消毒副生成物
Compounds resulting from chemical reactions during water disinfection

消毒副生成物（DBP）は、水の消毒プロセス中に水中の汚染物質や化学処理消毒剤などの有機物質と無機物質との化学反応によって生成される有機化合物と無機化合物です。[1]

塩素消毒副産物

塩素やモノクロラミンなどの塩素系消毒剤は、病原性微生物を殺菌し、味や臭いの原因となる化合物を酸化し、残留消毒剤を生成して消費者の蛇口に届く水を微生物汚染から安全にするために、水中に導入される強力な酸化剤です。これらの消毒剤は、天然に存在するフルボ酸、フミン酸、アミノ酸、その他の天然有機物、ヨウ化物イオン、臭化物イオンと反応し、トリハロメタン（THM）、ハロ酢酸（HAA）、臭素酸、亜塩素酸塩（米国では規制対象）などの様々なDBP、そしてハロニトロメタン、ハロアセトニトリル、ハロアミド、ハロフラノン、ヨード酢酸などのヨード酸、ヨードTHM（ヨードトリハロメタン）、ニトロソアミンなどのいわゆる「新興」DBPを生成します。[1]

クロラミンは米国で人気のある消毒剤となっていますが、ヨウ化物が原水に存在する場合、ヒトに対する発がん性がある可能性のあるN-ニトロソジメチルアミン（NDMA）や、ヨード酢酸などの遺伝毒性の高いヨウ素化DBPを生成することが判明しています。[1] [2]

残留塩素やその他の消毒剤は、配水管網内でさらに反応する可能性があります。これは、溶解した天然有機物との反応や、配管内に存在するバイオフィルムとの反応の両方によるものです。原水中の有機物と無機物の種類に大きく影響されるだけでなく、DBPの種類と濃度は、使用される消毒剤の種類、消毒剤の投与量、天然有機物と臭化物/ヨウ化物の濃度、投与からの時間（つまり、水の古さ）、温度、水のpHによって異なります。 [3]

塩素を使用するプールにはトリハロメタンが含まれていることが判明していますが、一般的には現在のEUの飲料水基準（1リットルあたり100マイクログラム）を下回っています。[4]トリハロメタン（主にクロロホルム）の濃度は最大0.43ppmまで測定されています。[5]さらに、プールの上空の空気中でトリクロラミンが検出されており、[6]エリートスイマーに観察される喘息の増加の原因として疑われています。トリクロラミンは、尿素（尿と汗由来）と塩素の反応によって生成され、屋内プールに独特の臭いを与えます

非塩素系消毒剤の副産物

飲料水の消毒および処理にはいくつかの強力な酸化剤が使用されており、これらの多くはDBPの生成を引き起こします。例えば、オゾンはケトン、カルボン酸、およびホルムアルデヒドを含むアルデヒドを生成します。原水中の臭化物は、オゾンによって臭素酸に変換されます。臭素酸は米国で規制されている強力な発がん物質であり、他の臭素化DBPも同様です。[1]

THMやHAAなどの既存のDBPに対する規制が強化されるにつれて、飲料水処理施設は代替の消毒方法に切り替える可能性があります。この変更により、DBPのクラスの分布が変化するでしょう。[1]

発生

DBPは、塩素処理、クロラミン処理、オゾン処理、または二酸化塩素処理されたほとんどの飲料水に含まれています。処理済みの飲料水には数百種類のDBPが存在し、少なくとも600種類が特定されています。[1] [7]これらのDBPの多くは濃度が低く、水サンプルを検査するための分析コストも高いため、実際にはほんの一握りのDBPしか監視されていません。規制上の監視対象となっていない多くのDBP（特にヨウ素化窒素DBP）の遺伝毒性および細胞毒性は、先進国で一般的に監視されているDBP（トリハロメタン（THM）およびHAA）と比較してはるかに高いことがますます認識されています。[1] [2] [8]

2021年、ハロゲン化ピリジノールとして知られる新しいDBP群が発見されました。このDBPには、これまで知られていなかった少なくとも8種類の複素環式窒素DBPが含まれていました。これらを効果的に除去するには、pH3.0の低pH処理が必要であることがわかりました。ゼブラフィッシュの胚で発生毒性と急性毒性を試験したところ、ハロゲン化ベンゾキノンよりもわずかに低いものの、トリブロモメタンやヨード酢酸などの一般的なDBPよりも数十倍高いことがわかりました。 [9]

健康への影響

疫学研究では、飲料水中のDBPへの曝露とがん、出産異常、出生異常との関連性が調べられてきました。これらの研究のメタアナリシスやプール解析では、膀胱がん[10] [11]および在胎週数に対して小さい赤ちゃんが生まれること[12]については一貫した関連性が実証されていますが、先天異常（出生異常）[13]については関連性が実証されていません。一部の研究では、早期流産も報告されています。[14] [15]しかし、疫学研究では、水サンプル中のDBPの数が多く、より詳細な曝露評価の代わりに特定の副産物（多くの場合、総トリハロメタン）のモニタリングデータなどの曝露代替データが使用されているため、正確な推定因子は不明のままです。世界保健機関（WHO）は、「病原体による死亡リスクは、消毒副生成物（DBP）によるがんリスクの少なくとも100～1000倍である」と述べており、「病原体による病気のリスクは、DBPによるがんリスクの少なくとも1万～100万倍である」としています。[16] DBPに関連する潜在的ながん負担を推定するために使用される、単純な毒性学に基づく方法は、影響の大きさを過大評価していると批判されており、そのようなアプローチの代わりに疫学データの使用が推奨されています。[17] [18]

規制と監視

米国環境保護庁（EPA）は、臭素酸、亜塩素酸、ハロ酢酸、総トリハロメタン（TTHM）の最大汚染物質基準値（MCL）を設定しています。 [19]欧州では、飲料水指令に基づき、TTHMの基準値は1リットルあたり100マイクログラム、臭素酸の基準値は1リットルあたり10マイクログラムに設定されています。[20]欧州では、HAAのガイドライン値は設定されていません。世界保健機関（WHO）は、臭素酸、ブロモジクロロメタン、塩素酸、亜塩素酸、クロロ酢酸、クロロホルム、塩化シアン、ジブロモアセトニトリル、ジブロモクロロメタン、ジクロロ酢酸、ジクロロアセトニトリル、NDMA、トリクロロ酢酸など、いくつかのDBPのガイドラインを策定しています。[21]

参照

参考文献

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