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O\THREE D.I. GASPARINI BARNABA - EENNGGIINNÈÈEERRIINNGG && CCOOMMMMEERRCCIIOO DDII TTEECCNNOOLLOOGGIIEE PPEERR LL’’AAMMBBIIEENNTTEE Via Ventolosa, 22 - Cap. 24018 – Villa d’Almè (Bg) – Italy Tel. ++39 035 635540 – fax ++39 035 639551 – e.mail: [email protected] C.C.I.A.A Bergamo nr 314472 - P.I.V.A. 02538670163

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Patent Pending PROGETTO OZONO PER PISCINE

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DEPURAZIONE ACQUA DI PISCINA CON OZONO

Indice degli argomenti

Introduzione pag. 3 L’ambiente pag 3 I bagnanti pag 3 L’obbiettivo qualità dell’acqua pag 4 Ciclo dell’acqua pag 6 La filtrazione pag 8 La disinfezione dell’acqua di piscina con l’OZONO pag 8 Colonna di contatto pag 8 Il controllo dell’acqua in piscina pag 9 Vantaggi pag 10 Definizione dell’impianto pag 11

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Introduzione

Con il moltiplicarsi degli impianti sportivi e quindi delle persone che né beneficiano, aumentano anche i possibili rischi derivanti dalla massa d’acqua limitata e dalla diversa estrazione ed abitudine dei frequentatori. L’acqua della piscina, se non correttamente ed efficacemente trattata, può essere veicolo e terreno di coltura di numerosissimi agenti patogeni che possono provocare endemie ed epidemie anche gravi. L’impianto di bonifica dell’acqua destinata alle vasche costituisce (se non il più importante) certamente il più delicato, complesso e costoso strumento per la profilassi contro i rischi da infezione. Trascurando l’utilizzazione di acqua impropria od inquinata proveniente dall’esterno, possiamo ricondurre l’inquinamento dell’acqua di piscina a:

1) L’Ambiente:

- Impropria manutenzione della vasca; - Infiltrazione di acque nere da docce o da servizi; - Elementi indesiderati trasportati principalmente dall’atmosfera (detriti vegetativi, detriti animali, polline e polvere, batteri, virus, funghi e lieviti)

2) Bagnanti:

Si presume che essi siano i principali agenti di degrado della qualità dell’acqua poiché apportano numerosi materiali sia in forma solubile (perspirazione, urina) che colloidale (secrezioni nasali, faringea, creme e unguenti e prodotti cosmetici) o in sospensione (detriti di pelle, capelli, peli) nonché batteri, virus e parassiti. La facilità con la quale l’acqua può raggiungere e penetrare non solo la nostra superficie cutanea ma anche in tutte le cavità mucose in comunicazione con l’ambiente esterno crea in effetti una intimità di contatto tra le persone paragonabile al contatto diretto. Inoltre la temperatura di esercizio generalmente alta, facilita la proliferazione di alcuni contaminanti.

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Obbiettivo: “Qualità dell’Acqua” L’obbiettivo “Qualità dell’Acqua”, prevede la realizzazione di un ambiente ottimale in vasca. Qualunque sia il sistema di alimentazione, l'acqua in entrata deve possedere buone caratteristiche igieniche. In particolare gli indici batterici di inquinamento devono essere assenti o contenuti entro i limiti normalmente ammessi per le acque potabili. Gli accertamenti batteriologici dovrebbero comprendere:

- la ricerca quantitativa degli Escherichia Coli che non devono essere rintracciabili in 100 ml. - il conteggio delle Colonie Aerobie (+22'C --. 48h) che dovrà risultare <100 in 1 ml

In particolari casi, quando l’Autorità Sanitaria lo ritiene opportuno, può essere effettuata la ricerca dello Staphylococcus aureus, utilizzando la tecnica delle membrane filtranti e dei terreni selettivi. Il limite consentito per lo Staphylococcus aureus é intorno a 10/100 ml. Le caratteristiche chimico-fisiche dell'acqua di piscina variano con il tipo d'acqua utilizzata (dolce, marina). In ogni caso essa deve essere esente da sostanze tossiche, inquinanti od irritanti. L'acqua in vasca deve essere tale da rispondere ai seguenti requisiti:

