Uima-altaat ovat loistava tapa vilvoitella kuumana kesänä. Idea ei tietenkään ole erityisen omaperäinen, ja satoja ihmisiä saattaa käyttää tiettyä uima-allasta päivittäin. Kemian avulla voidaan estää meitä uimasta vedessä, joka sisältää mahdollisia vesivälitteisiä infektioita. Se voi myös auttaa altaaseen pissaamisen perisynnissä, vaikkakaan ei ilman seurauksia. Kuten luultavasti jo tiedätkin, se tekee tämän uimahalliveden kloorin avulla – vaikka se ei ole niin yksinkertaista kuin luuletkaan!
Aluksi, miten vesi kloorataan? Voisi olettaa, että se tehdään kloorin avulla, mutta itse asiassa altaiden klooraus itse kloorilla on käynyt melko harvinaiseksi. Tämä johtuu kloorikaasun myrkyllisyydestä, joka tekee sen varastoinnista hankalaa ja onnettomuuden sattuessa mahdollisesti vaarallista terveydelle. Sen sijaan sen sijaan käytetään muita kemikaaleja, joilla myös veden klooraus voidaan suorittaa.
Kärkenä näistä ovat hypokloriitit, ja joitakin yleisimmin käytettyjä ovat natriumhypokloriitti ja kalsiumhypokloriitti. Näiden yhdisteiden etuna klooriin verrattuna on se, että ne ovat huoneenlämmössä kiinteitä aineita ja ne voidaan liuottaa veteen, mikä tekee niiden varastoinnista ja käytöstä paljon helpompaa. Natriumhypokloriitti on yhdiste, johon olet todennäköisesti törmännyt kotitaloudessasi, sillä se on klooripohjaisten valkaisuaineiden komponentti. Sitä myydään hieman väkevämpinä liuoksina uima-altaiden klooraukseen, ja sitä saa myös tabletteina. Kun sitä on kerran vedessä, sen pitoisuus on tietysti paljon pienempi kuin valkaisuaineissa, joten se, että sitä löytyy myös sieltä, ei ole huolenaihe.
Kaikki kloori- ja hypokloriittisuolat reagoivat veden kanssa muodostaen erilaisen yhdisteen nimeltä hypokloorihappo. Tämä on suhteellisen heikko happo, mutta myös voimakas hapetin, ja se on itse asiassa suurelta osin vastuussa veden kloorauksen bakteereja tuhoavista vaikutuksista. On kiistelty siitä, miten se auttaa tappamaan bakteereja, ja sen uskotaan vaikuttavan useisiin tekijöihin bakteerin solukalvolla, kuten tukahduttavan solun aineenvaihduntatoimintoja, estävän DNA:n monistumisen ja estävän solujen proteiineja ryhmittymästä yhteen.
Hypokloorihappo dissosioituu (jakautuu) osittain vedessä muodostaen hypokloriitti-ionin. Tämä on noin 60 kertaa hypokloorihappoa heikompi hapetin, joten se ei auta yhtä hyvin poistamaan bakteereja vedestä. Onneksi hypokloorihapon dissosiaatio on palautuva, ja voimme säätää sitä omaksi eduksemme seuraamalla altaan happamuutta. Haluamme pitää altaan pH-arvon sellaisena, että siinä on miellyttävä uida, ja pitämällä sen välillä 7,2-7,8 suosimme sitä, että suurin osa hypokloorihaposta pysyy paikallaan sen sijaan, että se hajoaisi hypokloriitti-ioniksi. Näiden kahden yhdistettyä pitoisuutta kutsutaan usein ”vapaaksi käytettävissä olevaksi klooriksi” (FAC).
Toinen ongelma, erityisesti ulkouima-altaissa, on UV-fotolyysi. Tämä tarkoittaa kemiallisten yhdisteiden hajoamista UV-valon vaikutuksesta. Kuten hyvin tiedämme, aurinko säteilee UV-valoa, jolta pyrimme suojautumaan aurinkovoiteilla. UV-valo voi myös aiheuttaa hypokloriitti-ionien (ja vähäisemmässä määrin hypokloorihapon) hajoamisen. Tämä aiheuttaa 90 prosenttia ulkoaltaiden FAC-häviöstä ja tarkoittaa, että ulkoaltaat on kloorattava useammin. Tämän estämiseksi allasveteen voidaan lisätä myös muita kemikaaleja, joista keskustelemme pian.
Klooratussa altaassa uidessa vietetyn päivän yleinen sivuvaikutus on silmien kirvely. Usein tätä syytetään siitä, että altaan klooripitoisuus on ”liian korkea”; itse asiassa asia on päinvastoin, kuten tulemme huomaamaan. Ensinnäkin hypokloorihappo tai hypokloriitti-ionit eivät itse asiassa aiheuta silmien kirvelyä. Itse asiassa se on seurausta yhdisteistä, jotka syntyvät niiden reagoidessa hikisi – tai virtsasi – sisältämien kemiallisten yhdisteiden kanssa.
Kumpikin hiki ja virtsa sisältävät ammoniakkia tai ammoniakista peräisin olevia yhdisteitä. Urea on yhdiste, jonka yhdistämme virtsaan, mutta sitä esiintyy itse asiassa hyvin pieninä pitoisuuksina myös hiessä. Virtsahappo on toinen yhdiste, jota esiintyy molemmissa. Kun nämä yhdisteet reagoivat klooratun veden hypokloorihapon kanssa, syntyy erilaisia yhdisteitä, joista osa tunnetaan kloramiineina.
