饮用水中氯消毒的应用及存在的主要问题
第 31卷第 1 期2120 年2
四
月
环川
境olV. 3 ,1No .1 Febuarry 0122
S
IHCANU EVINORMNETN
·综
述·
用水中饮消毒的氯应及存在的用要问主
崔题娟
1,月 2
,员
建
1, 2
,宏苑英,1 ,2双杜1磊2,
(
1.天 城市建津设学环境院市政与工系程, 津天 30384 0 ;2.天 津市质水学科与技重点实验术 室,津天 03038 4)
摘
要 :氯毒消在饮水用净化过程被广中采用 泛,国 我99.5% 以的上水厂氯用毒,在消美也有 国4. 9% 的5来自厂水氯用 消毒氯。消毒般一采预用加和氯后氯两种方加 。式在氯消的同时会产毒三生甲卤 、烷二 乙氯等消毒酸产物副。 这些消 副产物有致毒癌、畸、致致突性变遗和毒性,传人对的健康存在一体的危害性定。 在氯 消过程毒, 中氯量越余多产 的生消副产毒就物多,越余氯量过而少病对的毒灭性活差较 ,时在同水管输中细菌就大会繁殖量 ,加快 道管的腐蚀 。不 浓度的同氯余入水体还排对会类和水生鱼生造成不物同度的毒性影响 。程关 键词 :消氯;毒 用水饮 消;副毒产物 余氯; 管;网 献文标识:A 码3644 (2012 ) 0 1104005文 编章号:0101中图类分:号X82
3A
plicapitn ofoCh loirne Diisfenction n irDnkini Wagtre ad Itsn Porbemsl
2 2 2 C2U IuYejuan,1 ,YUA NJan1i ,YUA,NH onying1, gDU, Shanugle1i,
(
1 . D peratentm o fEnironmenvtal& Muincipla Enineegingr,iTanin Insjittte ofu rbUnaC onsrtcutoni,T aniinj30 3048 ,hCia;n 2. iTnjainK e Laboratoryy o fWtar eQulitayS ience,cTanjiin3 03804 ,China)
A
strbct:aCh orlin dieisfnetcinois wdileyus d ei nridknignw tera puirfciatinop rceos,swihh cs appliei dyb95 %an 9d4 .5% o
fawetrp altns n Cihni ana USA rdspeecitelv. yhTre aer twe owysa of chloriner diinfecsitn,prochleorinatoi nand opschltroinaiotn. urDngi thepro ecs osf clhoirnedis nifctieo nsmeo byroductps such ast iralhmoehtae nad nidhlorcoaceitc cia adrep orucdedwhich,ar earhful tmoh mau nhalte hesulring trfo tmeih carrcnogieniciyt,teatrgeniociyt ,mutgeainictya ndge onoticixy.tTh em reo htepr odcustp rduoc.e n tOehcont ray,rto oiltlte esirdula chorlni exisetneec resltu si noorpre isdaulch orlnei exist,ths eorme thebye fect fofd sinieftiocnand loa to bfcatria egrw oandrepro ucedi pnpeliien lesdian gt ocrrosion. oTxicityo f orseduai cllhroneiwit dhiferfentco cnnteartoniaffec ts ish anfdaq auitcin ifdefert degneer.