- ph 7 -- 8,2 - torbidità <5 mg/l SiO2 - sostanze organiche (KMhO4) aumento <3 mg/l KMn 04 rispetto all'acqua di reintegro - azoto ammoniacale < 0,2 mg/l NH4 - nitrati aumento < 20 mg/l N03 rispetto all'acqua di reintegro - ferro < 0,1 mg/l Fe

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Sarà opportuno qui riportare le caratteristiche a cui deve soddisfare un'acqua potabile, cioè l'acqua di alimentazione. Requisiti fisici

- limpida - incolore - inodore

Requisiti chimici

Ammoniaca assente Nitriti assenti Nitrati tracce Solfati tracce Cloruri 30 mg/l Ferro 0,06 mg/l

Cromo esavalente 0,05 mg/l Sostanze organiche 1 mg/l Durezza = 35 gradi Francesi

Requisiti biologici

Contenuto batterico praticamente nullo.

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Il “CICLO” dell'acqua

Affinché siano garantite le caratteristiche igienico-ambientali e chimico-fisiche di un bacino natatorio, continuamente soggetto all'inquinamento da parte dei bagnanti, è necessario eliminare le impurità contenute nell'acqua nonché i batteri ed i microrganismi che vi abitano e proliferano. Ciò deve essere fatto in maniera continua prelevando, a mezzo di una pompa, l'acqua della vasca e inviandola nella sala di trattamento; da qui di nuovo in vasca. Il primo problema che si presenta all'impiantistica è quello di creare un flusso d'acqua nel bacino che non dia luogo a zone morte, in altre parole, occorre che tutta l'acqua passi periodicamente (ad ogni ciclo) attraverso l'impianto di trattamento. Un modello ideale è ovviamente irrealizzabile in pratica, tuttavia si riescono ad ottenere soluzioni soddisfacenti. Attualmente si ricorre a TRE tipi di circolazione:

1) mandata dalla parte meno profonda - ripresa dal fondo (parte più bassa) e dagli sfiori perimetrali - flusso longitudinale

2) mandata da una delle pareti lunghe e ripresa dal lato opposto, più sfioro perimetrale - flusso trasversale orizzontale

3) mandata dal fondo e ripresa dallo sfioro perimetrale - flusso trasversale verticale.

Comunque sia, l'acqua attraversa periodicamente l'impianto di trattamento. Si definisce "tempo di riciclo" il tempo occorrente affinché tutta l'acqua contenuta nel bacino passi attraverso l'impianto di depurazione e "numero di cicli nelle 24 ore" il n° di volte che l'intera massa d'acqua della vasca passa attraverso il depuratore nelle 24 ore. Il tempo di riciclo è importante perché da esso dipende la portata oraria dell'impianto di depurazione. Esso dipende da diversi parametri quali: il tipo di piscina (se pubblica o privata), la superficie del bacino, il numero di persone che frequentano la piscina ed il tipo di trattamento depurativo completo che viene effettuato. Le norme italiane prescrivono che l'acqua di piscina debba subire tre/quattro ricambi completi nelle 24 ore, cioè un tempo di ricircolo di 8-6 ore circa.

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Più complete le norme tedesche le quali prescrivono che la portata oraria dell'impianto per il trattamento dell'acqua debba essere:

S

Q = ------- U x C

dove:

Q = portata in m3/h

S = superficie del bacino in m2 U = fattore di utenza in m2/ persona – ora

C = carico specifico in persona/m3

Il parametro U viene moltiplicato per 4,5 per piscine ad uso nuoto e tuffi e per 2,7 nel caso di piscine scuola. Il parametro C viene moltiplicato per 0,5 nel caso in cui la disinfezione avvenga con cloro, per 0,6 nel caso in cui la disinfezione avvenga con OZONO e con cloro di copertura. Ciò porta, nell'ultimo caso, a minori dimensioni dell'impianto di trattamento. Sullo stesso argomento la normativa francese prevede l'applicazione della seguente formula:

V

T= ---------- 0,5xS

dove: T = tempo di riciclo in ore V = capacità della vasca in m3 S = superficie dei bacino in m2

In ogni caso, la durata di un ciclo non sarà mai superiore alle sei ore. In quasi tutti i paesi, è previsto che una parte (dal 30% al 10%) della massa d'acqua in circolazione, tracimi continuamente ed uniformemente dallo sfioratore perimetrale.

