土壤中三卤甲烷(THMs)前驱物质流出的规律

通过室内模拟淋溶实验,初步探讨了以三卤甲烷生成潜能(THMFP)为指标的土壤三卤甲烷前驱物质的流出规律.结果显示:土壤淋出液中THMFP的浓度与土壤性质特别是土壤中腐殖质含量、组成与卤代活性,模拟雨水的酸度及累积淋溶量等有关.土壤中所含腐殖质的量越大、腐殖质的卤代活性越高且溶解迁移能力越强,则淋出液中THMFP的浓度越大;酸度最低(pH3.0)的模拟雨水淋洗下,淋出液中THMFP的浓度最低;模拟雨水的pH值愈低,土壤THMFP愈易流出;本实验条件下,淋出液中THMFP的浓度随累积淋溶量的增大呈下降趋势.     

华南地区土壤中不同结合态腐殖质的三卤甲烷生成潜能

通过提取土壤中各结合态腐殖酸组分 ,研究华南地区不同土壤类型、不同结合态腐殖酸的三卤甲烷生成潜能 (THMFP) .结果表明 :①稳结态腐殖酸 (H2)的 THMFP最大 ,其次是松结态腐殖酸 (H1) ,紧结态腐殖酸 (H3)的 THMFP最小 ;②各土样不同结合态腐殖酸中 ,基本上是富里酸 (FA)的 THMFP大于胡敏酸 (HA)的 THMFP;③同属铁铝土纲的麻红壤、赤红壤和砖红壤 3者中 ,砖红壤各结合态腐殖酸的 CHCl₃生成量最小 ;④水稻土和湿潮土两者各结合态腐殖酸的 CHCl₃生成量的变化规律基本一致 .     

北江和珠江广州河段水体的三卤甲烷风险评价

通过调查北江和珠江广州河段水体的三卤甲烷生成潜能(trihalomethane formation potential,THMFP),评价其作为水源水的风险.为此,于2013年和2014年不同时段分别采集北江和广州河段不同地点的表层水样品254个.254个样品经过0.45μm滤膜过滤后,采用UFC(uniform formation condition)法对水样进行加氯消毒实验,使用气相色谱(GC-ECD)法分析THMFP,基于美国环保署(USEPA,1997)的风险模型计算THMFP的致癌风险和非致癌风险,使用致癌风险潜能灵敏性方法寻找致癌风险因子.结果发现,三卤甲烷(trihalomethane,THMs)的生成潜能顺序为:三氯甲烷(chloroform,CF)一溴二氯甲烷(bromodichloromethane,BDCM)一氯二溴甲烷(dibromochloromethane,DBCM)三溴甲烷(bromoform,BF),其中三氯甲烷生成总量在101.92~2 590.85μg·L-1范围内,约占THMs总量的96.17%.以饮用途径计算THMs非致癌风险和致癌风险,所有采样点THMs非致癌风险范围在2.03×10-7~1.00×10-5之间,均不大于1.0×10-5(USEPA推荐风险阈值),而致癌风险平均值分别为2.91×10-4(男性)和3.30×10-4(女性),所有采样点THMs的致癌风险均高于USEPA推荐的风险阈值(1.0×10-6).两江流域不同的是,北江流域的BDCM致癌风险范围为2.50×10-5~6.37×10-4,其风险值约为CF的2倍,BDCM是北江THMs致癌风险的主要来源,而珠江广州河段的CF是致癌风险的主要来源,其风险范围处于2.26×10-5~7.22×10-4之间.经致癌风险潜能灵敏性分析发现CF是致癌风险主要因子,以北江和珠江广州河段为饮用水源是不安全的,需要考虑预处理.     

