Μελέτη του σχηματισμού και της παρουσίας συμβατικών και αναδυομένων αλογονωμένων πολικών παραπροϊόντων απολύμανσης σε πόσιμα ύδατα
Authors: Καργάκη Σοφία 
Published: August 2021

Οι ανάγκες του ανθρώπου σε νερό καλύπτονται από επιφανειακά καιυπόγεια ύδατα. Η χρήση διαφόρων απολυμαντικών μέσων, όπως είναι το χλώριοεπιτρέπουν την μετατροπή των υδάτων αυτών σε ασφαλές πόσιμο νερό. Κύριομειονέκτημα των χημικών μεθόδων απολύμανσης των υδάτων είναι ο σχηματισμόςαλογονωμένων παραπροϊόντων απολύμανσης (DBPs). Οι ενώσεις αυτές κατηγοριο‐ποιούνται ως καρκινογόνες ενώσεις και υπάρχει ιδιαίτερο ερευνητικό ενδιαφέρονγια το σχηματισμό και την παρουσία τους στα πόσιμα ύδατα. Οι κατηγορίεςενώσεων που μελετήθηκαν στην παρούσα διατριβή αφορούν οργανικάπαραπροϊόντα απολύμανσης, όπως είναι τα τριαλογονωμένα μεθάνια (ΤΗΜs), τααλογονωμένα ακετονιτρίλια (ΗΑΝs), οι αλογονωμένες κετόνες (HKs), τααλογονωμένα οξικά οξέα (HAAs) και ανόργανα παραπροϊόντα όπως είναι ταβρωμικά (BrO3‐) και χλωρικά (ClO3‐) ανιόντα.Στην παρούσα διατριβή αναπτύχθηκαν αναλυτικές μέθοδοι υψηλήςευαισθησίας κι εκλεκτικότητας για τον προσδιορισμό των παραπροϊόντων πουσχηματίζονται κατά την απολύμανση των υδάτων. Οι αναλυτικές μέθοδοι οι οποίεςχρησιμοποιούνται μέχρι σήμερα για την ανάλυση των οργανικών DBPs και ιδιαίτεραγια τα HAAs, υστερούν όσον αφορά τον προσδιορισμό των ενώσεων αυτών σεχαμηλά επίπεδα συγκέντρωσης. Για την επίτευξη της ανίχνευσης και του ποσοτικούπροσδιορισμού τόσο των οργανικών όσο και των ανόργανων DBPs, αναπτύχθηκανκαι βελτιστοποιήθηκαν μέθοδοι ανάλυσης όπως είναι: η αέρια χρωματογραφία σεσυνδυασμό με ανιχνευτή σύλληψης ηλεκτρονίων (Gas Chromatography‐ElectronCapture Detection, GC‐ECD), η αέρια χρωματογραφία σε συνδυασμό μεφασματογραφία μάζας (Gas Chromatography‐Mass Spectrometry, GC‐MS), η ιοντικήχρωματογραφία σε συνδυασμό με φασματογραφία μάζας (Ion Chromatography‐Mass Spectrometry, IC‐MS), η ιοντική χρωματογραφία σε συνδυασμό μεαγωγιμομετρικό ανιχνευτή (Ion Chromatography‐Conductivity Detection, IC‐CD). Ταόρια ανίχνευσης για τον προσδιορισμό των πτητικών DBPs (THMs, HANs, HKs)κυμαίνονται από 0,2 μg/L έως 0,8 μg/L, ενώ για τα μη πτητικά (ΗAAs) κυμαίνονταιαπό 3,0 ng/L έως 1,8 μg/L. Οι αναλυτικές αυτές μέθοδοι επέτρεψαν τον αξιόπιστοπροσδιορισμό των DBPs, ακόμα και σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις, σε δείγματαπόσιμων και κολυμβητικών υδάτων. Παράλληλα πραγματοποιήθηκε μελέτη τηςιοντικής σύστασης και των επιπέδων οργανικού άνθρακα στα δείγματα αυτά. Ησυγκέντρωση του διαλυτού οργανικού άνθρακα (DOC) κυμάνθηκε μεταξύ 30 μg/Lκαι 4,8 mg/L για τα πόσιμα ύδατα και 0,2 mg/L και 33,0 mg/L για τα κολυμβητικάύδατα.