饮用水消毒副产物的危害及控制工艺
生活饮用水中消毒副产物的危害及检测探讨
生活饮用水中消毒副产物的危害及检测探讨摘要：目前我国生活饮用水净化处理过程大多采用氯化消毒方式，加氯消毒是一种常见的水消毒方法，但由于其极易产生有害性消毒副产物，且具有致癌性或致突变性，因此人们开始对这一传统消毒方式的安全性提出了质疑，并积极寻找替代品，比如二氧化氯。
文章对几种主要消毒剂进行了介绍，对部分消毒副产物所具有的危害性进行了分析，详细探讨了检测方法。
关键词：生活饮用水；消毒；副产物；检测；危害性引言：研究表明，生活饮用水中普遍存在属性独特的天然有机物，它们产生于水与消毒剂所发生的化学反应，种类繁多。
其中，部分有机物易与氯消毒处理过程中的氯发生氧化、加成和取代等一系列化学反应，如藻类，从而生成其他消毒副产物，比如卤乙酸。
消毒副产物的多样性与消毒剂种类和消毒方式多样化有直接关系。
其生成情况主要受环境温度、环境酸碱度、接触时间、消毒剂含量大小等因素影响。
通常情况下，水源中有机物含量越高，消毒处理后，水体中消毒副产物含量也就越高。
1生活饮用水消毒剂种类与特点概述1.1氯氯是一种最早被应用的化学消毒剂，性价比高、易储存、便于运输、氧化性强，在所有消毒剂中应用最多，氯化消毒液是我国自来水厂经常采用的一种消毒方式。
其原理在于，液氯或次氯酸盐与水发生化学反应后会生成次氯酸，次氯酸在进入细胞后会在氧化作用下使微生物酶系统受到破坏，以此实现杀菌目的。
影响杀菌效果的主要因素包括：氯量、作用时间、微生物数量和种类、环境酸碱度、水温与水浑浊度等。
其中，环境酸碱度影响最大，酸性环境下次氯酸比例较高，杀菌效果好。
此杀菌方式弊端在于，氯会与水中的酚发生反应产生臭味，且在作用于有机物后生成副产物，对人体健康有一定危害。
1.2氯胺在反应机理上，氯胺与液氯具有相似之处，通过破坏微生物膜的功能来影响其呼吸，达到杀菌目的。
相比之下，氯胺氧化能力更弱，若要达到与液氯相同的杀菌效果，则需获得更多接触时间。
显然，其杀菌性还是比较有限的，一般不建议单独使用。
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％。
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。
消毒副产物-非常规指标
松花江污染事件 湘江重金属污染
广东北江镉污染事件 太湖蓝藻暴发
2 我国饮用水卫生标准的发展历程
《生活饮用水卫生标准》 （GB5749-2006）
卫生部、国家标准化管理 委员会、建设部、水利部、 国土资源部、国家环保总 局联合修订
2006年12月29日发布 2007年7月1日开始实施 2012年7月1日强制实施
• 7) 氨氮
在含氨氮的水体中，氯首先和氨反应生成氯 胺，该反应的速度快于氯与溴离子反应以及生成 氯仿等消毒副产物的反应。氯胺的反应活性较弱， 消毒副产物生成量比氯小的多。
5. 饮用水消毒副产物的危害作用
瑞典沿海污染事件
• 1） 致突变作用
国内外均有不少报道研究，饮用水中氯化消 毒副产物具有致突变效应。
•
由于氯消毒具有成本低、货源充足、投加设
备简单、运行方便、杀菌效果显著且能在管网中
保持持续性杀菌能力等优点，一直被国内外各自
来水厂广泛使用。但是氯化消毒在消除微生物污
染的同时，也产生了大量的消毒副产物。
• 2. 饮用水消毒副产物的形成
消毒副产物是氯化消毒过程中氯与被处理水 中所存在的多种有机物发生反应而形成的。研究表 明，腐殖酸和富里酸是地表水中有机质的主要成分， 它们含有芳香类及酚类结构单元，而这些结构单元 是氯化消毒过程中氯极易与之发生反应的部位。
二. 水中消毒副产物生成势研究现状
为了表征水体中有机质和消毒副产物的关系， 美国环保局提出了消毒副产物生成势的概念。消 毒副产物生成势代表水体能够生成消毒副产物的 最大量。水中消毒副产物生成势主要受水中有机 质的物理化学特性影响。
•
在水体所含有机质当中，腐殖质是形成消毒
副产物生成势的主要有机化合物。腐殖质指“土
饮用水消毒副产物名词解释
饮用水消毒副产物名词解释
饮用水消毒副产物是指在饮用水进行消毒处理过程中产生的化学物质，通常是由消毒剂与水中的有机或无机物质反应而生成的。
这些副产物可能对人类健康产生一定的影响，因此需要进行监测和控制。
三卤甲烷类（THMs）是一种常见的消毒副产物，其主要成分包括氯仿、溴甲烷、二氯甲烷和三氯甲烷。
这些化合物在饮用水中的浓度超过一定限值时，可能对肝脏、肾脏和中枢神经系统造成损害。
卤代乙酸类（HAAs）是另一种常见的消毒副产物，其主要成分包括三卤代乙酸、二卤代乙酸和卤代乙酸。
这些化合物可能对泌尿系统和生殖系统产生不良影响，且某些成分还具有潜在的致癌风险。
