medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2020-99-3-230-234medlit-121Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEВлияние УФ-излучения на трансформацию моно- и дихлораминов в воде плавательных бассейнов в натурных испытаниях и в экспериментеInfluence of UV radiation on the transformation of mono- and dichloramines in water of swimming pools in full-scale tests and in the experimenthttps://orcid.org/0000-0001-5658-623XЖолдаковаЗ. И.ZholdakovaZoya I.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4249-1093Лебедь-ШарлевичЯна ИвановнаLebed-SharlevichYana I.

Кандидат биол. наук, ст. науч. сотр. лаб. эколого-гигиенической оценки и прогнозирования токсичности веществ ФГБУ «ЦСП» Минздрава России, 119121, Москва.

e-mail: YaSharlevich@cspmz.ru

MD, Ph.D., senior researcher of the Laboratory for environmental hygienic assessment and prediction of toxicity of substances of the Centre for Strategic Planning and Management of Biomedical Health Risks of the Ministry of Health of the Russian Federation (Centre for Strategic Planning, Moscow, 119121, Russian Federation.

e-mail: YaSharlevich@cspmz.ru

YaSharlevich@cspmz.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9904-3793БеляеваН. И.BelyaevaNadezda I.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6540-6015МамоновР. А.MamonovRoman A.noemail@neicon.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииCentre for Strategic Planning, Russian Ministry of Health202020042020993230234Copyright © Жолдакова З.И., Лебедь-Шарлевич Я.И., Беляева Н.И., Мамонов Р.А., 20202020Жолдакова З.И., Лебедь-Шарлевич Я.И., Беляева Н.И., Мамонов Р.А.Zholdakova Z.I., Lebed-Sharlevich Y.I., Belyaeva N.I., Mamonov R.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/121Введение

Введение. Применение хлорсодержащих реагентов для обеззараживания воды в плавательных бассейнах может приводить к образованию хлораминов, ухудшающих органолептические свойства воды и влияющих на здоровье пловцов. Для снижения содержания хлораминов в воде бассейнов может применяться ультрафиолетовое излучение.

Цель работы

Цель работы. Изучение влияния УФ-излучения на трансформацию моно- и дихлораминов в воде.

Материал и методы

Материал и методы. Исследование проводилось на пробах воды из детских бассейнов, а также в модельном эксперименте на аквариумной воде с внесённым гипохлоритом натрия. Пробы подвергали обработке ультрафиолетовым излучением с дозами 40, 80 и 120 мДж/см2. До и после УФ-обработки во всех пробах было определено содержание хлораминов.

Результаты

Результаты. В результате работы было выявлено, что доза ультрафиолетового излучения 40 мДж/см2 является недостаточной для разрушения моно- и дихлорамина в воде. При обработке проб воды УФ-излучением с дозой 80 мДж/см2 наблюдалось снижение содержания монохлораминов и увеличение содержания дихлораминов, зависящее от исходной концентрации активного хлора.

Заключение

Заключение. Таким образом, эффективной дозой ультрафиолетового излучения для снижения концентрации монохлораминов в воде при концентрации активного хлора 0,5 мг/л является 80 мДж/см2. Однако стандартное УФ-оборудование, применяемое для обеззараживания воды бассейнов, не может гарантировать снижения концентрации хлораминов, так как обычно оно рассчитано на минимальные требуемые нормативами дозы УФ-излучения (25–40 мДж/см2). Кроме того, воздействие УФ с дозой 80 мДж/см2 на воду с повышенным содержанием активного хлора приводило к значимому увеличению содержания дихлораминов, что предположительно связано с разрушением белков в воде под влиянием УФ-излучения и последующей реакцией аминокислот с активным хлором.

Introduction

Introduction. The use of chlorine-containing reagents for disinfection of water in swimming pools may lead to the formation of chloramines, both worsening the organoleptic properties of water and affecting the health of swimmers. To reduce the content of chloramines in pool water, UV radiation can be used.

