浅析饮用水加氯消毒副产物与控制途径

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1、浅谈饮用水加氯消毒副产物及其控制途径摘要：本文论述了饮用水加氯消毒副产物的产生、危害及其目前用于控制饮用水消毒副产物的方法，并指出了今后在这一领域的发展方向。长期以来饮用水一直采用传统的投氯消毒工艺，但自1974年在自来水中发现三卤甲烷与它们的不良影响以来，饮用水消毒副产物及其控制技术一直是水处理领域的热门课题，随着人们研究的不断深入在该领域取得了一系列令人瞩目的成果，本文以下对其进行简要的介绍。1.消毒副产物的产生机理消毒副产物是在消毒过程中，水中的氯和溴与水中的有机物发生化学反应而生成的化合物。水中的氯一般是人为投

2、加的消毒剂，而溴是水中已存在的溴离子。在许多饮用水水源中含有低浓度溴化物，而在沿海地区，则显得相对较高，它们在消毒过程中对副产物的产生起着一定的作用。能形成消毒副产物的前体物是来自天然水源中的腐殖质，它主要是以腐殖酸和富里酸的形式大量存在于水体中。在水处理过程中，氯与三卤甲烷的前驱物质腐殖酸和富里酸反应所生成的三卤甲烷量，同如反应时间、温度、pH值、初始TOC及氯的浓度等因素有关。氯和溴与水中的有机物化学反应机理基本相同，以下以氯为例对其的反应机理进行简要介绍。从氯气与有机物的反应机理上看，氯气和有机物的作用除发生氧化

3、还原外还发生氯的亲电取代反应，生成大量的三卤甲烷及致突变有机物。以间苯二酚为例：氯与间苯二酚首先发生亲电取代生成2,4,6-三氯间苯二酚，其进一步与氯加成形成环己二酮中间产物，然后在C2处水解氧化成酮羧酸，再与HOCl氧化成酮，这些三氯单酮经碱催化水解成三卤甲烷。1.消毒副产物的种类及对健康的影响近年来，国内外已从氯消毒的自来水中鉴定出1000余种有机物，其中有20种为确认致癌物，23种为可疑致癌物，18种为促癌物，56种为致突变物。在这些对人和动物产生不利影响的副产物中主要是三卤甲烷、卤代乙酸和高溴根离子。三卤甲烷中

4、90%是三氯甲烷，其次是四氯化碳、一溴二氯甲烷、三溴甲烷、二溴一氯甲烷。根据美国国家癌病研究所对有机物的致癌性和致突变性的研究结果，三氯甲烷对大鼠、小鼠致癌，四氯化碳对大鼠、小鼠、仓鼠致癌；Ames致突变性试验，一溴二氯甲烷对TA98、TA100菌株显阳性，三溴甲烷对TA98+S9、TA100+S9菌株显阳性，二溴一氯甲烷对TA100菌株显阳性。卤代乙酸主要由五种化合物组成，它们是一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一溴乙酸、三溴乙酸。Ames致突变性试验中，卤代乙酸是TA1535、TA92、TA98、TA100及TA102

5、菌株的直接致突变剂。溴酸根离子（BrO-3）1990年被确定为对人体有害的副产物，据Meier的动物试验证明，溴酸根离子可诱发中国地鼠卵巢细胞染色体畸变。另据国际流行病调查结果显示，饮用氯消毒水居民的消化系统、泌尿系统肿瘤发病率明显高于引用地下水（不氯化）的居民。2.相关水质指标的制定随着当今人们生活水平不断提高和饮用水水源的污染，人们迫切需要饮用安全优质的水。因此各国都制定了严格的饮用水标准。目前，美国通过了消毒副产物规定，将饮用水中三卤甲烷和卤代乙酸最高允许浓度标准分两阶段降低。第一阶段三卤甲烷从目前的100μg/

6、L降为80μg/L；卤代乙酸定为60μg/L；第二阶段将分别进一步降为40μg/L和30μg/L。我国饮用水卫生标准中，对三卤甲烷和卤代乙酸没有明确要求，只要求饮用水中的三氯甲烷最大允许含量为60μg/L。1993年世界卫生组织把高溴酸根离子作为饮用水水质标准，其最大允许浓度为25μg/L，美国环境保护局将其最大允许浓度定为10μg/L。1.消毒副产物控制技术控制消毒副产物目的是尽量减小其在饮用水中的存在量，最大限度地降低其对人体的不良影响。本文就现在的主要控制技术作一简要的介绍。4.1替换传统消毒剂传统消毒剂为氯气、

7、次氯酸钠和次氯酸钙。它们在水中主要依靠HClO和ClO-的消毒作用，其中HClO的消毒作用为ClO-的消毒作用的40至80倍。氯消毒具有对细菌杀伤力大、在水中较稳定和使用费用低等优点。但她也具有与有机物反应生成有害副产物的缺点。因此在饮用水消毒领域，人们正在使用或研究其它消毒方法，以满足人们对饮用水安全性要求。目前，研究较多的消毒药剂有臭氧、二氧化氯、紫外光等。臭氧技术的研究是从1886年起在法国开始的。用于给水处理的第一例是1906年投入运转的法国BonVoyage水厂的臭氧消毒设备。近年来，针对常规处理所不能凑效的

8、微量有机污染问题，臭氧除了更加广泛地用于代替氯气作为水的消毒剂以外，还越来越多地被用于上面所述的三卤甲烷前驱物质去除、水的除臭、除色和病原性寄生虫（如贾第虫、隐孢子虫）的去除等领域。实用事例已充分展示了臭氧在自来水深度处理中所起的重要作用和应用前景，用臭氧处理来去除水中的三卤甲烷前驱物质的功效有两个方面：一是通过臭氧对有机物的直接