饮用水中三卤甲烷的生成特性及控制技术研究

水源中的腐殖酸等有机物在氯消毒过程中通常会与消毒剂发生反应生成三卤甲烷,且饮用水中卤代烷含量往往高于水源水,包括三氯甲烷(TCM)、一溴二氯甲烷(DCBM)、二溴一氯甲烷(DBCM)以及溴仿(TBM)等,以三氯甲烷为主.三卤甲烷(THMs)已被证实与动物体的癌症、畸形及遗传病密切相关.文章主要从三卤甲烷的生成特性与机理、影响因素及其去除控制技术等几方面对国内外有关研究进行具体综述和介绍,为今后更深入地研究THMs的生成机理及其前体有机物来源提供理论依据,以便寻求更经济实用、切实可行的控制与去除THMs的新技术,同时也应加强THMs暴露的健康风险等方面的评价.     

珠江水体中有机物分布、组成及与消毒副产物生成的关系

以珠江水体为研究对象,利用XAD树脂分离溶解性有机物(DOC)中的腐殖质及其他有机组分.考察了珠江中DOC的质量浓度、组成分布、SUVA254和三卤甲烷生成势(THMFP),并分析有机物的组成与三卤甲烷生成势(THMFP)之间的关系.结果表明,珠江水域在广东省内的DOC质量浓度为0.7～33.0 mg.L-1,THMFP为30.39～1 091.52μg.L-1,两者呈正比例线性相关.在空间分布上,各支流的DOC质量浓度和THMFP均沿下游方向逐渐增加,而腐殖质在DOC中所占的质量分数却沿下游方向逐渐递减.在加氯实验中,腐殖质是珠江中最主要的消毒副产物前驱物(产生了珠江中64.6%的三卤甲烷),其三卤甲烷生成活性(STHMFP)是其他有机组分的2倍以上.另一方面,SUVA254和腐殖质的质量分数呈正比例线性相关,说明SUVA254对珠江水中消毒副产物前驱物也有一定的指示作用.     

南方天然水体DOM的化学分级、变化特征及三卤甲烷生成势(THMFP)特性研究

采用XAD树脂吸附法,在春季内(3～5月)连续对南方深圳水库中的水体溶解性有机物(DOM)进行化学分级表征.结果表明,天然水体DOM的总量和单个化学分级组分含量在一个季节会发生一定的波动,但总的分布特征在季节内未发生根本变化,即憎水酸(HoA)和亲水部分(HiM)浓度始终较高,而憎水碱(HoB)、憎水中性物(HoN)、弱憎水酸(WHoA)浓度则相对较低.同时,选取代表性时间点对DOM各化学分级组分进行了消毒副产物三卤甲烷生成势(THMFP)的研究,发现三卤甲烷(THMs)的主要前驱物为憎水和弱憎水有机部分,对THMFP的贡献共占约80%.进一步研究发现,憎水中性物、憎水酸、弱憎水酸的THMs生成能力较强,总体上与紫外吸收能力基本一致;但弱憎水酸表现略有不同,其SUVA(100×UV254/DOC)值并不十分突出,但三卤甲烷生成能力却明显较高,说明DOM的紫外吸收特性不能完全作为THMFP特性的替代指标.亲水物质(HiM)的SUVA值也不高,但其THMs生成能力接近憎水酸部分,值得水处理工艺研究重点关注.     

氯化对二级处理出水中溶解性有机物结构的影响

以哈尔滨市W污水处理厂污水为研究对象,利用XAD树脂对二级处理出水中的溶解性有机物(DOM)进行分级分离.按照DOM在不同树脂上的吸附特性将其分为5个部分:疏水性有机酸(HPO-A)、疏水性中性有机物(HPO-N)、过渡亲水性有机酸(TPI-A)、过渡亲水性中性有机物(TPI-N)和亲水性有机物(HPI).考察了二级处理出水中有机组分的组成分布、三卤甲烷生成势、紫外光谱和红外光谱.结果表明,二级处理出水中的主要成分是HPO-A和HPI,两者含量之和达70.8%.HPO-A是加氯消毒时产生三卤甲烷的主要有机组分,其三卤甲烷生成活性(STHMFP)为232.9μg/mg.而HPO-N、TPI-A、TPI-N和HPI的STHMFP介于100～125μg/mg之间.氯化反应后,HPO-A、HPO-N、TPI-A和HPI的紫外-可见吸光度均降低,而TPI-N则相反.并且HPO-A、HPO-N、TPI-A和TPI-N中的O-H、C=C和苯环的含量降低,而C-O的含量升高,还生成了C=O和C-Cl.     

