北京市某区游泳池水氰尿酸水平及其相关因素分析
付秀影, 黄露, 邹艳杰, 杜伟静, 王天乙     
北京市东城区疾病预防控制中心
摘要: 目的 通过对北京市某区游泳场所水质中氰尿酸含量进行测定和卫生学调查,了解辖区泳池场所中氰尿酸的水平及其相关因素,为制定相关卫生标准提供科学数据。方法 于2018年(4—8)月,选取使用氯化异氰尿酸酯类消毒剂的游泳场所,采集泳池水,分析池水温度、浑浊度、尿素、pH值、游离性余氯和氰尿酸6项指标,采用偏相关检验方法分析游泳池水质中氰尿酸含量及其相关因素。结果 氰尿酸中位数为23.0 mg/L,合格率为70.6%。游泳场所经营类型、结构设计、强制淋浴设备与否和消毒剂加药方式对氰尿酸合格率具有影响,其中学校泳池氰尿酸合格率最高,宾馆饭店其次,社会营利性泳池最低,露天泳池氰尿酸合格率最高,室内有窗泳池氰尿酸合格率高于室内无窗泳池氰尿酸合格率;有强制淋浴、机器自动加药的泳池氰尿酸合格率均高于无强制淋浴、人工加药泳池氰尿酸合格率,差异均具有统计学意义(P < 0.05)。泳池温度和尿素与氰尿酸含量呈正相关关系。结论 某区游泳池中氰尿酸合格率不高,泳池温度和尿素与氰尿酸含量呈正相关关系,建议管理者合理选择消毒剂种类,应继续关注泳池中氰尿酸含量,及时更换泳池水,保障游泳者的身体健康。
关键词: 游泳池    卫生    消毒剂    氰尿酸    影响因素    
Cyanuric Acid Levels and Related Factors in Swimming Pools in a District of Beijing
FU Xiuying, HUANG Lu, ZOU Yanjie, DU Weijing, WANG Tianyi
Abstract: Objectives To determine the level of cyanuric acid in swimming pools and related factors in the water quality of swimming pools in a certain area, and to provide scientific data for the development of relevant sanitary standards. Methods From April to August in 2018, swimming pools using chlorinated isocyanurate disinfectants were selected to collect pool water, and analyzed six indicators including pool water temperature, turbidity, urea, pH value, free residual chlorine and cyanuric acid. Relevant basic information were collected and the cyanuric acid content and related factors in swimming pool water quality were analyzed by partial correlation test. Results The median cyanuric acid was 23.0 mg/L, and the qualifed rate was 70.6%. Different swimming places, different structure design, forced shower, and different disinfectant dosing method had an effect on the qualified rate of cyanuric acid. The school pool had the highest qualified rate of cyanuric acid, followed by hotels and restaurants, and the lowest was social for-profit swimming pools. For the open-air swimming pool cyanuric acid, the pass rate was the highest, and the qualified rate of cyanuric acid in the indoor window swimming pool was higher than the cyanuric acid qualified rate in the indoor windowless swimming pool, and the qualified rate of cyanuric acid in the swimming pool with forced shower and automatic machine dosing was higher than that of the compulsory uric acid in the artificial dosing pool. The qualified rate was statistically significant (P < 0.05). Pool temperature and urea were positively correlated with cyanuric acid content. Conclusions The qualified rate of cyanuric acid in the swimming pool of a certain area was not high. The temperature of the swimming pool and the content of urea and cyanuric acid were positively correlated. It is recommended that the manager choose the type of disinfectant reasonably. The cyanuric acid content in the swimming pool should be continuously paid attention to, and the swimming pool water should be replaced in time to protect the swimmers' health.
Key words: swimming pool    sanitation    disinfectant    cyanuric acid    influencing factors    

泳池水质卫生状况直接关系到游泳者健康,是一个值得关注的问题。氯化消毒是当前游泳池水最常用的消毒方式,部分游泳池常用的氯化异氰尿酸酯类物质是异氰尿酸的含氯衍生物,具有良好的消毒氧化能力,主要包括二氯异氰尿酸钠(NaDCC)和三氯异氰尿酸(TCCA)[1]。NaDCC和TCCA在消毒过程中遇水分解产生次氯酸和氰尿酸[2-3]。氰尿酸为一种消毒副产物,其在游泳池水中的含量、对人体健康的影响、控制标准及技术、对消毒效果的影响等是目前比较关注的研究内容。通过调查游泳场所池水中氰尿酸水平,初步探索其与其他指标的相关性,为进一步科学评估游泳池水氰尿酸对人群健康和泳池消毒效果的影响提供依据。

