藻類對劍水蚤生成消毒副產物的影響研究

王蕾　宋弼堯　孫興濱　史正晨

摘 要：本文以劍水蚤和銅綠微囊藻協同培養下代謝產物為研究對象，模擬實際水源水情況，考察消毒副產物的生成規律，結果表明，DCAA隨著反應時間增加而減少，TCM、 CH、 1，1-DCP、 1，1，1-TCP、 TCAA，隨著反應時間增加先增加再降低，TCAN， TCNM則持續增加。隨著投氯量的增加，TCM、CH、TCNM、1，1，1-TCP、DCAA、TCAA持續增加，TCAN先降低后增加，1，1-DCP則與TCAN趨勢相反。

關鍵詞：劍水蚤；銅綠微囊藻；消毒副產物

中圖分類號：TU99 文獻標志碼：A

0 引言

現如今藻類水華現象在世界范圍內頻繁出現。水華已經嚴重影響了中國幾個重要的供水系統，包括太湖、巢湖、滇池還有很多水庫近些年都出現了水華現象。在水華發生的過程中藍藻通常起主導作用，例如銅綠微囊藻、顫藻、魚腥藻、束絲藻和念珠藻屬。對水源水加氯消毒過程中會產生各類氯化消毒副產物。

近些年來，一些水庫及淡水湖泊由于水體富營養化造成劍水蚤過度繁殖并造成水體污染。劍水蚤的出現也對飲用水處理造成了許多問題，例如劍水蚤極易通過砂濾池在供水系統中引起水質問題。水體富營養化使藻類大量繁殖的同時，以劍水蚤為代表的浮游動物迅速增加，因此，銅綠微囊藻與劍水蚤在水源水中是同時存在的。本研究結果將進一步揭示復雜水質條件下，消毒副產物的生成規律，為自來水廠生產提供理論依據。

1 實驗材料與方法

1.1 提取消毒副產物前處理方法

按照美國環保局的EPA551.1[4]中的方法進行前處理。

1.2 消毒副產物的檢測

采用Agilent GC-7890氣相色譜儀分別對三鹵甲烷以及鹵乙酸進行檢測，檢測條件如下所述：

色譜柱：HP-5石英毛細管柱（30 mm×0.25 mm的薄膜厚度0.25 mm ID）；進樣口溫度：200 ℃；ECD檢測器溫度：290 ℃；程序升溫：起始5 min升至35 ℃，而后10 ℃/min升至75 ℃，保持5 min，然后10 ℃/min升至100 ℃并持續2 min。

1.3 試驗方法

氯化消毒試驗在密封玻璃瓶中進行，反應基本條件：氯投量為20mg/L，反應溫度控制在20±2℃，pH=7.0，氯化反應時間為48h，影響因素及測試水平如下：反應時間（6h、12h、24h、48h、72h），氯投量（2mg/L、4mg/L、8mg/L、10mg/L、20mg/L）。

2 結果與討論

2.1 反應時間的影響

圖1為混合培養代謝產物在不同pH條件下消毒副產物變化情況?？梢钥闯?，氯化消毒銅綠微囊藻與劍水蚤混合培養代謝產物，然而在所檢測的8種消毒副產物中，TCM的生成量最高，最高達到325.1μg，TCNM、TCAN、1，1-DCP、1，1，1-TCP生成量較低，最大生成量均不超過20μg，其中1，1-DCP在72h時生成量只有1.85μg，隨著反應時間的相對增加，TCAN、TCNM的生成量也逐漸增加，那是因為藻類有機物（AOM）含有較多的有機氮，有機氮與氯反應速率較快，因為時間增加，生成量增加，所以含氮消毒副產物TCAN、TCNM的生成量持續增加，TCM、CH、1，1-DCP、1，1，1-TCP，TCAA的生成量隨著反應時間的增加先增加后降低，我們不難看出在反應過程中1，1-DCP前體物被氧化為1，1，1-TCP前體物，隨著反應時間的增加，1，1，1-TCP發生水解反應，CH、TCM為穩定消毒副產物，當反應結束時，發現均有余氯被檢出，余氯發生了進一步氧化反應，生成了其他物質，HAAs前體物活性高，易被氧化，所以DCAA從6h到72h持續被氧化生成TCAA，TCAA由于DCAA的氧化反應先增加，又因為自身的氧化反應而隨著反應時間的增加，生成量也隨即降低。

2.2 投氯量的影響

從圖2可以看出，TCM、CH、DCAA、TCAA、1，1，1-TCP、TCNM均隨著投氯量的增加而增加，其中1，1，1-TCP在投氯量為2mg/L時沒有被檢出，由此可以說明在該反應的條件下1，1，1-TCP的生成量低于檢出限值，TCM、CH、DCAA、TCAA作為穩定的含碳消毒副產物，當前體物充足時生成量會隨著投氯量的增加而增加，而不穩定的消毒副產物則會隨著反應的進行隨著投氯量的增加先增加而后降低，1，1-DCP在投氯量為8mg/L時下降，因為在此時1，1-DCP的之前水解速率則大于生成速率，而1，1-DCP水解會產生1，1，1-TCP，所以1，1，1-TCP雖然是不穩定消毒副產物，但生成量依然會持續不斷的升高。含氮消毒副產物TCAN的生成量隨著投氯量的增加而先增加后降低，TCAN在投氯量為2mg/L時生成量最大時是因為AOM中的有機氮含量高，有機氮與氯的反應速率較快，但同時延滯了C-DBPs，所以就造成了C-DBPs在投氯量為2mg/L時生成量均比較低。

結論

（1）隨著反應時間的延長，含氮消毒副產物TCAN、TCNM呈增加趨勢，DCAA呈下降趨勢，TCM、CH、1，1-DCP、1，1，1-TCP、TCAA則先增加后減少。TCAN、TCNM持續增加是因為藻類有機物（AOM）含有大量有機氮，有機氮與氯反應速率較快，但卻使生成含碳消毒副產物的反應延滯，TCM、1，1-DCP、1，1，1-TCP、TCAA最大值的反應時間出現在12小時內。

（2）隨著氯投量的增加，TCM、TCNM、CH、1，1，1-TCP、DCAA、TCAA呈總體上升趨勢，1，1-DCP先增加后降低，TCAN則與1，1-DCP趨勢相反，由于氯投量為2mg/L時，1，1，1-TCP濃度低于檢出限，所以測得數據為0mg/L。1，1-DCP在氯投量為4mg/L時得到最大值，TCAN在氯投量為10mg/L時得到最小值。

參考文獻

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