Kyeorwd: sCholrne idsinfeictoi;ndr niing wkter; aisdineftcio by-prnodcut;s esirdulac horiln;e pielpines
氯消毒
一是传统的种毒消术技,其操以作用使 简单消、毒持性好续、余氯测的定也容很易优点 仍然等国在内外饮用水行业推被使广用 饮用。水消 氯[1] 毒最早 源 起于 9160 的年美 国 新 西泽洲 。19 98 年A,WAW 对国供水系美统消的情毒况行调查, 结进表果,明
以地下为水源的大、水中 型水供系 中统使,氯用气毒的占消 38.8
%2 [
]
毒消,含氯中毒剂消是主消流方毒法,919 年调9查显 ,示 国 我9.9 % 5上的以水采厂用氯毒消 即,便 在经是发达的美国济 自,水厂也来有9 . 54%采 [ ]3 用消氯毒 。 加氯毒消实在施的程过中采用常加预和氯后 氯加两种式。预加方氯以可防水厂各止构类筑物中 滋生苔青,可以氧化破还有坏胶机体面的保表膜、 提护混凝高淀沉效果,以在含类藻高的库水为源水的水厂 预,氯一加度受重视。而若原水到总中机有碳含量 较,高在加氯消毒后能致水厂导出水三氯中 甲烷过超准时,标用则后氯加的方式这样。沉在淀 过和的过滤程中除了去量大的有化机物学 ,质从使而产 的生三甲氯比烷沉淀在前过滤前或氯消毒少得
。 加前国内目水体
0
137收稿 期:日0112金基项目:家自然科学国金资助项基 目(508 8108 2 ) 天;市建委科 技津项目( 208 —04 )5; 国家体水污染控制与治科理技重大专 项 (208ZX0O7341 005— ) 。0201 年业于毕蒙 作内者简:崔月娟介 (1869 -) , ,女内 蒙古赤人峰 古农,大业给水排水专业学, 硕 , 研士究向为给水处方、理 用饮水质安水全保 。障
1
期崔月
等: 娟饮水中氯消用毒的应用存及在的要主问
题051
多,
同时可以降低氯也的消。当耗市管城延伸网 很,管长末梢的网余氯以保证难,需要在时管中途 网补充氯加。样既这保证管能网末的余梢氯又,致不使 水附近管厂中的余氯网高过管网。途中氯的位加
4 [ 置一]都般设在加泵站或水库泵压站 内 。消氯常毒用的氯消剂有氯毒漂白、粉和次氯酸 4 ] 钠[。 氯 毒消的 作 用机 理,一 般 认 为 主 通要过 HOCl 起作 。用lC + H2 2OHCO + HCll, OCl 为H
小的中性分子,很有只它能扩散到带负才电的菌表细 ,面通并过 细 的 菌 细胞壁 穿 到 透 细 内菌 部 当 。HClO分 子到达菌内细部,时能 氧化作用破坏起细菌的酶 系统使而菌死细亡。白漂消粉与毒消毒的氯 原相同理。2COCal2+ 2 2 OH2HOl C+ C ( OaH)2 C+al2 C漂,粉白由氯和石气加灰工成而,分 式可子 单简示表为 CaOCl2 ,有效 为 3氯0 %。 漂精白分子式 为 aC (O l )C2 ,有效 约达 氯0%6左 右。次氯酸 钠也是 强化氧和消毒剂,剂 消但毒效果不如强。 氯次氯钠消酸毒 作 用 依 仍靠 OHl,C NOal C+H2 O HCO l+ NaHO 氯。毒会消生许多产消毒产物副, 三卤甲如烷 (HMsT 、卤)酸乙( HAA s) 、 卤乙 腈( ANsH) 。
表1流Ta . b
消1副 毒产名物称 害性危
行病
学究表明研饮,用氯消的毒使患膀胱癌和水 结[ 5 肠]癌危的险增加 。性 期早毒消副产物的究研 偏重于
