饮用水消毒副产物:化学特征与毒性

饮用水消毒过程中消毒剂与天然有机物(NOMs)反应生成消毒副产物(DBPs).本文针对氯、氯胺、二氧化氯、臭氧4种主要消毒方式产生的消毒副产物,综述了10类DBPs的化学特性、毒性和分析方法.具体包括:三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)、溴酸盐(BrO3-)、亚氯酸盐(CIO2-)、卤乙腈(HANs)、致诱变化合...     

高锰酸盐复合剂对三卤甲烷生成形态的影响

研究了高锰酸盐复合剂(PPC)对腐殖酸氯化过程中三卤甲烷生成量及生成形态的影响.结果表明,高锰酸盐复合剂氧化增加了腐殖酸氯化过程中三卤甲烷生成量和水样的卤代活性,增加了腐殖酸氯化的反应速度,在PPC投加量为0.75mg·l~(-1)时,卤代活性由原来的18.1μg·mg~(-1)升至26.6μg·mg~(-1).Br~-的浓度对三卤甲烷生成量及生成形态影响较大,随着Br~-离子浓度增加,三卤甲烷生成量及溴代甲烷的相对含量升高.高锰酸盐复合剂氧化改变了水样加氯消毒时三卤甲烷的形态分布,降低了溴代甲烷在三卤甲烷中的含量.高锰酸盐复合剂与混凝工艺相结合时,可显著降低三卤甲烷的生成量,如高锰酸盐复合剂投量为1mg·l~(-1)时,可使THMs降低到26.3μg·l~(-1).     

不同种类氨基酸在氯化后形成三卤甲烷和卤乙酸潜能特性

水体中的氨基酸作为饮用水消毒副产物(DBPs)的重要前驱体之一,已成为环境毒理学研究的焦点问题.本文对典型的20种氨基酸进行模拟氯化消毒实验,确定其耗氯量,以甲基叔丁基醚(MTBE)萃取消毒副产物三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)和三氯硝基甲烷(TCNM),并用气相色谱仪测试分析THMs、HAAs和TCNM的生成势,同时通过数理统计方法分析不同氨基酸的化学结构与生成消毒副产物浓度的关系.结果表明:(1)各氨基酸的耗氯能力与其结构密切相关,侧链上具有芳香性环状结构的氨基酸的耗氯量较大,其中芳香环上有羟基和氮取代基的酪氨酸和色氨酸分别表现出较高的耗氯量(13.58、14.10 mg·mg~(-1)),而没有官能团的苯丙氨酸耗氯量低(4.24 mg·mg~(-1)).(2)20种氨基酸氯化过程中DBPs生成能力的差异与氨基酸侧链官能团的结构与性质有一定关系,其中侧链上具有芳香性环状结构、羟基、氨基和硫自由基等官能团结构的氨基酸可形成较高浓度DBPs;氯化色氨酸生成THMs能力最强,其生成三卤甲烷量达338.5μg·L~(-1).天冬氨酸生成HAAs(390.61μg·L~(-1))能力最强,酪氨酸生成TCNM(56.38μg·L~(-1))能力最强.(3)通过回归分析得出20种氨基酸在氯化消毒过程中HAAs生成能力大小与耗氯量大小具有较明显的相关性,耗氯量较大的氨基酸生成的HAAs也较高.     

5种卤代乙酰胺类消毒副产物对小鼠淋巴瘤细胞Tk基因致突变性研究

卤代乙酰胺类(HAc Am)消毒副产物(DBPs)是饮用水中新兴含氮类DBPs之一。为探究HAc Ams的致突变性,选择小鼠淋巴瘤细胞作为受试细胞,分别考察了一氯代乙酰胺、二氯代乙酰胺、三氯代乙酰胺、一碘代乙酰胺、二碘代乙酰胺(DIAc Ams)共5种HAc Ams对小鼠淋巴瘤细胞Tk基因突变的影响。结果表明,在0.05~20μmol·L~(-1)暴露浓度下,5种HacAms类DBPs对小鼠淋巴瘤细胞呈现出一定的细胞毒性,随着暴露浓度的升高,细胞毒性增强。暴露4 h后,5种HacAms中只有DIAc-Ams呈现出显著的致突变性(暴露剂量高于5μmol·L~(-1)),且以小集落为主。上述研究结果为研究HacAms对哺乳动物细胞的致突变作用提供了基础数据。     

