Desinfektionsnebenprodukt - Disinfection by-product
Desinfektionsnebenprodukte (DBPs) entstehen durch chemische Reaktionen zwischen organischen und anorganischen Stoffen im Wasser mit chemischen Behandlungsmitteln während des Wasserdesinfektionsprozesses .
Desinfektionsnebenprodukte der Chlorierung
Chlorierte Desinfektionsmittel wie Chlor und Monochloramin sind starke Oxidationsmittel, die in Wasser eingebracht werden, um pathogene Mikroben zu zerstören , geschmacks-/geruchsbildende Verbindungen zu oxidieren und Desinfektionsmittelrückstände zu bilden, damit das Wasser vor mikrobieller Kontamination sicher in den Wasserhahn gelangen kann. Diese Desinfektionsmittel können natürlich vorhanden reagieren fulvic und Huminsäure , Aminosäuren und anderen natürlichen organischen Stoffen, sowie Jodid und Bromid - Ionen, eine Reihe von DBPs wie die zur Herstellung von Trihalomethane (THM), Halogenessigsäuren (HAA), Bromat und Chlorit (die in den USA geregelt werden), und so genannten „emerging“ DBPs wie halonitromethanes , Halogenacetonitrile , Halogenamide , halofuranones , lod Säuren wie Jodessigsäure , lod-THM ( iodotrihalomethanes ), Nitros und andere.
Chloramin ist in den USA zu einem beliebten Desinfektionsmittel geworden, und es wurde festgestellt, dass es N- Nitrosodimethylamin (NDMA), das ein mögliches Karzinogen für den Menschen ist, sowie hoch genotoxische jodierte DBPs wie Jodessigsäure produziert , wenn Jodid in der Quelle vorhanden ist Gewässer.
Auch Restchlor und andere Desinfektionsmittel können innerhalb des Verteilnetzes weiter reagieren – sowohl durch weitere Reaktionen mit gelösten natürlichen organischen Stoffen als auch mit Biofilmen in den Leitungen. Die verschiedenen Arten und Konzentrationen von DBPs werden nicht nur stark von den Arten organischer und anorganischer Stoffe im Quellwasser beeinflusst, sondern variieren auch je nach Art des verwendeten Desinfektionsmittels, der Dosis des Desinfektionsmittels, der Konzentration natürlicher organischer Stoffe und Bromid/Jodid , die Zeit seit der Dosierung (dh das Alter des Wassers), die Temperatur und der pH-Wert des Wassers.
Es wurde festgestellt, dass Schwimmbäder, die Chlor verwenden, Trihalogenmethane enthalten, obwohl sie im Allgemeinen unter dem aktuellen EU-Standard für Trinkwasser (100 Mikrogramm pro Liter) liegen. Es wurden Konzentrationen von Trihalogenmethanen (hauptsächlich Chloroform ) von bis zu 0,43 ppm gemessen. Darüber hinaus wurde Trichloramin in der Luft über Schwimmbädern nachgewiesen, und es wird vermutet, dass bei Spitzenschwimmern vermehrt Asthma beobachtet wird. Trichloramin entsteht durch die Reaktion von Harnstoff (aus Urin und Schweiß) mit Chlor und verleiht dem Hallenbad seinen unverwechselbaren Geruch.
Nebenprodukte von nichtchlorierten Desinfektionsmitteln
Bei der Desinfektion und Aufbereitung von Trinkwasser werden mehrere starke Oxidationsmittel verwendet, von denen viele auch die Bildung von DBPs verursachen. Ozon beispielsweise produziert Ketone, Carbonsäuren und Aldehyde, einschließlich Formaldehyd. Bromid in Quellwässern kann durch Ozon in Bromat umgewandelt werden , ein starkes Karzinogen, das in den Vereinigten Staaten reguliert wird, sowie in andere bromierte DBPs.
Da die Vorschriften für etablierte DBPs wie THMs und HAAs verschärft werden, können Trinkwasseraufbereitungsanlagen auf alternative Desinfektionsmethoden umstellen. Diese Änderung wird die Verteilung der Klassen von DBPs ändern.
