Ошибки контроля химической безопасности бассейна: почему устранение связанного хлора недостаточно?

В современной практике водоподготовки плавательных бассейнов основное внимание традиционно уделяется контролю связанного хлора (хлораминов).

Однако такой подход не обеспечивает комплексной химической безопасности, поскольку в профессиональной среде нередко отсутствует четкое разделение азотсодержащих (N-ППД) и углеродсодержащих (C-ППД) побочных продуктов дезинфекции.

Распространена методическая ошибка, заключающаяся в убеждении, что устранение хлораминов методом ударного (шокового) хлорирования автоматически решает проблему токсичности воды.

Научные данные подтверждают, что разрушение азотсодержащих соединений не приводит к деструкции углеродсодержащих ППД, таких как тригалометаны (ТГМ), которые сохраняются и продолжают кумулятивно накапливаться в оборотной воде.

Хлорирование остается основным и наиболее изученным методом обеспечения микробиологической безопасности. Однако высокая окислительно-восстановительная активность свободного хлора по отношению к органическому углероду требует применения комплексных стратегий управления качеством воды, выходящих за рамки поддержания нормативного уровня свободного хлора.

Природа органических прекурсоров в бассейновой воде 

Источники органики в воде бассейна делятся на две группы:

Согласно современным исследованиям, значительная часть прекурсоров ППД представлена мелкодисперсными и коллоидными органическими частицами, которые не задерживаются стандартными зернистыми фильтрами без применения коагуляции.

Замкнутый цикл водообмена, стабильная температура и непрерывное поступление органики при постоянном дозировании хлора создают условия для накопления углеродных прекурсоров.

Нормативный контекст: требования к контролю качества воды и воздуха

Контроль качества воды плавательных бассейнов и воздуха рабочей зоны регламентируется комплексом санитарных правил и стандартов.

СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» устанавливает предельно допустимые концентрации (ПДК) для побочных продуктов дезинфекции:

ГОСТ Р 70688-2023 «Бассейны для плавания. Подготовка воды. Общие требования» регламентирует физико-химические показатели, используя в качестве интегрального показателя содержания органики перманганатную окисляемость.

Нормативное превышение над исходной водой составляет не более 0,2 мг/дм³ для подготовленной воды и не более 1,0 мг/дм³ для воды в ванне бассейна. Следует отметить, что перманганатная окисляемость отражает лишь легкоокисляемую фракцию органики и не коррелирует напрямую с концентрацией сложных органических прекурсоров, участвующих в образовании стойких ППД.

СП 2.1.3678-20 «Санитарно-эпидемиологические требования к эксплуатации помещений, зданий, сооружений, оборудования и транспорта...» устанавливает периодичность контроля качества воды и воздуха плавательных бассейнов:

Таким образом, действующая нормативная база предусматривает регулярный мониторинг хлороформа как в воде, так и в воздухе, однако не содержит прямого норматива на общий органический углерод для бассейновой воды, что ограничивает возможности превентивного управления образованием ППД через контроль их прекурсоров.

Химия процесса: механизмы образования двух классов ППД 

Для понимания неэффективности ударного хлорирования в отношении ТГМ необходимо разделять два типа реакций гипохлорит-иона (OCl⁻) и гипохлористой кислоты (HOCl) с органикой:

Реакции с азотсодержащими соединениями

Взаимодействие хлора с аммиаком, мочевиной и аминокислотами приводит к образованию неорганических и органических хлораминов (моно-, ди- и трихлорамина). Трихлорамин (NCl₃) является летучим соединением, обуславливающим характерный запах и раздражающее действие. Данные соединения относительно нестабильны и разрушаются при ударном хлорировании (достижении точки излома), а также под воздействием УФ-излучения или озона.

Реакции с углеродсодержащими соединениями

Взаимодействие хлора с природной и антропогенной органикой (гуминовые вещества, остатки косметики) протекает путем электрофильного замещения или окисления, приводя к образованию галогенпроизводных: тригалометанов (ТГМ), галогенуксусных кислот (ГУК), галогеннитрилов и др. Эти соединения химически устойчивы к ударному хлорированию.

Ключевой научный факт: шоковое хлорирование, окисляя хлорамины, не деструктурирует углеродсодержащие ППД. Более того, внесение избыточных доз хлора при наличии в воде неизрасходованных углеродных прекурсоров термодинамически стимулирует дальнейшее образование ТГМ и ГУК.

Основные классы углеродсодержащих ППД

Тригалометаны (ТГМ):

• хлороформ (ПДК 0,06 мг/дм³);
• четыреххлористый углерод (ПДК 0,002 мг/дм³); 
• дихлорметан (ПДК 0,02 мг/дм³); 
• 1,2-дихлорэтан (ПДК 0,01 мг/дм³).

Хлороформ является доминирующим по массе ППД в бассейновой воде. Обладая высокой летучестью, он легко переходит из водной фазы в газовую. Аэрация воды и повышенная температура усиливают его десорбцию, делая ингаляционный путь основным при экспозиции в помещении бассейна.

Прочие классы:

• галогенуксусные кислоты;
• галогеннитрилы;
• нитрозамины.

Нитрозамины образуются при взаимодействии хлораминов с вторичными и третичными аминами (компоненты косметики) и обладают высокой токсичностью даже в следовых концентрациях.

Практические стратегии управления качеством воды 

Эффективная водоподготовка должна быть направлена на минимизацию образования ППД, а не только на ликвидацию их последствий.

Заключение 

Современный научно обоснованный подход к водоподготовке требует четкого разделения управления азотными (хлорамины) и углеродными (ТГМ, ГУК) побочными продуктами дезинфекции. Ударное хлорирование, будучи эффективным инструментом борьбы с хлораминами, не решает проблему углеродных ППД и при избыточном применении усугубляет их накопление.

Системная стратегия включает: контроль качества воды по расширенному перечню показателей, прецизионную автоматизацию дозирования, удаление органических прекурсоров на ранних стадиях водоподготовки и интеграцию дополнительных методов обеззараживания (УФ, озонирование). Только такой комплекс мер обеспечивает одновременную микробиологическую и химическую безопасность среды плавательного бассейна.

Список использованной литературы

• Manasfi, T., Coulomb, B., & Boudenne, J. L. (2017). Occurrence, origin, and toxicity of disinfection byproducts in chlorinated swimming pools: An overview. International Journal of Hygiene and Environmental Health, 220(3), 591-603.
• Wang, J., Wu, H., Ma, T., Chen, H., Chen, C., Wang, Y., Xian, Q., & Gong, T. (2024). Formation of Aromatic Halogenated Disinfection Byproducts in Swimming Pool Water during Chlorination: Organic Precursors and Mechanisms. Environmental Science & Technology, 58(49), 21782–21793.
• Maréchal, M., et al. (2023). Characterization and chlorine reactivity of particulate matter released by bathers in indoor swimming pools. Chemosphere, 2023 Feb.
• СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания».
• ГОСТ Р 70688-2023 «Бассейны для плавания. Подготовка воды. Общие требования».
• СП 2.1.4284-26 «Санитарно-эпидемиологические требования к эксплуатации помещений, зданий, сооружений, оборудования и транспорта, а также условиям деятельности хозяйствующих субъектов, осуществляющих продажу товаров, выполнение работ или оказание услуг» (вступает в силу с 01.09.2026, заменяет СП 2.1.3678-20).