Svømmebassiner er en genial måde at køle af på i løbet af en varm sommer. Selvfølgelig er det ikke en særlig original idé, og hundredvis af mennesker kan bruge en bestemt pool hver dag. Kemi er til stede for at forhindre, at vi svømmer i vand, der kan indeholde potentielle vandbårne infektioner. Den kan også hjælpe med kardinalsynden, nemlig at tisse i poolen, men det er ikke uden konsekvenser. Det gør den, som du sikkert allerede ved, ved at klorere poolvandet – selv om det er mindre simpelt, end du måske tror!
For det første, hvordan kloreres vand? Man kunne forvente, at det sker ved hjælp af klor, men det er faktisk blevet ret sjældent, at man klorer pools ved hjælp af klor selv. Det skyldes klorgasens giftige karakter, som gør det vanskeligt at opbevare og potentielt sundhedsfarligt, hvis der skulle ske en ulykke. I stedet anvendes andre kemikalier, som også kan udføre klorering af vand, i stedet.
Hovedparten af disse er hypokloritterne, og nogle af de mest almindeligt anvendte er natriumhypoklorit og calciumhypoklorit. Disse forbindelser har en fordel i forhold til klor, idet de er faste stoffer ved stuetemperatur og kan opløses i vand, hvilket gør dem meget lettere at opbevare og anvende. Natriumhypoklorit er en forbindelse, som du sikkert også er stødt på i din husholdning, da det er en bestanddel af klorinbaserede blegemidler. Det sælges i opløsninger med en lidt højere koncentration til klorering af svømmebassiner og kan også fås i tabletform. Når det først er i vandet, er det naturligvis i en meget lavere koncentration end den, der findes i blegemidler, så det er ikke bekymrende, at det også findes der.
Både klor og hypokloritsalte reagerer med vand for at producere en anden forbindelse kaldet hypoklorsyre. Dette er en relativt svag syre, men også et stærkt oxidationsmiddel og faktisk i høj grad ansvarlig for de bakteriedræbende virkninger af vandklorering. Præcis hvordan den hjælper med at dræbe bakterier er blevet diskuteret, idet den menes at påvirke en række faktorer ved bakteriens cellemembran, herunder at den undertrykker cellens metaboliske funktion, forhindrer dens DNA-replikation og forhindrer proteiner i cellerne i at kunne gruppere sig.
Hypochlorsyre dissocieres (splittes op) delvist i vand og danner hypochlorit-ionen. Dette er et oxidationsmiddel, der er ca. 60 gange svagere end hypochlorsyre, så det er ikke lige så godt til at hjælpe med at fjerne bakterier fra vand. Heldigvis er dissociationen af hypoklorsyre reversibel, og vi kan justere den til vores fordel ved at overvåge poolens surhedsgrad. Vi ønsker at holde det på en pH-værdi, som stadig er behagelig for os at svømme i, men ved at holde den på mellem 7,2-7,8 favoriserer vi, at størstedelen af hypoklorsyren forbliver på stedet i stedet for at blive opløst og danne hypoklorit-ionen. De kombinerede koncentrationer af de to er ofte benævnt “frit tilgængeligt klor” (FAC).
Et andet problem, især i udendørsbassiner, er UV-fotolyse. Dette er opsplitning af kemiske forbindelser under tilstedeværelse af UV-lys. Som bekendt afgiver solen UV-lys, og det er det, som vi forsøger at beskytte os mod ved hjælp af solcreme. Dette UV-lys kan også forårsage opløsning af hypoklorit-ioner (og i mindre grad af hypoklorsyre). Dette forårsager 90 % af FAC-tab fra udendørs bassiner og betyder, at udendørs bassiner kræver hyppigere klorering. Der kan også tilsættes andre kemikalier til poolvandet for at hjælpe med at forhindre dette, hvilket vi vil diskutere om lidt.
En almindelig bivirkning af en dag med svømning i en klorholdig pool er sviende øjne. Ofte får dette skylden for, at klorindholdet i poolen er “for højt”; faktisk er det modsatte tilfældet, som vi vil opdage. For det første er det faktisk ikke den hypoklorholdige syre eller hypoklorit-ionerne, der forårsager disse ømme øjne. Det er faktisk resultatet af forbindelser, der dannes ved deres reaktion med kemiske forbindelser, som findes i din sved – eller i din urin.
Både din sved og din urin indeholder ammoniak eller forbindelser, der stammer fra ammoniak. Urea er en forbindelse, som vi forbinder med urin, men den findes faktisk også i meget lave mængder i sved. Urinsyre er en anden forbindelse, der findes i begge dele. Når disse forbindelser reagerer med den hypoklorholdige syre i klorvand, dannes der en række forbindelser, herunder nogle, der er kendt som kloraminer.