Auftreten
DBPs sind in den meisten Trinkwasserversorgungen vorhanden, die einer Chlorierung , Chloraminierung , Ozonierung oder Behandlung mit Chlordioxid unterzogen wurden . Viele Hundert DBPs sind in aufbereitetem Trinkwasser vorhanden, und mindestens 600 wurden identifiziert. Aufgrund der niedrigen Konzentrationen vieler dieser DBPs in Verbindung mit den analytischen Kosten für die Untersuchung von Wasserproben für diese werden in der Praxis nur eine Handvoll DBPs tatsächlich überwacht. Es wird zunehmend anerkannt, dass die Genotoxizitäten und Zytotoxizitäten vieler der DBPs, die keiner behördlichen Überwachung unterliegen (insbesondere jodierte, stickstoffhaltige DBPs) vergleichsweise viel höher sind als die DBPs, die üblicherweise in den Industrieländern überwacht werden (THMs und HAAs).
Im Jahr 2021 wurde eine neue Gruppe von DBPs entdeckt, die als halogenierte Pyridinole bekannt sind und mindestens 8 bisher unbekannte heterocyclische stickstoffhaltige DBPs enthalten. Es wurde festgestellt, dass sie Behandlungen mit niedrigem pH-Wert von 3,0 erfordern, um wirksam entfernt zu werden. Als ihre Entwicklungs- und akute Toxizität an Zebrafischembryonen getestet wurde , war sie etwas niedriger als die von halogenierten Benzochinonen , aber dutzende Male höher als die von allgemein bekannten DBPs wie Tribrommessig und Jodessigsäure .
Auswirkungen auf die Gesundheit
Epidemiologische Studien haben die Zusammenhänge zwischen der Exposition gegenüber DBPs im Trinkwasser mit Krebserkrankungen, ungünstigen Geburtsergebnissen und Geburtsfehlern untersucht. Metaanalysen und gepoolte Analysen dieser Studien haben konsistente Assoziationen für Blasenkrebs und für Babys, die im Gestationsalter zu klein geboren werden , gezeigt, jedoch nicht für angeborene Anomalien (Geburtsfehler). In einigen Studien wurde auch über Frühgeburten berichtet. Der genaue mutmaßliche Erreger bleibt jedoch in den epidemiologischen Studien unbekannt, da die Anzahl der DBPs in einer Wasserprobe hoch ist und Expositionssurrogate wie Überwachungsdaten eines bestimmten Nebenprodukts (oft Gesamttrihalogenmethane) anstelle einer detaillierteren Exposition verwendet werden Bewertung. Die Weltgesundheitsorganisation hat festgestellt, dass „das Sterberisiko durch Krankheitserreger mindestens 100- bis 1000-mal höher ist als das Krebsrisiko durch Desinfektionsnebenprodukte (DBPs)“ {und} das „Krankheitsrisiko durch Krankheitserreger mindestens 10 beträgt 000 bis 1 Million Mal höher als das Krebsrisiko durch DBPs".
Regulierung und Überwachung
Die US-Umweltschutzbehörde hat maximale Schadstoffkonzentrationen (MCLs) für Bromat , Chlorit , Halogenessigsäure und Gesamt- Trihalogenmethane (TTHMs) festgelegt. In Europa wurde der TTHM-Gehalt auf 100 Mikrogramm pro Liter und der für Bromat auf 10 Mikrogramm pro Liter gemäß der Trinkwasserrichtlinie festgelegt. Für HAAs wurden in Europa keine Richtwerte festgelegt. Die Weltgesundheitsorganisation hat Richtlinien für mehrere DBPs aufgestellt, darunter Bromat, Bromdichlormethan, Chlorat, Chlorit, Chloressigsäure, Chloroform, Chlorcyan, Dibromacetonitril, Dibromchlormethan, Dichloressigsäure, Dichloracetonitril, NDMA und Trichloressigsäure.