含溴黄浦江水消毒过程中溴代三卤甲烷和卤乙酸的生成特性

通过水厂出水DBPs调查和氯化培养实验探讨了黄浦江水中溴离子（Br-）在消毒过程中的迁移及对含溴副产物（溴代三卤甲烷和卤乙酸）生成的影响.结果表明,采用氯胺消毒的水厂出水中约10%的Br-迁移至Br-THMs和Br-HAAs.氯化培养时,在余氯充足的前提下增加Br-浓度,总有机溴（TOBr）和含溴副产物均增加.延长氯化...     

组合氯化消毒工艺的卤代消毒副产物生成特性

比较4种单独使用氯或组合氯化消毒工艺在较长管网停留时的卤代消毒副产物生成情况.4种工艺为单独游离氯消毒、氯胺消毒、清水池游离氯消毒后转氯胺的先氯后氨消毒、短时游离氯后转氯胺的顺序氯化消毒工艺.结果表明,游离氯消毒工艺在管网停留时间长时,卤代消毒副产物会持续大量的生成,而一氯胺消毒工艺生成的卤代消毒副产物量很低.目前使用较为普遍的先氯后氨消毒工艺与游离氯消毒相比,可以降低卤代消毒副产物的生成量,管网停留24 h时,三卤甲烷的生成量降低了9.6%,卤乙酸的生成量减低了42%.但是先氯后氨消毒工艺由于游离氯接触时间约为2 h,卤代消毒副产物已经大量生成.短时游离氯后转氯胺的顺序氯化消毒工艺,由于控制了游离氯的接触时间,可以在保障消毒工艺灭活微生物效果的同时更为有效地控制卤代消毒副产物,管网停留24 h时,三卤甲烷的生成量与单独游离氯消毒工艺相比降低了48%,卤乙酸的生成量减低了72%.因此,顺序氯化消毒工艺可以更好地控制卤代消毒副产物的生成,提高水质安全性.     

水中利谷隆氯化降解动力学和消毒副产物生成特性

采用常用消毒剂次氯酸钠对含氮除草剂利谷隆开展了氯化降解实验研究,系统考察了加氯量、p H值、加Br-量以及温度对降解效果的影响,分析了氯化反应过程中消毒副产物生成特性.结果表明,次氯酸钠对利谷隆的氧化降解过程符合二级反应动力学;p H值对该降解反应影响较大,当p H值为7时反应速率最快,其中HOCl、OCl-与利谷隆的基元反应速率常数分别为4.84×102L·(mol·h)-1和3.80×102L·(mol·h)-1.在添加溴离子时,反应速率随着溴离子的加入逐渐减小.改变温度时,反应速率随着温度的增加而逐渐增大.利谷隆在氯化降解过程中可产生三氯甲烷、二氯乙腈、三氯硝基甲烷、卤代丙酮等多类型消毒副产物.在不同p H值和添加溴离子条件下,消毒副产物种类与浓度会出现显著差异.     

钴活化过一硫酸盐氧化过程中卤代副产物的生成

活化过硫酸盐产生的硫酸根自由基(SO~(·-)_4)可以降解大多数有机污染物,被广泛用于地下水、土壤修复等领域.本研究发现在钴活化过一硫酸盐(PMS)高级氧化过程中,溴离子会被SO~(·-)_4氧化生成自由溴,继而和苯酚反应生成溴代苯酚,最终生成三溴甲烷和二溴乙酸等副产物.当反应液中苯酚初始浓度为0.05 mmol·L~(-1)、Br~-浓度0.2 mmol·L~(-1)、Co~(2+)浓度5μmol·L~(-1)、PMS浓度1 mmol·L~(-1)、p H为6.0时,三溴甲烷和二溴乙酸的生成随反应的进行先增加后降低,在8 h达到最大,分别为10.3μmol·L~(-1)和14.6μmol·L~(-1).卤代副产物的生成随p H的升高而降低.当卤离子总量保持不变,随着溶液中Cl~-/Br~-比例的增加,卤代副产物的生成总量逐渐降低,而含氯副产物的产量逐渐增加.本研究为全面评价过硫酸盐高级氧化工艺在污染控制方面的应用可行性提供了依据.     

