飲用水中主要消毒副產物及其檢測方法的研究

劉敬丹 劉婧娟

（1.唐山自來水水質處，河北 唐山 063000；2.內蒙古大學 化學化工學院，內蒙古 呼和浩特 010020）

飲用水中主要消毒副產物及其檢測方法的研究

劉敬丹1劉婧娟2

（1.唐山自來水水質處，河北 唐山 063000；2.內蒙古大學 化學化工學院，內蒙古 呼和浩特 010020）

本文簡單介紹了飲用水中消毒副產物的產生及其危害，三鹵甲烷作為主要消毒副產物對人體的危害。用氣相色譜法對三鹵甲烷進行檢測，及其檢測方法的研究。

飲用水；消毒副產物；三鹵甲烷；氣相色譜法

1 引言

作為一名水質檢測人員，深知飲用水消毒的必要性及對應消毒副產物對人類的危害。飲用水消毒副產物是在處理過程中出現的，在很多年前，開始用氯來消毒，估計到現在為止，也有上百年的歷史，全國各地自來水的消毒，基本上都是用氯，因為應用氯的好處比較多，能很快殺滅細菌，能除臭等。另外，投資氯的設備簡單，費用也比較低，具有余氯的持續作用，可以防止水在輸送過程中被二次污染。因此加氯對飲用水進行消毒一直延續至今，同時我們也要面對消毒副產物對我們產生的影響。

三鹵甲烷是飲用水中加氯消毒的主要副產物，經常使用含三鹵甲烷的水對人體健康有影響，一般將CHCl3、CHCl2Br、CHCIBr2和CHBr3四種鹵化物含量之和定義為總三鹵甲烷量（TTHM，ug/l），其中三氯甲烷占90%以上。飲用水中三鹵甲烷（THMs）等鹵代有機物主要是由水中有機物在加氯消毒過程中產生的，三鹵甲烷至今被認為是由最后氯化形成的主要消毒副產物，其中三氯甲烷是飲用水中最易產生、數量最大的三鹵甲烷。飲用水中的三鹵甲烷對人體健康危害非常大，實際觀察和實驗研究都證明，三鹵甲烷具有全身中毒作用和遠期效應，特別引人注意的是它對人和動物的致癌作用。有的研究證明三鹵甲烷具有積蓄性，高劑量的三鹵甲烷有明顯的致癌效應。我們為了盡可能的控制三鹵甲烷的含量，有些水廠使用余氯和二氧化氯共同作為消毒劑對飲用水進行消毒，效果不錯，但三鹵甲烷等消毒副產物的生成是避免不了的，我們可以通過對三鹵甲烷的含量監測來調控加氯量。用氣相色譜法對三鹵甲烷進行檢測，分別對各實驗條件進行了優化，從而建立起了快速、準確檢測水中三鹵甲烷的方法。

2 實驗材料與方法

2.1 原理

被測水樣置于密封的頂空瓶中，在一定溫度下經一定時間的平衡，易揮發的氯仿等三鹵甲烷從液相逸入液面空間的氣相中，此時，三鹵甲烷在氣相中的濃度和它在液相中的濃度成正比。通過實驗測定，可以計算三鹵甲烷的濃度。

2.2 實驗材料

2.2.1 儀器

Agilent 7890A氣相色譜與Agilent 7694E頂空進樣器，配有色譜工作站及NIST標準譜庫。

2.2.2 材料和試劑

Agilent公司20mL頂空瓶及聚四氟乙烯瓶墊，壓蓋器等。甲醇、氯仿及四氯化碳溶液均為優級純。

2.3 標準溶液

取三鹵甲烷標準溶液2mL～50mL容量瓶中純水定容，即為中間液，分別取不同體積的中間液配置標準曲線，標準曲線濃度為0、1、2、4、8、16、32 ug/L，分別取10mL置于20mL頂空瓶中，蓋上蓋子密封。