氯化副产物是当饮用水中的氯消毒剂与有机物质反应时产生的化合物。
这些化合物可能对人体健康产生一定的危害，特别是对肺部和呼吸系统有潜在的影响。
饮用水消毒副产物的控制
专论与综述饮用水消毒副产物的控制3赵振业 肖贤明 张文兵 刘光汉(中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室,广东省环境资源利用与保护重点实验室 广东广州 510640)摘要 针对饮用水源的严重污染以及由此而引发的有机消毒副产物(DBPs)的种类和数量增加这一问题,引用大量的文献,从DBPs形成的机理和成因,论述了控制这些副产物的各种方式和各自特点。
并结合我国城市供水2000年技术进步发展规划,探讨了将二氧化氯替代液氯用于控制消毒副产物的前景。
关键词 饮用水 消毒 副产物 液氯 二氧化氯Control of Drinking W ater Disinfection By-ProductsZhao Zhenye Xiao Xianming Zhang Wenbing Liu G uanghan(S tate Key L aboratory of O rganic Geochem ist ry,Guangz hou Instit ute of Geochem ist ry,Chi nese A cademy of Sciences Guangz hou 510640)Abstract Lots of papers has been used to review the methods of controlling disinfection by-products (DBPs),their character from the process and mechanism of DBPs in accordance with the serious pollution of drinking water resources and the increasing of kinds and quantity for DBPs.Moreover,the technology progress development program of2000year’s National City water supply has been combined to discuss the prospect for chlorine being instead by chlorine dioxide in the process of controlling DBPs.K eyw ords drinking water disinfection by-products chlorine chlorine dioxide1 饮用水水源的污染饮用水水源的日趋污染,加之传统处理工艺的不足,使得输送到用户的饮用水水质难以保证。
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。
二氧化氯消毒饮用水过程中消毒副产物的控制
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饮用水消毒副产物的危害及控制工艺
摘要：随着科技的快速发展，越来越多的有机化合物应用于工农业中，对应
的水源被污染程度增加。
本文主要对饮用水消毒副产物常见的种类和产生的危害
进行介绍，结合当前饮用水消毒情况分析常用的消毒副产物控制工艺，希望为实
际饮用水消毒提供相关参考依据。
关键词：饮用水；消毒副产物；危害；控制工艺
引言
众所周知，水中含有自然界本身存在的和人工合成的各类有机物，在对水源
进行消毒的过程中所使用的消毒剂可能与水中的有机物发生反应产生消毒副产物（DBPs），对人体健康产生直接或间接的影响。
其中饮用水中产生的消毒副产物
数量、种类与水质、所使用消毒剂种类以及所采用的水处理工艺有着密切的关系。
比如使用含氯元素的消毒剂会产生氯仿、卤乙酸等消毒副产物；如果使用含有二
氧化氯元素的消毒剂，会产生氯酸盐、亚氯酸盐等消毒副产物。
一、消毒副产物的种类及危害
（一）种类
饮用水消毒过程中最常用的消毒剂为液氯，这类消毒剂应用的范围比较广泛，一般以次氯酸盐、次氯酸的形式存在，当其与水中的溴离子接触时发生氧化反应
产生次溴酸或者次溴酸盐，且与水中有机物反应产生三卤甲烷、卤乙酸以及卤代
酮类等多种消毒副产物。
氯胺作为常用的第二大消毒剂，与液氯所产生的消毒副
产物相比较，其含量有所降低，主要包括亚硝胺、卤代氰、卤酰胺等消毒副产物。
另外，臭氧与水中酮类、醛类等有机物发生氧化反应产生非卤代消毒副产物，且
与水中溴离子发生反应产生嗅代消毒副产物。
（二）危害
1.三卤甲烷
饮用水中被检测出的消毒副产物对人体健康产生潜在危害。
