2. 英国百灵达有限公司北京代表处
, 水质平衡(Water balance)一词是在1930年，由科学家Wilfred F. Langelier博士所提出，在1960年左右，它被修正称作雷诺稳定指数(Ryznar index)和水质平衡饱和指数(Saturation index，简写为SI)或兰式指数(Langelier index)二种表示方式，前者被用来作为加热锅炉是否结垢、腐蚀穿孔或出红水的判断，后者被用来作为游泳池的水质是否平衡的判断。SI与泳池水的pH、水温、钙硬度、总碱度及溶解性总固体直接相关。在理想的动态平衡下，饱和指数SI在±0.3内属于平衡范围，大于此值则池水系统倾向结垢状态，小于此值则池水系统倾向腐蚀状态[1]。
通常情况下，卫生系统与游泳场馆均把注意力放在游泳池水的卫生状况上面，很少有人关注泳池水的平衡问题。泳池水有三种状态，即平衡态、腐蚀态及结垢态。当泳池水处于腐蚀态时可导致泳池、管道及加热锅炉等设备的损坏；当泳池水处于结垢态时则会导致水管、热交换系统和过滤器的堵塞，以及泳池池壁上的碳酸盐沉积；这些都会给泳池的日常维护和泳池水处理造成困难，从而对泳客的健康造成潜在威胁。当水体处于平衡态时，对泳池、管道及所有设备都是安全的，故泳池水处理的目标之一是使其处于平衡态。
泳池水的平衡状态可以通过计算水平衡饱和指数(SI)来进行判断。SI是综合了pH、水温、钙硬度、总碱度、溶解性总固体(TDS)后一个指标。此次是常州首次针对泳池水平衡状态的一次调查。
1 对象与方法 1.1 调查对象为2015年11—12月、2016年3月和2016年7—8月共监测当时正在营业的145家游泳场馆共158个泳池。
1.2 检测项目检测项目包括水温、pH值、钙硬度、总碱度、溶解性总固体(TDS)共5项。
1.3 水样采集每个室内池均于长边的中点距游泳池壁1 m的水面下30 cm处采集水样，池边快检和实验室送检同时进行。
1.4 使用的仪器和试剂使用Palintest(英国百灵达公司)的Pooltest 6进行池边快检，AP130-pH试剂片测定pH值，AP252-钙硬度试剂测定钙硬度，AP188-总碱度试剂片测定总碱度。温度计测定水温；TDS采集水样后送实验室进行检测。
1.5 评价方法采用《游泳池水质标准》(CJ/T 244-2016)[2]对水温、pH值、钙硬度、总碱度进行评价。
1.6 水平衡指数SI的计算及评价先把水温、钙硬度、总碱度根据表 1换算为相应的因子，再带入公式SI=PH+TF+CF+AF-12.1, 12.1是基于TDS≤1 000 mg/L, 当1 000 mg/L＜TDS＜2 000 mg/L时，取12.2；当TDS ≥2 000 mg/L时，取12.3。
| 温度/ ℃ | TF(温度因子) | 钙硬度/ (mg/L) | CF(钙硬度因子) | 总碱度/ (mg/L) | AF(总碱度因子) |
| 0 | 0.0 | 5 | 0.3 | 5 | 0.7 |
| 3 | 0.1 | 25 | 1.0 | 25 | 1.4 |
| 8 | 0.2 | 50 | 1.3 | 50 | 1.7 |
| 12 | 0.3 | 75 | 1.5 | 75 | 1.9 |
| 16 | 0.4 | 100 | 1.6 | 100 | 2.0 |
| 19 | 0.5 | 150 | 1.8 | 150 | 2.2 |
| 24 | 0.6 | 200 | 1.9 | 200 | 2.3 |
| 29 | 0.7 | 300 | 2.1 | 300 | 2.5 |
| 34 | 0.8 | 400 | 2.2 | 400 | 2.6 |
| 41 | 0.9 | 800 | 2.5 | 800 | 2.9 |
| 53 | 1.0 | 1 000 | 2.6 | 1 000 | 3.0 |
1.7 水平衡指数SI的评价
当水质指数在-0.3~0.3之间时，表示池水处于平衡态，此状态为最佳；SI < -0.3时，这时的池水为腐蚀态；当水质指数> 0.3时，池水为结垢态。
1.8 质量控制每一季度检测开始前百灵达Pooltest6设备寄回北京总部进行光能量检测，同时对所用药片进行抽检，检测合格后用于现场监测。每日9：00对同一游泳池水样连续测定6次，相对标准偏差(RSD) < 5%为合格，即可开始全天的监测(表 1)。
