Le piscine sono un modo brillante per rinfrescarsi durante una calda estate. Naturalmente, questa non è un’idea particolarmente originale, e centinaia di persone potrebbero usare una particolare piscina ogni giorno. La chimica è a disposizione per aiutarci a evitare di nuotare in acque che ospitano potenziali infezioni trasmesse dall’acqua. Può anche aiutare con il peccato capitale della pipì in piscina, anche se non senza conseguenze. Lo fa, come probabilmente già sapete, attraverso la clorazione dell’acqua della piscina – anche se è meno semplice di quanto si possa pensare!
In primo luogo, come viene clorata l’acqua? Ci si potrebbe aspettare che sia realizzata usando il cloro, ma in realtà è diventato abbastanza raro clorare le piscine usando il cloro stesso. Questo è dovuto alla natura tossica del cloro gassoso, che lo rende difficile da conservare e potenzialmente pericoloso per la salute se dovesse verificarsi un incidente. Invece, vengono utilizzati altri prodotti chimici che possono anche realizzare la clorazione dell’acqua.
Il capo di questi sono gli ipocloriti, e alcuni dei più comunemente usati sono l’ipoclorito di sodio e l’ipoclorito di calcio. Questi composti hanno un vantaggio rispetto al cloro, in quanto sono solidi a temperatura ambiente e possono essere dissolti in acqua, il che li rende molto più facili da conservare e usare. L’ipoclorito di sodio è un composto che probabilmente hai incontrato anche in casa tua, poiché è un componente dei candeggianti a base di cloro. Viene venduto in soluzioni di concentrazione leggermente più alta per clorare le piscine, e può anche essere ottenuto in forma di compresse. Naturalmente, una volta che è nell’acqua, è ad una concentrazione molto più bassa di quella che si trova nella candeggina, quindi il fatto che si trovi anche lì non è una preoccupazione.
Sia il cloro che i sali di ipoclorito reagiscono con l’acqua per produrre un composto diverso chiamato acido ipocloroso. Questo è un acido relativamente debole, ma anche un forte agente ossidante, e in realtà in gran parte responsabile degli effetti battericidi della clorazione dell’acqua. Esattamente come aiuta a uccidere i batteri è stato discusso, e si pensa che influenzi una serie di fattori sulla membrana cellulare dei batteri, tra cui la soppressione della funzione metabolica della cellula, impedendo la replicazione del DNA e impedendo alle proteine nelle cellule di raggrupparsi insieme.
L’acido ipocloroso si dissocia parzialmente (si divide) in acqua, formando lo ione ipoclorito. Questo è un ossidante circa 60 volte più debole dell’acido ipocloroso, quindi non è altrettanto efficace nel rimuovere i batteri dall’acqua. Fortunatamente, la dissociazione dell’acido ipocloroso è reversibile, e possiamo modificarla a nostro favore monitorando l’acidità della piscina. Mentre vogliamo mantenerla a un pH in cui sia ancora piacevole nuotarci, mantenendola tra 7,2 e 7,8, favoriamo che la maggior parte dell’acido ipocloroso rimanga fermo, piuttosto che rompersi per formare lo ione ipoclorito. Le concentrazioni combinate dei due sono spesso indicate come “cloro libero disponibile” (FAC).
Un altro problema, in particolare nelle piscine all’aperto, è quello della fotolisi UV. Questa è la rottura dei composti chimici in presenza di luce UV. Come sappiamo bene, il sole emette luce UV, che è ciò da cui cerchiamo di proteggerci con la protezione solare. Questa luce UV può anche causare la rottura degli ioni ipoclorito (e, in misura minore, dell’acido ipocloroso). Questo causa il 90% della perdita di FAC dalle piscine all’aperto e significa che le piscine all’aperto richiedono una clorazione più frequente. Altri prodotti chimici possono anche essere aggiunti all’acqua della piscina per aiutare a prevenire questo, cosa che discuteremo tra poco.
Un effetto collaterale comune di una giornata di nuoto in una piscina clorata è il bruciore agli occhi. Spesso, questo viene attribuito ai livelli di cloro nella piscina che sono “troppo alti”; in realtà, è vero il contrario, come scopriremo. In primo luogo, non è in realtà l’acido ipocloroso o gli ioni ipoclorito che causano questi occhi doloranti. Infatti, è il risultato dei composti prodotti dalla reazione di questi con i composti chimici contenuti nel sudore – o nell’urina.
Sia il sudore che l’urina contengono ammoniaca o composti derivati dall’ammoniaca. L’urea è un composto che associamo all’urina, ma in realtà si trova a livelli molto bassi anche nel sudore. L’acido urico è un altro composto che si trova in entrambi. Quando questi composti reagiscono con l’acido ipocloroso nell’acqua clorata, vengono prodotti una serie di composti, tra cui alcuni noti come clorammine.
