013. — С. 188.

Див. також
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.