Uboczne produkty dezynfekcji wody - doświadczenia ostatnich 30 lat

Nawrocki, J.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Uboczne produkty dezynfekcji wody - doświadczenia ostatnich 30 lat

Autorzy

Nawrocki J.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

By-Products of Water Disinfection: Summary of 30 Years' Experience

Języki publikacji

Abstrakty

W pracy przeanalizowano i podsumowano 30-letnie doświadczenia technologów wody w zakresie występowania ubocznych produktów dezynfekcji. Wiedza dotycząca powstawania ubocznych produktów dezynfekcji uległa w ciągu tych 30 lat znacznemu poszerzeniu i istotnie wpłynęła na technologię oczyszczania wody. Stwierdzono, ze nie tylko chlor, ale także inne środki utleniające, takie jak ozon czy dwutlenek chloru, powodują powstawanie produktów ubocznych. W dzisiejszych technologiach oczyszczania wody dużą wagę przykłada się do usuwania substancji organicznych naturalnie występujących w ujmowanej wodzie i zrezygnowano z chloru jako wstępnego utleniacza. Zidentyfikowano już ponad 500 ubocznych produktów chlorowania, ale w literaturze ukazują się wciąż doniesienia o identyfikacji nowych (np. związki rodoorganiczne wykrywane w rejonach nadbrzeżnych). Dokładniejsze analizy prowadzą także do rewizji wcześniej przyjętych poglądów, jak to ma miejsce w stosunku do silnie mutagennego związku, hydroksyfuranonu - MX. W ostatnich latach uznano także, jak istotną rolę dla procesu biodegradacji odgrywają powstające w wodzie kwasy organiczne, jako uboczne produkty ozonowania. W dziedzinie produktów ubocznych dezynfekcji dwutlenkiem chloru wykazano, w jaki sposób może dochodzić do utraty biostabilności wody pod wpływem powstawania ubocznych produktów reakcji dwutlenku chloru z substancjami organicznymi obecnymi w dezynfekowanej wodzie. Wiedza i osiągnięcia analityczne stworzyły bazę pod regulacje prawne, które służą dzisiaj ochronie przed związkami podejrzewanymi o szkodliwe działanie na zdrowie człowieka.

The paper contains detailed account of water technologists' 30-year experience in their research on the occurrence of disinfection by-products. Over the 30-year period, knowledge about the formation of the disinfection products has become far more comprehensive than it used to be. Thus, not only chlorine but also other oxidizers like ozone or chlorine dioxide were found to trigger the formation of by-products. These days, water technologists pay much attention to the removal of natural organic matter that occurs in the taken-in water and abandom the idea of using chlorine as a pre-oxidizing agent. So far, hundreds of chlorination by-products have been identified, but the number of reports on further identification of such products continues to increase (e.g., iodoorganic compounds are being detected in coastal areas). More detailed analyses have also made the water technologists change their views and opinions on some substances, e.g. on the strongly mutagenic hydroxyfuranon MX. In the past few years, water technologists have become aware of how beneficially the presence of the organic acids that are by-products of ozonation influences the biodegradation process. As for the by-products of chlorine dioxide disinfection, it has been reported how the formation of the by-products of the reaction of chlorine dioxide with the organic substances present in the water under disinfection contributes to the loss of water biostability. The results of analyses and relevant knowledge achieved in this way become a basis for legal regulations aimed at protecting us against the compounds that are believed to have health implications.

Słowa kluczowe

dezynfekcja wody chlor ozon dwutlenek chloru uboczne produkty dezynfekcji substancja organiczna kwasy organiczne biostabilność

water disinfection chlorine ozone chlorine dioxide disinfection by-products natural organic matter organic acid biostability

Wydawca

Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski

Czasopismo

Ochrona Środowiska

Rocznik

2005

Tom

R. 27, nr 4

Strony

3--12

Opis fizyczny

Bibliogr. 84 poz.

Twórcy

autor

Nawrocki J.

