饮用水中消毒副产物卤乙腈、卤代硝基甲烷和亚硝胺的研究现状

饮用水中消毒副产物如卤乙腈(HANs)、卤代硝基甲烷(HNMs)和亚硝胺(NAs)等含氮消毒副产物(N-DBPs)由于其高细胞毒性和基因毒性,以及“三致毒性”被广泛关注和研究。本文简述了卤乙腈(HANs)、卤代硝基甲烷(HNMs)和亚硝胺(Nas)的国内外研究情况、分布分类、毒性危害、检测方法、生成控制和去除方法,为保障我国饮用水水质安全提供文献参考。

氨基酸在氯胺消毒过程中生成卤乙腈的潜能及Br-的影响

为有效去除饮用水中含氮类消毒副产物卤乙腈(HANs)避免它危害人体健康,研究了水中存在的六种氨基酸在氯胺消毒过程中生成HANs的潜能及Br-的存在、浓度变化对生成的影响。结果表明:六种氨基酸经氯胺消毒后均有HANs类物质生成,其中酪氨酸的生成HANs的潜能最大为0.002 1 mmol/L。Br-的存在对氨基酸在氯胺化过程中生成HANs具有明显的促进作用,特别是溴代HANs的总量有明显增加,其中酪氨酸生成的二溴乙腈(DBAN)和溴氯乙腈(BCAN)增加量最多是1.15μmol/L,谷氨酸生成的DBAN和BCAN增加量最少是0.28μmol/L。随着Br-浓度增加酪氨酸生成HANs总量先增加后减少至平缓,溴代HANs占HANs总量的比例明显增大。在Br-浓度为10 mg/L时,0.2 mmol/L的酪氨酸生成HANs总量最大为0.003 mmol/L。

氯胺投加量及氯氮比对生成卤乙腈的影响

以两种原水中常见的含氮有机物酪氨酸和绿麦隆为前体物,研究了氯胺消毒时,氯胺投加量及氯氮比(Cl/N)的变化对消毒副产物卤乙腈(HANs)生成量的影响。结论表明:采用氯胺消毒时,HANs及其各组分含量随氯胺投加量的增大出现先增后减的变化趋势,当氯胺浓度为10 mg/L时HANs总量最大。在中性条件下,控制氯氮比(Cl/N)为4/1时HANs总量最大。结合不同条件下HANs的生成情况,应控制氯氮比在3/1~3.5/1内,以提高消毒效果。

饮用水中高毒性卤代硝基甲烷、卤乙腈和卤代乙酰胺的污染状况

与受管制的饮用水消毒副产物(DBPs)相比,含氮消毒副产物(N-DBPs)凭借其更为显著的毒性受到越来越多的研究人员的关注。环境污染及饮用水消毒工艺的改进,都可能使N-DBPs的发生增加。本文综述了卤代硝基甲烷(HNMs)、卤乙腈(HANs)和卤代乙酰胺(HAMs)这三类典型卤代N-DBPs在全球部分城市的浓度。在全球范围内,HNMs、HANs和HAMs的浓度范围分别是0.1~2.9μg/L,0.6~4.3μg/L和0.2~3.5μg/L。浓度分布表现为HANs(2.6μg/L)>HAMs(1.5μg/L)>HNMs(1.1μg/L)。在中国,HANs的浓度表现出了较高的水平,平均浓度达到了3.6μg/L,明显高于美国(2.1μg/L)和欧洲等地区(1.6μg/L),这值得研究人员进一步关注。水的消毒与处理工艺对于N-DBPs的浓度具有复杂多变的影响,终端控制策略能够有效降低通过饮用水进入人体的N-DBPs浓度,进而降低N-DBPs对于人类健康的威胁。

自动液液萃取-气相色谱-质谱法同时测定饮用水中卤乙腈和卤代硝基甲烷

近年来,含氮消毒副产物因其高毒性在饮用水检测与控制方面的研究引起广泛关注,文中依托多功能全自动样品前处理平台,优化了影响自动液液萃取效率的技术参数,研究建立了自动液液萃取-气相色谱-质谱法同时测定饮用水中6种卤乙腈和6种卤代硝基甲烷的检测方法。10 mL水样在pH值=2、投加1.0 g无水硫酸钠和1 mL甲基叔丁基醚(MTBE)、搅拌器转速为600 r/min、搅拌时间为5 min的条件下进行液液萃取,萃取后经气相色谱-质谱法进行测定。结果表明,12种目标消毒副产物在一定浓度范围内具有良好的线性关系,相关系数均大于0.999,方法测定下限为0.10~0.30μg/L,检出限为0.02~0.10μg/L,加标回收率为73.2%~117.8%,精密度为0.1%~8.9%。该方法实现了全过程自动化测样,具有高效简便与环境影响小等优点,适用于饮用水中卤乙腈和卤代硝基甲烷的高通量检测。

