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離生活最近的污染物(一):消毒副産物
日期:2021-09-30 15:35:47 來源:金年会 作者:檢測中心 封梅青
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1848年霍亂導緻了一萬四千多名倫敦的市民死亡,1853年霍亂再次爆發,當時倫敦地下排水系統的總工程師John Snow 認識到了霍亂是通過飲用水傳播的。于是就有了對飲用水的消毒處理。後來人們發現,消毒過程消滅了水中傳播疾病的病原體,但是經消毒後的水中除含有微量的消毒劑外,還可以産生許多消毒副産物。一直以來尋求一種理想的消毒劑,在有效消滅病原體的同時,對人類産生的化學危害降到最低水平。

生活飲用水常見消毒工藝有化學處理工藝和物理消毒技術。化學處理包含氯化消毒技術、二氧化氯消毒技術、臭氧消毒技術;物理消毒技術包含紫外消消毒、超聲消毒等。從當前我國生活飲用水消毒處理情況來看,氯化消毒技術的應用較為普遍。但使用氯化消毒過程中,也會伴随着一些副産物的生成。

消毒副産物(disinfection by-products,DBPs)是在飲用水消毒時由消毒劑與有機或無機前體物反應生成的一類次生污染物,其由于具有緻癌、緻畸和緻突變的“三緻”特性在全球範圍内廣受關注。自 21 世紀初以來,飲用水中被識别的 DBPs 從500餘種增至700餘種,其中約百餘種 DBPs 的細胞毒性和遺傳毒性得到了毒理學試驗研究,數十種 DBPs 被納入各國飲用水水質标準中。

1. 含碳消毒副産物(C-DBPs)

含碳消毒副産物是指其結構中含有碳原子的消毒副産物,其在飲用水中最容易被檢測到, 主要包括鹵乙酸和三鹵甲烷等。我國對飲用水中的含碳消毒副産物的含量具有明确的限定。我國《生活飲用水衛生标準》(GB 5749-2006)規定飲用水中一溴二氯甲烷、二氯一溴甲烷和三溴甲烷的濃度限值分别為 100、60、100μg /L,二氯乙酸和三氯乙酸的濃度限值分别為 50、100μg /L,且4種三鹵甲烷的實測濃度與其各自限值的比值之和不得超過 1。

對于揮發性較強的含碳消毒副産物通常基于氣相色譜(GC)的方法為主,也可采用氣相色譜質譜聯用法。前處理方法以吹掃捕集法和頂空法應用較為廣泛,對于較難揮發的C-DBPs前處理方法可采用液液萃取法。

2. 含氮消毒副産物(N-DBPs)

近年來,随着飲用水的污染加大以及藻類水化,使得水中的溶解性有機氮含量升高, 而此類物質可作為含氮消毒副産物的前體物,進而促進含氮消毒副産物的産生。目前水資源中常見的消毒副産物主要包括鹵乙腈(HANs)、鹵代硝基甲烷(HNMs)、鹵乙酰胺(HKs)和亞硝胺(NAs)這四類,其中亞硝胺被認為是具有高緻癌風險的消毒副産物之一。

飲用水中N-亞硝胺的含量通常較低,因此在檢測前需要進行濃縮以降低方法檢出限,提高靈敏度,常用的方法主要有液液萃取法(LLE)、固相微萃取法(SPME)和固相萃取法(SPE)。目前,多種N-亞硝胺類化合物的檢測可采用氣相色譜法、氣相色譜-串聯質譜法和超高效液相色譜-串聯質譜法。

3. 無機消毒副産物

無機物消毒劑是目前用于生活用水以及養殖業消毒中最常用的消毒劑之一。目前常用的有氯化物、溴化物、碘化物, 其生成的副産物主要有氯酸鹽、亞氯酸鹽、溴酸鹽。常見無機消毒副産物測定方法有離子色譜法、碘量法等。

毒理學研究顯示,大部分已被識别的 DBPs 具有細胞毒性、神經毒性和遺傳毒性,且含氮消毒副産物(N-DBPs)的毒性高于含碳消毒副産物(C-DBPs),此外DBPs 的毒性按鹵素種類大緻可如下排序:碘代 DBPs>溴代 DBPs.>氯代 DBPs。流行病學研究表明,氯消毒飲用水的長期飲用和罹患膀胱癌、結腸癌和孕婦流産之間存在一定聯系。

4. 消毒副産物的防控措施

對于消毒劑副産物的防控措施, 具體措施的實施可在影響副産物生成的各個階段, 主要包括: ①消除副産物的前體物,水資源中的前體物與消毒劑是生成含氮消毒副産物的必要條件, 故采用有效的手段減低水資源中的前體物對于降低消毒副産物具有決定的作用; ②改進消毒技術工藝,多種消毒手段聯用,克服單一消毒技術的缺點; ③對現有消毒劑進行改進, 與此同時積極研制新的環保高效的消毒劑; ④直接消除消毒劑所産生的副産物, 根據副産物的物理、化學性質,目前所采取的方法主要是物理法、高級氧化法和化學還原法。有效去除消毒副産物,對于優化消毒技術工藝具有重要意義。

5. 家庭中常用處理消毒副産物的方法

(1)直接加熱

加熱煮沸是一種家庭最常用且簡便的處理方法, 可有效去除餘氯、滅活微生物, 并減少飲用水中DBPs的含量。多項研究發現, 将飲用水加熱至沸騰可有效減少水中DBPs的濃度。

(2)過濾式淨水器

過濾式淨水器是目前家庭中最常用的淨水設備,一般由活性炭(AC)前置處理系統、膜處理系統和AC後置處理系統組成。其中,AC前置處理系統主要将水龍頭末梢水中的顆粒物、懸浮物等雜質去除,保證水質可進一步膜處理; 膜處理系統以反滲透膜為主,通過高壓泵使水中的溶解鹽、膠體、細菌、病毒和大部分有機物及重金屬離子去除;AC後置系統則可進一步保證水質安全,去除殘餘的餘氯、有機DBPs。

(3)紫外消毒

紫外線(UV)淨水設備是通過破壞微生物的DNA或RNA分子使其失去活性、無法繁殖, 從而有效降低飲用水中病原微生物的污染水平。UV技術在有效去除病原微生物的同時, 還可利用DBPs在UV光譜範圍内的吸收特性對其進行直接光解, 以及利用UV光解體系同步産生自由基對其進行間接光解, 進一步降低飲用水的健康風險。

 


責任編輯: 賈爽
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