2.4 檢測條件

2.4.1 7694 E頂空進樣器進樣環容積：1mL；頂空瓶壓力：10psi；頂空溫度：45℃；進樣環溫度：55℃；傳輸線溫度：65℃；

平衡時間：40min；GC循環時間：20min；加壓時間：0.15min；

放空時間：0.20min；進樣時間：0.50min。

2.4.2 7890 AGC進樣口：揮發性物質分析接口；進樣口溫度200℃；

分流比：10∶1；載氣：氮氣；載氣流速：2mL/min。

柱溫：60℃，色譜柱：HP-5（30m×0.32mm×0.25um）；檢測器溫度：300℃；尾吹流量：60mL/min。

3 實驗結果與討論

3.1 平衡溫度的選擇

頂空分析中，升溫有利于揮發性物質的揮發，提高靈敏度，但是同樣會使樣品中的副反應增加。由于氯仿沸點比較低，因此本試驗選擇30℃，40℃，45℃作為平衡溫度進行選擇，試驗證明，在這個溫度區間一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三氯甲烷、三溴甲烷的峰面積隨溫度變化比較大，考慮到要盡量減少水蒸氣的揮發，因此選擇45℃作為平衡溫度。

3.2 平衡時間的選擇 當我們把平衡溫度定為45℃時，發現在一定時間內三鹵甲烷的峰面積隨平衡時間的延長而增大，但當平衡時間超過40min后，三鹵甲烷的峰面積變化不大（如圖1所示），同時考慮每個水樣能最有效率的完成，我們把平衡時間設為40min。

3.3 準確度和精密度

用外標法做標準曲線濃度為0、1、2、4、8、16、32ug/L的三鹵甲烷中各項的線性相關性，回收率和相對標準偏差見表1。

三鹵甲烷的含量即為三氯甲烷、一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三溴甲烷這四種化合物的實測值與其各自限值的比值之和。通過長期的水樣檢測，在一定的溫濕度環境下，檢測到的數據顯示，用氣相色譜法檢測飲用水中三鹵甲烷的含量，其準確度和精確度都很高，標準曲線的重復性也不錯。

表1 三鹵甲烷的精確度和準確度

結語

三鹵甲烷作為飲用水中加氯消毒的主要副產物，屬于致癌化學物，會增加患疾病風險，而在如今的飲用水消毒工藝中是避免不了的。尤其是夏天的多雨季節和冬季較寒冷的月份，水中副產物濃度會比較高。雨季對pH值的影響，寒冷天氣水中有機物消耗比較低，溫度的影響，導致飲用水中三鹵甲烷的含量明顯增高。現如今各自來水水廠采用液氯，二氧化氯作為共同的消毒劑，盡可能的減少三鹵甲烷等副產物的生成。因三鹵甲烷具有致突變性，致癌性，有的還有致畸性和神經毒性作用，可引起肝、腎和腸道腫瘤，生活飲用水衛生標準中嚴格規定了其限值，用氣相色譜隨時監測飲用水中三鹵甲烷的含量，對人們的身體健康負責。我們不斷優化三鹵甲烷的檢測條件，增加三鹵甲烷檢測含量的準確度和精確度，有效預防飲用水中三鹵甲烷對人體產生危害。

[1]邵志良.自來水氯化消毒的改迸[J].環境工程，1990（06）：1-3.

[2]陳忠林，范潔，楊榮華，等.飲用水加氯消毒副產物及其控制技術的發展[J].哈爾濱建筑大學學報，2000，33（06）：35-39.

[3]黃君禮.國內主要水廠鹵仿的調查[J].環境化學，1987（04）：80-86.

[4]葛少林.水中微量及痕量三氯甲烷、四氯化碳的頂空氣相色譜測定法[J].環境與健康雜志，20（04）：238-240.

[5]王琳，王寶貞.飲用水深度處理技術（第l版）[M].北京：化學工業出版社，2002.

[6] Roger Lfiror.用Agilent G1888頂空進樣：器/6890N氣相色譜儀/5973inertMSD檢測系統測定藥品中的殘留溶劑[J].衛生研究，34（05）：1-5.

[7] GB/T5750.8-2006，生活飲用水標準檢測方法[S].

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