Nusproizvodi dezinfekcije vode

Nusproizvodi dezinfekcije  (Dezinfection By Products-DBP) nastaju reakcijom hemij-skih dezinficijensa s organ-kim tvarima i bromidom u prirodnim izvorima. Potrebno je kontinuirano sprovoditi de-zinfekciju vode, kako se ne bi ugrozila njena sama efikas-nost.Hemijski dezinficijensi trebali bi se dodavati u obrađenu (kondicioniranu) pitku vodu u postupcima obrade, a to je dovoljno za dezinficiranje preostale količine vode do potrošačkih slavina. Međutim, tamo gdje je distribucijski sistem dugačak ili ošte-ćen, možda će biti potrebno dodati ili pojačati koncentraciju dezinficijensa u mreži kako bi se cijelim tokom distributivne mreže održao ostatak dezinfekcijskog sredstva.

Pokušat će mo objasniti nešto više o stvaranju DBP, posebno trihalometana (THM) i haloacetne kiseline (HAA) u vodi za piće  koja se dezinfikuje sa hlorom.

Pregledom literature došlo se je do sljedećih zaključaka:

• THM koncentracija se povećava kada se dodaju više hlora tokom hloriranja

• Stepen gubitka hlora i  formiranje THM može se modelirati pomoću modela gubitka  drugog reda

• Koncentracija slobodnog ostatka hlora prisutnog u vodi nije povezana s razinom THM nastalih kada su razine slobodnih hlora manja od 1 mg / L

• Koncentracija HAA može se povećati ili smanjiti ili ostati ista nakon pojačanog hloriranja

• HAA ovisi o koncentraciji ostatka slobodnog hlora u vodi

• HAA se može degradirati ako je ostatak hlora nizak i nema bakterija prisutnih  u vodi

U srednjim koncentracijama hlora (0,3 - 0,7 mg / L), povećanje THM i HAA je veće (16,68% i 12,72% značajno) i ovo povećanje je značajno za THMs (t = 2,251, p = 0,0258), ali ne za HAA na 95% nivo pouzdanosti. Kod visokih koncentracija hlora (> 0,7 mg / L) razlika u THM-u (povećanje od 13,42%) i HAA (promjena <10%) nije bila značajna na 95% nivou pouzdanosti.

Prilikom razmatranja svih prikupljenih podataka tokom vremenskog perioda, povećanje THM-a nakon hlorisanja  je statistički značajno na 95% nivou pouzdanosti prilikom uspoređivanja sred-stava. Povećanje je bilo malo (nešto više od 10%). Promjena HAA-a nakon hlorisanja nije zna-čajna na 95% nivou pouzdanosti.

Degradacija HAA-a nakon hlorisanja je specifična pojava u zavisnosti od preostalih koncentra-cija hlora na različitim lokacijama u sistemu i temperature, koji  utiču na nastajanje HAA degra-dirajem bakterija. 

Nusproizvodi za dezinfekciju nastaju reakcijom hemijskih dezinfekcionih sredstava sa prirod-nim organskim materijama i bromidom u izvornim vodama. Ovi dezinfekcioni nusproizvodi se regulišu i mjere na mjestu potrošnje.Neophodno je uvjek da u vodovodnom sistemu imamo os-tatak dezinfekcionog sredstva(rezidualni hlor) kako  se efikasnost dezinfekcije ne bi ugrozila. Obično su hemijska dezinfekciona sredstva dodata u obrađenu vodu za piće  i to je dovoljno da se zadrži rezidualna doza hlora do slavina potrošača. Međutim, ako je sistem distribucije duga-čak,ili oštećen možda će biti potrebno dodati ili povećati koncentraciju dezinfekcionih sredsta-va u mreži kako bi se zadržao rezidualni hlor.

Koncentracije DBP-a moraju biti što je moguće niže, ali da se ne ugrozi efikasnosti dezin-fekcije. Standard za HAA9  je predložen u dokumentu koji je podnjet Evropskoj uniji (Cortvri-end, 2008), ali nakon toga Komisija je najavila da ne predlaže izmjene standarda. Nedavno je Komisija sprovela nekoliko konsultacija koje trebajuu dovesti do revizije Direktive. Iako HAA nisu regulisani , oni se mogu pratiti u okviru procesa procjene rizika opasnosti koji se mora sprovoditi od strane preduzeća koji distribuiraju  vodu.