芳香类有机物生成氯化消毒副产物特性及其与化学结构的关系

选择与腐殖酸有相似芳香结构的有机物进行氯化试验,测定其卤乙酸及三卤甲烷生成量,研究前体物化学结构与氯化消毒副产物生成特性的关系.结果表明:①主要卤乙酸生成活性排序为:对羟基苯甲酸>4-氨基苯乙酮>邻苯二酚>间苯二酚;主要三卤甲烷生成活性排序为:间苯二酚>4-氨基苯乙酮>2-羟基-4-氨基甲苯>对羟基苯甲酸.②卤乙酸的前期氯化反应速度排序为:间苯二酚>4-氨基苯乙酮>对羟基苯甲酸>邻苯二酚;三卤甲烷的前期氯化反应速度排序为:对羟基苯甲酸>2-羟基-4-氨基甲苯>间苯二酚>4-氨基苯乙酮.③对位或邻位取代基结构物质以生成卤乙酸为主;间位取代基结构物质以生成三卤甲烷为主.④苯环上羟基官能团生成消毒副产物的活性最高,酮基官能团次之;氨基官能团主要起到与其它活性官能团形成对位、邻位或间位结构的辅助作用;醛基和羧基官能团为惰性官能团;甲基官能团的作用有待深入考察.     

南水北调丹江口水库水氯(胺)化消毒副产物产生特性与消毒工艺对比

系统研究了南水北调中线工程水源——丹江口水库水在氯(胺)化消毒条件下,常规消毒副产物的产生特性,考察了消毒方式、消毒剂投加量、接触时间、p H和溴离子浓度等因素的影响,并对消毒工艺参数进行了优化.结果发现,丹江口水库水经氯化消毒可产生三氯甲烷、二氯一溴甲烷等常规含碳和较低浓度二氯乙腈、三氯硝基甲烷等含氮消毒副产物,而氯胺化消毒仅产生三氯甲烷和三氯硝基甲烷等消毒副产物(disinfection by-products,DBPs).自由氯消毒过程产生的各类型DBPs浓度约为氯胺消毒的7.5倍,短时自由氯转氯胺方式DBPs产生量介于两者之间;随着自由氯投加量增加,各类型消毒副产物均呈现增加趋势,投加量大于2 mg·L-1后DBPs增加量较少.随氯胺投加量增加,三氯甲烷生成量变化不大,投加量大于2mg·L-1后可产生三氯硝基甲烷等副产物.随反应时间延长,自由氯的衰减速率明显大于氯胺,同时消毒副产物增长量明显快于氯胺消毒.随着p H升高,自由氯消毒后三卤甲烷含量呈现增加趋势,而氯胺消毒后变化不明显.随溴离子浓度的增加,自由氯和氯胺消毒后副产物类型均向溴代DBPs转变,同时总生成量明显增加,自由氯消毒DBPs增长量明显大于氯胺消毒过程.丹江口水库水采用氯胺化消毒可以降低消毒副产物的生成风险,如采用自由氯消毒方式,水厂需根据实际常规处理工艺重点控制自由氯的投加量等参数.     

水中脲类除草剂Chlortoluron氯化产物鉴定、降解途径探究

对不同pH下Chlortoluron氯化后生成的非挥发性中间产物和挥发性产物进行了研究。对Chlortoluron氯化后的非挥发性中间产物的UPLC-ESI-MS鉴定发现了m/z为213、229、263、281、和247的离子,分析表明它们分别是Chlortoluron及其一羟基、一氯羟基、二氯和一氯衍生物。对Chlortoluron氯化后的挥发性产物采用吹扫补集-GC-MS进行分析鉴定发现了三氯甲烷(CF)、二氯硝基甲烷(DCNM)、二氯乙腈(DCAN)、1,1-2-二氯丙酮(1,1-DCP)、三氯硝基甲烷(TCNM)和1,1,1-2-三氯丙酮(1,1,1-TCP)六种消毒副产物。根据本研究中的实验结果分析和推测,在Chlortoluron的氯化过程中,苯环上和脲基链上都经历了羟基化、氧化和取代反应,接着苯环被打破,随后生成了更为有害的副产物,基于此,本文推断了Chlortoluron的氯化降解途径。     

