兩個(gè)中心城市飲用水中消毒副產(chǎn)物的調(diào)查

兩個(gè)中心城市飲用水中消毒副產(chǎn)物的調(diào)查

摘要：我國(guó)大多數(shù)水廠日常監(jiān)測(cè)指標(biāo)中無(wú)鹵乙酸類消毒副產(chǎn)物，只對(duì)三氯甲烷進(jìn)行一些分析。因此，我國(guó)飲用水中有關(guān)消毒副產(chǎn)物的信息較少。對(duì)兩個(gè)水質(zhì)相當(dāng)好的中心城市飲用水中消毒副產(chǎn)物展開(kāi)分析調(diào)查的結(jié)果表明，消毒副產(chǎn)物濃度滿足國(guó)際上最先進(jìn)的飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。建議對(duì)更多地區(qū)進(jìn)行水質(zhì)調(diào)查，爭(zhēng)取早日將鹵乙酸類消毒副產(chǎn)物列入國(guó)家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵字：消毒副產(chǎn)物三鹵甲烷鹵乙酸

飲用水消毒的主要目的是控制水中致病菌，使其滿足人類的健康要求。但由此產(chǎn)生了許多副產(chǎn)物，如三鹵甲烷(THMs)、鹵乙酸(HAAs)等。流行病學(xué)研究表明，飲用氯化水使患膀胱癌和結(jié)腸癌的危險(xiǎn)增加。早期消毒副產(chǎn)物的研究偏重于三鹵甲烷類，因?yàn)槿燃淄橐驯蛔C實(shí)為動(dòng)物致癌物質(zhì)。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，盡管飲用水中鹵乙酸的含量可能低于三鹵甲烷，但是某些種類鹵乙酸的致癌風(fēng)險(xiǎn)卻高于三鹵甲烷。由于人們對(duì)消毒副產(chǎn)物危害健康的關(guān)注加強(qiáng)，促進(jìn)了美國(guó)和歐洲相關(guān)研究的發(fā)展。這也導(dǎo)致了這些地區(qū)對(duì)飲用水工藝的規(guī)定日趨嚴(yán)格。1979年美國(guó)環(huán)保局首次在“安全飲用水法”中提出100μg/L的三鹵甲烷標(biāo)準(zhǔn)，隨后在1994年7月正式提出的“消毒劑與消毒副產(chǎn)物法(D/DBP法)”中，規(guī)定了第一階段和第二階段消毒副產(chǎn)物在飲用水中的最大污染水平[1](見(jiàn)表1)。第一階段原定于1996年12月實(shí)施，但直至1998年12月才正式實(shí)施；第二階段實(shí)施時(shí)間原定為2000年6月，實(shí)際實(shí)施時(shí)間則要向后推遲。表1D/DBP法對(duì)對(duì)消毒副產(chǎn)物物的限定值μg/L消毒副產(chǎn)物第一階段第二階段三鹵甲烷

鹵乙酸

溴溴酸鹽

亞氯酸酸鹽80

60

10

1000040

30許多國(guó)家都已經(jīng)在其飲用水標(biāo)準(zhǔn)中加入消毒副產(chǎn)物的分析項(xiàng)目，現(xiàn)行的歐盟標(biāo)準(zhǔn)和世界衛(wèi)生組織標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定氯仿提取物不得超過(guò)100μg/L。一些國(guó)家雖然沒(méi)有設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，但都提出了相應(yīng)的建議值：加拿大的三鹵甲烷建議值為350μg/L，目前正考慮改為50～100μg/L；德國(guó)的三鹵甲烷建議值為10μg/L；澳大利亞的建議值中三鹵甲烷為250μg/L，一氯乙酸為150μg/L，二氯乙酸為100μg/L，三氯乙酸為100μg/L；在日本，二氯乙酸和三氯乙酸分別為30μg/L和40μg/L。

我國(guó)的飲用水標(biāo)準(zhǔn)(GB5749—85)只規(guī)定三氯甲烷不得超過(guò)60μg/L，對(duì)其他消毒副產(chǎn)物未提出控制標(biāo)準(zhǔn)。在2000年城市供水規(guī)劃中，將我國(guó)城市自來(lái)水公司劃分為四類，雖然對(duì)水質(zhì)的要求有明顯提高，但是對(duì)消毒副產(chǎn)物卻沒(méi)有更多的規(guī)定，除已有的三氯甲烷規(guī)定外，只在第一類水司中把溴仿作為有機(jī)氯的一種列入規(guī)定。

隨著人們對(duì)飲用水水質(zhì)要求的提高，國(guó)內(nèi)對(duì)消毒副產(chǎn)物的關(guān)注逐步增強(qiáng)。但由于缺少國(guó)內(nèi)飲水中消毒副產(chǎn)物水平的資料，尚不能對(duì)我國(guó)飲用水中消毒副產(chǎn)物含量提出建議值。飲用水中消毒副產(chǎn)物主要是三鹵甲烷和鹵乙酸，這二者不但濃度遠(yuǎn)超過(guò)其余消毒副產(chǎn)物，而且其致癌風(fēng)險(xiǎn)也不斷得到證實(shí)。因此，調(diào)查主要針對(duì)三鹵甲烷和鹵乙酸。1

