Säsongsutvärderingar av förekomsten av desinfektionsbi

Av: Kenneth M Persson

Genom att desinficera dricksvatten med klor kan de flesta patogena mikroorganismer avdödas. Klor har god verkningsgrad och är förhållandevis billigt. En begränsning med klor är att det kan bildas potentiellt skadliga desinfektionsbiprodukter (DBP) vid kloreringen om dricksvattnet innehåller organiskt material, vilket det som regel alltid gör. Från de första mätningarna av DBP på 1970-talet har många hundra olika slags föreningar identifierats, efterhand som analysmetoderna förbättrats och detektionsgränsen sänkts. I de svenska dricksvattenföreskrifterna är fyra olika DBP reglerade, nämligen trihalometanerna (THM) kloroform, bromoform, dibromklormetan och bromdiklormetan. Gränsvärdet för tjänligt med anmärkning överskrids om summan av THM överstiger 50 µg/l. Vattnet betecknas otjänligt om summan av THM överstiger 100 µg/l. I Livsmedelsverkets kommentarer anges att några av föreningarna ökar möjligen risken för cancer. Långvarigt intag vid halter över gränsvärdet för otjänligt misstänks öka risken för lever- och njurskador.

Men utöver THM bildas ofta också klorättiksyra (eng. haloacetic acid, HAA) och andra klorerade organiska föreningar, som haloacetonitril (HAN), haloketoner (HK), triklornitrometan (klorpikrin, CP), trikloracetaldehyd (kloralhydrat, CH), N-nitrosaminer, aldehyder och karboxylsyror. Förenta staternas federala miljömyndighet US EPA reglerar utöver THM också de olika formerna av klorättiksyra (< 60 µg/l i dricksvatten).Ofta innehåller de organiska ämnena kväve i olika former, vilket kan ge upphov till kvävehaltiga desinfektionsbiprodukter (N-DBP) som nitrosaminer, cyanhalogenider, haloacetamider, halonitrometan (HNM) och HAN. De kvävehaltiga DBP är intressanta då de ofta har högre genotoxicitet och cytotoxicitet jämfört med reglerade THM.

Utöver halten organiskt material i vattnet påverkar också desinfektionsmetoden hur mycket DBP som bildas. Desinfektion med kloramin har förmodats ge upphov till färre DBP än klorgas eller natriumhypoklorit, men detta har inte gått att visa i praktiken. Livsmedelsverkets kommentarer till dricksvattenföreskrifterna noterar att förutsättningarna för låg bildning av klororganiska föreningar är låg dos av desinfektionsmedel och låg halt organiskt material i vattnet. När dricksvattnet desinfekteras bör alltså halten organiskt material vara så låg som möjligt. Det innebär normalt att desinfektionssteg bör placeras så sent som möjligt i beredningen. En effektiv desinfektion kan vanligen uppnås om det beredda vattnet har god kemisk kvalitet och låg klorförbrukning. Bildningen av klororganiska föreningar kan minskas om oxidationsprocessen kombineras med en lämplig efterberedning. Variationer i uppehållstid, klordos, temperatur, typ av organiska föreningar och uppehållstid i ledningsnät påverkar vad som finns kvar av DBP när vattnet kommer fram till abonnenten.

Maria Serrano och medarbetare (2015) har gjort en noggrann undersökning av hur olika DBP bildas vid desinfektion med klordioxid och kloramin i vattenverket i Cordoba i södra Spanien. Vattenverk försörjer cirka 300 000 männisor med vatten. Råvattnet hämtas från Guadalmellatodammen, ungefär 180 000 m3/d. Dammen är skyddad från avloppspåverkan men viss jordbruksmark dräneras ned till den.Beredningen i verket är konventionell med förklorering med klordioxid (0,6-1,0 mg/l), flockning med polyaluminiumklorid, filtrering i snabbsandfilter och efterdesinfektion med kloramin som bildas i ledningen genom att ammoniak och fritt klor tillsättes separat till dricksvattnet (kloraminhalt ungefär 2,1-2,6 mg/l). Dricksvattenprover togs ut i ledningsnätet efter ungefär 24 h eller 48 h uppehållstid i nätet.

Totalt analyserades 46 olika DBP i prover, vilka togs ut först under en vecka i april 2013 och därefter under vår (maj 2013), sommar (september 2013), höst (november 2013) och vinter (februari 2014). Vattentemperaturen var 22 ± 3°C, 29 ± 2°C, 19 ± 2°C och 12 ± 2°C, respektive. Proverna analyserades med hjälp av GC-MS.

Resultaten av detta omfattande provtagningsprogram visade att själva råvattnet innehöll 5 alifatiska aldehyder och 2 slags klorättiksyra, i halter under 1 µg/l, troligtvis som nedbrytningprodukter av bekämpningsmedel. Förklorering med klordioxid höjde halterna 2-6 gånger av av de 7 DBP som fanns i råvattnet. Vidare bildades tre nya aldehyder, fem klorättiksyravarianter och triklormetan, mest när vattentemperaturen var hög. Koagulering/flockning och sedimentering gav upphov till ytterligare stigande halter av de redan detekterade DBP och ledde till att tre nya flyktiga DBP kunde uppmätas.Filtreringen hade motsatt effekt. Koncentrationerna av 5 alifatiska aldehyder och 7 klorättiksyraföreningar minskade med 15-50% efter sandfiltrering. Flyktiga föreningar ökade däremot med upp till 70%.

Kloraminsteget dubblerade koncentrationerna av de åtta aldehyderna och sju klorättiksyraföreningarna. Också halten av de 7 flyktiga DBP ökade, med upp till 3,5 gånger och under i alla årstider. Monojodättiksyra, dibromoklormetan, diklorojodmetan och bromokloracetonitril kunde alla detekteras för första gånen efter kloraminbehandlingen. Ute på nätet varierade halterna som funktion av uppehållstiden. Alla ämnen som hade detekterats i vattenverket kunde också återfinnas på ledningsnätet. Vidare ökade halterna, mest när vattnet var varmast.

I artikeln redovisas halter av de uppmätta föreningarna för olika provtagningsplatser och olika tidpunkter. Enskilda föreningar förekommer i spannet <0,01 µg/l – 10 µg/l medan summahalterna av föreningarna föreligger i halter från 1 till 25 µg/l. TOC-halten anges inte i artikeln, men COD Mn varierade i råvattnet från 3,5-5,7 mg/l medan dricksvattnet hade halter om 2,3-3,0 mg/l.

Slutsatser

För den som är intresserad av hur olika desinfektionsbiprodukter bildas och hur halterna varierar som funktion av desinfektionsmetod och uppehållstid är artikeln en fin inspirationskälla. Svenska ytvatten innehåller ofta mer än dubbelt så höga COD Mn-halter som detta spanska vatten. Å andra sidan är klordoser högre än 1 mg/l mycket ovanliga i svenska vattenverk. Att kloramin kan ge upphov till så många DBP är notabelt. Det skulle kanske vara intressant att göra en riktad analys av DBP i vattenverket och i ledningsnätet nära dig under en sommarvecka, varför inte i år? Och förresten! Livsmedelsverkets generella rekommendation – att försöka bereda dricksvattnet väl och minska halten organiskt material så långt det går- står sig också efter läsningen av denna artikel. Den riktigt intresserade kan veta om att på IWA:s specialistmöte om naturligt organiskt material (NOM) i vatten i Malmö 7-10 september 2015 kommer flera sessioner att ägnas åt hur NOM påverkar DBP i dricksvatten.