海水淡化低温多效蒸馏工艺(LT-MED)沿程溴代消毒副产物的生成

研究了海水淡化低温多效蒸馏(LT-MED)工艺沿程水质和溴代消毒副产物(Br-DBPs)变化特征.LT-MED工艺进水海水的Br-浓度和比紫外吸收值(SUVA)分别为54.6 mg·L~(-1)和1.7 L·(mg·m)-1,其荧光特征有机物主要有色氨酸类芳香族蛋白质、富里酸类有机物和溶解性微生物代谢产物.进水海水经Na Cl O消毒后,DBPs的种类和浓度显著增加,且增加的主要为Br-DBPs,三溴甲烷(CHBr3)占总三卤甲烷(THMs)的100%;一溴乙酸(C2H3Br O2)和二溴乙酸(C2H2Br2O2)分别占总卤乙酸(HAAs)的31.9%和68.1%;四溴苯酚(C6H5Br O)占总卤代酚(HPs)的100%.LT-MED海水淡化产品水中THMs、HAAs和HPs均未检出,但是其浓水中的THMs、HAAs和HPs浓度分别为56.9、35.0和0.1μg·L~(-1).     

氯化消毒氨基酸过程中消毒副产物生成的研究进展

作为消毒副产物的一类重要前体物,天然水体中的氨基酸受到越来越多的关注。对近几年来国内外氯化消毒氨基酸过程中消毒副产物生成情况以及生成机理的相关研究。比较了氨基酸种类、消毒剂用量、pH值、溴离子浓度等对氯化消毒氨基酸过程中消毒副产物的生成的影响,阐述了不同氨基酸在氯化过程中消毒副产物的生成机理,并展望了饮用水消毒领域未来的主要研究方向。     

饮用水消毒副产物分析及相关研究进展

饮用水消毒副产物（DBPs）是消毒剂和一些天然有机物（NOM）反应生成的化合物,主要包括三卤甲烷（THMs）、卤代G@（HAAs）、卤代乙腈（HANs）和致诱变化舍物（MX）4类。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,讨论了有关分析技术的发展过程,从DBPs的前处理技术、分析技术等角度,介绍了DBPs研究领域近期所取得的进展,并展望了今后研究的发展方向。     

氯、氯胺消毒下钱江源水源水消毒副产物形成特征研究

以钱江源水源水为研究对象,以氯、氯胺为消毒方式,研究了不同消毒条件下,三卤甲烷(THMs)、卤乙腈(HANs)、氯代酮(CKs)、二卤乙酸(DHAAs)、三卤乙酸(THAAs)等消毒副产物(DBPs)的形成情况,以便为水务工作者监测钱江源建库前后水质、DBPs形成的变化提供基础数据.结果显示,氯消毒下DBPs的产量比氯胺消毒高出3~7倍甚至1个数量级,但不管是氯消毒还是氯胺消毒,THMs、HAAs形成量均在我国饮用水标准范围内.氯消毒下,大部分DBPs产量为中、碱性条件酸性条件(除了CKs),氯胺消毒则呈现不同的情况(所有DBPs的产量均为p H=6、p H=7p H=8).消毒剂量对所有DBPs形成具有明显的促进作用;溴离子对THMs、DHANs、DHAAs的形成有明显的促进作用.进一步研究表明,钱江源水源水的水质比钱塘江下游九溪水源水好,DBPs形成也较低,某些指标(如有机碳、有机氮、HANs形成量等)甚至比同省水质较好的金兰水库还要好;而且由于其较高的比紫外吸收值(SUVA),DBPs的溴嵌入能力均比九溪水源水、金兰水库低.此外,就目前的钱江源水源水来说,控制消毒剂量(氯、或氯胺)是控制DBPs形成的有效策略.     