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La filtrazione Prendiamo dalla legislazione francese i requisiti cui deve rispondere un impianto di filtrazione:

1) filtrare nel tempo prefissato la totalità dell'acqua 2) garantire un'acqua limpida 3) essere dimensionato in modo tale da permettere una filtrazione di parte dell'acqua

mentre un filtro viene lavato in controcorrente 4) essere dotato di filtri lavabili economicamente 5) essere di ingombro ridotto

Lo scopo della “filtrazione” è essenzialmente quello di eliminare le sostanze in sospensione continuamente apportate dai bagnanti, quali squame della pelle, grassi, cosmetici, capelli, secrezioni, ecc.. che oltre ad intorbidire l'acqua costituiscono un terreno favorevole alla proliferazione dei batteri. Indirettamente la filtrazione ha anche azione sbatterizzante. In alcuni casi è preceduta dall'introduzione nell'acqua di sostanze coagulanti (ad esempio il solfato di alluminio) che hanno lo scopo di favorire l'eliminazione delle particelle più fini e dei colloidi non eliminabili con la normale filtrazione. I sistemi di filtrazione in uso per le acque di piscina, sono costituiti da: prefiltri - filtri a sabbia lenti - filtri a sabbia rapidi - filtri a cartuccia - filtri a strati (pre-coat). La disinfezione dell'acqua di piscina - L'OZONO La disinfezione dell'acqua di piscina ha quindi lo scopo di distruggere il più rapidamente possibile i microrganismi patogeni presenti nell'acqua del bacino. I mezzi a disposizione sono gli stessi impiegati nei processi di potabilizzazione delle acque. Tra quelli che si vanno diffondendo sempre più vi è l'Ozonizzazione, per gli innumerevoli vantaggi che essa offre. L’Ozono è uno dei più potenti ossidanti che si conosca. Colonna di contatto La Colonna di Contatto, è un recipiente cilindrico nel quale viene immessa acqua proveniente dalla vasca, nella parte inferiore è posto il diffusore che può essere del tipo a membrana o del tipo poroso. La pressione creata nel tubo dalla velocità dell'acqua forma un'emulsione nella colonna di contatto per un tempo determinato (circa un min.) ed esercita qui la sua azione antimicrobica ed ossidante, favorita dal tipo di contatto. Al termine dell'azione ossidante dell'ozono l'acqua perde la maggior parte dell'ozono disciolto.

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All'ozono possiamo attribuire anche altri vantaggi:

- non altera in alcun modo le caratteristiche dell'acqua da trattare;

- agisce anche su macromolecole organiche in soluzione conferendo così all'acqua caratteristiche organolettiche particolarmente gradevoli;

- non è influenzato dal pH, dalla torbidità e non dà luogo a prodotti di sostituzione od addizione sgradevoli, arricchendo così l'acqua di ossigeno e conferendo ad essa un

colore leggermente azzurro; - non presenta problemi di sovraccarico in quanto si trasforma in ossigeno.

Il controllo dell’acqua in piscina Dal punto di vista igienico l'agibilità delle piscine è subordinata all'osservanza di norme e condizioni d'uso che principalmente concernono l'affluenza dei bagnanti, le modalità di esecuzione e di esercizio degli impianti di depurazione e le entità di rinnovo dell'acqua nel bacino. Affinché non si verifichino condizioni di eccessivo affollamento nello specchio d'acqua (pregiudizievoli sotto il profilo della sicurezza e dell'igiene) è necessario che tutti i frequentatori delle piscine e non solo i bagnanti che sono effettivamente in acqua, non siano in numero superiore a: S V n = --- oppure n = --- 2 3 dove

