第5章 饮用水消毒技术及其消毒副产物
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
LOGO
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。
饮用水深度处理05-消毒及其副产物
一、二氧化氯消毒
1.二氧化氯特点 •ClO2常温下是一种黄绿色气体，具有刺激性。 •极不稳定，气态和液态ClO2均易爆炸，故必 须以水溶液的形式现场制取，即时使用。 •易溶于水，溶解度是氯的5倍。在水中以溶解 气体存在，不发生水解。
第3节 其他消毒方法
一、二氧化氯消毒 二、臭氧消毒 三、其他
第2节氯消毒
第2节氯消毒
•氯氨消毒优点：水中含有有机物和酚时， 氯氨消毒不会产生氯臭和氯酚臭，可大大 减少THMs的产生，能保持水中余氯较久。 •氯氨消毒不足：作用缓慢，杀菌能力比自 由氯弱。单独使用的情况较少。
•氯和氨的投加量视水质不同而有所不同。 一般采用氯:氨＝3:1‐6:1 •采用氯氨消毒时，一般先加氨，再加氯。
一.饮用水消毒副产物 1. 饮用水消毒副产物的产生用加 氯的方法进行饮水的消毒，以达 到杀灭 水中的病原菌，防止通 过饮水而发生肠道传染.
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。
主要症状包括「恶心、呕吐、腹泻 及腹痛」，部分会有轻微发烧、头 痛、肌肉酸痛、倦怠、颈部僵硬、 畏光、等现象。
Hepatitis（肝炎病毒）
(1) 呈圆球形。
(2) 直径为27‐29μm，
平均为28 μm。
(3) 传染性很强。
医学术语，指引起病毒性肝炎的病原 体。人类肝炎病毒有甲型、乙型、非甲 非乙型和丁型病毒之分。甲型肝炎病毒 呈球形，无包膜，核酸为单链RNA。乙 型肝炎病毒呈球形，具有双层外壳结构， 外层相当一般病毒的包膜，核酸为双链 DNA。对非甲非乙型肝炎病毒和丁型肝 炎病毒目前正在研究之中
饮用水消毒剂以及消毒副产物的危害和控制
饮用水消毒剂以及消毒副产物的危害和控制摘要：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；控制工艺一、常用饮水消毒剂的种类及特点(一)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。
(二)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。
(三)二氧化氯消毒用二氧化氯(ClO2)作为消毒剂始于1944年，ClO2是一种带有辛辣气味的黄红色气体，在空气中体积浓度超过10%便会爆炸，但在水溶液中则无危险性。
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对饮用水进行消毒过程中产生的附加化学物质。
这些副产物是由消毒剂（如氯、臭氧、二氧化氯等）与水中存在的有机物或无机物反应而形成的。
以下是几种常见的饮用水消毒副产物及其简要解释：
1.氯代酸：当氯与水中有机物反应时，可能会生成氯代酸
（如三氯甲烷、二氯乙酸等）。
这些化合物被认为是潜在的
致癌物。
2.高氯酸盐：高氯酸盐（如氯酸钠、氯酸钾）是使用臭氧
进行水处理时的副产物。
高氯酸盐在高浓度下对人体有毒性。
3.氯胺类化合物：当氯与含氨化合物反应时，会生成氯胺
类化合物（如氯胺、二氯胺等）。
这些化合物在饮用水中的
浓度越高，对人体健康的影响可能越大。
4.总三卤甲烷：总三卤甲烷是指多种三卤甲烷类物质的总
和，包括三氯甲烷、二氯甲烷等。
它们是氯与有机物反应后
的副产物，有些可能对人体健康有潜在风险。
需要注意的是，饮用水中的消毒副产物通常会经过监测和控制，以确保其浓度在安全范围内。
此外，不同的消毒方法和水质条件会产生不同的副产物。
如果对特定的饮用水消毒副产物有更详细的了解需求，建议参考相关的科学研究、法规要求或专业机构的资料。
消毒及消毒副产物ppt
26
臭氧消毒技术产业属于新兴的朝阳产业，应用范 围极广，产品开发潜力大，国际上臭氧技术生产企业 仍处于百家争鸣，没有品牌，没有大企业垄断，国内 臭氧技术与国外存在差距，但赶超国际水平的技术难
度并不高，国内现在是臭氧技术发展的大好时机。
27
紫外线消毒
一、紫外线消毒的概述
