饮用水氯和氯胺消毒过程中卤乙酸生成势的比较
微污染水中几种消毒副产物

消毒副产物BDPs
• 一般消毒过程中氯消毒剂与源水有机物,氧化作用 生成DBPs,以三卤甲烷THMs为例:主要形式有 CHCl3。 • 自然环境水中不可避免的存在着卤族元素Br、I,氯 消毒剂与源水中溴碘离子反应生成的溴代、碘代 BDPs具有比单独Cl2产生DBPs更高的致癌毒性风险。 而碘代DBPs具有更高的细胞遗传性毒素。 • 溴离子来源:一般地表水与地下水都有一定量的溴 离子;另外人为因素,溴甲烷杀虫剂进入土壤,汽 油中二溴甲烷也能分解分解出溴离子。 • 碘化合物普片存在于地球土地、大气、水环境中, 碘离子主要是通过细菌藻类等代谢过程释放与产生。
微污染水中几种消毒副产物
微污染源水
微污染概念: 微污染源水是指有机物、氨氮等指标超过《地 表水环境质量标准》中Ⅲ类水体标准,且有微 量有毒有害化学污染及病原微生物污染的源水。 微污染源水的危害: 微污染源水中的有机物,氨氮,是消毒副产物 (disinfection by-products)DBPs的前驱物,至今 发现的DBPs有700余种,其中三卤甲烷THMs、 卤乙酸HAAs和N-亚硝基二甲胺NDMA由于极强 致癌性以成为给水水质重要控制目标物质。
3.影响产生条件
• 1强化混凝 • 常用的混凝剂有Al2(SO4)2、FeCl3、PFS(聚合硫酸铁)、PAC 等。研究表明,不同类型混凝剂对不同DBPs前质的去除效果有 差异。氯化铁和明矾混合使用对腐植酸混凝沉降有较好的效果; 高铁酸盐具有氧化絮凝双重作用,对富里酸去除率达90%以上; 高铁酸盐与聚合氯化铝联用对含藻类源水TOC去除效果优于单 纯用PAC或高铁酸盐。但混凝无法去除分子量低于500的有机物。 • 2.化学氧化 • 臭氧和高锰酸钾是最常用的两种最常用的氧化剂,但研究表明 臭氧与高锰酸钾对TOC的去除率都不高,只有10%-20%,而且经 过氧化预处理后再由氯消毒出水TNMs含量明显上升,所以这两 种氧化并不是去除有机物的有效方法。 • 3.生物氧化 • 借助微生物的新陈代谢把可生物降解的有机物分解成稳定的无 机物,以削减DBPs前质含量,主要方法有生物滤池、生物流化 床、生物转盘氧化池膜生物反应器等。有效地降低DBPs前质。 但生物氧化受环境影响大。微生物代谢物溶解在水中也会导致 消毒副产物增加。
饮用水消毒副产物的研究进展

饮⽤⽔消毒副产物的研究进展饮⽤⽔消毒副产物的研究进展201106020001伴随着饮⽤⽔消毒技术的改进,有机类消毒副产物(DBPs)的种类⽇趋多样化,其⽣物毒性和健康风险受到⼴泛关注。
在饮⽤⽔消毒过程中,消毒剂除了起消毒灭菌的作⽤外,还会与⽔中的天然有机物、溴化物、碘化物等发⽣取代或加成反应⽽⽣成以卤代有机物为代表的消毒副产物(DBPs),⽽许多消毒副产物都被证实是致畸、致突以及致癌的。
为保障⼈类饮⽤⽔安全,控制饮⽤⽔消毒副产物已成为⼈们关注的焦点。
通过分析相关研究的不⾜之处和发展趋势,以便对今后的研究⽅向提出了建议。
1.DBPs 的分类⽬前饮⽤⽔消毒副产物种类繁多,它随着消毒剂、消毒技术以及源⽔化学组成的变化⽽不尽相同。
主要种类包括:三卤甲烷(THMs)、卤代⼄酸(HAAs)、溴酸盐(BrO3)、亚氯酸盐(ClO2)、卤化氰(XCN s)、卤代⼄(HANs)、卤代硝基甲烷(HNMs)、卤代酮(halogenated ketones,HKs)、卤代酚(Halophenols)、醛类(aldehydes)等。
随着分析检测技术的发展和创新,不断有新的 DBPs被发现,如致诱变化合物(MXs)卤代呋喃(4 ⼆氯甲基 5 羟基2(5)氢呋喃酮)、亚硝胺(NMs)、碘代酸(IAs)以及卤代对苯醌(HBQs)等。
2.DBPs 对⼈体健康的影响近⼏年有关 DBPs 的毒性受到普遍关注,研究进展很快。
