Παράμετροι σχηματισμού των τριαλογονοπαραγώγων του μεθανίου στο πόσιμο νερό: (πτητικές οργανικές ενώσεις στο πόσιμο νερό)

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας αποτέλεσε η διερεύνηση του σχηματισμού των Τριαλογονοπαραγώγων του Μεθανίου (ΤΑΜ) στο πόσιμο νερό, τα οποία αποτελούν διεθνώς την πιο σημαντική κατηγορία μιας ευρύτερης ομάδας οργανικών ενώσεων στο πόσιμο νερό, των Πτητικών Οργανικών Ενώσεων (ΠΟΕ), καθώς και η διερεύνηση της ύπαρξης κάποιων άλλων ΠΟΕ επίσης στο νερό. Οι οργανανοαλογονομένες ενώσεις και ιδιαίτερα τα ΤΑΜ. ανιχνεύονται σε πολλά συστήματα χλωριωμένου νερού ως πηγή τροφοδοσίας τους. Η τοξικότητα των οργανικών αυτών ενώσεων δεν έχει καθοριστεί με ακρίβεια, παρόλα αυτά τοξολογικά πειράματα σε πειραματόζωα έχουν δείξει ότι η πλειονότητα των ενώσεων αυτών κατατάσσεται στην κατηγορία των καρκινογόνων/μεταλλαξιογόνων. Στα πλαίσια της έρευνας αυτής μελετήθηκε ο σχηματισμός των ΤΑΜ στο χλωριωμένο πόσιμο νερό σε τρείς πόλεις της Ελλάδας: -Στην Αθήνα όπου μελετήθηκε η ύπαρξη και οσχηματισμός των ΤΑΜ στις δύο από τις τρείς μονάδες επεξεργασίας νερού της ΕΥΔΑΠ (Γαλατσίου-Μενιδίου) και στο δίκτυο ύδρευσης με συνολική χρονική διάρκεια μετρήσεων τα 3 έτη. -Στη Μυτιλήνη (εγκαταστάσεις ΕΥΔΑΠ, δίκτυο ύδρευσης), με συνολική χρονική διάρκεια τους 7 μήνες. -Στη Χαλκίδα (εγκαταστάσεις ΕΥΔΑΠ, δίκτυπ ύδρευσης) με συνολική χρονική διάρκεια μετρήσεων το 1 έτος. Από τα παραπάνω διαπιστώθηκαν σχετικά υψηλά επίπεδα συγκεντρώσεων ΤΑΜ στο πόσιμο νερό της Χαλκίδας, στο νερό της Μονάδας Επεξεργασίας Νερού του Γαλατσίου (ΜΕΝΓ) και στο δίκτυο ύδρευσης, όλα όμως κυμαίνονται κάτω από τα όρια των διεθνών προδιαγραφών. Επίσης μελετήθηκαν οι παράμετροι οι οποίοι επηρεάζουν το σχηματισμό των ΤΑΜ. Οι παράμετροι αυτοί είναι: -η δόση του χλωρίου -η οργανική ύλη του νερού (αριθμός κυττάρων, χλωροφύλλη-α) -το pH του νερού -η θερμοκρασία του νερού -η περιεκτικότητα του νερού σε βρωμιόντα -εποχιακές μεταβολές των ΤΑΜ. Από τα παραπάνω διαπιστώθηκε, ότι η συγκέντρωση των βρωμιόντων στο ακατέργαστο νερό καθορίζει την κατανομή των ιδιαιτέρων ειδών των ΤΑΜ. Επίσης σημαντικό ρόλο παρουσιάζει η δόση του χλωρίουν και η θερμοκρασία του νερού. Παράλληλα με την έρευνα πεδίου, πραγματοποιήθηκε και στο εργαστήριο μια σειρά πειραμάτων με σκοπό τη διερεύνηση του σχηματισμού του χλωροφορμίου. Στα πεοράματα αυτά, χρησιμοποιήθηκαν καλλιέργειες φυκών-οι βιομάζες και τα εξωκυτταρικά προϊόντα τους-που συναντώνται στους υδάτινους ταμιευτήρες, οι οποίοι χλωριώθηκαν μεταβάλλοντας κάθε φορά μια από τις παραπάνω παραμέτρους και διατηρώντας τις υπόλοιπες σταθερές, κάτων από σταθερές συνθήκες φωτός και θερμοκρασίας. Η μόνη παράμετρος η οποία δε χρησιμοποιήθηκε καθόλου ήταν η συγκέντρωση των βρωμιόντων. Κατά την διάρκεια των παραπών πειραμάτων διαπιστώθηκε η αδυναμία της ποσοτικοποίησης του χλωροφορμίου με τις διαθέσιμες και διεθνώς αναγνωρισμένες αναλυτικές τεχνικές αέριας χρωματογραφίας-φασματογραφίας μάζας, εξαιτίας κάποιας παρεμπόδισης που οφείλεται στη συν-έκλουση του χλωροφορμίου κατά το χρωματογραφικό διαχωρισμό. Το γεγονός αυτό θέτει κάποια σοβαρά ερωτηματικά ως προς τις διάφορες θεωρίες και τα μοντέλα πρόβλεψης σχηματισμού των ΤΑΜ που έχουν ως τώρα αναπτυχθεί και βασίζονται σε πειράματα εργαστηριακής χλωρίωσης. Επίσης χρησιμοποιώντας τα δεδομένα από τις μετρήσεις πεδίου της Αθήνας δημιουργήθηκε ένα γραμμικό μοντέλο πρόβλεψης σχηματισμού των ΤΑΜ, με αναφορά στο pH, τη θερμοκρασία του νερού, τη δόση του χλωρίου, τη συγκέντρωση των βρωμιόντων και τις πρόδρομες ενώσεις. Διαπιστώθηκε δε ότι τον πιο σημαντικό ρόλο στο σχηματισμό αυτών των ενώσεων παίζει η δόση του χλωρίου, η θερμοκρασία του νερού (εποχή) και η συγκέντρωση των βρωμιόντων. Τέλος, αναπτύχθηκαν κάποιες τεχνικές προσδιορισμού των ΠΟΕ, περιλαμβάνοντας την Υγρή-Υγρή Εκχύλιση (ΥΥΕ) Αέριας Χρωματογραφίας (ΑΧ), την Άμεση Υγρή Εισαγωγή (ΑΥΕ)ΑΧ και την τεχνική Purge and Trap (PAT)AX. Εφαρμόζοντας την PAT-AX, διερευνήθηκε η ύπαρξη και η προέλευση τυχόν ΠΟΕ στο πόσιμο νερό της Μονάδας Επεξεργασίας Νερού του Μενιδίου (ΜΕΝΜ) της ΕΥΔΑΠ και στο δίκτυο ύδρευσης της Αθήνας, από όπου διαπιστώθηκε ο σχηματισμός του τετραχλωροαιθυλενίου και του 1,1,1,2-τετραχλωροαιθανίου σε όλα τα χλωριωμένα δείγματα νερού σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις, με τα ΤΑΜ να εμφανίζονται σε υψηλότερες συγκεντρώσεις.