飲用水消毒副產(chǎn)物監(jiān)測及健康風險評估研究

許云竹，黃 燦，郭 丹

（遼寧省沈陽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 沈陽 110000）

引言

飲用水是人類生活中必不可少的資源，保障飲用水的安全是一項重要任務。為了殺滅水中的病原體和細菌，消毒劑被廣泛應用于飲用水處理過程中。然而，消毒劑的使用可能會產(chǎn)生一系列的副產(chǎn)物，可能對人體健康造成潛在風險。因此，對飲用水中消毒副產(chǎn)物進行監(jiān)測和評估是非常必要的。

消毒副產(chǎn)物是指在飲用水消毒過程中產(chǎn)生的化學物質(zhì)，包括鹵代酸、鹵代醇和酚類化合物等。由于消毒劑的種類不同，產(chǎn)生的DBPs也很多。飲用水中已確定的消毒副產(chǎn)物就有數(shù)百種，但總的來說可以分為五類：三鹵甲烷、鹵代乙酸、鹵氧化物、鹵代乙腈和直接致誘變化合物。多年以來，國內(nèi)外研究機構(gòu)對DBPs進行了大量的調(diào)查和研究，證明其對人體具有致突變性、致畸性、致癌性、神經(jīng)毒性等不同的危害。基于DBPs對人體健康構(gòu)成潛在的威脅，在我國生活飲用水國家標準中已將三氯甲烷、三溴甲烷、一溴二氯甲烷、三氯乙酸、二氯乙酸、2，4，6－三氯酚、亞氯酸鹽、溴酸鹽等15種物質(zhì)列為消毒副產(chǎn)物指標進行監(jiān)測。消毒副產(chǎn)物的形成與消毒劑的種類、濃度、接觸時間及水質(zhì)條件等因素密切相關。這些副產(chǎn)物可能存在于飲用水中，對人體健康構(gòu)成潛在風險。因此，監(jiān)測飲用水中消毒副產(chǎn)物的種類和濃度對于評估飲用水的安全性至關重要。針對飲用水中消毒副產(chǎn)物的監(jiān)測方法已經(jīng)得到了廣泛研究和應用。常用的監(jiān)測方法包括氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（GC-MS）[1]、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（LC-MS）[2]和高效液相色譜法（HPLC）[3]等。這些方法具有高靈敏度和高選擇性，能夠準確檢測和測定飲用水中消毒副產(chǎn)物的種類和濃度。此外，為了評估飲用水中消毒副產(chǎn)物對人體健康的風險，研究人員還開展了健康風險評估的研究。

綜上所述，監(jiān)測和評估飲用水中消毒副產(chǎn)物的種類和濃度對于確保飲用水的安全至關重要。通過采用適當?shù)谋O(jiān)測方法和健康風險評估方法，可以更好地了解飲用水中消毒副產(chǎn)物對人體健康的影響，為保護公眾健康提供科學依據(jù)。

1 飲用水消毒副產(chǎn)物監(jiān)測方法簡介

飲用水消毒副產(chǎn)物是指對水進行消毒過程中產(chǎn)生的化合物，常見的有三氯甲烷、四氯甲烷、二氯甲烷、三溴甲烷等。這些消毒副產(chǎn)物會對人體健康產(chǎn)生潛在的危害，因此需要進行監(jiān)測和控制。

1.1 采樣方法

為了獲得準確的監(jiān)測結(jié)果，采樣方法非常關鍵。通常采用代表性的點位進行采樣，并采用標準的采樣容器，避免污染和揮發(fā)。同時，要確保采樣時水樣中的消毒副產(chǎn)物濃度不會發(fā)生變化，可以使用冷藏或添加保護劑的方法。

1.2 分析方法

常見的分析方法包括氣相色譜法、液相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）等。這些方法可以對不同的消毒副產(chǎn)物進行定性和定量分析。其中，氣相色譜法可以用于檢測揮發(fā)性的消毒副產(chǎn)物，如三氯甲烷等；液相色譜法可以用于檢測非揮發(fā)性的消毒副產(chǎn)物，如三溴甲烷等；質(zhì)譜分析法可以用于定性和定量檢測多種消毒副產(chǎn)物。對于沸點高、相對分子量大、熱穩(wěn)定性差的消毒副產(chǎn)物的分離分析一般用反相高效液相色譜法，其檢測器一般配置紫外檢測和熒光檢測器。隨著色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術的發(fā)展，LC-MS技術已成為DBPs鑒定分析的常用技術［3］。目前的研究表明，諸多未知的DBPs中大部分為高極性和高分子質(zhì)量物質(zhì)，可以預知LC/MS/MS在DBPs中的發(fā)現(xiàn)及檢測應用。

