单过硫酸氢钾复合粉在饮用水消毒过程中的副产物生成特性及遗传毒性变化

以北京田村山净水厂原水和炭后出水作为试验用水,对新型消毒剂单过硫酸氢钾复合粉消毒后生成的消毒副产物(disinfection by-products,DBPs)进行定性分析.向受试水样中分别投加单过硫酸氢钾复合粉和次氯酸钠,比较了复合粉消毒和氯消毒的DBPs生成量,并通过umu试验对水样消毒后的遗传毒性变化进行测试.结果表明,测试水样投加单过硫酸氢钾复合粉消毒前后的有机物种类变化不大,但仍有新的卤代烃和卤代物生成.与氯消毒相比,单过硫酸氢钾复合粉消毒后生成的三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)的含量更低.另外,根据umu测试的结果,经单过硫酸氢钾复合粉消毒后原水和炭后水的遗传毒性均明显低于氯消毒.然而在水中有机物较多和消毒剂投加量较大时,单过硫酸氢钾复合粉用于消毒仍有一定安全风险.     

再生水消毒副产物去除技术研究进展

三卤甲烷、卤乙酸、卤乙腈、三氯硝基甲烷以及N-亚硝基二甲胺是再生水氯/氯胺消毒中主要的消毒副产物,具有较强的毒性和致癌性,严重威胁生态安全及人体健康。目前难以通过改变消毒条件来减少其生成量,而去除其前驱物可有效降低消毒副产物的生成。文章介绍了氧化法、混凝沉淀法、离子交换法以及膜过滤等方法去除消毒副产物前驱物的研究,重点分析了臭氧氧化法去除消毒副产物前驱物的影响因素,对已生成的消毒副产物的去除也进行了简述。     

污水中溶解性有机物组分特性及其氯消毒副产物生成潜能

以城市污水厂二级出水为研究对象,采用大孔吸附树脂将污水中溶解性有机物分离成亲水性物质、疏水酸性物质、疏水中性物质和疏水碱性物质4个组分,分析了各组分的有机物特性、三维荧光光谱特征和氯消毒副产物生成潜能.结果表明,亲水性物质和疏水酸性物质分别占水样中溶解性有机碳的33%和30%,其中亲水性物质相对含有较多的生物源腐殖质类物质,疏水酸性物质相对含有更多的芳香族蛋白质和溶解性微生物代谢产物类物质.氯消毒后,亲水性物质的三卤甲烷生成潜能分别为630.4μg.L-1,占污水三卤甲烷生成潜能的73.7%.亲水性物质和疏水酸性物质的卤乙酸生成潜能分别为644.6μg.L-1和123.2μg.L-1,是污水氯消毒副产物的主要前体物.     

Fe3+和Br-对饮用水氯消毒过程中挥发性卤代烃生成的影响

以腐殖酸模拟天然水体中的活性消毒副产物的前体物,研究了含腐殖酸水样中溴离子和三价铁离子对氯消毒反应过程中挥发性卤代烃三卤甲烷(THMs)的生成量和相对分布的影响.结果表明,水样中的溴离子浓度增加将增加溴代三卤甲烷和总三卤甲烷的生成量, 在Br^-离子浓度1.0 mg/L时,THMs的总量为不含Br^-时的2.7倍;当水样中含有溴离子时,在偏酸性条件下三价铁对三卤甲烷的生成有一定的抑制作用,在偏碱性条件下三价铁离子提高了溴离子与腐殖酸的反应活性,从而提高了三卤甲烷的生成总量.Fe³⁺浓度为5 mg/L时,三溴甲烷的生成量与无Fe³⁺存在时相比,由51.7 μg/L增加到79.4 μg/L, 增加幅度达54%,THMs的总量从113.49 μg/L增加到162.09 μg/L.溴离子对饮用水的安全性具有较大的负面影响,溴离子和三价铁离子共存于偏碱性环境中时对加氯消毒后饮用水的致癌风险的影响显著增大,当Br^-含量为0.2 mg/L、Fe³⁺含量为5 mg/L时,在pH为6和8的条件下,致癌风险比饮用水中不含Br^-和Fe³⁺时分别增加2.5和5.1倍.     

