В 2021 году были введены новые санитарные правила СП 2.1.3678-20 для общественных бассейнов и аквапарков. Основные изменения коснулись программы производственного контроля бассейна. По новым требованиям в нее вошли новые показатели – связанный хлор (c ПДК не более 0,2 мг/л) и аммонийный азот.
Драйверами этих изменений стала в том числе пандемия, обострившая риск распространения вирусных инфекций, фоном к которой стали частые случаи отравлений продуктами хлора в общественных бассейнах. Поэтому новые формулировки – это попытка законодателя найти баланс между эпидемиологической (риск заразиться) и токсикологической (риск отравиться) безопасностью воды в бассейне.
Связанный хлор и побочные продукты
Причина, по которой в программе производственного контроля бассейна появился показатель связанного хлора (в зарубежной литературе - combined chlorine) очевидна – уровень свободного хлора, который был обязателен для контроля согласно предыдущей версии СанПиНа, косвенно указывает на эпидемиологическую безопасность воды, но ничего не говорит о ее токсикологической безопасности.
Известно, что хлор активно реагирует с примесями в воде, формируя так называемые побочные продукты – именно с ними связаны риски применения хим. реагентов. Побочные продукты в воде бассейна разнообразны по своему составу - на сегодня известно о более 100 различных соединений (здесь про них поподробнее). Большую группу составляют соединения хлора с содержащими азот примесями – или хлорамины. Именно хлорамины составляют показатель связанного хлора. "Связанным" он называется потому, что соединившись с азотистыми примесями, он уже не обладает такой сильной окислительной способностью и оказывает довольно слабое дезинфицирующее действие, при этом создавая серьезную токсикологическую нагрузку, учитывая постоянный приток азотистых примесей от купальщиков и замкнутый характер системы водоснабжения.
Ранее показатель связанного хлора не нормировался – в старом СанПиН связанный хлор допускался на уровне до 2 мг/л при перерыве в работе бассейна более 2ч и не входил в программу ежедневного производственного контроля. Новый норматив стал строже в 10 раз, но при этом он согласуется со стандартами ВОЗ, которые дают аналогичные значения.
Аммонийный азот и хлорамины
Формирование хлораминов связано с примесями от купальщиков, которые содержат азот – в основном это схожие по составу пот и моча. В среднем от каждого купальщика в бассейн поступает 20-30 мл мочи - причем это количество является средней "физиологической нормой", которая выделяется человеком непроизвольно, в него не входит "преднамеренное" мочеиспускание в басейн.
Моча на 95% состоит из воды, остальное – это мочевина, аммоний, аминокислоты, креатинин и мочевая кислота. Все соединения, кроме мочевины формируют связанный хлор. Мочевина, несмотря на то что азота в ней больше всего, не влияет на дезинфекцию (не забирает на себя активный хлор) и формирование хлораминов. Но она служит питанием для водорослей и бактерий - садоводы-любители знают, как активно растет зеленая часть растений при подкормках мочевиной!
| Соединение | Формирует хлорамины | Влияет на дезинфекцию | Реагирует с хлором |
| Аммоний | Да | Да | Очень быстро |
| Аминокислоты | Да | Да | Умеренно |
| Мочевина | Нет | Нет | Медленно |
| Креатинин | Да | Да | Медленно |
| Мочевая кислота | Да | Да | Медленно |
Основной источник хлораминов – аммоний, так как он очень быстро реагирует с хлором. Поэтому показатель аммонийного азота, который включен в программу контроля – правильный и нужный, он позволяет операторам бассейна отслеживать накопление хлораминов в воде бассейна.
В воде бассейна образуются моно, ди и трихлорамин, и последний хорошо известен как специалистам, так и простым посетителям бассейна по своему тяжелому «хлорному» запаху. Трихлорамин имеет очень низкий порог чувствительности – уже при концентрации 20 мкг/л ощущается его раздражающее воздействие на слизистые. Трихлорамин летуч и легко испаряется из воды, особенно сильно под воздействием температуры и аэрации, но так как он тяжелее воздуха, то остается на уровне 20 см над поверхностью воды, напрямую воздействуя на купальщиков.
Что касается влияния хлораминов на человека – то помимо раздражающего воздействия на слизистые при накоплении хлораминов в бассейне, ряд исследований указывает на более негативные последствия – в том числе риски обострения или развития астмы и других респираторных заболеваний. Очевидно, что персонал бассейна и профессиональные спортсмены наиболее подвержены его негативному воздействию. Также надо отметить, что летучие хлорсодержащие соединения крайне агрессивны к металлическим деталям бассейна, ПВХ-пленке, пластику.
