饮用水消毒副产物DBPs的研究进展

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。     

藻源型有机物氯化消毒副产物的生成特性

通过亲水、疏水组分分离和电渗析获得6种不同特性的铜绿微囊藻细胞胞内外富氮有机组分,其中溶解性有机氮(DON)的质量浓度范围为0.57~1.69 mg/L;三维荧光光谱图表明,疏水性有机物主要由类腐殖质物质组成,亲水性有机物主要由蛋白质组成.经过3天氯化培养实验,分析比较各有机物组分含碳(氮)消毒副产物的生成特性.结果表明,细胞内外强疏水性有机物组分的三卤甲烷生成潜能最大,以生成三氯甲烷为主;卤代酮生成潜能与细胞内外各有机物组分有明显相关性;细胞内亲水性有机物组分的含氮消毒副产物生成潜能(DBPFP)最大;各组分消毒副产物生成潜能并不完全由溶解性有机碳(DOC)与溶解性有机氮的质量浓度比值的大小决定,还由DON的性质决定;细胞外有机物组分的DBPFP高低与芳香性有机物的含量呈正相关,细胞内有机物组分的DBPFP还受芳香性有机物性质的影响;细胞外有机物组分消毒副产物生成总量的顺序为:强疏水性组分亲水性组分弱疏水性组分;细胞内有机物组分消毒副产物生成总量的顺序为:亲水性组分强疏水性组分弱疏水性组分.     

常规氯化消毒工艺中典型消毒副产物生成的数学模型

快速有效监控饮用水中消毒副产物的生成,是饮用水安全管理中的重要基础性工作.基于供水企业常规氯化消毒工艺过程,采用均匀试验设计,研究了水源地源水UV254值、氨氮含量、加氯量和pH值等关键因素对典型消毒副产物三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)生成的影响,并以SPSS统计软件对数据进行了线性和非线性拟合.结果表明:线性模型能较好地描述THMs和HAAs的生成(相关度均大于0.9),而非线性模型中二者的相关度分别为0.924和0.883;考虑各因素交互作用下,THMs和HAAs生成的线性模型的相关度均为1,进一步改善了拟合效果.建立的快速预测上述消毒副产物生成的新方法,可为完善检测条件制约下饮用水安全风险管理提供理论依据.     

碳纳米管对天然有机质氯化消毒副产物生成的影响

以应用广泛的碳纳米材料多壁碳纳米管(CNTs)和水体中普遍存在的天然有机质(NOMs)为研究对象, 探讨CNTs对两种不同种类NOMs (Suwannee river standard humic acid, HASR和Suwannee river standard fulvic acid, FASR)氯化生成消毒副产物的影响。结果表明, 与单一NOMs体系相比, CNTs的存在会增加HASR和FASR氯化生成三卤甲烷(trihalomethanes, THMs)和卤代乙酸(halogenated acetic acid, HAAs)的产量和初始速率。这是由于CNTs和NOMs均可以作为消毒副产物的前体物, 混合体系中氯化反应活性位点数量增多, 因此产量和速率都有所提升。并且, 无论体系中是否存在CNTs, HASR生成THMs和HAAs的初始速率均高于FASR, 这是因为HASR的芳香共轭程度高于FASR, 更易与次氯酸反应。此外, 由于CNTs对HASR的吸附量高于FASR, 因此CNTs对HASR氯化生成消毒副产物的影响大于FASR。     

溴离子对预氯化和常规水处理工艺中消毒副产物的影响

为了解低质量浓度溴离子对饮用水中消毒副产物的影响,以天津市某给水厂的水源水作为实验对象,模拟整个给水处理厂工艺流程,研究了溴离子质量浓度对预氯化和混凝沉淀、过滤、消毒等水处理工艺出水中受管制的三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)质量浓度变化的影响,并分析了溴离子质量浓度(50～200μg·L-1)对不同水处理工艺中溴在THMs和HAAs中分配的影响.结果表明:随着溴离子质量浓度的增加,各工艺出水中的溴代三卤甲烷和总THMs的质量浓度均有一定程度的上升,三氯甲烷质量浓度则有所下降;二溴乙酸、一溴乙酸的质量浓度也有不同程度的升高,一氯乙酸质量浓度基本保持不变,二氯乙酸(DCAA)、三氯乙酸(TCAA)质量浓度逐渐下降,且各工艺出水中的DCAA和TCAA质量浓度均远高于其余几种HAAs的质量浓度;各工艺出水中THMs和HAAs的溴结合因子均升高.但是在本文设定的溴离子质量浓度变化范围内,各工艺中溴在THMs和HAAs中分配的比例分别为72%～79%和21%～28%,表明溴离子在低质量浓度情况下,对溴在THMs和HAAs中分配影响不大,且仅预氯化和消毒改变了氯代和溴代消毒副产物的比例.     

