[個人寫作]關於水中餘氯的影響與餘氯的測定－小蟑螂的土土小窩

圖片：將水樣(如游泳池的水)倒入裝有OTD試劑的玻璃瓶中即可以比色法簡易測定氯的含量。如果混合溶液由無色變為黃色，即含有餘氯。

作者：嚴融怡

市面上的餘氯測試劑主要分為OTD(為o-Tolidine，又稱為OTO，中譯為鄰-聯甲苯或聯甲苯)以及DPD(N,N-二乙基-對-苯二胺)這兩種。使用OTD測定法測定餘氯，主要是運用已被調整為酸性的OTD聯甲苯呈色劑，水樣中若有餘氯殘留，則反應會變成黃色，隨著餘氯含量越高，則顏色變化越深，最後可由黃色轉變為橘色，此時便可利用比色方式來對照餘氯濃度。DPD測定法則是將水樣加入磷酸緩衝劑溶液與DPD苯二胺呈色劑當中，讓溶液變為紅色，再以分光光度計量測吸光值來換算餘氯含量。OTD的測試法比較簡易，且試劑較為便宜，因此是長期以來許多游泳業者較常使用的泳池餘氯檢測劑，同時也是世界各國在自來水水質測定上所曾廣泛使用作為餘氯測試的藥劑。OTD甚至也曾是廣泛運用於臨床和法醫化學中的指示劑。台灣自來水事業處也曾於1999年起發放給民眾作為簡易DIY檢測餘氯的測試劑，雖然OTD在後來逐漸被毒物學者研究發現其可能具有的毒性，但一般作為自來水測試劑當中的OTD含量極低，可經微生物降解，較不至於影響環境安全。不過，由於OTD聯甲苯在2013年七月份被聯合國世界衛生組織國際癌症研究所列為第二級B類致癌物，美國也有研究指出OTD為疑似的環境荷爾蒙物質，可能干擾人體代謝。因此各國已逐漸停用或禁用OTD試劑。台灣環檢所已將原來的OTD檢驗方法下架，勞工安全衛生研究所的物質安全資料表也將OTD列屬為毒物。

圖片：席勒(Carl Wilhelm Scheele)的雪平藥房。有機酸研究者席勒也同時是氯的最初發現者。

氯氣是黃綠色刺鼻的有毒氣體，是以兩個氯所構成的雙原子分子形式存在。不過氯離子則無毒，它普遍存在於許多鹽類當中，包括食鹽(氯化鈉)或是氯化鎂等海洋礦物質鹽類當中。雖然氯早在十七世紀就曾被第一次合成出來，但卻未被認為是基本物質。席勒(Carl Wilhelm Scheele)在1774年的研究描述中則首次認為含氯化合物應該是全新的化合物。但直到漢弗里·戴維爵士(Sir Humphry Davy)才正式研究它，並以其顏色『淡綠色』來加以命名。戴維正是透過對於鹽酸(氯化氫)這類不含氧的無機酸類的電解，進而推翻拉瓦節以來認為酸一定必須含有氧的概念，而建立氫離子才是驅動酸性主要構成的新概念。氯氣如果添加於水中，會形成次氯酸，並可進一步解離產生自由氯（free available chlorine）。次氯酸也是漂白水的主要成分，次氯酸能穿透細菌的細胞壁，並以自由氯的強氧化作用破壞細胞膜而達到殺菌的效果。但是自由氯會再繼續與水中其他有機物質(在游泳池當中主要包括汗水、唾液、鼻涕、皮膚碎屑、排泄物、嘔吐物等)結合反應為結合氯(Combinded Chlorine)，當結合氯生成之後，對於殺菌的效果將會大打折扣，水中結合氯殺死大腸菌所需的時間要比原來的自由氯要多出五百多倍。而由於OTD的測量比較容易把結合氯誤判為自由氯的情形，因此即便在OTD還沒有被研究出其環境荷爾蒙毒性之前，國際上也多以DPD取代OTD作為餘氯測定劑的原因。一般游泳池消毒通常是添加漂白粉「次氯酸鈉」或「次氯酸鈣」，當氯加很多的時候，就會聞到漂白水的氣味。但有時如果游泳池的水太久沒換，太多雜質在裡面，便很容易形成明明加氯甚多，但卻仍然殺菌不足的情形，因為結合氯的生成增多了，多增加了殺菌效果不好的成分。

