Monitoring i analiza ubocznych produktów dezynfekcji w wodach basenowych

• Autorzy: Wyczarska-Kokot Joanna , Mendakiewicz Jerzy

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2023.2.5

Warianty tytułu

EN

Monitoring and analysis of disinfection by-products in swimming pool waters

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Działanie systemów uzdatniania wody basenowej musi zapewniać bezpieczne środowisko dla zdrowia kąpiących się osób. Jest to niezwykle ważne w kontekście uzdatniania wody basenowej w obiegu zamkniętym, w którym może występować zatężanie rozpuszczonych zanieczyszczeń, w tym ubocznych produktów dezynfekcji (UPD). Monitoring i analiza wielkości wskaźnikowych UPD (chlor związany, suma THM, chloroform) pozwalają stwierdzić ich zależność od parametrów eksploatacyjnych danego obiegu basenowego oraz fizykochemicznych parametrów jakości wody. Badania tematyczne przeprowadzono dla próbek wody z dziewięciu niecek basenowych o różnym przeznaczeniu. Technologia uzdatniania we wszystkich basenach była taka sama (filtracja ciśnieniowa w filtrach ze złożem piaskowo-antracytowym i dwustopniowa dezynfekcja - naświetlanie promieniami UV i dozowanie roztworu podchlorynu sodu). Stężenia chloru związanego wynosiły od 0,05 mg Cl₂/dm³do 1,13 mg Cl₂/dm³. Stężenia sumy THM wynosiły od 0,013 mg/dm³ do 0,053 mg/dm³. Na podstawie wyznaczonych współczynników korelacji stwierdzono, że na zawartość UPD istotnie wpływają: wielkość obciążenia basenów (m³/os.), temperatura wody, wartość indeksu nadmanganianowego i absorbancji oraz stężenie chloru wolnego. Wzrost wartości analizowanych fizykochemicznych parametrów jakości wody (za wyjątkiem pH) oraz wzrost obciążenia basenów skutkował również wzrostem zawartości UPD.

EN

The operation of swimming pool water treatment systems must provide a safe environment for the health of bathers. This is extremely important in the context of closed-loop pool water treatment, where concentrations of dissolved contaminants, including disinfection by-products (DBP), can occur. Monitoring and analysis of the indicator quantities of DBP (combined chlorine, total THM, chloroform) make it possible to ascertain their dependence on the operational parameters of a given pool circuit and the physicochemical parameters of water quality. Thematic studies were carried out for water samples from nine swimming pools with different functions. The treatment technology in all the pools was the same (pressure filtration in anthracite-sand bed filters and two-stage disinfection - UV irradiation and dosing with sodium hypochlorite solution). Concentrations of combined chlorine ranged from 0.05 mg Cl₂/dm³ to 1.13 mg Cl₂/dm³. Total THM concentrations ranged from 0.013 mg/dm³ to 0.053 mg/dm³. Based on the correlation coefficients determined, the DBP content was found to be significantly influenced by the load of bathers (m³/person), water temperature, permanganate index and absorbance values, and free chlorine concentration. An increase in the values of the analysed physicochemical water quality parameters (except pH) and an increase in the load of bathers also resulted in an increase in DBP content.

Słowa kluczowe

PL

woda basenowa; uboczne produkty dezynfekcji; UPD; trihalometany; THM; chloroform; chlor związany; monitoring jakości wody basenowej

EN

swimming pool water; disinfection by-products; DBP; trihalogenomethanes; chloroform; combined chlorine; pool water quality monitoring

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 2
• Strony: 33--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wyczarska-Kokot Joanna

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Katedra Inżynierii Wody i Ścieków, Gliwice

• https://orcid.org/0000-0002-2284-8542

autor

Mendakiewicz Jerzy

• Politechnika Śląska, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Katedra Mechaniki i Inżynierii Obliczeniowej, Gliwice