饮用水中高分子量消毒副产物的检测识别方法

消毒是饮用水处理过程中的重要步骤,但普遍采用的氯系消毒剂在杀灭细菌病毒的同时,能产生大量具有“三致”效应的卤代消毒副产物（DBPs）,严重威胁了饮用水的化学安全.研究人员已在饮用水中陆续检测并识别出700多种DBPs,但这些已知DBPs均为分子量小于800 Da的低分子量DBPs,目前对高分子量DBPs的认识还较为有限.本研究建立了基于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）的高分子量DBPs检测方法,发现在基质为2,5-二羟基苯甲酸,阳离子化试剂为三氟乙酸钠,使用三明治法点靶,反射-正离子模式,90%激光强度时,信噪比和信号重现性达到最优,信噪比之和达到了136.2,变异系数（CV）则为4.77%.利用上述方法,在模拟饮用水中检测到5种新的高分子量DBPs.在此基础上,通过同位素模式分析、TOF/TOF串联质谱和数据库验证,建立了针对未知高分子量DBPs的分子式/结构式识别方法,确定新的高分子量DBPs为寡糖羧酸类物质.     

超高效液相色谱/质谱联用仪分析消毒副产物——卤乙酸

目前,大多数自来水的消毒主要是采用氯消毒法,该法便捷、经济,目的是控制水中致病菌,使其满足人类的健康要求,然而,氯消毒会产生副产物,如三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)等.这使得饮用水的致癌风险明显增加,研究表明:饮用氯消毒水使患膀胱癌、直肠癌和结肠癌的危险增加,早期消毒副产物的毒理学研究偏重于三卤甲烷类,最近对卤乙酸的致癌性研究逐渐增加,目前,消毒副产物问题是国际给水界的热点问题之一.     

膜-紫外/氯组合工艺中微量有机污染物的去除及卤代消毒副产物的生成

本研究探究了膜-UV/氯组合工艺对污水二级出水中23种微量有机污染物(TrOCs)的降解动力学和降解机制,并考察了该组合工艺中卤代消毒副产物(X-DBPs)的生成及其生成潜能(X-DBPsFP),同时对处理后水样的细胞毒性和基因毒性进行了评估.结果 表明,膜预处理能有效促进UV/氯体系中TrOCs的降解,且纳滤(NF)比超滤(UF)的促进效果更明显.相比于UF,NF截留更多的溶解性有机质(DOM)从而更大程度地减弱了光屏蔽效应、对氯的消耗及对自由基的猝灭.研究发现TrOCs的降解机制可归为以下四类:HO·主导、活性卤素物种(RHS)主导、氯和RHS共同主导及氯主导.膜预处理能很好地削减X-DBPs的生成,其中UF和NF分别对卤代乙酰胺(HAMs)和三卤甲烷(THMs)的生成削减最明显,而NF对X-DBPs和X-DBPsFP的削减以及对水样毒性的削弱作用都远强于UF.此外,NF-UV/氯能显著去除X-DBPs的前驱体,从而有效控制后氯化过程水样细胞毒性和基因毒性的增强.研究结果推动了污水深度处理技术的发展并为相关研究提供了理论指导.     

饮用水中卤代硝基甲烷的分布特点、来源及毒性研究进展

卤代硝基甲烷（HNMs）是饮用水消毒过程中常见的一类含氮消毒副产物（N-DBPs）,相比已受监管的消毒副产物（DBPs）具有更强的细胞毒性和遗传毒性.本文简述了HNMs在水中分布特点和来源,并从致突变性、细胞毒性、遗传毒性、致癌性等方面总结了其毒性效应和毒性机制,以期引起广大人群对HNMs的关注,为饮用水安全保障和HNMs控制提供科学参考依据.     