Как измерить связанный хлор
На месте связанный хлор измеряется расчетным методом – это общий хлор за минусом свободного хлора. Показатели общего и свободного хлора чаще всего измеряются автоматическими станциями дозирования, ручными фотометрами или тест-системами. Точность такого "полевого" измерения этих показателей – это тоже тема отдельной большой дискуссии, так как она сильно варьирует в зависимости от метода измерения и оборудования.
В лабораторных условиях показатели свободного и связанного хлора (монохлорамина и дихлорамина) определяются по методу Пейлина согласно ГОСТ 18190-72. Содержание трихлорамина не измеряют в виду его высокой летучести. Для "полевого" измерения монохлорамина также существуют тест-полоски Merck - но они к сожалению недоступны в России.
Говоря об измерении связанного хлора, стоит добавить, что связанный хлор нередко уже содержится в подпиточной воде из городского водопровода. Дело в том, что метод хлораммонизации - распространенная практика в питьевой водоподготовке. Его суть в том, что в воду перед подачей в распределительную сеть дозируют хлор и реагент, содержащий аммоний, которые моментально реагируя образуют монохлорамин. Это обеспечивает "консервацию" воды, исключая ее повторное обсеменение патогенами в распределительной сети (что особенно актуально в случае ее износа).
Этот метод особенно часто используется для поверхностных вод, в которых присутствуют органические примеси – если использовать хлор, то это приведет к образованию большого количества опасных хлорорганических продуктов (в частности, тригалогенметанов - хлороформа и бромоформа и др.). А монохлорамин, хоть и менее силен как дезинфектант, зато более стабилен и не вступает в реакцию с органикой в воде. Если описанная ситуация - ваш случай, то подпиточная вода в бассейн будет уже приходить с ненулевым значением связанного хлора. В таком случае потребуется ее доочистка – обычно на фильтрах с активированым углем.
Как контролировать связанный хлор и хлорамины
Существующие меры по контролю хлораминов в воде бассейна, направлены на решение двух основных задач: снижение количества примесей, вносимых купальщиками, и улучшение качества обработки воды. И если для решения первой задачи возможности операторов бассейна довольно ограничены, особенно, когда речь идет о детских бассейнах с малоорганизованной публикой, то для решения второй на рынке существуют надежные и проверенные методы.
Среди технологий, которые разрешены к применению в бассейнах и эффективны в отношении побочных соединений стоит отметить технологии интенсивного окисления (в зарубежной литературе - Advanced Oxidation Technologies), где главный участник процессов – гидроксильные радикалы. Это частицы с высокой реакционной активностью и коротким временем жизни в доли секунды. В бассейнах преимущественно используются комбинированные системы на основе озона и ультрафиолета, поэтому их часто относят к озоновым, хотя с точки зрения химии процессов они отличаются принципиально.
В отличие от озона, который реагирует далеко не со всеми органическими примесями, ОН-радикалы абсолютно «всеядны». В условиях бассейна они активны в отношении любых органических молекул – бактерий, примесей от купальщиков, побочных продуктов хлорирования. В частности, скорость реакций радикалов ОН* с хлораминами и другими побочными соединениями более чем на 6 порядков превышает скорость реакций этих соединений с озоном. К преимуществам АОР-систем относится и то, что помимо хлораминов, они высокоэффективны против других побочных продуктов хлорирования - например, формальдегида, хлороформа и др.
Также все большую популярность получают ультрафиолетовые установки с лампами среднего давления. Их возможности скромнее чем у АОР-систем, но они позволяют эффективно снижать содержание связанного хлора, направленно воздействуя на моно-, ди- и трихлорамин, а кроме того обеспечивают дезинфекцию воды за счет ее обработки бактерицидным УФ-излучением. Подробнее об установках с лампами среднего давления можно почитать здесь.
Эксплуатационные меры по контролю связанного хлора
Выше мы рассмотрели меры технологического характера, которые разумно предусмотреть на этапе проектирования/реконструкции бассейна. Но если бассейн уже функционирует, доработка и дооснащение схемы водоподготовки в данный момент не планируется или невозможна по каким-либо причинам, то существуют и локальные меры, которые помогут если не кардинально изменить, то хотя бы улучшить ситуацию со связанным хлором и хлораминами.