1.9 统计方法使用SPSS 18.0软件，分别对水温、pH值、钙硬度、总碱度、溶解性总固体(TDS)和水平衡饱和指数(SI)6个指标进行多组比较的秩和检验(即H检验，或称为Kruskal-Wallis检验)。对各指标进行正态性检验，结果不服从正态分布的用检测结果范围(最小值~最大值)，P50、P25、P75表示数据的分布情况。使用Mann-Whitney分别对6项指标在冬、春、夏三季差异进行两两检验。检验水准α=0.05，P≤0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 各指标总的检测结果根据《游泳池水质标准》(CJ/T 244-2016)[2]的要求，55.1%(87/158)泳池pH合格，58.9%(93/158)的泳池水温合格，98.1%(155/158)的泳池钙硬度合格，60.1%(95/158)的泳池总碱度合格，89.2%(141/152)的泳池TDS增量合格，29.1%(46/152)的泳池水处于平衡态(表 2)。
| 项目(标准值) | 检测结果范围 | P50(P25-P75) | 合格数/% | 低于下限数/% | 高于上限数/% |
| pH(7.2~7.8) | 5.35~8.60 | 7.66(7.40~7.88) | 87(55.1) | 21(13.3) | 50(31.6) |
| 水温(20℃~30℃) | 22~35℃ | 30.0(28.0~31.0) | 93(58.9) | 0(0.0) | 65(41.1) |
| 钙硬度(＜450 mg/L) | 15~794 | 79.0(61.0~98.2) | 155(98.1) | 0(0.0) | 3(1.9) |
| 总碱度(60~180 mg/L) | 11~318 | 63.0(45.7~78.0) | 95(60.1) | 61(38.6) | 2(1.3) |
| TDS(与原水相比，增量不大于1 000 mg/L) | 43~1 453 | 355.5(245.5~549.7) | 141(89.2) | 17(10.8) | |
| SI(-0.3~0.3) | -3.25~1.44 | -0.45(-0.862~-0.205) | 46(29.1) | 101(63.9) | 11(7.0) |
2.2 各指标依季节变化情况
经检验，pH(χ2=1.013，P=0.603)、总碱度(χ2=2.473，P=0.290)、SI(χ2=1.467，P=0.480)3个指标三季差异无统计学意义。水温(χ2=39.889，P＜0.001)在三季差异有统计学意义。冬春两季水温差异无统计学意义(Z=-0.474，P=0.636)，冬夏两季水温差异有统计学意义(Z=-5.383，P＜0.001)，夏季水温高于冬春两季。
钙硬度(χ2=42.647，P＜0.001)在三季差异有统计学意义。冬春两季钙硬度差异有统计学意义(Z=-2.638，P=0.008)，冬季钙硬度高于春季；春夏两季钙硬度差异有统计学意义(Z=-3.961，P＜0.001)，春季钙硬度高于夏季，故冬、春、夏三季钙硬度依次降低。
TDS增量(χ2=11.081，P=0.004)在三季TDS增量差异有统计学意义。冬春两季(Z=-0.538，P=0.591)，冬春两季TDS增量差异无统计学意义；冬夏两季(Z=-2.156，P=0.031)，冬春两季TDS增量差异有统计学意义，故夏季TDS增量高于冬春两季。
pH、总碱度及SI值依季节无显著变化。夏季水温高于冬春两季。冬、春、夏三季钙硬度依次降低。夏季TDS增量高于冬春两季(表 3)。
| 标准值 | 冬 | 春 | 夏 | |||||
| 结果范围 | P50(P25-P75) | 结果范围 | P50(P25-P75) | 结果范围 | P50(P25-P75) | |||
| pH(7.2~7.8) | 6.63~8.60 | 7.56(7.30~7.95) | 6.40~8.40 | 7.77(7.43~7.90) | 5.35~8.60 | 7.66(7.49~7.81) | ||
| T(20℃~30℃) | 23~31 | 28.5(27.5~30.0) | 22~33 | 29.0(28.0~29.7) | 27~35 | 31.0(29.0~32.0) | ||