餘氯其實在很多時候常常會被line群的傳聞所誇大，雖然餘氯確實在過去的一些文獻中曾舉出和食道癌、胃癌、直腸癌、攝護腺癌、膀胱癌等癌症的發生是有關聯的。也有部分資料顯示兒童白血病的發生可能與長期過高含氯的飲用水有正向的關聯性。同時，有些人的體質也會對氯化物產生過敏。不過餘氯的本身倒是有不少物質可以讓其活性失效，像是生活當中一些食物所含有的抗氧化劑如多酚、類黃酮、花青素等等，生活中一些酸鹼性物質如檸檬酸、小蘇打等等也可能讓餘氯的測定值變小，但是在較强的酸性下，次氯酸鈉其實更容易以次氯酸的形式存在。總之，餘氯的本身固然還是應該要注意，但是卻不用太過於憂慮。只要不是真的含量過高的話。自來水加氯消毒是許多國家必備的處理過程，因為這對消除水中有害微生物是很重要的。不過氯有時會和水中有機物產生反應，並生成四個主要生成物：氯仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、溴仿等等，合稱為「總三鹵甲烷」。其中出現機率和濃度最高的是「氯仿」，這雖然是一種會影響肝腎功能且致癌性的物質。但目前國內三鹵甲烷的檢測結果仍在標準值以下。在環保署的資料當中，如果總三鹵甲烷含量為0.1毫克／公升的水，每人每天喝2000c.c.，連續喝70年，則「大約每10萬人中有1人可能有致癌風險」(而且還只是可能)。目前我國飲用水水質標準中，總三鹵甲烷的標準值為0.08毫克／公升，與美國標準相同。

自來水消毒所使用的氯劑，所造成的餘氯雖然至目前為止並無足夠證據可證實具有對人類的致癌性，但對某些養殖魚類來說則極為敏感，水中若有餘氯存在較容易對魚體產生傷害。因此對於養殖用水的餘氯清除方式，包括將自來水導入無蓋水槽儲存過夜並可加入打氣裝置加速餘氯消失、可加入活性碳材加以過濾、可加入適當的水質穩定劑。俗稱海波或大蘇打的硫代硫酸鈉是養殖業使用十分老牌的水質穩定劑，它可將有毒的氯分子反應作用為氯化鈉。除了可以緩解對魚類有立即毒性的氯分子，也可以破壞較為穩定但仍對魚類有毒的氯胺。之前網路曾有過一些資深漁友分享經驗，採用1公克的硫代硫酸鈉約可作用於1公噸的自來水除氯。而針對小型的觀賞魚缸。農委會網頁的建議量則為硫代硫酸鈉0.1g/10L (約可去除自來水中的餘氯約0.5-2.0ppm)，並不需要加太多，同時建議先行在其他水桶或容器作自來水的去餘氯處理，之後再添加入魚缸中使用。這是因為硫代硫酸鈉水溶液並非穩定溶液，而是屬於較強的還原劑，在反應過程中有時會讓水中的氧化還原電位值(ORP，Oxidation Reduction Potential)陡降對魚群來說並不是很好。而添加過量硫代硫酸鈉也同樣會引起海水生物不適。最近坊間也有發展出一些複合式的水質穩定劑，除了除氯，還可以有其它的效用。

參考資料與相關閱讀：

1.無憂無「氯」─中華民國第四十八屆中小學科學展覽會作品說明書國小組自然科佳作

https://activity.ntsec.gov.tw/activity/race-1/48/elementary/081531.pdf

2.燒水太久產生過多三鹵甲烷對人體不好？ ─國家網路醫藥

https://www.kingnet.com.tw/knNew/news/single-article.html?newId=22564

3.自來水DIY餘氯試劑含OTD聯甲苯恐致癌 ─卡優新聞網

https://m.cardu.com.tw/detail.php?T=N&K=20725

4.蒸饅頭會致癌？竟與氯、三鹵甲烷有關？─智抗癌癌症網路e院

https://www.hoa.tw/coh/Article?year=2018&month=08&day=27&title=%E8%92%B8%E9%A5%85%E9%A0%AD%E6%9C%83%E8%87%B4%E7%99%8C%EF%BC%9F%E7%AB%9F%E8%88%87%E6%B0%AF%E3%80%81%E4%B8%89%E9%B9%B5%E7%94%B2%E7%83%B7%E6%9C%89%E9%97%9C%EF%BC%9F

5.破解水中餘氯的迷思 ─科學月刊2017年1月3日

http://scimonth.blogspot.com/2016/12/blog-post_27.html

6.泳池水中為何出現“氯含量很高但細菌含量超標”現象？