Comparative formation of disinfection byproducts and human health risk under different chlorinated disinfectant types and water matrices

Il trattamento dell'acqua si basa su un'idea semplice e potente: aggiungere un po' di cloro per uccidere i germi che ci rendono malati. Per decenni, questa strategia è stata l'ossatura della salute pubblica, trasformando l'acqua pericolosa in qualcosa di sicuro da bere e in cui nuotare. Ma la chimica raramente è unidirezionale. Quando il cloro incontra la materia organica naturale nell'acqua, o il sudore e l'urina che i nuotatori inevitabilmente introducono, non svanisce semplicemente. Si trasforma, creando un nuovo insieme di sostanze chimiche chiamate sottoprodotti della disinfezione. Questi sottoprodotti sono gli effetti collaterali involontari del mantenimento dell'acqua pulita e, sebbene siano necessari per prevenire le malattie, alcuni di essi possono porre i propri rischi per la salute umana. La sfida per scienziati e regolatori è capire esattamente come si formano questi prodotti chimici, come le persone vi siano esposte e se il tipo specifico di cloro utilizzato faccia una differenza nel rischio finale.

Uno studio recente di Yeonjeong Ha presso l'Università di Pyeongtaek, in Corea del Sud, esamina da vicino questo complesso equilibrio. La ricerca confronta due modi molto diversi di aggiungere cloro all'acqua. Da un lato ci sono i metodi convenzionali utilizzati nella maggior parte degli impianti di potabilizzazione, che si affidano al cloro gassoso o a soluzioni liquide come l'ipoclorito di sodio. Questi rilasciano cloro immediatamente e con forza. Dall'altro lato ci sono i disinfettanti solidi, spesso visti nelle piscine, che contengono acido cianurico. Questo acido agisce come un stabilizzante, trattenendo il cloro e rilasciandolo lentamente nel tempo, il che è utile per mantenere un livello costante di protezione in una piscina affollata. Lo studio pone una domanda diretta: la scelta tra questi due metodi cambia i tipi e le quantità di sottoprodotti dannosi che finiscono nell'acqua, e cambia il rischio per le persone che utilizzano quell'acqua?

Per rispondere a questo, i ricercatori hanno raccolto dati da decine di studi precedenti, esaminando misurazioni del mondo reale sia da piscine che da acqua del rubinetto. Si sono concentrati su due gruppi principali di sottoprodotti: i trialometani e gli acidi alogenoacetici. Questi sono i prodotti chimici più comuni che si formano quando il cloro reagisce con la materia organica, e sono quelli che i regolatori monitorano più attentamente. Il team ha anche esaminato altre due sostanze meno studiate ma potenzialmente importanti: il tricloruro di azoto, un gas che conferisce alle piscine al coperto quel tipico odore e può irritare i polmoni, e l'acido cianurico stesso, che si accumula nelle piscine nel tempo. Confrontando le concentrazioni di questi prodotti chimici attraverso diversi tipi di acqua e metodi di disinfezione, i ricercatori sono riusciti a delineare un quadro più chiaro di dove risiedano i rischi.

I risultati confermano ciò che molti esperti sospettavano ma avevano bisogno di dati per dimostrare: le piscine sono un ambiente molto più intenso per le reazioni chimiche rispetto all'acqua potabile. Poiché i nuotatori aggiungono costantemente materia organica all'acqua e il cloro rimane nella piscina per lunghi periodi, la concentrazione di sottoprodotti nelle piscine è significativamente più alta rispetto all'acqua del rubinetto. Tuttavia, il tipo di disinfettante utilizzato ha fatto una differenza sorprendente. Quando i ricercatori hanno esaminato le piscine che utilizzano i solidi stabilizzati con acido cianurico, hanno scoperto che la formazione di sottoprodotti bromurati — sostanze chimiche che contengono bromo e sono spesso più tossiche dei loro "cugini" composti solo dal cloro — era sostanzialmente ridotta. Al contrario, le piscine trattate con cloro gassoso standard o soluzioni liquide mostravano livelli più elevati di questi composti bromurati. Ciò suggerisce che l'acido stabilizzante possa effettivamente cambiare i percorsi chimici in modo da sopprimere la creazione dei sottoprodotti più pericolosi.

Lo studio ha anche esaminato come le persone entrano in contatto con queste sostanze chimiche. Risulta che il modo in cui ci si espone dipenda fortemente dall'ambiente. Nelle piscine, il modo più significativo in cui le persone assorbono questi prodotti chimici volatili è respirandoli. L'aria sopra l'acqua contiene alti livelli di questi gas e, per i nuotatori, l'inalazione rappresenta quasi tutta la loro esposizione. Al contrario, per le persone che utilizzano l'acqua del rubinetto a casa, la principale via di esposizione è bere l'acqua, sebbene l'inalazione del vapore durante la doccia giochi anche un ruolo importante per i prodotti chimici più volatili. Quando i ricercatori hanno calcolato i potenziali rischi per la salute, hanno scoperto che, sebbene la maggior parte dei rischi non legati al cancro fosse bassa, c'era una possibilità misurabile di cancro derivante dall'esposizione a lungo termine a queste sostanze, particolarmente negli scenari dell'acqua del rubinetto in cui le persone bevono l'acqua quotidianamente.

Interessante è che l'uso di disinfettanti stabilizzati con acido cianurico è stato associato a minori rischi stimati di cancro rispetto al cloro convenzionale. Ciò concorda con il fatto che questi stabilizzanti riducono la formazione dei composti bromurati più tossici. Tuttavia, lo studio ha anche evidenziato lacune significative nella nostra conoscenza. Per quanto riguarda il tricloruro di azoto, il gas che causa quel forte odore di piscina, esistono pochissimi dati tossicologici disponibili per determinare un limite di respirazione sicuro. Allo stesso modo, sebbene l'acido cianurico sia ampiamente utilizzato, la comunità scientifica non ha ancora concordato su un limite di sicurezza affidabile per quanto una persona possa ingerirlo in sicurezza nel corso di una vita. Le linee guida esistenti variano enormemente, rendendo difficile valutare il vero rischio di questo comune additivo per le piscine.

In definitiva, questa ricerca fornisce una visione più sfumata della sicurezza dell'acqua. Suggerisce che la scelta del disinfettante non è solo una questione di logistica o di costo, ma un fattore che può influenzare il profilo chimico dell'acqua e i rischi per la salute associati ad essa. Sebbene i solidi stabilizzati con acido cianurico sembrino ridurre il rischio di formazione di certi sottoprodotti tossici nelle piscine, lo studio sottolinea che abbiamo ancora bisogno di migliori dati sugli effetti a lungo termine delle sostanze chimiche che già utilizziamo. Il lavoro funge da promemoria del fatto che mantenere l'acqua sicura è un continuo atto di equilibrio, dove ogni scelta chimica ha un effetto a catena che arriva ben oltre il bordo della piscina o il lavandino della cucina.