饮⽤⽔中的 DBPs 对⼈体健康的危害主要体现在其致癌性、致突变性及⽣殖发育毒性。
(1)致癌性。
饮⽤⽔中的卤代烃类化合物是多种癌症的致癌因⼦,DBPs 的致癌风险主要由 HAAs 致癌风险构成,⼆氯⼄酸和三氯⼄酸可以造成哺乳动物细胞DNA 链断裂损伤,其致癌作⽤通过损伤 DNA 引发,均可能属遗传毒性致癌物。
国外有研究认为饮⽔中 THMs 的浓度与膀胱癌、结肠癌、直肠癌、乳腺癌有关。
(2)致突变性。
经过近年来各国科学家对氯消毒⾃的深⼊研究发现 MX 是迄今为⽌氯消毒⾃来⽔中发现的最强的致突变物质之⼀,占氯消毒⾃来⽔总致突变性的 16%~76%。
1994饮用水中消毒副产物的控制

1994饮用水中消毒副产物的控制作者:美国工程院院士Philip C. Singer摘要:本文回顾了在美国与成品饮用水中消毒副产物的产生和控制有关的研究背景,及部分与其形成相关的化学成分,控制的技术和策略,现状控制的结论。
确定了关键问题和关注点以及进一步研究的建议,并将其纳入讨论。
强调了平衡与消毒副产物相关的风险与水源性病原微生物相关风险的重要性,以及关于消毒副产品的发生和健康影响的有限信息以及可靠,安全和具有成本效益的策略的概念。
他们控制的具有成本效益的策略阻碍了他们此时的严格监管。
DBP的形成和控制的相关背景三卤甲烷(THMs)是在成品饮用水中鉴定的第一类卤化DBPs。
这一发现恰巧氯化水的消耗与癌症联系起来。
美国环境保护署(EPA)于1975年进行了全国有机物侦察调查,结果发现氯仿在所有成品饮用水中无处不在,这种饮用水主要是氯消毒,从而将氯仿形成与氯消毒联系起来(Symons等,1975))。
溴在水中存在的发现,以及其随后由氯氧化为次溴酸,被认为是溴化THM物种形成的原因。
此外,研究表明,成品饮用水中的THM浓度与原水中的总有机碳(TOC)浓度相关。
天然有机材料(NOM) - 例如在所有供水中存在不同程度且在大多数水域中构成TOC主要成分,被确定为氯和溴反应产生THM的主要前体。
1976年,国家癌症研究所将氯仿确定为致癌物质(NCI 1976),最终导致EPA 对THMs的监管(美国环保局,1979年)。
根据每个处理厂分析的四个季度样品的运行年平均值,确定总三卤甲烷(TTHMs)的最大污染物水平(MCL)为0.10 mg / L(100μg/ L)。
只有服务超过10,000名客户的公用事业公司必须遵守100μg/ L的规定; 对于少于10,000人的公用事业公司,MCL的执行在大多数情况下由各州自行决定。
采用100μg/ L MCL用于TTHM被认为是一种妥协的立场;必须在技术和经济方面考虑公共卫生因素。
氯消毒二氧化氯消毒臭氧消毒紫外线消毒等水体消毒经典方法及优缺点分析

氯消毒二氧化氯消毒臭氧消毒紫外线消毒等水体消毒经典方法及优缺点分析水的消毒就是用化学和物理方法杀灭水中的病原体,以防止疾病传染,维护人群健康。
物理消毒法有加热法、γ辐射法和紫外线照射法等;化学消毒法有投加重金属离子(如银和铜)、投加碱或酸、投加表面活性化学剂、投加氧化剂(氯及其化合物、溴、碘、臭氧)等的消毒法。
在这些方法中以氧化剂消毒应用最广,其中以氯及其化合物消毒尤为通用,其次是臭氧消毒。
紫外线照射法和投加溴、碘及其化合物的方法用于小规模水厂或特殊设施(如游泳池)用水的消毒。
常用化学消毒剂,目前大规模投入使用的主要是以下三种:a.臭氧b.二氧化氯c.液氯这四种消毒剂比较如下:从生物杀菌能力看,其高低位序为:臭氧>二氧化氯>液氯>氯胺;从稳定性和消毒的持续性来看,其高低位序为:氯胺>二氧化氯>液氯>臭氧>;从三卤甲烷形成潜力和总有机卤形成潜力来看,其高低位序为:液氯>氯胺>二氧化氯≈臭氧。
综合起来考虑,则认为二氧化氯是一优良消毒剂和强氧化剂,是世界卫生组织(WHO)和世界粮农组织(FAO)向全世界推荐的A1级广谱、安全和高效消毒剂。