O_3-BAC工艺对含溴水体消毒副产物生成势的影响

该文主要研究了含溴水体在经过臭氧-生物活性炭(O3-BAC)工艺处理前后消毒副产物生成势的变化。通过加氯培养测定三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)的生成势。结果表明:进水经过臭氧-生物活性炭系统处理后,总三卤甲烷(TTHM)和9种卤乙酸(HAA9)的生成势均降低了20μg/L左右,抑制率在30%以上。其中,主要去除的是一些含氯的消毒副产物如三氯甲烷、二氯乙酸和三氯乙酸的前体物。当原水中含有高质量浓度的Br-时,臭氧化可能会导致含溴消毒副产物(如三溴甲烷、一溴乙酸和二溴乙酸)占总消毒副产物的分配比例升高。同时,研究表明:活性炭对于溴代副产物(Br-DBPs)前体物的去除效果低于氯代副产物(ClDBPs),因此在经过Q3-BAC工艺处理后,消毒副产物生成势中,溴代产物所占分配比例进一步增加。     

用三卤甲烷预测相应的三卤乙酸

THMs和HAAs为饮用水中两大类主要的氯消毒副产物(ICDBPs)．THMs和HAAs中的THAA(或X3AA)的生成途径相类似，当水中含有Br—时会形成含Br的THMs和X3AA，且Br离子浓度对两种组成成分的影响也很相似．据此特点，建立了一种用各种THMs和Cl3AA的摩尔浓度来预测相应的其他三种X3从浓度的模型，并用实验数据进行了验证。     

藻有机物的消毒副产物生成特性研究

采用腐殖酸、铜绿微囊藻及其胞外有机物(EOMs)、牛血清蛋白(BSA)、淀粉、DNA和鱼油分别代表和模拟腐殖酸、藻类及其EOMs、藻类蛋白质、藻类多糖、藻类核酸和藻类脂肪,并分别考察这些化合物的三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)和N-亚硝基二甲胺(NDMA)等消毒副产物的生成情况.结果表明,这7种有机物样品的THMs生成势分别为2.46,11.55,4.01,3.60,0.75,3.08,17.57μg/mg TOC,HAAs生成势分别为4.46,14.82,5.28,10.60,1.68,5.70,4.64μg/mg TOC,NDMA生成势分别为0.293,0.216,0.054,0.212,0,0.215,0μg/mg TOC.综合比较可知,除淀粉外的其他模拟藻有机物样品均具有较腐殖酸更高的THMs和HAAs生成势,而腐殖酸则具有较所有模拟藻有机物样品更高的NDMA生成势.     

臭氧氧化对糖精氯消毒衍生DBPs的影响

针对糖精(SAC)在饮用水处理系统中的转化可能影响水质安全的问题,对其衍生消毒副产物(DBPs)的生成风险进行研究,考察臭氧深度处理工艺对SAC衍生DBPs种类及水平的影响.研究结果表明:氯直接氧化SAC可产生三氯甲烷(TCM)、二氯乙酸(DCAA)、三氯乙酸(TCAA)和二氯乙腈(DCAN)等DBPs,其生成势分别为8.1,0.4,1.2,0.1μg/mg;经臭氧氧化后,SAC衍生氯系DBPs主要包括TCM,DCAA,TCAA和DCAN,种类未发生变化,生成势分别为24.6,15.7,49.2,17.8μg/mg,分别为直接氯化DBPs的3,39,41,178倍;SAC经臭氧氧化后,发生羟基取代及断键、开环等反应,从而产生酚、马来酸和氨基苯酚等物质,后续氯氧化产生了更高生成势的TCM,DCAA,TCAA和DCAN等DBPs;SAC氯化衍生TCM,DCAA,TCAA和DCAN的生成势随臭氧氧化时间的延长先升高后降低,在20 min时达到最大.     

