太湖飲用水源地主要異味物質(zhì)檢測及其時(shí)空變化規(guī)律研究

徐振秋　張曉赟　廖蕾　徐恒省　李繼影

摘要：目的：建立項(xiàng)空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法同時(shí)檢測水中9種異味物質(zhì)的方法。方法：采用該方法對(duì)太湖蘇州區(qū)域某飲用水源地異味物質(zhì)含量進(jìn)行檢測。結(jié)果：對(duì)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，蘇州某飲用水源地致嗅的異味物質(zhì)主要是2-甲基異嵌醇；異味物質(zhì)濃度高的月份主要集中在6-10月；太湖（蘇州轄區(qū)）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(qū)域。

關(guān)鍵詞：飲用水源地；檢測方法；異味物質(zhì)；2-甲基異嶷醇；時(shí)空變化規(guī)律

1.前言

消費(fèi)者評(píng)價(jià)飲用水水質(zhì)好壞的主要指標(biāo)之一是異味，尤其是無錫藍(lán)藻事件后，公眾對(duì)飲用水安全問題越來越重視。在所發(fā)生的嗅味問題中，顫藻、席藻和魚腥藻等代謝產(chǎn)生的2-甲基異莰醇（2-MIB）和土臭素（geosmin）是導(dǎo)致水體土霉味的主要物質(zhì)。太湖是蘇州市區(qū)的飲用水源地，飲用水質(zhì)量則直接關(guān)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(zhì)的檢測方法以及摸清太湖飲用水源地主要異味物質(zhì)的時(shí)空變化規(guī)律，以便對(duì)水源地異味物質(zhì)起到監(jiān)控和預(yù)警的作用。在新的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）中規(guī)定了土臭素（Geosmin）和2-甲基異莰醇（2-MIB）的標(biāo)準(zhǔn)限值（均為10ng/L），而我國缺少相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)分析方法。為此，本研究結(jié)合國內(nèi)異味物質(zhì)分析方法，建立頂空固相微萃取-氣相色譜質(zhì)譜法對(duì)土臭素、2-甲基異莰醇等9種異味物質(zhì)。

2.材料與方法

2.1實(shí)驗(yàn)儀器 7890GC/5975C MSD氣相色譜質(zhì)譜儀，來自美國安捷倫公司；MPS2多功能自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)，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(biāo)準(zhǔn)品 GSM和2-MIB為標(biāo)準(zhǔn)品，質(zhì)量濃度為100ug/mL，來自美國Supelco公司。實(shí)驗(yàn)室用水為Milli-Q超純水（18.2MΩ），實(shí)驗(yàn)室所用其他試劑NaCl為分析純，使用前需經(jīng)過105℃和400℃烘干。

2.3實(shí)驗(yàn)方法 取10mL水樣加入20mL的頂空瓶中，加3g固體氯化鈉，60℃預(yù)平衡5min，萃取30min；在250℃下熱解析3min，進(jìn)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(jìn)樣口溫度250℃，質(zhì)譜接口溫度250℃，不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣時(shí)間3min。EI離子源，能量70eV，溫度230℃，四級(jí)桿溫度150℃。數(shù)據(jù)采集模式為選擇離子掃描。

3.結(jié)果與分析

3.19種異味物質(zhì)及內(nèi)標(biāo)總離子流色譜圖 詳見圖1。

3.2太湖水源地異味物質(zhì)時(shí)間變化規(guī)律 對(duì)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，蘇州飲用水源地水體主要異味物質(zhì)是2-甲基異嵌醇、土臭素、β-環(huán)檸檬醛，β-紫羅蘭酮。我國生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-2006）中規(guī)定了土臭素標(biāo)準(zhǔn)限值（10ng/L）。根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，蘇州某飲用水土臭素濃度連續(xù)3年年均值低于標(biāo)準(zhǔn)限值，因此土臭素對(duì)水體異味貢獻(xiàn)較小。我國生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)沒有β-環(huán)檸檬醛標(biāo)準(zhǔn)，β-紫羅蘭酮限值，根據(jù)β-環(huán)檸檬醛濃度小于1ug/L時(shí)產(chǎn)生青草氣味，1-10ug/L時(shí)產(chǎn)生干草及木頭氣味，大于10ug/L時(shí)產(chǎn)生煙草氣味。飲用水源地β-環(huán)檸檬醛濃度小于1ug/L。因此β-環(huán)檸檬醛濃度雖然高于2-甲基異莰醇，其對(duì)水體異味的貢獻(xiàn)較小。文獻(xiàn)報(bào)道β-紫羅蘭酮嗅覺閾值為7ng/L，氣味為紫羅蘭香味。2個(gè)飲用水源地β-紫羅蘭酮濃度在個(gè)別月份高于其嗅覺閾值，其對(duì)水體異味的貢獻(xiàn)也較小。根據(jù)各異味物質(zhì)的年均值和嗅覺閾值分析，導(dǎo)致飲用水源地異味的主要物質(zhì)是2-甲基異嵌醇，水體異味表現(xiàn)為土霉味，與人體感覺一致。對(duì)2013-2015年太湖飲用水源地主要異味物質(zhì)年均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（圖2），太湖飲用水源地4種主要異味物質(zhì)都有很大幅度的降低，說明太湖飲用水源地水質(zhì)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(duì)水源地的異味物質(zhì)進(jìn)行預(yù)警控制。

對(duì)2013-2015年太湖蘇州某飲用水源地異味物質(zhì)2-MIB進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（圖3），太湖飲用水源地2-MIB呈現(xiàn)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(biāo)的月份，其中8-9月達(dá)到峰值。

3.3太湖水源地異昧物質(zhì)空間變化規(guī)律 太湖（蘇州轄區(qū)）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(qū)域。太湖（蘇州轄區(qū)）嗅味物質(zhì)隨季節(jié)變化趨勢基本一致：嗅味物質(zhì)濃度峰值出現(xiàn)在夏季和秋季。根據(jù)時(shí)空分布特點(diǎn)，可以推斷嗅味物質(zhì)來源是內(nèi)源性的，是區(qū)域或局部的生態(tài)條件造成了不同種類微生物生長，產(chǎn)生并向水體釋放不同的異味物質(zhì)。比如，某飲用水源地西北面有圍網(wǎng)養(yǎng)殖，養(yǎng)殖區(qū)2-甲基異莰醇濃度顯著高于取水口，由于養(yǎng)殖區(qū)大量投料，導(dǎo)致局部富營養(yǎng)化程度加劇，促進(jìn)微生物產(chǎn)生并釋放嗅味物質(zhì)導(dǎo)致水體2-甲基異莰醇濃度顯著升高

4.結(jié)論

綜合上述，太湖蘇州地區(qū)飲用水源地異味物質(zhì)濃度水平較高，但有逐年變好的趨勢。太湖蘇州轄區(qū)主要異味物質(zhì)2-甲基異莰醇濃度3年都超過了標(biāo)準(zhǔn)限值。每年6-10月異味物質(zhì)濃度都維持在較高的濃度水平，其中8月和9月達(dá)到峰值。太湖（蘇州轄區(qū)）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(qū)域。建立水體中異味物質(zhì)的測定方法并掌握異味物質(zhì)的時(shí)空變化規(guī)律，有利于太湖飲用水源地異味物質(zhì)的預(yù)警和監(jiān)控。