Kloraminer er de forbindelser, der er ansvarlige for den øjenirritation, som alle hyppige svømmere, der læser dette, uden tvivl har oplevet på et eller andet tidspunkt. De er også ansvarlige for den lugt, som vi forbinder med svømmebassiner. Selv om vi ofte henviser til dette som lugten af klor, er det faktisk disse biprodukter, der producerer den, så hvis en pool lugter kraftigt af “klor”, tyder det på et højere niveau af disse forbindelser i vandet – hvilket naturligvis ikke er en god ting!
Andelen af mennesker, der er villige til at indrømme, at de har tisset i poolen, er faktisk højere, end man kunne forvente: Hele 19 % af de adspurgte amerikanere i en undersøgelse fra 2012 indrømmede, at de på et tidspunkt har gjort deres behov i poolvand. 79 % af de adspurgte i den samme undersøgelse havde mistanke om, at andre mennesker tisser i vandet. Det er ikke nogen gode nyheder, fordi urin øger mængden af trichloroamin i poolvandet. Trichloroamin er blevet beskyldt for at forårsage luftvejssymptomer hos hyppige svømmere og poolarbejdere, med debat om, hvorvidt det kan være ansvarlig for at fremkalde astma hos nogle.
Et andet kemikalie, der produceres som følge af tis i poolen, er cyanogenklorid, et kemikalie, der også kan have nogle ret ubehagelige virkninger – selv om der ved de koncentrationer, der produceres i svømmebadvand, er blevet sat spørgsmålstegn ved, om man vil se nogen syge virkninger. Der er naturligvis en enkel måde at hjælpe med at forhindre produktionen af disse forbindelser på, og det er naturligvis ikke at tisse i poolen. Hvis du tisser i poolen, bør du måske genoverveje din holdning! Michael Phelps, tag det til efterretning.
Den klor, der er indeholdt i disse biprodukter fra klorering, kaldes “kombineret klor” (CC). Den samlede mængde klor i poolen er summen af frit tilgængeligt klor (FAC) og kombineret klor, og det anbefales, at FAC-niveauet skal ligge mellem 1-4 dele pr. million. En olympisk svømmehal indeholder 2.500.000 liter vand, så det er faktisk en utrolig lille mængde.
Der kan også tilsættes andre forbindelser, ud over dem, der tilsættes med henblik på klorering. En sådan forbindelse er calciumchlorid. Dette tilsættes for at forhindre, at det let opløselige calciumsulfat, der indgår i fugematerialet mellem fliserne i svømmebassiner, langsomt opløses. Det forhindrer dette via noget, der er kendt som den almindelige ionvirkning. I bund og grund øger calciumionerne i calciumchlorid koncentrationen af calciumioner i vandet, hvilket forhindrer en stor del af calciumsulfatet i at blive opløst.
En anden forbindelse, der kan tilsættes, er isocyanursyre. Denne forbindelse er et herbicid, og indholdet skal derfor holdes under 200 dele pr. million; det er normalt til stede i et meget lavere niveau. Grunden til, at det tilsættes, er, at det kan hjælpe med at stabilisere klorindholdet, især i udendørs bassiner, hvor det er udtømt af UV-lyset. Isocyanursyre reagerer med hypochlorit-ioner og danner dichlor(iso)cyanursyre. Dette er imidlertid også en reversibel reaktion, og efterhånden som hypoklorit-ionerne udtømmes af UV-fotolyse, fremmes nedbrydningen af denne forbindelse tilbage til isocyanursyre og hypoklorit-ioner. Det fungerer derfor som en slags klor-“reservoir”, der supplerer de tabte hypoklorit-ioner.
Det er sikkert blevet klart i løbet af denne artikel, at der er meget kemi bag det at holde en swimmingpool ren. Det kemiske landskab i en swimmingpool er et landskab i konstant forandring, og omhyggelig forvaltning af det er nødvendig for at opretholde en sikker og ren pool.
Nydt dette indlæg &grafikken? Overvej at støtte Compound Interest på Patreon, og få forhåndsvisninger af kommende indlæg & mere!
Grafikken i denne artikel er licenseret under en Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License. Vil du dele den andre steder? Se webstedets retningslinjer for brug af indhold.
Referencer & Yderligere læsning
- Svømmebadskemi – D De Le Matter
- Chloraminer – forståelse af poollugt – American Chemistry Council
- Arbejdsark til svømmebadskemi – Royal Society of Chemistry
- Flygtige desinfektionsmidler ved-products from chlorination of uric acid – L L Lian & andre
- UV photolysis of free chlorine – T L Brooks & andre
- Swimmer hygiene survey results – Water Quality & Health Council
- Exposure to trichloroamine and respiratory symptoms in pool workers – J H Jacobs & andre
Skriv et svar