过程水处理过程中的氯化消毒是最通用的最重要的消毒步骤,但是在此以前的其他处理步骤也能有效地去除病原体。
“例如,废水的二级处理出水用混凝沉淀法能去除病菌和病毒 99.845%,而混凝沉淀-过滤法的去除率达99.985%。
石灰混凝沉淀已被证明在高pH值条件下能有效地去除病毒并使其失去活性。
氯化消毒能保证更彻底地杀灭病原体,水中的余氯还具有持续消毒作用。
氯消毒氯与水反应时,一般产生“歧化反应”,生成次氯酸(HOCL)和盐酸(HCL)。
HOCl是中性分子,可以扩散到带负电的细菌表面,并穿透细胞壁进入细菌内部起氧化作用,破坏细菌的酶系统使细菌死亡。
OCl也具有杀菌能力,但带负电,难以接近带负电的细菌。
HOCl 和OCl的杀菌效果在试验的条件下大致为80:1。
消毒处理副产物

氯氯消毒主要是通过次氯酸的氧化作用来杀灭细菌,次氯酸是很小的中性分子,只有它才能扩散到带负电的细茵表面,通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部,起氧化作用破坏细菌的酶系统,而使细菌死亡。
但对于水中的病毒、寄生虫卵的杀灭效果较差,需要在较高值消毒剂浓度乘以接触时间才能达到理想的除菌效果。
然而,氯在水中的作用是相当复杂的,它不仅可以起氧化反应,还可与水中天然存在的有机物起取代或加成反应而得到各种卤代物。
研究发现氯在进行饮用水预氧化和消毒时与水中某些有机物发生氧化反应,同时发生亲电取代反应,产生易挥发和不易挥发的氯化有机物如三氯甲烷等,这些有机化合物有许多是致癌物或诱变剂而常规处理工艺对于氯化产生的副产物不能有效去除。
二氧化氯二氧化氯的消毒机理主要是氧化作用,能较好杀灭细菌、病毒,且不对动植物产生损伤,杀菌作用持续时间长,受影响小,可除臭、去色,二氧化氯是一种强氧化剂,对细菌的细胞壁有较好的吸附和穿透性能,可以有效地氧化细胞酶系统,快速地控制细胞酶蛋白的合成,因此在同样条件下,对大多数细菌表现出比氯更高的去除效率,对很多病毒的杀灭作用强于氯是一种较理想的消毒剂,二氧化氯可以与多种无机离子和有机物发生作用,可以去除水中的多种有害物质,还可以将水中溶解的还原态铁、锰氧化,对去除铁和锰很有效,同时对于硫化物、氰化物和亚硝酸盐也有一定的氧化去除效果。
二氧化氯几乎不与水中的有机物作用而生成有害的卤代有机物,二氧化氯在净水过程中产生的副产物包括两部分,一部分是被其氧化而生成的有机副产物;另一部分是本身被还原以及其它原因而生成的无机副产物。
与氯相比,二氧化氯净化的有机副产物较少且毒性较轻,二氧化氯主要的消毒副产物为亚氯酸盐和氯酸盐,它们对人体健康有潜在的危害,世界卫生组织对亚氯酸盐在水溶液中的质量浓度建议控制在以200L下,而对氯酸盐的毒性还在进一步的研究之中,另外,二氧化氯本身也有害,且不能贮存,需现场制备。
氯胺氯胺消毒是氯衍生物的消毒方法之一,由于氯胺消毒作用缓慢,它不能作为基本杀菌消毒剂,曾一度停用,但由于氯胺能避免或减缓氯与水中有机污染物质的某些化学反应,从而使消毒后水中氯化副产物的生成量显著降低,氯胺消毒被广泛认为是控制消毒副产物形成的有效手段。
饮用水消毒副产物_化学特征与毒性_赵玉丽

在净水过程中几乎不产生 THMs等有机卤 化物 .与氯或氯 胺消毒相 比 , ClO2消毒过程 中产生更 多的 HAAs(主要为 DCAA、CBAA和 DBAA).ClO2消毒的无机副产物 ClO2-、ClO3- 和 BrO3-在高剂量或高浓度 时具有潜在的毒性 , 其中 ClO2- 会导致溶血性贫血症[ 29] . 1.4 臭氧 (O3 )消毒
(trichloroacetaldehyde或 chloralhydrate)、氯 化 氰 (cyanogenchloride)、亚 氯 酸 盐 (chlorite)、氯 酸 盐