二氧化氯消毒前后污水毒性的变化及消毒条件的影响

采用发光细菌试验和umu试验,分别考察了二氧化氯投加量和反应时间对污水二氧化氯消毒后急性毒性和遗传毒性变化的影响.结果表明,随着二氧化氯消毒剂投加量的增加,消毒后水样的急性毒性不断增大,但遗传毒性逐渐减小后趋于稳定.随着反应时间的延长,二氧化氯的消耗量不断增大,消毒后水样的急性毒性先增大后减小,遗传毒性逐渐减小后趋于稳定.由于消毒条件对污水急性毒性和遗传毒性有着不同的影响,说明污水中产生急性毒性和产生遗传毒性的物质不同,对于某一种污水,通过控制消毒条件可以使消毒后污水的急性毒性和遗传毒性都较低.     

传统给水处理厂氯消毒模型的开发与应用

以建立给水处理过程的风险分析方法为目标,提出了适用于传统给水处理工艺的氯消毒概率机理模型.模型既考虑氯消毒过程中有机物、余氯、氨氮、溴离子之间化学反应,又考虑水厂混凝、沉淀和过滤工艺过程中的物理和生物作用.典型水厂的现场监测数据表明,该模型能够较好地模拟水厂中高锰酸盐指数、氨氮以及4种三卤甲烷的浓度概率分布.Monte Carlo模拟的结果表明,与我国城市供水水质标准相比,该水厂高锰酸盐指数和单种三卤甲烷的超标概率极低,但总三卤甲烷的超标概率略高,约为2.3%.     

我国地表水中典型DBPs的暴露水平及生态风险

氯消毒过程中可能生成有毒有害的副产物,会对水生态系统和环境健康产生直接和间接的次生危害.三卤甲烷（THMs）和卤乙酸（HAAs）是地表水中检出率最高的消毒副产物（DBPs）,其毒性效应受到广泛关注.本文检索整理了三氯甲烷（TCM）、三溴甲烷（TBM）、二氯乙酸（DCAA）和三氯乙酸（TCAA）在我国地表水暴露浓度和对水生生物的毒性效应浓度,了解我国重点流域地表水环境中TCM、TBM、DCAA和TCAA的浓度水平,分别利用急、慢性毒性数据推导预测无效应浓度（PNEC）,并使用风险商（RQ）和概率生态风险评价法（PERA）对我国重点流域水环境中TCM、TBM、DCAA和TCAA进行多层次生态风险评估.结果表明,我国地表水环境中TCM、TBM、DCAA和TCAA暴露浓度范围为n.d.~51μg/L.以致死和生长、繁殖等为测试终点的急、慢性毒性数据,构建物种敏感度分布（SSD）曲线,推导出TCM、TBM、DCAA和TCAA的PNEC值分别为0.586,0.857,0和44.880mg/L;0.006,0.064,0.956和0.012mg/L.基于急、慢性毒性数据计算出的RQ小于1.我国重点流域中TCM和TCAA对1%的水生生物造成生长、繁殖等慢性毒性影响的概率分别为78.86%和20.61%,存在潜在的生态风险.     

配水管网中生物稳定性和消毒副产物的变化及相关性

研究了上海市2条不同水源水厂配水管网中可同化有机碳（AOC）、三卤甲烷（THMs）和卤乙酸（HAAs）的变化情况,并对饮用水生物稳定性和消毒副产物间的相关性进行了分析.结果表明,管网中AOC和HAAs含量受余氯和微生物活动双重作用的影响,在距水厂较近、余氯较高的管网中,可能因氯与有机物继续反应出现上升,在余氯较低的管网末梢则因为微生物降解作用使含量下降;THMs含量则只受余氯的影响,随管网延伸持续增长.HAAs与AOC含量间存在较好的线形关系,前体物间具有相似性,THMs与AOC含量间呈正相关性;作为饮用水安全性的2个重要方面,生物稳定性和消毒副产物间具有内在的关联性.     