氯胺消毒对不同有机物生成消毒副产物的影响

在将有机物分级和分类的基础上,研究了氯胺消毒对不同类有机物生成消毒副产物的影响.试验结果表明:对于亲水性和强疏水性有机物,氯胺消毒主要减少溴代三卤甲烷(CHCl_2 Br和CHClBr_2)的生成;对于弱疏水性有机物,氯胺消毒主要减少二溴乙酸(DBAA)和三氯甲烷(CHCl_3)的生成;氯胺消毒能使分子量小于10 ku的有机物生成三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)的量明显降低,并且随着有机物分子量的升高,氯胺消毒的影响效果有一定程度的减弱.     

Fate of secondary effluent dissolved organic matter during soil-aquifer treatment

The reduction of mass and trihalomethane formation potential (THMFP) of dissolved organic matter (DOM) and its fractions from secondary effluent during laboratory-scale soil-aquifer treatment (SAT) soil columns were studied. Reduction in dissolved organic carbon (DOC), absorbance of ultraviolet light at 254 nm (UV-254), biodegradable dissolved organic carbon (BDOC) and nonbiodegradable dis- solved organic carbon (NBDOC) for the bulk DOM averaged 72.35%, 53.98%, 97.49% and 35.33% across the soil columns, respectively. Using XAD-8 and XAD-4 resins, DOM was fractionated into 3 fractions: hydrophobic acid (HPO-A), transphilic acid (TPI-A) and hydrophilic fraction (HPI). HPO-A was removed by 61.06%, TPI-A by 54.86% and HPI by 74.95% as DOC as a consequence of the laboratory-scale SAT, respectively. The reduction of THMFP from HPO-A, TPI-A and HPI was 27.24%, 26.24% and 36.08%, respectively. Proton nuclear magnetic resonance (1H-NMR) spectra revealed that the HPO-A isolated from the secondary effluent contained more aromatic functional groups than the corresponding TPI-A. Fourier-transform infrared (FT-IR) spectrum analysis illustrated that TPI-A had decreased hydrocarbon and increased aromatics content in the SAT columns. Specific ultraviolet light absorbance (SUVA) and specific THMFP for each DOM fraction increased across the soil columns and HPI exhibited greater increase in both than HPO-A and TPI-A. The most problematic THM precursor was found to be HPO-A with its high quantity present in recharged water and high chlorine reactivity.     

Removal of disinfection by-product formation potentials by biologically assisted GAC treatment

The object of this paper is to evaluate the removal of disinfection by-products formation potential by artificially intensified biological activated carbon（BAC） process which is developed on the basis of traditional ozone granular activated carbon （GAC）. The results show that 23.1% of trihalomethane formation potential （THMFP） and 68% of haloacetic acid formation potential （HAAFP） can be removed by BAC, respectively. Under the same conditions, the removal rates of the same substances were 12.2% and 13-25% respectively only by GAC process. Compared with GAC, the high removal rates of the two formed potential substances were due to the increasing of bioactivity of the media and the synergistic capabilities of biological degradation cooperating with activated carbon adsorption of organic compounds. BAC process has some advantages such as long backwashing cycle time, low backwashing intensity and prolonged activated carbon lifetime, etc.     

垃圾渗滤液厌氧降解中溶解性有机物的光谱特性

为探讨渗滤液厌氧降解出水中有机物的构成特点和变化规律,采用XAD-8和XAD-4树脂将溶解性有机物(DOM)依亲疏水性和酸碱性特征分为5种组分,对不同水力停留时间(HRT)下厌氧序批式反应器(ASBR)出水中各组分的含量和特性进行了比较研究.结果表明:ASBR处理渗滤液中溶解性有机碳(DOC)去除率可达53.0%～94.7%;芳香类物质多存在于疏水性组分中,厌氧处理后各组分UV254明显下降,芳香类、羧酸和氨基化合物去除明显;随着HRT的延长,富里酸类荧光物质易在出水中累积而造成累计荧光强度Фi,n增大,而芳香性蛋白及溶解性微生物副产物较之更易降解.可见ASBR能有效降解渗滤液DOM各组分物质.     