Postoji ukupno 9 bromiranih i / ili hlorisanih HAA  ukupno i oni su, sa THM, glavna grupa DBP koji se nalaze u hloriranim i hloraminiranim vodama. US EPA (1998) postavila je MDK od 60 μg L-1 za HAA (mono-, di-, trihloroacetatnu kiselinu, mono-, dibromo-acetatnu kiselinu), a WHO je uspostavila vrijednosti za monohloroacetatnu kiselinu (MCAA) i trihloroacetatnu kiselinu TCAA) na 20 μg L-1 i 200 μg L-1 , dihlorocetna kiselina (DCAA) na 50 μg L-1 (WHO, 2011).

DBP, nastajane

Slobodni hlor (HOCl) je moćan oksidant koji može reagovati sa organskim jedinjenjima pomo-ću različitih mehanizama, uključujući jednostavne reakcije oksidacije npr.:

RCHO + HOCl → RCOOH + Cl- + H +), 

reakcije supstitucije i adicije (npr. hlorofenol iz fenola) i dodatak nezasićenih ugljenik-ugljenikvih veza od hlorhidrina npr.:

RHC = CHR + HOCl → ClRHC-CHROH) (Larson i Weber, 1994). 

Hlor takođe može reagovati sa supstituisanim benzenima, što dovodi do cjepanja prstena (De Leer et al., 1985). Trihalometani se formiraju putem reakcije haloforma u kojoj hlor reaguje sa jedinstvenim karbonilnim jedinjenjem putem elektrofilnog djelovanja (Morris and Baum, 1978). Posmatrani proizvodi hlorisanja rastvora NOM obuhvataju pomenuti trihalometane zajedno sa halogenovanim sirćetnim kiselinama, halonitrilima, haloaldehidima i hlorofenolima (Tate i Ar-nold, 1990; Krasner i sar., 2001). Među THM i HAA, hloroform, DCAA i TCAA su glavne kom-ponente koje se primjećuju u vodama za piće (Williams et al., 1997a, Sung et al., 2000). Bromirani DBP  se formiraju kada slobodni hlor reaguje sa bromidom da bi se formirala hipo-bromna kiselina (HOBr), koja reaguje sa organskom materijom na sličan način kao HOCl. Pored slobodnog hlora, kombinovani hlor (hloramini) reaguje sa organskom materijom da bi formirao DBP, ali  mnogo teže. Uz hloramine, povećanje pH smanjuje formaciju THM-a, što je suprotno trendu koji se primećuje za slobodni hlor (Diehl i sar., 2000). Rastvoreni organski ha-logen (DOX) i HAA  takođe su smanjeni sa povećanjem pH vrednosti. Odnos Cl2: N takođe igra ulogu na količinu DBP , pri čemu se DBP smanjuju pri nižim odnosima Cl2: N. 
Nažalost, dihalogenirane sirćetne kiseline se vrlo lako formiraju tokom hlorinacije, a ova jedinjenja mogu biti od najveće zabrinutosti za zdravlje (Diehl i sar., 2000).

Šta se dešava sa DBP  u distributivnom sistemu ?

Brojne kampanje praćenja  pokazale su da se nivo THM uglavnom povećava sa dužinom vre-menom zadržavanja duž distributivnog sistema. Nasuprot tome, u nekim slučajevima se poka-zalo da HAA smanjuju duž distributivnih sistema (npr., LeBel i sar., 1997; Williams i sar., 1997a). Singer i sar. (1995), međutim, pojava porasta HAA-a duž distributivnog sistema,  je pripisana povišenim nivoima hlora.