大约在1个多世纪以前，人们就开始了对紫外线消毒机理 和应用的研究。早在1877年，Down和 Blunt 第一次报道了关于 太阳光辐射可以杀灭培养基中细菌的特性，这也揭开了人们对 紫外线消毒研究和应用的序幕。
氯消毒副产物产生简要示意图
36
二、二氧化氯的消毒副产物ClO2－,ClO3－
二氧化氯消毒也会产生少量的消毒副产物，如亚氯酸盐、氯 酸盐等。有研究表明，过量的ClO2、ClO2－和ClO3－对人体健康有 着潜在影响，可能会引发贫血症，影响婴儿的神经系统
37
二氧化氯消毒副产物的形成
三、氯胺的消毒副产物（THMs、HANs、HKs、CH、TCNM）
H++BrO-⇌ HBrO
39
BrO +2O3 → 2O2+BrO3
五、氮类的消毒副产物（THM，HNMs，TCNM，HAAS）
新型含氮副产物卤代硝基甲烷（HNMs），三氯硝基甲烷 （TCNM），卤乙酸（HAAS）
由于其高毒性和在水中被频繁检出，已经引起了全世界的关 注。当前在国内外的自来水厂中均已经检出HNMs。
研究者采用氯胺消毒，对生成的消毒副产物进行
分析检测，检测出了消毒副产物—三卤甲烷(THMs)、
卤乙腈（HANs）、卤代酮（HKs）、三氯 乙醛（CH）和三氯硝基甲烷（TCNM）。
38
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。
公卫执业医师考试环境卫生学复习重点：第五章饮用水卫生
第五章饮用水卫生一.饮用水和健康1.★介水传染病(water-borne communicable disease)：由于饮用或接触受病原体污染的水，或食用被这种水污染的食物而传播的疾病，又称水性传染病。
·流行原因有：①水源受病原体污染后,未经处理和消毒即供饮用。
②处理后的饮用水再次被病原体污染(二次污染)。
·介水传染病种类：细菌性疾病、病毒性疾病、原虫性疾病。
·★特点(xz)：水源一次大量污染后，可出现暴发性流行;病例分布与供水范围一致，患者有同一水源饮用史;对污染源采取治理措施，疾病的流行能迅速得到控制。
2.饮用化学性污染主要引起是慢性中毒和远期危害。
①氰化物：主要表现为中枢神经症状(急性缺氧呼吸困难;慢性神经衰弱、运动肌酸痛等)②硝酸盐：高铁血红蛋白血症 (婴儿);亚硝酸盐与胺在体内合成有致癌性的亚硝胺3.饮用水消毒副产物与健康危害(都看)①★氯化消毒副产物：在氯化消毒过程中氯与水中的有机物反应所产生的卤代烃类化合物。
a种类：挥发性三卤甲烷 (THMs)和非挥发性卤代乙酸(HAAs)两大类为主。
此外还有3-氯-4-(二氯甲基)-5-羟基-2(5氢)呋喃酮(MX )(造成氯化饮水致突变性重要成分,动物致癌)等。
b影响其形成的因素：有机前体物的形成;加氯量、溴离子浓度以及PH等因素。
有机前体物：通常把水中能与氯形成氯化消毒副产物的有机物称之。
c对健康影响：致突变性和致癌性，有的还有致畸性和神经毒性作用。
d防治措施：·减少有机前体物：减少水源有机性污染;选择有机前体物含量低的水源;加强混凝沉淀和过滤，降低卤代烃前体物;防止藻类在水处理构筑物上生长;采取中途加氯，避免预氯化。
·去除已形成的氯化副产物：颗粒活性炭滤池过滤，吸附去除氯化副产物;煮沸2~3分钟，可去除部分三卤甲烷类物质。
·选用不产生卤代烃的消毒剂(O3、ClO2)②二氧化氯消毒副产物：迅速分解为亚氯酸盐、氯酸盐和氯化物。
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。
饮用水的消毒方法
液氯1.消毒原理和方法氯气的分子式为cl2,在常温常压状态下为黄绿色气体,经压缩成液体后存储于钢瓶中,称为液氯。
液氯是最常用的饮用水消毒方法,液氯通过氯气溶于水后生成的次氯酸来消毒。
次氯酸能够扩散到带负电的微生物表面并穿透其细胞壁到内部,通过氧化作用使细菌死亡。
次氯酸或次氯酸根离子形态的氯称为游离性余氯,ph值越低,次氯酸对细菌的杀灭能力越强。
2.消毒副产物液氯及其水解物次氯酸会与水中天然的有机物(如腐殖酸、富里酸、藻类)和无机物(如溴化物)发生取代、加成和氧化反应,生成超过300种副产物。
其中,三卤甲烷和卤乙酸是对人和动物有危害的卤代酰胺。
有研究发现,在消毒副产物的总致癌风险中,卤乙酸的致癌风险占91.9%以上,而三卤甲烷的则小于8.1%。
3.应用和局限液氯消毒操作方便,成本较低,消毒能力强且作用持久,已成为目前给水系统中最为经济有效的消毒方法,但其消毒后生成的消毒副产物对人体存在健康隐患。