基于荧光传感方法的藻类在线监测

 湖泊水库严重的水质富营养化导致水华大面积暴发,已成为目前主要环境问题之一。实现水华暴发前后浮游藻类种群结构变化过程（主要包括浮游藻类种群组成、数量变化过程）的有效监测是分析水华发生的生态学机制、掌握水华的生消过程和实现水华预警的基础。本文基于藻类活体荧光光谱技术、嵌入式微控制技术和实时采集与处理技术,研发出具有实时在线监测能力的藻类在线荧光仪,可实现不同光谱组藻类（蓝藻、绿藻和褐藻）的分类测量。通过对比实验分析发现,藻类在线荧光仪对蓝藻、绿藻和褐藻的分类测量误差均小于17.88%。同时,巢湖外场实验表明藻类在线荧光仪具有长期稳定的运行能力。具有以上指标的藻类在线荧光仪在水环境监测、水华监测预警和水质富营养化现状评估等领域具有广阔的应用前景。     

有效微生物群控制富营养化湖泊蓝藻的效应

在藻型富营养化的湖泊水体中应用有效微生物群菌剂的结果表明,有效微生物群对水体的透明度,叶绿素ａ含量的改善有明显的效果,可有效抑制藻类的生长,防止水华的发生,改善景观,在投入有效微生物群后,透明度迅速提高,２个月后,透明度提高了４３３％;水体表面的叶绿素ａ含量在１个月后下降了９６．５％并维持在１３７．９ｍｇ／ｍ＾３以下;水深０．５ｍ处的叶绿素ａ含量在投放菌剂期间及之后１个月保持在１００ｍｇ／ｍ＾３以     

基于智能Agent的蓝藻水华暴发过程模型及仿真

通过实验确定水华暴发关键因子,分析关键因子与藻类变化的关系,研究藻类水华生消机理,用智能Agent仿真技术建立了湖库水华产生与暴发过程模型。在一系列规范约束下,构建实体、Agent和Agent间的交互协作模型,动态地描述湖库藻类生消过程及其关键因子动态变化,对藻类生长趋势和湖库水系的能量流动以及物质流动状态进行有效分析。仿真实验结果表明,该方法为藻类水华形成机理的研究提供一种行之有效的建模新途经。     

土壤中三卤甲烷前驱物质面源负荷估算模型

土壤中的三卤甲烷(THMs)前驱物质在降雨过程中产生对水体的面源污染负荷。建立了一个以三卤甲烷生成潜能(THMFP)为指标的面源污染负荷估算模型。模型由降雨一径流模型和污染物输出模型两部分组成，用以实现对不同土壤条件、降雨条件下THMFP面源污染负荷的估算。     

海水入侵对澳门供水中三卤甲烷形成的影响

以澳门江水为对象,探讨了旱季由于海水入侵引起的饮用水源中溴离子浓度升高对氯化消毒过程中三卤甲烷形成规律的影响.结果表明,海水入侵造成水源水中盐度和溴离子浓度升高,使处理后水三卤甲烷生成势,溴代三卤甲烷浓度及三卤甲烷致癌风险均有所升高.此外,烧杯搅拌试验结果表明,传统给水处理工艺对水中有机物及由其引起的三卤甲烷生成势及三卤甲烷致癌风险没有有效的去除效能.     

Effects of pH on coagulation behavior and floc properties in Yellow River water treatment using ferric based coagulants

Enhanced coagulation is one of the major methods to control disinfection by-products (DBPs) in water treatment process. Coagulation pH is an important factor that affects the enhanced coagulation. Recently, many studies focus on the coagulation effects and mechanisms, and few researchers studied the properties of flocs formed under different coagulation pH. Two inorganic polymer coagulants, polyferric silicate sulphate (PFSS) and polyferric sulphate (PFS), were used in Yellow River water treatment. The infl...     

大宁河回水区初级生产力的季节变化

2009年6月6～11日(水华期)和2010年1月18～22 日(枯水期)对三峡支流大宁河回水区进行了初级生产力及相关环境因子的研究,分析了初级生产力的季节变化及影响因素.结果表明:水温、DO饱和率、SPC(电导率)、pH和TUR(浊度)在不同水文期差异显著.水华期的初级生产力和叶绿素a(Chl-a)含量显著大于枯水期...