Otsoni ja kloori vetyvesipulloissa: miksi halvat pullot haisevat ja miten testaat omasi

Jos vetyvesipullo on joskus tuoksunut häivähdyksen verran uima-altaalta tai voimakkaammin kopiokonehuoneelta, haju ei automaattisesti tarkoita vaaraa. Se kertoo kuitenkin todellisesta kemiallisesta prosessista, joka kannattaa ymmärtää ennen kuin päätät, mitä se merkitsee juomallesi vedelle. Elektrolyysi, johon jokainen vetyvesipullo perustuu, hajottaa veden vedyksi toisella elektrodilla ja hapeksi toisella. Tietyissä olosuhteissa sivureaktioissa voi muodostua myös pieniä määriä klooria tai otsonia sillä puolella, jossa tapahtuu hapettumista. Se, päätyvätkö nämä sivutuotteet juomaveteen, riippuu vähemmän pullon hinnasta ja paljon enemmän siitä, pitääkö sen sisäinen kammiorakenne reaktion kyseisen puolen fyysisesti erillään juomavesikammiosta.

• Klooria voi muodostua, kun vesijohtovedessä luonnostaan esiintyvät pienet kloridimäärät hapettuvat anodilla sen sijaan, että siellä muodostuisi tavalliseen tapaan happea.
• Otsoni syntyy erillisessä sivureaktiossa, jonka todennäköisyys kasvaa, kun kennon käyttöjännite nousee veden hajottamiseen ehdottomasti tarvittavaa tasoa korkeammaksi.
• Kalvolla eroteltu (SPE/PEM) kammiorakenne ohjaa anodipuolen kaasut erillisen poistoaukon kautta ulos sen sijaan, että niiden annettaisiin sekoittua takaisin vesikammioon.
• Vapaan kloorin testiliuskalla voi havaita klooria kotona muutamassa minuutissa, mutta puhdas tulos ei kerro mitään otsonista tai muista sivutuotteista.
• Riippumaton laboratoriotestaus on luotettavampi tapa varmistaa, mitä tietyn pullon rakenne todella pitää poissa vedestä, kuin pelkkä haju.

Mistä uima-allasta muistuttava haju oikeastaan tulee?

Vesijohtovedessä on lähes aina pieni määrä kunnallisesta vedenkäsittelystä jäänyttä kloridia. Kun vesi on elektrolyysin aikana elektrodien välissä, kloridi-ionit voivat hapettua anodilla kloorikaasuksi sen sijaan, että anodilla muodostuisi puhtaassa vedessä tavalliseen tapaan happea (lähde: Veden elektrolyysi). Sama kemiallinen perusreaktio tapahtuu teollisessa mittakaavassa kloori-alkaliprosessissa, jossa anodireaktio kuvataan yksinkertaisesti niin, että kloridi-ionit luovuttavat elektroneja ja muodostavat kloorikaasua (lähde: Kloori-alkaliprosessi). Vetyvesipullossa käytetään paljon pienempää virtaa ja paljon lyhyemmän aikaa, mutta kloorin muodostumisen mahdollistava reaktio on sama.

Otsoni syntyy siihen liittyvässä, mutta erillisessä reaktioreitissä. Sitä voi muodostua sähkökemiallisen kennon anodilla ei-toivottuna sivureaktiona, kun kennon jännite nostetaan veden hajottamiseen vedyksi ja hapeksi ehdottomasti tarvittavaa tasoa korkeammaksi. Tätä on havaittu laboratoriossa tehdyissä elektrolyysikokeissa, joissa jännite ylittää kyseisen rajan (lähde: Otsoni). Se, pysyykö tietyn pullon elektroniikan jännite turvallisesti tämän rajan alapuolella vai nouseeko se hieman sen yli syklin aikana, on rakenteeseen ja valmistukseen liittyvä yksityiskohta, jota ei yleensä näe ulkopuolelta. Siksi itse kammiorakenteeseen kannattaa kiinnittää enemmän huomiota kuin yhteen tuotesivulla mainittuun tekniseen arvoon.

