饮用水中三卤甲烷的生成机理与影响因素研究进展

在饮用水消毒过程中,氯会与天然有机物(NOM)等反应生成消毒副产物(DBPs),三卤甲烷(THMs)是一种主要的DBPs,长期低浓度的THMs暴露对人体有一定的健康风险。THMs和其前驱物种类繁多、生成机理复杂且影响因素诸多,如何抑制消毒过程中THMs的形成是饮用水安全领域的研究热点。通过查阅大量文献,从THMs形成机理及影响因素等方面归纳了目前THMs研究现状,总结了甲基酮、腐殖酸、氨基酸、β-二酮等重要前驱物生成THMs的反应途径,探讨了操作条件以及离子对THMs生成的影响,对该领域未来研究方向进行了展望。

2种氨基酸氯化生成三卤甲烷的影响因素研究

选取酪氨酸(Tyr)与色氨酸(Trp)为前驱物进行模拟氯化消毒实验,用顶空-固相微萃取法(HS-SPME)萃取4种三卤甲烷(THMs),并用气质联用仪测试分析不同操作条件下THMs的生成量。结果表明,2种氨基酸Tyr与Trp在氯化过程中均表现出有较强的THMs生成能力,但是存在一定的差异。反应时间、投氯量、Br-含量、温度和pH等操作条件对THMs生成能力、THMs种类以及溴参入因子(BIF)有明显影响。Br-含量增加会改变THMs种类,会促进Br-THMs的生成抑制Cl-THMs的生成。而随着时间、投氯量、温度和pH的增加,THMs生成量和BIF均有不同程度的增加。

Br^(-)存在条件下THMs的生成特征及机理

研究了Br^(-)存在条件下,ClO^(-)、腐殖酸(HA)、时间(t)、温度(T)及pH等因素对THMs生成的影响,计算了相关系数(r)以及溴取代因子(BSF),通过正交试验方差分析对生成关键影响因子进行了识别,并探讨了其生成机理。结果显示,Br^(-)存在条件下、ClO^(-)、HA、t、T及pH等因素对三氯甲烷(THMs)种类及生成量均产生不同程度的影响,并且CHBr3在∑THMs生成量中占据优势。在一定取值范围内,∑THMs与Br^(-)、ClO^(-)、HA、t、T之间存在强正相关关系,与pH之间存在强负相关关系。BSF值随Br^(-)、ClO^(-)和t增加而明显增加,随pH增加而明显减少,而随HA、T的增加少量增加。正交试验方差分析表明HA、ClO^(-)、Br^(-)为THMs生成的关键因子。THMs生成机理为HA中羰基形成烯醇式中间体,而XO^(-)加成到该中间体上最终形成THMs。