Uniwersytet im. A. Mickiewicza, jaceknaw@amu.edu.pl

Bibliografia

1. J. J. ROOK: Formation of haloforms during chlorination of natural waters. Water Treat. Exam., 1974, 23, p. 234.
2. T. A. BELLAR, J. J. LICHTENBERG, R. C. KRONER: The occurence of organahalides in chlorinated drinking water. Journal AWWA, 1974, 66,p. 703.
3. Guidelines For Drinking-Water Quality. Third Edition, Vol. 1, Recommendations, World Health Organization, Geneva 2004.
4. S. REGLI, P. BERGER, B. MACLER, C. HAAS: Proposed decision tree for management of risk in drinking water: consideration for health and socioeconomic factors. In: Safety of Water Disinfection: BaJaneing Chemical and Microbial Risk [Ed. G. F. CRAM], ILSI Press, Washington DC 1993.
5. Disinfection By-products in Water Treatment: The Chemistry of Their Formation and Control [Eds. R. A. MTNEAR, G. L. AMY]. CRC Press Inc., Boca Raton 1996.
6. Y. F. XIE: Disinfection Byproducts in Drinking Water. Formation, Analysis and Control. Lewis Publ., Boca Raton 2004.
7. Uboczne produkty dezynfekcji wody [Red. J. DOJLIDO]. Wyd. PZITS, Wyższa Szkoła Ekologii i Zarządzania, Warszawa 2002.
8. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z 19 listopada 2002 r. w sprawie wymagań jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Dz. U. nr 203, poz. 1718.
9. S. D. RICHARDSON: Disinfection by-products and other emerging contaminants in drinking water. Trendsin Anal. Chem., 2003, 22(10), p. 666.
10. Guidelines for Drinking-Water Quality. Third Edition, Vol. 1, Recommendations, World Health Organization, Geneva 1993.
11. H.-W. KUO, T.-F. CHIANG, L.-1. LO, J.-S. LAI, C.-C. CHAN, J.-D. WANG: Estimates of cancer risk from chloroform exposure during showering in Taiwan. Sci. Total Env., 1998,218, 1.
12. T. E. ARBUCKLE, S. E. HRUDEY, S. W. KRASNER. J. R. NUCKOLS, S. D. RICHARDSON, P. SINGER, P. MENDOLA, L. DODDS, C. WEISEL, D. L. ASHLEY, K. L. FROESE, R. A. PEGRAM, I. R. SCHULTZ, J. REIF, A. M. BACHAND, F. M. BENOIT,M. LYNBERG, C. POOLE, K. WALLER: Assessing exposure in epidemiologie studies to disinfection by-products in drinking water. Report from an International Workshop. Env. Health Perspect., 2002, (Supl. l), 53.
13. X. XU, T. M. MARIANO, J. D. LASKIN, C. P. WEISEL: Percutaneous absorption of trihalomethanes, haloacetic acids, and haloketones. Toxicol. Appl. Pharmacol., 2002, 184(1), p. 19.
14. X. XU, C. P. WEISEL: Human respiratory uptake of chloroform and haloketones during showering. Journal Exposure Anal. Env. Epidem., 2005, 15, pp. 6-16.
15. A. M. MILES, P. C. SINGER, D. L. ASHLEY, M. C. LYNBERG, P. MENDOLA, P. H. LANGLOIS, J. R. NUCKOLS: Comparison of trihalomethanes in tap water and blood. Env. Sci. Technol., 2002, 36, p. 1692.
16. H. GUO, S. C. LEE, L. Y. CHAN, W. M. LI: Risk assessment of exposure to volatile organie compounds in different indoor environments. Env. Res., 2004, 94(1), p. 57.
17. B. LEVESQUE, P. AYOTTE, R. TARDIF, L. FERRON, S. GIN GRAS, E. SCHLOUCH, G. GINGRAS, P. LEVALLOIS, E. DEWAILLY: Cancer risk associated with household exposure to chloroform. Journal Tox. Env. Health, Part A, 2002, 65(7), p. 489.