Carbonaceous and nitrogenous disinfection by-product formation in the surface and ground water treatment plants using Yellow River as water source

This work investigated the formation of carbonaceous and nitrogenous disinfection by-products (C-DBPs, N-DBPs) upon chlorination of water samples collected from a surface water and a ground water treatment plant (SWTP and GWTP) where the conventional treatment processes, i.e., coagulation, sedimentation, and filtration were employed. Twenty DBPs, including four trihalomethanes, nine haloacetic acids, seven N-DBPs (dichloroacetamide, trichloroacetamide, dichloroacetonitrile, trichloroacetonitrile, bromochloroacetonitrile, dibromoacetonitrile and trichloronitromethane), and eight volatile chlorinated compounds (dichloromethane (DCM), 1,2-dichloroethane, tetrachloroethylene, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,4-dichlorobenzene, 1,2,3-trichlorobenzene and 1,2,4-trichlorobenzene) were detected in the two WTPs. The concentrations of these contaminants were all below their corresponding maximum contamination levels (MCLs) regulated by the Standards for Drinking Water Quality of China (GB5749-2006) except for DCM (17.1 μg/L detected vs. 20 μg/L MCL). The SWTP had much higher concentrations of DBPs detected in the treated water as well as the DBP formation potentials tested in the filtered water than the GWTP, probably because more precursors (e.g., dissolved organic carbon, dissolved organic nitrogen) were present in the water source of the SWTP.     

我国地表水中典型DBPs的暴露水平及生态风险

氯消毒过程中可能生成有毒有害的副产物,会对水生态系统和环境健康产生直接和间接的次生危害.三卤甲烷（THMs）和卤乙酸（HAAs）是地表水中检出率最高的消毒副产物（DBPs）,其毒性效应受到广泛关注.本文检索整理了三氯甲烷（TCM）、三溴甲烷（TBM）、二氯乙酸（DCAA）和三氯乙酸（TCAA）在我国地表水暴露浓度和对水生生物的毒性效应浓度,了解我国重点流域地表水环境中TCM、TBM、DCAA和TCAA的浓度水平,分别利用急、慢性毒性数据推导预测无效应浓度（PNEC）,并使用风险商（RQ）和概率生态风险评价法（PERA）对我国重点流域水环境中TCM、TBM、DCAA和TCAA进行多层次生态风险评估.结果表明,我国地表水环境中TCM、TBM、DCAA和TCAA暴露浓度范围为n.d.~51μg/L.以致死和生长、繁殖等为测试终点的急、慢性毒性数据,构建物种敏感度分布（SSD）曲线,推导出TCM、TBM、DCAA和TCAA的PNEC值分别为0.586,0.857,0和44.880mg/L;0.006,0.064,0.956和0.012mg/L.基于急、慢性毒性数据计算出的RQ小于1.我国重点流域中TCM和TCAA对1%的水生生物造成生长、繁殖等慢性毒性影响的概率分别为78.86%和20.61%,存在潜在的生态风险.     

Characterization of dissolved organic matter fractions and its relationship with the disinfection by-product formation

Dissolved organic matter(DOM) has been identified as precursor for disinfection by-products(DBPs) formation during chlorination. Recently,it has been demonstrated that the characteristics of DOM influence the DBPs formation mechanism. A study was,therefore,initiated to investigate the effects of DOM fractions on DBPs formation mechanism. In the chlorination process,organic acids are dominant precursors of total thihalomethanes(TTHM) because of the νC-O and unsaturated structures. Furthermore,the TTHM format...     

Identification of unknown disinfection byproducts in drinking water produced from Taihu Lake source water

Although disinfection byproducts(DBPs) in drinking water have been suggested as a cancer causing factor, the causative compounds have not yet been clarified. In this study, we used liquid chromatography quadrupole-time-of-flight spectrometry(LC-QTOF MS) to identify the unknown disinfection byproducts(DBPs) in drinking water produced from Taihu Lake source water, which is known as a convergence point for the anthropogenic pollutants discharged from intensive industrial activities in the surroundi...     