三卤甲烷类三,甲烷已氯证被实为动物癌物致质 。近来研年发究,现管尽用水饮卤中酸的含乙 量可低能三卤甲于烷但,某些种类是的乙酸的致癌 卤[ 5]风 却险高三于卤甲烷 。时同 ,氯消要保毒一证定 余的氯,量而同不浓度余氯的对类和水鱼生物生造成 同程不度的毒影响性。且有究表明,研余氯 量越多产的消生副产毒就越多物,余而量氯少过病 毒的灭活性较差对,同在时水管输中细菌就大会繁 殖量加,管快道腐蚀。的可见消氯在毒用饮中水应的用 存在许的问题多本文对氯消毒,副产物危害及和 氯带来余的题问行进述。阐
1
氯消
毒消副毒物产危害
氯及消产毒的总生机卤有 D代PBs ,中 HTMs约 占总量 的21. % 0左,HA右A ( 二氯s乙酸和氯乙 三 酸 )等 10为% 左, H右NAs ( 二氯 乙 腈等 ) 为 % ,2饮水用未中确定有机的代 BD卤P s达 60 以% [6] 上 而这。有些机中很多物是癌物致质。表 1为 饮水用中氯消毒产生的要主毒副产消及物害危 性
氯。消主要副产毒及危害性物
aiM byn -rpduotsco fc lhorie ndisnfietcino and hter hirmfualnes
s 典型 事例 参 文考献
三卤
烷甲
致癌 致 畸 致突 变性 遗 传 性
(毒 1) 据加拿某市大病例对调查照研结果显示究 :男性居患民结肠癌的险性与危饮 水中累用计 HTs M有关量 饮用。含T Hs 浓度M为75 μg /L 的氯消化饮毒水在 35 用年以的男上性民患居结癌的肠险性危比露时暴不足间1 年0男的性居明民增 加。 ( 2 ) 显美一国家环保护境织组发的布究研果结示显 饮用水含有:过高浓的氯化 度有可物能致怀导妇女流产孕新生儿出生缺陷或的率增加概 有关。生、殖 育发毒 性病的例对照调查研究发现—, 饮用 含HMTs浓度 > 40ug L 饮水的/妇女 ,子 其女患中枢神经陷的危险缺性高较此。外研,究机还发现,构如果每天用 饮TMs H度浓 >75 g /u L 氯的化毒消用饮 2L水 以,会增上早加期产流的危性险。 ( )3M roimoto 和 Koiuzi m究发研 T现MsH能 起体外引人淋的巴细和体胞小鼠内 骨髓细姐胞妹色单体染加;增 uFjei 等报了道T HsM经 腹腔经口和毒染均增加能大鼠 骨细胞染髓体色变畸率氯仿的。癌作用已致经被众多究者证研, 实研究明, 表氯主要是仿非遗传性作毒用诱导物产生肿瘤动9] 。[
[ 7]
[
8
][ ]
二氯9酸和乙 三乙酸
致癌性氯遗传毒性
(
1 ) 1897年,H rren ereFnu 等d究研已显就示 DACA和 T CAA 引小鼠的起肝脏肿瘤。后来有 究者研报又道DCA A 起引大的肝肿瘤鼠除用啮齿。动模型物, 外aLw[ 9 ]、[10] J M等日用本鳉作 D为AA 诱癌C的型,模果结示显短期露 D暴CAA 肝细改变胞与大 小、鼠露暴观察到成瘤的前的一致 (。2
) 媛杨在等氯二乙酸小对肝鼠胞 细DNA 损伤效应究研的验试得中出 无论是 :内体试,还验体外是验试二,氯乙均可导致肝酸胞 D细NA 伤;损 体内试结验 [ 11]果 示,随显染次数毒的加增,DNA 伤加损。因此重二氯乙酸是肝细胞,的DN A 伤损,剂致癌作用能可与其D A 损伤N作用关有,属遗传致于癌物。 3() De aMini 等r 的DAC原噬 体菌导试诱和验 meA s验表明其变异谱试为T A100 菌碱基置株型。换CA D能加小鼠淋增细巴胸胞激苷酶点的变异位率频Fusc。o 等 [1 ]2 使用小外鼠周末血微梢核试以验单细胞及凝电泳试胶清验楚表明饮经染水 DC毒A 诱导能染色体伤。损
1
0
续表 16 毒消 副产名称 物害性危
四
川 境环
13卷
典
型
事
