HALOGENOWANE WĘGLOWODORY ALIFATYCZNE
Są to produkty reakcji halogenów z węglowodorami. Najczęściej występują chlorowane węglowodory (wysoko- i niskocząsteczkowe). Niskocząsteczkowe węglowodory alifatyczne są na ogół łatwo lotne, gdyż są to pochodne metanu, etanu lub etenu. Halogenowane węglowodory wysokocząsteczkowe mają złożoną strukturę, są mało lotne i trudne do oznaczenia. Są to chlorowane ligniny lub chlorowane substancje humusowe. Są to związki polarne. Oznacza się je jako AOX – absorbujące się organiczne halogeny. Halogenowane węglowodory mogą być syntezowane w nieznacznych ilościach przez organizmy żywe i występują w przyrodzie w postaci naturalnej w małych ilościach. Te węglowodory i ich pochodne są stosowane w przemyśle chemicznym i ze ściekami mogą być odprowadzane do wód powierzchniowych. Powstają one w wyniku działania halogenów na węglowodory.
Reakcje te zachodzą podczas chlorowania wody i ścieków, podczas bielenia chlorem w przemyśle tekstylnym i papierniczym. Są bardzo toksyczne, często nazywane są ubocznymi produktami dezynfekcji. Wśród węglowodorów halogenowanych największe znaczenie mają trihalometany (THM), zwane także haloformami. Są to związki o ogólnym wzorze CHX3 , gdzie X oznacza halogeny: F, Cl, Br, I. Głównymi przedstawicielami tej grupy są: chloroform (trichlorometan) CHCl3 ; bromodichlorometan HCl2Br, dibromochlorometan CHClBr3 ;bromoform (tribromometan) CHBr3
Szczególne znaczenie ma powstawanie haloformów w czasie chlorowania wody do picia ze względu na ich dużą szkodliwość dla człowieka. W dużych ilościach powstają też przy chlorowaniu wód używanych w systemach chłodzących elektrowni a także podczas chlorowania ścieków. Haloformy powstają także w wodach powierzchniowych, do których doprowadzane są ścieki zawierające chlor: z fabryk chloru i sody oraz chlorowane wody pochłodnicze. W
świeżo chlorowanych ściekach stwierdza się (we Francji) stężenia od 26- 600 mg/dm3. Jeżeli trihalometany powstają w reakcji chloru ze związkami organicznymi, to te ostatnie są zawsze prekursorami trihalometanów. Prekursorami są głównie substancje humusowe oraz pochodzenia petrochemicznego. Wykazano też, że chlorofil i glony mogą być prekursorami THM podczas chlorowania tych wód.
Proces i mechanizm chlorowania nie został ostatecznie wyjaśniony, chociaż najdokładniej zbadano chlorowanie związków humusowych. Reakcja ta obejmuje kilka etapów: jonizację, hydrolizę i halogenowanie. Jest to bardzo wolna reakcja rejestrowana w chemii wody. Przebieg reakcji zależy głównie od pH, dawki chloru, obecności bromu (domieszka chloru), temperatury, rodzaju i stężenia związków organicznych.
Dawka chloru
Reakcję chloru z prekursorami THM można podzielić na 3 etapy:
- natychmiastowe zapotrzebowanie na chlor powodowane przez związki organiczne
- reakcja ze związkami organicznymi, która jest liniową zależnością dawki chloru a ilością powstających THM
- dalsze dodawanie chloru powoduje niewielki przyrost THM.
Dawka bromu
Obecność bromu zwiększa ilość powstających THM przy danej dawce chloru.TemperaturaZe wzrostem temperatury zwiększa się ilość THM. W 25 0C tworzy się dwukrotnie więcej chloroformu niż w 30C.
Zawartość prekursorów
Ilość powstających THM jest na ogół wprost proporcjonalna do zawartości prekursorów w wodzie. Z tego powodu wprowadzono test THM-PT potencjał tworzenia.