Bezpieczni na basenie – metody dezynfekcji wody basenowej

BioLetyn 22/I/2017

BARTOSZ KARCZMARCZYK

W czasach popularyzacji zdrowego trybu życia i kultury fizycznej, coraz ważniejsze staje się spędzanie wolnego czasu w sposób aktywny. W końcu każdy z nas marzy o pięknej sylwetce, czyż nie? Wiele osób decyduje się na udział w zajęciach oferowanych przez kluby fitness, siłownie czy uprawianie różnego rodzaju sportów. Jednym ze sposobów jest również spędzanie czasu na obiektach rekreacji wodnej. Właśnie dlatego w Polsce powstaje w ostatnim czasie coraz więcej publicznych pływalni krytych, parków wodnych, miejsc do uprawiania sportów wodnych czy obiektów o charakterze lecznictwa wodnego, a wiele z już wcześniej wybudowanych tego typu obiektów jest modernizowanych. Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem społecznym na tego typu obiekty, bardzo ważnym aspektem staje się zapewnienie na pływalniach odpowiednich warunków sanitarno-higienicznych  i sanitarno-technicznych. Woda w basenach powinna być wolna od mikroorganizmów mogących w jakikolwiek sposób stanowić zagrożenie dla zdrowia korzystającej z nich ludności.

Kontrola jakości wody w basenach – aspekt prawny

Nie ma chyba osoby, która przynajmniej raz w życiu nie była na basenie. W końcu każde większe miasto posiada przynajmniej jedną pływalnię krytą, a jeśli nie, to znajduje się ona na pewno gdzieś w pobliżu. Według danych sporządzonych przez Ministerstwo Sportu i Turystki podczas inwentaryzacji bazy sportowej w kwietniu roku 2015, w Polsce znajdowało się 736 pływalni krytych, a ich podział przedstawiono na rysunku 1. A przecież od tego czasu zapewne powstało kilka nowych pływalni… Wchodząc na basen i widząc wszystkich innych gości, niejednokrotnie zastanawiamy się „Jak to możliwe, że ta woda ciągle jest czysta?”. Do wody ciągle dostają są przecież nowe mikroorganizmy i zanieczyszczenia, które pochodzą zarówno z zewnątrz, jak i z powietrza czy z posadzki, a także wprowadzane są na ciele użytkowników basenu. Właśnie dlatego woda basenowa wymaga stosowania specjalistycznych technik jej uzdatniania oraz przestrzegania międzynarodowych i krajowych przepisów, a także postanowień dotyczących pływalni krytych. Stała kontrola jakości wody basenowej i utrzymanie odpowiednich warunków sanitarno-higienicznych zapewnia bezpieczeństwo dla zdrowia i życia ludzi korzystających z pływalni.

Prawo, które określać miałoby przepisy dotyczące jakości wody na pływalniach krytych w Polsce, tak naprawdę ciągle się kształtuje. Wymagania, jakie powinna spełniać pływalnia, tworzy się na podstawie wytycznych Światowej Organizacji Zdrowia (WHO), zaleceń Głównego Inspektoratu Sanitarnego, a także rozporządzeń Ministra Zdrowia. Jako, że początkowo w naszym państwie nie było jasno sprecyzowanych norm odnoszących się do wód basenowych, tworząc program kontroli jakości wody na pływalniach opierano się głównie na niemieckiej normie DIN 19643, później w Polskim prawie uchwalono Rozporządzenie Ministra Zdrowia w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (Dz. U. Nr 61, poz. 417), odnosząc tę ustawę także do jakości wód na pływalniach. Obecnie wytyczne, jakie powinna spełniać woda na basenach w Polsce określone są na podstawie Rozporządzenia Ministra Zdrowia z dnia 9 listopada 2015 roku w sprawie wymagań, jakim powinna odpowiadać woda na pływalniach, w oparciu o art. 11 ustawy z dnia 18 sierpnia 2011 r. o bezpieczeństwie osób przebywających na obszarach wodnych (Dz. U. Nr 208, poz. 1240, z późniejszymi zmianami). Rozporządzenie to oraz wytyczne Głównego Inspektoratu Sanitarnego jasno określają wymagania mikrobiologiczne i fizykochemiczne odnośnie jakości wód na pływalniach, sposób oraz częstotliwość pobierania próbek, a także sposób postępowania w przypadku wykrycia skażenia wody oraz informowania ludności.

