Dezinfekcioni nusprodukti: skrivena hemijska cena bezbedne vode za piće

Hlorisanje vode za piće jedno je od najvećih dostignuća javnog zdravlja u istoriji. Pre nego što su gradovi počeli da dezinfikuju vodu, kolera i trbušni tifus kosili su stanovništvo; danas su, zahvaljujući hloru, takve epidemije u razvijenom svetu praktično iskorenjene. Ali svaka hemijska intervencija ima svoju cenu, i tu cenu smo otkrili tek pola veka kasnije: hlor koji ubija mikrobe istovremeno reaguje sa organskom materijom u vodi i stvara nova jedinjenja, dezinfekcione nusprodukte.

Priča počinje 1974. godine, kada je holandski hemičar Rook otkrio da hlorisanje vode bogate prirodnom organskom materijom stvara trihalometane, jednostavna halogenovana jedinjenja kojih u sirovoj vodi uopšte nije bilo (Rook, 1974). Otkriće je bilo otrežnjujuće: sredstvo kojim štitimo zdravlje stvara, kao neželjenu posledicu, jedinjenja od kojih neka mogu biti štetna. Od tada je ekohemija prečišćavanja vode u stalnoj potrazi za ravnotežom između dva rizika.

Kako nastaju nusprodukti

Mehanizam je u osnovi jednostavan. Prirodna voda, naročito površinska, sadrži rastvorenu organsku materiju, pre svega huminske materije nastale razgradnjom biljnog materijala. Kada se u takvu vodu doda hlor kao dezinfekciono sredstvo, on ne reaguje samo sa mikroorganizmima, već i sa tom organskom materijom. Proizvod su halogenovana organska jedinjenja.

Najpoznatija grupa su trihalometani, među kojima je hloroform najzastupljeniji. Druga važna grupa su halosirćetne kiseline. Krasner i saradnici (2006) identifikovali su, međutim, čitav niz takozvanih novih, ranije nepraćenih nusprodukata, što pokazuje da je hemija ovih reakcija znatno složenija nego što se isprva mislilo i da rutinsko praćenje samo nekoliko jedinjenja ne hvata celu sliku.

Količina nastalih nusprodukata zavisi od nekoliko faktora: koliko organske materije ima u vodi, koliko se hlora dodaje, koliko dugo hlor ostaje u kontaktu sa vodom, kao i od temperature i kiselosti. Singer (1999) je naglasio da je sadržaj prirodne organske materije, takozvani prekursor, ključni činilac, pa je njegovo uklanjanje pre dezinfekcije najefikasniji način smanjenja nusprodukata.

Zašto su važni za zdravlje

Epidemiološke i toksikološke studije tokom decenija povezale su dugotrajnu izloženost nekim dezinfekcionim nusproduktima sa povećanim rizicima po zdravlje. Richardson i saradnici (2007) dali su sveobuhvatan pregled koji povezuje hemiju nastanka, pojavu i toksikološki značaj ovih jedinjenja, naglašavajući da pojedini noviji, bromovani i jodovani nusprodukti mogu biti znatno problematičniji od klasičnih trihalometana koji se rutinski prate.

Posebno je važna uloga bromida. Ako sirova voda sadrži bromidne jone, tokom dezinfekcije nastaju bromovani nusprodukti, koji su po pravilu toksičniji od svojih hlorovanih srodnika. To znači da kvalitet sirove vode, prisustvo bromida usled, recimo, prodora slane vode ili određenih geoloških uslova, direktno utiče na to koliko su nastali nusprodukti opasni.

Suština nije u tome da je hlorisana voda opasna, jer rizik od nedezinfikovane vode neuporedivo je veći. Suština je u optimizaciji: kako zadržati pouzdanu dezinfekciju, a smanjiti nastanak nusprodukata na najmanju moguću meru.

Strategije za smanjenje

Postoji nekoliko pristupa, i najbolji rezultati postižu se njihovom kombinacijom. Prvi i najdelotvorniji je uklanjanje prekursora pre dezinfekcije: poboljšanom koagulacijom, filtracijom ili adsorpcijom na aktivnom uglju uklanja se organska materija, pa hlor po dodavanju ima sa čime manje da reaguje.

Drugi pristup je promena dezinfekcionog sredstva. Umesto čistog hlora koriste se hloramini, ozon ili ultraljubičasto zračenje. Sedlak i von Gunten (2011) detaljno su razmotrili hemiju alternativnih oksidanasa i pokazali da svaki od njih rešava neke probleme, ali stvara svoje: ozonizacija, na primer, može da stvori bromat ako je prisutan bromid, pa se i ona mora pažljivo voditi. Ne postoji savršeno sredstvo, samo niz kompromisa koje treba prilagoditi konkretnoj vodi.

Treći pristup je optimizacija samog procesa: doziranje hlora tačno koliko je potrebno, pomeranje tačke dodavanja, kontrola vremena kontakta. Sve to zahteva dobro poznavanje hemije konkretnog izvorišta, jer ista mera na različitim vodama daje različite rezultate.

Značaj za naše prilike

Za vodosnabdevanje u Srbiji ovo je vrlo konkretna tema. Mnoga naša izvorišta koriste površinske vode bogate organskom materijom, posebno tokom toplijih meseci i nakon obilnih kiša koje sa sliva donose razgradljivi biljni materijal. Upravo tada raste potencijal za nastanak nusprodukata, baš kada je i potreba za dezinfekcijom najveća.

Praćenje dezinfekcionih nusprodukata, a ne samo mikrobiološke ispravnosti, postaje deo savremenog upravljanja kvalitetom vode za piće. To zahteva i analitičke kapacitete i razumevanje hemije iza brojeva, jer puko merenje trihalometana ne govori ništa o tome kako ih smanjiti ako se ne razume zašto i odakle nastaju.

Zaključak

Dezinfekcioni nusprodukti su poučan primer dvostrukosti svake hemijske intervencije: isti hlor koji nas je oslobodio od smrtonosnih epidemija stvara, kao senku, jedinjenja koja moramo da pratimo i ograničavamo. Rešenje nije odustajanje od dezinfekcije, nego pametnije vođenje procesa zasnovano na razumevanju hemije.

Bezbedna voda za piće, ispostavlja se, nije stanje nego stalna ravnoteža između dva rizika. Održavanje te ravnoteže traži znanje, merenje i prilagođavanje, i podseća nas da u zaštiti zdravlja retko postoji rešenje bez kompromisa.