第5章饮用水消毒技术及其消毒副产物
饮用水消毒及消毒副产物研究
饮用水消毒及消毒副产物研究摘要：饮用水消毒是提高饮用水水质的重要方法，理想的饮用水消毒剂应具有杀菌广谱、杀菌力强、消毒效应持久、使用方便及对人体安全等特点。
但当今没有一种饮用水消毒剂对人体是完全没有毒性的，除了消毒剂残留可能对人体健康造成影响外，消毒剂与水中其它物质反应产生的副产物对人体健康的威胁受到人们的高度关注。
国内外学者进行了大量实验研究和现场调查并取得了很大进展，目前研究涉及到消毒剂的毒性作用、消毒剂副产物的形成机制、作用机理。
关键词：饮用水；消毒副产物；危害；控制工艺1常用饮水消毒剂的种类及特点（1）氯消毒用氯消毒法对饮用水进行消毒是最早使用的消毒方式，由于其具有价格便宜、容易使用、杀灭细菌能力强及在水中持续时间较长等优点，目前仍是最为常用的方法，也是我国城市供水中普遍采用的消毒方式。
液氯消毒产生的余氯具有持续的消毒作用，运行成本低，操作简单，投量准确，技术上比较成熟，能有效地保证水质。
根据原水水质和不同的水处理工艺，液氯消毒可分为过滤后一次消毒和滤前、滤后两次消毒两种方式，绝大多数水厂采用过滤后一次消毒。
但为了杀灭原水中的微生物，防止藻类生长和降低色度，可增加滤前消毒。
滤前消毒也可以选择进行，当原水水质不好时采用，原水水质好转时则停止。
但液氯消毒也存在诸多缺点，当水源受到污染，有机物含量较多，采用该消毒方式则导致许多消毒副产物的产生，如THMs等，会影响水的口感，而且这些物质对人体健康有潜在危害。
为此，有些国家已采用其他消毒剂替代液氯消毒。
（2）氯胺消毒氯胺消毒作用机理类似于液氯，能破坏膜的通透性而影响膜的渗透性和呼吸，还可损坏微生物的核酸使微生物灭活，氯胺的氧化能力较氯弱故需要的接触时间长，消毒效果不如其它消毒剂，一般不单独用氯胺作饮用水消毒。
其消毒副产物主要是三卤甲烷、卤乙酸、卤乙腈及卤代酮等。
2消毒副产物的成因饮用水DBPs是指用于饮用水消毒的消毒剂与饮用水中一些天然有机物或无机物（溴化物/碘化物）反应生成的化合物。
饮用水消毒副产物
饮用水消毒副产物(DBPs)是消毒剂和一些天然有机物(NOM)反应生成的化合物，主要包括三卤甲烷(THMs)、卤代乙酸(HAAs)、卤代乙腈(HANs)和致诱变化合物(MX)等，文章介绍了饮用水中消毒副产物的研究状况，对DBPs 的种类与分布状况、生成影响因素、毒性与健康效应、饮水DBPs 控制方法的研究概况及进展进行了综述。
调查自贡市乡镇自来水厂消毒副产物的现状。
方法2010 年分别在丰水期和枯水期对32 家乡镇自来水厂进行卫生学调查并对源水、出厂水及末梢水中三卤甲烷、卤乙酸等指标进行测定。
结果32 家自来水厂均检出氯化消毒副产物，包括4 种三卤甲烷( 三氯甲烷、二氯一溴甲烷、一氯二溴甲烷和三溴甲烷) 和2 种卤乙酸( 二氯乙酸、三氯乙酸) ，三氯甲烷超标率为28%，二氯乙酸超标率为22%，二氯一溴甲烷超标率为3%研究源水中有机物污染对饮用水中氯化消毒副产物形成的影响。
方法: 采用安捷伦7890A气相色谱仪、ECD 检测器，对自贡市36 家自来水厂出厂水管网末梢水中的三卤甲烷、卤乙酸、高锰酸钾耗氧量进行测定。
结果: 36 家自来水厂的出厂水管网末梢水不同程度检出氯化消毒副产物三卤甲烷( 三氯甲烷、二氯一溴甲烷、一氯二溴甲烷、三溴甲烷) ，卤乙酸( 二氯乙酸、三氯乙酸) 。
结论: 水源水种类、有机物污染是影响消毒副产物生成的因素，江河水、耗氧量高的源水消毒副产物较多。
［关键词］生活饮用水; 耗氧量; 有机物、氯化消毒副产物［中图分类号］Ｒ123． 1 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1004 － 8685( 2013氯气或氯消毒制剂作为饮用水消毒剂，常生成挥发性和非挥发性卤代有机物，如三卤甲烷( THMS) 、卤乙酸( HAAs) 、卤乙腈( HANs) 、卤代酮类( HKs) 、卤乙醛、卤代羟基呋喃酮( MX) 、卤硝基甲烷。
其中挥发性的三卤甲烷( THMs) 和非挥发性的卤代乙酸( HAAs) 是氯化消毒饮用水中两大类主要氯化副产物，THMs 占总DBPs 的46%，HAAs 占总DBPs 的42%。
浅谈饮用水加氯消毒副产物及其控制途径
浅谈饮用水加氯消毒副产物及其控制途径摘要：本文论述了饮用水加氯消毒副产物的产生、危害及其目前用于控制饮用水消毒副产物的方法，并指出了今后在这一领域的发展方向。
长期以来饮用水一直采用传统的投氯消毒工艺，但自1974年在自来水中发现三卤甲烷与它们的不良影响以来，饮用水消毒副产物及其控制技术一直是水处理领域的热门课题，随着人们研究的不断深入在该领域取得了一系列令人瞩目的成果，本文以下对其进行简要的介绍。
1.消毒副产物的产生机理消毒副产物是在消毒过程中，水中的氯和溴与水中的有机物发生化学反应而生成的化合物。
水中的氯一般是人为投加的消毒剂，而溴是水中已存在的溴离子。
