Assessment of worker exposure to disinfection byproducts at indoor swimming pools in Québec

Les sous-produits de désinfection (SPD) par chloration sont le résultat inévitable des réactions chimiques survenant entre le chlore ajouté à l’eau des piscines et les matières organiques et/ou azotées qui y sont naturellement présentes ou introduites par le biais des baigneurs. Les SPD se déclinent en de nombreuses catégories et en bien plus de composés encore (>600), ce qui suscite, à l’échelle internationale, les préoccupations des législateurs et des scientifiques au regard de l’impact sanitaire de ces substances sur les travailleurs. Les problèmes d’irritation associés à l’exposition aux chloramines (CAM) qui polluent l’air ambiant sont les plus souvent pointés du doigt. Mais d’éventuels impacts sanitaires liés à l’exposition chronique aux trihalométhanes (THM) ou aux acides haloacétiques (AHA) ne sont pas non plus à exclure. La liste des sous-produits de désinfection dits émergents (SPDe) ne cesse de s’allonger et on ne sait encore que peu de choses sur ces produits qui, même en faible quantité, démontrent des propriétés toxiques pouvant se révéler sévères. Le sujet était resté jusqu’ici peu étudié au Québec alors que les informations sur l’exposition du personnel en piscine aux différents SPD demeurent très limitées. Dans ce contexte, deux importantes campagnes ont été mises en œuvre afin de documenter les niveaux de contamination environnementale (eau et air) en piscine et de contamination biologiques (urine et air expiré) chez les travailleurs, et de dresser un portrait de la situation. La première campagne (A) (automne 2012) a permis de visiter un échantillon de 41 piscines intérieures situées dans les régions de Montréal et de Québec, où ont été mesurées, pendant des périodes d’achalandage moyen, les concentrations d’une large gamme de SPD, incluant : (i) parmi les SPD classiques, les THM et les chloramines dans l’eau et dans l’air et les AHA (non volatils), dans l’eau; (ii) parmi les SPDe, les hacétonitriles (HAN), les halonitrométhanes (HNM) et les halokétones (HK). Ces analyses ont été systématiquement accompagnées de la mesure des paramètres physicochimiques classiques caractérisant la qualité de l’eau (pH, température,…). La deuxième campagne (B) (printemps 2013) s’est concentrée sur un sous-ensemble de huit piscines choisies parmi les 41 piscines visitées lors de la campagne A. Les niveaux de contamination environnementale de ces huit établissements ont été à nouveau investigués, entre autres, en vue d’être comparés à ceux observés lors de la première campagne. La N-nitrosodiméthylamine (NDMA) s’est alors ajoutée à la liste des SPDe évalués tandis que quelques mesures supplémentaires ont permis de documenter la contamination dans l’air de salles connexes au bassin. Des travailleurs volontaires ont été recrutés au sein de chacune de ces huit piscines (pour atteindre un total de 35 sujets). Ils ont fourni des échantillons d’urine et/ou d’air alvéolaire. Les concentrations de THM ont été mesurées dans ces échantillons, collectés à un temps zéro (correspondant à l’arrivée du personnel d’échantillonnage sur le site ou à celle du travailleur volontaire), puis après des périodes d’activité (et donc d’exposition) d’une durée variable. Ces données, particulièrement celles concernant le chloroforme (TCM), ont fait l’objet de travaux de modélisation visant à reconstruire et à simuler les expositions rencontrées, puis à valider les prédictions en les confrontant aux données terrain. Ceci nous a permis d’utiliser le modèle pour prédire différents scénarii d’exposition et évaluer leur impact sur la dose absorbée. Les principaux résultats de cette étude incluent :des niveaux de contamination environnementale aux SPD très variables d’une piscine à l’autre (tant sur le plan quantitatif qu’en termes de spéciation), de manière générale relativement élevés en comparaison aux normes et aux valeurs de références provenant d’autres pays, et qui attestent une présence relativement atypique de composés bromés; des contaminations aux SPD des matrices biologiques examinées qui reflètent bien les expositions environnementales préalables, mais dont les estimations et la surveillance appellent une amélioration des méthodes actuelles de prélèvement et d’analyse; des prédictions relativement fiables des outils de modélisation disponibles pour reconstruire et simuler l’exposition des sujets. Enfin, une colossale banque de données a été constituée et pourra avantageusement être exploitée sous bien d’autres angles d’analyse afin d’approfondir la question de l’exposition aux SPD en piscine. Ce projet permet de livrer un premier diagnostic. En attendant de pouvoir mieux cerner le risque réel des SPD, il est recommandé de mettre en œuvre des actions qui contribueront à minimiser l’exposition, essentiellement en tentant de réduire leur formation ou de favoriser leur élimination. Les baigneurs peuvent faire leur part à ce titre en adoptant des comportements hygiéniquement responsables (prise de douche avant la