随着人们健康意识的加强,越来越关注液氯消毒副产物的危害性,因此,液氯消毒有被其他消毒方式逐步代替的趋势。
次氯酸钠1.消毒原理和方法次氯酸钠,化学式naclo,有较强的漂白作用,性质不稳定,受潮湿和光、热的影响易丧失有效成分,一般采用次氯酸钠发生器现场制取和使用。
次氯酸钠的灭菌大致有3种方式。
第一种也是最主要的方式是通过水解形成次氯酸,次氯酸再进一步分解形成新生态氧,新生态氧的强氧化性使菌体和病毒上的蛋白质变性,从而杀灭病原微生物。
第二种,次氯酸不仅可作用于细胞壁、病毒外壳,而且因次氯酸不带电荷且分子小,可渗透入菌(病毒)体内,与菌(病毒)体蛋白、核酸以及酶等有机高分子发生氧化反应,来杀灭病原微生物。
第三种,次氯酸生成的氯离子能显著改变菌(病毒)体的渗透压,使其细胞失活而死亡。
2.消毒副产物次氯酸钠为含氯消毒剂,主要也是由氯代消毒副产物对人畜产生影响,同时,次氯酸钠消毒可能增加氯酸盐、次氯酸盐和溴酸盐等无机物副产物。
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。
清华水处理工程课件第5章 消毒
(disinfection)
第1节 概述
一、消毒定义： 将水体中的病原微生物(pathogenic organisms)灭活，使之减少到
可以接受的程度。 人体内致病微生物主要包括： 病菌(bacteria)、原生动物胞囊（protozoan oocysts and cysts）、
病毒（viruses）（如传染性肝炎病毒、脑膜炎病毒）等。 消毒与灭菌(sterilization)不同：灭菌是消灭所有活的生物。 评价指标：（生活饮用水卫生规范，卫生部, 2001.6） 细菌总数：<100个/mL 总大肠菌群：每100mL水样中不得检出 粪大肠菌群：每100mL水样中不得检出
(4)抑制酶的活性
第2节 氯消毒
氯化作用（chlorination）常用作消毒的同义词。 一、氯消毒原理
氯易溶于水中，在清水中，发生下列反应：
Cl2 + H2O HOCl + H+ + ClHOCl H+ + OClHOCl和OCl-的比例与水中温度和pH有关。pH高时，OCl-较多。 pH>9，OCl-接近100%。 pH<6，HOCl接近100%。
需氯量：灭活水中微生物、氧化有机物和还原性物质所消耗的部 分。
余氯：出厂水接触30分后余氯不低于0.3mg/L；在管网末梢不应低 于0.05mg/L。
加氯曲线： 水中无任何微生物、有机物等，加氯量＝余氯，图中的① 水中有机物较少时，需氯量满足以后就是余氯。图中的②
当水中的污染物主要是氨和氮化合物时，情况复杂。
OA段：水中杂质把氯消耗光。 AH段：氯与氨反应，有余氯存在， 有一定消毒效果，但余氯为化合性 氯，其主要成分是一氯氨。 HB段：仍然是化合性余氯，加氯 量继续增加，氯氨被氧化成不起消 毒作用的化合物，余氯反而减少。 BC段：B点以后，出现自由性余 氯。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
优化氯消毒方法
陈超等提出的短时游离氯后转氯胺的顺序 氯化消毒工艺： 可使THMs生成减少35.8%~77.0%， HAAs生成减少36.6%~54.8%。 此外,严格控制投氯量,投氯后充分快速混 合,采用中途加氯法等均是控制DBPs的有效途 径。
寻找替代消毒剂
• • • • • • • 二氧化氯 过氧化氢 臭氧 电化学消毒 紫外 光催化 组合消毒
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。 • 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 例时，CDBPs随投氯量增加而增加,但投氯量达到某一 特定值时,CDBPs不再随投氯量增加; 另一方面，投氯量影响CDBPs的种类分布,在低投氯 量时,腐殖酸、富里酸氯化的主要产物为三氯甲烷,其次 为二氯乙酸和三氯乙酸;在高投氯量时,上述物质的氯化 主要产物为三氯乙酸,三氯甲烷次之,最后是二氯 乙酸。
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。 • 研究调查表明,CDBPs与膀胱癌、结肠癌、直肠癌、 胰腺癌、脑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。