Najbardziej zagrażają nam mikroorganizmy

Zarządzający pływalnią ma zadanie wcale nie łatwe. Zobowiązany jest bowiem do udokumentowanego i systematycznego rejestrowania podstawowych parametrów fizykochemicznych wody w basenach. Należą do nich m.in.: pH wody, potencjał redoks, temperatura wody oraz przede wszystkim stężenie chloru wolnego i związanego. Chlor wolny to chlor, jaki występuje w wodzie w postaci kwasu podchlorawego, jonu podchlorawego lub rozpuszczonego chloru pierwiastkowego. Pod pojęciem chloru związanego rozumie się natomiast chlor występujący w postaci chloramin i innych organicznych związków chloru. Pomiar tych dwóch parametrów ważny jest ze względu sprawowania kontroli nad prawidłowym przebiegiem procesu dezynfekcji i powstawania szkodliwych produktów ubocznych. Dodatkowo na basenie mierzyć można twardość wody, pojemność kwasową iodnotowywać jej przejrzystość.

Według Światowej Organizacji Zdrowia oraz Głównego Inspektoratu Sanitarnego największe zagrożenie dla zdrowia osób korzystających z pływalni i basenów stanowią jednak znajdujące się w wodzie mikroorganizmy. Są one szczególnie niebezpieczne, ponieważ wnikając do wnętrza naszego organizmu wywoływać mogą różnego rodzaju choroby, infekcje czy stany zapalne. Woda basenowa, ze względu na swą temperaturę, stanowi idealne siedlisko do wzrostu i rozwoju mikroorganizmów, w tym także drobnoustrojów chorobotwórczych. Poza różnymi bakteriami (np. Escherichia coli, Clostridium, Shigella, Salmonella), w wodach pływalni znajdować mogą się również wirusy (np. Hepatitis A i E powodujący żółtaczkę, Adenovirus, Rotavirus), pierwotniaki (np. Cryptosporidium, Giardia lamblia), glony czy grzyby. Szacuje się, że jeden użytkownik basenu wprowadzić może nawet do 1 miliarda drobnoustrojów, przy czym już przy pierwszym zanurzeniu wprowadza do wody od 50 do 600 milionów bakterii! Niestety, wykonanie pełnej analizy na obecność wszystkich mikroorganizmów chorobotwórczych mogących potencjalnie znajdować się w wodzie jest niemożliwe. Dlatego podczas analizy mikrobiologicznej wody basenowej kontroluje się jedynie mikroorganizmy wskaźnikowe służące do oceny ryzyka skażenia bakteriologicznego. Należą do nich: Escherichia coli (nazwa zwyczajowa: pałeczka okrężnicy), Pseudomonas aeruginosa (nazwa zwyczajowa: pałeczka ropy błękitnej), gronkowce koagulazo-dodatnie (Staphylococcus sp.), bakterie z rodzaju  Legionella sp., np. Legionella pneumophila oraz wyznacza się ogólną liczbę mikroorganizmów oznaczoną w temperaturze 36±2ºC po 48 godzinach inkubacji próbki wody.

Co oznacza proces dezynfekcji wody?

Jednym z najważniejszych aspektów technologicznych, na które zwraca się szczególną uwagę podczas budowy obiektów basenowych jest kwestia oczyszczania wody. Jak zaznaczono już wcześniej, woda w basenach spełniać powinna wszystkie zatwierdzone prawnie kryteria, które sprawią że będzie ona pozbawiona wszelkich chorobotwórczych mikroorganizmów. Takie właściwości zapewnia jej właśnie proces dezynfekcji.

Najczęściej stosowane metody dezynfekcji wody basenowej

Wśród różnych stosowanych obecnie metod dezynfekcji wody basenowej przodują te z użyciem środków chemicznych. Najczęściej wykorzystywane chemiczne substancje dezynfekujące to chloru gazów, związki chloru lub ozon. Zdecydowanie rzadziej stosuje się związki innych pierwiastków, takich jak brom, jod czy jony srebra w połączeniu z chlorem.