饮用水中卤乙酸和三卤甲烷的形成及影响因素研究

以浙江省钱塘江流域的七种水源水为代表，分析了前体物、pH值、投氯量、氯化时间和温度等因素对氯化消毒副产物(DBPs)中三种卤乙酸(HAAs)和三种三卤甲烷(THMs)的影响，研究表明，总有机碳(TOC)和UV-254与HAAs前体物呈正相关，而与THMs前体物的相关性较差；在pH5-10的范围内，pH值对HAAs的形成影响较小，pH值愈高HAAs总量愈小，而对THMs的形成影响较大，THMs总量随pH值的增高而增大；HAAs和THMs的形成量与投氯量、氯化时间均呈正相关；在正常气温条件下，随温度的增加而增加。     

全球变化下有关卤代甲烷源汇的研究进展

大气中存在的卤代甲烷对臭氧层具有极强的破坏作用并参与其它气候现象，其动态变化对臭氧的恢复和地球生态系统有重要影响。文章概述了全球变化下卤代甲烷源汇的研究情况并简单探索其进一步的研究方向。几种卤代甲烷中，溴代甲烷源汇最复杂且对臭氧具有最强的破坏力，因此研究较多。已证明CH3Br的来源有：海洋、土壤、生物燃烧、陆地植物和沼泽地的释放等；CH3Br的汇包括：光化学分解、被土壤和植物吸收、在海洋中的化学和生物降解等。但事实上是已知汇远远大于已知源，且各个源汇的通量在不同研究中结果差异较大，归其原因是卤代甲烷释放与吸收机制的不确定性。虽然近几年的研究也应用了稳定同位素示踪技术，但卤代甲烷各源汇的具体贡献并不清楚。今后卤代甲烷源汇的研究重点应放在与气体产生机制最密切的地下部分即“地下生态学”对其通量的影响，而同位素技术的改进及其在痕量气体研究中的应用也将是未来的重点方向。     

室内泳池水中8种芳香族氯/溴代消毒副产物的生成

消毒是泳池水处理过程中一项重要的工艺,而在消毒过程中消毒剂会与水中的有机质和无机离子发生反应生成消毒副产物(DBPs).近年来泳池水DBPs引起人们越来越多的关注.本研究以8种高毒性芳香族氯/溴代DBPs(2,4,6-三氯苯酚、2,4,6-三溴苯酚、3,5-二氯水杨酸、3,5-二溴水杨酸、3,5-二氯-4-羟基苯甲醛、3,5-二溴-4-羟基苯甲醛、2,6-二氯-4-硝基苯酚、2,6-二溴-4-硝基苯酚)为研究对象,评估了它们在5个室内泳池水及其消毒源水自来水中的浓度水平,测定了各类水质参数,并对水质参数与8种芳香族氯/溴代DBPs的浓度进行了相关性分析.结果表明,泳池水中自由余氯、氯胺、Br~-、I~-、各形态氮(总氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮)、DOC及UV_(254)等指标均普遍高于其源头自来水,且不同消毒方式的泳池水在这些水质参数上也呈现出一定的差异.在5个泳池水中,8种芳香族氯/溴代DBPs均有检出(检出限在0.08—0.64 ng·L~(-1)之间),且各泳池水中芳香族Cl-DBPs浓度明显高于Br-DBPs.无论是芳香族Cl-DBPs还是Br-DBPs,在臭氧和氯联合消毒的泳池水中的浓度均要低于只用氯消毒的泳池水.不同月份8种芳香族氯/溴代DBPs浓度差异较大,但它们在泳池水中的浓度均低于自来水中的浓度.水质参数中Br~-和I~-浓度与多种芳香族氯/溴代DBPs的生成呈显著正相关.     