氯化消毒副产物形成的影响因素 5－6
• 5 Br-影响CDBPs的种类分布。 当水中尤其是地下水中存在一定浓度的Br-时,Br-首先 被氧化成HOBr,它们与有机物反应生成三溴甲烷和其他溴 代副产物。在高溴水氯化时,发现地表水氯化产物存在三 溴乙酸和溴氯代乙酸，其中85%的THMs和HAAs是溴代物。 水中溴化物的含量与处理出水中氯仿含量与溴-氯型 THM的比例有密切的关系。当源水中有机物含量一定时, 随溴化物浓度的增加,经氯消毒处理后,不仅THM的生成量 随之明显增加,而且溴代THM物质的比例亦明显增加。
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。
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。 • 目前已检测到的CDBPs多达数百种。
氯化消毒副产物的控制方法
• • • • 1 降低已生成CDBPs的方法 2 降低CDBPs的前体物质 3 优化消毒方法 4 寻找替代消毒剂
降低已生成CDBPs的方法
CDBPs一旦生成，其去除就比较困难。 • 活性炭吸附 • 活性炭纤维吸附 • 辐射降解
去除CDBPs的前体物的主要方法
• • • • • 强化混凝 化学氧化法 生物预处理 臭氧活性炭 膜处理
二氧化氯消毒的应用
• 美国已经有1 000家左右的自来水厂使用二氧化氯, 成为美国在氯和氯胺之后排第三位的消毒剂。 • 在欧洲,使用二氧化氯消毒则更为普遍，目前欧洲 已有数千家水厂采用二氧化氯作为消毒剂，如在 德国有70%以上的饮用水厂用二氧化氯作次级消 毒处理。
• 因此中国尽管目前二氧化氯在小规模的给水厂有 应用,但大型水厂还未见使用的报道。近年来,我国 乡镇级自来水厂采用二氧化氯消毒饮用水日趋增 多。
氯化消毒副产物形成的影响因素 3－4
• 3 pH值对CDBPs的影响显著。 • 研究发现,THMs的生成量在中性和弱碱性条件下较大, 在酸性条件下较少。但Bocye等证实在低pH值下,仍然有三 氯甲烷生成。Rebenne研究了较宽pH值范围下间苯二酚型 化合物和HOCl的反应,认为反应表观速率常数Kapp的变化 与pH有关,在中性和弱碱性条件下Kapp极大而在酸性条件下 Kapp极小。 三卤甲烷更容易在pH值高的水样中生成。因此,为提高消 毒效果及减少消毒副产物的产生,水样的pH值不宜过高,净水 工艺中,常控制pH值在6· 5~7· 5之间 • 4 反应温度低可减少CDBPs的产生。 • 研究证实,温度增加10℃,THMs的产生速率增加一倍。 一般来说,夏天因为水温高而产生的消毒副产物浓度相应比 较高,冬天水温低消毒副产物的浓度就比较低。
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
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。
• 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。
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。 • 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。
• 6 水中微量金属离子或管网材质对CDBPs也具有影响。 Cu2+可催化腐殖酸等形成CHCl3,且主要是对腐殖酸中柠 檬酸结构的活性基团起催化作用。Fe0对HAAs具有一定的 脱卤降解作用。
氯化消毒副产物形成的影响因素 7
• 7 氨对三卤甲烷的形成具有明显的抑制作用。 随着水样中氨的投加量的增加，三卤甲烷 的生成量明显减少。水中存在一定浓度的氨氮 有利于抑制三卤甲烷的生成。
二氧化氯的消毒机理
通过吸附、渗透作用进入细胞体,氧化细 胞内酶系统和生物大分子，较好杀灭细菌、 病毒,且不对动、植物产生损伤。
二氧化氯消毒的优点
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。 • 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。
国内外饮用水消毒副产物标准
氯化消毒副产物的浓度水平