在许多饮用水水源中含有低浓度溴化物，而在沿海地区，则显得相对较高，它们在消毒过程中对副产物的产生起着一定的作用。
能形成消毒副产物的前体物是来自天然水源中的腐殖质，它主要是以腐殖酸和富里酸的形式大量存在于水体中。
在水处理过程中，氯与三卤甲烷的前驱物质腐殖酸和富里酸反应所生成的三卤甲烷量，同如反应时间、温度、pH值、初始TOC及氯的浓度等因素有关。
氯和溴与水中的有机物化学反应机理基本相同，以下以氯为例对其的反应机理进行简要介绍。
从氯气与有机物的反应机理上看，氯气和有机物的作用除发生氧化还原外还发生氯的亲电取代反应，生成大量的三卤甲烷及致突变有机物。
以间苯二酚为例：氯与间苯二酚首先发生亲电取代生成2,4,6-三氯间苯二酚，其进一步与氯加成形成环己二酮中间产物，然后在C2处水解氧化成酮羧酸，再与HOCl氧化成酮，这些三氯单酮经碱催化水解成三卤甲烷。
2.消毒副产物的种类及对健康的影响近年来，国内外已从氯消毒的自来水中鉴定出1000余种有机物，其中有20种为确认致癌物，23种为可疑致癌物，18种为促癌物，56种为致突变物。
在这些对人和动物产生不利影响的副产物中主要是三卤甲烷、卤代乙酸和高溴根离子。
三卤甲烷中90%是三氯甲烷，其次是四氯化碳、一溴二氯甲烷、三溴甲烷、二溴一氯甲烷。
饮用水消毒副产物
TCM TCAN MCAN DCBM
50 55 55 50
31 27 4 45
118 82 77 129
83 47 50 48
27 35 4 27
83 108 75 83
47 73 48 47
DCAN
DCP MBAN CP DBCM BCAN TCP IS TBM DBAN
55
50 50 55 65 70 60 55 65 60
四、消毒副产物的生成及控制
消毒副产物的控制
控制出水中DBPs的方法一般有三类：
一是DBPs前驱物的控制：即采取物理、化学、生物的方法去除DBPs 前驱物，常用的方法有混凝、吸附、化学氧化、膜过滤等；
二是形成过程的控制，即在消毒过程中改变消毒剂的种类、投加量或 调节消毒过程中的某些条件来降低DBPs的形成；
27
27 10 27 32 10 27 9 38 10
82
83 119 82 208 155 97 123 252 199
47
47 40 47 129 74 61 41 173 118
20
3 10 35 45 20 3 9 43 8
74
91 121 117 129 74 125 121 173 118
水中消毒副产物检测方法及生成势的控制
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主要内容
1 基本概念 消毒副产物的种类 消毒副产物的检测 消毒副产物的生成及控制
2
3 4
一、 基本概念
消毒的概念：在饮用水处理工艺中，灭活水中病体，使水的微生物
学指标满足人类健康要求的技术，称为消毒。
无机-DBPs：氯化消毒会生成对人体有害的DBPs，因此人们试图寻找一 种DBPs生成量相对较小的替代消毒剂，二氧化氯(ClO2)和臭氧(O3)被认为是 最有前途的替代消毒剂，但是ClO2及其副产物亚氯酸盐(ClO2-)和氯酸盐 (ClO3-)会影响人体造血功能；O3本身就对人体有害，且极易分解，其副产 物溴酸盐(BrO3-)也具有致癌性。
浅谈给水系统消毒方法及控制其消毒副产物措施
浅谈给水系统消毒方法及控制其消毒副产物措施摘要：在城市给水系统中，消毒是一个重要的生产环节。
消毒可以杀灭水中大部分的细菌和病毒，保证饮用水安全。
各种消毒方法有不同的适用环境，要综合考虑适用性、经济性、安全性来选择一种或多种消毒方法。
有些消毒方法还会产生对人体有害的消毒副产物。
人们在饮用水中已经检测出765种对人体有害的消毒副产物。
关于消毒副产物的研究已成为科研工作者的研究重点。
关键词：给水系统；消毒；预氧化1消毒技术在饮用水处理中的现状研究1.1液氯（或氯气）消毒目前供水系统中常用的消毒方法有氯气、臭氧、二氧化氯、氯胺、高猛酸钾、紫外线和超声波等。
氯在常温下为黄绿色气体，具强烈刺激性及特殊臭味，氧化能力很强。
在6、7个大气压下，可变成液态氯，体积缩小457倍。
容易运输和储存。
据不完全统计，我国约有99.5%的水厂采用氯消毒工艺。
氯溶于水后起下列反应：Cl2+H20=HCl+HClOHClO=H+ +OCL-漂白粉在水中也能水解成次氯酸，氯的杀菌作用，主要是次氯酸体积小，易穿过细胞壁；同时，它又是一种强氧化剂，能损害细胞膜，使蛋白质、RNA和DNA等物质释出，并影响多种酶系统（主要是磷酸葡萄糖脱氢酶的巯基被氧化破坏），从而使细菌死亡。
氯对病毒的作用，在于对核酸的致死性损害。
但是近年来的大量研究表明，在常用的消毒方式中，氯消毒是产生氯化消毒副产物最多的消毒方式。
消毒后的饮用水经Ames试验其致突变性强于其它几种消毒剂的副产物。
1972年美国国家环保局在密西西比河下游路易斯安那州3个城市的饮水中发现44种有可能致癌的物质和别的毒性有机化合物。
1974年又报道新奥尔良市饮水中有66种有机化合物。