18. L. C. BACKER, D. L. ASHLEY, M. A. BONIN, F. L. CARDINALI, S. M. KIESZAK, J. V. WOOTEN: Household exposures to drinking water disinfection by-products: Whole blood trihalomethane levels. Journal Exp. Anal. Env. Epidemiology, 2000, 10(4), p. 321.
19. S. W. KRASNER, J. M. WRIGHT: The effectofboilingwateron disinfection by-product exposure. Water Res., 2005, 39, p. 855.
20. X. ZHANG, R. A. MINEAR: Decomposition oftrihaloacetic acids and formation of the corresponding trihalomethanes in drinking water. Water Res. 2002, 36, p. 3665.
21. J. M. WRIGHT, J. SCHWARTZ, T. VARTIAINEN, J. MAKI PAAKKANEN, L. ALTSHUL, J. J. HARRINGTON, D. W. DOCKERY: 3-Chloro-4-(dichloromethyl)-5-hydroxy-2(5H)-furanone (MX) and mutagenie activity in Massachusetts drinking water. Env. Health Perspect., 2002, 110(2), p. 157.
22. A. SMEDS, T. VARTIAINEN, J. MAKI-PAAKKANEN, L. KRONBERG: Concentrations of Ames mutagenie chloro hydroxyfuranones and related compounds in drinking waters. Env. Sci. Technol., 1997, 31(4), p. 1033.
23. T. MYLLYKANGAS, T. K.NISSINEN, J. MAKI-PAAKKANEN, A. HIRVONEN, T. VARTIAINEN: Bromide affecting drin king water mutagenicity. Chemosphere, 2003, 53, p. 745.
24. H. KOMULAINEN, V-M. KOSMA, S-L. VAITTINEN, T. VARTIANIEN, E. KALISTE-KORHONEN, S. LOTJONEN, R. K. TUOMINEN, J. TUOMISTO: Carcinogenicity of the drinking water mutagen 3-chloro-4-(dichloromethyl)-5-hydroxy-2(5H)-furanone in the rat. Journal Nat. Cancer Inst., 1997, 89, pp. 848-856.
25. H. S. WEINBERG, S. W. KRASNER, S. D. RICHARDSON, A. D. THRUSTON Jr.: The Occurrence of Disinfection By-Products (DBPs) of Health Concern in Drinking Water: Results of Nationwide DBP Occurrence Study. EPA/600/R02/068, US Environmental Protection Agency, National Exposure Research Laboratory, Athens 2002.
26. A. I. EGOROV, A. A. TERESCHENKO, L. M. ALTSHU, T. VARTIAINEN, D. SAMSONOV, B. LABRECQUE, J. MAKIPAAKKANEN, M. L. DRIZHD, T. E. FORD: Exposures to drinking water chlorination by-products in a Russian city. International J. Hyg. Env. Health, 2003, 206(6), p. 539.
27. J. NAWROCKI, P. ANDRZEJEWSKI, L. KRONBERG, H. JELEŃ: New derivatization method for the determination of3-chloro-4-(dichloromethyl)-5-hydroxy-2(5H)-furanone in water. Journal Chromatogr. A, 1997, 790, p. 242.
28. J. NAWROCKI, P. ANDRZEJEWSKI, H. JELEŃ, L. KRONBERG: Propanols as derivatization reagentsfor determination of MX. Chemia Anal. (Warsaw), 1998,43, p. 687.
29. J. NAWROCKI, P. ANDRZEJEWSKI, H. JELEŃ, L. KRONBERG: Determination of hydroxyfuranones in water by derivatization with 2-propanol. Chemia Anal. (Warsaw), 2000, 45, p. 215.
30. J. NAWROCKI, P. ANDRZEJEWSKI, H. JELEŃ, E. WĄSOWICZ: Derivatization of the mutagen MX (3-chloro-4(dichloromethyl)-5-hydroxy-2(5H)-furanone) with butyl alcohols prior to GC-MS analysis. Water Research, 2001, 35(8), pp. 1891-1896.
31. J. NAWROCKI, P. ANDRZEJEWSKI, H. JELEŃ: Application of sec-butanol to the derivatization of hydroxyfuranones. Journal AOAC International, 2001, 84(6), pp. 1802-1808.
