Chlorate et bromate dans les piscines, évaluation de la situation et mesures à prendre pour minimiser ces polluants

Chlorate and bromate in Swiss swimming pools. Influence of disinfectant type

¹ Division des produits chimiques, Office fédéral de la santé publique, Boite postale, 3003, Berne, Suisse
² Laboratorium der Urkantone, Föhneneichstrasse 15, 6440, Brunnen, Suisse

^* Auteur de correspondance : gerard.donze@bag.admin.ch

Reçu : 5 Mars 2012
Accepté : 11 Mai 2012

Résumé

L’eau des piscines publiques est désinfectée à l’aide de différents traitements, la chloration étant la plus fréquente. Dans les eaux de baignade les concentrations en sous-produits de désinfection (SOD) varient en fonction des caractéristiques des substances désinfectantes. Notre étude se focalise sur le chlorate et le bromate, substances persistantes et s’accumulant car elles ne sont retenues par aucun filtre et leur oxydation n’est pas possible. Celles-ci augmentent jusqu’à ce que l’eau des bassins soit totalement renouvelée. Par l’analyse statistique de 553 échantillons d’eau de baignade nous dégageons les facteurs qui influencent significativement les concentrations en chlorate ou bromate. Durant huit ans, les échantillons ont été prélevés à intervalles irréguliers dans 42 piscines.

Bromate: des concentrations mesurables en bromate ne sont observées qu’avec le procédé NaBr-ozone (médiane 0,99 mg BrO₃⁻.L⁻¹, max 2,0 mg BrO₃⁻.L⁻¹) et l’eau de Javel (NaClO) (médiane 0,04 mg BrO₃⁻.L⁻¹, max 1,4 mg BrO₃⁻.L⁻¹) ; ces concentrations sont statistiquement différentes.

Chlorate: les concentrations en chlorate varient énormément selon le type de désinfectant (p<0,001, test du rapport de vraisemblance) ; ce facteur a bien plus d’influence que les traitements additionnels aux UV (moyenne pression) ou à l’ozone. Les concentrations les plus élevées sont observées dans l’eau traitée avec NaClO (médiane 8,1 mg ClO₃⁻.L⁻¹, max. 109,4 mg ClO₃⁻.L⁻¹) et avec NaClO formé par électrolyse de NaCl et stocké provisoirement (médiane 5,2 mg ClO₃⁻.L⁻¹, max. 26,9 mg ClO₃⁻.L⁻¹) ; pour les deux traitements de grandes différences sont observées entre les piscines.

La concentration médiane de chlorate avec l’hypochlorite de calcium est à 2,26 mg.L⁻¹ (max. 20,3 mg ClO₃⁻.L⁻¹), et à 0,27 mg ClO₃⁻.L⁻¹ avec l’électrolyse de HCl formant l’acide hypochloreux (max. 2,7 mg ClO₃⁻.L⁻¹). Les différences inter-piscines sont moins accentuées.

L’analyse statistique montre que les facteurs ozone, UV, bassin en plein air ou non, type de bassin ainsi que la substance utilisée pour réguler le pH influencent les concentrations en chlorate.

Au vu de nos résultats et de la littérature sur la toxicité de ces substances, un catalogue de mesures est proposé pour éviter que l’eau de baignade ne soit trop fortement contaminée par ces polluants.

Abstract

Swimming water is disinfected with various treatments, chloration being the most common. The properties of disinfecting agents influence directly the concentration of certain by-products (DBPs), this is the case for chlorate and bromate, subjects of this study. These substances accumulate because no filter retain them and since their oxidation is not possible. By means of statistical analysis of 553 pool water samples we identified the factors influencing significantly the concentration of these DBPs. During eight years 42 public pools of Central Switzerland, that are operated according to SIA 385/9 norm, have been sampled at irregular intervals. This norm defines the construction, the water treatments, the quality of swimming water and since 2011 gives a reference value for chlorate (<4 mg.L⁻¹) and tolerance values for chlorate (10 mg.L⁻¹) and bromate (0.2 mg.L⁻¹). During the study seven pools changed the type of treatment, what provide us with interesting comparisons (Fig. 7).

Bromate: Only two disinfectant types resulted in measurable bromate concentrations: NaBr-ozone results in a median of 0.99 mg BrO₃⁻.L⁻¹, (max 2.0 mg BrO₃⁻.L⁻¹) and bulk hypochlorite (NaClO) with a median at 0.04 mg BrO₃⁻.L⁻¹ (max 1.4 mg BrO₃⁻.L⁻¹) ; these concentrations are statistically different.

Chlorate: Dependent to the type of disinfectant great differences in chlorate are observed (p< 0.001, Likelihood ratio test, Figs. 1 and 2), the substance has more impact than additional treatments such as UV or ozone (Tab. IV). The highest chlorate concentrations were found in water treated with bulk NaClO with a median at 8.1 mg ClO₃⁻.L⁻¹ (n=179, max. 109.4 mg ClO₃⁻.L⁻¹) and with electrolysis producing NaClO which is stored temporarily (median = 5.2 mg ClO₃⁻.L⁻¹, max. 26.9 mg ClO₃⁻.L⁻¹, n=106). The tolerance value was not respected in respectively 42.5 % and 21.7 % of analyses (Tab. III), and in both cases we observed high variations between pools (Figs. 3 and 4). This suggests that some manipulations contribute to high chlorate content, e.g. inappropriate storage or in situ production at too high temperature.

The median content of chlorate with calcium hypochlorite was 2.26 mg ClO₃⁻.L⁻¹ and only 3 of 156 analyses were above the tolerance value (max. 20.3 mg ClO₃⁻.L⁻¹). With electrolysis producing hypochlorous acid (HClO) the median content was 0.27 mg ClO₃⁻.L⁻¹ (max. 2.7 mg ClO₃⁻.L⁻¹, n = 36). These concentrations were clearly lower than those with NaClO treatments and in addition, the variations between pools were smaller (Figs. 5 and 6). The results suggest that these treatments are less affected by maintenance, storage or employees manipulations.

Statistical analysis indicates that the factors ozone, UV, indoor vs outdoor pool, pool type as well as the substance used to regulate pH influence significantly the chlorate concentrations in swimming water (Tab. IV). However, these statistical differences are not always consistent throughout disinfectant types. Experimental studies should be performed to confirm the influence of these factors.

Historical data shows that chlorate and bromate accumulate until pool water is fully exchanged (Fig. 7) and can reach concentrations of concern such as 50 –100 mg ClO₃⁻.L⁻¹. This is also true with addition of 30 Liters of fresh water per bather. This observation has important implications for authorities since any control performed the weeks after a total water exchange would not provide useful information on DBPs status. Considering our results and the literature we formulate recommendations to avoid that swimming water becomes too much contaminated with bromate and chlorate.