氯化DBFs 包括：三卤甲烷（trihalomethans，THMs）卤乙酸（haloacetic acids，HAAs）卤乙腈（haloaceton-triles，HANs）水合三氯乙醛（chlorahydrate，Ch）卤代酮（HKs）卤代酚（ePs）三氯硝基甲烷（chloropierin）氯化氰（cyanogens chloride）酸性氯化咲喃酮（MX）溴酸盐等等。
生活饮用水标准检验方法 消毒副产物指标
生活饮用水标准检验方法消毒副产物指标引言生活饮用水作为人们生活中必不可少的资源，对其质量的要求越来越高。
然而，对生活饮用水的消毒处理可能会产生一些副产物，这些副产物对人体健康有一定的潜在风险。
因此，对生活饮用水中的消毒副产物指标进行准确检测是非常重要的。
消毒副产物的种类消毒副产物是指在对生活饮用水进行化学消毒处理的过程中，由于消毒剂与水中的有机物反应而产生的一些物质。
常见的消毒副产物包括三氯甲烷、四氯甲烷、三溴甲烷、溴氯甲烷等。
这些物质对人体健康有潜在威胁，因此需要进行检测和监测。
检验方法采样在进行消毒副产物指标的检验前，首先需要进行水样的采样工作。
采样时需要选择代表性好的水源，并确保采样容器的清洁和密封性。
为了保证采样的准确性，可以选择多次采样进行平均。
样品处理采集到的水样需要经过一系列处理步骤，以减少干扰物质的存在。
首先，可以通过过滤的方式除去大颗粒悬浮物。
然后，可以通过适当的酸碱调节来达到样品的最佳pH值。
最后，利用适当的溶液对水样进行适度稀释，以便后续检测分析的需要。
检测方法消毒副产物指标的检测可以采用不同的方法，常见的有气相色谱法、液相色谱法、质谱分析法等。
其中，气相色谱法可以用于检测挥发性的消毒副产物，如三氯甲烷等；液相色谱法可以用于检测非挥发性的消毒副产物，如三溴甲烷等；质谱分析法可以用于定性和定量检测多种消毒副产物。
结果评价在检测完消毒副产物指标后，需要对结果进行评价。
首先，需要与相关的国家或地区的标准进行对比，以确定水质是否符合要求。
同时，还需要评估检测结果的可靠性和准确性，以确保结果的可信度。
结论生活饮用水中的消毒副产物指标的检验方法是保证水质安全的重要环节。
通过采样、样品处理、检测方法和结果评价等步骤，我们可以全面、准确地了解水中消毒副产物的含量，并根据检测结果采取适当的措施来保护人体健康。
尽管检测方法较为复杂，但随着技术的不断发展，我们有理由相信在未来的日子里，检测方法将会更加简便、快速和准确。
饮用水消毒副产物及其危害
消毒剂
氯 氯胺 二氧化氯 臭氧
消毒副产物
氯仿、卤乙酸、卤化腈 卤乙酸、氯化腈、溴化腈 亚氯酸盐、氯酸盐、有机性副产物 溴酸盐、醛类物质、酮类物质、羧酸、二溴丙酮腈
2 .2 消毒副产物的种类
液氯 作为饮用水的消毒剂，应用的时间最长、
范围最广泛，通常它以次氯酸(HOCl)或次氯酸 盐(OCl-)的形式存在，当水中有溴离子时，可以 氧化溴离子为次溴酸(HOBr)或次溴酸盐(OBr-)， 次氯酸和次溴酸均可以与水中有机物作用产生 DBPs，包括挥发性和非挥发性卤代有机物，如 THMs、HAAs、HANs、HKs、CH、CP、ClO3-， 每类物质中含有不同组分的化合物(表2)，其中 THMs、HAAs、HANs为主要的副产物。
康 可能造成的影响及预防或消除不利影响的可能 性； ⑤ 工程实践中控制和监测的难易程度； ⑥ 经济和技术上的可行性。
2 饮用水中的消毒副产物
自上世纪初在饮用水处理中使用加氯消毒 后，由水中致病性微生物引起的介水传染病得 到了有效控制，因此加氯消毒作为保证饮用水 生物学安全性的一个重要手段一直沿用至今。 但现代工农业的迅猛发展使人工合成的化学物 质越来越多，自然水体（水源水）污染状况令 人忧虑。
饮用水的水源水中一般都含有一定浓度的天然 有机物（Natural Organic Matters，NOM），而 随着生活污水和工业废水对此水体的污染，特别 是有机化工、制药、石油化工、农药和杀虫剂等 行业废水的注入，水中会增加多种人工合成有机 物（Synthetic organic compounds，SOC）。 这些有机物（DBPs的有机前体物）经过自来水厂 的常规工艺处理和消毒后，在饮用水中又会生成 消毒副产物（DBPs）等，它们对人体健康都有着 不同程度的间接或直接的影响。
浅谈饮用水中二氧化氯消毒技术及其副产物影响
浅谈饮用水中二氧化氯消毒技术及其副产物影响作者：樊世俊陈永诚来源：《科学与财富》2018年第05期摘要：二氧化氯具有用量少、作用快、效率高等特点，被称为“第四代”广谱、高效、无污染的杀菌剂，对绝大多数细菌和病原微生物有极强的灭活效果，且不易产生抗药性，已被广泛应用于饮水消毒领域。
二氧化氯的消毒效果基本不受酸度的影响。
对细胞壁有较强的吸附能力和穿透能力，比一般的消毒剂更易进入微生物体内，在同等条件下它对微生物的灭活几率增加。