| 钙硬度(＜450 mg/L) | 33~451 | 102.0(88.2~128.5) | 25~213 | 86.0(76.0~102.5) | 15~794 | 66.0(52.5~81.0) | ||
| 总碱度(60~180 mg/L) | 17~131 | 58.0(36.7~70.0) | 12~277 | 67.0(43.5~80.5) | 11~318 | 64.0(52.0~80.0) | ||
| TDS(与原水相比，增量不大于1 000 mg/L) | 43~1 130 | 305.0(193.2~427.5) | 134~1 322 | 316.0(200.0~509.0) | 182~1 453 | 405.0(287.0~604.5) | ||
| SI(-0.3~0.3) | -2.32~0.55 | -0.45(-0.915~0.125) | -2.35~0.70 | -0.380(-0.840~-0.125) | -3.25~1.44 | -0.460(-0.865~-0.265) | ||
3 讨论
各级卫生监督所和疾控中心在对游泳池水质进行监督监测时，一般选用《游泳场所卫生标准》(GB 9667-1996)[3]来进行评价。此标准距今已有21年，对此次调查来说，没有总碱度、溶解性总固体及钙硬度3个指标，故此次调查选用国内最新的游泳池水质标准《游泳池水质标准》(CJ/T 244-2016)[2]。该标准是《游泳池水质标准》(CJ 244-2007)[4]的升级版，以世界卫生组织(WHO)制定的《游泳池、按摩池水环境指导准则》(2006年版)为主要依据，同时参考先进国家和地区的游泳池水质标准，并结合我国的具体情况而制定，能满足本次调查的需要[5]。
pH是泳池水标准中非常重要的一个指标，它影响着水的平衡状态、消毒剂的消毒效果及泳客的感受[6]。目前使用的《游泳场所卫生标准》(GB 9667-1996)[3]要求pH在6.5~8.5之间，《游泳池水质标准》(CJ 244-2007)[4]要求pH在7.0~7.8之间，2016年修订后的《游泳池水质标准》(CJ/T 244-2016)[2]则要求pH在7.2~7.8，从以上3个标准可以看出对pH的要求越来越严格，pH的范围越来越窄。在具体的水处理中对于pH＞7.8的泳池可考虑加入硫酸氢钠来降低pH，对于pH＜7.2泳池可加入碳酸钠升高pH，最终使pH介于7.2~7.8之间。pH依冬、春、夏无显著变化。
水温也是泳池水质标准的一项重要内容，它同样也影响着水的平衡状态、消毒剂的消毒效果及泳客的感受。当水温过低泳客会感到寒冷，进而有些人会出现腿抽筋、感冒等症状，水温过高游泳时会出现胸闷、出汗过多甚至虚脱等症状[6]。《游泳场所卫生标准》(GB 9667-1996)[3]要求水温在22~26℃之间，《游泳池水质标准》(CJ 244-2007)[4]要求在23℃~30℃之间，《游泳池水质标准》(CJ/T 244-2016)[2]则要求在20℃~30℃之间，可见对水温的要求越来越宽松。此次调查中仍有41.1%的泳池水温高于30℃，水温过高的泳池中有3/4是室内池，1/4为室外池，对于室内池可通过暂停加热系统或加入新水来降温，室外池则需要增加遮阳设备或加入新水或加冰块来降温。夏季水温高于冬春两季，可能与夏季泳池水的原水水温高于冬春两季有关。
总碱度、钙硬度及TDS只有在《游泳池水质标准》(CJ/T 244-2016)[2]标准中有了限值。常州泳池水的原水大多为市政自来水，而市政自来水的源水是长江水，长江水经过混凝、沉淀、过滤、消毒后碱度一般都偏低，可考虑加入碳酸氢钠来提高碱度，此次调查发现总碱度P50依季节无显著变化。
钙硬度依冬、春、夏逐渐降低，这可能与水温越高越有利于钙的碳酸盐的析出，从而导致水中的可溶性钙盐减少有关。对于钙硬度过高的泳池可通过换水来降低钙硬度。
TDS增加量依冬、春、夏P50逐渐升高，可能与冬、春、夏游泳的人越来越多，泳客带入泳池的可溶解的固体增多，同时与为适应人多相应地加入的水处理剂多有关。目前还没有药剂可以降低泳池水中的TDS，TDS一旦过高只能通过换掉部分或全部的泳池水。作为预防措施，场馆可加强对泳客入池前的冲淋劝导工作，同时劝说和教育泳客不要在泳池中小便(尤其是儿童)，以减少后期的水处理难度。
