消毒副産物
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と無機物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消毒剤となっているが、ヨウ化物が水源に存在する場合、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、ヨウ化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る。 [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を起こす可能性があります。これは、溶解した天然有機物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の種類や濃度は、使用される消毒剤の種類、消毒剤の投与量、天然有機物および臭化物/ヨウ化物の濃度、投与後の経過時間（つまり水齢）、温度、水のpHによっても変化します。 [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見られる喘息の増加は、この物質が原因であると考えられています。トリクロラミンは、尿素（尿や汗由来）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・処理には強力な酸化剤がいくつか使用されており、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、そして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（米国で規制されている強力な発がん性物質）やその他の臭素化DBPに変換される可能性があります。 [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、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。この変化はDBPのクラスの分布に変化をもたらすでしょう。[1]

発生

DBPは、塩素処理、クロラミン処理、オゾン処理、あるい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、また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。規制監視の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）および高放射性同位元素（HAA））と比較してはるかに高いことが、ますます認識されつつあります。[1] [2] [8]

2021年、ハロゲン化ピリジノールとして知られる新たなDBP群が発見されました。この群には、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。これらのDBPを効果的に除去するには、pH3.0という低い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を用いた発達毒性および急性毒性試験では、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分かりました。 [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倍から1000倍高い」と述べており、「病原体による疾病リスクは、DBPによるがんリスクの少なくとも1万倍から100万倍高い」としている。[16] DBPに関連する潜在的ながん負担を推定するために用いられる、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に代えて疫学データを用いることが推奨されている。[17] [18]

規制と監視

米国環境保護庁は、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）を設定している。 [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マイクログラムと設定されている。[20]欧州ではHAAのガイドライン値は設定されていない。世界保健機関は、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る。[21]