32. P. RANTAKOKKO, M. YRITYS, T. VARTIAINEN: Matrix effects in the gas chromatographic-mass spectrometric determination of brominated ana1ogues of 3-chloro-4-(dichloromethyl)-5-hydroxy-2(5H)-furanone. Joumal Chromatogr. A, 2004, 1028, p. 179.
33. S. D. RICHARDSON: Water analysis: Emerging contaminants and current issues. Anal. Chem., 2003, 75, p. 2831.
34. W. A. MITCH, J. O. SHARP, R. R. TRUSSELL, R. L. VALEN TINE, L. ALVAREZ-COHEN, D. L. SEDLAK: N-Nitrosodimethylamine (NDMA) as a drinking water contaminant: Areview. Env. Eng. Sci., 2003, 20(5), p. 389.
35. J. CHOI, R. L. VALENTINE; Formation of n-nitrosodimethy lamine (NDMA) from reaction of monochloramine: A new disinfection by-product. Water Res., 2002, 36, p. 817.
36. W. A. MITCH, D. L. SEDLAK: Formation of n-nitrosodimethylamine (NDMA) from dimethylamine during chlorination. Env. Sci. Technol., 2002, 36, p. 588.
37. W. A. MITCH, A. C. GERECKE, D. L. SEDLAK: A N-nitrosodimethylamine (NDMA) precursor analysis for chlorination of water and wastewater. Water Res., 2003, 37, p. 3733-3741.
38. A. C. GERECKE, D. L. SEDLAK: Precursors of n-nitrosodimethylamine in natural waters. Env.. Sci. Technol., 2003, 37, p. 1331.
39. http://www.dhs.ca.gov/ps/ddwern/chemicals/NDMA/NDMAindex.htm
40. A. RAKSIT, S. JOHRI: Determination of n-nitrosodimethylamine in environmental aqueous sampies by isotopedilution GC/MS SIM. Journal AOAC Int., 2001, 84(5), p. 1413.
41. L. CARDENES, J. H. AYALA, V. GONZALEZ, A. M. AFONSO: Determination of n-nitrosamines by HPTLC with fluorescence detection - Use of non-ionic surfactants as enhancing agents. Journal Planar Chromatogr. -Mod TLC, 2002, 15(5), p. 349.
42. P. ANDRZEJEWSKI, M. CZERWIŃSKA, B. KASPRZYKHORDERN, J. NAWROCKI: Potencjał tworzenia i analityka nitrozoamin - nowych ubocznych produktów chlorowania. Mat. konf. "Zaopatrzenie w wodę, jakość i ochrona wód", PZITS, tom II, ss. 95-106, Poznań 2004.
43. P. ANDRZEJEWSKI, B. KASPRZYK-HORDERN, J. NAWROCKI: The hazard of N-nitrosodimethylamine (NDMA) formation during water disinfection with strong oxidants. Desalination, 2005, 176, pp. 37-45.
44. J. NAWROCKI, S. BIŁOZOR: Braminaled oxidation by-products in drinking water treatment. Journal Water SRT - Aqua, 1997, 46, p. 304.
45. U. VON GUNTEN: Ozonation of drinking water-Part II. Disin fection and by-product formalian in presence of bromide, iodide and chlorine. Water Research, 2003 37, p. 1469.
46. S. D. RICHARDSON, A. D. THURSTON JR., T. Y. CAUGHRAN, P. H. CHEN, T. W. COLLETTE, K. M. SCHENK, B. W. LYKINS JR., CH. RAV-ACHA, V. GLEZER: Identification of new drinking water disinfection by-products from ozone, chlorine dioxide, chloramine and chlorine. Water, Air Soil Pollut., 2000, 123, p. 95.
47. S. D. RICHARDSON, A. D. THURSTON JR., CH. RAV-ACHA, L. GROISMAN, I. POPILEYSKI, O.JURAEV, Y. GLEZER, A. B. MCKAGUE, M. J. PLEWA, E. D. WAGNER: Tribromopyrrole, brominated acids, and other disinfection by-products produced by disinfection of drinking water rich in bromide. Env. Sci. Technol., 2003, 37, p. 3782.
48. A. A. KAMPIOTI, E. G.STEPHANOU: The impact of bromide on the formalian of neutrał and acidic disinfection byproducts (DBPs) in Mediterranean chlorinated drinking water. Water Res., 2002, 36, p. 2596.
