含氯消毒副产物的种类、危害与地表水污染现状

新型冠状病毒肺炎(COVID-19,简称“新冠肺炎”)疫情期间,含氯消毒剂被大量使用,含氯消毒剂会与水中本底存在的有机物反应生成含氯消毒副产物(CDBPs),CDBPs包括卤甲烷、卤乙酸、无机卤氧酸盐、卤代乙腈、卤化氰、卤化硝基甲烷、卤代乙醛和其他CDBPs.梳理了各类CDBPs的危害,结果表明:大部分CDBPs具有致癌、致畸和致突变的“三致”毒性,在自然水体中威胁水生生物安全和人群健康;虽然现阶段大量研究集中于饮用水中的消毒副产物,但也有少量研究证实地表水中已有消毒副产物的检出.新冠肺炎疫情期间含氯消毒剂使用量较大,建议对余氯呈阳性的地表水继续开展主要CDBPs的筛查,有针对性地开展监测,推动含氯消毒剂的合理使用;同时,应加强监管,在地表水质量标准修订时完善消毒副产物指标,在相关行业废水控制标准中增加消毒副产物指标,避免对地表水生态系统造成次生环境影响.

再生水做景观用水使用含氯消毒剂消毒的副产物及安全性

再生水消毒后主要作为城市杂用水利用，消毒副产物及其毒性的研究非常重要。在浓度为5～8mg／L的消毒剂（ClO2、HClO）量下，灭菌率能够达到100％。2种消毒体系均产生少量ClO2-、ClO3-；和CHCl3，对检验用水生生物未产生毒性。适当的选择消毒剂浓度，控制反应条件，能够实现再生水的安全回用。

含碘水折点加氯过程中消毒副产物的生成影响机制

文中重点考察含碘水折点加氯过程中消毒副产物(DBPs)的生成特性,包括常规含碳类DBPs(C-DBPs)和新型含氮类DBPs(N-DBPs)。旨在通过探索不同碘离子浓度(I^-)、溴碘摩尔比(Br^-/I^-)、天然有机物(NOM)浓度以及pH条件下C-DBPs和N-DBPs的生成趋势,寻求一种最佳的氯投加方式,从而减少消毒副产物的生成。试验研究结果表明,当水中只存在I^-时,沿折点加氯曲线生成的C-DBPs和N-DBPs主要是三氯甲烷(TCM)和二氯乙腈(DCAN),且随着加氯量的增加,TCM和DCAN生成浓度均逐渐增加,折点以后浓度增加更明显。当加氯量一定时,随着I^-浓度的升高,TCM和DCAN生成量反而略有下降。而当水中同时含有Br^-、I^-时,折点加氯过程中会额外产生多种具有更高细胞毒性的溴代C-DBPs[二溴一氯甲烷(DBCM)、一氯二溴甲烷(CDBM)和三溴甲烷(TBM)]和溴代N-DBPs[一溴一氯乙腈(BCAN)和二溴乙腈(DBAN)]。随着Br^-/I^-增加,TBM和DBAN浓度逐渐升高并成为主要DBPs。随着NOM浓度升高,TCM和DCAN生成量增大并逐渐饱和。pH不仅会影响折点加氯过程中氯形态变化,还会影响DBPs的生成,其中pH值=6.0时TCM生成量最少,pH值=8.0时DCAN生成量最少。

碳纳米管对天然有机质氯化消毒副产物生成的影响

以应用广泛的碳纳米材料多壁碳纳米管(CNTs)和水体中普遍存在的天然有机质(NOMs)为研究对象,探讨CNTs对两种不同种类NOMs(Suwannee river standard humic acid,HASR和Suwannee river standard fulvic acid,FASR)氯化生成消毒副产物的影响。结果表明,与单一NOMs体系相比,CNTs的存在会增加HASR和FASR氯化生成三卤甲烷(trihalomethanes,THMs)和卤代乙酸(halogenated acetic acid,HAAs)的产量和初始速率。这是由于CNTs和NOMs均可以作为消毒副产物的前体物,混合体系中氯化反应活性位点数量增多,因此产量和速率都有所提升。并且,无论体系中是否存在CNTs,HASR生成THMs和HAAs的初始速率均高于FASR,这是因为HASR的芳香共轭程度高于FASR,更易与次氯酸反应。此外,由于CNTs对HASR的吸附量高于FASR,因此CNTs对HASR氯化生成消毒副产物的影响大于FASR。