調(diào)查的方法三鹵甲烷的測(cè)定采用頂空進(jìn)樣氣相色譜法。鹵乙酸則用微量萃取氣相色譜毛細(xì)柱法分析測(cè)定。

對(duì)A市和B市的21個(gè)不同點(diǎn)進(jìn)行采樣并分析測(cè)定消毒副產(chǎn)物，其中每個(gè)水廠管網(wǎng)中至少選擇了3個(gè)采樣點(diǎn)。A市水樣采集時(shí)間在1998年4月，B市水樣采集時(shí)間在1999年10月。表2為6個(gè)水廠的處理工藝和水源水情況，21個(gè)飲用水水樣全是經(jīng)過(guò)氯消毒的。表2A市和B市6個(gè)個(gè)水廠的基本本情況水廠采樣個(gè)數(shù)源水原水中TOC

(mmg/L)處理工藝A市1廠

A市2廠

A市3廠

A市4廠

A市5廠

B市6廠3

3

3

3

3

6地下水

地下水

地表表水

地表水

地表水水

地表水3.02～7.115

1.35～4.60

2..32～5.35

3..63～7.90

2..54～7.03

1..25左右消毒

消毒

常規(guī)處理理加活性炭

常常規(guī)處理加活活性炭

常規(guī)處處理加活性炭炭常規(guī)處理2

調(diào)查結(jié)果每個(gè)水廠水樣中消毒副產(chǎn)物濃度范圍見(jiàn)表3。由于A市和B市均在內(nèi)陸，水中溴離子濃度很低，未檢出溴代的消毒副產(chǎn)物，所以檢測(cè)到的鹵甲烷主要是三氯甲烷，檢測(cè)到的鹵乙酸主要是二氯乙酸和三氯乙酸(一氯乙酸未檢出)。表3

6個(gè)水廠水水樣中消毒副副產(chǎn)物的濃度度范圍μg/L水廠三鹵甲烷二氯乙酸三氯乙酸鹵乙酸1

2

3

4

5

614.0～15..4

0.6～10.7

299.0～34.2

288.6～38.0

188.1～34.1

111.0～20.02.21～2.558

0～0.64

2..27～3.68

9..61～10.544

5.82～9.32

2..39～8.672.98～3.115

0.72～2.49

4..44～7.19

133.68～17.455

9.54～14.566

3.40～12.7115.18～5.773

0.72～3.13

7..52～10.877

23.29～27.999

15.36～23.888

9.27～19.6113

結(jié)果分析3.1

消毒副產(chǎn)物情況

A市和B市飲用水中三鹵甲烷的濃度一般高于鹵乙酸的濃度，這種情況與國(guó)外飲用水中消毒副產(chǎn)物的信息一致。Nieminiski，E.C.[2]等對(duì)美國(guó)猶他州35個(gè)水廠的飲用水進(jìn)行調(diào)查時(shí)，發(fā)現(xiàn)三鹵甲烷平均值為31.3μg/L，鹵乙酸平均值為17.3μg/L。Label，G.L.[3]等對(duì)加拿大3個(gè)水廠的飲用水調(diào)查時(shí)得到：三鹵甲烷平均為34.0μg/L，鹵乙酸平均為20.1μg/L左右。比較而言，A市和B市的飲用水中消毒副產(chǎn)物含量較低，而且全部滿足美國(guó)D/DBP法第二階段的規(guī)定。

A市和B市飲用水中鹵乙酸主要由二氯乙酸和三氯乙酸組成，二者所占比例約為40%和60%左右。由調(diào)查結(jié)果可清楚地看到，鹵乙酸濃度與水源水狀況有密切關(guān)系。以地下水為水源的飲用水中，鹵乙酸濃度明顯低于以地表水為水源的飲用水中鹵乙酸濃度。在以地表水為水源的飲用水中，鹵乙酸含量與原水中TOC濃度成正比，同樣的規(guī)律也存在于以地下水為水源的飲用水中。

A市和B市飲用水中三鹵甲烷主要由三氯甲烷組成，三鹵甲烷濃度也與水源的水質(zhì)狀況有密切關(guān)系，變化趨勢(shì)與鹵乙酸基本相同。

這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因在于飲用水中消毒副產(chǎn)物的濃度與原水中消毒副產(chǎn)物先質(zhì)含量密切相關(guān)，原水中存在的腐殖酸和富里酸是消毒副產(chǎn)物的先質(zhì)，它們與氯反應(yīng)生成消毒副產(chǎn)物。6個(gè)水廠的加氯量均在1～1.5mg/L左右，因此消毒副產(chǎn)物的濃度主要受其先質(zhì)濃度影響。地下水中腐殖質(zhì)較少，因此產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物明顯低于地表水。地表水之間比較而言，TOC濃度越高，暗示消毒副產(chǎn)物先質(zhì)越多，因此產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物也較多。