(chlorate)、溴酸盐 (bromate)、乙二醛 (glyoxal)、甲基乙二醛 (methylglyoxal)以及其它乙醛 (aldehydes) 类 [ 19, 38-39] .相应地 , 世界卫生组织以及各国相关部门制定了饮用水 DBPs的限量标准 (表 1)[ 40-43] .
赵玉丽等 :饮用水消毒副产物 :化学特征与毒性
21
甲烷 (THMs)和卤代乙酸 (HAAs)[ 25] .其它氯化副产物包括 :卤代乙腈 (HANs)、卤化氰 (XCNs)、卤代苦
碱 、卤代 乙 醛 (HATs)、卤 代 酚 (HHBs)、卤 代酮 (HKs)、卤硝 基 甲 烷类 (HNMs)、卤 代 羟 基呋 喃 类 (CHFs)[ 2, 4] .在这些氯化 DBPs中 , 三卤甲烷 (如氯仿 )已被确认为致癌物 .美国的饮用水水安全法规规
能力 .臭氧的杀菌效果强于液氯和二氧化氯 , 但由于臭氧极不稳定 , 因此在使用时需要现场制备 , 从而使 设备投资加大 , 消毒成本提高[ 22] .目前只有少数国家的一些自来水公司使用臭氧消毒工艺[ 31-32] .
二氧化氯在饮用水消毒工艺中的应用

广
州
化
工
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Gua z o e ia nd s ̄ ng h u Ch m c lI u t
J l. 0 2 uy 2 1
二 氧化 氯在 饮 用 水 消 毒 工 艺 中的应 用
方 火 明
( 江大 学建筑设 计研 究 院 ,浙 江 浙 杭 州 302 ) 10 7
FANG o— m ig Hu பைடு நூலகம் n
( rht trl ei n eerhIstt , hj n n esy Z e a gH n zo 0 7, hn ) A c i c a D s na dR sac ntue Z e a gU i ri , hj n a gh u3 0 2 C ia eu g i i v t i 1
摘 要 : 二氧化氯作为饮用水消毒剂应用越来越广泛。介绍了二氧化氯的理化性质、 消毒机理 ; 分析了其在饮用水处理领域的
应用范 围和优缺点 , 讨论了二氧化氯作 为水消毒剂时存在的问题。研究 结果 表明二氧化氯作为一种新型的消毒剂在饮用水处理 中有
广 阔 的应 用 前 景 。
关键 词 : 消毒剂; 二氧化氯; 饮用水处理
合消毒剂和瞬时投 加联合 消毒 剂对枯 草芽孢 杆菌 的灭 活作 用 , 研究均表明联合消 毒剂 比氯单 独作用 时效果 显著 ; 只有 二氧 且 化氯作为二级消毒 剂时 才对枯 草芽胞杆 菌 的灭活有协 同作 用 。 王海鸥 、 唐非 等研究表 明, 与单-) 氯 消毒水样对 比 ,1 : J n C0 c l 联合 消毒 具有 协同作用 , 水样 中副产物生成量 明显下 降 , 且 能 有 效 的控 制 水 质 的再 污 染 。 研究发现二氧化氯 一氯胺联合消毒工 艺不仅对大肠 杆菌 和
饮用水中卤乙腈的形成和毒性研究进展

·741·
·综 述·
饮用水中卤乙腈的形成和毒性研究进展
于洋,韦霄,张志勇
广西医科大学公共卫生学院职业卫生与环境卫生学教研室,广西 南宁 530021
摘要: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。 关键词:卤乙腈;遗传毒性;致畸性;饮用水 中图分类号:R123.6 文献标志码:A 文章编号:1001-5914(2014)08-0741-05