J市饮用水氯消毒副产物分析及其健康风险评价

J市位于太湖下游,其水源水质受上游和自身工农业发展的影响,有机物和氨氮浓度较高,氯消毒副产物及其引发的健康风险广泛受到关注.2012年5、8、10月以及2013年1月采样,使用气相色谱法分析了J市饮用水中4种三卤甲烷和5种卤乙酸的含量,发现自来水中三卤甲烷浓度占三卤甲烷与卤乙酸总和的88.1%以上,5月、8月和次年1月浓度较高(分别为39.34、50.37和28.02μg.L-1),10月浓度(19.19μg.L-1)较低,远高于卤乙酸的浓度(2.58～4.02μg.L-1).自来水煮沸3min后,三卤甲烷可去除92.3%以上,但卤乙酸会大幅度增加.基于EPA推荐的健康风险评价模型对经口摄取途径时氯消毒副产物的致癌和非致癌风险进行计算,发现化学致癌物质的健康风险为3.1×10-6～7.3×10-6,高于可接受风险水平1×10-6;煮沸后致癌物质的健康风险大幅度降低至7.9×10-7,低于可接受风险水平.煮沸后非致癌氯消毒副产物的健康风险由2.1×10-11显著升高至3.4×10-9,未超过10-5的风险管理参考值.     

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.     

Full-scale study of removal effect on Cyclops of zooplankton with chlorine dioxide

Cyclops of zooplankton propagated excessively in eutrophic water body and could not be effectively inactivated by the conventional disinfections process like chlorination due to its stronger resistance to oxidation. In this paper, a full-scale study of chlorine dioxide preoxidation cooperating with routine clarification process for Cyclops removal was conducted in a waterworks. The experimental results were compared with that of the existing prechlorination process in several aspects: including the Cyclops removal efficiencies of water samples taken from the outlets of sedimentation tank and sand filter and the security of drinking water and so on. The results showed that chlorine dioxide might be more effective to inactivate Cyclops than chlorine and Cyclops could be thoroughly removed from water by pre-dosing chlorine dioxide process. The GC-MS examination and Ames test further showed that the sort and amount of organic substance in the treated water by chlorine dioxide preoxidation were evidently less than that of prechlorination and the mutagenicity of drinking water treated by pre-dosing chlorine dioxide was substantially reduced compared with prechlorination.     

液氯对摇蚊幼虫的毒效试验及影响因素

针对摇蚊幼虫(红虫)在沉淀池中大量孳生这一难题,以蒸馏水为试验水样,研究了液氯对摇蚊不同龄期幼虫的毒性效果(24h),并考察了pH值、有机物含量、氨氮以及藻类含量等因素对毒性效果的影响.结果表明:随龄期增长摇蚊幼虫对液氯的耐受性不断增强,液氯对4龄摇蚊幼虫的24h半致死浓度(LC₅₀)为3.39mg/L;低pH值、高藻类含量有助于提高液氯对摇蚊幼虫的毒性效果;在水质中性条件下,有机物含量提高使摇蚊幼虫的死亡率降低,在不同氨氮浓度下,液氯对摇蚊幼虫的毒性效果差别较大.生产原水和沉淀池水的对比试验表明:在不同投加量下,原水中4龄摇蚊幼虫接触24h死亡率均高于沉淀池水中摇蚊幼虫死亡率.     

上海市从源头到龙头的饮用水新型污染物分布特征及健康风险评价

通过监测饮用水新型污染物从源头到龙头的分布情况,研究明确了藻毒素、内分泌干扰物和抗生素三类新型污染物在各供水环节中的浓度情况,并对各类新型污染物对人体的健康风险开展评价工作.结果表明,进厂水中的藻毒素主要以MC-RR和MC-LR为主,内分泌干扰物仅为双酚S和雌酮两种.经过水厂处水工艺后,上述污染物可得到有效的去除.监测期间,除2020年1月检出磺胺类抗生素,其余时段的抗生素类型主要以氟甲砜霉素(FF)为主.FF的去除效果对氯的形态有较明显的相关性,自由氯消毒相对于化合氯消毒,对FF的去除效果较为良好.藻毒素的风险度、内分泌干扰物的非致癌风险值和抗生素的风险商值均远小于1,尤其在二次供水环节,表明这三类饮用水新型污染物对人体健康均不构成直接威胁.     