1 材料与方法 1.1 调查内容

调查采用氯化异氰尿酸酯类做为消毒剂的游泳场所共34家。按照结构设计分为室内游泳池33家(室内有窗17家;室内无窗16家)和室外游泳池1家。按经营类型分为学校附属泳池4家;宾馆饭店附属14家;社会营利性16家。按是否设有强制淋浴分为有强制淋浴15家;无强制淋浴19家。按消毒剂加药方式分为机械自动加药10家和人工主动加药24家。

依据《公共场所卫生检验方法第6部分:卫生监测技术规范》(GB/T 18204.6-2013)[4],避开循环死角,每个游泳池在水面下30 cm处分别在深、中和浅水区各采集水样1份,用250 mL塑料瓶采集水样进行理化指标检测,共采集水质样102份。

1.2 检测指标

检测指标包括:浑浊度、pH值、尿素、池水温度、游离性余氯及氰尿共6项。

指标浑浊度和pH值的检测分别依据《生活饮用水标准检验方法感官性状和物理指标》(GB/T 5750.4-2006)[5]中的2.1散射法和5.1玻璃电极法执行,池水温度的检测依据《公共场所卫生检验方法第1部分:物理因素》(GB/T 18204.1-2013)[6]中温度计法进行,尿素检测依据《公共场所卫生检验方法第2部分:化学污染物》(GB/T 18204.2-2013)[7]执行,氰尿酸依据《游泳池水质标准》(CJ/T 244-2016)[8]附录D执行。

1.3 结果评价

氰尿酸结果评价依据《游泳池水质标准》(CJ/T 244-2016)[8]执行,其他指标依据《游泳场所卫生标准》(GB 9667-1996)[9]执行。

检测水样中有1项指标不合格,即视为该件水样不合格。

1.4 质量控制

统一调查方法。水样采集根据被测组分特性选用合适的采样瓶,专瓶专用,水样避光保存,及时完成采样单的填写。

水样采集与运输严格按照《公共场所卫生检验方法第6部分:卫生监测技术规范》(GB/T 18204.6-2013)[4]规定进行,水样采集后及时送达实验室。水质检验中采用了空白水样、平行水样,并对出现异常检测结果(数值过高或过低)的水样进行复测。

资料录入采用双人双录入方式,对异常数据进行审核和处理。

1.5 数据处理和统计分析

检测结果及调查信息录入基于Excel 2007建立的数据库,SPSS 19.0软件进行统计分析,采用描述性分析、χ2检验和偏相关检验方法分析,检验水准α=0.05。

2 结果 2.1 游泳池水质合格率

2018年共检测泳池水样102份,合格69份,总合格率为67.6%。监测指标中浑浊度、pH值的合格率均为100.0%,不合格指标为池水温度、尿素、游离性余氯及氰尿酸,合格率依次为69.6%、79.4%、79.4%和70.6%(表 1)。

表 1 游泳池氰尿酸及其他相关水质指标检测结果
指标 标准限值 P25 中位数 P75 范围 合格数/份 合格率/%
池水温度/℃ 22~26 23.40 24.50 27.10 22.40~30.0 71 69.6
pH值 6.5~8.5 7.10 7.15 7.20 6.92~7.29 102 100.0
浑浊度/NTU <1.0 0.25 0.25 0.25 0.25~0.25 102 100.0
尿素/(mg/L) ≤3.5 0.23 0.97 3.00 0.01~21.73 81 79.4
游离性余氯/(mg/L) 0.3~0.5 0.30 0.36 0.45 0.05~0.89 81 79.4
氰尿酸*/(mg/L) <30(室内)
<100(室外)
8.50 23.00 35.00 3.00~53.0 72 70.6
注:“*”为氰尿酸标准限值依据《游泳池水质标准》(CJ/T 244-2016)[8]评价,其余依据《游泳场所卫生标准》(GB 9667-1996)[9]评价。表中室内表示室内游泳池,室外表示室外游泳池

