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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がそれぞれ化学反応を起こして生成される有機化合物と無機化合物です。[ 1 ]
塩素やモノクロラミンなどの塩素系消毒剤は、病原性微生物を破壊し、味や臭いの原因となる化合物を酸化し、消毒剤残留物を形成して、水が微生物汚染から安全に消費者の蛇口に届くようにするために、水に投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やフミン酸、アミノ酸、その他の天然有機物、ヨウ化物イオンや臭化物イオンと反応して、トリハロメタン（THM）、ハロ酢酸（HAA）、臭素酸塩、亜塩素酸塩（米国で規制されている）などのさまざまな消毒副生成物（DBP）や、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、ヨードトリハロメタン（ヨードTHM ）、ニトロソアミンなどのいわゆる「新興」 DBPを生成する可能性があります。[ 1 ]
クロラミンは米国で一般的な消毒剤となっているが、水源水にヨウ化物が存在する場合、ヒトの発がん性物質である可能性のある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消毒副生成物を生成することがわかっている。[ 1 ] [ 2 ]
残留塩素やその他の消毒剤は、配水網内でさらに反応する可能性があり、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によっても反応します。DBPの種類と濃度は、水源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、使用する消毒剤の種類、消毒剤の投与量、天然有機物と臭化物/ヨウ化物の濃度、投与後の経過時間（つまり水の年齢）、水温、pHによっても異なります。[ 3 ]
塩素を使用するスイミング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るが、一般的には現在のEU飲料水基準（1リットルあたり100マイクログラム）を下回っている。[ 4 ]トリハロメタン（主にクロロホルム）の濃度は最大0.43 ppmまで測定されている。[ 5 ]さらに、スイミングプールの上の空気から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の原因として疑われている。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、屋内スイミングプール特有の臭いの原因となっている。
飲料水の消毒や処理には強力な酸化剤がいくつか使用されており、これらの多くは消毒副生成物（DBP）の生成も引き起こします。例えば、オゾンはケトン、カルボン酸、アルデヒド（ホルムアルデヒドを含む）を生成します。水源水中の臭化物は、オゾンによって臭素酸塩（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わります。[ 1 ]
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を受けたほとんどの飲料水供給源に存在します。処理された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分析コストも高いため、実際にはごく少数の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（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年に、ハロゲン化ピリジノールと呼ばれる新しいグループのDBPが発見され、少なくとも8種類のこれまで知られていなかった複素環式窒素含有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に知られているDBPよりも数十倍高いことがわかりました。[ 9 ]
疫学研究では、飲料水中の消毒副生成物（DBP）への曝露と癌、有害な出産結果、先天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分析と統合分析では、膀胱癌[ 10 ] [ 11 ]および在胎週数に比べて小さい出生児[ 12 ]との一貫した関連性が示されていますが、先天異常（出生異常）との関連性は示されていません[ 13 ] 。また、いくつかの研究では、妊娠初期の流産も報告されています[ 14 ] [ 15 ]。しかし、水サンプル中のDBPの数は多く、より詳細な曝露評価の代わりに、特定の副生成物（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指標が使用されているため、疫学研究では正確な推定原因物質は不明のままです。世界保健機関は、「病原体による死亡リスクは、消毒副生成物（DBP）による癌のリスクよりも少なくとも100～1000倍大きい」とし、「病原体による疾病リスクは、DBPによる癌のリスクよりも少なくとも1万～100万倍大きい」と述べている。[ 16 ] DBPに関連する潜在的な癌負荷を推定するために使用されてい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して批判されており、そのようなアプローチの代わりに疫学データを使用することが推奨されている。[ 17 ] [ 18 ]
米国環境保護庁は、臭素酸塩、亜塩素酸塩、ハロ酢酸、および総トリハロメタン（TTHM）の最大汚染物質レベル（MCL）を設定しています。 [ 19 ]ヨーロッパでは、飲料水指令に基づき、TTHMのレベルは1リットルあたり100マイクログラム、臭素酸塩のレベルは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 ]ヨーロッパでは、HAAのガイドライン値は設定されていません。世界保健機関は、臭素酸塩、ブロモジクロロメタン、塩素酸塩、亜塩素酸塩、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、およびトリクロロ酢酸を含むいくつかのDBPのガイドラインを確立しています。[ 21 ]