其中以氯仿为主
的三卤甲烷被公认为对动物有致癌的危害，比如动物长期处于高剂量一溴二氯甲烷、氯仿中会导致肾癌、肝癌；三溴甲烷、二溴一氯甲烷等会引发动物肠肿瘤[1]。
2.卤乙酸
通过动物实验可以了解到，卤乙酸中的二氯乙酸对生殖发育系统产生一定的
影响，且会导致癌症，并且卤乙酸中的三氯乙酸会影响肝、肾、脾脏等。
与具有
挥发性、低沸点的三卤甲烷相比较，卤乙酸的沸点更高、致癌风险更大，在细胞
增殖、死亡修复过程中诱发癌症。
3.亚氯酸盐
亚氯酸盐作为二氧化氯所产生的消毒副产物，所产生的危害远大于氯酸盐的
危害，与动物体内红细胞发生氧化作用引发变性血红蛋白血症、溶血性贫血，并
且影响人体神经行为，降低人体甲状腺素的分泌，导致胎儿小脑和大脑重量和细
胞数量下降，神经行为作用比较迟缓[2]。
另外，还可能导致婴儿皮肤增生或者神
经系统作用比较迟缓。
4.无机盐
溴酸盐和氯酸盐作为无机盐消毒副产物。
其中溴酸盐会引发癌症，动物长期
处于高剂量溴酸盐环境下，可能会造成动物肾小管损伤，并且高剂量的溴酸盐所
具备的毒性具有一定的遗传性。
氯酸盐会抑制生殖发育。
二、饮用水消毒副产物控制工艺
（一）寻找消毒剂替代品，更新消毒方法
众所周知，氯消毒作为饮用水消毒常用的一种成本低、操作便捷的消毒方式，但氯消毒产生的副产物危害比较大，因此急需寻找新的消毒剂或者消毒方法来降
低消毒副产物产生的危害。
比如充分利用臭氧在除臭、色、味、杀病毒等方面所
具备的消毒能力，且对饮用水进行消毒中不会产生三卤甲烷。
但由于臭氧不稳定、
容易分解，不适合应用于持久饮用水杀毒过程[3]。
另外，二氧化氯作为饮用水消
毒剂，在杀菌效果、消毒持久性以及消毒副产物少等多方面具有一定的优势，且
适用的PH值范围比较广，且通过实验表明采用二氧化氯对饮用水进行消毒，一
方面能够降低反应过程中所产生的致突变物质；另一方面能够使水中的三卤甲烷
量减少，因此，受社会环境工作者关注。
同时，氯胺可以和其他消毒剂配合使用来代替以为的氯消毒，在减少卤代消
毒副产物生成量的同时，能够使配水管中剩余消毒剂的稳定性增强。
另外，还可
以利用紫外光所具备的投射能力对饮用水进行消毒，吸收水中的悬浮物质、溶解
性有机物，但需要考虑紫外光灯管使用寿命、功率等因素对饮用水处理效果的影响。
（二）采取相关工艺去除水中有机物
由于饮用水在处理之前水中有机物会影响消毒副产物的数量，因此，可以采
取相关工艺将水质中的富里酸、腐殖酸等有机物进行去除，比如可以运用强化混
凝法、生物预处理以及活性炭吸附等工艺。
其中在运用强化混凝法过程中，为了
达到混凝的最佳效果，去除水中天然有机物质，可以使用硫酸铝混凝剂，还需要
有效控制水中憎水性有机物与亲水性有机会的含量比例。
另外，在使用生物预处
理法过程中，要充分利用生物处理装置中的微生物群体的新陈代谢来减少水中三
卤甲烷的量，降低消毒副产物的危害。
同时，可以有效利用活性炭这种水处理剂，除去水中非极性或憎水性有机物。
由于活性炭的质量浓度会影响三卤甲烷的量，因此，为了确保水中有机物去除效果，在以活性炭作为消毒剂的过程中需要有效控制其质量浓度。
（三）对已生成的消毒副产物进行处理
采取传统氯消毒方式来处理饮用水具有一定的局限性，为了降低消毒副产物
中有害物质，可以采取曝气法、膜分离及时以及活性炭吸附等方法对已产生的消
毒副产物进行处理[4]。
比如根据三卤甲烷具有挥发性这一特性，采取曝气法来处
理含量较低的消毒副产物。
另外，可以利用UF膜技术对含量少的水消毒副产物
进行吸附，去除水中所含有的四氧化碳、氯仿物质，为了有效除去水中存在的消毒副产物，还需要有效控制原水浓度，确保原水浓度与去除率相一致。
同时，活性炭能够有效去除水中致突变物，但受活性炭自身多孔憎水性这些特性的影响，在去除水中消毒副产物中需要耗费更多的时间，且对三卤甲烷去除效果有限，因此，在具体使用过程中，为了达到较好的效果，可以适当延长使用周期。
三、结束语
饮用水消毒副产物的有效处理一方面可以从使用替代消毒剂、更新消毒方法等入手，来减少消毒副产物中有害物质；另一方面可以从源头处减少消毒副产物的产生量。
同时，当前所运用的饮用水消毒副产物处理工艺、方法存在经济、技术以及安全等方面的缺陷，因此，还需要进一步对其工艺进行改进和创新。
参考文献：
[1]沈小星,方士,王薇.饮用水消毒副产物的危害及控制工艺[J].水资源保护,2005(04):30-33.
[2]刘姣.饮用水消毒剂以及消毒副产物的危害和控制[J].城市建设理论研究,2014(15).
[3]郑德瑞,王卫东,任立等.饮用水的消毒及其消毒副产物的控制[J].能源与环境,2014,000(004):70-71.
[4]张艳琴.饮用水的消毒技术及消毒副产物的危害[J].太原科技,2003.。