工业含碳氢副产物/废弃物的多元料浆气化利用可行性分析

简要介绍了多元料浆气化技术的应用成果;从制浆成浆性和气化反应活性2个方面分析了几种富含碳氢元素的工业副产物/废弃物成为潜在煤基替代品的可行性。结果表明:多元料浆气化技术对于原料的适应性逐渐增强,进行煤炭资源替代工作已具备较好的理论基础和实施基础。

配水管网中生物稳定性和消毒副产物的变化及相关性

研究了上海市2条不同水源水厂配水管网中可同化有机碳(AOC)、三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)的变化情况,并对饮用水生物稳定性和消毒副产物间的相关性进行了分析.结果表明,管网中AOC和HAAs含量受余氯和微生物活动双重作用的影响,在距水厂较近、余氯较高的管网中,可能因氯与有机物继续反应出现上升,在余氯较低的管网末梢则因为微生物降解作用使含量下降;THMs含量则只受余氯的影响,随管网延伸持续增长.HAAs与AOC含量间存在较好的线形关系,前体物间具有相似性,THMs与AOC含量间呈正相关性;作为饮用水安全性的2个重要方面,生物稳定性和消毒副产物间具有内在的关联性.

高铁酸盐去除水中消毒副产物前体物的研究

对含藻类水采用高铁酸盐强化混凝去除消毒副产物及其前体物的影响因素与预氯化进行了对比 ,结果表明 :投加 0 .42、0 .84、1 .40mg/L的高铁酸盐再与 30mg/L的聚合铝联用 ,对TOC为 6 .2mg/L的含藻类源水强化混凝的TOC去除率分别为 2 9.8%、32 .6 %、33 .5 % ,比单纯投加 50mg/L的聚合铝都高 ,显示高铁酸盐在一定用量范围内用量越大 ,强化混凝对TOC的去除率也越高 ;当高铁酸盐投加量一定时 ,水样的 pH值在 5～ 6之间时 ,强化混凝对TOC的去除率最高 ;高铁酸盐强化混凝的效果比预氯化好 ,并且产生THMS的量明显比预氯化少 ,是一种可取代预氯化对含藻类水处理的新药剂。

城市污水处理厂二级出水碳、氮消毒副产物生成特性研究

为了研究污水处理厂二级出水经消毒后副产物的生成特性,选取了A、B两座处理工艺不同的污水处理厂的二级出水作为研究对象,考察了分别经次氯酸钠和氯胺消毒后含碳、氮消毒副产物的生成潜能。结果表明,氯胺消毒与次氯酸钠消毒相比,能有效减少消毒副产物的产生;二级出水中溴化物的含量不同,会影响含碳消毒副产物(C-DBPs)、含氮消毒副产物(N-DBPs)的产生类型和产生量;此外,二级出水的含氯量与含氮量比值(Cl/N值)和氨氮含量对消毒副产物的产生量影响较大,低氯/氮值和高氨氮含量下会产生较多的消毒副产物。

顺序氯化消毒对微污染原水消毒副产物控制研究

针对某市备用微污染水源水,研究了在短时游离氯后转氯胺的顺序氯化消毒工艺下的消毒副产物生成特性,并探究了消毒方式、加氨转化时间、氯胺比和p H对消毒副产物(DBPs)生成量的影响。结果表明,顺序氯化组合工艺能够大大降低消毒过程中目标含碳消毒副产物(C-DBPs)和含氮消毒副产物(N-DBPs)的生成量,优化的加氨转化时间应控制在30 min内,适宜的氯氮质量比在1/5~1/3;组合工艺中产生的C-DBPs和N-DBPs受p H的影响较复杂,由短时游离氯和转氨后氯胺消毒两部分组成,前者DBPs生成量随p H的升高而增加,后者随p H的升高而降低,整体工艺随p H的升高由前10 min自由氯对DBPs生成量的贡献越大。

臭氧-生物活性炭工艺对消毒副产物前体物的去除特性

某水厂采用臭氧一生物活性炭(ozone-activated carbon,O_3-BAC)深度处理工艺对淮河微污染原水进行处理,其中溶解性有机物是含碳消毒副产物的主要前体物。研究在某一工况条件,工艺对污染物以及消毒副产物生成势的去除特性。结果表明:O_3-BAC对浊度、COD_(Mn)、DOC、UV_(254)、氨氮的去除率分别为99.8%、82.8%、44.0%、95.4%、97.1%;O_3-BAC对总三卤甲烷生成势(THMFP)以及三氯甲烷生成势(TCMFP)、一溴二氯甲烷生成势(BDCMFP)、一氯二溴甲烷生成势(CDBMFP)、三溴甲烷生成势(TBMFP)的去除率分别是48.7%、65.5%、38.1%、18%、-100.9%;对总卤乙酸生成势(HAAFP)以及一氯乙酸生成势(MCAAFP)、一溴乙酸生成势(MBAAFP)、二氯乙酸生成势(DCAAFP)、三氯乙酸生成势(TCAAFP)、二溴乙酸生成势(DBAAFP)的去除率分别是69.7%、-77.4%、11.4%、76.7%、83.3%、-108.1%。采用预处理、常规处理工艺和深度处理组合工艺可以有效去除水中的污染物,保障出厂水水质安全。

