Simbassänger är ett utmärkt sätt att svalka sig under en varm sommar. Naturligtvis är detta ingen särskilt originell idé, och hundratals människor kan använda en viss pool varje dag. Kemin finns till hands för att förhindra att vi simmar i vatten som innehåller potentiella vattenburna infektioner. Den kan också hjälpa till med kardinalsynden att kissa i poolen, om än inte utan konsekvenser. Det gör den, som du säkert redan vet, genom att klorera poolvattnet – även om det är mindre enkelt än du kanske tror!
För det första, hur kloreras vatten? Du kanske förväntar dig att det sker med hjälp av klor, men det har faktiskt blivit ganska sällsynt att klorera pooler med hjälp av klor självt. Detta beror på klorgasens giftiga natur, vilket gör den svår att lagra och potentiellt hälsofarlig om en olycka skulle inträffa. Istället används istället andra kemikalier som också kan åstadkomma vattenklorering.
Den främsta bland dessa är hypokloriterna, och några av de vanligaste är natriumhypoklorit och kalciumhypoklorit. Dessa föreningar har en fördel jämfört med klor, eftersom de är fasta ämnen vid rumstemperatur och kan lösas upp i vatten, vilket gör dem mycket lättare att lagra och använda. Natriumhypoklorit är en förening som du förmodligen har stött på i ditt hushåll också, eftersom den ingår i klorbaserade blekmedel. Det säljs i lösningar med något högre koncentration för att klorera simbassänger, och kan också fås i tablettform. När det väl finns i vattnet är det naturligtvis i en mycket lägre koncentration än den som finns i blekmedel, så det faktum att det finns även där är inte ett bekymmer.
Både klor och hypokloritsalter reagerar med vatten för att producera en annan förening som kallas hypoklorsyra. Detta är en relativt svag syra, men också ett starkt oxidationsmedel och faktiskt till stor del ansvarig för de bakteriedödande effekterna av vattenklorering. Exakt hur den hjälper till att döda bakterier har debatterats, och man tror att den påverkar ett antal faktorer vid bakteriens cellmembran, bland annat genom att undertrycka cellens metaboliska funktion, förhindra dess DNA-replikation och hindra proteiner i cellerna från att gruppera sig.
Hypoklorsyra dissocieras (splittras upp) delvis i vatten och bildar hypokloritjonen. Detta är ett oxidationsmedel som är cirka 60 gånger svagare än hypoklorsyra, så det är inte lika bra för att hjälpa till att avlägsna bakterier från vatten. Lyckligtvis är dissociationen av hypoklorsyra reversibel, och vi kan justera den till vår fördel genom att övervaka bassängens surhetsgrad. Vi vill hålla ett pH-värde som fortfarande är behagligt för oss att simma i, men genom att hålla det mellan 7,2-7,8 gynnar vi att merparten av hypoklorsyran stannar kvar, snarare än att den bryts upp för att bilda hypokloritjonen. De kombinerade koncentrationerna av de två ämnena kallas ofta ”fritt tillgängligt klor” (FAC).
En annan fråga, särskilt när det gäller utomhuspooler, är den om UV-fotolys. Detta är upplösningen av kemiska föreningar i närvaro av UV-ljus. Som vi alla vet avger solen UV-ljus, och det är detta som vi försöker skydda oss mot med hjälp av solskyddsmedel. Detta UV-ljus kan också leda till att hypokloritjoner (och i mindre utsträckning hypoklorsyra) bryts upp. Detta orsakar 90 % av FAC-förlusten från utomhuspooler och innebär att utomhuspooler måste kloreras oftare. Andra kemikalier kan också tillsättas till poolvattnet för att förhindra detta, vilket är något vi kommer att diskutera inom kort.
En vanlig bieffekt av en dags simning i en klorerad pool är stickande ögon. Ofta skylls detta på att klorhalten i poolen är ”för hög”, men i själva verket är det tvärtom, vilket vi kommer att upptäcka. För det första är det faktiskt inte hypoklorsyran eller hypokloritjonerna som orsakar dessa ömma ögon. I själva verket är det resultatet av föreningar som bildas genom att dessa reagerar med kemiska föreningar som finns i din svett – eller i din urin.
Både din svett och din urin innehåller ammoniak eller föreningar som härrör från ammoniak. Urea är en förening som vi förknippar med urin, men den finns faktiskt också i mycket låga halter i svett också. Urinsyra är en annan förening som finns i båda. När dessa föreningar reagerar med hypoklorsyran i klorerat vatten bildas en rad föreningar, bland annat så kallade kloraminer.
