游泳池的加氯處理及三鹵甲烷的形成與濃度分布

一、 游泳池的加氯處理

游泳池首重池水清潔度，由於游泳池的水中無法避免的會存在可 能致病的微生物，為了確保人體不致遭受病菌感染，保持池水的制菌 能力為池水管理重要的一環⁽³¹⁾。游泳池殺菌消毒的方法有許多種，目 前國際間使用性最頻繁的即為加氯消毒法^(32-35)。此法廣泛的受到應用 主要的原因有下列四點⁽³²⁾：

1. 餘氯之強氧化力殺菌成效佳；

2. 加氯消毒法的操作上較簡易；

3. 以較低的成本達到與其他消毒方法相同的殺菌力；

4. 餘氯的消毒持久性佳。

游泳池中的加氯消毒方法通常最常見的加氯形式是以次氯酸鈉 加入水中，該鹽類進入池水後會形成次氯酸與次氯酸根離子，並主要 以次氯酸的形式存在，而次氯酸即為破壞細菌生理反應的重要化合物

(33)。次氯酸所具備之強氧化力會破壞細菌上的薄膜造成其生理失調而 凋亡，以達成殺菌的功效⁽³⁶⁾。

體的唾液、尿液、汗水等，或者游泳者身上所擦拭的乳液產生反應，

形成所謂的消毒性副產物(Disinfection by-products, DBPs)。相關的研 究指出，絕大多數的游泳池經營者並不會在殺菌消毒的過程中進行前 處理的動作來降低總有機碳的濃度⁽³⁵⁾。所以消毒性副產物在游泳池水 中之形成乃為不可避免的現象。而主要的 DBPs 即為 THMs，包括 CHCl3、CHCl2Br、CHClBr2、CHBr3。

二、 游泳池中三鹵甲烷的形成

Judd 和 Jeffrey(1995)⁽³⁷⁾進行實驗以研究THMs 的形成機制。在其 實驗中，以控制有機物質的劑量(尿液 0 ml/L vs. 50 ml/L 和腐質酸的 濃度 10ppm vs. 30 ppm)以及不同殺菌劑的形式(次溴酸和次氯酸)和 濃度、水樣滯留時間的長短(6 hr vs. 72 hr)、攪拌水樣的程度(0 rpm vs.

140 rpm)作為考慮影響 THMs 生成的變因。經統計方法中變異數分析 顯示，具有顯著性差異的影響因子為尿液的濃度與殺菌劑的種類。滯 留時間的長短和攪拌的程度則不具顯著性的影響。殺菌劑的形式會顯 著影響所有 THMs 的濃度，其中 CHCl3與 CHBr3為最主要的產物，

當使用的殺菌劑為次氯酸時，CHCl3為主要的產物；相對的，當使用 的殺菌劑為次溴酸時，主要的產物則為CHBr3。該研究同時證實，當 殺菌劑為次溴酸時，THMs 的產生量為使用次氯酸為殺菌劑時的

Kim 等人(2002)⁽³³⁾利用實驗模擬游泳池中THMs 的形成。他們分 別以30℃、pH 7.0 之地下水和地面水，並且在水中分別加入源自人體 的毛髮、乳液、唾液、皮膚及尿液等不同的人體物質並放置在300ml 的玻璃瓶中，使其反應 24 小時和 72 小時。然後，加入總氯量介於 0.84mg-Cl2/L 至 6.0mg-Cl2/L 的氯，以分析 DBPs 的形成。結果顯示，

較長的反應時間(72 小時)及較高的有機含量，可以導致較高的 DBPs 之形成。另外，不管是地下水或者是地面水，形成的DBPs 中，氯仿 (CHCl3)均為主要的生成物質。此外，他們亦發現，不同的人體有機物 中，唾液及乳液對於THMs 的形成具顯著正面的增加作用。亦即，這 兩種物質為THMs 形成重要的前趨物質。他們建議，為了有效降低池 水中有害的DBPs 的濃度，游泳池水必須經常性的更換，水循環使用 的過程中應該增加過濾的系統。

Singer(1999)⁽³⁹⁾則指出，游泳池池水中的 pH 值、反應時間、溫度、

天然有機物的特性及濃度、加氯量和殘餘氯量、溴離子的濃度等因子 會影響游泳池池水中消毒性副產物濃度大小。由於游泳池的池水經常 為循環性的使用，導致 DBPs 容易於池水中累積增加⁽³⁵⁾。再者游泳池 管理者為了保持游泳池水之制菌能力，會固定時間添加消毒劑以保持

