浅谈饮用水加氯消毒副产物的产生及其控制途径.doc

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，它主要是以腐植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植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。 2．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、一溴乙酸和三溴乙酸。Ames致突变性试验中，。卤代乙酸是TA1535、TA92、TA97、TA98、TA100、及TA102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饮用地下水（不氯化）的居民。 3．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/ 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3 0μg/ 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 60 μg/ 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。 4．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。本文就现有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、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-消毒作用的40-80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。但它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Bon Voyage水厂的臭氧消毒设备。近年来 ,针对常规处理所不能奏效的微量有机污染问题 ,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