氯化消毒副产物的研究进展

氯化消毒副产物的研究进展

班别：2008（11）组别：1组学号：200850561 姓名：赵00

饮用水消毒的目的在于消灭水中的微生物，防治介水传染病的传播，是保证饮水流行病学安全的重要措施。目前世界上用于饮用水消毒的方法主要有氯化消毒、二氧化氯消毒、紫外线消毒和臭氧消毒。其中氯化消毒方法使用最早（1908年美国新泽西州首先采用饮水加氯消毒的处理方法），由于其具有杀菌灭藻能力强、操作方便、来源广、价格便宜、余氯持续作用等优点，目前仍是许多国家饮用水消毒的主要方式。但自20世纪70年代以来，研究者发现在饮水氯化消毒过程中有三卤甲烷等副产物（CBPs)的生成导致饮用水具有“致畸、致癌、致突变”的风险，饮水氯化消毒的安全性问题引起世界范围的普遍关注。鉴于氯化消毒方式在我国的主导地位，开展氯化消毒副产物对健康影响以及对其控制的研究对保障我国民众的安全饮水和身体健康具有重要的理论意义和实际意义。为此，作者查阅大量相关文献，就CBPs的研究进展进行了综述，为我国相关法规和措施的制定提供依据。

1 CBPs产生的原因

有关研究表明， CBPs的产生主要是由于氯消毒时，氯与水中腐殖酸（HA）和富里酸（FA）产生复杂的物理、化学反应的结果。腐殖酸和富里酸是存在于水中的有机物，是羟基苯醌、芳香族氨基羧酸等缩合物，其结构极为复杂，含羟基、羰基、酯基和羧酸基团，这些基团是形成CBPs的官能团[1]。当氯气通入水中，发生反应生成次氯酸，其中Cl+离子既是一类中等强度的氧化剂，也是一类亲电加成试剂，当醛、酮等发生烯醇式互变异构后，与Cl+发生亲电加成反应，最终被水解产生氯仿，醇羟基可被HCl0氧化为醛、酮[2]。此外，酚类、苯胺、氨基酸等小分子有机物和藻类及其代谢产物等也可作为CBPs的前体物质。当原水中有B r-、I-、氨氮，也在消毒过程中产生一定量的CBPs。

2 CBPs的种类

目前已发现氯化消毒副产物多达数百种，包括：1）三卤甲烷类（THMs），如三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和三溴甲烷等；2）卤乙酸类（HAAs），如一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一溴乙酸、二溴乙酸等；3）卤代酮类（HKs），如二氯丙酮、三氯丙酮等；4）卤乙腈类（HANs），如二氯乙腈、三氯乙腈、溴氯乙腈、二溴乙腈等；5）卤乙醛类，主要为水合氯醛（CH）等。还发现含有3-氯-4-二氯甲基-5-羟基-2（5）氢-呋哺酮（MX）和2-氯-3-二氯甲基-4-氧-丁二烯酸等。其中，THMs 和HAAs 占氯化消毒副产物的80%[3]。

3 影响CBPs 生成的因素

影响饮用水CBPs生成的因素较多，主要包括以下几方面：1）前体物的种类和浓度。一般地表水污染严重，污染物种类多，与氯氧化生成的副产物种类及浓度远远高于深层污染较轻的地下水[4]。2) 水的pH值、水温及水中溴离子等可不同程度地影响CBPs 的生成。当pH 值升高时，水中OH - 浓度增加，更加有利于水解作用的进行，使得卤代有机物水解生成THM 的概率升高，因此， THM 的产量显著升高。随着温度升高， THM 的生成量增加。B r- 离子浓度对THM的影响较HAA更为显著其原因是Br-在氯的作用下形成HBrO，其中Br+性质与HClO 中的C l+ 相似，与水中的有机物反应生成THM[2]。3) 投氯量既可影响CBPs 的浓度水平，也可影响CBPs 的种类分布. 在高投氯条件下，易生成MX，但当Cl2 过量时，MX 的量又会减少，这可能是因为MX 被氯气进一步氧化所致。当氯气和碳的比值小于0．5 时，优先生成一些氧化程度较低的氯化物，如水合氯醛，而当Cl2 /C 增加时则生成一些氧化程度较高的氯化物，如各种含氯脂肪酸和芳香化合物。此外，消毒程序、氯接触时间、余氯量、季节、金属离子均影响CBPs 的生成[5]。

4 CBPs对人体健康的危害

4.1 致癌性国际肿瘤研究机构( IARC) 研究报告显示死亡率与氯化消毒和CBPs 具强而稳定联系的癌有直肠癌、结肠癌和膀胱癌，其他如胃、脑、胰腺、肺和肝的癌症死亡率也与CBPs有关。氯化消毒副产物的致癌风险主要由HAAs 致癌风险构成，占致癌风险的91.9%[6]。三氯甲烷主要通过细胞毒性诱导动物产生

消化系统的肿瘤。氯仿主要是通过非遗传毒性作用诱导动物产生肿瘤。二氯乙酸(DCA)的致癌作用可能与损伤p53基因有关， RDPCR 技术检测靶组织p53基因的损伤作用与大鼠致癌试验的结果有很好的一致性[7]。MX可通过DNA的损伤作用诱发肿瘤. 吴建军等，在MX的DNA损伤作用研究中发现，在30、100、300umol/L三个剂量均可引起HepG2细胞链断裂，DNA迁移长度随MX浓度的增加而增加，且与溶剂对照相比差异均有显著性，表明其对HepG2有明显的损伤作用[8]。周利红等，在MX诱导人胚肝细胞氧化应激及其与DNA损伤的关系研究中，MX可诱导L-02 细胞氧化应激，使其脂质过氧化反应增强、抗氧化作用降低、DNA 氧化损伤增加。MX 引发的脂质过氧化反应和抗氧化力下降是DNA 氧化损伤的影响因素之一[9]。

4.2 生殖发育毒性

大量的毒理学实验和流行病学研究已表明: CBPs对低出生体重、早产、自发性流产、死胎以及出生缺陷具有不同程度的影响，尤其是对中枢神经系统及神经管损伤、脏器缺损、呼吸系统损害及与唇腭裂之间的关系。这些研究的结果显示， CBPs很可能是潜在的生殖发育毒性物质[10]。美国一家环境保护组织近期发布的研究结果显示，饮用水含有过高浓度的氯化物，有可能导致怀孕妇女流产或新生儿出生缺陷的概率增加。关于饮用水CBPs 与神经管缺陷( NTDs) 关系的病例对照研究表明，新生儿NTDs 发生与THMs有关[11]。此外，队列研究发现，每天饮用含>75 μg/L THMs 的生水2 L 以上，会增加早期流产的危险性[12]。赵淑华等，研究氯化消毒饮水中有机提取物对雄性小鼠生殖系统的影响，指出氯化消毒水中有机提取物可以使雄力小鼠的血清及睾丸组织中的睾酮含量减少，睾丸生殖酶活力下降，具有生殖毒性[13]。周文珊等，研究妊娠期氯化消毒副产物暴露与足月儿出生体重的关系，发现早、中、晚期以及妊娠全程氯化消毒副产物（CCBPs）暴露可能引起足月儿出生体重降低[14]。迄今, CCBPs 导致不良妊娠结局的原因尚不清楚, 可能与CCBPs 对睾丸或卵巢的作用有关:研究显示, THMs可能会影响男性精液的质量, 可使实验动物精子活力减少, 精子形态异常, 还可能扰乱女性卵巢功能, 随着摄入体内总THMs量的增加, 月经周期逐渐缩短[15]。

4.3 致突变性