吹扫捕集-气相色谱-三重四极杆质谱法同时测定饮用出厂水中6种卤乙腈

目前卤乙腈作为我国非受监管的消毒副产物广泛存在于饮用出厂水中,可产生多种毒性,缺乏相关标准检测依据。研究建立了吹扫捕集-气相色谱-三重四极杆质谱同时测定饮用出厂水中氯乙腈、二氯乙腈、三氯乙腈、溴乙腈、溴氯乙腈、二溴乙腈的分析方法。吹扫捕集技术应用于卤乙腈的测定,实现了样品经采集后全程自动测定,有害试剂零消耗。同时吹扫捕集法相比固相微萃取法,样品制备的速度更快,成本更低。实验考察了样品6 h内目标组分的稳定性;比较了7#(2,6-二苯基对苯醚)、10#(2,6-二苯基对苯醚/硅胶/碳分子筛)、11#(疏水活性炭)、12#(疏水活性炭)捕集阱对目标组分响应的影响;考察了4种型号色谱柱(VF-5、Rxi-624、DB-VRX、HP-INNOWAX)对色谱峰形的影响。实验条件经优化,确定了吹扫捕集采用10#捕集阱,将25 mL水样于35℃吹扫11 min,于190℃解析1 min。气相色谱分流进样,分流比1∶10,使用Rxi-624Sil MS色谱柱(60 m×0.25 mm×1.40μm)程序升温分离,线速度30 cm/s,在MRM模式下检测,外标法定量。结果表明,6种卤乙腈的基质效应为0.85~1.09,在各自范围内线性良好,r>0.9991,方法检出限为0.8~120.0 ng/L,定量限为1.5~300.0 ng/L,3水平平均加标回收率为84.2%~106%,相对标准偏差(RSD)为1.81%~10.7%。对38份出厂水样品进行测定,卤乙腈总检出率为92.1%,含量为0.0101~1.28μg/L。该方法高效、灵敏、环保,为针对卤乙腈类新兴消毒副产物开展监测及健康风险评估提供了优质的技术选择。

饮用水中典型含氮消毒副产物卤乙腈的质量浓度分布

调查了采用预氯化消毒工艺的某自来水厂不同工艺单元出水(沉淀出水、过滤出水和出厂水)中3种典型含氮消毒副产物(N-DBPs)卤乙腈(HANs):二氯乙腈(DCAN)、溴氯乙腈(BCAN)、二溴乙腈(DBAN)的质量浓度随季节变化关系.研究发现,三种HANs的质量浓度水平在夏季和初秋时节最高,BCAN与DBAN的质量浓度还受到原水中Br-质量浓度的影响.沉淀和过滤出水中DCAN质量浓度与溶解性有机氮DON值存在明显的线性关系(沉淀水:R2=0.893;过滤水:R2=0.892),与DOC值之间的线性关系并不明显.BCAN、DBAN质量浓度与DON之间的线性关系较弱,与DOC之间未存在明显的线性关系.咸潮期HANs的溴分布系数相对较高,对咸潮期溴代N-DBPs的控制应引起重视.

饮用水中典型含氮消毒副产物卤乙腈的生成和控制研究进展

卤乙腈是饮用水中典型的含氮消毒副产物,因具有很高的慢性细胞毒性和急性遗传毒性而受到广泛关注。介绍了水消毒过程中产生的卤乙腈的种类和毒理特性,重点对卤乙腈的生成特点、分析测定及控制方法进行综述。并针对卤乙腈的研究现状,提出了今后对其研究主要的方向和需解决的问题。

饮用水中卤乙腈(HANs)类消毒副产物研究现状与进展

对国内外饮用水中HANs类消毒副产物检测方法、生成的影响因素及毒理学试验的研究进展与现状进行了调查和分析,探讨了其存在于饮用水中可能导致的人体健康危害。结果表明,饮用水中HANs类消毒副产物普遍存在,而且HANs消毒副产物比常规消毒副产物(三卤甲烷、卤乙酸等)具有更强的三致效应、生殖发育毒性、基因和细胞毒性,通过饮水摄入人体,对健康造成潜在危害。HANs的检测、人体健康风险评价和控制是今后的研究重点。