城镇污水处理厂尾水消毒副产物及处理技术的研究

研究不同消毒方式对城镇污水处理厂尾水消毒前后的消毒副产物的影响。结果表明,在不同消毒工艺中,尾水消毒副产物占比不同,但消毒副产物的占比呈现上升的趋势,典型含氯有机物CHCl3和CH2Cl2浓度增加。此外,NaClO的浓度越大,CHCl3和CH2Cl2的浓度越大,NaClO对CHCl3的影响较CH2Cl2大。

原水输水管道中消毒副产物生成势的影响因素

研究太湖流域某水厂原水输送管道沿程消毒副产物的生成势变化,并利用皮尔逊相关性分析其影响因素。结果表明:三氯甲烷生成势最高,二氯乙醛生成势最低;总生成势由高到低依次为三卤甲烷类、卤乙酸类、卤乙醛类;氯代副产物生成势的质量浓度约为溴代副产物的6.25倍;除二氯乙酸外的消毒副产物生成势出水相较于进水升高了18.61%~664.22%。此外,预氯化管段中各类副产物生成势及沿程升高比例基本高于未加氯管段,两管段变化趋势基本一致。温度与除一氯二溴甲烷外的三类甲烷类副产物生成势呈正相关;氨氮与各类副产物总生成势呈负相关;DOC与三卤甲烷类副产物生成势呈良好正相关,但与卤乙酸和卤乙醛类副产物生成势相关性不强,因而其可能适宜作为三卤甲烷生成势的指标;管道停留时间与大多数消毒副产物生成势正相关性良好。

Cu2+在混凝中对富里酸氯化消毒副产物的影响

混凝实验采用硫酸铝作为混凝剂,以富里酸(FA)为目标物,考察Cu^2+对浊度、溶解性有机碳(DOC)去除效果和氯化消毒副产物生成势(DBPsFP)的影响,并采用三维荧光光谱(3DEEM)和超滤膜分级对混凝出水进行表征.结果表明,Cu^2+可以通过络合反应提高混凝过程对FA中亲水性组分和芳香结构DBPs前驱体的去除效果.在pH>7时,可以使二氯乙酸生成势(DCAAFP)和三氯甲烷生成势(TCMFP)明显降低.Cu^2+-混凝的作用更倾向于影响FA中分子量级分处于10~30kDa的物质,提高其对DOC和DBPs生成势的去除效果.

消毒副产物暴露的最佳生物标记物

当我们饮用含氯的水或者用之洗澡时,可能会暴露于消毒副产物（DBPs）中,它由水中的有机质与含氯或其他水处理物质反应生成.一些人类流行病学研究发现,高浓度DBPs暴露与癌症和生殖效应等风险的增加相关.但是科学家很难充分评估DBPs引起的疾病，这是因为测定DBPs暴露的方法非常不准确．

预氧化混凝去除原水中铜绿微囊藻及同步控制消毒副产物生成

湘江流域长沙段夏季藻类频繁暴发,然而常规混凝工艺对原水中的藻类及其生成的消毒副产物前驱体的去除效果欠佳,对供水安全造成一定的威胁。预氧化混凝法由于除藻效果较好,而且不需在水处理工艺流程中增设处理构筑物,具有很好的应用前景。文中以长沙市水厂藻类暴发时的主要藻种--铜绿微囊藻为例,探讨了预氧化混凝法的除藻效果和消毒副产物控制情况。结果表明,单独混凝时,10 mg/L聚合硫酸铝(PAS)的除藻率为92.7%,分别使用K_(2)FeO_(4)、ClO_(2)、KMnO_(4)、O_(3)或NaClO对藻类进行预氧化处理后再混凝,除藻率最高提升至100.0%、99.1%、98.2%、98.2%或96.4%。0.2 mg/L K_(2)FeO_(4)或KMnO_(4)使溶解性有机碳(DOC)的去除率较单独混凝分别提高了12.3%和19.4%,而同等用量的ClO_(2)、O_(3)和NaClO则造成藻液中的DOC水平增加。质量浓度≤1.0 mg/L的K_2FeO_(4)、KMnO_(4)或ClO_(2)处理样品中未检出土臭素、2-甲基异莰醇和微囊藻毒素-LR。K_(2)FeO_(4)对三氯甲烷(TCM)、总卤乙酸(HAAs)和总三卤甲烷(THMs)的去除效果最佳,0.5 mg/L的K_(2)FeO_(4)对上述消毒副产物的去除率分别为59.8%、73.4%和59.7%。综合除藻效果、DOC去除率、藻源有机物和消毒副产物控制效果,推荐水厂用0.5~1.0 mg/L K_(2)FeO_(4)+10 mg/L PAS去除铜绿微囊藻,其成本低至2.225×10^(-2)元/m^(3)。