S = superficie dei bacino in m2

V = volume dei bacino in m3

Per quanto riguarda la disinfezione è prescritto che all'uscita dell'acqua dalla vasca dovrà essere rilevata la presenza di cloro residuo libero (acido ipocloroso + ione ipoclorito) compreso tra 0,4 e 0,6 mg/l mentre in nessun punto della piscina potrà mai esserci più di 1 mg/l. Le seguenti proprietà rendono l’OZONO uno dei più importanti agenti disinfettanti e depuranti:

- Grazie al suo potente effetto ossidante si possono rompere anche complicate

molecole. - E' di enorme importanza la sua capacità di reagire con composti che non si possono

disgregare con agenti biologici, o altrimenti integrare nel processo biologico per produrre sostanze disponibili per ulteriori trasformazioni, per esempio: i batteri. - Aromatici altamente velenosi o etero aromatici, vengono distrutti e possono così essere rimossi con flocculazione o filtrati.

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Vantaggi in Sintesi

Disinfettante ad altissimo spettro d'azione

Evita ogni problema di gusto e

di odore sgradevoli

Rende l'acqua incolore

Aggiunge ossigeno all'acqua

Disinfezione rapida

Elevato potere di ossido-riduzione

Abbatte i valori di B.O.D. e di C.O.D.

Elevatissimo abbattimento del carico carbonioso, dell'azoto e dei fosforo

Efficace a basse concentrazioni

Non forma composti nocivi

Evita problemi di trasporto

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Definizione dell’Impianto Industrialmente si ottiene sottoponendo all'effluvio elettrico, una corrente d'aria preventivamente essiccata. Un impianto per il trattamento dell'acqua di piscina con processo ozono, è formato essenzialmente da un Generatore di ozono composto da:

- un gruppo di essiccazione dell'aria mediante assorbimento su gel di silice contenuto in due colonne, che funzionano alternativamente. Mentre una è in esercizio l'altra è in rigenerazione. Il funzionamento è automatico mediante valvola multivie;

- un trasformatore elevatore di tensione con alimentazione al primario di 220 Volt;

secondario 10/15.000 Volt 50 Hz, o più;

- delle ampolle in vetro pirex o delle piastre formanti due cilindri concentrici. Nell'intercapedine circola aria secca sulla quale agisce l'effluvio provocato dalla differenza di potenziale ad alta tensione. L’effluvio o scarica silenziosa, trasforma parte dell'ossigeno dell'aria in ozono. Il calore che si forma nella reazione viene sottratto mediante circolazione di aria fredda. Un’apparecchiatura elettronica che gestisce l’unità di produzione dell’OZONO, Indicatori luminosi e selettori posti sul pannello frontale del quadro elettrico, visualizzano lo stato di processo e determinano la modalità di servizio L’impianto è gestito da un microprocessore (PLC) che controlla le varie fasi di processo, riceve i dati delle analisi e regola la produzione di ozono in rapporto alla contaminazione dell’acqua . Analizzatori registrano costantemente i valori di; PH, Redox , Cloro e O3, un’interfaccia remota i dati su PC, messo a disposizione dal cliente, ove vengono registrati tutti gli eventi dell’impianto, con possibilità di riprodurre uno storico, disponibile anche per essere stampato Al verificarsi di analisi non conformi ai requisiti dettati dalla Legislazione in vigore, l’impianto invia un segnale di allarme e si predispone in attesa, escludendo nel caso la produzione di ozono, fino a che l’evento non sarà rimosso.

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Istituto Superiore di Sanità – Ufficio Stampa Piscine, la salute vien nuotando se l’impianto è pulito e il nuotatore responsabile.

empo di iscrizioni in piscina, ma anche di prevenzione per la salute dei nuotatori. Non sono poche, infatti, le patologie che possono essere trasmesse attraverso l'acqua e le superfici infette in questi luoghi affollati, punto di riferimento per l'attività sportiva