Le clorammine sono i composti responsabili dell’irritazione agli occhi che tutti i nuotatori che leggono questo articolo hanno senza dubbio sperimentato prima o poi. Sono anche responsabili dell’odore che associamo alle piscine. Anche se spesso ci riferiamo a questo come l’odore del cloro, in realtà sono questi sottoprodotti che lo producono, quindi se una piscina ha un forte odore di ‘cloro’, indica un livello più elevato di questi composti nell’acqua – che ovviamente non è una buona cosa!
La percentuale di persone disposte a confessare di fare pipì in piscina è in realtà più alta di quanto ci si potrebbe aspettare: un enorme 19% degli americani intervistati in un sondaggio del 2012 ha ammesso di aver, ad un certo punto, fatto i bisogni nell’acqua della piscina. Il 79% degli intervistati nello stesso sondaggio sospettava che altre persone urinassero nell’acqua. Questa non è una grande notizia, perché l’urina aumenta la quantità di tricloroamina presente nell’acqua della piscina. La tricloroammina è stata accusata di causare sintomi respiratori nei frequenti nuotatori e lavoratori delle piscine, con un dibattito sul fatto che potrebbe essere responsabile dell’induzione dell’asma in alcuni.
Un’altra sostanza chimica prodotta come conseguenza della pipì in piscina è il cloruro di cianogeno, una sostanza chimica che può anche avere alcuni effetti piuttosto sgradevoli – anche se, alle concentrazioni prodotte nell’acqua della piscina, è stato messo in dubbio se si vedrebbero effetti nocivi. Naturalmente, c’è un modo semplice per aiutare a prevenire la produzione di questi composti, e questo è, ovviamente, non fare pipì in piscina. Se sei un appassionato di pipì in piscina, potresti voler riconsiderare la tua posizione! Michael Phelps, prendi nota.
Il cloro contenuto in questi sottoprodotti della clorazione è definito “cloro combinato” (CC). La quantità totale di cloro nella piscina è la somma del cloro libero disponibile (FAC) e del cloro combinato, e si raccomanda che il livello di FAC rimanga tra 1-4 parti per milione. Una piscina olimpica contiene 2.500.000 litri d’acqua, quindi questa è in realtà una quantità incredibilmente piccola.
Si possono aggiungere anche altri composti, oltre a quelli aggiunti allo scopo della clorazione. Uno di questi composti è il cloruro di calcio. Questo viene aggiunto per evitare che il solfato di calcio leggermente solubile, un componente della stuccatura tra le piastrelle delle piscine, si dissolva lentamente. Previene questo attraverso qualcosa conosciuto come l’effetto ionico comune. Essenzialmente, gli ioni di calcio presenti nel cloruro di calcio aumentano la concentrazione di ioni di calcio nell’acqua, impedendo a gran parte del solfato di calcio di dissolversi.
Un altro composto che può essere aggiunto è l’acido isocianurico. Questo composto è un erbicida, e quindi i livelli devono essere mantenuti sotto le 200 parti per milione; di solito è presente ad un livello molto più basso. La ragione per cui viene aggiunto è che può aiutare a stabilizzare i livelli di cloro, in particolare nelle piscine all’aperto dove sono esauriti dall’azione dei raggi UV. L’acido isocianurico reagisce con gli ioni ipoclorito, producendo acido dicloro(iso)cianurico. Tuttavia, questa è un’altra reazione reversibile, e poiché gli ioni ipoclorito sono esauriti dalla fotolisi UV, viene promossa la scomposizione di questo composto in acido isocianurico e ioni ipoclorito. Agisce quindi come una sorta di “serbatoio” di cloro, reintegrando gli ioni ipoclorito persi.
Sarà probabilmente diventato chiaro nel corso di questo articolo che c’è molta chimica dietro il mantenimento di una piscina pulita. Il paesaggio chimico in una piscina è in costante evoluzione, e la sua gestione attenta è necessaria per mantenere una piscina sicura e pulita.
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Riferimenti & Ulteriori letture
- Chimica della piscina – D De Le Matter
- Clorammine – capire l’odore della piscina – American Chemistry Council
- Fogli di lavoro di chimica della piscina – Royal Society of Chemistry
- Disinfezione volatile da-prodotti volatili di disinfezione dalla clorazione dell’acido urico – L Lian & altri
- Fotolisi UV del cloro libero – T L Brooks & altri
- Risultati del sondaggio sull’igiene dei nuotatori – Water Quality & Health Council
- Esposizione alla tricloroamina e sintomi respiratori nei lavoratori delle piscine – J H Jacobs & altri
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