高效液相色谱串联质谱法测定含藻水氯化消毒后7种亚硝胺物质

采用液相色谱串联质谱法（LC/MS/MS）测定含藻水氯消毒产生7种亚硝胺类（NAms）消毒副产物（NDMA,NMEA,NDEA,NDPA,NDBA,NPyr,NPip）。方法检出限分别为5.0,14,8.6,3.6,2.9,6.3和4.9 ng/L,相关系数r〉0.999。除NDBA回收率（60%）较低外,其余6种亚硝胺回收率均在80%-120%之间,相对标准偏差为1.4%-12.6%。分别以藻原液和消毒后藻液配制基质标准曲线,采用其与纯水标准曲线斜率之比评估基质效应。藻原液的基质效应为0.79-0.94,藻液消毒后NDMA基质效应为0.36,其他亚硝胺为0.63-0.96。应用此方法检测了自来水、富营养江河水、景观水及藻类悬浮液氯消毒后的亚硝胺含量。

含二甲胺结构化合物消毒生成NDMA的特性研究

选取了8种典型含二甲胺结构化合物,研究这些物质在氯胺、自由氯和二氧化氯消毒条件下的二甲胺(DMA)释放特性和二甲基亚硝胺(NDMA)生成特性,并重点关注氯胺消毒条件下消毒剂剂量、pH和反应时间对NDMA生成的影响。在氯胺消毒条件下,这些化合物可以显著生成NDMA,但不同化合物具有不同的生成特性。研究显示,中间产物DMA的不同释放特性是造成不同物质NDMA生成量存在差异的主要原因。消毒剂剂量和pH均会影响NDMA的生成,其中消毒剂剂量越大,NDMA生成量越大;中性偏碱性条件有利于NDMA生成。

超滤膜技术组合工艺对饮用水氯消毒的生物稳定性试验

以某水库微污染水源水为试验水样,比较了以超滤为核心的不同组合工艺的净水效果,考察了各组合工艺出水氯消毒对异养菌的灭活效果、持续消毒能力,研究了余氯的衰减、消毒副产物的生成以及对水质生物稳定的影响,从生物安全性和化学安全性两个方面对不同超滤组合工艺出水氯消毒安全性进行综合评价。结果表明,混凝沉淀-粉末活性炭-超滤组合工艺具有最佳的净水效果:该工艺能100%的去除水中的细菌总数、大肠杆菌;持续消毒能力强,72 h后水中余氯量为0.5 mg/L,对细菌总数、大肠杆菌的去除率仍为100%,且HPC小于100 CFU/mL,符合生活饮用水卫生标准;消毒副产物的生成量控制在10μg/L以下;出水AOC含量低于100μgac-C/L,符合氯化消毒生物稳定性的要求。

不同净水工艺对含溴水体消毒副产物生成势的影响

以溴离子和有机物浓度不同的5个水厂原水和各工艺段出水为研究对象,考察了不同净水工艺对三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)这两类典型消毒副产物生成势和种类分布的影响。结果表明,仅采用常规处理工艺对THMs和HAAs生成势的控制效果不明显,而增设生物预处理和臭氧氧化预处理工艺能显著提高常规工艺对THMs和HAAs前体物的去除效果,臭氧/生物活性炭(O3/BAC)深度处理工艺能进一步去除THMs和HAAs的前体物。增设预处理和O3/BAC深度处理工艺,并采取砂滤池后置的净水工艺流程对THMs和HAAs生成势的控制效果最好。对于含溴水体,溴离子浓度越高,有机物中亲水性组分所占比例越高,经氯消毒后生成的溴代THMs和HAAs所占比例就越高。随着处理工艺流程的进行,THMs和HAAs的生成势逐渐降低,但是它们的溴结合因子逐渐增大,即毒性更大的溴代组分所占比例逐渐增大。