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下载名称:氯化消毒副产物对水质的影响添加时间:2007-4-19 13:49:57
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氯化消毒副产物对水质的影响
    氯化消毒是我国沿用多年且仍然在给水处理中普通采用的消毒技术。但近二十年来,人们逐渐发现,在氯化消毒的同时与水中某些有机和无机成分反应,生成一系列卤代有机副产物,其中大部分对人体健康构成潜在的危胁。特别是传统的预氯化工艺,高浓度的氯与原水中较高浓度的有机污染物直接反应,生成的氯化副产物的浓度会更高,因而氯化消毒副产物是影响饮用水水质的一个重要因素。
  挥发性三卤甲烷(THMs)和难挥发性卤乙酸(HAAs)被认为是两大类主要氯化消毒副产物,其在水中生成量取决于有机前驱物质的种类和浓度、投氯量、氯化时间、水的pH、温度、氨氮及溴化物浓度等。三卤甲烷和卤乙酸的前驱物质主要是腐殖酸、富里酸、藻类和一些具有活性碳原子的小分子有机物。随着pH升高,三卤甲烷生成量增大,但卤乙酸生成量降低。当有氨氮存在时,在氯化曲线折点之前,三卤甲烷产率最低,当水中含有自由性余氯时三卤甲烷的生成量明显增加。近年来人们发现溴代三卤甲烷对人体的潜在危害更大。当水中有溴化物存在时,溴离子(Br-)被次氯酸(HOCI)氧化成次溴酸(HOBr),后者比次氯酸更容易与前驱物质作用,生成溴代三卤甲烷和溴代卤乙酸。水中溴代三卤甲烷和溴代卤乙酸生成量一般随着初始状态下的[Br-]/[HOCI]摩尔比和[Br-]/[DOC]比值升高而增加。由于过滤后水中溶解性有机碳浓度低于原水,而其中的溴离子浓度基本没有变化,因而滤后水的[Br-]/[DOC]比值高于原水,氯化后溴代三卤甲烷和溴代卤乙酸成分会增多。
  三卤甲烷和卤乙酸是潜在的致癌物质。现行的关于水中THMs的水质标准,一般是限制其在水中的总浓度,或限制水中三氯甲烷浓度。美国和英国的饮用水标准规定,自来水中THMs总浓度(TTHMs)的最高允许值为100µg/L。我国现行生活饮用水标准中以氯仿浓度作为限制指标,将其在自来水中的最高允许浓度定为60µg/L,但对溴代三卤甲烷浓度没有限定。1994年世界卫生组织提出在致癌危险性水平为10-5下,自来水中三氯甲烷和一溴二氯甲烷的参考浓度分别为200µg/L和60µg/L;而二氯乙酸和三氯乙酸的参考浓度分别为50µg/L和100µg/L。美国在新制订的《消毒副产物限制草案》中,将自来水中THMs的允许浓度定为80µg/L;将卤乙酸(THAAs)的最高允许浓度定为60µg/L。我国现行生活饮用水标准中仅对THMs中的氯仿进行了规定,而对溴代三卤甲烷和卤乙酸没有进行规定,由于溴代三卤甲烷和卤乙酸对人体健康的危害性更大,其在饮用水中的限制应引起足够的重视。
  卤代酚也是一种难挥发性氯化消毒副产物,在氯化消毒后水中主要检测出下列几种氯酚:2——氯酚、3——氯酚、2,4——二氯酚、2,6——二氯酚和2,4,6——三氯酚。氯酚是氯与酚类化合物反应的产物,也是某些农药的降解产物。在氯与酚反应过程中,当氯与酚的浓度比(CI2/酚,以mg/mg计)在1~4范围内,氯酚是主要的氯消毒副产物,几种氯酚的最大生成量均发生在氯化消毒副产物,几种氯酚的最大生成量均发生在氯与酚的浓度比为3左右。当氯与酚的比值大于4后,三卤甲烷生成量明显增加。由氯酚引起的问题主要是嗅味,氯酚是一种具有强烈刺激性气味的化合物,对水的感官性能影响较大。但某些氯酚如2,3,4——三氯酚和2,4,6——三氯酚的Ames致突变活较高,由于在氯化消毒过程中后者的生成量较高,其对饮用水水质的影响不容忽视。
  此外,人们还陆续从自来水中检测出多种其它氯化消毒副产物,诸如MX[3—氯—4—(二氯甲基)—5—羟基—2(5H)—呋喃酮]和其同分异构体E—MX[E—2—氯—3—(二氯甲基)—4—氧—丁二烯酸]及其甲酯形式Me—MX[3—氯—4—(二氯甲基)—5—甲氧基—2(5H)—呋喃酮],以及卤乙腈、卤代酮、卤乙醛、卤代硝基甲烷等。Ames试验结果表明,MX、E—MX和Me—MX是很强的致突变物质,某些卤乙腈(如二氯乙腈、溴氯乙腈)呈阳性,其中二氯乙腈引发皮肤癌;三氯乙腈和溴氯乙腈引发肺癌。一些卤代酮(如1,1,1——三氯丙酮、1,1,3——四氯丙酮、五氯丙酮、六氯丙酮等)在Ames试验中均呈阳性结果,所有氯乙醛均呈阳性结果,其中一氯乙醛和三氯乙醛使肝的酶活性下降。卤代硝基甲烷是一种间接的致突变物质。
  世界卫生组织于1994年给出的自来水中二氯乙腈、二溴乙腈和三氯乙腈的参考浓度分别定为90µg/L,100µg/L和1µg/L。
  我国饮用水源不但污染严重,而且由于受水土流失等因素的影响,地表面的腐殖物质随着地面径流进入水体,致使地表水中的有机物浓度普遍比发达国家偏高,滤后水中的有机物浓度普遍比发达国家偏高,滤后水中有机物浓度相对较高,这势必会增加氯化消毒过程中的耗氯量,影响消毒效果,同时由于耗氯量的增加导致较高的卤代有机物生成,影响饮用水水质。
 
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