Kloori ja otsoni: kaksi eri reaktiota, kaksi erilaista hajua

Koska kloori ja otsoni syntyvät eri reaktioissa, niitä ei välttämättä esiinny yhdessä, eikä toisen vähäinen muodostuminen pullossa todista, että siellä syntyisi myös toista. Kloorilla on klooratusta uima-altaasta tuttu pistävä haju. Otsonin haju on metallisempi ja muistuttaa enemmän laserprintterin lähellä tai ukkosmyrskyn jälkeen havaittavaa tuoksua. Jos kaikki niputetaan yhdeksi ”kemialliseksi hajuksi”, sivuutetaan hyödyllisempi kysymys: miten kammiorakenne on suunniteltu ohjaamaan reaktion sivutuotteet pois vedestä?

Miksi joissakin pulloissa kaasut johdetaan ulos ja toisissa ei?

Yksikammioisessa pullossa molempien elektrodien ympärillä on sama vesi, jota juot. Siksi kaikki anodilla muodostuva – oli se sitten pieni määrä klooria, otsonia tai pelkkää tavallista happea – sekoittuu suoraan takaisin veteen, sillä sille ei ole muuta paikkaa, minne mennä. Kalvolla erotellussa rakenteessa, jota kuvataan usein lyhenteillä SPE tai PEM, anodipuoli pidetään fyysisesti erillään vesikammiosta kiinteällä polymeerikalvolla. Näin kaasut johdetaan erillisen poistoaukon kautta ulos sen sijaan, että ne jäisivät juomakammioon. Näin Hydrionin oma selitys tällaisten pullojen toiminnasta kuvaa kalvon tehtävää: se pitää elektrodien puolet erillään, jotta siellä muodostuvat sivutuotteet poistuvat erillisen aukon kautta ja vain vety päätyy juomaasi veteen. Jos haluat yleisen selityksen SPE/PEM-rakenteesta etkä keskity tämän artikkelin tapaan sivutuotteisiin, kyseinen artikkeli käsittelee mekanismia perusteellisemmin.

Miltä eroteltu kammiorakenne näyttää itse pullossa?

Erotellulla kammiolla varustetussa pullossa on yleensä pieni poistoaukko pohjan tai kyljen puolella erillään täyttöaukosta. Se kannattaa etsiä tuotekuvista sen sijaan, että luottaisi sellaisenaan ”puhdasta vetyä” lupaavaan tekstiin. Sama poistoaukko aiheuttaa myös sihinän tai vastuksen, jonka jotkut huomaavat avatessaan pullon heti syklin jälkeen. Se on erillinen paineeseen liittyvä kysymys, jota käsitellään omassa tarkastelussa siitä, miksi vetyvesipullot sihisevät tai tuntuvat vaikeilta avata. Poistoaukon rakennetta ja sitä, miksi pullo ylipäätään tarvitsee sellaisen, käsitellään tarkemmin tarkemmassa katsauksessa pullon pohjassa olevaan poistoaukkoon.

Miksi haju tai sen puuttuminen on hyödyllinen merkki mutta ei koko totuus?

Ihmisen hajuaisti on erityisesti otsonin havaitsemisessa todella herkkä. Useimmat ihmiset havaitsevat sen ilmassa noin 0,01 miljoonasosan pitoisuutena, mikä on paljon alle 0,1–1 ppm:n pitoisuuden, jolla se alkaa aiheuttaa päänsärkyä tai silmien ja hengitysteiden ärsytystä (lähde: Otsoni). Näiden lukujen välinen ero on tärkeä kahdesta syystä. Avoimen pullon lähellä haistettu häivähdys ei itsessään ole lääketieteellinen hätätilanne, sillä pitoisuus, jonka haistat, on paljon pienempi kuin ärsytystutkimuksissa havaittu pitoisuus. Se on kuitenkin merkki siitä, että pullon ympärillä olevaan ilmaan päätyy jotain, joka hyvin tuuletetun rakenteen pitäisi ohjata muualle.