人工地下水回灌过程中溶解性有机物的去除及变化

在实验室通过模拟土壤柱研究了人工地下水回灌过程中溶解性有机物的去除及其三卤甲烷生成势和三卤甲烷生成活性的变化.利用XAD树脂将回灌水中的溶解性有机物分为3个部分：疏水性有机酸、过渡亲水性有机酸和亲水性有机物.疏水性有机酸的三卤甲烷生成活性高于过渡亲水性有机酸和亲水性有机物.土壤含水层处理（SAT）对亲水性有机物的去除率为68.51%,对疏水性有机酸和过渡亲水性有机酸的去除率分别为58.64%和41.86%.经SAT系统处理后,溶解性有机物及各有机组分的三卤甲烷生成势减少,而三卤甲烷生成活性升高.疏水性有机酸是生成三卤甲烷的主要有机组分.亲水性有机物在SAT系统进水中的三卤甲烷生成活性较低,但由于含量高,三卤甲烷生成势也较大.而过渡亲水性有机酸由于含量和三卤甲烷生成活性较低,三卤甲烷生成势也较低.     

融雪期城市河流中溶解性有机物的时空分布特征

以沈阳市新开河为研究对象,考察了河水中溶解性有机物(DOM)含量的月份变化,以及融雪期河水中DOM含量和特性的时空变化规律.利用XAD树脂将DOM分为5个部分:疏水性有机酸(HPO-A),疏水性中性有机物(HPO-N),过渡亲水性有机酸(TPI-A),过渡亲水性中性有机物(TPI-N)和亲水性有机物(HPI).结果表明,融雪期河水中的溶解性有机碳(DOC)浓度较高,HPO-N和TPI-N是融雪期河水中的主要DOM组分,并且DOM中的荧光物质主要为类芳香族蛋白质荧光物质和类腐植酸荧光物质.融雪期水体中的DOC、波长254nm处的紫外吸光度(UV-254)和三卤甲烷生成势(THMFP)呈先降低然后波动最后升高的变化趋势.特征紫外吸光度(SUVA)和三卤甲烷生成活性(STHMFP)与以上三者的变化规律相反.融雪期河水中的DOC受污水排放影响大,有排污口处的DOC含量明显大于其他区域.污水排放也使受纳水体中UV-254对THMFP的指示作用减弱.     

羟基氧化铁催化臭氧氧化对滤后水THMs生成势的控制作用

实验比较了滤后水经过单独臭氧氧化和羟基氧化铁催化臭氧氧化后的三卤甲烷生成势(THMFP).考察了不同的溴离子含量、pH值、碱度、O₃/TOC比例、氧化反应时间、催化剂投量时,2种氧化条件下滤后水THMFP的变化规律.发现羟基氧化铁催化氧化后,滤后水的THMFP比单独臭氧氧化后的降低了30.5%.溴离子浓度较高时THMs以溴代产物为主,羟基氧化铁催化氧化后溴代的THMFP是单独臭氧氧化后的45%～65.5%.在滤后水pH值为6.33～9.43、O3/TOC比值为0.65～2.05、氧化时间为2～20min的条件下,羟基氧化铁催化氧化都表现出明显降低THMFP的优势.碱度升高使2种氧化后的THMFP都降低,且使其差值减小.催化剂存在降低THMFP的最佳投量.催化氧化降低滤后水THMFP的原因是比单独臭氧氧化提高了对TOC的去除率,催化产生的羟基自由基进一步氧化降低了水中有机物卤代活性位的数量.     