Kloraminer är de föreningar som är ansvariga för den ögonirritation som alla frekventa simmare som läser detta utan tvekan har upplevt vid ett eller annat tillfälle. De är också ansvariga för den lukt som vi förknippar med simbassänger. Även om vi ofta hänvisar till detta som lukten av klor är det faktiskt dessa biprodukter som producerar den, så om en pool luktar starkt av ”klor” tyder det på en högre nivå av dessa föreningar i vattnet – vilket uppenbarligen inte är bra!
Andelen människor som är villiga att erkänna att de har kissat i poolen är faktiskt högre än vad man skulle kunna förvänta sig: hela 19 % av de tillfrågade amerikanerna i en undersökning från 2012 erkände att de någon gång har gjort sig av med vattnet i en swimmingpool. 79 % av de tillfrågade i samma undersökning misstänkte att andra människor kissar i vattnet. Detta är inga goda nyheter, eftersom urin ökar mängden trikloramin som finns i poolvattnet. Trikloramin har anklagats för att orsaka luftvägssymptom hos frekventa simmare och poolarbetare, med debatt om huruvida det kan vara ansvarigt för att framkalla astma hos vissa.
En annan kemikalie som produceras till följd av kiss i poolen är cyanogenklorid, en kemikalie som också kan ha ganska obehagliga effekter – även om det vid de koncentrationer som produceras i simvatten har ifrågasatts om man skulle se några negativa effekter. Det finns naturligtvis ett enkelt sätt att förhindra produktionen av dessa föreningar, och det är naturligtvis att inte kissa i poolen. Om du är en hängiven poolpissare kanske du vill ompröva din ståndpunkt! Michael Phelps, ta del av detta.
Kloret i dessa biprodukter från klorering kallas ”kombinerat klor” (CC). Den totala mängden klor i poolen är summan av fritt tillgängligt klor (FAC) och kombinerat klor, och det rekommenderas att FAC-nivån ska ligga mellan 1-4 delar per miljon. En olympisk simbassäng innehåller 2 500 000 liter vatten, så detta är faktiskt en otroligt liten mängd.
Det kan också tillsättas andra föreningar, förutom de som tillsätts i syfte att klorera. En sådan förening är kalciumklorid. Denna tillsätts för att förhindra att det lättlösliga kalciumsulfatet, som ingår i fogningen mellan plattorna i simbassänger, sakta löses upp. Det förhindrar detta genom något som är känt som den gemensamma joneffekten. I huvudsak höjer de kalciumjoner som finns i kalciumklorid koncentrationen av kalciumjoner i vattnet, vilket förhindrar att en stor del av kalciumsulfatet löses upp.
En annan förening som kan tillsättas är isocyanursyra. Denna förening är en herbicid och halterna måste därför hållas under 200 miljondelar; den förekommer vanligen på en mycket lägre nivå. Anledningen till att den tillsätts är att den kan bidra till att stabilisera klorhalten, särskilt i utomhusbassänger där den minskar på grund av UV-ljus. Isocyanursyra reagerar med hypokloritjoner och producerar diklor(iso)cyanursyra. Detta är dock en annan reversibel reaktion, och när hypokloritjoner utarmas genom UV-fotolys främjas nedbrytningen av denna förening tillbaka till isocyanursyra och hypokloritjoner. Det fungerar därför som något av en klor-”reservoar” som fyller på de förlorade hypokloritjonerna.
Det har förmodligen blivit klart under denna artikel att det finns mycket kemi bakom att hålla en swimmingpool ren. Det kemiska landskapet i en simbassäng förändras ständigt, och det krävs en noggrann hantering av det för att upprätthålla en säker och ren bassäng.
Gillade du det här inlägget & grafiskt? Överväg att stödja Compound Interest på Patreon, och få förhandsvisningar av kommande inlägg & mer!
Grafiken i denna artikel är licensierad under en Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License. Vill du dela den någon annanstans? Se webbplatsens riktlinjer för användning av innehåll.
Referenser & Ytterligare läsning
- Poolkemi – D De Le Matter
- Kloraminer – att förstå poollukt – American Chemistry Council
- Arbetsblad om poolkemi – Royal Society of Chemistry
- Flyktig desinfektion genom-produkter från klorering av urinsyra – L Lian & andra
- UV-fotolys av fritt klor – T L Brooks & andra
- Undersökningsresultat om simmares hygien – Water Quality & Health Council
- Exponering för trikloroaminer och respiratoriska symtom hos simbassängarbetare – J H Jacobs & andra
Lämna ett svar