2.2 相关性分析

由于氰尿酸及相关指标均不符合正态性分布要求,故采取Spearman相关(等级相关)分析,以探讨氰尿酸与其他指标间的相关性,结果显示,氰尿酸与池水温度和尿素呈正相关,与泳池游离性余氯呈负相关(P<0.05;表 2)。为控制池水温度、尿素和泳池游离性余氯对相关分析的干扰,采取Spearman偏相关,结果显示,氰尿酸与池水温度和尿素存在不同程度的正相关关系(P<0.01;表 3)。

表 2 2018年某区游泳池水质氰尿酸及其他指标的Spearman相关性分析(r值)
氰尿
泳池游
离性
余氯
池水
温度
pH值 尿素
氰尿酸 1 -0.249* 0.331** 0.016 0.645**
泳池游离性余氯 1 0.123 0.035 -0.333**
池水温度 1 -0.073 0.222*
pH值 1 0.075
尿素 1
注:“ ** ”为P<0.01,“*”为P<0.05

表 3 2018年某区游泳池水质氰尿酸及其他指标的Spearman偏相关性分析(r值)
氰尿
泳池游离
性余氯
池水
温度
尿素
氰尿酸 1 -0.108 0.27** 0.574**
泳池游离性余氯 1 0.233* -0.241*
池水温度 1 0.066
尿素 1
注:“ ** ”为P<0.01,“*”为P<0.05

2.3 游泳池水氰尿酸合格率差异比较

氰尿酸及相关指标经正态性检验,P<0.05,不符合正态性分布要求。采用Pearson趋势卡方检验比较不同游泳场所经营类型、不同结构设计、是否强制淋浴、不同加药方式的氰尿酸合格率是否存在差异,结果显示:学校泳池氰尿酸的合格率最高,宾馆饭店其次,社会营利性泳池氰尿酸的合格率最低,差异具有统计性意义(P<0.05);露天泳池合格率最高,室内有窗泳池氰尿酸合格率高于室内无窗氰尿合格率,差异具有统计性意义(P<0.05);有强制淋浴、机械自动加消毒剂的泳池氰尿酸合格率均高于无强制淋浴、人工加药泳池氰尿酸合格率,差异均具有统计性意义(P<0.05;表 4)。

表 4 某区游泳池氰尿酸指标合格率的差异比较
组别 检测/
合格数/
合格率/
%
χ2 P
场所经营类型
  学校附属 12 12 100.0 19.429 <0.001*
  宾馆饭店 42 36 85.7
  社会营利性 48 24 50.0
结构设计
  室内有窗 57 51 89.5 26.599 <0.001*
  室内无窗 42 18 42.9
  露天 3 3 100.0
强制淋浴
  是 45 39 86.7 10.027 <0.001*
  否 57 33 57.9
消毒剂加药方式
  机械自动 30 30 100.0 17.708 <0.001*
  人工手动 72 42 58.3
    合计 102 72 70.6
注:“*”为P<0.05

3 讨论

本调查共检测水样102份,合格69份,合格率为67.6%。不合格指标为池水温度、尿素和游离性余氯,合格率依次为69.6%、79.4%和79.4%。池水温度、尿素和游离性余氯合格率低是国内泳池普遍存在的问题,与诸多研究结果一致[10-11]。本次调查的34所游泳场所中,学校附属泳池的氰尿酸合格率最高,宾馆饭店其次,社会营利性泳池最低,与孙晓冰等[12]关于泳池中尿素的研究结果一致,分析原因与学校管理相对严格、管理人员固定、管理制度相对健全、消毒人员素质和操作能力较强有关,同时与社会营利性游泳池一般主要为住宅小区的配套设施,硬件设施资金投入不大,消毒工作不够重视有关。