关键词：饮用水；二氧化氯；消毒；副产物微生物污染是饮用水安全的最大威胁，据研究资料表明[1]，我国每年发生腹泻病约8.36亿人次，5岁以下儿童中，每28人有一个因轮状病毒腹泻就诊，每120人有一个因而住院治疗。
严格控制和预防饮用水微生物污染是保障饮用水安全的头等大事，为此，世界各国均采取有效的饮用水消毒措施来控制其微生物的污染，确保饮水流行病学安全。
饮用水消毒方法可分为物理消毒法和化学消毒法两大类。
物理消毒法包括煮沸、紫外线、超声波和超滤等方法；化学消毒法包括用氯、二氧化氯、臭氧、过氧化物、溴、碘以及某些金属离子（如银、铜等）进行消毒。
二氧化氯作为一种高效的饮用水消毒剂，已被广泛应用于饮水消毒领域。
从表1比较可以看出，二氧化氯是目前众多消毒技术中综合性能较好的一种消毒剂。
1 二氧化氯及消毒作用机理二氧化氯（ClO2）是一种黄绿色气体，具有与氯极相似的刺激性气味，沸点11 oC，凝固点为-59 oC，性质活泼，具有强氧化性，在空气中极不稳定，其浓度达到10%就有爆炸的可能。
因此，在生产中采用空气或惰性气体来稀释空气中的ClO2，使其浓度低于10%。
二氧化氯易溶于水，溶解度约为氯气的5倍，在室温压力为4kPa下溶解度为2.9 g/L，二氧化氯水溶液浓度在10 g/L以下时基本没有爆炸的危险性。
在低温、密闭和避光保存条件下性质十分稳定。
二氧化氯在碱性溶液中会迅速发生歧化反应，生成亚氯酸根和氯酸根的混合物，轻度酸化即可抑制其歧化作用，进而提高其稳定性。
饮用水中的消毒副产物
饮用水中的消毒副产物作者：施学峰倪向群来源：《中国高新技术企业》2013年第03期摘要：文章提出了离子色谱法测定水中亚氯酸盐、氯酸盐、溴酸盐的检测方法。
水样经0.45um滤膜过滤，滤液进样量为25uL，以AS19为离子交换柱，20mmoL KOH作为淋洗液，流速为1.0mL/min，采用电导检测器进行检测。
亚氯酸盐和氯酸盐的质量浓度在0.1～0.8mg/L 范围内与其峰面积呈线性关系，溴酸盐质量浓度在0.01～0.1mg/L范围内与其峰面积呈线性关系，检出限为亚氯酸盐0.002 mg/L、氯酸盐0.003 mg/L、溴酸盐0.0006mg/L。
以水为基体进行加标回收试验，所得回收率在90.0%～109.6%之间，测定值的精密度RSD（n=6）关键词：亚氯酸盐；氯酸盐；溴酸盐；离子色谱；饮用水；水质监测中图分类号：TU991 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）04-0075-02饮用水消毒副产物是指采用消毒对饮用水进行消毒时，由于饮用水中含有的一些有机物，两者反应生成的化合物，如BrO3—、CLO3—等，这些副产物对人体有潜在的致癌作用。
《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中已明确规定了这几种副产物的最高允许浓度。
目前离子色谱测定水中的卤氧化物主要有3种方法，即直接测定法、柱后衍生法和离子色谱-质谱联用技术。
柱后衍生法要使用衍生试剂，而离子色谱-质谱联用技术价格昂贵。
本文主要讨论饮用水中亚氯酸盐、氯酸盐、溴酸盐、溴离子的直接进样离子色谱分析方法。
1 实验部分1.1 仪器与试剂1.1.1 仪器：离子色谱（DIOX-2100），色谱柱AS19。
1.1.2 标准物质：亚氯酸盐1000mg/L（inorganicventures）、氯酸盐1000mg/L （inorganicventures）、溴酸盐1000mg/L（中国计量科学院）。
1.1.3 去离子水（电导率1.2 色谱条件分离柱为AS19，采用KOH作为淋洗液，浓度为20mmoL，流速为1.0mL/min，进样量为25uL，柱温30℃，电导检测抑制电流50mA，温度35℃。
消毒副产物产生的原理
消毒副产物产生的原理
消毒副产物是在消毒过程中，消毒剂与水中存在的有机物或无机物发生反应而产生的。
主要产生原理有以下几种：
1. 氯消毒副产物：在水中使用氯消毒剂（如氯气、次氯酸钠等）时，氯与水中的有机物（如溶解有机物、腐殖酸等）发生反应，生成臭氧、亚氯酸、次氯酸等氯消毒副产物。
2. 高锰酸钾消毒副产物：在水中使用高锰酸钾消毒剂时，高锰酸钾与有机物或无机物（如亚硝酸盐、硫酸盐等）发生反应，生成二氧化锰、高锰酸盐、二氧化碳等高锰酸钾消毒副产物。
3. 臭氧消毒副产物：在水中使用臭氧消毒剂时，臭氧与水中的有机物发生氧化反应，生成一氧化碳、二氧化碳、有机酸等臭氧消毒副产物。
4. UV消毒副产物：在水中使用紫外线辐射进行消毒时，紫外
线会导致水中有机物的降解，生成部分有机酸、醛等UV消毒副产物。
这些消毒副产物中的一些可能对人体健康有一定的潜在风险，如亚氯酸和高锰酸盐类消毒副产物被认为具有潜在的致癌性和有害作用。
因此，在水处理过程中，需要控制消毒剂的使用量，以最大程度地减少消毒副产物的生成。
饮用水中消毒副产物及其消除技术研究进展
饮用水中消毒副产物及其消除技术研究进展饮用水中消毒副产物及其消除技术研究进展饮用水消毒过程中，所采用的消毒剂会与水中的有机物反应，产生消毒副产物（DBPs），且消毒剂不同，产生的DBPs也有差别。