49. J. NAWROCKI: Struktura i właściwości związku mutagennego MX, zidentyfikowanego w wodzie pitnej. Ochrona Środowiska, 1992, nr 2/3, s. 11.
50. M. J. PLEWA, E. D. WAGNER, S. D. RICHARDSON, A. D. THRUSTON JR., Y.-T. WOO, A. B. MCKAGUE: Chemical and biological characterization of newly discavered iodoacid drinking water disinfection byproducts. Env. Sci. Technol., 2004, 38 (18), p. 4713.
51. J. SCHUMACHER, Y. Z. PI, M. JEKEL: Ozonation ofpersistent DOC in municipal WWTP effluent for groundwater recharge. Water Sci. Technol., 2004, 49(4), p. 305.
52. S. SCHITTKO, A. PUTSCHEW, M. JEKEL: Bank filtration: A suitable process for the removal of iodinated x-ray eontrust medial Water Sci. Technol., 2004, 50(5), p. 261.
53. S. ANDERSEN, B. S. B. PETERSEN, P. LAURBERG: Iodine in drinkin g water in Denmark is bound in humie substances. Europ. Journal Endocrinol., 2002, 147(5), p. 663.
54. M. SOYLAK, U. DIVRIKLI, L. ELCI, M. DOGAN: Iodine levels of drinking water sampies collected from Kayseri-Turkey. Fres. Env. Buli., 2001, 10(6), p. 595.
55. B. CANCHO, F. YENTURA, M. GALCERAN, A. DIAZ, S. RICART: Determination, synthesis and survey of iodinated trihalomethanes in water treatment processes. Water Res., 2000, 34( I 3), p. 3380.
56. S. W. KRASNER, M. J.SCLIMENTI, E. G. MEANS: Quality degradation: Implications for DBP formation. Journal AWWA, 1994, 86(4), p. 34.
57. Y. BICHSEL, U. VON GUNTEN: Formation of iodo-trihalomethanes during disinfection and oxidation of iodide-containing waters. Env. Sci. Technol., 2000, 34, p. 2784.
58. H. WEINBERG: Disinfection byproducts in drinking water: The analytical challenge. Anal. Chem., 1999, 71, p. SOJA.
59. E. T. URBANSKY, M. L. MAGNUSON: Analyzing drinking water for disinfection byproducts. Anal. Chem., 2002, 74(9), p. 260A.
60. Uzdatnianie wody. Procesy chemiczne i biologiczne [Red. J. NAWROCKI, S. BIŁOZOR]. Wydawnictwo Naukowe PWN, Poznań 2000.
61. W. J. MASSCHELEIN: Unit processes in drinking water treatment. Marcel Dekker Inc., New York 1992.
62. C. COLLIYIGNARELLI, S. SORLINI: Trihalomethane, chlorile and bromale formation in drinking water oxidation of Italian surface waters. Journal Water Supply, Res. & Technol.- AQUA, 2004, 53(3), p. 159.
63. C. RAY-ACHA: The reactions of chlorine dioxide with aquatic organie materials and their health effects. Water Res., 1984, 18, p. 1329.
64. S. D. RICHARDSON, A. D. THURSTON JR., T. W. COLLETTE, K. S. PATTERSON, B. W. LYKINS JR., G. MAJETICH, Y. ZHANG: Multispectral identification of chlorine dioxide disinfection byproducts in drinking water. Env. Sci. Technol., 1994, 28, p. 592.
65. A. DĄBROWSKA, J. ŚWIETLIK, J. NAWROCKI: Formation of aldehydes upon CIOz disinfection. Water Res., 2003, 37(5), p. Il61.
66. U. RACZYK-STANISŁAWIAK, J. ŚWIETLIK, A. DĄBROWSKA, J. NAWROCKI: Biodegrability of organie by-products after natural organie master oxidation with CI02 - case study. Water Res., 2004, 38, p. 1044.
67. I. IVANCEV-TUMBAS, B. DALMACIJA: Effects of coagula tion processes on aldehydes formation in groundwater treated with common oxidative agents. Water Res., 2001, 35(16), p. 3950.