Trihalomethane formation potential of organic fractions in secondary effluent

Organic matter is known to be the precursor of numerous chlorination by-products. Organic matter in the secondary e uent from the Wenchang Wastewater Treatment Plant (Harbin, China) was physically separated into the following fractions: particulate organic carbon (1.2–0.45 m), colloidal organic carbon (0.45–0.1 m), fine colloidal organic carbon (0.1–0.025 m), and dissolved organic carbon (DOC) (< 0.025 m). Moreover, < 0.45 m fraction was chemically separated into hydrophobic acid (HPO-A), hydrophobic neutral (HPO-N), transphilic acid (TPI-A), transphilic neutral (TPI-N), and hydrophilic fraction (HPI). The chlorine reactivity of these organic fractions obtained from both size and XAD fractionations were evaluated. The structural and chemical compositions of the HPO-A, HPO-N, TPI-A, and TPI-N isolates were characterized using elemental analysis (C, H, O, and N), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H-NMR). Results showed that DOC was dominant in terms of total concentration and trihalomethane formation potential (THMFP), and there was no statistical di erence in both specific THMFP (STHMFP) and specific ultraviolet light absorbance among the 0.45, 0.1, and 0.025 m filtrates. HPO-A had the highest STHMFP compared to other chemical fractions. HPO-A, HPO-N, TPI-A, and TPI-N contained 3.02%–3.52% of nitrogen. The molar ratio of H/C increased in the order of HPO-A < HPO-N < TPI-A < TPI-N. The O/C ratio was relatively high for TPI-N as compared to those for the other fractions. 1H-NMR analysis of the four fractions indicated that the relative content of aromatic protons in HPO-A was significantly higher than those in the others. The ratio of aliphatic to aromatic protons increased in the order of HPO-A < HPO-N < TPI-A < TPI-N. FT-IR analysis of the four fractions showed that HPO-A had greater aromatic C==C content whereas HPO-N, TPI-A, and TPI-N had greater aliphatic C–H content. TPI-N contained more oxygen-containing functional groups than the other fractions.     

Advanced oxidation of bromide-containing drinking water：A balance between bromate and trihalomethane formation control

Addition of H2O2 has been employed to repress bromate formation during ozonation of bromide-containing source water. However, the addition of H2O2 will change the oxidation pathways of organic compounds due to the generation of abundant hydroxyl radicals, which could affect the removal efficacy of trihalomethane precursors via the combination of ozone and biological activated carbon （O3-BAC）. In this study, we evaluated the effects of H2O2 addition on bromate formation and trihalomethane formation potential （THMFP） reduction during treatment of bromide-containing （97.6-129.1 μg/L） source water by the O3-BAC process. At an ozone dose of 4.2 mg/L, an H2O2/O3 （g/g） ratio of over 1.0 was required to maintain the bromate concentration below 10.0 μg/L, while a much lower H2O2/O3 ratio was sufficient for a lower ozone dose. An H2O2/O3 （g/g） ratio below 0.3 should be avoided since the bromate concentration will increase with increasing H2O2 dose below this ratio. However, the addition of H2O2 at an ozone dose of 3.2 mg/L and an H2O2/O3 ratio of 1.0 resulted in a 43% decrease in THMFP removal when compared with the O3-BAC process. The optimum H2O2/O3 （g/g） ratio for balancing bromate and trihalomethane control was about 0.7-1.0. Fractionation of organic materials showed that the addition of H2O2 decreased the removal efficacy of the hydrophilic matter fraction of DOC by ozonation and increased the reactivity of the hydrophobic fractions during formation of trihalomethane, which may be the two main reasons responsible for the decrease in THMFP reduction efficacy. Overall, this study clearly demonstrated that it is necessary to balance bromate reduction and THMFP control when adopting an H2O2 addition strategy.     