文章主要对饮用水消毒过程中不同消毒剂所产生的DBPs进行了阐述和比较，并对DBPs的消除技术进行了介绍。
标签：饮用水；消毒副产物；消除技术1 概述饮用水消毒的主要目的是控制水中致病菌，保证人类的饮水安全。
但是在消毒过程中，所使用的消毒剂除了能消毒灭菌外，还会与水中存在的天然有机物、溴化物、碘化物等其他物质，生成大量的消毒副产物（DBPs）。
1974年，Rook 发现用氯消毒后会产生一类特殊的化合物三卤甲烷（THMs）[1]。
1976年美国国家环保局调查发现，THMs普遍存在于氯消毒的饮用水中，之后，氯消毒的安全性，引起了人们的普遍关注，针对饮用水中DBPs的监测和研究，也相继展开。
1989年和1998年[2]美国相继两次开展了全国范围内饮用水中DBPs 污染状况的调查，监测的指标除三卤甲烷外，增加了卤乙酸、卤乙腈、卤代酮类、三卤乙醛、氯化苦、氯酚以及无机副产物。
澳大利亚[3]对典型DBPs分布情况进行了分析，发现液氯消毒方式中THMs、HAAs 的含量分别占DBPs的46%、42%；氯胺消毒分别为24%、54%，也就是说加氯消毒主要的副产物是THMs和HAAs，两者含量之和占全部DBPs的80%以上。
國内目前为止有关DBPs的监测资料主要为THMs成分的研究。
清华大学李爽等人[4]1998～2000年对西南L市和北京五个水厂的出厂水和管网末梢水进行了HAAs的调查，均检出含有HAAs。
越来越多的DBPs被发现和证实。
到目前为止，已发现的饮用水DBPs已达600多种。
而许多消毒副产物现已证实，具有致畸、致突以及致癌的性质，严重威胁人类的健康[5]。
为保障人类饮用水安全，控制饮用水DBPs已成为人们关注的焦点。
饮用水的消毒及其消毒副产物的控制
郑德瑞 １ 王卫东 ２ 任立 － 张扬 １
（ １山 东建 筑 大学 市政 与环 境 工程 学院 山 东济 南 ２山东大众报 业 集 团有 限公 司 山 东济 南 ２ ５ ０ １ ０ １ ２ ５ ０ ０ １ ４ １
Hale Waihona Puke 摘 要 阐 述 消 毒 工 艺 的 发 展 历 程 和 常 用 的 消 毒 方 法 ． 对 不 同 的 消毒 方 式 产 生 的 不 同 消 毒 副 产 物 （ ＤＢ Ｐ ｓ ） 及 其 危 害进 行 分
境 工 作 者 的 普 遍 关 注 Ｃ １ ０ ， 在我 国的应用 时间不长 ． 关 于 它 的 消 毒 机 理 与 反 应 性 质 等 方 面 的 问 题 有 待 于 进 一 步 在 实 践 和 理 论 上 探 讨 。与 氯 消 毒 相 比 。 Ｃ １ ０ 消 毒 产 生 的 有 机 消 毒 副 产物 较少 ． Ｃ １ ０ 的 消 毒 副 产 物 主要 是 无 机 消 毒 副 产 物 ： Ｃ Ｉ Ｏ 和Ｃ Ｉ Ｏ 一 。这 ２种 消 毒 副 产 物 毒 理 学 影 响 较 大 ， 可 能 会 抑 制 人 体 甲状 腺 素 分 泌 ． 引起 胎Ｊ Ｌ ￥脑 发育不 正常 、 神 经 行 为 迟 缓
中图分类 号 ： Ｔ Ｕ ９ ９ １ ． ２ ５
文献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ： １ ６ ７ ２ — ９ ０ ６ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ４ — ０ ７ ０ — ０ ３
产 物 主要 是 在 预 氧 化 和 后 消 毒 过 程 中 产 生 的 ． 而 相 对 后 消 毒 来说 ． 预 氧 化 产 生 的 消 毒 副 产 物 的量 相 对 多 一 些 ， 另 一方面 ． 为 了保 证 水 在 管 网 中 的 生 物 稳 定 性 ． 进 入 管 网 的 水 中应 存 在
饮用水消毒及消毒副产物的处理
饮用水消毒及消毒副产物的处理摘要：阐述消毒工艺的发展历程和常用的消毒方法，对不同消毒方式优缺点进行了阐述，指出多级组合工艺既可有效去除水中DBPs的前体物质，又可去除已生成的DBPs，是一种较稳妥的DBPs控制技术；提出开发消毒新技术和组合消毒工艺等是饮用水消毒技术的发展趋势。
认为从水源保护入手，从源头上控制污染物的排放才是控制消毒副产物的根本途径。
关键词：饮用水消毒消毒副产物控制工艺随着水处理技术的发展，饮用水消毒剂及应用研究取得了很多成果。
饮用水消毒是指杀灭水中的病原菌、病毒和其它致病性微生物，为了防止这种通过水介质引起疾病的传播；后来发现经过消毒后的水仍含有微量的消毒剂，并且产生了一些消毒副产物。
因此，人们对消毒副产物开始关注并进行了大量的研究实验，希望可以找到理想的消毒剂，使其既可以杀灭病原体，也不产生对人类有害的消毒副产物。
一.饮用水的消毒工艺发展历程饮用水消毒始19世纪初，当时使用氯气作为消毒剂，它能有效杀灭水中病原微生物，大大降低了人们感染伤寒、霍乱等水传播疾病的概率，以美国为例，饮用水消毒后使得霍乱、伤寒和阿米巴痢疾的发病率分别下降了90%、80%和50%。