我国淡水环境中卤乙酸类消毒副产物的预测无效应浓度研究

新型冠状病毒肺炎（COVID-19,简称“新冠肺炎”）疫情期间,消毒剂超量使用,导致大量DBPs（disinfection by-products,消毒副产物）进入自然水体,可能对水生态环境产生不良影响.以5种HAAs（卤乙酸类）消毒副产物（一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一溴乙酸和二溴乙酸）为研究目标,基于筛选的本土水生生物的毒性数据,采用欧盟《风险评价技术指导文件》中的评估系数法和平衡分配法分别推导了5种HAAs在水体和沉积物两种介质中的PNEC（预测无效应浓度）值.结果表明:5种HAAs对水生生物的急、慢性毒性大小顺序均为一溴乙酸>一氯乙酸>二氯乙酸>三氯乙酸>二溴乙酸;5种HAAs（一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一溴乙酸和二溴乙酸）的PNEC_w（水体的预测无效应浓度）分别为0.025、0.030、0.060、0.016和1.956 mg/L,PNEC_s（沉积物的预测无效应浓度）分别为0.021、0.026、0.057、0.013和1.679 mg/kg（以湿质量计）.研究显示,污水处理厂出水中排放的DBPs对水生态环境可能造成潜在的风险和危害,应加强对污水处理厂出水中5种HAAs的监测和去除,从而减少排入到自然水体中的HAAs含量.      

水中典型含氮有机物氯化生成消毒副产物的潜能研究

选取了受污染原水中广泛存在的12种含氮有机物（除草剂、杀虫剂、氨基酸、工业品等）,开展了氯化和氯胺化培养生成典型消毒副产物的实验,目的是通过对水中脲类除草剂、嗪类除草剂和其他含氮化合物培养生成不同消毒副产物的生成量,讨论不同种类含氮化合物生成含碳和含氮消毒副产物规律以及考察不同消毒副产物的可能前体物.研究发现,脲类除草...     

评价饮水DBPs致HepG2细胞损伤的2种试验方法

应用结晶紫染色法细胞毒性试验和胞质分裂阻滞法微核试验(CBMNT)评价饮水消毒副产物(DBPs)的HepG2细胞毒性和遗传毒性,探讨该2种试验方法纳入饮水安全性评价体系的可行性.根据遗传毒性和致癌性选用了5种DBPs,分别对HepG2细胞进行染毒,结果表明,5种DBPs的细胞毒性大小排序为3-氯-4-二氯甲基-5-羟基-2(5氢)-呋喃酮(MX)>二氯乙腈>二溴乙酸>二氯乙酸>三氯乙酸,其细胞毒性潜力(%C?值)分别为89.74,283.81,1217.02,5066.81,9335.38μmol/L,该5种DBPs在一定浓度下均可致HepG2细胞微核率显著增加,表现出明显的遗传毒性,其遗传损伤能力排序与细胞毒性大小相同.可考虑将这两种实验方法纳入到饮水安全性评价体系中.     

阿哈水库DOM的分离及其对消毒副产物的贡献

为研究高原喀斯特湖库DOM（dissolved organic matter,溶解性有机质）的组成及其化学特征对DBPs（disinfection by-products,消毒副产物）生成路径的影响,以西南喀斯特地区贵阳市阿哈水库的DOM为研究对象,结合XAD大孔树脂分离技术,通过化学表征〔包括UV-Vis（紫外-可见光光谱）、FTIR（红外光谱）和3D-EEM（三维荧光光谱）〕手段来研究各组分对C-DBPs（含碳消毒副产物）和N-DBPs（含氮消毒副产物）的生成贡献.不同组分芳香性的大小依次为HON（憎水中性物）> HIB（亲水碱）> HOA（憎水酸）> HIN（亲水中性物）≈HIA（亲水酸）> HOB（憎水碱）.憎水与亲水DOM的DBPs生成潜能相近.其中,HON最高,其次为HIB和HOA.HIB和HOA的主要卤代反应位分别来源于藻类有机物的蛋白质和富里酸,而HON的DBPs生成潜能的贡献主要为分子中的芳香和共轭不饱和结构.HIA和HIN的构成主要为脂肪烃,贡献较低的DBPs的生成潜能.对于C-DBPs,THMs和HAAs的生成潜能总体相近,不同组分的差异明显.对于N-DBPs,卤乙腈的生成潜能占80%以上,憎水DOM的贡献较高.DBPs的生成路径从UV-Vis、FTIR和3D-EEM的官能团和特征峰解析结果中均得到了较好的响应.