autunnale. Lo evidenzia lo studio 'Rischi e caratteristiche di qualità igienico-sanitaria degli impianti natatori' messo a punto da Lucia Bonadonna, Giancarlo Donati e Rossella Briancesco del Dipartimento Ambiente e Prevenzione Primaria dell'ISS. "Il rischio" - avvertono i ricercatori - "è, per lo più, legato alla contaminazione microbica di origine fecale, ma anche al pericolo generico di traumi, lesioni o, in casi estremi, annegamento. Il primo passo per la tutela della salute resta il rispetto, da parte degli stessi nuotatori, di precise regole comportamentali: l'uso di scarpe idonee, delle docce e il passaggio nella vaschetta disinfettante 'netta-piedi' prima di immergersi in acqua, e, una volta in vasca, l'uso delle cuffie. I controlli periodici dell'impianto, poi, in particolare dei parametri microbiologici e chimico-fisici dell'acqua (concentrazione di cloro residuo, pH e torbidità), associati alla verifica di specifici punti critici (funzionamento dello sfioro perimetrale e del sistema di ricircolo, pulizia dei filtri) riducono ulteriormente i rischi". Va inoltre considerato che il numero degli italiani dediti regolarmente a un'attività sportiva è in costante aumento e che anche il Piano Sanitario Nazionale 1998-2000 aveva tra i suoi obiettivi quello di promuovere la pratica di attività fisico-sportive tra la popolazione. Si capisce quindi come la struttura e le condizioni microclimatiche dell'ambiente sportivo possono, più di ieri, condizionare la salute e il benessere di chi vi trascorre alcune ore a settimana. In Italia manca una regolare raccolta di dati epidemiologici su epidemie o casi di malattie e incidenti verificati negli impianti natatori, ma lo stato attuale delle conoscenze indica già la via per un'efficace prevenzione. I rischi igienico-sanitari L'ambiente della piscina è salubre? Dipende non solo dal numero e dalla manutenzione degli impianti tecnologici (quelli deputati al trattamento e al riscaldamento dell'acqua e dell'aria), ma anche dall'affollamento della struttura sportiva. La normativa attualmente in vigore, l'Accordo tra il Ministero della Salute, le Regioni e le Province autonome di Trento e Bolzano, stabilisce i requisiti minimi igienico-sanitari e gestionali di questi impianti sportivi. Una normativa nata anche con il contribuito dell'Istituto Superiore di Sanità, che ha selezionato gli standard microbiologici delle acque, definendoli più accuratamente rispetto alla legislazione precedente (Atto di Intesa del 1992). Spesso, però, i responsabili della deteriorata igiene dell'acqua sono gli stessi bagnanti. Il primo rischio infettivo, infatti, in ambienti circoscritti come le vasche di una piscina, è di tipo microbiologico, legato cioè alla contaminazione di origine fecale, fonte di batteri, virus e parassiti in acqua.

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Epatite, verruche e salmonella Nelle piscine, casi isolati ed epidemie possono derivare spesso dalla diffusione di virus enterici che sfuggono ai controlli di routine sulle acque. In particolare, resistono ad una disinfezione inadeguata gli Adenovirus, associati, in questo caso, a congiuntiviti e faringiti, i Norovirus e gli Echovirus, responsabili di malattie a carattere gastroenterico e il virus dell'epatite A, anche se in teoria una bassa concentrazione di cloro residuo (bastano 0,4 mg/L) sarebbe sufficiente a eliminare le forme virali. Il suo potere disinfettante, tuttavia, è annullato dai fenomeni di agglomerazione in acqua delle sostanze organiche. E' facile trovare negli impianti anche virus di origine non enterica: ad esempio il Molluscipoxvirus e lo Human Papilloma virus (HPV), agenti rispettivamente del mollusco contagioso e delle temibili verruche plantari. Parte delle infezioni documentate in piscina dipendono, inoltre, da forme batteriche: batteri enterici, quali Escherichia coli O157:H7, alcune specie del genere Shigella e diversi tipi di Salmonella. Quei microrganismi a fior d'acqua A favorire la presenza di microrganismi nelle acque di piscina, oltre alla cattiva manutenzione, bastano la temperatura dell'acqua, la presenza in sospensione di secrezioni nasali o orofaringee, materiali grassi e squame cutanee dei bagnanti. Alcuni di questi microrganismi, costantemente rilevati dai controlli igienico-sanitari, sono responsabili delle cosiddette 'water-wash diseases': follicoliti, affezioni oftalmiche, cutanee, auricolari e delle prime vie respiratorie. E' il caso, ad esempio, di microrganismi appartenenti al genere Pseudomonas e Staphylococcus. Se, poi, un'adeguata concentrazione di disinfettante residuo controlla bene la P. aeruginosa, altre specie si annidano e si moltiplicano all'interno dei filtri dell'impianto. Allora risulta efficace solo il frequente controlavaggio dei filtri. Cuffia e docce, barriera per stafilococchi Gli stafilococchi sono un altro gruppo di microrganismi rilevabile nelle acque di piscina. E' dimostrato che in questi casi è determinante l'affollamento dei nuotatori. L'uomo è veicolo di almeno tre specie clinicamente importanti: S. aureus, S. epidermidis e S. saprophyticus, che vengono inattivati da livelli di cloro residuo al di sopra di 1 mg/L e con il regolare controlavaggio dei filtri. Tuttavia, l'uso della cuffia e la doccia prima dell'immersione in vasca riducono a monte il rilascio di stafilococchi in acqua, e la contaminazione può essere ulteriormente controllata con l'igiene dei pavimenti e delle superfici dell'impianto sportivo. Spesso, infatti, proprio le superfici attorno alle vasche (pavimenti e rivestimenti murari) rappresentano uno dei punti critici dell'igiene in piscina: sono veicolo di infezioni cutanee e delle mucose per la presenza di Mycobacterium, responsabile del noto granuloma dei nuotatori, così come di funghi e lieviti (Trichophyton, Epidermophyton floccosum, Rhodotorula e Candida).

