Air quality in an indoor swimming pool facility
Master thesis
Permanent lenke
http://hdl.handle.net/11250/2620430Utgivelsesdato
2019Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Svømmebasseng benyttes i dag til både sport, rekreasjon, terapi og svømmeopplæring forbrukere i alle aldre. I Norge er klimaet slik at utendørs svømmebasseng kun kan brukes noenfå måneder i året. Derfor er det bygd flere innendørs svømmebasseng for å sikre tilgang åretrundt. For å holde vannet i bassenget fri for mikroorganismer som virus, sopp, bakterier ogprotozoer, er det essensielt at vannet desinfiseres. I Norge brukes primært klor somdesinfiseringsmiddel alene, eller sammen med UV bestråling. Når klor reagerer med organiskog uorganisk materiale fra de badende dannes uønskede desinfiserings bi-produkter (DBPer).Noen av disse DBPene er flyktige og er derfor til stede i luften som de badende puster inn. Idag er over 700 DBPer identifisert, og mistenkes å forårsake helseeffekter som irriterte øyne,respirasjonsproblemer, hudlidelser og i verste fall kreft. En av de viktigste gruppene avflyktige DPBer er trihalometan (THM). THM domineres i hovedsak av kloroform (CHCl3),bromodiklormetan (BDCM), dibromoklormetan (DBCM) og bromoform (CHBr3). THM erdessuten funnet å korrelere med flere andre typer DBPer.
Hensikten med denne masteroppgaven er å forstå hvordan THM dannes og hva somforårsaker eksponeringen i tillegg til å se på muligheter for å senke den. Dette ble gjort ved åta luftprøver av THM og samtidig teste en type kullfilter. I tillegg til THM, ble det også gjortmålinger og innhentet verdier av CO₂, friklor, bundet klor, temperatur, pH, luftskifte per timeog antall badende for å se på korrelasjoner med THM. For å se på effekten av kullfilter ble detbrukt to luftrensere med tilhørende kullfilter. Luftprøvene og målingene ble gjort i etopplæringsbasseng i Pirbadet i Trondheim som desinfiseres ved bruk av klor i form av NaOClog UV bestråling. Alle prøvene og målingene ble tatt på eksakt samme sted. Prøvetaking avTHM ble utført ved å pumpe luft i ca. 40 ml/min gjennom et rør fylt med Tenax TA i 20minutter. Prøvetaking og analysen ble gjort i henhold til US EPA Metode TO-17 og ISO16017 og analysene ble gjennomført med automatisk termisk desorpsjon (Markes int) koblettil Agilent Technologies 5975T LMT-GC/MSD.
I løpet av én dag med målinger, varierte THM konsentrasjonen fra rundt 90 μg/m3 til over 200μg/m3 og CO₂ konsentrasjonen fra rundt 500 ppm til over 700 ppm. De andre parameternesom ble målt/innhentet; RF, vanntemperatur, temperatur, fri klor, bundet klor og luftskifte pertime varierte ikke mye. CO₂ konsentrasjonen ble funnet å ha en signifikant korrelasjon medTHM konsentrasjonen.
Sett i et lengre tidsperspektiv med alle målingene sett i sammenheng viste det seg atkonsentrasjonen av bundet klor, som ble målt to ganger hver dag, varierte fra dag til dag ogdet ble bevist en signifikant korrelasjon mellom bundet klor og gjennomsnittlig verdi avTHM.
Resultatene fra utprøvingen av kullfilter i svømmebassenget viste ikke forventede resultater.Det var en hypotese at kullet skulle adsorbere noe av THM gassene, men det viste seg atTHM konsentrasjonen var gjennomsnittlig høyere når luftrenserne ble slått på. Dette antas åvære på grunn av økt besøksbelastning som førte til økt konsentrasjon av THM.