Iako se smanjuje, povećava se i nema promjene količine HAA sa dužim vremenom prisutnosti u distribucijskim sistemima, smatra se da je važno nekoliko parametara kao što su ostatak hlora, vrijeme nakupljanja, broj bakterija, prirodna organska materija , pH i temperatura su fak-tori koji utiču na sudbinu DBP-a. Ostatak hlora se smatra jednim od najvažnijih parametara koji kontrolišu DBP koncentraciju sa dvostrukim uticajem : povećanja stepena formiranja i sma-njenjem biološke aktivnosti. Kada se primjećuje da se DBP povećava, ostaci hlora su dosta bili visoki od 3-7 mg / L (Krasner i sar., 1989; Nieminski et al., 1993; Singer i sar., 1995) dok su niži ostaci hlora (0,5 -1,5 mg / L) su povezani s smanjenjem koncentracije DBP (LeBel i sar., 1997; Chen i Weisel, 1998). Utvrđeno je da su koncentracije THM blisko povezane sa ostaci-ma hlora. Niži nivoi THM-a se primjećuju pri niskim  koncentracijama slobodnog hlora koji se slažu sa drugim američkim studijama.Koncentracije hlora smatrane kao niske  su <1 mg / L Cl2 (Tung and Xie, 2009). Međutim, HAA ne prate isti obrazac. Zbog toga što su HAA  lako biorazgradivo jedinjenja, HAA koncentracije mogu biti niže gde je bioaktivnost veća. Ove loka-cije su često povezane sa dužim vremenom boravka i niskim rezidualom hlora (Tung and Xie, 2009). Temperatura i pH vjerovatno će značajno uticati na DBP nivoe zbog njihovih utjecaja na formiranje DBP i degradaciju.

Temperatura je jedan od najvažnijih parametara koji utiču na sudbinu HAA, pošto su u neko-liko studija primjećene sezonske razlike u koncentracijama HAA (Nieminski et al., 1993, LeBel i sar., 1997, Chen i Weisel, 1998). Veća temperatura uglavnom povećava kinetiku hemijskih i bioloških reakcija. Na primjer, Baribeau i kolege (2000) su našli - kada nije bilo  dezinfekcije  - da je DCAA bio stabilan samo u uslovima hladne vode, ali je bio degradiran kod toplih voda.

Prilikom razmatranja koji su putevi razgradnje DBP vjerovatni u distributivnim sistemima, važno je razmotriti vrste površina sa kojima voda dolazi u kontakt. Na primjer, abiotsko smanjenje ha-logeniranih DBP-a moguće je kod neobrađenih čeličnih i željeznih cijevi (Hozalski i sar., 2001, Zhang i sar., 2004). Pored toga, cijevi zbog korozije željeza mogu imati znatno povećanje bak-terija koje su zaštićene od biocidne aktivnosti hlora njihovim udruživanjem sa  zidom cijevi  i na-kupinama (LeChevallier et al., 1996). Važno je napomenuti da rast bakterija na površinama fo-rmira biofilm koji je moguć na skoro svakoj površini. Iako bi to moglo biti povoljnije kod koro-diranog gvožđa, akumulacija biofilma (i eventualno HAA degradacija) moguće je i kod drugih vrsta cijevi (npr. betona, PVC). Kada se posmatra degradacija HAA,te promjene  mogu dati informacije o mehanizmu degradacije. Na primjer, ako se gubici pojavljuju samo u željeznoj cijevi, a trihalogenirane HAA su preferentno degradirane kako bi se formirale di- i monohalo-genirane vrste, onda to ukazuje na abiotičko smanjenje HAA-a. Ako se, s druge strane, posma-tra degradacija mono- i dihalogenovanih HAA, što rezultira netom gubitkom HAA (tj. ne formi-raju se nuspojave), onda to ukazuje na pojavu aerobne biološke degradacije.

Pojačano hloriranje

Pojačano  hloriranje se odnosi na proces dodavanja dodatnog hlora u vodu u distribucijskom sistemu kako bi se povećale koncentracije hlora na mjestima gdje je  hlor ptrošen. Korekcijska strategija hlorisanja hlorom (rehlorinacija) je smanjenje doze hlora koji se dodaje u postrojenju za tretman, a zatim dodati hlor na kasnijim tačkama u distributivnom sistemu gdje koncentracija hlora pada ispod određene vrijednosti. (Carrico i Singer, 2009 ). Tryby et al. (1999.) zaključio je da pojačano hloniranje  može omogućiti operatorima da smanje ukupne doze dezinfekcionih sredstava dok još uvijek ispunjavaju zahtjeve za dezinfekciju u postrojenju i sistemu distribucije. Od onih koji tvrde da se istraži uticaj THM-a, generalno se navodi da će niži rezidualni  hlor rezultirati nižim formiranjem THM (Li et al., 2015, Radhakrishnan i sar., 2012, Cozzolino i sar., 2005) ili održavanje niskog kontakta ograničiće formiranje THM uprkos rehlorinaciji (Gatel i sar., 2000), ali podaci nisu predstavljeni. Studija koja nije gledala na uticaj rehlorinacije (Beau-lieu i sar., 2009), ali je posmatrala  organski karakter i DBP formirane iz frakcija NOM-a, ali je ipak primjetila značaj karakter NOM prilikom razmatranja rehlorinacije. To je zato što su otkrili da udvostručavanje doze hlora u laboratorijskim eksperimentima dovelo je do povećanja THM i HAA, ali je to posebno naglašeno za formiranje HAA od hidrofilne organske materije  