The aim of work is investigation of the effect of UV radiation on the transformation of mono- and dichloramines in water.

Material and methods

Material and methods. The study was conducted on water samples from children’s pools, as well as in a model experiment on aquarium water with sodium hypochlorite added. Samples were irradiated with ultraviolet at doses of 40, 80 and 120 mJ/cm2. Before and after UV treatment, the content of chloramines was determined in all samples.

Results

Results. UV dose 40 mJ/cm2 was found to be insufficient for the destruction of mono- and dichloramine in water. During UV treatment with a dose 80 mJ/cm2 a decrease in the content of monochloramines and an increase in the content of dichloramines were observed. These processes were depended on the initial concentration of active chlorine in the samples.

Conclusion

Conclusion. Thus, an effective UV dose to reduce the concentration of monochloramines in water with a concentration of active chlorine of 0.5 mg/l is 80 mJ/cm2. However, standard UV equipment used for disinfection of pool water cannot guarantee a reduction of chloramine concentration as it is usually designed for the minimum required UV dose (25-40 mJ/cm2). In addition, the effect of UV at this dose on water with a high content of active chlorine led to a significant increase in the content of dichloramines, which is supposedly associated with the destruction of proteins in water under the influence of UV radiation and the subsequent reaction of amino acids with active chlorine.