Kloramiinit ovat yhdisteitä, jotka aiheuttavat silmä-ärsytystä, jota kaikki tätä lukevat uimarit ovat epäilemättä joskus kokeneet. Ne ovat myös vastuussa hajusta, jonka yhdistämme uima-altaisiin. Vaikka puhumme usein kloorin hajusta, sitä tuottavat itse asiassa nämä sivutuotteet, joten jos uima-allas haisee vahvasti ”kloorille”, se viittaa siihen, että vedessä on enemmän näitä yhdisteitä – mikä ei tietenkään ole hyvä asia!
Prosenttiosuus ihmisistä, jotka ovat valmiita tunnustamaan pissanneensa uima-altaaseen, on itse asiassa korkeampi kuin luulisi: peräti 19 prosenttia amerikkalaisista, joita kysyttiin vuonna 2012 tehdyssä tutkimuksessa, myönsi, että he ovat jossain vaiheessa keventäneet oloaan uima-altaaseen veteen. Samassa tutkimuksessa 79 prosenttia vastaajista epäili, että muut ihmiset virtsaavat veteen. Tämä ei ole hyvä uutinen, sillä virtsa lisää allasvedessä olevan trikloroamiinin määrää. Trikloroamiinin on syytetty aiheuttavan hengitystieoireita usein uiville ja uima-altaissa työskenteleville, ja keskustelua on käyty siitä, voisiko se aiheuttaa joillakin astmaa.
Toinen uima-altaaseen pissaamisen seurauksena syntyvä kemikaali on syanogeenikloridi, kemikaali, jolla voi myös olla melko epämiellyttäviä vaikutuksia – tosin uimavedessä syntyvillä pitoisuuksilla on kyseenalaistettu, ilmenisikö mitään haittavaikutuksia. On tietysti olemassa yksinkertainen tapa estää näiden yhdisteiden muodostuminen, ja se on tietenkin se, ettei altaaseen pissata. Jos olet vannoutunut uima-altaaseen pissaaja, sinun kannattaa ehkä harkita kantaasi uudelleen! Michael Phelps, ota huomioon.
Kloorausprosessin sivutuotteiden sisältämää klooria kutsutaan ”yhdistetyksi klooriksi” (CC). Kloorin kokonaismäärä altaassa on vapaan käytettävissä olevan kloorin (FAC) ja yhdistetyn kloorin summa, ja suositellaan, että FAC-tason tulisi pysyä 1-4 miljoonasosan välillä. Olympia-altaassa on 2 500 000 litraa vettä, joten tämä on itse asiassa uskomattoman pieni määrä.
Muitakin yhdisteitä voidaan lisätä, samoin kuin niitä, jotka on lisätty klooria varten. Yksi tällainen yhdiste on kalsiumkloridi. Sitä lisätään estämään hieman liukenevan kalsiumsulfaatin, joka on osa uima-altaiden laattojen välissä olevaa laastia, hidasta liukenemista. Se estää tämän niin sanotun yhteisen ionivaikutuksen avulla. Pohjimmiltaan kalsiumkloridin sisältämät kalsiumionit nostavat kalsiumionien pitoisuutta vedessä, jolloin suuri osa kalsiumsulfaatista ei pääse liukenemaan.
Toinen yhdiste, jota voidaan lisätä, on isosyanuurihappo. Tämä yhdiste on rikkakasvien torjunta-aine, joten sen pitoisuudet on pidettävä alle 200 miljoonasosassa; yleensä sitä on paljon vähemmän. Sitä lisätään siksi, että se voi auttaa vakauttamaan klooripitoisuuksia erityisesti ulkoaltaissa, joissa ne ovat UV-valon vaikutuksesta heikentyneet. Isosyanuurihappo reagoi hypokloriitti-ionien kanssa muodostaen dikloori(iso)syaanihappoa. Tämäkin reaktio on kuitenkin palautuva, ja kun hypokloriitti-ionit tyhjenevät UV-fotolyysin vaikutuksesta, tämän yhdisteen hajoaminen takaisin isosyanuurihapoksi ja hypokloriitti-ioneiksi edistyy. Se toimii siis eräänlaisena kloorin ”säiliönä”, joka täydentää menetettyjä hypokloriitti-ioneja.
Tämän artikkelin aikana on luultavasti käynyt selväksi, että uima-altaan puhtaana pitämisen taustalla on paljon kemiaa. Uima-altaan kemiallinen maisema on jatkuvasti muuttuva, ja sen huolellista hallintaa tarvitaan turvallisen ja puhtaan uima-altaan ylläpitämiseksi.
Nauttiko tämä viesti & graafista? Harkitse Compound Interestin tukemista Patreonissa, ja saat esikatseluja tulevista postauksista & lisää!
Tässä artikkelissa oleva grafiikka on lisensoitu Creative Commons Nimeä-Ei-Kaupallinen-Ei-Johdannaisia 4.0 Kansainvälinen Lisenssi. Haluatko jakaa sitä muualla? Katso sivuston sisällön käyttöohjeet.
Viitteet & Lisälukemista
- Uima-altaiden kemia – D De Le Matter
- Kloramiinit – uima-altaiden hajun ymmärtäminen – American Chemistry Council
- Uima-altaiden kemian laskentataulukot – Royal Society of Chemistry
- Haihtuvat desinfiointituotteet by-products from chlorination of uric acid – L Lian & others
- UV photolysis of free chlorine – T L Brooks & others
- Swimmer hygiene survey results – Water Quality & Health Council
- Exposure to trichloroamine and respiratory symptoms in pool workers – J H Jacobs & others
Vastaa