U ranijim studijima u Velikoj Britaniji (Gibbs et al., 1990) primjećeno je da je došlo do smanje-nja koncentracije THM odmah nakon hlorisanja, ali i povećanje nakon daljeg zadržavanja u sistemu distribucije. Gibbs et al. (1990) takođe je uspoređivao uzorke kada je biohlorinacija operativna i kada nije uključena. Oni su našli male razlike u ponašanju THM-a između dva na-čina rada. Ovo je vjerovatno zbog niskih nivoa hlora  studija iz Velike Britanije gde je maksima-lna koncentracija hlora bila 0,34 mg / L, a maksimalna koncentracija slobodnog hlora bila je 0,46 mg / L. Gibbs et al. (1990) takođe je naglasio da je asimilabilni organski ugljenik smanjen kada je  hlorizacija sprovođena. Dvije studije su istakle da je pojačano hlorisanje značajno uti-cala na pojavu DBP-a. Iako se nivoi THM i HAA stabilizuju nakon određenog vremena u distri-bucijskom sistemu, dodatna primjena hlora može proizvesti značajno povećanje i THM i HAA (Rodriguez i sar., 2007, Rodriguez i sar., 2004) . Druga studija (Carrico i Singer, 2005) navodi da "prethodna istraživanja ukazuju da stope potrošnje hlora i formiranje THM-a ostaju ista pod uslovima rehlorinacije". Oni su testirali ovu izjavu koristeći  vodu koja se sastojala od NOM eks-trahovanog iz jezera Drummond, Virginia, koja je hlorisana u dva scenarija: jedan koji predsta-vlja konvencionalnu hlorinaciju, a jedan predstavlja pojačanu. Potrošnja hlora i THM formiranje su nadgledani tokom 72 sata , a rezultati pokazuju da su kod  oba dva slučaja THM formirao i potrošnja hlora bila je ista u oba scenarija. Rezultati studije takođe su potvrdili nalaze prethod-nih istraživanja da se stvaranje THM i potrošnja hlora u linearnoj korelaciji, čak i pod uslovima rehloriranja. Međutim, studija Carrico i Singer (2005) nije razmatrala druge DBP niti uzimala u obzir uticaj biofilma ili stanja distributivnog sistema. Zapravo, podsticanje hloriranja može da služi za poboljšanje zbog neadekvativne primjene u distribuciji, kao što je prodiranje organske  materije ili mikroba i nesvjesno povećanje koncentracija DBP-a izvan očekivanih nivoa, uz po-većanje ostatka hlora.

Kada se posmatra kinetika gubitka  hlora i odgovarajuće formacije THM, navodi se da pra-te model gubitka drugog reda (Clark, 1998, Boccelli i sar., 2003). THM se formiraju kao linea-rna funkcija potrebe za hlorom i ovo se odnosi na pojedinačne ili višestruke doze u praksi. Mo-guće je precizno procijeniti ukupnu formaciju THM-a izračunavajući potrebe za hlorom ili koriš-tenjem modela gubitka drugog reda. Potreba za  hlorom izračunava se mjerenjem hlora primi-jenjenog na uzorak i slobodnog hlora preostalog vremena, t. Modeli gubitka drugog reda opi-sani u literaturi smatraju da postoji reaktivna vrsta ili grupa vrsta koje se smanjuju kako se rea-kcije hlora nastavljaju. Generalno opisani modeli  uzimaju u obzir "gubitak na veliko" koji je re-zultat reakcije hlora sa supstancama u vodi koja je u cijevima, ali ne uzima u obzir "gubitak na zidovima" zbog reakcije hlora sa materijalom na zidovima cijevi (Fisher i sar., 2012).

