消毒副産物

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、味や臭いを形成する化合物を酸化し、微生物汚染のない安全な水が消費者の蛇口に届くように消毒剤残留物を形成するために水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、亜塩素酸塩(米国で規制されている) などのさまざまな 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 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、ヒトに対して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する可能性があり、溶解した天然有機物や配管内のバイオフィルムとのさらなる反応の両方が起こります。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、投与後の時間（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分かっていますが、一般的にはEUの飲料水基準（100マイクログラム/リットル）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0.43 ppmと測定されています。^[5]さらに、プールの上空の空気中にトリクロラミンが検出されており、^[6]エリート水泳選手に見られる喘息の増加は、トリクロラミン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（尿と汗から）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。

飲料水の消毒や処理には強力な酸化剤がいくつか使われており、その多くがDBPの形成を引き起こします。例えばオゾンはケトン、カルボン酸、ホルムアルデヒドなどの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塩に変換されます。臭素酸塩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されたほとんどの飲料水に含まれています。処理された飲料水には何百もの 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かかるため、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らない多くの DBP (特にヨウ素化窒素 DBP) の遺伝毒性と細胞毒性は、先進国で一般的に監視されている DBP (THM および HAA) よりもかなり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呼ばれる新しいDBPのグループが発見されました。これには、これまで知られていなかった少なくとも8つの複素環式窒素DBPが含まれていました。これらを効果的に除去するには、3.0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達毒性と急性毒性をテストしたところ、ハロゲン化ベンゾキノンよりもわずかに低いことがわかりましたが、トリブロモメタンやヨード酢酸などの一般に知られている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DBPへの曝露とがん、出産不良、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分析と統合解析では、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]

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（MCL）を設定している。 ^[17]欧州では、飲料水指令に基づき、TTHMの基準値は100マイクログラム/リットル、臭素酸の基準値は10マイクログラム/リットルと設定されている。^[18]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のガイドラインを制定している。^[19]

• スチュアート・W・クラスナー