但是，从20世纪70年代起，由于氯气消毒副产物（DBPs）不断在饮用水中检出，氯消毒的安全性受到了质疑，其它消毒技术开始逐渐得到应用和发展。
美国于1944年就开始在饮用水中应用二氧化氯（ClO2）进行自来水消毒，美国的Niagara Falls水厂使用ClO2控制水中因藻类繁殖与酚污染所产生的气味，取得良好的效果。
但是C1O2在水中溶解度小，易分解，稳定性差，一般为现场制取，且成本较高，在大中型水厂的使用受到一定限制。
膜技术是近30年迅速发展的一项新技术，是水处理行业一项革命性的突破。
早在“二战”时期，德军就用膜过滤被弹药污染的水源以获取饮用水。
1957年，美国公共卫生协会及水工业协会同意将膜用于水中大肠杆菌的去除，这是膜技术在水工业中的首次正式应用。
饮用水消毒副产物分析探讨
饮用水消毒副产物分析探讨【摘要】饮用水消毒是控制水中致病茵、保障人类安全使用的重要技术手段，但因此而产生的消毒副产物却危害着人类的健康，直接影响饮用水的质量安全。
本文探讨了近年来消毒副产物分析领域中常用的各种技术及检测方法，以供同行参考。
【关键词】饮用水；消毒副产物；分析一、饮用水消毒副产物概述1. 氯化消毒副产物水的加氯消毒技术是水处理技术发展历史上一个重大进展。
氯气消毒价格低廉、杀菌能力强，且持续时间长，多年来一直是饮用水消毒的首选药剂。
目前在氯化消毒的饮水中已经监测到300多种DBPS，包括THMS、卤乙酸、卤乙腈、卤代酮、三氯硝基甲烷、三氯乙醛等。
随着DBPS研究的多方面展开，越来越多的DBPS 的毒性被认识到，一些国家和组织也不断对相关规定进行调整。
（1）MX及其同系物。
尽管MX 在水中的浓度很低，但它能使TA100 菌株直接诱变，它的致突变性占饮用水突变活性的15%—57%，是现在已知的饮用水氯化消毒副产物中最重要的致突变性的物质。
（2）N-亚硝基二甲基胺。
NDMA 是一种不易挥发的化合物，普遍存在于各类食品及工业制品中，为大家所熟悉。
但它作为DBPs 存在于饮用水中是1998 年在加拿大安大略被发现的。
由于对它的毒性也已广为研究，因此在水环境领域很快掀起了一股NDMA研究热。
现在的研究还不能确定NDMA 是怎么形成的，但要形成NDMA 需要3个条件，即氯、无机物和胺。
当用氯或氯胺给流动水消毒时，3种物质互相接触就会形成NDMA。
USEPA 认为这种物质在极低的浓度就会致癌。
2. 臭氧消毒副产物臭氧作为消毒剂的前景一度显得非常光明。
它不会产生像THMs之类的卤代消毒副产物，却产生了包括醛类、酮类、羧酸、酮酸、腈类以及无机卤氧化物等的一系列产物。
消毒时同样会产生有毒的副产物，当源水中Br- 的浓度稍高时，溴离子能取代氯离子主要生成溴代乙酸，溴代乙酸被认为比氯代乙酸具有更强的DNA损伤能力；另外溴酸盐具有强致癌性。
第五章 消毒副产物与消毒新技术2012.
5.2.2 致突变化学机理
致突变作用包括以下几个方面：
1) 致突变物改变碱基的化学成分；
腺嘌呤
亚硝酸
次黄嘌呤
胞嘧啶
亚硝酸
尿嘧啶
2) 碱基类似物取代； 3）烷化剂的作用； 4) 大分子嵌入DNA链内。
5.3 消毒副产物（DBPS）的形成
水源水中80%的TOC来自水中天然的腐殖酸，是形成挥发性 氯代烃的重要前质物。 当氯气通入水中时，发生如下反应： Cl2＋H2O = HOCl＋HCl Cl＋既是氧化剂，又是一种亲电加成试剂。可通过亲电加成反 应产生卤仿及多元卤代物。 可用以下公式来描述三卤甲烷(THMS)及其它卤仿消毒副产物 的形成：
体细胞突变
生殖细胞突变
致肿瘤
致畸（当胚 胎接触时）
显性致死
能遗传的基因改变
5.2.1 致突变物类型
化学致突变 基因突变（即微损伤）：指发生在核苷酸分子水平上的、显 微镜下不可见的基因突变。 染色体畸变（即大损伤）：指用细胞学方法在显微镜下可 见的突变。包括染色体数目和结构的改变。
（1）基因突变 ： 包括两种类型，即：
（1）水中大多数病原微生物来自于人及温血动物排泄物，而大肠杆菌往往 是水源被人或动物排泄物污染的降解证据；
（2）大肠杆菌监测反复发简单，易于推广应用。
其弊端是：大肠杆菌等指示微生物比许多病原微生物更容易被灭活，因而指 示微生物的灭活不能从逻辑上保证所有病原微生物的灭活，因而不能从根 本上保证饮用水质的微生物安全。
几 种 消 毒 剂 （ 氧 化 剂 ） 产 生 的 副 产 物 及 其 毒 性
5.2 致突变的化学机理
突变分为 自发突变：不是外来物质作用引起的，导致生物的进化,其发生 的频率低。 诱发突变：由外来物质引起的基因突变。
饮用水消毒副产物
近年来随着人民生活水平的日渐提高,人们对现有饮用水的安全日益重视和关切,对水质的健康性要求也越来越高。
这种健康性主要指的是水中不含微生物和导致生理副作用的矿物质和有机物质,水的外观应无明显的混浊,颜色、气味、温度均无异常。