Faktori koji utiču na gubitak u velikom broju su detaljno istraženi, uključujući vodu iz regiona Severn Trent (Powell i sar., 2000). Parametri utjecaja su početna koncentracija hlora, tempe-ratura i organski sadržaj u vodi. Za ove vode model gubitka drugog reda smatra se pogodnim za opisivanje gubitka hlora u većim količinama. U svim slučajevima, rehloracija uzorka smanjila je količinu  tvari koje su došle u vodu. Ovo je zbog organskog prisustva koje je niže tokom re-hlorinacije. Ohar i Ostfeld (2014) ispitali su jednostavnost ovog odnosa između gubitka hlora i THM-a, koji su modelirali formiranje THM-a u uslovima nekoliko sistema pojačanog hloniranja u sistemu za distribuciju vode i pronalazili  podatke prilikom promjene hidrauličnih  i vremenskih uslova. Stepen sofisticiranosti modela je značajno porastao od ranije , pri čemu bi veći broj va-rijabli omogućilo da se bolje izračunava.

Sprovedeno je direktno mjerenje rehlorinacije (Monly et al., 2010). Pokazalo se da je rehlori-nacija povećala THM, kao što je prethodno analizirao Lee et al. (2007). To je ukazalo Monly i sar. (2010) da bi se modeliranje distributivnog sistema za određivanje nivoa THM poboljšalo poznavanjem doze hlora primjenjenog na tačkama rehloriranja, ali je priznato da se u praksi to rijetko radi. To je zato što se doza hlora automatski reguliše na osnovu koncentracije slobod-nog ostatka hlora nakon tačke rehloriranja. Studija Lee et al. (2007) istražila  je vremenski pe-riod rehlorinacije dodavanjem dodatnog hlora na 36 i 72 sata i utvrdila da je povećanje formi-ranja THM nakon rehlorinacije manje izraženo u 72 sata nego u 36 sati.

Bilo je mnogo laboratorijskih studija koje su sprovedene radi ispitivanja utjecaja rehloriranja posebno na formiranje THM. Jedan od ovih izvještaja je formirao THM nakon 4 sata i 24 sata između četiri različite strategije hloriranja, koristeći interval doziranja hlora od 30 min i ukupnu dozu hlora od 4 mg / L. Rezultati pokazuju da je hlorinacija u dvije  tačke formiralo manje TTHM-a nego strategija doziranja jedne tačke,  niže doze hlora u prvoj tački su odgovarale smanjenoj formaciji TTHM-a (Liu et al., 2012). Nedavna pilot studija (Tian et al., 2017) pokazala je da su koncentracije TCAA porasle, a zatim pale nakon različitih doza rehlorinacije (0.9, 1.2 i 1.5 mg / L). Maksimalna koncentracija je postignuta na 1,5, 2 i 3 sata, odnosno nakon rehlorinacije, što ukazuje na to da donja doza hlora može skratiti rastući period. Druga studija laboratorijskog pokusa (Gerrity et al., 2009) ocjenila je uticaj fotokatalize kao postupak tretmana na THM for-miranog nakon rehlorinacije. Zapažen je veliki porast u THM-u (200% u nekim slučajevima). Međutim, nije bilo nikakvih kontrolnih eksperimenata da bi se potvrdilo da li je to zbog upotrebe fotokatalize ili  ako je to karakteristika  određenog uzorka vode. Nasuprot tome, malo porasta THM-a je primećeno nakon ultrafiltracije, koagulacije, flokulacije i membrannske filtracije (Chan et al., 2002).

Najsveobuhvatnija studija koja se do sada sprovodila na pojačanom hlorisanju u  sistemima distribucije vode je studija WRF (ranije AwwaRF) koja je ispitivala sudbinu THM4 i HAA9 u distribuciji prije i nakon hlorisanja (Baribeau et al., 2006). Uzorkovanje je bilo sedam puta u toku jedne godine.Oni su donjeli slijedeće zaključke:

• Rezervoari za skladištenje (bez hloniranja) nisu uticali na koncentracije THM4 i HAA9 značaj-no sa varijacijama od 20% ili manje tokom većeg vremena. DBP koncentracija bi, međutim, bila u velikoj mjeri zavisna od hidraulički varijacija rezervoara (npr. punjenja ili pražnjenja) u vrijeme uzorkovanja.