  • Chlor gazowy (Cl2) – jako związek chemiczny jest gazem silnie trującym i drażniącym drogi oddechowe i naskórek. Jest to jednak związek, który skutecznie zabija swobodnie rozproszone w wodzie mikroorganizmy, w tym chorobotwórcze bakterie i wirusy. Zastosowany do dezynfekcji chlor wchodzi w reakcje z wodą, w wyniku czego powstaje kwas podchlorawy i kwas solny. To właśnie kwas podchlorawy (HOCl) jest związkiem, który zdolny jest do utleniania i wykazuje działanie bakteriobójcze. Stosowanie chloru gazowego wymaga jednak zachowania szczególnych środków ostrożności i zaostrzonych warunków przechowywania, powoduje także powstawanie w wodzie szkodliwych chloramin. Z tego względu jego stosowanie na pływalniach sprawia spore trudności i obarczone jest srogimi przepisami, a w Polsce nie buduje się już nowych instalacji do dezynfekcji chlorem gazowym, zastępując je znacznie częściej pochodnymi związkami chloru.
  • Podchloryn sodu (NaClO) – najczęściej stosowany obecnie w procesie dezynfekcji wody basenowej związek chloru. Jak wszystkie inne środki dezynfekcyjne oparte na chlorze, hydrolizuje z wytworzeniem kwasu podchlorawego. Swoją popularność w procesach uzdatniania wód na pływalniach związek ten zawdzięcza przede wszystkim niskim kosztom inwestycyjnym, łatwemu sposobowi dozowania i wydłużonemu czasowi działania chloru. Istnieje kilka metod wytwarzania podchlorynu sodu, najczęściej obecnie stosowaną jest jednak metoda produkcji w procesie elektrolizy membranowej. Substratami w tym przypadku są dwie szeroko dostępne i tanie substancje: sól kuchenna (czyli chlorek sodu NaCl) i woda, co stanowi dodatkową zaletę metody. Ponadto metoda ta ogranicza powstawania szkodliwych chloramin w wodzie oraz ma nieznaczny wpływ na zmiany wartości pH wody basenowej.
  • Podchloryn wapnia Ca(ClO)2 – jest to bezbarwna, krystaliczna substancja stała łatwo rozpuszczalna w wodzie, bezpieczna w stosowaniu i przechowywaniu. Niestety, metoda ta jest rzadko stosowana ze względu na jedną podstawową wadę: nie rozpuszcza się w całości, pozostawiając niewielkie ilości zanieczyszczeń (nierozpuszczalny wodorotlenek wapniowy i węglan wapniowy), co skutkuje zwiększeniem twardość wody.
  • Dwutlenek chloru (ClO2) – stosowany jedynie w postaci roztworu wodnego, jest on wytwarzany zazwyczaj bezpośrednio w miejscu w którym ma być użyty, przy pomocy specjalnej aparatury. Skuteczność tego środka w procesie dezynfekcji wynika z jego zdolności do zahamowania podziałów komórki oraz syntezy biopolimerów, które mikroorganizmy wykorzystują m.in. do przyczepiania się do różnych powierzchni. Metoda ta ma wiele zalet (wykluczenie powstawania szkodliwych trihalometanów i chloramin, brak nieprzyjemnych wrażeń zapachowych na pływalni, w efektywny sposób niszczy strukturę biofilmu i usuwa bakterie, pierwotniaki i glony wchodzące w jego skład), ale jest znacznie droższa i bardziej złożona, niż na przykład proces samego chlorowania czy stosowania podchlorynu sodu.
  • Ozon (O3) – jest bezbarwnym gazem o bardzo ostrym i duszącym zapachu oraz silnie toksycznym działaniu. Jest to związek nietrwały, a jego trójatomowa struktura szybko rozpada się z wytworzeniem popularnej cząsteczki tlenu O2 i aktywnego jednoatomowego tlenu O. Przez wzgląd na swoją nietrwałość ozon musi być wytwarzany bezpośrednio w miejscu jego zastosowania. Jego bakteriobójcze działanie polega natomiast na zwiększeniu przepuszczalności błon komórkowych drobnoustrojów oraz niszczeniu struktury kwasów nukleinowych. W technologii uzdatniania wody basenowej dezynfekcja ozonem, ze względu na dużą toksyczność tego związku, stosowana jest jedynie jako jedna z metod końcowego wspomagania koagulacji, filtracji czy dezynfekcji wody związkami chloru. Ozonowanie wody basenowej zachodzi jedynie w systemie cyrkulacji, a związek ten nie powinien przedostawać się do niecki basenowej, gdzie po odgazowaniu mógłby zagrażać zdrowiu i życiu użytkowników pływalni.

W przypadku stosowania chemicznych środków dezynfekcyjnych pamiętać należy jednak, że praktycznie zawsze do czynienia mamy z produktami, które w kontakcie z wodą czy rozpuszczonymi w niej substancjami wchodzą w reakcje chemiczne. Wynikiem tych przemian mogą być niestety potencjalnie szkodliwe dla zdrowia człowieka produkty uboczne, takie jak: trójhalometany (THM), chloraminy (CAM), halogenoacetonitryle (HAN) oraz kwasy halogenooctowe (HAA). Dlatego też kontrola parametrów procesu dezynfekcji chemicznej, odpowiednie dawkowanie preparatów oraz stosowanie się do wytycznych, norm prawnych i informacji producentów jest kluczowym elementem efektywnej pracy systemu oczyszczania.

