生活飲用水中鹵乙酸的毒性研究及檢測技術

陳曉夢

（東平縣疾病預防控制中心質量管理科，山東泰安 271500）

水廠生活飲用水的小杜，主要是選擇紫外線消毒、臭氧消毒及加氯消毒等方式。上述消毒方式消殺飲用水中的微生物的同時，在物理或化學反應后產生消毒副產物，包含鹵乙酸、三鹵甲烷及鹵乙氰等。通過相關研究了解到，生活飲用水中的鹵乙酸含量屬于痕量級別，但由于鹵乙酸對人體健康存在一定危害，所以需要選擇合適的檢測技術進行鹵乙酸檢測分析，以保證生活飲用水質量和安全，為人們身體健康提供堅實的保障[1]。本文通過總結鹵乙酸毒性的系統化研究，分析目前的檢測技術發展現狀，了解其中的不足，并就推動鹵乙酸檢測技術創新優化提出展望，為后續理論研究和實踐提供參考。

1 鹵乙酸的毒性研究

1.1 急、慢性毒性 鹵乙酸是生活飲用水消毒副產物的主要部分，由氫原子、鹵素原子構成，化學結構較為簡單，屬于消毒的副產物。生活飲用水中產生鹵乙酸物質，是由自然因素和人為因素聯合作用產生，因此呈現出急、慢性毒性作用。通過鹵素乙酸毒性研究結果來看，鹵素乙酸毒性的高低，伴隨著鹵族原子數量增加反向減少，鹵族原子減少而毒性增加，伴隨著質子數增加而逐步增加。理論界關于鹵乙酸的毒性作用有著諸多研究成果，張瑜等[2]在關于鹵乙酸毒性研究中，按照毒性高低將鹵乙酸排序，結果是一溴乙酸、一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸及二溴乙酸。水廠在消毒副產物的處理中，如果處理不當，將會直接破壞生態環境穩定，甚至對人們身體健康帶來不良影響。所以，應該加強水廠鹵乙酸監測和處理，盡可能減少飲用水中的鹵乙酸含量。在水中常見的消毒副產物中，一氯乙酸、一溴乙酸、三氯乙酸均存在暴露和風險，在急性試驗中毒性最強的當屬一溴乙酸，一氯乙酸和三氯乙酸次之。結合劉祖發[3]研究成果來看，二氯乙酸的細菌半致死效應濃度為184.07μg/L，三氯乙酸為193.57μg/L，一溴乙酸為13.47μg/L，二溴乙酸為15.00μg/L。

1.2 生殖發育毒性 關于二溴乙酸、二氯乙酸和三氯乙酸等物質毒性研究中，如果累積量較多，會誘發生殖發育異常，增加心血管缺陷出現概率。許多大鼠試驗中，證實了分別飲用含有不同濃度二溴乙酸的水，高劑量組的大鼠單側附睪存在發育異常情況。醋酸和鹵乙酸等物質毒性對比中，組織全胚胎實驗，在規避母體混雜因素影響下，此類酸物質將會直接對胚胎發育產生毒副作用，酸的發育毒性表現出加和性等特點。在關于二溴乙酸對大鼠動情周期影響中，伴隨著二溴乙酸含量增加，會導致大鼠動情周期發生改變，一定程度上促進卵泡雌二醇釋放含量。

二溴乙酸誘發的卵泡減少機制尚不明確，通過相關試驗結果分析，可能是原始卵泡庫和卵泡形成過程等因素影響，DBAA改變卵母細胞、顆粒細胞特異性、生長因子表達，如，干細胞因子對卵泡形成產生抑制效果，進而導致顆粒細胞和卵母細胞死亡。另外，轉化生長因子-β超家族，作為正常卵泡發育的必要物質，受到干擾將會導致原始卵泡減少，對卵泡正常發育產生不良影響[4]。