在自然环境中,氰尿酸会在紫外线的作用下缓慢分解为CO2和NH3,NH3与水中的次氯酸发生两个可逆反应:HClO+NH3⇌NH2Cl+H2O和HClO+NH2Cl⇌NHCl2+H2O。这两个可逆反应对水中的次氯酸起到了储存缓释作用,使水中的次氯酸浓度维持稳定,从而产生了持久的消毒效果,因此氰尿酸被称作为次氯酸的稳定剂[3]。本研究显示室外泳池氰尿酸合格率高于室内,室内有窗泳池氰尿酸合格率高于室内无窗氰尿酸合格率,可能与紫外线作用于氰尿酸稳定水中次氯酸含量,降低泳池中氰尿酸含量,增加氰尿酸合格率有关。本次调查中,有14家室内游泳场所使用氯化异氰尿酸酯类消毒剂,室内无窗游泳池氰尿酸合格率仅为42.9%,而室内有窗游泳池合格率为89.5%,提示与游泳场所的结构设计有关,有研究表明[13]氯化异氰尿酸酯类消毒剂在室内游泳池不推荐使用的结论一致,室内无窗时只有加强水的更新和补充,才能减少水中氰尿酸含量。辖区游泳场所管理者对氯化异氰尿酸酯类消毒剂消毒原理及适用范围掌握度不够,一味的追求经济效益,忽略了消毒剂给游泳者带来的健康影响,需要加强相关培训。

泳池水中的尿素主要来源于游泳者排泄的尿液和汗液,无法用过滤、加消毒剂等常规手段去除[14],设置强制淋浴和增加补水频率,能有效降低尿素和氰尿酸超标率,这也与本研究中的“有强制淋浴氰尿酸合格率较高”的结果一致。本研究显示氰尿酸与尿素存在正相关关系,可能与尿素在水中可以生成氨,从而与次氯酸发生可逆反应,导致过量加入消毒剂以保证水中次氯酸浓度,从而导致水中氰尿酸含量增加有关系。

有研究表明,池水水温过高会促进绿脓杆菌等致病微生物的存活和生长[15],同时加速消毒剂的蒸发,降低游离性余氯含量,进而增加消毒剂的使用量[16-17]。调查显示,池水温度越高,氰尿酸含量越高,做好泳池水温的控制也对泳池氰尿酸含量控制起到至关重要的作用。

随着经济发展的需要,游泳池水质在线监测系统的便利性、及时性越来越得到社会的认可,赵锐等[18]在研究中指出,在线监测系统与人工监测在游离性余氯和水温上有很好的一致性。本研究中,29.4%的游泳场所使用系统自动加消毒剂,且机械加药的泳池氰尿酸合格率高于人工加药泳池氰尿酸合格率,提示有条件的新建泳池可以考虑在线监测系统,避免人为凭经验控制消毒剂用量及时间造成的误差,为游泳者创造最佳游泳环境。

泳池水消毒是保障提供免受细菌感染的水质环境、实现池水细菌和游离性余氯含量达标的水处理措施,是预防和防治水质恶化的必要措施之一,也是游泳池循环水运行管理中不可缺少的投加处理环节。氰尿酸虽为低毒性物质,也能影响人体健康,对人体眼睛、皮肤和呼吸系统有轻微的刺激作用,并且是一种疑似胃肠或肝脏毒物,已被美国环境保护局列入饮用水污染物候选名单[14]。当其浓度过高时会对氯化消毒形成一种称为“氯锁(chlorine lock)”的现象,这时即使投放很高浓度的含氯消毒剂,也不能生产足够的游离氯,从而降低消毒的效果。世界卫生组织(WHO)出台的《游泳池水及相似环境水体卫生导则(第2卷)》认为当氰尿酸的浓度低于200 mg/L时,一般不会发生“氯锁”现象,但必须监测和控制游泳池中氰尿酸含量,同时推荐游泳池水中氰尿酸含量不超过100 mg/L[19]。不同国家对游泳池水中氰尿酸的质量浓度限值从(10~200) mg/L不等[15]。我国《游泳场所卫生标准》(GB 9667-1996)[9]对氰尿酸并无规定,《游泳池水质标准》(CJ/T 244-2016)[8]将氰尿酸的限值分为室内池<30 mg/L和室外池<100 mg/L。而卫生部门即将颁布的人工游泳池水质标准主要参考了美国的限值要求,氰尿酸要求设定为≤50 mg/L[20]。本调查依据《游泳池水质标准》(CJ/T 244-2016)[8]对辖区使用氯化异氰尿酸酯类消毒剂的游泳场所泳池中氰尿酸进行含量测定和评价,结果显示氰尿酸范围是(3.0~53.0)mg/L,中位数为23.0 mg/L,合格率为70.6%。虽然处于安全范围内,但根据国外一些调查显示[21],游泳池水中氰尿酸含量仍存在超标的可能,提示应对其影响进行深入系统的调查研究,以获得更多有关游泳池水中氰尿酸含量及其影响的资料,为提出控制措施提供科学依据。

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