基于GIS杭嘉湖平原土壤氟的质量评价

测定分析了浙江省杭嘉湖平原13个县市的土壤氟含量,以GIS软件平台为基础,利用克里格插值法揭示了该地区土壤全氟及其影响因素的空间分布特征,按照土壤全氟指数法评价杭嘉湖平原土壤氟的健康质量.结果表明:全氟含量的空间分布是中、东部比西部的高,与土壤母质、pH值、有机质、阳离子交换量、土壤质地等关系密切;整个研究区域土壤全氟含量较低,大多在200～300mg/kg之间,有23.7%的土壤全氟含量低于200mg/kg;其中又以余杭的土壤全氟含量最低,均在100mg/kg以下.     

典型南方水源溶解性有机物分子量分布变化及去除特性

用超滤膜法对以东江为水源的深圳水库水体溶解性有机物(DOM)进行物理分级表征,研究了2005年3～9月原水中DOM分子量分布的连续变化特性,以及各分子量范围的DOM组分与消毒副产物三卤甲烷生成势(THMFP)之间的关系结果表明,在此原水DOM中,相对分子量小于1000的有机物所占比例最高(平均值为41.15%(以DOC计)),这说明东江原水中DOM主要以小分子量有机物为主,此分子量范围有机物所产生的THMFP在原水中所占比例均值为32.23%水处理研究表明,常规工艺和深度处理工艺对其DOC和THMFP的去除率均不高.对原水总DOC的贡献占第二位的是分子量在104～3×104之间的有机物(均值为24.07%),其对总THMFP的贡献率为29.09%,常规工艺对此分子量范围有机物去除效果很好.     

东北地区污染黑土中重金属与有机质的关联作用

通过对东北地区污染农田黑土剖面的取样调查,对重金属Cd,Pb,Cu,Zn在农田黑土中不同采样点的全量、有效态和有机质结合态的分布特征及其与有机质的关系进行了研究,并分析了土壤有机质对重金属有机质结合态的影响.结果表明,Pb以有机质结合态存在的量较大,能与有机质形成较多的络合物,而Zn的有机质结合态占全量的比例相对较小,Cd和Cu有机质结合态占全量的比例处于Pb和Zn之间.由于外源污染的影响,土壤有机质含量与重金属有机质结合态相关性并不显著.由于土壤样品的不同解离功能团结合重金属的能力不同,采样区的重金属有机质结合态未表现出明显的分布规律.      

甘南尕海泥炭沼泽地退化过程土壤特征和水源涵养功能的变化

由于气候变化、过度放牧、沟蚀及修路等人为影响,尕海泥炭沼泽地出现退化现象。为了查明尕海泥炭沼泽地退化过程土壤性质和水源涵养功能的变化趋势,采用空间序列代替时间序列的方法,对该区域4 种不同退化阶段泥炭沼泽地土壤性质和水源涵养功能进行了调查研究。结果表明： 随着尕海泥炭沼泽地退化程度的加剧,0~40 cm层土壤平均容重逐渐增大,总孔隙度逐渐减小,且容重和孔隙度在土壤剖面自然分布规律发生变化;土壤有机质、全氮、速效钾和水解氮含量呈逐渐降低趋势,铵态氮呈增大趋势,全磷、全钾无明显变化规律,但均沿土壤剖面分布呈波动性变化;土壤自然含水量、最小蓄水量和毛管蓄水量均为未退化最大,中度退化最小;方差分析结果表明不同退化阶段泥炭沼泽地土壤容重、总孔隙度、有机质、氨态氮及其土壤蓄水性能均存在显著差异。土壤饱和蓄水量和毛管蓄水量与有机质之间存在显著正相关,并受植被盖度和泥炭层厚度的影响。研究结果表明地下水位、植被盖度、土壤有机质含量及泥炭层厚度的下降是导致尕海泥炭沼泽地退化过程土壤性质和水源涵养功能变化的主要原因。