例
参文献考
氯二乙腈
致畸
癌致突变致
性
( ) 1mith S对孕期大鼠的研究等现,发 DANC 注射的量为剂 5gm /( k g d ·)、 51gm / (g·dk)、 25 g m ( k/·g) d, 时平均胎盘死致为 率6%; 注 剂量射 为54gm / (g k· d )CDA 注N可射导软致织畸组 时,其个体 亡率死为9% , 胎 盘致死率 为8% ; 并且, 注射量为 045m / ( ggkd·) 是关相明性显。形, ( 2 ) udF 等用应螅预水筛试验证明 检DAC 具N潜在的有畸致危害 ( 。3 ) Ameda 等h究研发,D现CN 可导致A有机诱变,体 引培起养的人体巴细胞淋 [51] 内 DNA 链的断裂 。 1 () 体内、外试结验果表,明M X可起引哺乳动细胞物种多遗损传害 表,为 基现因变、DNA突 损伤、染体畸色变姊妹、色单体染换交日。学者 本Nshikawai 等研究 明,表XM不 有仅直接致癌作,用还在可多肿种瘤的生发程过起中到促作癌用 。 (2 吴建军) 等 学 者在 饮 水氯 化 消毒 副 物 产 — —3—425 5 氯二( 氯甲 基 基氢)羟 喃呋的 D酮A 损N作用伤研中究 以eHp2G为 靶细进胞了行MX 人对类胞细 的传毒遗性损伤验得试出:30um lo/ L 及 上浓以度的 X 可M引起He p2G明显 的 NA 断裂,D 且DNA平 均移迁度剂随升量高渐增逐,差加有显异性, 著明 XM对 人 类细胞DN 有A明显损的伤用。 作 3 ) (Bunbrrg 等o认 为MX处理体外 养培 的V9 7国仓鼠细胞和中鼠肝大胞 细1h,3 0 3~0 μm0l /o L浓 度导可染色体致畸变加。 Furi增ata 等曾h用滤碱脱试验在洗 大鼠幽门粘膜检胃到测M X 导的诱D A N链单裂断 S。asaki 曾等以量为 1剂0mg /0 g 的kM 分别X服喂饲口小 鼠1 3 、、 、62h4 发现,用单细胞凝电泳技术可胶检到测 MX 起引小鼠肝肾、肺、、脑、胃及 肠粘膜细胞明显的 DNA 损伤,、 且峰高在M X 作 1h用时。
1[6][ 7]1
[
1 ]
834-
( 二 氯5 氯甲 基 ) 2( 5 基羟氢)呋 酮
喃 [19
]诱性变
[
20]
不
同的家根据本国国的水及水质源况情定三 规卤甲
烷的准标 从30 100 ~各相不 ( 表同2 ),而对
表 2ab.T2 国
家中 60 国日 美本国
其消他毒产副物出控制提标较准 少
[。2 3]
不同
家国对总卤三甲烷限的定值
Li
mitatoni osft ota trihallmoehaneti ndi fefern cotuntrise
地利 奥0 比利3 时00 丹1 麦*
(
gμ/ L ) 荷20
*爱
兰尔 10
0大利意 3
0卢森堡5
0
兰瑞
典
* 瑞2
*
5士
限
定值
1
00
10
0
01~ 15
50 ;
2: “
*” 表 示指值导。导值是标指准的一种,值是欧各国洲制定国国本家准的标重参要。 注
考消毒氯过程中同的阶不段生产卤三甲的浓度烷 所有同不刘文。
[利24]
对某水不同阶厂三卤甲段烷
水温高较情的况,饮下用水中 AHsA经常有超标 的 象现现出而应采因取有效措的施制 控HAAs的 产生。王 花
丽2[ ]
