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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。

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。

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。根据美国国家癌病研究所对有机物的致癌性和致突变性的研究结果，三氯甲烷对大鼠、小鼠致癌，四氯化碳对大鼠、小鼠、仓鼠致癌；Ames致突变性试验，一溴二氯甲烷对TA98、TA100菌株显阳性，三溴甲烷对TA98+S9、TA100+S9菌株显阳性，二溴一氯甲烷对TA100菌株显阳性。卤代乙酸主要由五种化合物组成，它们是一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一溴乙酸、三溴乙酸。Ames致突变性试验中，卤代乙酸是TA1535、TA92、TA98、TA100及TA102菌株的直接致突变剂。溴酸根离子（BrO-3）1990年被确定为对人体有害的副产物，据Meier的动物试验证明，溴酸根离子可诱发中国地鼠卵巢细胞染色体畸变。另据国际流行病调查结果显示，饮用氯消毒水居民的消化系统、泌尿系统肿瘤发病率明显高于引用地下水（不氯化）的居民。

相关水质指标的制定

随着当今人们生活水平不断提高和饮用水水源的污染，人们迫切

4.2水处理工艺的加强与改善

通过强化混凝方法去除水体中消毒副产物的前驱物质。强化混凝法是指在常规处理工艺流程下，加入超量的混凝剂以提高原水中有机物的去除率。强化混凝有两个目的，第一个目的是达到消毒/消毒副产物条例所要求的总有机物（TOC）去除率，第二个目的是充分去除消毒副产物的前驱物质。大量的研究表明，采用强化混凝方法可以有效地提高TOC的去除率，减少消毒副产物的产生。

废除水处理工艺中的预氯化法。当水源受到污染，原水中含有大量的氨时，水厂通常在处理设备前投氯进行去除。这种水处理工艺虽然使水中氨与氯化合，达到除氨的目的。但由于造成投氯量加大，与有机物作用时间加长而使得三卤甲烷的生产量增加。因此，为避免饮用水中三卤甲烷的生成，应废除净水工艺中的预氯化工艺，采用如预投高锰酸钾或二氧化氯等工艺来代替。在原水或滤后水中含有三卤甲烷的前驱物质较多时，可采用二次氯化法来减少氯的投加量及氯在管路中的停留时间，即在管路起点可减少投氯量，是水中残留氯浓度较低，同时在中途配水池处再二次投加适量的氯量，以保证管网末梢出水中的余氯要求。

4.3居民可采用加热煮沸法去除一定的三卤甲烷

三卤甲烷中除溴仿外，其余的沸点均较低。据此，饮用水中若含有以氯仿为主的三卤甲烷时，居民可采用煮沸法，即将水煮沸3-5分钟便可去除60%以上的三卤甲烷类物质。

今后在消毒副产物控制方面所需做的研究有：在氯消毒作为饮用水的最终处理的前提下，研究去除消毒副产物前提物质方法。研究消毒新工艺，使饮用水的化学安全性与微生物安全性达到统一。

参考文献

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[2]张绍园，姜兆春等.饮用水消毒副产物控制技术研究现状与发展.《水处理技术》，1998,24(1):7-12

[3]郭士权.饮用