Työpaikkojen altistusrajat ovat hyödyllinen mittapuu, eivät tuomio yksittäisestä pullosta. NIOSH:n suosittelema otsonin enimmäispitoisuus on 0,1 ppm, ja OSHA:n työpaikan ilman pitkäaikaiselle altistukselle sallima raja on sama 0,1 ppm, vaikka ne määritellään eri tavoin: NIOSH:n arvo on raja, jota ei saa ylittää, kun taas OSHA:n arvo on kahdeksan tunnin ajalta laskettu aikapainotettu keskiarvo. Välittömästi hengelle tai terveydelle vaaralliseksi pitoisuudeksi on määritelty 5 ppm (lähde: NIOSH:n kemiallisten vaarojen taskuopas – otsoni). Nämä luvut kuvaavat koko työvuoron jatkuvaa altistumista, mikä on eri asia kuin lyhyt hetki avoimen vesipullon lähellä. Ne kannattaa siis tuntea, jotta ymmärtää, miten herkkä nenä jo on, eikä käyttää niitä tässä sovellettavina hyväksytty/hylätty-rajoina.

Hajuttomuuskaan ei todista mitään. Hyvin tuuletetussa rakenteessa veden ei pitäisi tuoksua huomattavasti erilaiselta kuin pulloon kaadettaessa, sillä sivutuotteiden on tarkoitus poistua poistoaukon kautta sen sijaan, että ne päätyisivät juoma-aukon lähellä olevaan ilmaan. Haju kertoo yksinään vain rajallisesti, suuntaan tai toiseen, ja tässä riippumattomalla laboratoriotestauksella on todellinen, mutta ensivaikutelmaa rajatumpi rooli. Hydrionin Core- ja Pulse-pulloista teetetyssä riippumattomassa SGS-laboratorioraportissa tutkittiin 34 veden turvallisuuteen liittyvää ominaisuutta. Niihin kuuluivat elektrodeista mahdollisesti peräisin olevat platina ja titaani sekä tavalliset anionit ja pH. Kaikki tulokset jäivät määritys- tai havaitsemisrajojen alapuolelle. Tulos osoittaa, etteivät elektrodit vapauta veteen metalleja. Se on aito mutta erillinen tae verrattuna tässä käsiteltävään kloori- ja otsonikysymykseen, sillä tutkimuksessa ei testattu kumpaakaan kaasua. Näin perusteellisesti dokumentoitua raporttia elektrodien aiheuttamasta metallien liukenemisesta kannattaa etsiä minkä tahansa pullon kohdalla, ei vain Hydrionin tuotteista. Raportti kertoo kuitenkin siitä, päätyykö veteen metalleja, ei siitä, pääsikö veteen klooria tai otsonia. Tähän rajatumpaan kysymykseen soveltuu kemikaalikohtainen testi, kuten seuraavaksi kuvattu vapaan kloorin testiliuskatesti, tai laboratoriolausunto, jossa kloori ja otsoni mainitaan nimenomaisesti.

Yksinkertainen kotona tehtävä testi

Vapaan kloorin testiliuska on edullinen kuluttajille tarkoitettu tuote, jolla testataan uima-allas- tai vesijohtovettä. Se vaihtaa väriä vapaan kloorin läsnä ollessa ja toimii vetyvedessä samalla tavalla kuin missä tahansa muussa vesinäytteessä. Tee uusi erä vetyvettä, kasta liuska hetkeksi sen ohjeiden mukaan ja vertaa syntynyttä väriä liuskan pakkaukseen tai säiliöön painettuun värikarttaan. Jos sinulla on toinen pullo käytettävissä, tee sama testi molemmille pulloille yhtä aikaa. Näin saat suoran vertailun sen sijaan, että joutuisit tulkitsemaan yksittäistä tulosta irrallaan muista.