的含5 量进 了 行检测 进,水 长 三卤 甲 烷 的浓度 为. 00 1gμ/ L ,着水随理处的行进卤甲烷的三浓也度 随 之增加, 消 毒 后前 的浓 度分 为别0. 17 μg /L 、31 μg9/ L,用户的端度为 浓11 7μg/ L。 王丽 [花5]等2对成都 多年的自来三氯水甲的数据整烷得理出: 三 氯烷的浓度随处甲工艺的理行进随增大之 ,浓在 度 ~ 202 g μ L /之变间化 ,平值为 均11 .4μ /gL。 北京 自市水中来氯甲烷的三度在浓 3 ~ 400 μg / 之间L变 ,化浓度小值于国的标内准60 μ / Lg
25 ][
对等成自来都的研水得出究与面上
同的相结论,乙卤的酸度浓变与化节季关有。成且 自来水卤乙都的浓 酸度 2 在~ 2 3μg /L 间 之 变化, 均平浓度为 1. 22μ g / L 。京市北来自中水乙酸的
[卤52] 27 ] 浓[范度 围01~ 2 μg / 0L。 孙金燕等 北方对
某
自来水厂常规处理过程及饮水用水中体 的 4卤种乙酸 量质浓调度查结表果明: 体中只水存在氯二酸 乙三氯 乙 酸和 , 中其三 乙 酸 所 占 比 氯例较 , 为大5 %2~ 90%。 预 化氯卤对乙的酸产生起导主作 性,用处该生产的卤乙酸整占氯化个过产生的卤乙 程总量酸 的60 以%上
。。
卤
酸乙的浓度变化季与变节有化关, 温季高 通节常产生较的多H AsA, 温季低节少, 因较水为体温 较 高度时 通常 伴 随 较 着 高TC 浓 度O的 生发 H,As 产生的A前物质 H体AFA 也P相增应加,因 而 增了加 AHs A成生可能性。的 东
安26 []
2饮用水中
氯余来的带题
问等
通过深对
地 区圳为 期1 年 的 实际 测 定, 深 圳地 区 用 水 饮AAH 最s高 7.2 32μg / ,L 低 最11 .5 7g / Lμ, 年均平34 .6 7gμ/ L 。其以 中CAA D和TCAA 主,为在夏
季传统的水处给观理中,念消毒氯可控以致病制菌的 传,在播距长离的水给网管,只中维持要管网末 梢余氯的量就可以证保饮用的水全安 。同的国不家 根据国所用水本源的
质量处理、方法及管条网件
期
1
崔月娟:等饮用 中水消毒的应用氯存及的在主问题
要107
对余量氯出了限定做 (值表 3 ) 。
表 T3b.a3
国 家 国中
不同国家余对量氯的定限
值2[3 ]
imLtiaiton os fesrdialu chorlnei in ifferdent ountcirse德 国
奥利地0 .3 ~ 0 .5 <. 03 西牙班 标无准 0.2 ~0 . 8按 pH 定 萄葡牙 标无 0准 .2
(mg / L
)出水浓度厂用户龙 头水
>
.03 > . 005
无标 > 0准 .
注1: 萄牙葡按氯计其,国家均他游离氯按 计
近。年随着科几学发展和的分技析的进术 步发,现即 使持一定保余氯,的在水给管上仍可道以检出几十 细种,菌少除铁细菌和硫数细菌,主要是外以 [ 3 ]机有物为营基质的养养异菌 管。网细菌和大 肠中菌杆的出检数出比厂增水加事的例也有报时道 。尾消水毒后将,含一有定浓的余度直接氯入排 体,水论无是合性化是还离性游余氯的鱼类和对 水2[ 8 生生]造物成毒性响。影有研 表明 究 ,由于类 鱼同不, 氯对的 敏感 性 也 不一 样, 一 般 是在0 1.~ 0 . 010gm/ L 之 间 。 中水 余氯 量 只 0. 0有1 4~0 .02 mg9/ 时L,鱼金接 96触h 后 就 , 会 有0%5死 亡 水。生脊无椎动对物的氯耐受不如鱼类力那 么,大9h6的 半致量死一是 般0. m1g/ L。 型大水蚤耐受 氯 的 繁 殖 度 限 0. 00为5mg L/ 当 , 氯 到达0 . 04m1 g/ L时 即 死 时亡 。当 水 中余 氯 为0. 