1.3 細胞毒性 通過評估二鹵乙酸、單鹵乙酸、三鹵乙酸等消毒副產物的影響，以細胞甘油醛 -3- 磷酸脫氧酶為研究對象，結果表明單鹵乙酸的溴乙酸和碘乙酸具有較強的細胞抑制作用，細胞 ATP 水平顯著下降。二鹵乙酸和三鹵乙酸的細胞抑制性不強，理論上認為鹵乙酸是基于丙酮酸脫氫酶激酶的抑制劑，實現丙酮酸脫氫酶復合體活性提升的作用[5]。為了了解三氯乙酸對淋巴細胞增殖所產生的影響，可以選擇人體的外周靜脈血，將淋巴細胞分離，在不同時間段分別檢測二氯乙酸、三氯乙烯及三氯乙酸所起到的細胞增殖能力。結果表明，二氯乙酸相較于其他幾種物質，對于體外培養淋巴細胞的毒性作用最強。

1.4 遺傳毒性 為了更加深入了解三溴乙酸遺傳毒性，選擇小鼠淋巴細胞作為試驗細胞，將其分別置于濃度不同的三溴乙酸溶液中，選擇CBMN-cyt試驗用于檢測物質的遺傳毒性。根據試驗結果顯示，三溴乙酸的遺傳毒性較強，其主要是同染色體重組、DNA錯誤修復和染色體損傷等因素存在密切關聯[6]。

2 生活飲用水的鹵乙酸檢測現狀

2.1 標準檢測方法 目前國內生活飲用水的鹵乙酸檢測中，依據《生活飲用水標準檢驗方法消毒副產物指標》標準，選用液液萃取衍生氣相色譜法，可以滿足三氯乙酸、二氯乙酸以及一氯乙酸等消毒副產物的檢測需要[7]。此種檢測方法優勢鮮明，在水源水和其他生活飲用水檢測中應用，給出的三種物質最低質量濃度為1.0μg/L、2.0μg/L和5.0μg/L，但是其他的鹵乙酸物質卻并未給出明確的檢測標準[8]。

2.2 生活飲用水中鹵乙酸檢測技術 關于生活飲用水的鹵乙酸檢測，需要選擇合理的水樣前處理技術，具體有以下幾種：①直接進樣法。此種方法靈敏度和精準度較高，適合應用在儀器設備自動化水平較高的情況，無論是液相色譜電感耦合等離子體質譜聯用法，還是液相色譜質譜聯用法均可以得到有效應用，在檢測前不需要水樣處理，可以直接依據標準和要求進行鹵乙酸檢測[9]。在生活飲用水中鹵乙酸檢測時，選擇非抑制型離子色譜串聯質譜法，可以滿足飲用水中鹵氧化物和鹵乙酸產物同時檢測，采用直接進樣法只需要在進樣口安裝0.45μg/L濾膜過濾器。在鹵乙酸檢測中，如果是選擇離子色譜串聯四極桿質譜聯用法，可以實現生活飲用水中9種以上鹵乙酸的快速檢測，純凈水樣采用的0.22μg/L濾膜器，直接試驗分析。另外，三氯乙酸和二氯乙酸檢測中，同樣可以選擇直接進樣法，不需要對水樣提前處理，即可獲取精準可靠的結果[10]。②液液萃取衍生法。此種檢測方法優勢較為突出，在國內外均得到了有效應用，適合在氣相色譜質譜聯用儀或氣相色譜依法的樣品前處理，可以將結果誤差控制在合理范圍內[11]。鹵乙酸的沸點較高，氣相色譜進樣口汽化難度較大，為了保證分析結果精準度，主要是選用衍生法來產生相應衍生物，沸點降低后進行分析。一般情況下，基于甲酯化試劑產生酯化反應過程中，使用專門的儀器設備來分析產生的酯類化合物。在三氯乙酸和二氯乙酸副產物檢測中，采用液液萃取-超聲輔助衍生化氣相色譜法，可以滿足兩種副產物同步測定需要，水中被測物質，主要是使用甲基叔丁醚萃取而來，在50 ℃溫度下超聲處理，促進硫酸-甲醇衍生物生成。部分學者在生活飲用水的鹵乙酸物質檢測中，在樣品處理中通過酸化處理后加入一定量無水硫酸鈉，可以促進水樣的有機相、水相分離，采用液液萃取-甲醇衍生-氣相色譜-質譜法聯合測定，萃取鹵乙酸后生成鹵乙酸甲酯，最后使用氣相色譜-質譜儀測定物質。③固相萃取方法。在鹵乙酸檢測中選擇固相萃取方法，多是嵌入吸附劑到載體上，充分吸附鹵乙酸化合物，在此基礎上使用洗脫劑對樣品脫水處理，可以實現分離提純的目的。使用專門的儀器設備檢測分析分離提純的物質。在關于固相萃取方法研究中，對于生活飲用水的痕量氯乙酸物質檢測分析中，使用D101型大孔樹脂充當吸附劑，實現樣品固相萃取。同時，采用此種方法，也可以用于自來水中氯乙酸物質檢測分析，通過D101型大孔樹脂富集與乙腈洗脫處理，然后檢測物質含量，檢測結果精準度較高。飲用水痕量鹵代乙酸檢測中，基于固相萃取方法進行樣品處理，具有清除雜質的作用。