1.3 標準和限值

為了保證飲用水的安全性，許多國家和地區(qū)都制定了相應的標準和限值。監(jiān)測方法的研究需要參考這些標準和限值，確保監(jiān)測結(jié)果符合要求。化學指標包括pH值、總硬度、溶解性總固體、氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽等。這些指標的具體限值應符合國家相關標準的規(guī)定。

1.4 監(jiān)測頻率

由于飲用水消毒副產(chǎn)物可能對人體健康產(chǎn)生慢性影響，因此設定合理的監(jiān)測頻率也很重要。建議定期進行監(jiān)測，特別是在新建或翻修水處理設施后。

1.5 數(shù)據(jù)分析和處理

監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)需要進行分析和處理，以評估消毒副產(chǎn)物的水平和潛在的健康風險。可以使用統(tǒng)計學方法對數(shù)據(jù)進行分析，如計算平均值、標準偏差、相關性等。

2 檢測方法的研究進展

為了監(jiān)測飲用水中消毒副產(chǎn)物的濃度和種類，研究人員提出了多種檢測方法。目前較常用的方法有氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（GC-MS）、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（LC-MS）和高效液相色譜法（HPLC）。這些方法具有高靈敏度、高選擇性和高分辨率的特點，能夠準確檢測和鑒定飲用水中的消毒副產(chǎn)物。

2.1 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（GC-MS）

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（GC-MS）是一種常用的方法，用于監(jiān)測飲用水中消毒副產(chǎn)物的種類和濃度。結(jié)合了氣相色譜（GC）和質(zhì)譜（MS）兩種技術，能夠?qū)崿F(xiàn)樣品的分離和鑒定。近年來，針對飲用水中消毒副產(chǎn)物的監(jiān)測，GC-MS方法得到了廣泛的研究和應用。在GC-MS方法中，首先使用氣相色譜將樣品中的化合物分離開來。氣相色譜利用樣品中化合物的揮發(fā)特性和在固定相上的分配系數(shù)差異，將樣品分離成不同的組分。然后，將分離后的化合物通過質(zhì)譜進行檢測和鑒定。質(zhì)譜利用分子或碎片的質(zhì)量－電荷比進行分析，可以準確鑒定和定量樣品中的化合物[4]。

GC-MS方法在飲用水中消毒副產(chǎn)物的監(jiān)測研究中取得了一系列的進展。針對不同種類的消毒副產(chǎn)物，研究人員不斷優(yōu)化和改進GC-MS方法的分離條件。例如，通過調(diào)節(jié)氣相色譜柱的類型、長度和溫度程序等參數(shù)，可以實現(xiàn)對不同揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物的有效分離。此外，針對一些極性化合物，研究人員還開發(fā)了新的固定相材料，以提高其在GC-MS中的分離效果。研究人員也對GC-MS方法的質(zhì)譜部分進行了改進。引入了更靈敏的檢測器，如飛行時間質(zhì)譜儀（TOF-MS）和三重四極桿質(zhì)譜儀（Triple Quadrupole MS），可以提高GC-MS方法的靈敏度和分析能力。此外，還發(fā)展了更加高效的樣品前處理技術，如固相微萃取（SPME）和固相萃取（SPE），以提高樣品的凈化和濃縮效果。研究人員還開展了GC-MS方法在飲用水中消毒副產(chǎn)物監(jiān)測中的應用研究。不僅關注典型的消毒副產(chǎn)物，如鹵代酚類化合物、三鹵甲烷類化合物和鹵代醛類化合物，還研究了其他新興的消毒副產(chǎn)物，如消毒副產(chǎn)物的前體物和轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。通過GC-MS方法，可以對這些消毒副產(chǎn)物進行準確的鑒定和定量分析，為飲用水中消毒副產(chǎn)物的控制和治理提供科學依據(jù)[5]。

