6. Хлор

Содержание морских млекопитающих в условиях замкнутых водоемов всегда сопряжена с необходимостью поддержания воды в надлежащем санитарно-гигиеническом состоянии. Выбирая дозу дезинфектанта, следует пытаться сохранить сложившийся биоценоз микроорганизмов морской воды, играющий важную роль при естественном самоочищении воды бассейна.

Основным методом дезинфекции природных вод пока остается хлорирование. При рН 7,6 свободный хлор с концентрацией 0,3-2,0 мг/л наиболее активно воздействует на большинство бактерий. В качестве хлорирующих агентов используют газообразный хлор Cl₂, двуокись хлора ClО₂, хлорсодержащие препараты - хлорная известь, гипохлориты натрия и кальция, хлорамины.

Растворение хлора в воде сопровождается образованием хлорноватистой кислоты, дезинфицирующая способность которой значительно выше, чем газообразного хлора. Одновременно, при этом происходит закисление исходной воды: Cl₂ + H₂O → HClO + HCl.

Наиболее экологически чистой и экономически целесообразной в условиях дельфинариев Черноморского побережья является обработка с использованием дезинфектанта полученного электрохимическим способом из морской воды. Основным продуктом электролиза морской воды является гипохлорит натрия (NaClO). Химические процессы, происходящие в водной среде при введении хлорсодержащих реагентов, аналогичны процессам, сопровождающим обработку воды активным хлором, полученным электрохимическим методом. При длительном использовании электрохимической хлорации искусственной морской воды на основе хлорида натрия (в отсутствии карбонатной буферности) следует учитывать опасность закисления воды и возможного снижения солености воды.

Бактерицидный эффект хлора зависит от исходной дозы и продолжительности контакта с водой. С увеличением мутности, цветности, окисляемости и рН эффективность обеззараживания с использованием активного хлора снижается. Обычно на разрушение бактериальных клеток расходуется незначительная доля вводимого хлора. Механизм воздействия хлора на микроорганизмы основан на процессах окисления, приводящим к прерыванию цепочки окислительно-восстановительных реакций биологического цикла. Основная его масса идет на окисление органических примесей, железа (II), нитритов, солей аммония, сероводорода и др.

Показатель, характеризующий количество хлора, связываемое примесями, называется хлоропоглощением. Морская вода, особенно забираемая из прибрежной зоны, имеет очень высокое хлоропоглощение. Поэтому, расход хлора непроизводительно увеличивается. При оценке расхода дезинфицириющего агента следует провести предварительное определение хлоропоглощения исходной воды. Особенностью дельфинария, отделенного от открытого моря, является тот факт, что выделения млекопитающих находятся в том же ограниченном объеме воды. Продуктами исчерпывающей биологической переработки белковой составляющей пищи являются аммиак (NH₃) и соли аммония (NH₄⁺), способные реагировать с хлором с образованием хлораминов (NH₂Cl, NHCl₂, NCl₃). При рН ниже 7,2 процесс направлен на образование хлораминов. Поддержание рН в области 7,2-7,8 существенно снижает долю хлора, расходуемого на хлорамины. При рН выше 7,8 весь хлор находится в виде солей -гипохлоритов (например, NaClO).

Таким образом, при хлорировании в зависимости от рН в воде бассейна одновременно могут присутствовать: свободный хлор Cl₂, хлорноватистая кислота HClO, соли хлорноватистой кислоты- гипохлориты и связанный хлор (хлор в виде хлораминов).

При дезинфекции морской воды также возможно появление хлорфенолов - продуктов хлорирования фенолов, попадающих в акваторию бухты с нефтепродуктами и как продукты деструкции фитопланктона, и других продуктов хлорирования- галогеналканов. При техническом решении проблемы дозирования хлорирующих реагентов следует не допускать зон повышенных концентраций хлора в воде во избежание химических ожогов кожных покровов и слизистых оболочек животных.

Санитарные нормы для питьевой воды и воды плавательных бассейнов в Российской Федерации составляют: хлор свободный – 0,3-0,5 мг/л; хлор связанный – 0,8-1,2 мг/л;

Согласно рекомендациям ВОЗ концентрация свободного остаточного хлора в питьевой воде для эффективной дезинфекции может достигать 0,6-1,0 мг/л после 30 минут контакта.