6 ~5 0.11 g / mL ,藻类只与其接时触 5 1~0mi ( 立即n 脱氯 ,)生其长会就受到显明制抑。当水 余中氯大于 0. 4m5g /L 浮游水生植,仅物触几秒钟接会使其也时 间受到抑长。制见氯可对生水动植的物影很响大。[29 ]此 外,有试表验 明, 氯消的副产物毒三氯 甲烷的形成与量含氯毒剂消的量用一在条定件下 ( 即Hp,反 时应,间 温度不等变 )随是着消毒剂 浓的增加度相应的增加而。时在同浓度定时,三一 甲氯的生烷量成还决于取体中余水的氯含量。余氯 量大越则,三氯烷甲量就的越。 大付霞等婉
[3 0]
是比较明的。确李欣
[3等2
]学者
通实验过室模拟
给水管网
细中菌繁的殖试得验,管道出余中氯的始初 浓度别分 为.0 48g /mL 和 0 , 02mg/ L 时 由,于后 者氯余的浓低度而管使道中菌数急剧细加 增加,快了管道的腐 。蚀而氯量余少对毒病的活性灭也较。差我国 者谷学康定[
3 3
]
等者通学不过的消毒同剂对
水
中 脊髓灰 质 病炎毒 灭活 验实得 : 出当Poli ovn
4( PFU =)3. 42× 1 0 4Lm, 大肠杆菌 为.7 0× 1 /0mL ,
置氯投7. m5 / gL,接 触3m0in 大,肠杆菌全部即灭 , 活病而毒在 3min 后仍然0部有分活,存显 ,然 毒 的病抵力抗于大肠杆大菌氯消。毒病对的有毒
效成分是 游离余氯性 ,当离游性余为 氯4 5.gm/ L 时,病 毒在 30mi 内可全n部活灭。
3
结论与
议建
氯毒消传是统的毒手消,段国外内许国家在多
饮用中水然以仍作氯为毒消,经剂氯过消毒的水会 产对环生及人体健境存在康胁威的毒副消产 物一。 些毒消产物的危副性已经进害行大量了的研 ,究但 ,是其他一消些副毒产的物种类潜及在的病致还性 进应一研究。氯步消毒过程不同中阶的产段生三 卤甲的烷度浓有不所;同 而卤酸乙的浓度化与变节季变化有关 ,高温季节常通产较生的多 AAH, 低s温 节较少。季出水在及用户厂水上保头证了一的余 氯定,但量在水管网中各输点余的氯浓不度 ,同水 质和管网造对成同程不度的响影。在足控制水中微满生物 长生的提前,下尽量应减少的氯加投或量将 次投加一变为多次氯加氯投的方对式饮用进行水消 毒,时同要也强常规加处水工理艺尽量去除水中 的 DBPs,前 物或体降水低生物的同可化,性 样可 这减少给以水网管中DBPs 的继 续成。 生何任一种水 理工处均有其局限艺,性把物、化学、生物理等 种多术技的机结有合 ( 如氧臭 -物处理 - 膜生 ) 是今 的后研重究,点在各自先的优础上基发挥协同 用,以作取最得的净水佳果。
在效
余氯其终止液对及用饮致变性影水的试响验究中 得出: 余氯的去研除否与对Ame 试验结果的影响s较大 甚至有,能改变可样的致突水性变 水样的。氯 [3余 1 量]大,致越突变性强。 越宁等 冉者学供水管在网 中三卤烷变化研究甲试的中表明 验出水厂,三 中卤烷甲生量随加氯量成的加而增增加 当水。入管进 网,前后物质继驱与余续氯反应,且三甲烷卤难为降 解机有,物余量则氯为影响成网水中三管卤烷甲生 的成定性因素。余氯决越量,大卤三烷甲生成 力能大越。同 ,供时水的残中留消剂毒也会增管道加的 蚀。腐游氯对金离输水属道造成有害管蚀腐, 一点这
1
08
四 环 川境
31卷
ire nmcropaahg eecl linle (RA )W J[] T.oixology icn itVr,o200 0, 7: 192109
.考文参:
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