2.2 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（LC-MS）

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（LC-MS）是一種常用的方法，用于監(jiān)測飲用水中消毒副產(chǎn)物的種類和濃度。其結(jié)合了液相色譜（LC）和質(zhì)譜（MS）兩種技術，能夠?qū)崿F(xiàn)樣品的分離和鑒定。近年來，針對飲用水中消毒副產(chǎn)物的監(jiān)測，LC-MS方法得到了廣泛的研究和應用。在LC-MS方法中，首先使用液相色譜將樣品中的化合物分離開來。液相色譜利用樣品中化合物的親水性和在固定相上的分配系數(shù)差異，將樣品分離成不同的組分。其次，將分離后的化合物通過質(zhì)譜進行檢測和鑒定。質(zhì)譜利用分子或碎片的質(zhì)量－電荷比進行分析，可以準確鑒定和定量樣品中的化合物[6]。

LC-MS方法在飲用水中消毒副產(chǎn)物的監(jiān)測研究中取得了一系列的進展。首先，針對不同種類的消毒副產(chǎn)物，研究人員不斷優(yōu)化和改進LC-MS方法的分離條件。例如，通過調(diào)節(jié)液相色譜柱的類型、長度和流動相的成分等參數(shù)，可以實現(xiàn)對不同極性和化學性質(zhì)的有機物的有效分離。此外，還發(fā)展了更加高效的樣品前處理技術，如固相萃取（SPE）和液液萃取（LLE），以提高樣品的凈化和濃縮效果。其次，研究人員也對LC-MS方法的質(zhì)譜部分進行了改進。引入了更靈敏的檢測器，如電噴霧離子源（ESI）和大氣壓化學電離源（APCI），可以提高LC-MS方法的靈敏度和分析能力。此外，還發(fā)展了更加高效的質(zhì)譜掃描模式，如多反應監(jiān)測（MRM）和全掃描（FullScan），以實現(xiàn)對不同化合物的選擇性檢測和全面分析。研究人員還開展了LC-MS方法在飲用水中消毒副產(chǎn)物監(jiān)測中的應用研究，不僅關注典型的消毒副產(chǎn)物，如鹵代酚類化合物、三鹵甲烷類化合物和鹵代醛類化合物，還研究了其他新興的消毒副產(chǎn)物，如消毒副產(chǎn)物的前體物和轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。通過LC-MS方法，可以對這些消毒副產(chǎn)物進行準確的鑒定和定量分析，為飲用水中消毒副產(chǎn)物的控制和治理提供科學依據(jù)[7]。

2.3 高效液相色譜法（HPLC）

高效液相色譜法（HPLC）是一種常用的方法，用于監(jiān)測飲用水中消毒副產(chǎn)物的種類和濃度。通過利用溶質(zhì)在流動相和固定相之間的分配系數(shù)差異，實現(xiàn)對樣品中化合物的分離和分析。近年來，針對飲用水中消毒副產(chǎn)物的監(jiān)測，HPLC方法取得了一系列的研究進展。

首先，研究人員對HPLC方法的分離條件進行了優(yōu)化和改進。通過選擇不同的固定相材料、調(diào)節(jié)流動相的成分和流速等參數(shù)，可以實現(xiàn)對不同化合物的高效分離。特別是針對水樣中的復雜基質(zhì)干擾問題，研究人員還開發(fā)了特殊的固定相材料，如親水性和離子交換材料，以提高樣品中目標化合物的分離效果。

其次，HPLC方法的檢測器也得到了改進。引入了更靈敏的檢測器，如紫外－可見光譜檢測器（UV-VIS）和熒光檢測器，可以提高HPLC方法的靈敏度和選擇性。

再次，發(fā)展了質(zhì)譜聯(lián)用技術（LC-MS）和電化學檢測技術，用于對飲用水中消毒副產(chǎn)物的進一步分析和鑒定。

最后，研究人員還對HPLC方法的前處理技術進行了改進。比如，通過固相萃取（SPE）、液液萃取（LLE）和固相微萃取（SPME）等樣品凈化和濃縮技術，可以提高樣品中目標化合物的檢測靈敏度，并降低基質(zhì)干擾的影響。在應用方面，研究人員不僅關注傳統(tǒng)的消毒副產(chǎn)物，如鹵代酚類化合物、三鹵甲烷類化合物和鹵代醛類化合物，還研究了其他新興的消毒副產(chǎn)物，如消毒副產(chǎn)物的前體物和轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。通過HPLC方法，可以對這些消毒副產(chǎn)物進行準確的鑒定和定量分析，為飲用水中消毒副產(chǎn)物的監(jiān)測和治理提供科學依據(jù)[8]。