  • Promieniowanie UV – rodzaj promieniowania elektromagnetycznego o długości fali mieszczącej się w zakresie pomiędzy 100 a 400 nm (najskuteczniejsze promieniowanie UVC o długości fali fali 254-265 nm), co przedstawiono na Rysunku 2. Bakteriobójcze działanie promieniowania ultrafioletowego polega na absorbowaniu światła UV­C przez strukturę DNA komórek drobnoustrojów, a dokładnie zasady purynowe i pirymidynowe kwasów nukleinowych oraz aminokwasy aromatyczne białek. Reakcja fotochemiczna w DNA następuje błyskawicznie, a mikroorganizmy zastają zabite albo tracą możliwość dalszego rozmnażania się, w wyniku zaburzenia procesu replikacji lub mutacji. Urządzenia UV montowane są w obiegach oczyszczania wody basenowej po filtrach, natomiast przed wymiennikami ciepła i urządzeniami dozującymi chemiczne preparaty dezynfekcyjne. Podobnie jak w przypadku ozonowania, jest to jednak jedynie metoda wspomagająca, nigdy nie stanowiąca samodzielnego procesu oczyszczania wody, pozwalająca jedynie na zmniejszenie dawek chloru na końcowym etapie dezynfekcji wody basenowej i redukcję stężeń związków chloroazotowych.
  • Filtracja – jest to proces stanowiący najczęściej pierwszy etap cyklu oczyszczania, wpływając pozytywnie na efekt pozostałych metod dezynfekcji, a także chroniąc dalsze części instalacji przed uszkodzeniami mechanicznymi i obniżając poziom mętności wody. Głównym zadaniem filtracji w systemach oczyszczania wody basenowej jest jednak zatrzymywanie zawiesin o różnym stopniu dyspersji, a tylko dodatkowo poprzez dobór odpowiednich złóż filtracyjnych proces ten zapewnia także usunięcie pewnej ilości mikroorganizmów i innych drobnoustrojów. Istnieje wiele różnych rodzajów filtrów basenowych (jedno- i wielowarstwowe, ciśnieniowe i podciśnieniowe), najczęściej obecnie stosowane są jednak wielowarstwowe filtry ciśnieniowe.

Powyżej opisano podstawowe techniki dezynfekcji wody basenowej, których użycie na pływalniach krytych jest często nieuniknione. W kolejnym numerze BioLetynu opublikujemy natomiast artykuł dotyczący kilku ciekawych i prężnie rozwijanych innowacyjnych metod dezynfekcji wody basenowej.

Podsumowanie

Wybór odpowiedniej techniki dezynfekcji i uzdatniania wody na pływalni nigdy nie powinien być decyzją przypadkową. Duży wpływ ma tutaj rodzaj i wielkość obiektu. Inaczej bowiem podejść należy do miejskiej pływalni publicznej, inaczej do aquaparku z licznymi atrakcjami wodnymi, a jeszcze inaczej do obiektu sportowego czy terapeutycznego. Największy wpływ na wybór środka do dezynfekcji ma jednak jego siła i skuteczność w usuwaniu drobnoustrojów, powstawanie ubocznych produktów dezynfekcji, a także koszty inwestycyjne i eksploatacyjne. Proces uzdatniania wody basenowej składa się wiele procesów pośrednich, takich jak koagulacja, filtracja czy dezynfekcja, które wzajemnie się uzupełniają i wspomagają. Chlorowanie wody basenowej jest podstawową i niewykluczaną częścią procesu jej dezynfekcji, a najskuteczniejszą i najbardziej opłacalną ekonomicznie metodą jest zastosowanie podchlorynu sodu otrzymywanego metodą elektrolizy membranowej. Jako techniki wspomagające stosuje się ozonowanie i naświetlanie promieniami UV, przy czym ta druga jest bardziej opłacalna pod względem kosztów eksploatacyjnych.

Źródła bibliograficzne:
Piechurski F., Metody oczyszczania wody w krytych basenach publicznych (cz. 1-6), Rynek Instalacyjny, nr 1-9, 2006
Pływalnie kryte w Polsce. Inwentaryzacja bazy sportowej, opracowanie Ministerstwa Sportu i Turystyki, Departamentu Infrastruktury Sportowej, Warszawa, 2015
Roeske W., Dezynfekcja wody pitnej, PROJPRZEMEKO, Bydgoszcz, 2007
Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 9 listopada 2015 w sprawie wymagań, jakim powinna odpowiadać woda na pływalniach, Dziennik Ustaw Rzeczpospolitej Polskiej, pozycja 2016, Warszawa, 2015
Wyczarska-Kokot J., Nowoczesne i innowacyjne technologie oczyszczania wody basenowej (cz. 1-4), Rynek Instalacyjny, nr 1-5, 2013
Wytyczne Głównego Inspektoratu Sanitarnego w sprawie wymagań jakości wody oraz warunków sanitarno-higienicznych na pływalniach, opracowanie Głównego Inspektoratu Sanitarnego, Departamentu Bezpieczeństwa Zdrowotnego Wody, Warszawa, 2004