Η ανάλυση υπογείων πόσιμων υδάτων από την περιοχή του Ηρακλείου(ΤΤΗΜs: 0,004‐44,28 μg/L, HAAs: δ.α.‐2,32 μg/L) και επιφανειακών από την περιοχήτης Αθήνας (ΤΤΗΜs: 18,94‐38,25 μg/L, HAAs: 2,28‐28,17 μg/L) και της Βαρκελώνης(ΤΤΗΜs: 10,45‐135,44 μg/L, HAAs: δ.α.‐35,86 μg/L) κατέδειξε διαφοροποιήσεις ταεπίπεδα συγκέντρωσης των υπό μελέτη ενώσεων στα δείγματα αυτά. Τα DBPsπροσδιορίστηκαν σε υψηλότερα επίπεδα συγκέντρωσης στα ύδατα επιφανειακήςαπ’ ότι υπόγειας προέλευσης. Σε περιοχές μάλιστα οι οποίες δέχονται τηνεπίδραση της θάλασσας, λόγω διείσδυσης των θαλασσίων υδάτων στον υδροφόροορίζοντα, η παρουσία των βρωμιούχων ιόντων ευνοεί το σχηματισμό τωνβρωμιωμένων έναντι των χλωριωμένων οργανικών ενώσεων κατά τη διαδικασία τηςαπολύμανσης.Κατά τη μελέτη υδάτων από εσωτερικές και εξωτερικές κολυμβητικέςδεξαμενές ανιχνεύτηκαν υψηλά επίπεδα συγκέντρωσης των DBPs σε σχέση με ταπόσιμα ύδατα. Σε αυτή την αύξηση συμβάλλουν σημαντικά οι υψηλέςσυγκεντρώσεις οργανικού υλικού στα κολυμβητικά ύδατα, το οποίο είναιανθρωπογενούς προέλευσης. Η παρουσία μάλιστα αζώτου σ’ αυτό το οργανικόυλικό, συμβάλλει στο σχηματισμό αζωτούχων οργανικών παραπροϊόντωναπολύμανσης, όπως είναι τα HANs (0,4‐21,7 μg/L). Στα κολυμβητικά ύδατα,μεγαλύτερη αφθονία εμφάνισαν τα HAAs (0,2‐709,7 μg/L) σε σχέση με τα THMs(8,1‐57,4 μg/L), τα οποία αποτελούν την κύρια κατηγορία παραπροϊόντων τωνπόσιμων υδάτων.Έλεγχος της χημικής σύστασης και των επιπέδων DBPs στα πόσιμα και στακολυμβητικά ύδατα κατέδειξε σημαντικές διαφοροποιήσεις. Οι διαφορές αυτέςεπικεντρώνονται στην ιοντική σύσταση, στα επίπεδα οργανικού άνθρακα, στηνσυγκέντρωση των DBPs και στην κατανομή τους μεταξύ των δύο κατηγοριώνυδάτων. Στις κολυμβητικές δεξαμενές μάλιστα ευνοείται ο σχηματισμός τωνχλωριωμένων παραγώγων, σε σχέση με τα αντίστοιχα πόσιμα ύδατα όπου ταβρωμιωμένα παράγωγα εμφανίζουν μεγαλύτερη αφθονία. Τέλος, στα κολυμβητικάύδατα ανιχνεύθηκαν και ανόργανα παραπροϊόντα απολύμανσης όπως είναι ταχλωρικά ανιόντα, των οποίων η συγκέντρωση κυμάνθηκε μεταξύ 6,1 ‐ 327,2 mg/L.