• Pojačana hlorizacija povećala je koncentraciju THM4 za 16-101%

• Prisustvo HAA je rezultat ravnoteže između njegovog formiranja i degradacije koja je bila povezana sa prisutnim slobodnim hlorom, rezidualnim.

• Smanjenje koncentracije HAA najverovatnije je rezultat  biodegradacije HAA kada je slobodni hlor bio <0.1 mg / L nizvodno od postrojenja za hlorisanje. Povećanje HAA9 primjećeno je kada je ostatak slobodnog hlora ostao visok (1,3 i 1,4 mg / L) nizvodno od hlorisanja. Kada se je slo-bodni hlor smanjio, ali je ostao oko (0.3-0.5 mg / L) koncentracije HAA9 se nije promijenila kod sljedećeg pojačanogr hlorisanja.

Rezime nalaza

• Koncentracija THM povećava kada se dodaje više hlora tokom hlorisanja

• Stopa gubitka hlora i odgovarajućih THM-ova može se modelirati koristeći model gubitka reda

• Koncentracija slobodnog ostatka hlora u vodi nije povezana sa nivoom THM formiranih kada su nivoi slobodnog hlora manji od 1 mg / L

• HAA koncentracija se može povećati ili smanjiti ili ostati ista nakon hlorisanja

• Ponašanje HAA zavisi od koncentracije slobodnog ostatka hlora u vodi

• HAA može se degradirati ako je ostatak hlora nizak i da su u vodi prisutne bakterije

Sezonska varijacija u THM i HAA

Koncentracije THM i HAA su ponekad bile najniže u hladnijim mesecima, a najviše u toplijim mesecima. 

Niža temperatura i niži THM i HAA često su konzistentni sa većim rezidualnim hlorom. Ovi tren-dovi su u skladu sa literaturom (Krasner et al., 1989, Summers et al., 1996, Obolensky i Frey, 2002). Objašnjenje je da konstanta brzine hemijske reakcije raste sa povećanjem temperature i da veće temperature u toploj sezoni ubrzavaju brzinu proizvodnje THM u distributivnom siste-mu u poređenju sa hladnim periodom (Chen i Weisel, 1998). Međutim, postoji mnogo lokacija u kojima su THM i HAA nezavisni od temperature vode što ukazuje na to da drugi faktori imaju utjecaj kao što su varijacija organske materije, uslovi hlorizacije ili prisustvo bakterija u sistemu koji utiču na HAAs. Zapravo, suprotan trend se često može vidjeti sa HAA na višim tempera-turama koje dovode do prisustva bakterija sa mogućnošću za degradaciju HAA.

Uticaj pojačanog hlorisanja na THM i HAA

Uzorci su uzeti prije hlorisanja, nakon  i nizvodno od mjesta hlorisanja. Za uslove izveštavanja o promenama u THM i HAA u svakoj tački uzorka, promjena se primjećuje samo ako je promjena u THM ili HAA ≥10%.

Kada su koncentracije slobodnog hlora bile niske (≤ 0,3 mg / L), nivoi THM i HAA bili su sta-bilni ili blago povećani nakon hlorisanja do 10,42% i <10% u poređenju sa sredstvima. Povećanje nije statistički značajno na nivou od 95%. Pri ovim niskim koncentracijama hlora postoje i dokazi o degradaciji sa pomjeranjem u TXAA i povećanje BIF-a uzrokovane sma-njenjem DXAA, posebno one koje se hlorišu. Hlorisane DXAA se pokazalo da su najjednosta-vniji za biodegradu. Nivoi THM i HAA su često bili stabilni usljed niske koncentracije hlorskih rezidualnih koncentracija.

U srednjim koncentracijama hlora (0,3 - 0,7 mg / L), povećanje THM i HAA je veće (16,68% i 12,72% značajno) i ovo povećanje je značajno za THMs (t = 2,251, p = 0,0258), ali ne za HAAs na 95% nivo pouzdanosti. Kod visokih koncentracija hlora (> 0,7 mg / L) razlika u THM-u (pove-ćanje od 13,42%) i HAA (promjena <10%) nije bila značajna na 95% nivou pouzdanosti.