19世纪末人类历史上第一次将水质与健康直接联系起来,正是认识到严重危害生命的霍乱、伤寒、痢疾等传染病是微生物通过饮用水传播的,因此对饮用水消毒就显得重要和必要了。
饮用水消毒的基本目的是使饮用水中不含有活的致病微生物,以便达到安全饮用的卫生要求。
1我国饮用水消毒的现状与方法饮用水消毒的方法有多种,但氯消毒仍是我国目前城市给水的重要净水工艺。
氯化消毒自1980年问世以来,在杀灭水中微生物,防止水介疾病的传染方面,发挥了重大作用。
随着水污染的日益加剧,治水所需的消毒剂越来越多。
氯作为消毒剂使用的同时,也有其副作用。
氯在氧化去除或降解有机物的同时,会通过取代反应与有机物结合生成卤代有机物。
这些卤代有机物经过动物试验证明是有致突变或致癌活性的。
氯的加注量越高,加注点越在前面,产生的卤代有机物也越多,副作用也越大。
20世纪70年代,氯化消毒副产物相继在自来水中被检出,氯化消毒工艺的地位开始受到挑战。
为避免氯消毒产生具有致癌作用的卤代有机物,目前的解决途径:一是设法降低水中形成卤代有机物前体;二是采用其他非氯消毒剂如二氧化碳、臭氧、紫外线等消毒;三是去除氯消毒后水中形成的卤代有机物。
总的来说,如何合理选择消毒剂,提高供水水质,保障人民身体健康,是给水工程面临的一大重要课题。
太原市现有6个水厂,水源均为地下水,投药方式为后加氯处理。
表1反映的水质数据均符合GB 5749—85生活饮用水标准检验法,而且CHCl3和CCl4的含量也符合世界卫生组织水质准则第30条和第3条的要求。
尽管如此,国家环保部门多年监测结果表明,环境污染导致水源水质普遍恶化,尤其是城市水源更为突出。
据统计,上海自来水公司检出700余种有机污染物,天津自来水公司检出200余种,而有毒污染物对人体健康的危害程度以及其对生态环境的破坏程度都是严重的。
生活饮用水标准检验方法 消毒副产物指标
生活饮用水标准检验方法消毒副产物指标# 生活饮用水标准检验方法消毒副产物指标### 1. 引言生活饮用水是日常生活中必不可少的资源之一，其质量直接关系到人们的健康和生活质量。
为了保障人们饮用水的安全性，各国都制定了相应的标准来监测和评估饮用水的水质。
其中，消毒副产物指标是评价水质是否达标的重要指标之一。
本文将介绍生活饮用水标准检验方法中的消毒副产物指标。
### 2. 消毒副产物指标概述消毒副产物是指在水处理过程中，由于消毒剂（如氯、臭氧等）与水中有机物反应而产生的副产物。
这些副产物大多数属于有机化合物，包括三卤甲烷、二卤甲烷等。
它们对人体健康具有一定的潜在风险，因此，在饮用水标准中设置了相应的限值来控制其含量。
### 3. 消毒副产物的检测方法以下是常用的消毒副产物的检测方法：#### 3.1 氯代烷烃类消毒副产物氯代烷烃类消毒副产物是消毒过程中最常见的产物之一。
其检测可以通过以下方法进行：- 气相色谱法：将水样中的氯代烷烃类化合物提取后，通过气相色谱仪进行测定。
- 气相色谱串联质谱法：结合气相色谱和质谱技术，可以更加准确地鉴定和定量氯代烷烃类消毒副产物。
#### 3.2 三卤甲烷类消毒副产物三卤甲烷类消毒副产物是由氯、臭氧与水中溶解有机物反应而生成的。
其检测方法主要有：- 气相色谱法：将水样中的三卤甲烷类化合物提取后，通过气相色谱仪进行定量分析。
- 液相色谱法：通过液相色谱仪对三卤甲烷类化合物进行定量测定。
### 4. 消毒副产物指标的评价与控制为了保障饮用水的安全，消毒副产物的含量需要在一定范围内进行控制。
以下是对消毒副产物指标进行评价与控制的一般原则：- 根据国家标准或相关规定，确定合适的限值。
- 进行定期的监测和检测，确保消毒副产物的含量符合标准要求。
- 若消毒副产物含量超过限值，需要采取相应的控制措施，如改变消毒剂种类和使用量，优化水处理工艺等。
- 持续进行技术研发和创新，寻求更加安全、环保的消毒方法，降低消毒副产物的产生。
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氯胺消毒
• 20世纪50年代，氯胺用于饮用水消毒盛行 一时,但因其对微生物的灭活能力较游离氯 弱而逐渐被淘汰。
• 近年来由于氯胺消毒能够减少消毒过程中 三氯甲烷的产生而再度引起关注。如美国 为控制饮用水中的三氯甲烷含量，1998年 已有29.4%的水厂使用了氯胺消毒，且比例 在逐步提高。
氯胺消毒机理和优缺点
• 氯胺是一种复杂的无机氯胺和有机氯胺的混合物, 其消毒原理是通过缓慢释放次氯酸而消毒的。
• 优点:当水中含有有机物和酚时,氯胺消毒不会产生 氯臭和氯酚臭,同时大大减少THM产生的可能氯胺 消毒更能保证管网末梢和慢流地区的余氯要求,因 为 HClO是逐渐放出来的,这样能保持水中余氯较 久,适用于供水管网较长的情况。 缺点：但氯胺消毒要求氯胺长时间与水接触才能 获得与氯消毒相同的作用,而且氯胺对人体健康存 在着潜在的影响,由它导致产生的消毒副产物的毒 性更强,因此，用氯胺消毒应慎重。
氯化消毒副产物问题由来
• 1974年美国的Rook和Bellar相继发现在饮水氯化 消毒过程中,有三卤甲烷等副产物的生成。