环境水样中卤代甲基磺酸的高效液相色谱-串联质谱联用分析方法研究

利用高效液相色谱三重四极杆串联质谱(HPLC-MS/MS),建立了环境水样中卤代甲基磺酸的分析方法.通过对固相萃取、色谱柱、流动相和质谱条件的优化,确定了最佳萃取和分析条件.选用WAX固相萃取柱对卤代甲基磺酸进行富集,再依次用2 m L的5%氨水甲醇溶液、2%甲酸甲醇溶液和20%二氯甲烷甲醇溶液(均为体积比)进行洗脱.选用Acclaim HILIC-10为色谱分离柱,以乙腈和100 mmol·L~(-1)甲酸铵水溶液为流动相,分离目标化合物,采用串联质谱负离子扫描和多反应监测模式进行检测.方法对5种卤代甲基磺酸(三氟甲基磺酸、一氯甲基磺酸、二氯甲基磺酸、三氯甲基磺酸和一溴甲基磺酸)的线性范围为0.05—50μg·L~(-1),线性相关系数r0.99,各化合物的检出限(S/N=3)在0.005—0.039μg·L~(-1)之间.将建立的分析方法应用于实际样品中卤代甲基磺酸的测定,所得加标回收率在67.5%—95.4%之间,峰面积相对标准偏差(n=5)在8.5%—13.0%之间,可满足饮用水环境样品中痕量卤代甲基磺酸的分析.     

新型含氮消毒副产物的生成机制及毒性研究进展

含氮消毒副产物(N-DBPs)具有很高的生物毒性和致癌性,近年来受到广泛关注。本文对目前N-DBPs的研究进展进行了概述,重点总结了典型N-DBPs包括卤乙腈(HANs)、卤代硝基甲烷(HNMs)、卤代乙酰胺(HAcAms)和亚硝胺(NAs)的生成机制;并归纳了N-DBPs的毒性效应和毒性机制。根据N-DBPs的生成途径,应该重点控制水中含胺类氮源前体物,并优化设计消毒剂种类和投加方式,在控制病原体的前提下,尽量削减高毒性N-DBPs的生成。本研究旨在为控制消毒副产物生成、提高饮用水水质提供理论参考。     

离子色谱-质谱联用技术在饮用水分析中的应用(续)

3　IC MS测定饮用水中卤代乙酸卤代乙酸 (haloaceticacids,HAAs)是饮用水加氯消毒的副产物 ,共有 9种HAAs,一氯乙酸(MCAA)、二氯乙酸 (DCAA)、三氯乙酸 (TCAA)、一溴乙酸 (MBAA)、二溴乙酸 (DBAA)、三溴乙酸(TBAA)、氯溴乙酸 (BCAA)、一氯二溴乙酸 (DCBAA)、二氯一溴乙酸 (DBCA     

水中溴代消毒副产物的生成综述

溴代消毒副产物（Br-DBPs）由于其高细胞毒性和基因毒性被广泛关注.本文介绍了饮用水中多种已知Br-DBPs （溴代甲烷、溴代乙酸、溴代乙腈、溴代乙酰胺、溴代硝基甲烷、溴代乙醛、溴代芳香族DBPs）的检出浓度、结构与毒性.综述了常用消毒方式（氯和氯胺消毒）过程Br-DBPs的生成机理,输配过程对Br-DBPs的生成影响.此外,还讨论了未知Br-DBPs的识别进展以及Br^-浓度、pH值、温度、天然有机物等对Br-DBPs生成的影响.由于海水入侵、地质结构变化等原因,水源中的Br^-浓度升高会使Br-DBPs增多,溴化物的去除能够有效控制Br-DBPs.本文为今后对Br-DBPs的种类、检测等研究提供了参考,以更好地评估暴露在饮用水中的Br-DBPs的健康风险.     

饮用水中消毒副产物的消减措施

为了去除水中的病毒和细菌等有毒物质,在饮用水中添加氯是最常用的一种消毒方法.但是由于加入的氯会与水中的天然有机物(NOM)反应,产生包括三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)在内的各种氯化消毒副产物.这些消毒副产物的去除对饮用水的安全是一个值得关注的问题.     