Согласно Рекомендациям Ассоциации специалистов по морским млекопитающим, концентрация связанного хлора в воде дельфинариев может достигать 2.0 мг/л.

При анализе различных видов хлора применяются следующие методы:

• йодометрия - определение общего активного хлора.

Потенциал пары J₂/J^- невелик, многие иодометрические реакции обратимы и до конца не доходят;

- J₂ вещество летучее;

- с повышением температуры снижается чувствительность крахмала как индикатора. Если нагреть анализируемый раствор, то окраска исчезает, и появляется при охлаждении;

- растворимость J₂ в воде мала, поэтому анализ следует проводить в избытке KJ;

- скорость реакции между определяемым окислителем и J^- ионами мала, поэтому к определению выделившегося иода приступают после определенной выдержки;

- иодометрический анализ нельзя проводить в щелочной среде, так как J₂ реагирует со щелочами: J₂ + 2OH^- → JO^- + J^- + H₂O. Присутствие гипоиодида JO- недопустимо, т.к. он является более сильным окислителем и окисляет тиосульфат до сульфата: S₂O₃⁼ + 4JO^- + 2OH^- = 4J^- + 2SO₄⁼ + H₂O.

- реакционную смесь сохраняют в темноте, т.к. свет ускоряет в кислых растворах побочную реакцию окисления J^- до J₂ кислородом воздуха: 4J^- + 4H⁺ + O₂ = 2J₂ + 2H₂O.

- в кислых условиях (рН менее 4,0) озон, нитриты, Fe³⁺, Mn²⁺ способны выделять иод из иодистого калия. Во избежание этих побочных процессов рН анализируемой пробы поддерживают равным 4,5 добавлением ацетатного буфера. В этих условиях наравне со свободным хлором определяется основная часть хлораминов (преимущественно монохлорамин). Наличие разницы в титрованиях в присутствии уксусной кислоты и ацетатного буфера могут служить косвенным доказательством повышенного содержания иных окислителей (Fe²⁺, нитриты).

• окисление метилового оранжевого - определение свободного хлора. К этой категории относятся хлор растворенный, хлорноватистая кислота и гипохлориты. Поскольку определение проводится в солянокислой среде, метиловый оранжевый взаимодействует в основном с растворенным хлором и хлором, вытесняемым из гипохлоритов. Хлорамины в этих условиях не способны реарировать с красителем.

• разница результатов данных титрований дает связанный хлор (хлор хлораминов) - combine-clorine

• метод Пейлина (DPD-тест) основан на способности разных видов хлора в различных условиях специфически взаимодействовать с диэтилпарафенилендиамином. В титриметрическом варианте данный метод введен в методики по контролю питьевой воды и стоков. При постановке данного анализа следует учитывать, что его результаты зависят от солевого состава воды и существуют группы тестов для пресных и морских, либо соленых вод. Различия между ними заключаются в дозе комплексона (трилон Б), вводимого в состав таблеток для удержания солей жесткости (в основном, кальция) в растворенном состоянии, составом буферообразующих добавок, а также хлорида натрия для сохранения концентрационных соотношений реагентов.

Несоответствия между результатами титриметрических определений и DPD-тестов могут быть объяснены несоблюдением требований адекватности применения методов, либо некорректной трактовкой результатов. Кроме того, йодометрическим методом определяется в основном монохлорамин, а DPD-тест (при правильном его использовании) позволяет разделять хлорпроизводные аминов.

Приборы для определения различных видов растворенного хлора (свободного и связанного) на требуемом уровне в морской воде отечественной промышленностью не выпускаются.

ХЛОР ОРГАНИЧЕСКИХ ХЛОРПРОИЗВОДНЫХ - в состав данных соединений входят побочные продукты дезинфекции алифатического (дихлорметан, дихлорэтаны, хлороформ, четыреххлористый углерод, хлорэтилены и др.) и ароматического (хлорбензолы, хлорфенолы) рядов хлорпроизводных. Для целей определения органических хлорпроизводных следует использовать иные методы (например, газовые хроматографы с детекторами электронного захвата и пламенно-ионизационными детекторами.