3 健康風險評估方法

飲用水消毒副產(chǎn)物健康風險評估方法是用于評估消毒副產(chǎn)物對人體健康的潛在危害程度的方法。以下是對飲用水消毒副產(chǎn)物健康風險評估方法的分點討論。

3.1 暴露評估

暴露評估是評估人類接觸消毒副產(chǎn)物的程度和途徑。這包括飲用水中消毒副產(chǎn)物的濃度、水的攝入量和接觸途徑等因素。可以使用水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)和人體暴露模型來估計人類的暴露水平。一項研究通過收集飲用水中三鹵甲烷類化合物的濃度數(shù)據(jù)和人體癌癥發(fā)病率數(shù)據(jù)，建立了劑量響應模型，用于評估這些化合物對癌癥風險的影響。結(jié)果表明，三鹵甲烷類化合物的攝入量與癌癥發(fā)病率呈正相關關系，即攝入量越高，癌癥風險越大。這一研究為飲用水中三鹵甲烷類化合物的健康風險評估提供了重要的依據(jù)。

3.2 毒性評估

毒性評估是評估消毒副產(chǎn)物對人體健康的毒性程度。通過實驗室研究和流行病學調(diào)查等方法，評估消毒副產(chǎn)物與特定疾病的關聯(lián)性和潛在的毒性機制，包括急性毒性、慢性毒性、致癌性、致畸性等方面的評估。

3.3 劑量反應關系

劑量反應關系是評估消毒副產(chǎn)物暴露與健康效應之間的關系。通過對暴露水平和健康效應的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，可以確定劑量反應關系，如劑量－反應曲線、劑量－效應曲線等。一項研究使用了生物標志物和生物監(jiān)測技術，對飲用水中鹵代酚類化合物的健康風險進行了評估。通過收集個體尿液樣本中鹵代酚類化合物的濃度數(shù)據(jù)和相關疾病的發(fā)生率數(shù)據(jù)，研究人員建立了劑量響應模型。研究結(jié)果顯示，鹵代酚類化合物的攝入量與心血管疾病和神經(jīng)系統(tǒng)損害的風險呈正相關關系。這一研究強調(diào)了鹵代酚類化合物對特定疾病風險的潛在影響，并為飲用水中鹵代酚類化合物的健康風險評估提供了新的方法。

3.4 風險特征

風險特征是評估消毒副產(chǎn)物健康風險的特定特征，如潛在的致癌風險、非致癌風險等。這可以通過使用流行病學數(shù)據(jù)和暴露評估數(shù)據(jù)來計算風險指標，如致癌風險指數(shù)（Cancer Risk Index）和非致癌風險指數(shù)（Non-Cancer Risk Index）等。

3.5 風險管理

風險管理是評估和采取措施來減少消毒副產(chǎn)物健康風險的過程。這包括制定和實施適當?shù)乃幚砑夹g、監(jiān)測和控制消毒副產(chǎn)物的濃度、制定相關政策和標準等。

4 結(jié)語

飲用水消毒副產(chǎn)物是在水處理過程中使用消毒劑時產(chǎn)生的化學物質(zhì)。這些消毒副產(chǎn)物可能對人體健康產(chǎn)生不利影響，因此，監(jiān)測和評估飲用水中的消毒副產(chǎn)物對保障飲用水安全至關重要。在飲用水中，消毒副產(chǎn)物的濃度通常較低，因此，準確的檢測方法是確保評估結(jié)果可靠性的關鍵。近年來，研究人員已經(jīng)發(fā)展了多種靈敏度高、選擇性好的檢測方法，如液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術等。這些方法能夠?qū)Χ喾N消毒副產(chǎn)物進行準確測定，從而提供了評估其存在和濃度的基礎。然而，隨著科學技術的不斷進步，新型消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生和存在逐漸被發(fā)現(xiàn)。這些新型消毒副產(chǎn)物可能具有不同的化學性質(zhì)和健康風險，因此，對其進行監(jiān)測和評估變得尤為重要。

綜上所述，飲用水消毒副產(chǎn)物的監(jiān)測和健康風險評估是飲用水安全保障的重要環(huán)節(jié)。目前的研究已經(jīng)取得了一些進展，但仍需要加強對新型消毒副產(chǎn)物的監(jiān)測和評估。未來的研究應注重劑量響應關系的深入研究，以更全面地評估消毒副產(chǎn)物對人體健康的影響。通過不斷改進監(jiān)測方法和加強對新型消毒副產(chǎn)物的研究，更好地保障飲用水的安全性。