液、唾液及汗液等有機物質即有機會在游泳池中與殺菌劑進行反應形

成THMs^{(34, 40)}。所以相較於一般自來水的使用情況，一般而言，游泳

池中THMs 的濃度較飲用水中的 THMs 濃度高。

三、 游泳池環境中三鹵甲烷的濃度分布

游泳池水中THMs 的濃度大小變異，主要受到游泳池中游泳的人 數多寡、加氯量、含溴量、游泳池的通風狀況和水中的有機物質含量 等五個因子所影響^{(38, 41)}。Gibbons 和 Laha(1999)⁽³⁶⁾指出，要達到一定 水準的殺菌效果，水中的氯之含量一定要充足，而且反應的時間要足 夠。因此游泳池管理者為了保持游泳池水之制菌能力，會固定時間添 加消毒劑以保持餘氯量。如此，THMs 的濃度亦隨之增加，人體暴露 於高濃度的THMs 的健康風險亦將增加。

國 外 已 經 有 許 多 室 內 游 泳 池 環 境 中 三 鹵 甲 烷 相 關 的 研 究 ， Aggazzotti 等人(1987)⁽⁴²⁾對義大利摩德納地區的室內游泳池進行採樣 以及分析。他們在室內游泳池內離水面150 公分處架設空氣採樣點並 採集水面下 20 公分的池水樣本以及並利用氣相層析質譜儀(GC–MS) 進行分析，結果發現了水中三氯甲烷濃度範圍自 17 μg/L 至 47 μg/L 之間；空氣中三氯甲烷濃度分布範圍甚廣，自66 μg/m³至 648 μg/m³ 之間，範圍差距接近 10 倍。同一研究團隊在隨後幾年持續對室內游

泳池空氣進行三鹵甲烷的採樣，亦發現有相似的結果，顯示室內游泳 池空氣中三鹵甲烷濃度變異性大^{(43, 44)}。

相同對室內游泳池空氣中三鹵甲烷進行採樣研究的研究者還有 加拿大的 Levesque 等人(1994)⁽⁴⁵⁾，其研究團隊於 1993 年於加拿大魁 北克的一座室內游泳池(長 25 公尺、寬 10 公尺、深 2.5 公尺)進行環 境中三氯甲烷進行採樣研究，空氣採樣點的高度設定為游泳人員呼吸 換氣區域，並採集游泳池水面下 20 公分處的水樣進行分析，結果發 現水中三氯甲烷濃度範圍由158.6 μg/L 至 567.5 μg/L，空氣中三氯甲 烷濃度分布為2521 μg/m³至 8107 μg/m³之間。隨後在1995 至 1996 年 之間 Levesque 等人(2000)⁽⁴⁶⁾同樣在位於魁北克的一座國際比賽等級 大型室內游泳池(長 50 公尺、寬 25 公尺)進行採樣研究，結果發現水 中三氯甲烷濃度範圍由 19 μg/L 至 52 μg/L，空氣中三氯甲烷濃度分 布為78 μg/m³至329 μg/m³之間，兩個研究顯示出不同游泳池之間環 境中三氯甲烷的濃度可能存在相當大的差異性。

近年國內亦有研究者針對室內游泳池環境中的三鹵甲烷暴露進 行相關的研究。Hsu 等人(2009)⁽⁴⁾開發完成了室內游泳池消毒性副產 物的雙層空氣室模擬模式，該數學模式可以考慮游泳池內游泳的人數、

的濃度、室內空氣流動的速率等因子，結合這些相關因子以評估游泳 池平均室內空氣中消毒性副產物的濃度。並認為室內游泳池的三氯甲 烷的濃度與游泳池水面高度有關，距離水面約 20 公分以內的邊界層

（Boundary Layer）高度屬於高濃度區，此為游泳者游泳時的換氣區 域，且此邊界層空氣區域中的三氯甲烷濃度相較於室內空氣整體平均 濃度可高達 40 倍以上，顯示距離水面不同高度的空氣中三氯甲烷的 濃度變異相當大。

表二整理出國內外相關研究所分析之室內游泳池環境中三鹵甲 烷的濃度，從表中可以明顯看出，絕大多數國外的游泳池所分析而得 之三氯甲烷的濃度資料，相對的高於國內游泳池氯仿的濃度(34, 40, 42-51)。 目前國內甚少室內游泳池空氣採樣數據，對於國內室內游泳池環境空 氣中三鹵甲烷的濃度是否也具有高度的變異性?非常值得進行研究與 分析，以建立國人游泳暴露的相關資訊。

表二 、 國內外游泳池環境中三鹵甲烷的濃度分布與比較 (Aggazzotti et al., 1990) (Aggazzotti et al., 1993)

(Aggazzotti et al., 1998)

(Fantuzzi et al., 2001)

國家 泳池採樣方式/

2521–8107 μg/m³

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(Levesque et al., 1994)

(Levesque et al., 2000)

33.6–306.7 μg/m³

空氣中:

(Erdinger et al., 2004) Gallego 2008a)

國家 泳池採樣方式/ Gallego 2008b)

西班牙  水面下 20 公分水樣

19.5–61.6 μg/m³

池水中:

(Font–Ribera et al., 2010)