• https://orcid.org/0000-0002-2652-2670

Bibliografia

• [1] Guidelines for Safe Recreational Water Environments. Volume 2: Swimming Pools and Similar, WHO, Geneva, 2006.
• [2] DIN 19643: Aufbereitung von Schwimm und Badebeckenwasser (Water treatment for swimming and bathing pools), Beuth-Verlag, Berlin, 2012.
• [3] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dn. 9 listopada 2015 r. w sprawie wymagań jakim powinna odpowiadać woda na pływalniach, Dz. U. 2015, poz. 2016.
• [4] H. Ilyas, I. Masih, J.P. van der Hoek, An exploration of disinfection by-products formation and governing factors in chlorinated swimming pool water, J. Water Health. 16 (2018) 861-892. DOI 10.2166/wh.2018.067
• [5] Y. Liu, C.Y. Chen, G.S. Wang, Bench-scale assessment of the formation and control of disinfection byproducts from human endogenous organic precursors in swimming pools, Chemosphere. 224 (2019) 607-615. DOI 10.1016/J.CHEMOSPHERE.2019.02.141.
• [6] M. Couto, A. Bernard, L. Delgado, F. Drobnic, M. Kurowski, A. Moreira, R. Rodrigues-Alves, M. Rukhadze, S. Seys, M. Wiszniewska, S. Quirce, Health effects of exposure to chlorination by-products in swimming pools, Allergy Eur. J. Allergy Clin. Immunol. 76 (2021) 3257-3275. DOI 10.1111/all.15014.
• [7] A. Bernard, Chlorination Products: Emerging Links with Allergic Diseases, Curr. Med. Chem. 14 (2007) 1771-1782. DOI 10.2174/092986707781058940.
• [8] R.A.A. Carter, C.A. Joll, Occurrence and formation of disinfection by-products in the swimming pool environment: A critical review, J. Environ. Sci. 58 (2017) 19-50. DOI 10.1016/J.JES.2017.06.013.
• [9] J. Wyczarska-Kokot, Wieloaspektowa analiza parametrów wpływających na jakość wód basenowych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2020.
• [10] O. Omisakin, I. Young, Compliance of bathers to showering before swimming in a public pool in Toronto, Ontario, Environ. Heal. Rev. 63 (2021) 107-113. DOI 10.5864/d2020025.
• [11] C. Costa, R. Assuncao, D. Sequeira, F. Esteves, V. Valdiglesias, B. Laffon, J.P. Teixeira, J. Madureira, From trihalomethanes chronic daily intake through multiple exposure routes to cancer and non-cancer health risk assessment: Evidence from public Portuguese indoor swimming pools facilities using a probabilistic approach, Sci. Total Environ. 818 (2022) 151790. DOI 10.1016/J.SCITOTENV.2021.11790.
• [12] J. Westerlund, I.L. Bryngelsson, H. Lofstedt, K. Eriksson, H. Westberg, P. Graff, Occupational exposure to trichloramine and trihalomethanes: adverse health effects among personnel in habilitation and rehabilitation swimming pools, J. Occup. Environ. Hyg. 16 (2019) 78-88. DOI 10.1080/15459624.2018.1536825.
• [13] R.Y.L. Yeh, M.J. Farre, D. Stalter, J.Y.M. Tang, J. Molendijk, B.I. Escher, Bioanalytical and chemical evaluation of disinfection by-products in swimming pool water, Water Res. 59 (2014) 172-184. DOI 10.1016/J.WATRES.2014.04.002.
• [14] J. Grellier, L. Rushton, D.J. Briggs, M.J. Nieuwenhuijsen, Assessing the human health impacts of exposure to disinfection by-products - A critical review of concepts and methods, Environ. Int. 78 (2015) 61-81. DOI 10.1016/J.ENVINT.2015.02.003.
• [15] L.A. Salas, L. Font-Ribera, M. Bustamante, L. Sumoy, J.O. Grimalt, S. Bonnin, M. Aguilar, H. Mattlin, M. Hummel, A. Ferrer, M. Kogevinas, C.M. Villanueva, Gene expression changes in blood RNA after swimming in a chlorinated pool, J. Environ. Sci. 58 (2017). DOI 10.1016/j.jes.2017.05.011.
• [16] Wyczarska-Kokot, Lempart-Rapacewicz, Dudziak, Analysis of free and combined chlorine concentrations in swimming pool water and an attempt to determine a reliable water sampling point, Water. 12 (2020) 311. DOI 10.3390/w12020311.
• [17] J. Wyczarska-Kokot, A. Lempart, M. Marciniak, Research and evaluation of water quality in outdoor swimming pools, E3S Web Conf. 100 (2019) 8. DOI 10.1051/e3sconf/201910000089.
• [18] Pool Water Treatment Advisory Group, Code of Practice Code of Practice, Quality. (2017) 1-12.
• [19] C. Saunus, Planug von Schwimmbadern (Planning of swimming pools), Krammer Verlag Dusseldorf AG, Dusseldorf, 1998.
• [20] W.L. Bradford, What Bathers Put Into a Pool: A.critical review of body fluids and a body fluid analog, Int. J. Aquat. Res. Educ. 8 (2014) 168-181. DOI 10.1123/ijare.2013-0028.
