太湖飲用水源地主要異味物質檢測及其時空變化規律研究

徐振秋　張曉赟　廖蕾　徐恒省　李繼影

摘要：目的：建立項空固相微萃取-氣相色譜-質譜法同時檢測水中9種異味物質的方法。方法：采用該方法對太湖蘇州區域某飲用水源地異味物質含量進行檢測。結果：對檢測數據進行統計分析，蘇州某飲用水源地致嗅的異味物質主要是2-甲基異嵌醇；異味物質濃度高的月份主要集中在6-10月；太湖（蘇州轄區）東部沿岸、南部沿岸2-甲基異莰醇和土臭素濃度水平高于同期西部沿岸及湖心區域。

關鍵詞：飲用水源地；檢測方法；異味物質；2-甲基異嶷醇；時空變化規律

1.前言

消費者評價飲用水水質好壞的主要指標之一是異味，尤其是無錫藍藻事件后，公眾對飲用水安全問題越來越重視。在所發生的嗅味問題中，顫藻、席藻和魚腥藻等代謝產生的2-甲基異莰醇（2-MIB）和土臭素（geosmin）是導致水體土霉味的主要物質。太湖是蘇州市區的飲用水源地，飲用水質量則直接關系到人民群眾的身體健康安全。為了解決這一系列的異味問題，必須建立測定水體中異味物質的檢測方法以及摸清太湖飲用水源地主要異味物質的時空變化規律，以便對水源地異味物質起到監控和預警的作用。在新的《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）中規定了土臭素（Geosmin）和2-甲基異莰醇（2-MIB）的標準限值（均為10ng/L），而我國缺少相應的標準分析方法。為此，本研究結合國內異味物質分析方法，建立頂空固相微萃取-氣相色譜質譜法對土臭素、2-甲基異莰醇等9種異味物質。

2.材料與方法

2.1實驗儀器 7890GC/5975C MSD氣相色譜質譜儀，來自美國安捷倫公司；MPS2多功能自動進樣系統，來自德國Gerstel公司；固相微萃取纖維PDMS/DVB（65um），來自美國Supelco公司。

2.2試劑、標準品 GSM和2-MIB為標準品，質量濃度為100ug/mL，來自美國Supelco公司。實驗室用水為Milli-Q超純水（18.2MΩ），實驗室所用其他試劑NaCl為分析純，使用前需經過105℃和400℃烘干。

2.3實驗方法 取10mL水樣加入20mL的頂空瓶中，加3g固體氯化鈉，60℃預平衡5min，萃取30min；在250℃下熱解析3min，進樣。DB-5ms色譜柱，載氣為氦氣，恒流模式，流量1.0mL/min。柱溫：50℃保持2min，以8℃/min升至160℃，再以20℃/min升至280℃，保持3min。進樣口溫度250℃，質譜接口溫度250℃，不分流進樣，進樣時間3min。EI離子源，能量70eV，溫度230℃，四級桿溫度150℃。數據采集模式為選擇離子掃描。

3.結果與分析

3.19種異味物質及內標總離子流色譜圖 詳見圖1。

3.2太湖水源地異味物質時間變化規律 對檢測數據進行統計分析，蘇州飲用水源地水體主要異味物質是2-甲基異嵌醇、土臭素、β-環檸檬醛，β-紫羅蘭酮。我國生活飲用水衛生標準（GB5749-2006）中規定了土臭素標準限值（10ng/L）。根據上述標準，蘇州某飲用水土臭素濃度連續3年年均值低于標準限值，因此土臭素對水體異味貢獻較小。我國生活飲用水衛生標準沒有β-環檸檬醛標準，β-紫羅蘭酮限值，根據β-環檸檬醛濃度小于1ug/L時產生青草氣味，1-10ug/L時產生干草及木頭氣味，大于10ug/L時產生煙草氣味。飲用水源地β-環檸檬醛濃度小于1ug/L。因此β-環檸檬醛濃度雖然高于2-甲基異莰醇，其對水體異味的貢獻較小。文獻報道β-紫羅蘭酮嗅覺閾值為7ng/L，氣味為紫羅蘭香味。2個飲用水源地β-紫羅蘭酮濃度在個別月份高于其嗅覺閾值，其對水體異味的貢獻也較小。根據各異味物質的年均值和嗅覺閾值分析，導致飲用水源地異味的主要物質是2-甲基異嵌醇，水體異味表現為土霉味，與人體感覺一致。對2013-2015年太湖飲用水源地主要異味物質年均值進行統計分析（圖2），太湖飲用水源地4種主要異味物質都有很大幅度的降低，說明太湖飲用水源地水質有逐年變好的趨勢，但是2-MIB的3年年均值均超過了其嗅覺閾值，所以仍然需要對水源地的異味物質進行預警控制。

對2013-2015年太湖蘇州某飲用水源地異味物質2-MIB進行統計分析（圖3），太湖飲用水源地2-MIB呈現單峰形式。2-MIB濃度高的月份主要集中在6-10月，也是主要超標的月份，其中8-9月達到峰值。

3.3太湖水源地異昧物質空間變化規律 太湖（蘇州轄區）東部沿岸、南部沿岸2-甲基異莰醇和土臭素濃度水平高于同期西部沿岸及湖心區域。太湖（蘇州轄區）嗅味物質隨季節變化趨勢基本一致：嗅味物質濃度峰值出現在夏季和秋季。根據時空分布特點，可以推斷嗅味物質來源是內源性的，是區域或局部的生態條件造成了不同種類微生物生長，產生并向水體釋放不同的異味物質。比如，某飲用水源地西北面有圍網養殖，養殖區2-甲基異莰醇濃度顯著高于取水口，由于養殖區大量投料，導致局部富營養化程度加劇，促進微生物產生并釋放嗅味物質導致水體2-甲基異莰醇濃度顯著升高

4.結論

綜合上述，太湖蘇州地區飲用水源地異味物質濃度水平較高，但有逐年變好的趨勢。太湖蘇州轄區主要異味物質2-甲基異莰醇濃度3年都超過了標準限值。每年6-10月異味物質濃度都維持在較高的濃度水平，其中8月和9月達到峰值。太湖（蘇州轄區）東部沿岸、南部沿岸2-甲基異莰醇和土臭素濃度水平高于同期西部沿岸及湖心區域。建立水體中異味物質的測定方法并掌握異味物質的時空變化規律，有利于太湖飲用水源地異味物質的預警和監控。