二氧化氯與氯聯(lián)合控制水中消毒副產(chǎn)物生成量
摘 要:以武漢漢江水源水為對象,運用化學(xué)分析和生物學(xué)試驗的方法,分析不同配比的二氧化氯和氯聯(lián)合消毒對水中有機和無機消毒副產(chǎn)物生成量的影響。結(jié)果 不同配比的二氧化氯和氯聯(lián)合消毒,在pH為6的水樣中,亞氯酸鹽生成量隨加氯量的增加明顯減少;統(tǒng)計分析顯在pH6與pH7、pH8水樣之間亞氯酸鹽含量差異有統(tǒng)計學(xué)意義;與單一加氯消毒水樣相比,聯(lián)合消毒水樣中三氯甲烷、二氯乙酸和三氯乙酸分別下降50%～86%,20%～63%和35%～85%,非揮發(fā)性有機物對TA98菌株的致突變比活性也有所降低。結(jié)論 當ClO2和Cl2聯(lián)合投加量為015+4,110+2,110+4,115+2,115+4mg/L時,水中氯化消毒副產(chǎn)物的生成量以及非揮發(fā)性有機物的致突變比活性低于單一加氯消毒水樣。
關(guān)鍵詞:二氧化氯;氯;聯(lián)合消毒;消毒副產(chǎn)物
目前,加氯消毒是飲用水消毒的主要方式,但氯化消毒可產(chǎn)生如三鹵甲烷(Trihalomethane,THMs)、二氯乙酸(Dichloroaceticacid,DCAA)和三氯乙酸(Trichloroaceticacid,TCAA)等副產(chǎn)物。流行病學(xué)研究表明,長期飲用此種自來水使患膀胱癌、直腸癌和結(jié)腸癌的危險增加〔1〕。而二氧化氯(ClO2)作為氯的替代消毒劑具有較好的消毒效果,且不形成THMs等有害物質(zhì)〔2,3〕,但水中ClO270%以上可以轉(zhuǎn)化為亞氯酸鹽(ClO-2)〔4〕,而ClO-2可引起溶血性貧血和人體高鐵血紅蛋白的增加〔2〕。本研究采用不同劑量的ClO2和Cl2聯(lián)合消毒漢江水源水,探討從多組聯(lián)合消毒實驗結(jié)果中篩選出能減少消毒副產(chǎn)物的投加配比。
1 材料與方法
1.1 試劑和儀器
(1)樹脂型號及特征:AmberliteXAD-2型大孔樹脂(美國),為非極性樹脂。
(2)化學(xué)試劑:甲醇、乙醚、乙腈、丙酮、二氯甲烷、二甲基亞砜(DMSO)、甲基叔丁基醚(MtBE)、氧化苯砷、三氯丙烷等,各種無機鹽、有機試劑絕大部分為國產(chǎn)分析純或優(yōu)級純。
(3)Ames菌株:鼠傷寒沙門菌(Samonellatyphimurium)組氨酸營養(yǎng)缺陷型菌株TA98(美國Ames實驗室贈予)。
(4)主要儀器設(shè)備:GC-3800氣相色譜儀(Virian,美國),電位滴定儀(Metrom,瑞士),真空旋轉(zhuǎn)濃縮儀(德國),Orion(Model818)pH酸度計。
1.2 消毒劑的配制及標定
Cl2消毒溶液:是將商品漂白粉精片碾磨、溶解,定容,取上清液測其有效氯含量。ClO2消毒溶液:根據(jù)文獻〔5〕方法進行,收集ClO2氣體于含三蒸水的棕色磨口瓶中,4℃冰箱保存。
1.3 漢江水源水的消毒實驗
2004年5～9月,采集武漢漢江水源水,水樣總有機碳(TOC)2101～3101mg/L,pH7190～8120,水溫為10～20℃;水樣按015,110,115mg/L加ClO2消毒30min后,再投加2,4,6mg/LCl2繼續(xù)消毒1h,檢測細菌總數(shù)和總大腸菌群。
1.4 水樣中ClO2-的測定
pH酸度計測定試驗水樣pH變化,用011mol/LHCl和NaOH將試驗水樣pH調(diào)為6,7,8(±0105),再按照113步驟進行ClO2和Cl2的聯(lián)合消毒,用電流滴定法Ⅱ〔5〕測定水中ClO-2的濃度。
1.5 水樣中CHCl3的測定
CHCl3的測定采用頂空氣相電子捕獲檢測(ECD)色譜法,按參考文獻〔6〕進行。色譜條件:玻璃柱長2m,內(nèi)徑3mm,擔體ChromosorbWAW80～100目,載氣991999%高純度N2,流量25ml/min,柱溫為95℃,進樣口120℃,檢測器250℃,進樣量40μl。以保留時間法定性,以外標峰標準曲線法定量。
1.6 水樣中鹵代乙酸的檢測
鹵代乙酸檢測方法按參考文獻〔7〕進行。色譜柱:CP-Sil24CB-LowBleed/MS彈性石英毛細管柱(0125mm×30m×0125μm),色譜條件:進樣口溫度:200℃;檢測器溫度:300℃;柱溫:40℃保持5min,以10℃/min速度升溫至135℃,再以20℃/min升溫至240℃保持3min。載氣991999%高純度N2,柱流速恒定111ml/min,尾吹5ml/min。內(nèi)標法定量。
1.7 水樣有機物致突變性檢測
水樣非揮發(fā)性有機物(Non2volatileorganiccompounds,NVOCs)的提取按參考文獻〔8〕進行,Ames試驗參照1983年修訂的方法〔9〕,測試菌株為TA98,在不加S9的條件下進行,各水樣每個測試劑量設(shè)3皿平行,試驗結(jié)果以突變率(MR值)表示,凡MR≥2并呈劑量反應(yīng)關(guān)系者,為致突變陽性,否則為陰性。用直線回歸方程計算致突變比活性強度(即單位體積水樣中NVOCs增加的回變菌落數(shù),即自發(fā)回變菌落數(shù)×斜率),比較不同消毒水樣中NVOCs的致突變性差異。
2 結(jié) 果
2.1 ClO2與Cl2聯(lián)合消毒水源水的效果比較
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