Guangxi 530021,China Corresponding author:ZHANG Zhi-yong,E-mail:rpazz@; WEI Xiao,E-mail:gxmu_xwei@ Abstract:Haloacetonitriles (HANs) is a nitrogenous disinfection by-products formed during the disinfection of drinking water and it had stronger cytotoxicity and genotoxicity than regulated disinfection by -products, moreover ,it also had teratogenicity. Long -term exposure to HANs may increase health risks,so the research progress of the formation ,cytotoxicity,genotoxicity, carcinogenicity,reproductive and developmental toxicity of HANs were summarized to provide a reference for controlling HANs in drinking water and establishing the standard of drinking water quality in the future. Key words:Haloacetonitriles;Genotoxicity;Teratogenicity;Drinking water
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""基金项目 广东省科技计划项目#)!#2)=!=)))!) "国家自然科学基金资助项目'!)<(!)' ""通信作者 陈忠林""BACDEFG6HI8FEIJ6KIL6EM$KNO$JI
!$瀚蓝环境股份有限公司 广东省城市水循环与水质安全保障技术企业重点实验室 %产学研 & 培育基地 广东 佛山 '#(#)) #$哈尔滨工业大学环境学院 城市水资源与水环境国家重点 实验室 黑龙江 哈尔滨 !'))*)
""摘"要"消毒是保证饮用水微生物安全的重要单元但消毒过程中产生的消毒副产物也会威 胁人体健康 以南方某水源水为研究对象比较氯和氯胺消毒过程中卤乙酸的生成趋势及影响因 素 结果表明+,值溴离子及天然有机物 -./ 均对卤乙酸的生成量有影响 与氯消毒相比 氯胺消毒除了能显著降低卤乙酸的生成量还可以抑制溴代乙酸的生成随着氯消毒或氯胺接触时 间的增加卤乙酸含量逐渐提高主要卤乙酸为二氯乙酸 0122 三氯乙酸 3122 和一溴二氯乙 酸 40122 各种卤乙酸含量均随着接触时间的增加而不断增多 氯化消毒 #5 6 时生成的卤乙 酸总量为 7#$5 89:其中 0122占卤乙酸总量的 5'$5;3122占卤乙酸总量的 #!$#;40122 占卤乙酸总量的 #5$!;氯胺消毒 #5 6 时的卤乙酸生成总量为 7$( 89:0122占卤乙酸总量的 <#$);3122占卤乙酸总量的 !!$*;一溴一氯乙酸 4122 的比例为 !=$); 氯胺消毒时卤乙 酸生成的种类和量均比氯化消毒时有显著降低当 +,值升高时无论是氯化消毒还是氯胺消毒 卤乙酸生成总量均呈降低趋势氯和氯胺消毒时随着溴离子浓度的增加卤乙酸总量均明显增加 溴结合因子 4>? 也随之提高但与氯消毒相比氯胺消毒的溴结合因子要低对氯化消毒和氯胺 消毒两种方式进行比较后发现消毒过程中均是疏水性有机物生成的卤乙酸总量最多其次是中性 有机物亲水性有机物生成的卤乙酸总量最少 ""关键词"氯"氯胺"消毒副产物"卤乙酸生成势"溴;第 ' 期"" """"""""""""中 国 给 水 排 水"""""""""" ""^^^$^DMK\8DY6KDM$JHC
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