baignade, port du bonnet, etc.). L’implantation de solutions techniques plus efficaces et radicales (changements d’eau et d’air accrus) et une gestion de la désinfection plus appropriée (p. ex, stratégies des dosages du chlore) devraient mobiliser les différents acteurs et ainsi stimuler une concertation autour d’approches basées sur une analyse du rapport coût-bénéfice des interventions. En matière de recherche, il est, entre autres, suggéré de documenter les problèmes sanitaires chez les travailleurs en piscine du Québec et d’évaluer l’impact de différents procédés de traitement de l’eau sur la contamination environnementale. Finalement en matière de gestion, nous recommandons la mise en œuvre d’initiatives visant l’adoption et l’application de normes réglementaires pour certains SPD (p. ex, THM eau, NDMA eau, CAM air). Abstract Chlorination disinfection byproducts (DBPs) are the inevitable result of chemical reactions between the chlorine added to swimming pool water and the organic and/or nitrogeneous matter that is naturally present or introduced by bathers. DBPs can be broken down into numerous categories and even more components (>600), which have led to concerns from legislators and scientists worldwide about the impact of these substances on workers’ health. The problems of irritation associated with exposure to chloramines (CAM) that pollute the ambient air are very often cited. However, potential health impacts related to chronic exposure to trihalomethanes (THMs) or haloacetic acids (HAAs) should not be neglected. The list of emerging disinfection byproducts keeps getting longer and we still know little about these substances, which, even in low quantities, have potentially serious toxic properties. Few studies on this subject have been carried out to date in Québec, and information about exposure of swimming pool staff to various DBPs remains very limited. In that context, two major campaigns were set up to document levels of environmental contamination (water and air) in swimming pools and biological contamination (urine and expired air) in workers, and to provide an overview of the situation. During the first campaign (A) (fall 2012), we visited 41 indoor pools in Montréal and Québec City. At these pools, concentrations of a wide range of DBPs were measured during periods of average attendance. These included (i) among classic DBPs: THMs and chloramines in both water and air, and HAAs (non-volatile) in water; (ii) among the emerging DBPs: haloacetonitriles (HAN), halonitromethanes (HNM) and haloketones (HK). These analyses were systematically accompanied by measurements of common physiochemical parameters used to characterize water quality (pH, temperature, etc.). The second campaign (B) (Spring 2013), focused on a subset of eight swimming pools chosen from among the 41 pools visited during campaign A. The levels of environmental contamination in these eight establishments were again investigated, in order to compare the findings with those observed during the first campaign, among others. At this point, N-nitrosodimethylamine (NDMA) was added to the list of DBPs assessed, while some additional measures enabled contamination levels in the air in rooms around the pool to be recorded. Workers were recruited at each of these eight swimming pools (a total of 35 subjects) to voluntarily provide urine and/or alveolar air samples. The samples were collected at time zero (when the sampling staff or the worker arrived at the site), and then again after periods of activity (and thus exposure) of variable durations. The THM concentrations in the samples were then measured. These data, particularly those concerning chloroform (TCM), were modelled to reconstruct and simulate the exposures encountered; the predictions were then validated against the field data. This made it possible for the model to be used to predict various exposure scenarios and to assess their impact on the dose absorbed. The main results of this study included the following:highly variable environmental DBP contamination levels from one pool to another (both quantitatively and in terms of speciation), which were generally relatively high compared to standards and reference values from other countries, attesting to a relatively atypical presence of bromide components; DBP contamination in the biological matrices examined, which clearly reflects previous environmental exposure, but which requires an improvement in the current sampling and analysis methods; relatively reliable predictions from the modelling tools available to reconstruct and simulate the exposure of subjects. A massive database was constituted, which could be very useful in other analytical perspectives to further explore the issue of exposure to DBPs in swimming pools. This project enables us to provide a preliminary diagnosis. Until the real risks of DBPs can be better identified, we recommend putting into practice actions that will minimize exposure, mainly through reducing their form

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