Tulokseen kannattaa suhtautua osittaisena vastauksena, ei lopullisena tuloksena. Liuska voi ilmaista vapaan kloorin läsnäolon, mikä on hyödyllistä, mutta sillä ei voi havaita otsonia eikä mitään muutakaan kaasua. Siksi puhdas tulos ei tarkoita, ettei pullossa olisi lainkaan mahdollisia sivutuotteita. Mielenkiintoista kyllä, hienoinen kloorin haju ei aina ole huono merkki toisessa yhteydessä: hätätilanteita koskevissa juomavesiohjeissa lievää kloorin hajua pidetään käytännöllisenä merkkinä siitä, että käsitellyssä vesijohtovedessä on desinfiointiannos (lähde: Juomaveden desinfiointi hätätilanteessa – EPA). Tämä ei kuitenkaan sovellu suoraan vetyvesipulloon, sillä pullossa kloori syntyisi elektrolyysissä eikä tarkoituksellisessa vedenkäsittelyssä. Se kuitenkin muistuttaa, ettei kloorin haju automaattisesti tarkoita asiayhteydestään irrotettuna niin hälyttävää löydöstä kuin miltä se voi kuulostaa.

Mitä kannattaa ottaa huomioon pulloa valitessa?

Aloita kammiorakenteesta äläkä tuotesivun markkinointitekstistä. Etsi nimenomainen maininta erotellusta kammiosta tai SPE/PEM-rakenteesta sekä tuotekuvista näkyvä poistoaukko. Jos tuotesivulla vain väitetään tuotteen tuottavan ”puhdasta vetyä” kertomatta, miten elektrodipuoli on toteutettu, siinä ei ole oikeastaan kerrottu, minne sivutuotteet päätyvät. Etsi sen jälkeen akkreditoidun kolmannen osapuolen testituloksia sen sijaan, että luottaisit myyjän omaan kuvaukseen veden laadusta. SGS-raportti dokumentoi yllä mainitulla tavalla yksittäisiä ominaisuuksia sen sijaan, että väittäisi tuotetta yleisesti puhtaaksi.

Hinta ei ole luotettava osoitus kummastakaan. Korkeampi hinta ei takaa eroteltua kammiota, eikä matalampi hinta sulje sitä pois. Rakenneyksityiskohdista ja laboratoriolausunnosta selviää paljon enemmän kuin tuotesivun hinnasta. Hydrion Core -pullo on dokumentoitu esimerkki erotellun kammion rakenteesta, josta on saatavilla riippumattoman kolmannen osapuolen testiraportti. Se on hyödyllinen vertailukohta, kun selvität, mitä mistä tahansa harkitsemastasi pullosta – myös muiden merkkien tuotteista – kannattaa tarkistaa.

Jos pohdit sivutuotteiden lisäksi laajempia turvallisuuskysymyksiä desinfioinnista yleisiin haittavaikutuksiin, niitä käsitellään erikseen laajemmassa katsauksessa vetyveden turvallisuuteen, haittavaikutuksiin ja myytteihin sen sijaan, että ne sisällytettäisiin tähän artikkeliin.

Vetyvesipullosta tulevalle uima-allasta muistuttavalle tai metalliselle hajulle on todellinen kemiallinen selitys, eikä haju ole automaattisesti vaaraton tai vaarallinen. Kloori ja otsoni voivat molemmat syntyä elektrolyysin aikana anodilla sivureaktioissa. Se, päätyykö jompikumpi niistä juomalasiisi, riippuu siitä, ohjaako pullon kammiorakenne reaktion kyseisen puolen pois vedestä vai jättääkö se sen samaan tilaan veden kanssa. Testiliuska, poistoaukon tarkastaminen ja aito riippumattoman kolmannen osapuolen laboratoriolausunto kertovat tietystä pullosta enemmän kuin pelkkä haju koskaan voi.