• 1976年,美国国立癌症研究所首次证实三卤甲烷中 的氯仿能引起实验动物发生肿瘤。
• 这些研究一经报道,立刻引起普遍关注,饮水氯化消 毒的安全性问题,尤其是围绕饮水消毒副产物 (disinfection by_products, DBPs),特别是氯化消 毒副产物(CDBPs)对健康的影响便成为众多研究 者的主要研究课题。
氯消毒的缺点
• 消毒产生的副产物 • 长期使用氯消毒，会使病原微生物或多或
少的产生了抗药性 • 余氯的增加,必然导致饮用水的口感变差
液氯消毒作用的机理
一般认为，主要通过次氯酸HClO来起作 用。当氯或次氯酸加入到水中时会先水解、 解离,主要形成HClO、ClO-等物质，由于 HClO为分子量很小的电中性分子,比较容易 渗透到带负电的细菌表面，并通过细胞壁 穿透到细菌内部，通过氧化作用破坏细菌 的酶系统而使细菌死亡。
• 研究调查表明,CDBPs与膀胱癌、结肠癌、直肠癌、 胰腺癌、ห้องสมุดไป่ตู้癌与肺癌等具有一定的相关性,可增加 孕妇早期流产的危险性并可使婴儿患中枢神经缺 陷症,与心血管疾病的关系还有待进一步研究。
三卤甲烷与卤乙酸的单位致癌风险
氯化消毒副产物形成机理
• 在氯化消毒过程中,水中天然有机物,如腐殖酸、富里酸 和藻类与加入水中的氯发生取代、加成和氧化反应生成 CDBPs。
• 2 投氯量对CDBPs的影响表现在两个方面。 一方面,投氯量影响CDBPs的浓度水平,在低于某一比
第1部分 氯消毒
氯消毒的优点和应用
• 氯消毒使用最早，已成功地应用了一个多 世纪,由于其具有价格便宜、容易使用、杀 灭细菌能力强及在水中持续时间较长等优 点至今仍为许多国家广泛采用,成为保证饮 水流行病学安全的主要措施。
• 美国自来水厂中约有94.5%采用氯消毒，中 国99.5%以上自来水厂采用氯消毒。
• 饮用水加氯消毒,HOCl等消毒剂既是氧化剂,也是亲电加 成试剂。
• THMs的形成过程可分为两个步骤,第一步是氯原子对前 体物质的取代与加成反应,第二步是前体物质中的烯醇 式结构发生互变异构形成醛酮结构,经历开环、水解、 脱羧,逐步生成THMs。
• 对HAAs的形成机理研究虽然不及THMs深入，但普遍认 为NOM也是生成HAAs等的主要前体物质，且HAAs的 主要存在形式三氯乙酸(TCAA)并不是由二氯乙酸 (DCAA)进一步氯化生成，两者分别由不同的反应途径 生成，TCAA的形成与腐殖酸的芳香环断裂有关,DCAA 的形成与腐殖酸上芳香环和含氮官能团的多少有关。
• 此外，给水管网的生物稳定性问题对常规氯消毒技术的挑战越来 越多的研究证实如果出厂水含有足够多的生物可降解的有机物时, 即使维持足够多的余氯,细菌仍然会在给水管网内再繁殖。
• 这些问题对饮用水的安全性构成了严重威胁,因此消毒技术的优 化和发展成为十分紧迫的问题。
饮用水消毒的主要技术
• 氯消毒（液氯消毒和氯胺消毒法） • 二氧化氯消毒 • 紫外线消毒 • 臭氧消毒
• 目前已检测到的CDBPs多达数百种。
氯化消毒副产物的种类
氯化消毒副产物的危害
• 在CDBPs的流行病学研究方面,主要围绕在癌症、 生殖毒性和心血管疾病三个方面。
• 三卤甲烷(THMS):某些动物实验表明,一定剂量的 THMS可以诱导肝、肾细胞毒性。
• 卤乙酸(HAAS):动物实验发现,HAAS具有致癌、生 殖、发育毒性,并且发现高剂量的DCAA有明显的 神经毒性,当DCAA和TCAA的剂量增高时,可以引 起心脏畸形。
氯化消毒副产物形成的主要影响因素
对三氯甲烷等的动力学研究表 明,CDBPs的生成属于二级反应，主要与有 机化合物的浓度和投氯量有关,并受反应时 间、pH值、水温、Br -及金属离子浓度、氨 等多种因素的影响。
氯化消毒副产物形成的影响因素 1－2
• 1 原水中腐殖酸等有机物含量越高，CDBPs的生成量越 大，且与有机物的性质、成分等有关。 疏水性成分对THMs的贡献率比相应的亲水性成分 要大，疏水性有机碱和中性物质生成HAAs的能力强。
第6章 饮用水消毒技术及 其消毒副产物
谢曙光 博士/副教授 北京大学环境科学与工程学院
饮用水消毒的必要性
• 消毒是给水处理工艺中的重要组成部分。在供水系统中,消毒是 最后一道处理工艺,是保证用户安全用水、防止通过供水管网传 播各种传染病的必不可少的措施。
• 19世纪中叶,人类历史第一次将水质与人体健康直接联系起来,正 是认识到严重危害生命的霍乱、伤寒、痢疾等传染病是微生物通 过饮用水传播的。
• 20世纪初发现氯可以灭活水传致病微生物后,氯消毒在给水处理 中得到广泛应用,成为保护人体健康的重要技术进步之一。
• 但自20世纪70年代发现氯消毒产生有“三致”作用的消毒副产物 以后,对氯消毒技术的优化和再评价成为一个热点。饮用水中不 断发现新的病原微生物,如微小似病毒、贾第虫、军团菌和隐孢 子虫等。饮用水中越来越多的致病微生物种类对饮用者健康构成 直接威胁,而且部分新型致病微生物如隐孢子虫等不能被氯杀死。