2.3 生活飲用水的鹵乙酸檢測新技術 ①氣相色譜質譜聯用法。此檢測方法優勢鮮明，具有氣相色譜法分離能力較強的特點，因此檢測方法的靈敏度和有效性均較高，定量、定性分析后可以獲得精準的數據，通常是在環境保護、醫學檢測和食品安全等檢測領域被廣泛應用。此種方法經過不斷推陳出新，開始嘗試著在生活飲用水的鹵乙酸檢測中應用，實際效果較為理想。如，在鹵乙酸檢測中選擇氣相色譜質譜聯用法踐行檢測，水樣前處理后，經過酸化、萃取、甲醇溶液衍生等一系列環節，生成鹵乙酸甲酯，然后使用氣相色譜質譜聯用法檢測鹵乙酸物質含量。結果表明，檢測所采用的一氯乙酸、二氯乙酸和三氯乙酸線性范圍均在5.0～100μg/L，相對標準偏差則是4.8%～5.1%（n=6）。由此看來，生活飲用水中的鹵乙酸檢測中，采用氣相色譜質譜聯用法是合理的。在關于飲用水中鹵乙酸的檢測中，采用氣相色譜質譜聯用法，通過合理化選擇內標物，分析水浴時間和溫度、硫酸及硫酸鈉用量等因素所產生的影響，進而提供有利的實驗條件。此種方法實際應用的精準度較高，檢測較為靈敏，可以滿足生活飲用水中多數鹵乙酸物質檢測需要。另外，在鹵乙酸檢測方法不斷研究創新下，涌現出很多操作便捷、安全與可靠的鹵乙酸定量檢測方法，如：選擇五氟芐基酯化反應，對水樣前處理，聯合使用負離子化學電離法和氣相色譜法，可以精準檢測該物質，檢測靈敏度較高。此種方法的物質回收率大概在89%～99%范圍內，檢出限則是8～94ng/L，憑借此種方法的優勢，在很多發達國家已經得到了廣泛應用。同時，基于此種方法，可以滿足應用水的鹵乙酸日常監測需要，提升監測結果精準度和靈敏度同時，最大程度上規避對檢測人員身體健康帶來不良影響。

②離子色譜法。在鹵乙酸檢測中采用離子色譜法，操作便捷，高效，結果靈敏度高，選擇性良好，可以滿足多種化合物的檢測需要。離子色譜法在工農業檢測、食品安全、環境保護等領域陰陽離子檢測中應用，基于鹵乙酸的電離反應形成鹵乙酸根陰離子，也令生活飲用水中鹵乙酸檢測中應用離子色譜法得以實現。對于飲用水中的二碘乙酸和一碘乙酸物質檢測中，應提前使用Na柱和RP柱前處理，然后濾膜過濾分析，采用氫氧化鉀梯度淋洗模式及抑制電導檢測器，在新型碘代酸消毒副產物檢測中效果可觀，是一種靈敏、可靠的檢測方法，值得廣泛推廣應用。有的學者在三氯乙酸和二氯乙酸物質檢測中，采用離子色譜法，直接進樣和KOH梯度淋洗，檢測速度較快，30 min內即可得到結果。兩種物質的檢出限分別是1.25 μg/L、1.10μg/L。另外，離子色譜法可以滿足多種消毒副產物的檢測需要，使用英藍超濾在線樣品前處理技術予以處理，提升檢測效率和質量。