13种新型极性苯酚类氯/溴代消毒副产物的生成机理

近年来,基于超高效液相色谱/电喷雾电离三重四极杆质谱(UPLC/ESI-tq MS)的多反应监测扫描(MRM)、前体离子扫描和子离子扫描技术,研究人员在饮用水中发现了13种新型极性苯酚类氯/溴代消毒副产物(Cl-/Br-DBPs).它们不仅具有比脂肪族消毒副产物更高的细胞毒性、生长发育毒性和生长抑制作用,而且降解后会产生三卤甲烷和卤代乙酸类消毒副产物,因此受到了人们的极大关注.为探究13种新型极性苯酚类Cl-/Br-DBPs在饮用水消毒过程中的生成机理以及更好地控制其生成,本研究以没食子酸为前驱物,在实验室模拟氯和氯胺的消毒过程,通过UPLC/ESI-tq MS MRM方法分析没食子酸和氯/氯胺消毒反应的终产物及部分中间产物,并推测了这13种Cl-/Br-DBPs在氯消毒过程中的反应路径.结果表明,模拟和实际饮用水水源水中均存在没食子酸,且经氯/氯胺消毒后的没食子酸反应液中生成了10种新型极性苯酚类Cl-/Br-DBPs,证明没食子酸是生成13种新型极性苯酚类Cl-/Br-DBPs的前驱物之一.     

广州市饮用水中挥发性有机物的研究

饮用水中的挥发性有机化合物（VOCs）来源于水源水受到的环境污染或是在净化消毒工艺处理工程中反应产生的副产物,可对人体健康造成极大的危害。改革开放以来,广州人口和经济得到突飞猛进的发展,也带来了包括饮用水安全在内的诸多严重的社会和环境问题。虽然饮用水中VOCs的研究已经得到越来越多的重视,但是目前对广州市饮用水中挥发性有机物的研究还鲜有报道。本文在广州市中心城区选取15个不同位置的采样点进行了自来水水样采集,并利用吹扫-捕集-气相色谱-质谱（GC-MS）联用系统分析技术测定水中 VOCs 的种类和三卤甲烷的质量浓度。结果表明,广州市中心城区的自来水中VOCs有20种,以三卤甲烷（THMs）和芳香烃类为主,占了所检出的物质总量的78%以上。THMs中四种化合物（氯仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、溴仿）的检出率达100%,总三卤甲烷的平均质量浓度为46.46μg· L-1,最大值为53.31μg· L-1,最小值39.91μg· L-1。根据2006版国家饮用水标准,四种三卤甲烷质量浓度均低于标准限值,符合标准要求。对市面上一般的瓶装水的研究发现,瓶装水中三卤甲烷的质量浓度非常低,总三卤甲烷平均质量浓度仅为1.47μg·L-1,约是自来水中质量浓度的1/30。为了解温度及煮沸对自来水中 THMs 质量浓度的影响,本研究设计了实验进行探究。结果发现加热至沸腾过程中,THMs质量浓度随温度升高而升高,而沸腾后THMs骤降,煮沸5 min可降低水中约95%的THMs,接近瓶装水中THMs质量浓度。     

神经网络用于卤代肉桂酸对羊角月牙藻毒性的预测研究

卤代肉桂酸因具有肉桂酸一样的抑菌、抗氧化和抗微生物活性作用,故被广泛应用于医药、化妆品和农药等生产行业.为了研究卤代肉桂酸对羊角月牙藻急性毒性与其分子结构之间的定量构效关系,基于分子拓扑理论,计算了14个卤代肉桂酸分子的4类分子结构参数,筛选了电性拓扑状态指数(E13)和电性距离矢量(M15)作为理论结构描述符,将其与...     

气相色谱-电子捕获检测法在线观测12种卤代温室气体

利用自组装的气相色谱仪-电子捕获检测器系统(GC-ECD)测定大气中12种卤代温室气体,空气样品采样的时间分辨率80min,分析精度0.16%—4.87%,准确度-1.64%—3.05%.对2007年4月6日—2007年4月16日在北京上甸子站的观测结果进行分析,获得12种卤代温室气体的本底和非本底浓度,表明该系统适用于大气中卤代温室气体浓度在线观测。