В качестве таких эксплуатационных мер борьбы со связанным хлором можно предложить следующее:
Разбавление
Самый простой и доступный метод. На эту тему в англоязычной среде специалистов по водоподготовке есть даже поговорка: Keep calm - dilution is the solution! - Спокойствие! Разбавление - это решение! Доливая свежую воду, можно поддерживать концентрацию связанного хлора в допустимых пределах. Есть много вопросов по поводу стоимости такого решения (особенно в долгосрочной перспективе), удобству и возможности контроля – но тем не менее, для локального решения проблемы это самый простой вариант. Тут стоит также напомнить о нормах долива свежей воды - из расчета 50 л на каждого посетителя - нередко операторы пренебрегают этим требованием, а это неизбежно вносит свой вклад в ухудшение качества воды и накопление в ней не только хлораминов, но и других побочных продуктов .
Ударное хлорирование
Также известный и широко используемый метод для борьбы со связанным хлором. Вкратце его суть в том, что провести обработку водой ударной дозой хлора (10х и более от нормальной концентрации) – это позволяет организовать перевод всего аммиака в воде сначала в моно, затем ди, и далее трихлорамин и газообразный азот - которые летучи и со временем испаряются из воды. Помимо того, что эксплуатация бассейна невозможна в период ударных обработок, у этого метода есть и более существенные недостатки:
-
Образование побочных продуктов хлорирования всегда дозозависимо - чем больше внесено хлор-реагента, тем больше примесей прореагирует с хлором, образуя промежуточные соединения. Поэтому ударные обработки воды большими дозами хлора всегда приводят к росту количества других (зачастую - гораздо более токсичных) побочных хлорорганических соединений – в частности, хлороформа, бромоформа и других. Многие из них представляют опасность для человека и имеют строгое ограничение по ПДК - например, у хлороформа 0,06 мг/л.
- Высвобождение такого количества летучих хлор-содержащих соединений и их удаление из воздушной среды бассейна требует очень хорошей системы вентиляции (в закрытом бассейне). Трихлорамин (как и хлороформ) - летучие соединения, но они тяжелее воздуха, поэтому остаются на расстоянии около 20 см над зеркалом воды – не будучи эффективно и безопасно удаленными, они воздействуют непосредственно на пловцов и персонал бассейна. Кроме того, летучие хлор-содержащие соединения крайне агрессивны к металлам и могут провоцировать коррозию закладных и декоративных элементов бассейна.
Фильтрация
Улучшение фильтрации всегда благоприятно сказывается на качестве воды. Здесь мерами могут быть уменьшение ее скорости, сокращение интервала между промывками, а также использование фильтров с активированным углем.
Активный кислород
Или моноперсульфат (пероксимоносульфат) калия - также может использоваться для разложения хлораминов. Это связано с его способностью образовывать в воде активные радикалы (в данном случае - сульфат-радикалы SO4-*), которые инициируют в воде процессы интенсивного окисления примесей - особенно активно этот процесс идет в присутствии солнечного света. Так как сульфат-радикалы неселективны - и реагируют со всеми примесями (а не только с целевыми хлораминами), это может также вызывать появление других побочных продуктов. Кроме того, в литературе есть сведения о том, что пероксимоносульфат сбивает (завышает) показания по связанному хлору при использовании ручных фотометров (тест DPD 3).
Поведение купальщиков
Как уже было сказано выше, возможности управлять поведением купальщиков довольно ограничены, особенно в детских, грудничковых бассейнах, океанариумах или аквариумах с морскими животными. Правда, взрослая публика часто тоже не слишком ответветственно ведет себя в этом вопросе. Тем не менее, воздействие на этот фактор вносит огромный вклад в показатель связанного хлора. К примеру, краткий душ перед посещением бассейна позволяет сократить на 35-60% количество азотистых примесей, привносимых человеком, что непосредственно влияет на интенсивность формирования хлораминов. Поэтому информирование посетителей о том, что они тоже в ответе за качество своего времяпровождения в бассейне и призывы к обязательному посещению душа перед купанием и после сауны, использованию туалетов и водонепроницаемых подгузников для детей вносят свой вклад в контроль связанного хлора.
Что в итоге
Подводя итог, можно сказать, что новые требования направлены на повышение безопасности воды бассейнов. Такой разворот в сторону более комплексного понимания проблем безопасности воды укладывается в общемировой тренд по обеспечению комфортной и безопасной среды обитания человека.
Новые нормативы требуют от всех участников процесса более вдумчивых решений на этапе проектирования и строительства бассейна – в части выбора технологии обеззараживания воды, а также более тщательного контроля за соблюдением режима обслуживания на этапе эксплуатации.
Ксения ДобровольскаяСпециалист по развитию продуктаXENOZONE Инженерно-технический центр "Комплексные исследования"Перепечатка материалов возможна с указанием первоисточника