美国人喜欢游泳。我们在游泳比赛中赢得了所有奥运奖牌的三分之一——比世界上任何其他国家都多。国父本杰明·富兰克林被认为是脚蹼的发明者。美国大约有1040 万个私人泳池。成千上万个泳池由城市拥有和运营,供社区使用,更不用说那些为付费会员服务的健身房和网球俱乐部了。
然而,我们今天所熟知和喜爱的现代、大规模、卫生且相对便宜的游泳池,仅在一世纪前才出现,这得益于化学消毒和过滤技术的进步。蒙特克莱尔州立大学化学家凯文·奥尔森(Kevin Olsen)的一篇学术论文(有时读起来会让人捧腹大笑)甚至将泳池的历史分为“公元前”,即“氯化前”,和之后。
但是,泳池——以及我们用来保持它们清洁的工具——并非完美无缺。为了追求更清洁、更舒适的游泳体验,泳池行业在近几十年里一直在努力创新。日益增长的“盐水泳池”趋势就是这种持续改进的产物之一,它们依赖于盐氯发生器,而不是像家用漂白剂这样的传统氯源。但尽管我们尽了最大努力,我们似乎还是无法摆脱次氯酸(普通泳池氯的化学名称)。
在湖泊、河流和海洋中休闲游泳可能和人类本身一样古老。而人造泳池,通常用于沐浴,可以追溯到古代的印度河谷文明。但在 19 世纪末,人们开始担心水体——无论是天然还是人造的——可能会被疾病困扰。他们并没有错,但他们的方法并不一定有效。在没有化学解决方案的情况下,人们将泳池建在斜坡上以排干水,并频繁更换水以试图冲走杂质。
这一切在 1911 年左右发生了改变,根据奥尔森的说法,布朗大学试图消毒位于罗德岛州普罗维登斯的、加热的大理石泳池——科尔盖特·霍伊特泳池。当时,漂白粉因其在饮用水处理中的应用而日益受到关注,一位化学家将其添加到泳池中,希望能消除泳池的褐色污渍。“效果非常惊人,”奥尔森写道,“细菌数量在短短 15 分钟内从 700 [百万分之一] 降至 0。”
这些方法很快就传播开来。关于泳池消毒的法律在几年内就已颁布。但现代游泳池的另一个基本组成部分——过滤系统——则用了几十年时间。根据奥尔森的说法,直到第二次世界大战结束,依靠粉末状岩石来捕捉泳池水中细小颗粒的硅藻土过滤器才变得流行起来。而嵌入泳池、外观常模仿雨水井口的撇渣器,则直到 1952 年才出现;此后,它们一直捕捉着树枝或树叶等较大的碎屑。
在精心管理的泳池中游泳从未如此受欢迎。
但到了 20 世纪 70 年代,危险信号开始显现。(或者,正如奥尔森所说,“氯和游泳之间的夏日恋情的第一道裂痕”最终出现了。)首先,给泳池加氯可能是一项繁琐、令人头昏脑胀的工作,尤其是如果你没有自动系统。手动泳池的人们仍然会在泳池边自己混合氯水,然后提着桶绕着泳池边走,一边走一边倒进液体清洁剂。根据使用情况、温度和其他因素,房主可能需要每天重复一次此过程。他们还必须测量藻类、pH 值和其他泳池健康指标——当出现问题时,需要用另一套化学品进行调整。(难怪正是在这种重复性任务的中间,奥尔森想到了他研究论文的灵感。“当时,我院子里有一个地上泳池,”他说。“有一天晚上,我正在往里面搅拌氯水,我想,‘是谁发明了这个?’”)
