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。此环境下，三卤甲烷与卤乙酸是主要消毒副产物。

1.3二氧化氯

二氧化氯属于一种强氧化剂，效果仅次于臭氧。其作用机理为，通过渗透进

微生物细胞壁来破坏巯基酶，引起微生物代谢紊乱，同时可快速实现对微生物蛋

白质合成的抑制，迫使氨基酸氧化分解，以此来达到杀菌目的。与液氯相比，二

氧化氯受环境酸碱度和温度影响较小，且作用时间长，不会产生致癌性副产物，

包括有机酸、酮、醛、氯酸盐、亚氯酸盐等在内的主要副产物并不会给人体造成

严重伤害。

1.4臭氧

臭氧是目前杀菌效果最好的一种消毒剂，氧化性强。其作用机理为，借助自

身强氧化性迫使微生物细胞膜通透性降低，降低细胞内外物质交换频率，影响巯

基酶功能。与其他消毒剂相比，臭氧消毒最大的特点便是不会影响水质感官性状，且副产物生成数量较少。缺点在于，操作复杂，成本高，会给操作人员带来一定

伤害。

2生活饮用水消毒副产物危害性浅析

应用不同消毒剂对生活饮用水进行消毒的主要目的是获得相对更强的消毒效果，但由于不同消毒剂化学成分有明显区别，因此副产物自然很难被固定。目前

得到确认的副产物种类已超过百种，按照一定标准进行归类后可总结为五大类：

三卤甲烷、卤代乙酸、卤氧化物、卤代乙腈、直接致诱变化合物。通过大量调查

和研究发现，不同种类副产物对人们伤害程度是不同的，其中，大部分氯化副产

物具有致癌性或致突变性质，这已在动物试验中获得证实。三卤甲烷和卤代乙酸

是出现频率最高的两类副产物，研究认为，三卤甲烷在癌症发病率提升过程中发

挥了主要作用。

美国国立癌症研究所证实了氯仿、氯代酚、二氯乙腈等具有致癌或致突变作用。研究结果显示，在不同剂量大小作用下，卤代乙酸可导致不同效果畸形发生，即便是其他卤代有机物，也具有一般毒性，比如，神经毒性可由三氯硝基甲烷所

引起，动物免疫系统和生殖系统会在卤代酚作用下受损。最新研究结果表明，生

活饮用水中的消毒副产物是导致出生缺陷潜在因素，即使含量较低，也会对婴幼

儿生长发育造成影响[1]。

3生活饮用水消毒副产物检测方法探讨

在研究和分析生活饮用水中的消毒副产物时，我们需要借助不同方式方法来

达到研究目的并得出结论。需要指出的是，生活饮用水中的消毒副产物含量较低，采用直接进样检测的方法很难获得较好检测效果，需要借助分离富集技术来对水

样进行预处理。较常用分离富集方法包括：液—液萃取、固相萃取、顶空分析法、吹扫捕集法等。

液—液萃取是一种比较经典的水样分离富集方法，其主要特点是速度快、效

率高，在一般性消毒副产物检测分析中经常会使用该方法。具体操作时，可考虑

采用甲基叔丁醚有机溶剂作为主要萃取剂，完成对水样品的提取富集；然后使用

电子捕获检测器来对生活饮用水中的消毒副产物进行测定。需要指出的是，液—

液萃取方法需要消耗掉大量试剂，且对环境有一定污染性。

固相萃取是另一种较普遍采用的水样分离富集方法，它很好弥补了液—液萃

取的不足，避免了大量试剂消耗，减少了对环境的污染，并且更为重要的是，此

方法下的萃取效率更好，分离物纯度与浓缩度均很高。

而对于沸点较低（低于125℃），溶解度小，易挥发的有机物来说，采用顶

空分析法，或吹扫捕集法来进行分离富集，效果会更好，特别是在对复杂样品进

行测定时，可实现一次性的提取与净化，简单快捷，效率更高。或者也可考虑同

时使用“吹扫捕集法”和“气相色谱质谱法”来对饮用水中的挥发性有机物进行