Konklusjonen fra dette studiet er at THM konsentrasjonen er funnet å korrelere med CO₂- ogbundet klor konsentrasjonen, og at kullfiltrene som ble testet reduserte ikke konsentrasjonenav THM. Det kan være en mulighet å installere CO₂ sensorer, og la frisklufts mengden styresav CO₂ konsentrasjonen i tillegg til temperatur og relativ fuktighet, for å senke THMkonsentrasjonen. For å teste om kullfilter kan redusere eksponeringen av THMer er detnødvendig med en utbedret testmetode. Dette kan for eksempel gjøres ved å gjenskape etsvømmebasseng-klima i et laboratorium og teste ulike kulltyper, eller å gjennomføreparallelle målinger med og uten kullfilter i et svømmebasseng. Swimming pool is today used for both sports, recreation, therapy and swimming training forusers of all ages. In Norway, the climate allows only a few months of outdoor swimming andindoor swimming pools are therefore built. To keep the water in the swimming pool free ofmicroorganisms such as viruses, mould, bacteria and protozoa, it is essential that the water isdisinfected. In Norway, chlorine is used as a disinfectant alone, or together with UV radiation.When chlorine reacts with organic and inorganic material from the bathers, undesirabledisinfection by-products (DBPs) are formed. Some of these DBPs are volatile and aretherefore present in the air that the bathers inhale. Today, more than 700 DBPs have beenidentified, and they have been suspected of causing health effects such as irritated eyes,respiratory problems, skin disorders and in the worst case, cancer. One of the most importantgroups of volatile DPBs is trihalomethane (THM). THM has also been found to correlate withseveral other types of DBPs.
The purpose of this thesis is to understand how DBPs forms and look for opportunities tolower the exposure. This was done by taking air samples of THM and at the same time test atype of carbon filter. In addition to THM, measurements of parameters such as CO₂, freechlorine, combined chlorine, temperature, pH, air change per hour and number of batherswere conducted and obtained to look at correlations to THM. To look at the effect of thecarbon filter, two air purifiers with carbon filter was used. The air samples and measurementswere made in a swimming pool in Pirbadet in Trondheim. The pool is disinfected usingchlorine in the form of NaOCl and UV radiation. All the samples and measurements weretaken at the same place in the four weeks. Sampling of THM was performed by pumping airfor approx. 40 ml / min through a tube filled with Tenax TA for 20 minutes. Sampling andanalysis were performed according to US EPA Method TO-17 and ISO 16017 and theanalyses were performed with automatic thermal desorption (Markes int) connected to AgilentTechnologies 5975T LMT-GC / MSD.
During one day of measurements, the THM concentration varied from around 90 μg/m3 toover 200 μg/m3 and the CO₂ concentration varied from around 500 ppm to over 700 ppm. Theother parameters that were measured/obtained; RH, water temperature, temperature, freechlorine, combined chlorine and air change per hour were stable throughout the day. The CO₂concentration was found have a significant correlation with the THM concentration.
If the results are seen in a longer time-perspective, it turned out that the concentration ofcombined chlorine, which was measured two times a day, varied from day to day and therewere found a significant correlation between combined chlorine and the average value ofTHM concentration.
The results of the carbon filter testing in the swimming pool showed no sign of reduction inthe THM concentration. It was a hypothesis that the carbon would absorb some of the THMgases, but the results showed that the THM concentration was on average higher when the airpurifiers were turned on. This is believed to be due to increased visitor load which led toincreased THM concentration.
The conclusion of this thesis is that THM correlates with CO₂- and combined chlorineconcentration, and the carbon filter tested did not reduce the THM concentration. It can be an option to install CO₂ sensors, and let the fresh air supply be controlled by the CO₂concentration in addition to the air temperature and relative humidity to reduce the THMconcentration. To test whether carbon filters can function as a suitable absorbent to reduce theexposure of DBPs, an improved test method is required. This can be, for example, to recreatea swimming pool climate in a laboratory and test different types of carbons, or to carry outparallel measurements with and without carbon filters in a swimming pool.