хлораминыплавательные бассейныультрафиолетовая обработкатрансформация веществобеззараживание водысвободный и связанный хлорchloraminesswimming poolsUV-treatmenttransformation of substanceswater disinfectionfree and bound residual chlorineReferencesМифтахова К.Р., Пьянкова О.Г., Рудакова Л.В., Глушанкова И.С. Хлорирование как основной метод обеззараживания питьевой воды. Экология и научно-технический прогресс. Урбанистика. 2015; 1: 233-42.Miftakhova K.R., P’yankova O.G., Rudakova L.V., Glushankova I.S. Chlorination as the main method of drinking water disinfection. Ekologiya i nauchno-tekhnicheskiy progress. Urbanistika. 2015; 1: 233–42. (in Russian)Соколов В.Д., Низковских В.М. Применение концентрированного гипохлорита натрия для обеззараживания воды при водоподготовке. Водоочистка. 2011; 6: 14-6.Sokolov V.D., Nizkovskikh V.M. The use of concentrated sodium hypochlorite for water disinfection in water treatment. Vodoochistka. 2011; 6: 14–6. (in Russian)Жолдакова З.И., Харчевникова Н.В., Полякова Е.Е., Синикова Н.А., Лебедев А.Т. Экспериментальная оценка и прогноз образования хлорорганических соединений при хлорировании воды, содержащей промышленные загрязнения. Гигиена и санитария. 2002; 3: 26-9.Zholdakova Z.I., Kharchevnikova N.V., Polyakova E.E., Sinikova N.A., Lebedev A.T. Experimental evaluation and prediction of the formation of organochlorine compounds during the chlorination of water containing industrial pollution. Gigiena i sanitariya [Hygiene and Sanitation, Russian journal]. 2002; 3: 26–9. (in Russian)Жолдакова З.И., Полякова Е.Е., Лебедев А.Т. Сравнительная оценка опасности веществ промышленного происхождения и их производных, образующихся при хлорировании воды. Вестник Российской академии медицинских наук. 2006; 4: 17-22.Zholdakova Z.I., Polyakova E.E., Lebedev A.T. Comparative evaluation of health hazards associated with industrial chemicals and their derivates forming during water chlorination. Vestnik Rossiyskoy akademii meditsinskikh nauk. 2006; 4: 17–22. (in Russian)Padhi R.K., Subramanian S., Satpathy K.K. Formation, distribution, and speciation of DBPs (THMs, HAAs, ClO2-, and ClO3-) during treatment of different source water with chlorine and chlorine dioxide. Chemosphere. 2019; 218: 540-50.Padhi R.K., Subramanian S., Satpathy K.K. Formation, distribution, and speciation of DBPs (THMs, HAAs, ClO2–, and ClO3−) during treatment of different source water with chlorine and chlorine dioxide. Chemosphere. 2019; 218: 540–50.Richardson S.D., Plewa M.J., Wagner E.D., Schoeny R., DeMarini D.M. Occurrence, genotoxicity, and carcinogenicity of regulated and emerging disinfection by-products in drinking water: a review and roadmap for research. Mutat Res. 2007; 636 (1-3): 178-242.Richardson S.D., Plewa M.J., Wagner E.D., Schoeny R., DeMarini D.M. Occurrence, genotoxicity, and carcinogenicity of regulated and emerging disinfection by-products in drinking water: a review and roadmap for research. Mutat Res. 2007; 636 (1–3): 178–242.Nowell L.H., Hoigné J. Photolysis of aqueous chlorine at sunlight and ultraviolet wavelengths - II. Hydroxyl radical production. Water Res. 1992; 26 (5): 599-605.Nowell L.H., Hoigné J. Photolysis of aqueous chlorine at sunlight and ultraviolet wavelengths — II. Hydroxyl radical production. Water Res. 1992; 26 (5): 599–605.Oliver B.G., Carey J.H. Photochemical production of chlorinated organics in aqueous solutions containing chlorine. Environ Sci Technol. 1977; 11 (9): 893-5.Oliver B.G., Carey J.H. Photochemical production of chlorinated organics in aqueous solutions containing chlorine. Environ Sci Technol. 1977; 11 (9): 893–5.Watts M.J., Linden K.G. Chlorine photolysis and subsequent OH radical production during UV treatment of chlorinated water. Water Res. 2007; 41 (13): 2871-8.Watts M.J., Linden K.G. Chlorine photolysis and subsequent OH radical production during UV treatment of chlorinated water. Water Res. 2007; 41 (13): 2871–8.Cassan D., Mercier B., Castex F., Rambaud A. Effects of medium-pressure UV lamps radiation on water quality in a chlorinated indoor swimming pool. Chemosphere. 2006; 62 (9): 1507-13.Cassan D., Mercier B., Castex F., Rambaud A. Effects of medium-pressure UV lamps radiation on water quality in a chlorinated indoor swimming pool. Chemosphere. 2006; 62 (9): 1507–13.Ткачев А.А. Борьба с хлораминами с помощью бактерицидного УФ-излучения. Аква-Терм. 2017; 4 (98): 74-6Tkachev A.A. Сontrol of chloramines using bactericidal UV radiation. Akva-Term. 2017; 4 (98): 74–6. (in Russian)Schreiber I.M., Mitch W.A. Nitrosamine formation pathway revisited: the importance of chloramine speciation and dissolved oxygen. Environ Sci Technol. 