③液相色譜質譜聯用法。飲用水檢測中使用液相色譜質譜聯用法，可以直接進樣，使用氨基柱分離凈化后質譜分析。如，在三氟乙酸和二氯乙酸物質檢測中，采用液相色譜質譜聯用法，最終結果表明兩種物質的相關系數均是在0.997以上，檢測限范圍在10～50μg/L，滿足生活飲用水的消毒副產物快速、高效檢測需要。使用液相色譜質譜聯用法進行鹵乙酸檢測，可以滿足同步檢測多種鹵乙酸檢測需要，并實現鹵乙酸物質有效分離，提升檢測效率和質量。

④液相色譜電感耦合等離子體質譜聯用法。此種方法將多種檢測方法優勢整合在一起，形成一套完整的檢測儀器裝置，滿足多種物質的檢測需要。此種方法在生物、環保、食品和醫藥等諸多領域均有所應用，有機整合廣譜儀器和色譜儀器的優勢。在生活飲用中采用此種方法檢測鹵乙酸，碘乙酸和二碘乙酸的檢測限分別是0.06 μg/L和0.04 μg/L，檢測結果精準度較高。由此看來，關乎生活飲用水的鹵乙酸物質檢測中，采用液相色譜電感耦合等離子體質譜聯用法優勢較為理想[12]。

3 鹵乙酸檢測技術未來發展趨勢

當代社會飛快發展，對于生活飲用水的需求度逐步增加，為了保證飲用水質量和安全，應提高消毒副產物檢測和處理重視程度。目前常見的方法有離子色譜法、氣相色譜法、液相色譜質譜聯用法、氣相色譜質譜聯用法等方法。不同方法優勢不同，適用情況也不盡相同，其中氣相色譜法是一種應用廣泛，且十分成熟的一種方法，但使用前需要對樣品前處理，處理流程繁瑣、復雜，并且衍生化劑帶有一定毒副作用，處理不當可能出現二次污染，并且衍生物不容易分離。離子色譜法操作較為簡單，消耗資源少，成本低，可以滿足多種鹵乙酸檢測需要，但是靈敏度有所欠缺，因此應用范圍存在很大的局限性[13]。液相色譜質譜聯用法具有靈敏度高的優勢，但是由于所使用的檢測儀器設備造價高、后期維護成本高，所以應用范圍存在一定限制[14]。結合實際情況來看，生活飲用水的鹵乙酸物質檢測技術逐漸多樣化，并且樣品前處理流程越來越簡單化，通過摒棄以往復雜、煩瑣的樣品前處理方法，選擇更加簡單、高效的方法直接分析已經成為大勢所趨。另外，伴隨著檢測技術研究力度不斷增加，資金投入量也將進一步增加，未來關于生活飲用水的鹵乙酸檢測方面，目標鹵乙酸數量將大大增加，部分研究甚至超過十幾種，所以需要進一步推動檢測技術創新優化，選擇更加合理有效的檢測方法，保證檢測精度，更好的滿足檢測需要。

4 結論

綜上所述，當前社會發展中對于飲用水需求度不斷提升，保證飲用水質量和安全尤為必要。因此，面對生活飲用水不斷增加的檢測要求，應明確檢測標準和規范，積極推動檢測技術創新優化。針對飲用水消毒中產生的副產物，以鹵乙酸為代表，需要予以高度重視，靈活選擇不同的檢測方法，提升檢測結果精準度和有效性，最大程度上減少檢測成本，以便于滿足后期維護需要，及時發現和處理有毒副產物，這對于保障生活飲用水質量和安全具有積極作用。