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Legionella e oocisti La Legionella è un batterio che si riproduce in acqua calda a temperature tra i 20 e i 45°C, ma il rischio di ammalarsi di legionellosi, più che all'acqua della vasca, può essere legato alla presenza del microrganismo nell'impianto idraulico e alla sua diffusione con l'aerosolizzazione di docce e rubinetti. E l'effetto è amplificato in presenza di amebe, soprattutto del genere Acanthamoeba, perché in questo caso la resistenza del batterio alla disinfezione viene aumentata. Il rischio legionella è comunque scongiurato dall'esame regolare dei sistemi di distribuzione dell'acqua. In Italia sono stati segnalati casi di legionellosi tra chi aveva frequentato piscine 5-15 giorni prima della manifestazione della malattia, ma senza dimostrare una correlazione diretta tra i due episodi. Negli ultimi anni, invece, negli Stati Uniti, in Gran Bretagna e in Germania, sono state segnalate infezioni legate ai protozoi Giardia e Cryptosporidium in acqua. Quest'ultimo in Italia è stato recentemente segnalato solo in piscine scoperte, dov'è particolarmente tenace la resistenza alla disinfezione delle oocisti: infatti solo in condizioni non raggiungibili da nessun impianto (30 mg/L di cloro a pH 7,25 per 240 minuti), potrebbero essere inattivate il 99% delle oocisti. Più efficace è il ricorso all'ozonizzazione, ma limiti oggettivi e di costi rendono il trattamento poco praticato. La prevenzione passa allora dalla filtrazione dell'acqua di ricircolo. Disinfettanti, occorre cautela Anche i disinfettanti della piscina, paradossalmente, possono nuocere alla salute: quelli a base di cloro formano composti organoclorurati (soprattutto trialometani) volatili, e i nuotatori li inalano dall'aria degli impianti coperti. La loro concentrazione nell'aria varia a seconda della ventilazione e della temperatura dell'acqua. In un ambiente circoscritto, quale è la piscina coperta, la concentrazione di cloroformio, di cui è noto l'effetto cancerogeno, può raggiungere valori anche elevati. Un recente studio italiano pubblicato sulla rivista 'Science of the Total Enviroment'1 ha evidenziato che la concentrazione di trialometani totali, misurata in alcune piscine italiane, era ben al di sotto del limite di 50 mg/m3 d'aria proposto dall'American Conference of Governmental Industrial Hygienists. Ciononostante, nella stessa ricerca, alcuni dati hanno stabilito una relazione diretta tra i valori di cloroformio nel plasma e nell'aria alveolare dei nuotatori e i suoi livelli nell'acqua e nell'aria, tenendo conto oltretutto del numero dei nuotatori presenti in piscina, della loro età e dell'intensità del nuoto.

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