更糟糕的是,当泳池氯与尿液混合时——这种情况经常发生——化学反应会产生有害化合物。当游离氯化合物与尿液或其他化学物质结合时,就会形成氯胺。它们是造成那种氯池气味的真正原因,并且会导致皮肤刺激、眼睛灼热和呼吸道问题。事实上,根据美国过敏、哮喘和免疫学学院的说法,频繁在充满氯胺的泳池中游泳似乎会增加哮喘和某些过敏的风险。另一种有毒物质——氰化物——在类似条件下形成,并且会干扰您身体利用氧气的能力。
鉴于传染病是可能的替代方案,这些风险似乎是可以接受的。但氯甚至并不总是能起到作用。2000 年至 2014 年间,美国发生了493 起泳池、热水浴缸、温泉和水上游乐设施的爆发事件。八人因此死亡。由人类粪便引起的诺如病毒、志贺氏菌和隐孢子虫引起了大多数泳池感染。
多年来,氯的替代品——或者至少看起来像氯的替代品——已经进入市场。据奥尔森介绍,1919 年,至少有一家豪华酒店宣传紫外线消毒。“无氯,无化学品,”广告这样说。在 20 世纪 20 年代,泳池主人尝试过臭氧,这种在平流层中至关重要,但在地面上却是污染物的气体得到了谨慎的监管。然而,迄今为止最成功的系统是盐氯发生器。
在 20 世纪 60 年代末和 70 年代初,一位退休的化学教授开发了一种新的氯的产生和释放方式。这种新系统不往泳池里倾倒漂白剂、次氯酸钙粉末或相关的氯化合物,而是依靠食盐。根据泳池产品公司 Hayward的内部数据,它目前占私人泳池自动消毒系统的 35%。
Hayward 产品经理 Jason Davila 表示:“与每周或每几天往泳池里加氯相比,盐水系统基本上能自己完成这项工作。”“它不仅提供了便利性,还提供了更奢华的体验。人们注意到水感觉更丝滑;你不会有那种氯味,也不会出现人们从传统氯化物中出现的眼睛发红的问题。”
“盐水泳池”这个名字可能会让人联想到海洋宁静而咸涩的记忆,但 Davila 表示,这些泳池的咸度与隐形眼镜护理液差不多。海洋的盐度约为 35,000 ppm。人类的眼泪约为 6,000 ppm。而 Hayward 泳池的盐度在 2,500 到 3,500 ppm 之间。为了达到一丝盐味,泳池主人会根据泳池的加仑数向水中添加少量盐。因此,一些支持者错误地声称这些咸水系统提供无化学品过滤。但 Davila 说,即使是盐水泳池也需要氯才能保持清洁。
在元素周期表中,基本食盐被归类为 NaCl,即氯化钠。当溶解在水中时,盐会分解成钠和氯。如果您拥有盐水过滤系统并向泳池中添加盐,NaCl 会通过一个由涂有钌(一种强大的催化剂)的钛板制成的特殊单元。该单元会激发化学反应,产生氯离子。当氧化时,这些离子形成 Cl2,即氯气。在最后一步反应中,气体溶解在泳池水中形成次氯酸,从而净化泳池水。Davila 说:“这就是我们如何从传统的餐桌盐转变为我们在泳池行业中称为氯的东西。”
关于这些盐水系统的优越性有很多说法,但目前至少还没有多少学术研究支持这一点。我们所知道的大部分信息都来自用户体验。盐水泳池“更丝滑”或“更柔软”的说法并非来自研究论文,而是来自在度假村或邻居家的盐水泳池游泳的人们——当然,还有泳池营销材料。行业专家认为,盐水泳池的手感可能与渗透梯度有关。由于泳池水的盐度与我们身体细胞的盐度相似,因此它不会使我们脱水,从而使游泳体验更加舒适。
同样,据说盐水过滤器也不太可能引起眼睛发红或皮肤刺激。虽然氯就是氯,但根据 Davila 和 Olsen 的说法,输送方式会影响我们身体对化学物质的反应。因为钠氯发生器会定期生产并均匀分配清洁溶液,所以它不像传统方法那样每隔几天一次性大量倾倒消毒剂,刺激性较小。而且,Davila 补充说,通过持续产生氯,盐氯化可以抑制刺激性氯胺的形成。
无论是奥运标准还是肾形,很明显,泳池与政治和经济息息相关,并且经常充当现实世界的实验室。纵观历史,我们很容易因为疾病爆发以及为控制疾病而制造的化学品的副作用而感到恐慌。我们才刚刚开始想象未来的泳池会是什么样子。但归根结底,无论您是在盐水系统还是在传统的氯化泳池中,没有什么比游泳更令人舒缓的了。