2006; 40 (19): 6007-14.Schreiber I.M., Mitch W.A. Nitrosamine formation pathway revisited: the importance of chloramine speciation and dissolved oxygen. Environ Sci Technol. 2006; 40 (19): 6007–14.Soltermann F., Lee M., Canonica S., von Gunten U. Enhanced N-nitrosamine formation in pool water by UV irradiation of chlorinated secondary amines in the presence of monochloramine. Water Res. 2013; 47 (1): 79-90.Soltermann F., Lee M., Canonica S., von Gunten U. Enhanced N-nitrosamine formation in pool water by UV irradiation of chlorinated secondary amines in the presence of monochloramine. Water Res. 2013; 47 (1): 79–90.Нурисламова Т.В., Уланова Т.С., Карнажицкая Т.Д., Мальцева О.А. Результаты исследования уровня контаминации крови детей N-нитрозаминами вследствие потребления питьевой воды с повышенным содержанием нитратов. Здоровье населения и среда обитания. 2015; 12 (273): 48-52Nurislamova T.V., Ulanova T.S., Karnazhitskaya T.D., Mal’tseva O.A. The results of researches of n-nitrozamin contamination level in blood of children consuming drinking water with increased level of nitrate. Zdorov’e naseleniya i sreda obitaniya [Public Health and Life Environment]. 2015; 12 (273): 48–52. (in Russian)Bernard A., Carbonnelle S., Michel O., Higuet S., de Burbure C., Buchet J.-P. et al. Lung hyperpermeability and asthma prevalence in schoolchildren: unexpected associations with the attendance at indoor chlorinated swimming pools. Occup Environ Med. 2003; 60 (6): 385-94.Bernard A., Carbonnelle S., Michel O., Higuet S., de Burbure C., Buchet J.-P. et al. Lung hyperpermeability and asthma prevalence in schoolchildren: unexpected associations with the attendance at indoor chlorinated swimming pools. Occup Environ Med. 2003; 60 (6): 385–94.Parrat J., Donzé G., Iseli C., Perret D., Tomicic C., Schenk О. Assessment of occupational and public exposure to trichloramine in Swiss indoor swimming pools: a proposal for an occupational exposure limit. Ann Occup Hyg. 2012; 56 (3): 264-77.Parrat J., Donzé G., Iseli C., Perret D., Tomicic C., Schenk О. Assessment of occupational and public exposure to trichloramine in Swiss indoor swimming pools: a proposal for an occupational exposure limit. Ann Occup Hyg. 2012; 56 (3): 264–77.Жолдакова З.И., Синицына О.О., Мамонов Р.А., Лебедь-Шарлевич Я.И., Печникова И.А. Совершенствование требований к контролю за применением хлорсодержащих средств обеззараживания воды. Здоровье населения и среда обитания. 2019; 12 (321): 24-9.Zholdakova Z.I., Sinitsyna O.O., Mamonov R.A., Lebed’-Sharlevich YA.I., Pechnikova I.A. Improvement of monitoring requirements over the application of chlorine-containing agents for water decontamination. Zdorov’e naseleniya i sreda obitaniya [Public Health and Life Environment]. 2019; 12 (321): 24–9. (in Russian)Кудрявцев Н.Н., Костюченко С.В., Зайцева С.Г. Схемы применения ультрафиолетового обеззараживания в системах питьевого водоснабжения. Водоснабжение и санитарная техника. 2008; 4: 23-9.Kudryavtsev N.N., Kostyuchenko S.V., Zaytseva S.G. Schemes for the application of ultraviolet disinfection in drinking water supply systems. Vodosnabzheniye i sanitarnaya tekhnika. 2008; 4: 23–9. (in Russian)Li J., Blatchley E.R. UV photodegradation of inorganic chloramines. Environ Sci Technol. 2008; 43 (1): 60-5.Li J., Blatchley E.R. UV photodegradation of inorganic chloramines. Environ Sci Technol. 2008; 43 (1): 60–5.Örmeci B., Linden K.G., Ducoste J.J. UV disinfection of chlorinated water: impact on chlorine concentration and UV dose delivery. J Water Supply Res T. 2005; 54 (3): 189-99.Örmeci B., Linden K.G., Ducoste J.J. UV disinfection of chlorinated water: impact on chlorine concentration and UV dose delivery. J Water Supply Res T. 2005; 54 (3): 189–99.Владимиров Ю.А., Потапенко А.Я. Физико-химические основы фотобиологических процессов. М.: Высшая школа; 1989. 199 с.Vladimirov YU.A., Potapenko A.Ya. Physicochemical fundamentals of photobiological processes [Fiziko-khimicheskiye osnovy fotobiologicheskikh protsessov]. Moscow: Vysshaya shkola; 1989. 199 p. (in Russian)Литвинов В.А., Коппе В.Т., Логачев Ю.Е., Бобков В.В. Исследование методом ВИМС влияния ультрафиолетового облучения на аминокислоты. Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2010; 74 (2): 203-7.Litvinov V.A., Koppe V.T., Logachev Yu.E., Bobkov V.V. SIMS study of the effect of ultraviolet radiation on amino acids. Izvestiya Rossiyskoy akademii nauk. Seriya fizicheskaya. 2010; 74 (2): 203–7. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.