二氧化氯与氯联合控制水中消毒副产物生成量
摘 要:以武汉汉江水源水为对象,运用化学分析和生物学试验的方法,分析不同配比的二氧化氯和氯联合消毒对水中有机和无机消毒副产物生成量的影响。结果 不同配比的二氧化氯和氯联合消毒,在pH为6的水样中,亚氯酸盐生成量随加氯量的增加明显减少;统计分析显在pH6与pH7、pH8水样之间亚氯酸盐含量差异有统计学意义;与单一加氯消毒水样相比,联合消毒水样中三氯甲烷、二氯乙酸和三氯乙酸分别下降50%～86%,20%～63%和35%～85%,非挥发性有机物对TA98菌株的致突变比活性也有所降低。结论 当ClO2和Cl2联合投加量为015+4,110+2,110+4,115+2,115+4mg/L时,水中氯化消毒副产物的生成量以及非挥发性有机物的致突变比活性低于单一加氯消毒水样。
关键词:二氧化氯;氯;联合消毒;消毒副产物
目前,加氯消毒是饮用水消毒的主要方式,但氯化消毒可产生如三卤甲烷(Trihalomethane,THMs)、二氯乙酸(Dichloroaceticacid,DCAA)和三氯乙酸(Trichloroaceticacid,TCAA)等副产物。流行病学研究表明,长期饮用此种自来水使患膀胱癌、直肠癌和结肠癌的危险增加〔1〕。而二氧化氯(ClO2)作为氯的替代消毒剂具有较好的消毒效果,且不形成THMs等有害物质〔2,3〕,但水中ClO270%以上可以转化为亚氯酸盐(ClO-2)〔4〕,而ClO-2可引起溶血性贫血和人体高铁血红蛋白的增加〔2〕。本研究采用不同剂量的ClO2和Cl2联合消毒汉江水源水,探讨从多组联合消毒实验结果中筛选出能减少消毒副产物的投加配比。
1 材料与方法
1.1 试剂和仪器
(1)树脂型号及特征:AmberliteXAD-2型大孔树脂(美国),为非极性树脂。
(2)化学试剂:甲醇、乙醚、乙腈、丙酮、二氯甲烷、二甲基亚砜(DMSO)、甲基叔丁基醚(MtBE)、氧化苯砷、三氯丙烷等,各种无机盐、有机试剂绝大部分为国产分析纯或优级纯。
(3)Ames菌株:鼠伤寒沙门菌(Samonellatyphimurium)组氨酸营养缺陷型菌株TA98(美国Ames实验室赠予)。
(4)主要仪器设备:GC-3800气相色谱仪(Virian,美国),电位滴定仪(Metrom,瑞士),真空旋转浓缩仪(德国),Orion(Model818)pH酸度计。
1.2 消毒剂的配制及标定
Cl2消毒溶液:是将商品漂白粉精片碾磨、溶解,定容,取上清液测其有效氯含量。ClO2消毒溶液:根据文献〔5〕方法进行,收集ClO2气体于含三蒸水的棕色磨口瓶中,4℃冰箱保存。
1.3 汉江水源水的消毒实验
2004年5～9月,采集武汉汉江水源水,水样总有机碳(TOC)2101～3101mg/L,pH7190～8120,水温为10～20℃;水样按015,110,115mg/L加ClO2消毒30min后,再投加2,4,6mg/LCl2继续消毒1h,检测细菌总数和总大肠菌群。
1.4 水样中ClO2-的测定
pH酸度计测定试验水样pH变化,用011mol/LHCl和NaOH将试验水样pH调为6,7,8(±0105),再按照113步骤进行ClO2和Cl2的联合消毒,用电流滴定法Ⅱ〔5〕测定水中ClO-2的浓度。
1.5 水样中CHCl3的测定
CHCl3的测定采用顶空气相电子捕获检测(ECD)色谱法,按参考文献〔6〕进行。色谱条件:玻璃柱长2m,内径3mm,担体ChromosorbWAW80～100目,载气991999%高纯度N2,流量25ml/min,柱温为95℃,进样口120℃,检测器250℃,进样量40μl。以保留时间法定性,以外标峰标准曲线法定量。
1.6 水样中卤代乙酸的检测
卤代乙酸检测方法按参考文献〔7〕进行。色谱柱:CP-Sil24CB-LowBleed/MS弹性石英毛细管柱(0125mm×30m×0125μm),色谱条件:进样口温度:200℃;检测器温度:300℃;柱温:40℃保持5min,以10℃/min速度升温至135℃,再以20℃/min升温至240℃保持3min。载气991999%高纯度N2,柱流速恒定111ml/min,尾吹5ml/min。内标法定量。
1.7 水样有机物致突变性检测
水样非挥发性有机物(Non2volatileorganiccompounds,NVOCs)的提取按参考文献〔8〕进行,Ames试验参照1983年修订的方法〔9〕,测试菌株为TA98,在不加S9的条件下进行,各水样每个测试剂量设3皿平行,试验结果以突变率(MR值)表示,凡MR≥2并呈剂量反应关系者,为致突变阳性,否则为阴性。用直线回归方程计算致突变比活性强度(即单位体积水样中NVOCs增加的回变菌落数,即自发回变菌落数×斜率),比较不同消毒水样中NVOCs的致突变性差异。
2 结 果
2.1 ClO2与Cl2联合消毒水源水的效果比较
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