Формальдегид в бассейне

Говоря о формальдегиде, мы чаще всего ассоциируем его с токсичным компонентом строительных материалов, который может загрязнять воздух жилых помещений. С темой плавательных бассейнов его связывают нечасто.

Тем не менее, проблема обнаружения формальдегида в воде время от времени обсуждается в профессиональной среде специалистов по бассейнам.

Формальдегид - органическое соединение (химическая формула CH₂O), бесцветный газ с резким неприятным запахом, хорошо растворимый в воде, спиртах и полярных растворителях. Ирритант (оказывает раздражающее воздействие на слизистые), контаминант (обладает высокой биологической активностью), канцероген. В больших концентрациях ядовит (Источник – Википедия).

Содержание формальдегида в воде бассейнов нормируется санитарными правилами, его ПДК составляет 0,05 мг/л, причем в программу производственного контроля качества воды бассейна этот параметр включается только при использовании озонирования в качестве дезинфекции. 

Формальдегид (при озонировании) измеряется 1 раз в месяц, ПДК – 0,05 мг/л (Источник - СП 2.1.3678-20, Приложение 6)

Откуда берется формальдегид в воде бассейна?

На образование формальдегида в первую очередь влияет состав исходной воды и содержание в ней определенных соединений-прекурсоров (т.е. предшественников).  В ходе реакций этих соединений с дезинфектантом и образуется формальдегид.

Чаще всего образование формальдегида связывается с использованием озона для обеззараживания. При хлорировании воды в бассейне, как и при ее обработке УФ-излучением в норме формальдегид не образуется.

Однако ряд исследований фиксирует случаи образования формальдегида при хлорировании воды [1, 2]. Это подтверждается и нашим опытом (а также наших клиентов), которые сталкивались с ситуациями, когда в воде бассейне, не использующем озон, вдруг обнаруживался формальдегид.

Озона в воде нет, а формальдегид есть

При определенных условиях формальдегид может формироваться даже при отсутствии в схеме обработки озона. Например, при сочетании хлорирования с УФ-обработкой в воде происходит ряд химических процессов:

Под воздействием УФ-излучения хлорноватистая кислота (HOCl) и гипохлорит ион (OCl-)трансформируются в высокоактивные радикалы кислорода (O-*), радикалы хлора (Cl*) и гидроксильные радикалы (ОН*)[1]:

НОСl +  hv → ОН* + Cl*

OCl- + hv → O-* + Cl*

O-* + H2O → ОН* + OH-

Образование низкомолекулярных альдегидов, в том числе и формальдегида, может происходить в результате фотохимически активированного процесса деалкилирования прекурсоров - веществ с алкильными группами. [3,4,5,6]

Эти радикалы весьма активны и вступая в реакции с прекурсорами (при наличии таковых в воде) могут приводить к образованию формальдегида.

Такими прекурсорами чаще всего выступают органические соединения природного происхождения, которые слабо поглощают УФ-излучение 254 нм – гуминовые или фульвовые кислоты, микроводоросли. Легкие соединения с нестабильными связями – они в первую очередь окисляются озоном и радикалами ОН*. Такие условия более характерны для поверностных вод с низкой карбонатной жесткостью.  

Кроме того, потенциальными прекурсорами могут быть некоторые лекарственные средства (теофиллин, кофеин, метамизол, феназон, аминофеназон), красители (метиленовый синий, метил оранжевый, кристаллический фиолетовый, малахитовый зеленый), а также четвертичные соединения аммония [7] – которые в частности входят в состав дезинфицирующих средств, альгицидов (препаратов против водорослей) и часто применяются в водоподготовке бассейнов.

Количество формальдегида, образующегося в описанном процессе, невелико, но он стабилен, испаряется слабо и со временем может накапливаться. Многократное превышение ПДК формальдегида в бассейне, использующим хлорирование в сочетании с ультрафиолетовой обработкой, может свидетельствовать о постоянном притоке соединений-прекурсоров. 

Что делать, если в бассейне формальдегид

Для инженеров по эксплуатации и операторов бассейнов, вопрос «что делать с формальдегидом в бассейне?» гораздо более актуален, чем поиск причин и определение механизмов его возникновения.

Если случай единичный, то локальной мерой может стать разбавление чистой водой до достижения нормативных показателей формальдегида. Если же проблема носит системный характер – нужно проанализировать:

  1. Какая схема водоподготовки и что используется для обеззараживания – озон или хлор с УФ?
  2. Какая вода используется для подпитки? Поверхностная, подземная? Что с жесткостью?

В случае, если параметры воды попадают под описанный выше сценарий - возможно потребуется ее предочистка, чтобы снизить содержание в ней соединений-прекурсоров.

Есть альтернатива

Глобально, мы рекомендуем выбирать комплексные методы обработки воды бассейна. Технологии интенсивного окисления (Advanced Oxidation Technologies – АОР) помимо обеззараживания решают проблему удаления как органических примесей, так и продуктов их реакции с хлором. Поробнее про отличия и преимущества АОР-систем для бассейнов можно почитать здесь.

Это актуально, в первую очередь, для общественных бассейнов, где использование хлора неизбежно. Сочетание АОР-систем с хлорированием не только ощутимо снижает расход реагентов, улучшает органолептические показатели воды, но и делает ее токсикологически более безопасной для купальщиков и обслуживающего персонала. Кроме того, разложение органических примесей повышает эффективность фильтрации и увеличивает бактериологическую стабильность воды.

Ксения Добровольская

Специалист по развитию продукта
XENOZONE Инженерно-технический центр "Комплексные исследования"
Перепечатка материалов возможна с указанием первоисточника

Ссылки:

[1] Kosaka K, Asami M, Nakai T, Ohkubo K, Echigo S, Akiba M. Formaldehyde formation from tertiary amine derivatives during chlorination. Sci Total Environ. 2014 Aug 1;488-489:325-32

[2] Studies on the formation of formaldehyde during 2-ethylhexyl 4-(dimethylamino)benzoate demethylation in the presence of reactive oxygen and chlorine species. Waldemar Studziński & Alicja Gackowska & Maciej Przybyłek & Jerzy Gaca Environ Sci Pollut Res (2017) 24:8049–8061

[3] Chlorine photolysis and subsequent OH radical production during UV treatment of chlorinated water. Water Research 41(13):2871-8 July 2007

[4] Bozzi A, Caronna T, Fontana F, et al. Photodecomposition of substituted 4-diethylaminoazobenzenes under visible light irradiation in different solvents. J Photochem Photobiol A Chem. 2002;152:193–197. doi: 10.1016/S1010-6030(02)00245-9.

[5] Görner H, Döpp D. Transients in the photoreduction of dinitroarenes by triethylamine and N,N-dialkylanilines in benzene. J Photochem Photobiol A Chem. 2003;159:219–225. doi: 10.1016/S1010-6030(03)00187-4.

[6] Electron-transfer mechanism in the N-demethylation of N,N-dimethylanilines by the phthalimide-N-oxyl radical. Baciocchi E, Bietti M, Gerini MF, Lanzalunga O, J Org Chem. 2005 Jun 24; 70(13):5144-9.

[7] Quaternary ammonium compounds (QACs): a review on occurrence, fate and toxicity in the environment. Zhang C, Cui F, Zeng GM, Jiang M, Yang ZZ, Yu ZG, Zhu MY, Shen LQ Sci Total Environ. 2015 Jun 15; 518-519:352-62.