Iako ne može biti razlike u ukupnim koncentracijama HAA, moguće je utvrditi da li postoje do-kazi o bakterijskoj degradaciji posmatrajući  HAA i  inkorporaciju broma. Povećanje TXAA: DXAA odnosa i povećanje HAA BIF u kombinaciji bez povećanja koncentracije HAA u cjelini može ukazati na biološku ili bakterijsku degradaciju HAA, posebno dihalogeniranih HAA. Ovde nije bilo dokaza o bakterijskoj degradaciji na 10 od 16 lokacija. Tamo gde je bilo dokaza o ba-kterijskoj degradaciji, ovo je bilo sporadično i dogodilo se u jednom ili dva navrata tokom pe-rioda uzorkovanja gdje se zapaženo između 6 i 12 uzoraka.

Uticaj koncentracije dezinfekcionih sredstava na THM i HAA

Stopa formiranja, obim i raspodjela DBP-a utiču na dozu hlora i ostatak hlora. Kod relativno niskih doza (kao što su one koje se primjenjuju u tretmanu vode) dominiraju supstitucione rea-kcije, dok u velikim dozama dominiraju reakcije oksidacije i cjepanja (Johnson i Jensen, 1986). Ova opservacija sugeriše da pored formiranja većih količina DBP-a, promjene u DBP  se ta-kođe očekuju s povećanjem doze hlora (Baribeau et al., 2006). Na primjer, veće doze  rezidu-ali favoriziraju stvaranje HAA nad THM. Pored toga, veće doze hlora imaju veći procenat TXAA u poređenju sa DXAAs (Krasner, 1999). Analiza velike američke studije pokazala je da je pro-mjena koncentracija DBP-a bila jako povezana sa rezidualnom ukupnom količinom hlora  voda u sistemima koji koriste slobodni hlor u distribuciji (Obolensky and Frey, 2002). Koncentracije THM i HAA povećane su sa  vodom u mreži od ukupnog ostatka hlora u slobodnim hlorovanim sistemima. Ovdje promjena DBP-a nije bila jako povezana sa slobodnim koncentracijama hlo-ra u rezistenciji, možda zbog nižih nivoa hlora koji se ovdje koristi u poređenju sa studijama u Sjedinjenim Američkim Državama, gdje ostaci mogu biti čak 7 mg / L.

Koncentracije THM-a prevazišle one kod HAA-ova sa izuzetkom koji se javljaju u proljeće /ljeto, iako su medijane koncentracije oba u posmatranom periodu često veoma slične.

Sprovedena je studija o pet distributivnih sistema u SAD (Speight and Singer, 2005). Oni su izvijestili da je u svih pet studija slučaja gubitak rezidualnog hlora bio neophodan uslov za de-gradaciju HAA. Međutim, gubitak hlora nije bio dovoljan da bi se obezbjedilo smanjenje kon-centracije HAA. Bilo je jasno da su hidrodinamički faktori i temperatura očigledno igrali ulogu u degradaciji HAA-a, ako samo indirektno, izazivajući uslove koji su povoljni (ili nepovoljni) za gubitak  hlora i biološku aktivnost. Oni su zaključili da je degradacija HAA bila pojava speci-fična za lokaciju, u zavisnosti od preostalih koncentracija hlora na različitim lokacijama u siste-mu i temperature, koje oba utiču na mikrobnu kolonizaciju.

Uslovi degradacije

Svaki distributivni sistem je kompleksan i voda će imati niz stanja u zavisnosti od doba dana, sezone i potražnje. Da bi se utvrdilo gdje hlor i bakterije mogu uticati na ponašanje HAA , pore-đenje THM i HAA istovremeno je upoređivano. Gde je ponašanje isto, utvrđeno je da je uticaj bakterija na HAA bio minimalan. Tamo gde je ponašanje variralo, bilo je moguće utvrditi da li je to posledica uticaja bakterija, uticaja materijala cijevi ili uticaja koncentracije slobodnog hlora  i varijacije HAA.