SI值依季节无显著变化。此次调查29.1%(46/158)的泳池水处于平衡态，63.9%(101/158)的泳池处于腐蚀态，7.0%(11/158)的处于结垢态。对于未处于平衡态的泳池，可通过调节泳池水的pH、水温、总碱度、钙硬度及TSD使泳池水处于平衡状态，从而保证泳池的各种设备和设施，使泳池水处理能顺利进行，维护游泳场馆工作人员和泳客的健康。建议游泳场馆定期开展水平衡指数的评估，针对自身的情况对泳池水进行调节，以保证泳池水处于平衡状态。
| [1] |
傅传斌.关于游泳池 & 按摩池日常水质管理中的一些常见问题[C]//中国工程建设标准化协会建筑给水排水专业委员会、中国土木工程学会水工业分会建筑给水排水委员会20周年庆典论文集.上海: 中国工程建设标准化协会建筑给水排水专业委员会, 中国土木工程学会水工业分会建筑给水排水委员会, 2007: 157-159.
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| [2] |
中华人民共和国住房和城乡建设部. CJ/T 244-2016游泳池水质标准[S].北京: 中国标准出版社, 2016. (In English: In English: Ministry of Housing and Urban-Rural Construction of the People's Republic of China. CJ/T 244-2016 Water quality standards for swimming pool[S]. Beijing: Standards Press of China, 2016.)
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| [3] |
中华人民共和国卫生部. GB 9667-1996游泳场所卫生标准[S].北京: 中国标准出版社, 1996. (In English: In English: Ministry of Health of the People's Republic of China. GB 9667-1996 Hygienic standard for swimming place[S]. Beijing: Standards Press of China, 1996.)
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| [4] |
中华人民共和国建设部. CJ 244-2007游泳池水质标准[S].北京: 中国标准出版社, 2007. (In English: In English: Ministry of Construction of the PRC. CJ 244-2007 Water quality standards for swimming pools[S]. Beijing: Standards Press of China, 2017.)
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| [5] |
赵锂, 傅文华, 杨世兴, 等. 《游泳池水质标准》(CJ 244-2007)内容简介[J]. 给水排水, 2007, 33(10): 123-126. (In English: Zhao L, Fu WH, Yang SX, et al. Brief on water standard of swimming pool (CJ 244-2007)[J]. Water Wastewater Eng, 2007, 33(10): 123-126. DOI:10.3969/j.issn.1002-8471.2007.10.036) |
| [6] |
中国建筑设计研究院机电专业设计研究院. 游泳池给水排水工程技术手册[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2010: 41-46.
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