饮用水中三卤甲烷的生成机理与影响因素研究进展

在饮用水消毒过程中,氯会与天然有机物(NOM)等反应生成消毒副产物(DBPs),三卤甲烷(THMs)是一种主要的DBPs,长期低浓度的THMs暴露对人体有一定的健康风险。THMs和其前驱物种类繁多、生成机理复杂且影响因素诸多,如何抑制消毒过程中THMs的形成是饮用水安全领域的研究热点。通过查阅大量文献,从THMs形成机理及影响因素等方面归纳了目前THMs研究现状,总结了甲基酮、腐殖酸、氨基酸、β-二酮等重要前驱物生成THMs的反应途径,探讨了操作条件以及离子对THMs生成的影响,对该领域未来研究方向进行了展望。     

加氯消毒过程中纯细菌物质生成消毒副产物研究

按照UFC方法对水体中3种常见细菌Acinetobacter junii、Staphylococcussciuri和Escherichia coli进行纯细菌加氯消毒处理,同时考察水中溴离子对纯细菌物质生成DBPs的影响.结果表明,3种细菌均为DBPs前体物,加氯消毒生成的DBPs除水合三氯乙醛(CHD)外,生成的三卤甲烷(THMs)物质主要为氯仿(TCM),卤乙腈(HANs)物质主要为二氯乙腈(DCAN).氯仿的生成量与细菌物质TOC浓度无明显关系,但HANs和CHD生成量均随细菌TOC浓度增大而增加.其中革兰氏阳性细菌Staphylococcus sciuri生成的DCAN和CHD比革兰氏阴性细菌Acinetobacter junii和Escherichia coli生成的要高,说明细胞壁的化学组分可能是DCAN和CHD生成的影响因素之一.Escherichia coli细菌反应液中溴离子(Br-)存在时,除生成CHD、TCM及DCAN外,THMs和HANs中的溴代种类CHBr3随Br-增多而持续增加,相反TCM持续减少.当Br-浓度为4mg.L-1时,TBM浓度增至最高127.9μg.L-1;HANs和CHD生成量随Br-浓度增加先有所增加,随后持续降低至低于检测限;Br离子存在时THMs为主要DBPs种类.     

溶解性有机氮乙酰胺氯化生成饮用水THMs的影响因素研究

氯化消毒可以有效杀灭细菌,但同时会产生危害人体健康的消毒副产物(DBPs).溶解性有机氮(DON)是DBPs的重要前体物,为考察DON对THMs的影响,首次选取乙酰胺(AcAm)作为前体物DON的代表物质,采用Plackett-Burman和Box-Behnken方法设计试验,考察了AcAm初始浓度、加氯量、pH、温度、溴离子浓度和反应时间等因素对三卤甲烷(THMs)生成的影响.结果表明,在AcAm生成THMs的过程中,AcAm初始浓度、pH和反应温度3个因素的影响程度较小,溴离子、有效氯和反应时间3因素的影响较大,其中溴离子的影响最为显著.溴离子浓度一定时,改变有效氯的含量,生成的THMs总量变化不大,溴离子对THMs的生成有一定的催化作用,控制溴离子的浓度是减少AcAm生成THMs的有效措施.在有效氯为8.77 mg/Ｌ、溴离子为0.77 mg/Ｌ及接触时间为6.20 h的条件下,THMs存在最大生成量为45.82 μg/L.随着反应时间的推移,溴分配系数n呈上升趋势,控制消毒反应时间,是减少THMs致癌风险的有效方法.同时探讨了AcAm生成THMs的反应路径,表述了溴离子的催化作用机制.     

典型电子垃圾拆解区居民多卤代芳烃的膳食暴露及其癌症风险评估

收集浙江典型电子垃圾拆解区和对照区的饮用水、蔬菜、豆类、米饭、鸡蛋、鱼、鸡肉和猪肉等8类食物样品共191个;采用GC/MS 5975B分析样品中23种PBBs,12种PBDEs和27种PCBs;评估当地居民的PHAHs膳食暴露现状及其癌症风险.结果表明,拆解区居民这三大类PHAHs的平均日摄入量是对照区的2~3倍,通过米饭摄入PHAHs的量占当地居民PHAHs总摄入量的48%以上.拆解区居民因食物摄入PHAHs的癌症风险(3.81×10-4)是对照区(1.50×10-4)的2倍多,其中二英类PCBs的风险值占总癌症风险的45%以上.通过米饭摄入PHAHs是主要的暴露途径,二英类PCBs是引起癌症风险的主要贡献因子,电子垃圾拆解释放出的PHAHs通过食物摄入进入居民体内引起的癌症风险要明显高于对照区.     