Sedam lokacija od šesnaest istraživanja imalo je dokaze o bakterijskoj degradaciji HAA-a, ali to se nije desilo dosljedno tokom cijele godine. Sažeti su uslovi u kojima je došlo do degrada-cije 

Od lokacija na kojima je primjećena degradacija HAA, ovo se isključivo pripisuje bakterijskoj degradaciji. Nije bilo dokaza abiotske degradacije u cjevima od gvožđa koje se odlikuju reduk-cijom trihalogeniranih vrsta. Većina studija o DBP-u u distribuciji je sprovedena u Sjedinjenim Američkim Državama gde su ostaci hlora uglavnom veći (do 7 mg / L) i u opsegu 3-7 mg / L slobodnog hlora, zabilježena su povećanja DBP-a (Krasner et al., 1989; Nieminski i sar., 1993; Singer i sar., 1995), dok je na nivou od 0,5 do 1,5 mg / L DBP-u često zabilježeno smanjenje (LeBel et al., 1997; Chen i Weisel, 1998) . Ovdje smo zabilježili smanjenje HAA pri koncentra-cijama slobodnog hlora u rasponu od 0.08 do 0.58 mg / L. Pokazano je da HAA, degradirajući bakterije mogu da žive i uspjevaju u područjima sa nižom koncentracija hlora, pH i temperature (Hozalski et al., 2010). Ovdje nije bilo jasnog obrazca u pogledu pH i temperature, ali se degra-dacija često pojavila u narednim mesecima što ukazuje na to da su HAA degradirajući bakte-rije, uspjele da održe svoju populaciju,nije jasno koji su faktori koji uzrokuju da je to neefikasno.

Nivoi THM i HAA bili su stabilni ili blago povećani (do 16,68%) nakon hlorisanja.Prilikom raz-matranja svih prikupljenih podataka tokom vremenskog perioda, povećanje THM-a nakon do-davanja hlora je statistički značajno na 95% nivou pouzdanosti prilikom uspoređivanja sred-stava. Povećanje je bilo malo (nešto više od 10%). Promjena HAA-a nakon hlorisanja nije zna-čajna na 95% nivou pouzdanosti.

U poređenju sa prethodnim istraživačima (Speight and Singer, 2005) može se zaključiti da je degradacija HAA-a nakon dodavanja hlora specifična pojava u zavisnosti od preostalih kon-centracija hlora na različitim lokacijama u sistemu i temperature, gdje oba utječu na stvaranje HAA degradirajući bakterije. Degradacija HAA je primjećena na brojnim lokacijama, a degra-dacija THM nije došla do značajnog stepena

Smanjenje koncentracija HAA koje su ovde primjećene možda je ostalo neprimjećeno u tipi-čnim programima uzorkovanja koje trenutno koriste vodovodne kompanije. Otkrivanje značajnih pojava, kao što je degradacija HAA, što dovodi do prostornih i vremenskih varijacija u HAA koncentracijama, može se pripisati sveobuhvatnom uzorku koji se sprovodi tokom perioda od mjesec dana do nekoliko mjeseci. Takav program uzorkovanja bi bio potreban za određivanje distributivnih sistema u kojima bi se moglo desiti degradacija HAA-a i to ne bi trebalo ograni-čiti na lokacije na kojima se vrši hlorisanje. Da li bi HAA-i trebali biti regulisani u EU i Velikoj Britaniji u budućnosti, ovaj dodatni stepen razumijevanja može biti koristan.

Skraćenice :
BDCAA bromodihlorocetna kiselina

BDCM Bromodihlorometan

Cl2 hlor

DBAA Dibromoocetna kiselina

DBCAA Dibromohloroacetatna kiselina

DBCM Dibromohlorometan

DCAA Dihlorocetna kiselina

DOC Rastvoreni organski ugljenik

DXAA Dihalogenirane sirćetne kiseline

MCAA monohloroacetatna kiselina

MBAA Monobromocetna kiselina

TBAA Tribromoacetic acid

TBNM Tribromonitrometan

TBM Tribromometan (bromoform)

TCAA Trichloroacetic acid

TCM Trichloromethane (hloroform)

TXAA Trihalogenirane sirćetne kiseline
DOC Rastvoreni organski ugljenik

DXAA Dihalogenirane sirćetne kiseline

MCAA monohloroacetatna kiselina

MBAA Monobromocetna kiselina


Korišten materijal pripremljen od strane :
Emma H. Goslan
Cranfield Water Science Institute

Univerzitet Cranfield, Cranfield, Bedfordshire, MK43 0A