• [21] A. Kanan, T. Karanfil, Formation of disinfection by-products in indoor swimming pool water: The contribution from filling water natural organic matter and swimmer body fluids, Water Res. 45 (2011) 926-932. DOI 10.1016/j.watres.2010.09.031.
• [22] T. Pandics, A. Hofer, G. Dura, M. Vargha, T. Szigeti, E. Toth, Health risk of swimming pool disinfection by-products: A regulatory perspective, J. Water Health. 16 (2018) 947-957. DOI 10.2166/wh.2018.178.
• [23] M.G.A. Keuten, M.C.F.M. Peters, H.A.M. Daanen, M.K. de Kreuk, L.C. Rietveld, J.C. van Dijk, Quantification of continual anthropogenic pollutants released in swimming pools, Water Res. 53 (2014) 259-270. DOI 10.1016/j.watres.2014.01.027.
• [24] T.L.L. Teo, H.M. Coleman, S.J. Khan, Chemical contaminants in swimming pools: Occurrence, implications and control, Environ. Int. 76 (2015) 16-31. DOI 10.1016/j.envint.2014.11.012.
• [25] Q. Zheng, L.K. Jmaiff Blackstock, W. Deng, H. Wang, X.C. Le, X.F. Li, Keep swimming but stop peeing in the pools, J. Environ. Sci. (China). 53 (2017) 322-325. DOI 10.1016/j.jes.2017.03.006.
• [26] K. van Veldhoven, P. Keski-Rahkonen, D.K. Barupal, C.M. Villanueva, L. Font-Ribera, A. Scalbert, B. Bodinier, J.O. Grimalt, C. Zwiener, J. Vlaanderen, L. Portengen, R. Vermeulen, P. Vineis, M. Chadeau-Hyam, M. Kogevinas, Effects of exposure to water disinfection by products in a swimming pool: A metabolomewide association study, Environ. Int. 111 (2018) 60-70. DOI 10.1016/j.envint. 2017.11.017.
• [27] J. Wyczarska-Kokot, K. Grubel, Wpływ chlorowania szokowego na zawartość chloramin w wodzie basenu rehabilitacyjnego, INSTAL 1 (2020) 36-39. DOI 10.36119/15.2020.1.5
• [28] H. Ilyas, I. Masih, J.P. van der Hoek, Disinfection methods for swimming pool water: Byproduct formation and control, Water (Switzerland). 10 (2018). DOI 10.3390/w10060797.
• [29] E. Yue, H. Bai, L. Lian, J. Li, E.R. Blatchley, Effect of chloride on the formation of volatile disinfection byproducts in chlorinated swimming pools, Water Res. 105 (2016) 413-420. DOI 10.1016/j.watres.2016.09.018.
• [30] C. Schmalz, F.H. Frimmel, C. Zwiener, Trichloramine in swimming pools - Formation and mass transfer, Water Res. 45 (2011) 2681-2690. DOI 10.1016/J.WATRES.2011.02.024.
• [31] M.J. Chen, C.H. Lin, J.M. Duh, W.S. Chou, H.T. Hsu, Development of a multi-pathway probabilistic health risk assessment model for swimmers exposed to chloroform in indoor swimming pools, J. Hazard. Mater. 185 (2011) 1037-1044. DOI 10.1016/j.jhaz-mat.2010.10.011.
• [32] J. Wyczarska-Kokot, The problem of chloramines in swimming pool water - technological research experience, Desalin. Water Treat. 134 (2018) 7-14. DOI 10.5004/dwt.2018.22455.
• [33] K.M.S. Hansen, S. Willach, M.G. Antoniou, H. Mosbæk, H.-J. Albrechtsen, H.R. Andersen, Effect of pH on the formation of disinfection byproducts in swimming pool water - Is less THM better?, Water Res. 46 (2012) 6399-6409. DOI 10.1016/J.WATRES.2012.09.008.
• [34] M.G.A. Keuten, F.M. Schets, J.F. Schijven, J.Q.J.C. Verberk, J.C. van Dijk, Definition and quantification of initial anthropogenic pollutant release in swimming pools, Water Res. 46 (2012) 3682-3692. DOI 10.1016/j.watres.2012.04.012.
• [35] H.L. Tang, R.J. Ristau, Y.F. Xie, S. Simard, R. Tardif, M.J. Rodriguez, C. Catto, G. Charest-Tardif, S. Simard, Variability of chlorination by-product occurrence in water of indoor and outdoor swimming pools, Water Res. 47 (2013) 1763-1772. DOI 10.1016/j.watres.2012.12.024.
• [36] M. Mołczan, M. Szlachta, A. Karpińska, A. Biłyk, Zastosowanie absorbancji właściwej w nadfiolecie (SUVA) w ocenie jakości wody, Ochr Środow. 28 (2006) 12-16.
• [37] G. Hua, D.A. Reckhow, I. Abusallout, Correlation between SUVA and DBP formation during chlorination and chloramination of NOM fractions from different sources, Chemosphere. 130 (2015) 82-89. DOI 10.1016/J.CHEMOSPHERE.2015.03.039.

Uwagi

1. Praca została sfinansowana przez Ministerstwo Edukacji w ramach funduszy statutowych.

2. This work was funded by the Ministry of Education and Science of the Republic of Poland within statutory funds.

3. Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).