微污染水源水强化出水水质技术研究

文章主要阐述了针对目前中国微污染水源水的特点及许多自来水厂普遍存在的水质问题,对生物强化过滤技术的应用进行了较深入的研究。生物活性滤池由于出水的亚硝酸盐氮浓度较低,因而节约了氯耗,减少了消毒副产物的生成,强化了出水水质,具有更高的水质安全性。生物强化过滤工艺既可以起生物过滤作用,又不增加任何新的设施,是一种易为水厂接受、经济实用的解决微污染饮用水源问题的有效途径,对保证水质安全及生产应用都具有非常重要的意义。     

Removal effect on Mesocyclops leukarti and mutagenicity with chlorine dioxide

Introduction The eutrophication of surface water is a worldwide problem, which is increasing in significance (Ma and Liu, 2002). Mesocyclops leukarti, a kind of Cyclops, is a waterborne animal that excessively propagates in eutrophic reservoirs and fresh …     

给水处理厂预氯化工艺概率机理模型研究

以建立给水处理过程的风险分析方法为目标,提出了综合考虑余氯、氨氮、溴离子、有机物相互关系的预氯化工艺概率机理模型.以典型给水处理厂的现场监测数据为基础,对模型参数进行了率定,并验证了模型的模拟效果.该模型能够较好地模拟预氯化工艺中高锰酸盐指数、氨氮以及氯仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和溴仿4种消毒副产物的浓度概率分布.     

Genotoxicity of drinking water treated with different disinfectants and effects of disinfection conditions detected by umu-test

The genotoxicity of drinking water treated with 6 disinfection methods and the effects of disinfection conditions were investigated using the umu-test. The pretreatment procedure of samples for the umu-test was optimized for drinking water analysis. The results of the umu-test were in good correlation with those of the Ames-test. The genotoxicity and production of haloacetic acids (HAAs) were the highest for chlorinated samples. UV + chloramination is the safest disinfection method from the aspects of genotoxicity, HAA production and inactivation effects. For chloramination, the effects of the mass ratio of Cl₂ to N of chloramine on genotoxicity were also studied. The changes of genotoxicity were different from those of HAA production, which implied that HAA production cannot represent the genotoxic potential of water. The genotoxicity per chlorine decay of chlorination and chloramination had similar trends, indicating that the reaction of organic matters and chlorine made a great contribution to the genotoxicity. The results of this study are of engineering significance for optimizing the operation of waterworks.     

小鼠骨髓微核试验评价某市水源水及自来水的遗传毒性

在以往Ａｍｅｓ和ＶＤＳ试验的基础上，运用小鼠体内微核试验检测了某市自来水公司所属的８个水厂水源水、自来水及２个新拟建水厂源水的有机提取物的遗传毒性。结果表明，除２个新拟建水厂的源水外，该市原来的水源水和自来水，均可不同程度地诱导小鼠微核率的升高，并有明显的剂量反应关系。这说明，该市原来的水源水已受到不同程度的污染，而２个新拟建水厂的取水点则水质较好。     

人外周血淋巴细胞彗星试验检测饮用水水质毒性研究

应用人外周血淋巴细胞彗星试验对无锡充山水厂、中桥水厂,常州西石桥水厂进出水及金坛市拟用水源地长荡湖湖心水样的生物毒性进行了研究．结果表明,各水样的有机浓集物均可对人外周血淋巴细胞DNA产生不同程度的损伤,存在一定的遗传毒性．试验结果与各水样水质污染状况基本一致．同时,季节变化以及常规水处理过程对水样的生物毒性也有影响．研究表明,彗星试验可有效地用于检测饮用水质有机浓集物遗传毒性．