两点短时游离氯后转氯胺的顺序氯化消毒工艺研究

基于顺序氯化消毒工艺的原理,采用两点短时游离氯后转氯胺的两点顺序氯化消毒工艺,即在过滤和清水池前的两点分别加氯,并在清水池加氯后立即加氨转化为氯胺消毒的工艺,该工艺在常规处理工艺的给水厂进行了消毒试验.结果表明,加氯点的适当提前,不仅有利于控制消毒副产物的生成量,而且有效抑制了滤池中的生物膜滋生.两点顺序氯化消毒工艺中生成的卤代消毒副产物比相同条件下一次性加入等量的氯消毒剂的消毒方法产生的三卤甲烷(THMs)平均减少了51.6％,卤乙酸(HAAs)平均减少了46.7％.细菌学指标HPC的结果也显示出了该工艺在保障水质的微生物安全方面的优势.     

卤代苯对湛江叉鞭金藻联合毒性的QSAR研究

测定了以卤代苯为代表的非极性麻醉型混合有机化合物对湛江叉鞭金藻(Dicrateria zhanjiangensis)的联合毒性效应,探讨了混合正辛醇/水分配系数(Kowmix)的理论计算模型用于表征藻类联合毒性的可行性,并提出了以卤代苯为代表的非极性麻醉型有机化合物对藻类联合毒性的QSAR模型。结果表明,采用QSAR模型:log1/EC50M=0.723logKowmix+0.740(n=48,r 2=0.860,SE=0.134,F=283.054,P<0.001)定量描述以卤代苯为代表的非极性麻醉型混合有机化合物对湛江叉鞭金藻的联合毒性,模型具有较高的预测能力。     

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.     

臭氧活性炭工艺中卤乙酸生成潜能与相对分子质量分布关系的研究

通过臭氧生物活性炭和微曝气生物活性炭(O₃/BAC和micro-aeration/BAC)2套工艺研究其对不同相对分子质量有机物去除特点和不同相对分子量有机物生成的卤乙酸及其去除特性.结果表明,O₃/BAC工艺对相对分子质量区间>30×10³的有机物去除率超过90%.O₃/BAC与micro-aeration/BAC出水中,UV₂₅₄值表示相对分子质量<103的有机物超过50%,相对分子量区间在10×10³～30×10³的有机物占20%～30%;在O₃/BAC和微曝气/BAC工艺出水中,以相对分子质量<10³的有机物生成的卤乙酸最多,生成DCAA、TCAA、DBAA分别为97.00、38.55、2.10μg/L和104.00、42.75和2.92μg/L;采用各处理单元不同分子量有机物与氯反应生成的DCAA、TCAA、DBAA和THAAs与相对应的UV₂₅₄值进行线性拟合,相关系数分别为0.827、0.851 3、0.815 7和0.878.UV₂₅₄与臭氧生物活性炭处理工艺出水中的卤乙酸生成潜能具有较好的线性关系.     

致癌性卤代醌介导的脂质氢过氧化物分解的分子机制

卤代醌是许多卤芳香持久有机污染物的致癌代谢产物和饮用水消毒副产物.13-过氧羟基-9,11-十八碳二烯酸(13-HPODE)是最为广泛研究的内源性脂质过氧化物.众所周知,过渡金属离子可以催化分解13-HPODE,但尚不清楚卤代醌是否可以通过不依赖金属离子的途径促进其分解;若是如此,又有什么特异性和相似性?我们发现卤化醌如2,5-二氯-1,4-苯醌(DCBQ)可显著促进13-HPODE的分解.综合采用电子自旋共振-自旋捕获、HPLC-MS和GC-MS等分析方法,可检测到反应形成的脂质烷基自由基如戊烷基自由基、7-羧甲基自由基以及具有基因毒性的4-羟基-2-壬烯醛(HNE)等.在DCBQ和13-HPODE的反应中也能检测到两种氯醌-脂质烷氧基耦合物.我们认为卤代醌促进内源性脂质过氧化物13-HPODE分解生成活性脂质烷基自由基和基因毒性的HNE是通过一类新型的金属非依赖亲核取代与裂解机理来实现的,这也在一定程度上解释了其潜在的基因毒性和致癌性.