清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院國(guó)家環(huán)境模擬與污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳超課題組，曾在對(duì)全國(guó)飲用水系統(tǒng)中亞硝胺類消毒副產(chǎn)物進(jìn)行普查時(shí)發(fā)現(xiàn)，中國(guó)是世界上亞硝胺檢出情況最多樣的國(guó)家，其中亞硝基二甲胺（NDMA）的濃度最高。流行病學(xué)研究表明，亞硝胺與消化道癌癥密切相關(guān)，它也被認(rèn)為“像極了當(dāng)年空氣污染中被忽視的PM2.5。”
亞硝胺（亞硝基二甲胺，NDMA）是一類新型的飲用水消毒副產(chǎn)物，其中NDMA是亞硝胺類消毒副產(chǎn)物的典型代表。而除了亞硝胺外，飲用水中的消毒副產(chǎn)物還有多種不同類別。
這些消毒副產(chǎn)物是怎么產(chǎn)生的？總有機(jī)碳（TOC）與消毒副產(chǎn)物之間是什么樣的關(guān)系？有機(jī)物的監(jiān)測(cè)在飲用水處理過程中起到什么樣的作用？下面小編來為大家普及一下。
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什么是消毒副產(chǎn)物？
消毒副產(chǎn)物（DBPs）是自來水廠原水中天然來源的有機(jī)物（NOM）在水廠的氯消毒過程中，交互作用而產(chǎn)生的。NOM被作為總有機(jī)碳（TOC）來代表性的測(cè)量。DBPs，例如三鹵甲烷（THMs），隨著水流經(jīng)水系統(tǒng)的分配管路和接觸時(shí)間的增加而持續(xù)生成。
中國(guó)的GB 5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》早在2006年就已改版升級(jí)，其中包括了總?cè)u甲烷（THMs）的限定指標(biāo)，對(duì)于特殊的三鹵甲烷做了單獨(dú)的限定，同時(shí)對(duì)鹵乙酸（HAAs）和其它特殊的消毒副產(chǎn)物也做了限定，但還沒有將亞硝胺類物質(zhì)納入其中。升級(jí)后的標(biāo)準(zhǔn)可以幫助減少消毒副產(chǎn)物對(duì)身體健康帶來的危害，同時(shí)也使TOC水平和與之相關(guān)的消毒副產(chǎn)物的水平成為評(píng)價(jià)一個(gè)水廠的重要因素。
1974年
美國(guó)人發(fā)現(xiàn)用Cl2消毒不僅可以引起嗅覺和味覺上的反應(yīng)，還可以產(chǎn)生三氯甲烷
1976年
美國(guó)環(huán)保署調(diào)查發(fā)現(xiàn)總?cè)燃淄椋═THMs）存在于氯消毒后的飲用水中
1983年
Christman等發(fā)現(xiàn)鹵乙酸（HAAs）普遍存在于氯化消毒后的飲用水中
1983年
發(fā)現(xiàn)臭氧消毒副產(chǎn)物溴酸鹽
1989年
發(fā)現(xiàn)消毒副產(chǎn)物鹵代呋喃酮
1990年
發(fā)現(xiàn)消毒副產(chǎn)物鹵乙腈（HANs）
1997和2000年
先后發(fā)現(xiàn)鹵代硝基甲烷消毒副產(chǎn)物
1998年
發(fā)現(xiàn)消毒副產(chǎn)物亞硝基二甲胺
2000年
發(fā)現(xiàn)二氧化氯消毒副產(chǎn)物
2002年
發(fā)現(xiàn)鹵乙酰胺（HAcAms）消毒副產(chǎn)物
2006年
前后發(fā)現(xiàn)UV消毒副產(chǎn)物
*數(shù)據(jù)來源于網(wǎng)絡(luò)
TOC如何涉及到DBPs？
飲用水原水（未凈化的水）中的TOC來源于自然界中的植被腐爛，包括水中的藻類、沉積物和顆粒物。水源水中TOC的濃度隨著地區(qū)的不同，水體類型的不同，甚至是水源季節(jié)性的不同而不同。例如，經(jīng)常在天氣炎熱季節(jié)時(shí)發(fā)生的藻類的開花，可以大量增加水源水中的有機(jī)物。TOC也在原水當(dāng)中，隨著水源地的遷移而增加，例如，水源地在沼澤附近、陸地徑流或河道水之間的遷移。
自然界原生的碳化合物自身沒有危害，但這些碳化合物和消毒劑結(jié)合后會(huì)產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物，這些消毒副產(chǎn)物就涉及到了人身健康。一些對(duì)實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物的研究表明DBPs可以致癌。
THMs，這些一級(jí)消毒副產(chǎn)物，可以由TOC和自然界天然的溴化物在加氯消毒過程中交互作用形成。（見圖一）
圖一、由TOC、溴化物、氯形成THMs