含氮消毒副产物卤乙腈前驱体及生成机制综述

卤乙腈(haloacetonitriles,HANs)作为一类新型含氮消毒副产物,因为具有比三卤甲烷类消毒副产物更高的遗传毒性而引起研究者的广泛关注。对饮用水中卤乙腈的检测方法、浓度水平、前驱体及生成途径进行了综述,并对卤乙腈的研究进行了展望。作为一类挥发性污染物,卤乙腈目前主要采用气相色谱法进行分析,其在饮用水中的产生量一般为三卤甲烷类消毒副产物的10%左右。水源水中的溶解性有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)尤其是藻类有机物(algal organic matter,AOM)和污水二级出水有机物(effluent organic matter,EfOM)是卤乙腈的主要前驱物,氯胺消毒会增加其产生量。卤乙腈生成的主要途径包括"脱羧途径"和"醛途径"。前者氮源来自溶解态有机氮中的一级胺类化合物,而后者氮源来自氯胺。

饮用水消毒副产物卤乙腈的研究

卤乙腈(HANs)普遍存在于饮用水中,且卤乙腈比三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)等消毒副产物具有更强的遗传毒性、细胞毒性和致癌性。介绍了卤乙腈的种类毒性、分布情况及卤乙腈前体物的种类、卤乙腈的生成过程、卤乙腈的含量控制。其中消毒副产物生成的种类和数量主要与水源水的水质特性、所使用的消毒剂种类和水处理工艺与工况有关,概述了控制卤乙腈前体物与改良消毒工艺及去除已生成的卤乙腈,以减少饮用水中卤乙腈的浓度水平。

高铁酸钾-次氯酸钠联用对卤乙腈生成控制

为有效控制饮用水中氯消毒产生的有毒副产物卤乙腈,以天冬氨酸、谷氨酸、酪氨酸为前体物,研究不同前体物对四种卤乙腈生成能力及K_(2)FeO_(4)和NaClO单独、联合投加对其控制效果的影响.结果表明:氯处理不同前体物均生成四种卤乙腈,但生成量存在差异;而增加初始氯质量浓度能提升溴代与氯化反应,导致反应产物由DCAN(二氯乙腈)和BCAN(溴氯乙腈)向TCAN(三氯乙腈)和DBAN(二溴乙腈)转变.此外通过K_(2)FeO_(4)和NaClO联用试验发现:当不同投加顺序的投加间隔分别控制为10,60 min时,与单独加氯相比,四种卤乙腈生成减少近70%;在同时投加工艺中,当铁氯投加比为30∶1时,对卤乙腈最终生成控制效果最好,分别降低81.14%,94.25%,96.68%和89.55%,其原因为ClO-和K_(2)FeO_(4)分解产生的原子态氧通过提升不同价态铁的稳定性而增加卤乙腈的去除率.

水质卤乙腈类消毒副产物检测技术的研究进展

卤乙腈是一类新兴的含氮消毒副产物,具有细胞毒性、神经毒性、遗传毒性、致癌性,对人体健康构成潜在威胁。其广泛存在于各类水体中,包括饮用水、游泳池水、污水废水等,且具有较高的浓度水平。目前卤乙腈在我国仍处于非受监管状态,缺乏相关检测技术的标准依据。本文对水质样品中卤乙腈的检测技术的研究进展进行了综述,从样品采集、样品制备、仪器方法 3个方面分析各类检测技术的特点和适用性,以期能为技术选择提供参考。

饮用水中卤乙腈的形成和毒性研究进展

卤乙腈(HANs)是饮用水消毒过程中产生的一类含氮消毒副产物,较受控消毒副产物具有更强的细胞毒性和遗传毒性,还存在致畸性。人群长期经饮用水暴露HANs可能增加健康风险。故该文综述了饮用水中卤乙腈的形成、细胞毒性、遗传毒性、致癌性和生殖发育毒性等方面的研究进展,以期为今后饮用水中卤乙腈的管控和标准限值制定提供参考。

典型有机氮化物对饮用水消毒卤乙腈生成量和耗氯量的影响

以滤后水为本底,研究了其在氯化消毒过程中卤乙腈(HANs)的生成量,并考察了投氯量和pH值的影响。以甘氨酸、半胱氨酸、赖氨酸、亮氨酸、天门冬氨酸和甲胺6种物质为典型有机氮化物,研究了其对饮用水消毒过程中HANs生成量和耗氯量的影响。结果显示,HANs生成量与投氯量成正比、与pH值成反比。UFC结果显示滤后水本底HANs生成量为11.2μg.L-1;有机氮化物的存在会强化消毒过程中HANs的生成,强化作用与有机氮化物性质和含量有关;6种有机氮化物对HANs的影响顺序为天门冬氨酸(36.0μg.L-1)>甘氨酸(17.2μg.L-1)≈甲胺(17.0μg.L-1)>赖氨酸(14.0μg.L-1)≈亮氨酸(13.8μg.L-1)≈半胱氨酸(13.6μg.L-1);有机氮化物还能使耗氯量增加,增加值与有机氮化物性质和含量有关,多数有机氮化物所造成的耗氯量增加与其含量线性相关。