3.2

水處理工藝對(duì)消毒副產(chǎn)物的控制

調(diào)查中還對(duì)各種水處理工藝的進(jìn)水和出水進(jìn)行了消毒副產(chǎn)物的測(cè)定。結(jié)果顯示：常規(guī)處理工藝對(duì)鹵乙酸去除效果較差，去除率在20%左右?；炷恋砗兔荷盀V池去除效果不好的原因可能是因?yàn)辂u乙酸是親水性低分子質(zhì)量有機(jī)物?；钚蕴繉?duì)鹵乙酸去除效果很好，新炭的去除率在85%以上，運(yùn)行將近3年(已基本達(dá)到吸附飽和)的活性炭去除率仍在50%左右，表明物理吸附和微生物降解均能去除鹵乙酸。

常規(guī)處理對(duì)三鹵甲烷的去除率有限，在20%左右；新活性炭對(duì)三鹵甲烷的去除率在20%左右，使用時(shí)間較長(zhǎng)的活性炭對(duì)三鹵甲烷無(wú)明顯去除作用，因三鹵甲烷屬于微生物不能降解的有機(jī)物。

水處理工藝對(duì)消毒副產(chǎn)物的去除效果見(jiàn)圖1(以A市3廠為例)。4

討論如何控制飲用水中消毒副產(chǎn)物已經(jīng)成為供水業(yè)面臨的挑戰(zhàn)之一?？刂葡靖碑a(chǎn)物的方法包括：優(yōu)化氯消毒方式或使用其他消毒劑以減少消毒副產(chǎn)物的生成；在與消毒劑接觸前去除先質(zhì)及去除已形成的消毒副產(chǎn)物[4]。

氯作為消毒劑，消毒效果好，使用成本低，在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，用氯做消毒劑的局面不會(huì)根本改變。目前有一些水廠正在研究把現(xiàn)有自由氯消毒方式改為氯氨化合氯消毒方式的可能性，但氯氨的殺菌效果不如自由氯，能否對(duì)管網(wǎng)中微生物的重新生長(zhǎng)進(jìn)行有效控制，尚需進(jìn)一步研究確認(rèn)。

從文中對(duì)處理工藝去除消毒副產(chǎn)物效果的分析可以看到，去除已形成的消毒副產(chǎn)物難度較大，而且也是費(fèi)用最多的一種方法。對(duì)于大型水廠，可以考慮采用活性炭去除消毒副產(chǎn)物，提高飲用水水質(zhì)；對(duì)于小型水廠，則可以采用臭氧等方法。

最好的選擇似乎是在投入消毒劑前去除消毒副產(chǎn)物的先質(zhì)。本文得到的認(rèn)為消毒副產(chǎn)物濃度與水源的水質(zhì)狀況密切相關(guān)的結(jié)論，也證明了去除先質(zhì)的重要性。如果在這方面有新的突破，可能會(huì)使控制消毒副產(chǎn)物的任務(wù)變得輕松一些。

從這次研究的分析結(jié)果來(lái)看，我國(guó)水質(zhì)較好城市的消毒副產(chǎn)物濃度可以滿足國(guó)際上最先進(jìn)的飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但決不能由此對(duì)消毒副產(chǎn)物的問(wèn)題掉以輕心。建議在國(guó)內(nèi)其他城市，尤其是水質(zhì)較差的地區(qū)，也進(jìn)行測(cè)定和分析，并爭(zhēng)取早日將鹵乙酸類消毒副產(chǎn)物列入國(guó)家飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)之中。5

結(jié)論①A市和B市飲用水的水質(zhì)較好，消毒副產(chǎn)物濃度全部滿足美國(guó)D/DBP法第二階段的規(guī)定。

②飲用水中消毒副產(chǎn)物的濃度與水源的水質(zhì)狀況密切相關(guān)。以地下水為水源的飲用水中消毒副產(chǎn)物含量低于以地表水為水源的飲用水。在地下水和地表水兩類水源中，均存在同一規(guī)律：鹵乙酸濃度與原水TOC濃度成正比。

③常規(guī)處理工藝對(duì)鹵乙酸和三鹵甲烷去除效果有限，去除率均在20%左右。活性炭對(duì)鹵乙酸去除效果較好，去除率在50%～85%之間(隨炭床運(yùn)行時(shí)間而定)。新活性炭對(duì)三鹵甲烷去除率在20%左右，使用時(shí)間較長(zhǎng)的活性炭對(duì)三鹵甲烷無(wú)明顯去除作用。參考文獻(xiàn)：

[1]FrederickWPontinus.D-DBPRuletoSetTightStandards[J].JAWWA，1993,85(11):22-30.

[2]NieminskiEC,ChaudhuriS,LamoreauxT.TheOccurrenceofDBPsinUtahDrinkingWaters[J].JAWWA,1993,85(9):98-105.

[3]LabelGL,BenoitFM,WilliamsDT.AOne-YearSurveyofHalogenatedDisinfectionby-ProductsintheDistrbutionSyst