典型的消毒包括一級(jí)消毒和二級(jí)消毒，一二級(jí)消毒能夠在處理過程中產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物。許多自來水廠的消毒副產(chǎn)物在進(jìn)水口到除色除味工序的預(yù)氯化過程中產(chǎn)生，絮凝沉淀和過濾工藝不會(huì)完全除去消毒副產(chǎn)物，并且在前面發(fā)生的二級(jí)消毒到進(jìn)入管網(wǎng)系統(tǒng)過程中會(huì)產(chǎn)生額外的的消毒副產(chǎn)物。消毒副產(chǎn)物的水平會(huì)在管網(wǎng)系統(tǒng)中從一點(diǎn)到另一點(diǎn)發(fā)生顯著的變化，在水流經(jīng)管網(wǎng)系統(tǒng)的過程中還會(huì)持續(xù)生成。
DPB的水平在地表水系統(tǒng)中通常比較高，因?yàn)榈乇硭型ǔ：邢鄬?duì)較高濃度的TOC，它是DBP的前體物質(zhì)，需要有更強(qiáng)的消毒。大多數(shù)自來水廠在他們的水處理工藝中去除顆粒物是沒有問題的，但在去除DOC（可溶解性的有機(jī)物）上就有困難了。DOC是TOC最主要的組成部份，占據(jù)了TOC組成物質(zhì)的絕大部分。TOC由可溶解的有機(jī)物和不可溶解的顆粒有機(jī)物組成。DOC可以通過將水用0.45微米的前處理系統(tǒng)過濾后，用TOC分析儀準(zhǔn)確測(cè)得。一些自來水廠已經(jīng)走在了前面，他們開始用TOC和DOC濃度來描述他們的全部生產(chǎn)工藝。這需要完成對(duì)自來水廠內(nèi)所有點(diǎn)和全部的處理流程的TOC或DOC的分析，確定哪里的TOC或DOC的濃度發(fā)生或沒有發(fā)生顯著下降。
中國(guó)飲用水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)綜述
新版GB 5749-2022《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》將于2023年4月1日取代2006版標(biāo)準(zhǔn)正式開始實(shí)施。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的部分指標(biāo)限值更加嚴(yán)格，對(duì)許多特殊的消毒副產(chǎn)物做了嚴(yán)格限定。新標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)總?cè)u甲烷的限定仍延續(xù)為1 mg/L，對(duì)一些特殊的三鹵甲烷的限定更低。如：對(duì)三氯甲烷的限定是0.06 mg/L，對(duì)三溴甲烷的限定是0.1 mg/L。對(duì)總鹵代乙酸沒有做總量控制，但對(duì)特殊的二氯乙酸的限定為0.05 mg/L，對(duì)三氯乙酸的限定為0.1 mg/L。新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步將檢出率較高的一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三溴甲烷、三鹵甲烷、二氯乙酸、三氯乙酸6項(xiàng)消毒副產(chǎn)物指標(biāo)從非常規(guī)指標(biāo)調(diào)整到常規(guī)指標(biāo)，以加強(qiáng)對(duì)上述指標(biāo)的管控。同時(shí)，考慮到氨（以N計(jì)）的濃度對(duì)消毒劑的投加有較大影響，將其從非常規(guī)指標(biāo)調(diào)整到常規(guī)指標(biāo)。并新增亞硝基二甲胺為水質(zhì)參考指標(biāo)。新標(biāo)準(zhǔn)中在中國(guó)被控制的DBPs，以及它們的限定指標(biāo)見表一。
表一、中國(guó)飲用水標(biāo)準(zhǔn)控制污染物
（GB 5749-2022）
指標(biāo) | 限值 |
總?cè)u甲烷（mg/L） （THMs） | 該類化合物中各種化合物的實(shí)測(cè)濃度與其各自限值的比值之和不超過1 |
三氯甲烷（mg/L） 一氯二溴甲烷（mg/L） 二氯一溴甲烷（mg/L） 三溴甲烷（mg/L） | 0.06 0.10 0.06 0.10 |
鹵乙酸（mg/L） | 未做總量控制 |
二氯乙酸（mg/L） 三氯乙酸（mg/L） | 0.05 0.10 |
溴酸鹽（mg/L） （使用臭氧消毒的工廠） | 0.01 |
亞氯酸鹽（mg/L） （使用二氧化氯消毒的工廠） | 0.70 |
結(jié)論
中國(guó)正在解決清潔水質(zhì)這一國(guó)家優(yōu)先事項(xiàng)，因此飲用水行業(yè)會(huì)面對(duì)法規(guī)的挑戰(zhàn)。為了將DBP的水平控制在標(biāo)準(zhǔn)的限定以下，一個(gè)自來水廠應(yīng)該全面了解他們水廠的水源和管網(wǎng)內(nèi)的DBP前體的情況特征。自來水廠內(nèi)大部份的維護(hù)工作應(yīng)包括全廠TOC水平的監(jiān)測(cè)，明白廠內(nèi)處理工藝如何會(huì)遇到TOC問題。知道自來水廠內(nèi)哪里的TOC正在被去除和沒有被去除，能夠幫助一個(gè)水廠對(duì)處理工藝做合適的改進(jìn)，防止今天的TOC變?yōu)槊魈斓腄BPs。
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