固相微萃取气质联用同时测定饮用水中的卤乙腈、卤代硝基甲烷及含碘三卤甲烷消毒副产物

目的建立固相微萃取气相色谱质谱联用测定饮用水中6个卤乙腈、7个卤代硝基甲烷及5个含碘三卤甲烷消毒副产物的方法,并了解本市饮用水中目标消毒副产物的浓度水平。方法优化固相微萃取参数,建立检测方法,并对100个饮用水样品进行检测。结果选择DVB/PDMS萃取头,以氯化钠为盐析试剂且加入浓度为40%(W/V),在萃取温度40℃萃取时间20 min、解吸温度170℃解吸时间2 min的操作条件下,目标消毒副产物具有良好的检测灵敏度,检出限为0.14 ng/L^18.00 ng/L,方法的线性相关系数>0.99,加标回收率为70%~121%,相对标准偏差为1%~15%。对本市100个饮用水进行检测,结果卤乙腈、含碘三卤甲烷、卤代硝基甲烷的中位值浓度分别为0.86μg/L、0.36μg/L、0.07μg/L,检出率分别为99%、89%、89%。结论本方法灵敏、简便、无干扰,适合饮用水中痕量浓度水平的卤乙腈、卤代硝基甲烷、含碘三卤甲烷的检测。

加氯消毒中细菌物质生成卤代乙腈研究

[目的]为研究加氯消毒过程中细菌物质生成卤代乙腈的情况。[方法]对水体中常见的5种细菌,按照UFC方法,测定了其生成N-DBPs和HANs的量,同时考察了溴离子对细菌加氯形成HANs的影响。[结果]细菌B1的单位耗氯量最大(1.96 mg Cl2/mg C),B5最低(0.45 mg Cl2/mg C);5种细菌加氯处理后有微量的TCAN生成,生成的DCAN随细菌TOC浓度呈近似线性关系;氯代HANs生成量占总HANs比例减少,溴代HANs随溴离子浓度的增加而在一定程度上增加。[结论]5种细菌均能生成HANs,以DCAN为主;溴离子对细菌物质生成HANs的影响较大。

饮用水消毒副产物卤乙腈神经毒性及其机制的研究进展

卤乙腈(haloacetonitriles,HANs)是一类饮用水典型含氮消毒副产物,因HANs在水中频繁检出,其细胞毒性和遗传毒性比另两类常见的消毒副产物三卤甲烷和卤乙酸更强而受到广泛关注。近期研究还显示,HANs具有神经毒性。该文在总结近年来HANs神经毒性的研究概况基础上,讨论了HANs产生神经毒性的可能机制,并提出应该关注HANs长期低剂量暴露及其与其他饮用水消毒副产物复合暴露的神经毒性特点,推进对水环境中HANs神经毒性的深入认识,为制定相关健康保护策略提供依据。

气相色谱法测定饮用水中卤乙腈

目的建立生活饮用水中溴乙腈、溴氯乙腈、二溴乙腈和三氯乙腈的液液萃取-气相色谱检测法。方法采用液液萃取-气相色谱法检测饮用水中的溴乙腈、溴氯乙腈、二溴乙腈和三氯乙腈,以保留时间定性,峰面积定量。结果本方法中溴乙腈、溴氯乙腈、二溴乙腈和三氯乙腈线性范围0. 20～1. 50μg/L,相关系数均大于0. 992。方法相对标准偏差2. 14%～19. 3%。结论本方法具有操作简单、灵敏度高等优点,适用于生活饮用水中溴乙腈、溴氯乙腈、二溴乙腈和三氯乙腈的检测。

二卤代乙腈和异二卤代乙腈分子结构、振动光谱和电子光谱的密度泛函研究

采用密度泛函量子化学计算方法获得了在RPA/ /B3LYP/ 6 - 311G (d ,p)的理论水平上的二卤代乙腈和异二卤代乙腈的平衡几何构型、振动光谱和电子跃迁能。与已报道的异二碘甲烷和异二溴甲烷的结果比较后得出 ,异二碘甲烷和异二溴甲烷中的氢原子被吸电子的CN基取代后 ,形成的异二卤代乙腈分子变得相对稳定 ,它们的电子吸收光谱比异二卤代甲烷的进一步红移。表明从能量角度上二卤代乙腈比二卤代甲烷更易发生光异构化。