参照

参考文献

  1. ^ abcdefg Richardson, Susan D.; Plewa, Michael J.; Wagner, Elizabeth D.; Schoeny, Rita; DeMarini, David M. (2007). 「飲料水中の規制対象および新規消毒副生成物の出現、遺伝毒性、発がん性：研究のためのレビューとロードマップ」Mutation Research/Reviews in Mutation Research . 636 ( 1–3 ): 178– 242. Bibcode :2007MRRMR.636..178R. doi :10.1016/j.mrrev.2007.09.001. PMID  17980649.
  2. ^ ab Richardson, Susan D.; Fasano, Francesca; Ellington, J. Jackson; Crumley, F. Gene; Buettner, Katherine M.; Evans, John J.; Blount, Benjamin C.; Silva, Lalith K.; et al. (2008). 「飲料水中のヨウ素化消毒副産物の発生と哺乳類細胞毒性」. Environmental Science & Technology . 42 (22): 8330– 8338. Bibcode :2008EnST...42.8330R. doi :10.1021/es801169k. PMID  19068814.
  3. ^ コイブサロ、メリ;ヴァルティアイネン、テルトゥ (1997)。 「飲料水の塩素化副産物とがん」。環境衛生に関するレビュー。12 (2): 81–90。土井:10.1515/REVEH.1997.12.2.81。PMID  9273924。S2CID 10366131  。
  4. ^ Nieuwenhuijsen, Mark J. ; Toledano, Mireille B. ; Elliott, Paul (2000). 「塩素消毒副産物の吸収：疫学研究における曝露評価への影響に関するレビューと考察」Journal of Exposure Analysis and Environmental Epidemiology . 10 (6): 586– 99. Bibcode :2000JESEE..10..586N. doi :10.1038/sj.jea.7500139. PMID  11140442. S2CID  23293533.
  5. ^ Beech, J. Alan; Diaz, Raymond; Ordaz, Cesar; Palomeque, Besteiro (1980年1月). 「スイミングプール水中の硝酸塩、塩素酸塩、トリハロメタン」. American Journal of Public Health . 70 (1): 79– 82. doi :10.2105/AJPH.70.1.79. PMC 1619346. PMID 7350831  . 
  6. ^ LaKind, Judy S.; Richardson, Susan D.; Blount, Benjamin C. (2010). 「良いもの、悪いもの、そして不安定なもの：健康なプールと健康な人々の両方を実現できるか？」Environmental Science & Technology . 44 (9): 3205– 3210. Bibcode :2010EnST...44.3205L. doi :10.1021/es903241k. PMID  20222731.
  7. ^ リチャードソン、スーザン・D. (2011). 「消毒副生成物：飲料水における生成と発生」. Nriagu, JO (編).環境保健百科事典第2巻. バーリントン・エルゼビア. pp.  110–13 . ISBN 978-0-444-52273-3。
  8. ^ Plewa, Michael J.; Muellner, Mark G.; Richardson, Susan D.; Fasano, Francesca; Buettner, Katherine M.; Woo, Yin-Tak; McKague, A. Bruce; Wagner, Elizabeth D. (2008). 「ハロアセトアミドの発生、合成、哺乳類細胞に対する細胞毒性および遺伝毒性：窒素含有飲料水消毒副産物の新たな一群」. Environmental Science & Technology . 42 (3): 955– 61. Bibcode :2008EnST...42..955P. doi :10.1021/es071754h. PMID  18323128.
  9. ^ Haiyang Tang (2021). 「飲料水中の新たなヘテロ環式窒素系消毒副生成物（DBP）群：未知DBP探索における抽出pHの役割」. Environmental Science & Technology . 55 (10): 6764– 6772. Bibcode :2021EnST...55.6764T. doi :10.1021/acs.est.1c00078. PMID:  33928775. S2CID  : 233460007.
  10. ^ Villanueva, CM; Cantor, KP; Grimalt, JO; Malats, N.; Silverman, D.; Tardon, A.; Garcia-Closas, R.; Serra, C.; et al. (2006). 「膀胱がんと、摂取、入浴、シャワー、プールでの水泳を通じた水の消毒副産物への曝露」. American Journal of Epidemiology . 165 (2): 148– 56. doi : 10.1093/aje/kwj364 . hdl : 10651/23691 . PMID  17079692.
  11. ^ Costet, N.; Villanueva, CM; Jaakkola, JJK; Kogevinas, M.; Cantor, KP; King, WD; Lynch, CF; Nieuwenhuijsen, MJ; Cordier, S. (2011). 「水の消毒副産物と膀胱がん：欧州に特異性はあるか？欧州の症例対照研究の統合分析とメタアナリシス」.職業環境医学. 68 (5): 379–85 . doi :10.1136/oem.2010.062703. PMID  21389011. S2CID  28757535.
  12. ^ Grellier, James; Bennett, James; Patelarou, Evridiki; Smith, Rachel B.; Toledano, Mireille B.; Rushton, Lesley; Briggs, David J.; Nieuwenhuijsen, Mark J. (2010). 「消毒副産物への曝露、胎児発育、および未熟児」. Epidemiology . 21 (3): 300–13 . doi : 10.1097/EDE.0b013e3181d61ffd . PMID  20375841. S2CID  25361080.
  13. ^ Nieuwenhuijsen, Mark; Martinez, David; Grellier, James; Bennett, James; Best, Nicky ; Iszatt, Nina; Vrijheid, Martine; Toledano, Mireille B. (2009). 「飲料水中の塩素処理、消毒副産物、および先天異常：レビューとメタ分析」. Environmental Health Perspectives . 117 (10): 1486–93 . Bibcode :2009EnvHP.117.1486N. doi :10.1289/ehp.0900677. PMC 2790500. PMID 20019896  . 
  14. ^ Waller, Kirsten; Swan, Shanna H.; DeLorenze, Gerald; Hopkins, Barbara (1998). 「飲料水中のトリハロメタンと自然流産」. Epidemiology . 9 (2): 134– 140. doi : 10.1097/00001648-199803000-00006 . PMID  9504280. S2CID  35312352.
  15. ^ サヴィッツ, デイビッド・A.; シンガー, フィリップ・C.; ハートマン, キャサリン・E.;ヘリング, エイミー・H .; ワインバーグ, ハワード・S.; マカルシュカ, クリスティーナ; ホフマン, キャロライン; チャン, ロナ; マクレホース, リチャード (2005). 「飲料水の消毒副産物と妊娠結果」(PDF) . デンバー, コロラド州: Awwa Research Foundation.
  16. ^ 「消毒剤および消毒副産物に関するセッションの目的」[水衛生保健（WSH）] （PDF）。世界保健機関（WHO）。
  17. ^ Grellier, J. (2018). 「ナイジェリアにおける飲料水中の消毒副産物と長期曝露による潜在的健康リスクの評価」に関するコメント「環境と公衆衛生ジャーナル。2018年。ヒンダウィ。」
  18. ^ Grellier, J., Rushton, L., Briggs, DJ, Nieuwenhuijsen, MJ (2015). 「消毒副生成物への曝露によるヒトの健康影響の評価 ― 概念と手法の批判的レビュー」Environment International . 78. Pergamon: 61–81 .
  19. ^ 「飲料水の汚染物質」. 米国環境保護庁（EPA）. 2015年9月21日. 2010年8月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  20. ^ 1998年11月3日の欧州議会および理事会の飲料水の水質に関する指令98/83/EC
  21. ^ 「飲料水の水質に関するガイドライン」[水衛生保健（WSH）] （PDF）。ジュネーブ：世界保健機関（WHO）。2008年。
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