68. U. RACZYK-STANISŁAWIAK, P. ANDRZEJEWSKI, A. DĄBROWSKA, J. ŚWIETLIK, J. NAWROCKI: Dezynfekcja wody dwutlenkiem chloru i chlorem a stabilność biologiczna wody wodociągowej. Mat. konf. "Zaopatrzenie w wodę, jakość i ochrona wód", PZITS, tom I, ss. 755-765, Poznań 2004.
69. B. LANGLAIS, D. A. RECKHOW, D. R. BRINK: Ozone in Water Treatment: Application and Engineering. Lewis Publishers, Chelsea I 991.
70. P. ŻAK: Dezynfekcja wody promieniami UV, rozwiązania dla małych i dużych wodociągów. Mat. konf. ,,Zaopatrzenie w wodę, jakość i ochrona wód", PZITS, tom I, s. 915, Poznań 2004.
71. T. SCHWARTZ, S. HOFFMANN, U. OBST: Formation of natura! biofilms during chlorine dioxide and UV disinfection in a public drinking water distribulion system. Journal Appl. Microbiol., 2003, 95, p. 591.
72. M. H. GRIESE, J. K. KACZUR, G. GORDON: Combining methods for the reduction of oxychlorine residuals in drinking water. Journal AWWA, 1992, 84(11), p. 69.
73. M. H. GRIESE, K. HAUSER, M. BERKEMEIER, G. GORDON: Using reducing agents to eliminale chlorine dioxide and chlorite ion residuals in drinking water. Journal AWWA, I 991, 83(5), p. 56.
74. G. GORDON, B. SLOOTMAEKERS, S. TACHIYASHIKI, D. W. WOOD III: Minimizing chlorile ion and chlorale ion in water treated with chlorine dioxide. Journal AWWA, I 990, 82(4), p. 160.
75. A. TARQUIN, G. HANSEL, D. RITTMAN: Reduction of chlorite eoncentralians in potable water with ferrous chloride. Water Eng. Mgmt., 1995, 142(2), p. 35.
76. A. IATROU, W. R. KNOCKE: Removing chlorile by the addition of ferrous ion. Journal AWWA, .1992, 84(II), p. 63.
77. A. KATZ, N. NARKIS: Removal of chlorine dioxide disinfection by-products by ferrous salts. Water Res., 2001, 35, p. 101.
78. C. STEINBERGS: Removal ofby-products of chlorine and chlorine dioxide at a hemodialysis center. Journal AWWA, 1986, 78(6), p. 94.
79. N. K. VEL LEITNER, J. DE LAAT, M. DORE, H. SUTY: The use of CI02 in drinking water treatment: Formation and eontroi of inorganic by-products (CI02-, CIOn. In: Disinfection By-products in Water Treatment. The Chemistry of their Formation and Control. [Ed. R. A. MINEAR, G. L. AMY]. Lewis Publ., Boca Raton 1996, pp. 393-407.
80. S. SORLINI, C. COLLIVIGNARELLI: Chlorile removal with granular aclivaled carbon. Desalination, 2005 (accepted for publication).
81. H. BARIBEAU, M. PREVOST, R. DESJARDINS, P. LAFRANCE, D. J. GATES: Chlorile and chlorale ion variabiliły in distribulion systems. Journal AWWA, 2002, 94(7), p. 96.
82. R. SADIQ, M. J. RODRIGUEZ: Disinfeclion by-products (DBPs) in drinking waler and prediclive modelsfor their occurence: A review. Sci. Tolał Env., 2004, 321, p. 21.
83. J. SOHN, G. AMY, J. CHO, Y. LEE, Y. YOON: Disinfectant decay and disinfection by-product formation model development: chlorination and ozonation by-products. Wat. Res., 2004, 38, p. 2461.
84. S. D. RICHARDSON: Environmental mass spectrometry: Emerging contaminants and currenl issues. An al. Chem., 2004, 76( 12), p. 3337.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPOB-0008-0073