饮用水中主要消毒副产物及其检测方法的研究

刘敬丹 刘婧娟

（1.唐山自来水水质处，河北 唐山 063000；2.内蒙古大学 化学化工学院，内蒙古 呼和浩特 010020）

饮用水中主要消毒副产物及其检测方法的研究

刘敬丹1刘婧娟2

（1.唐山自来水水质处，河北 唐山 063000；2.内蒙古大学 化学化工学院，内蒙古 呼和浩特 010020）

本文简单介绍了饮用水中消毒副产物的产生及其危害，三卤甲烷作为主要消毒副产物对人体的危害。用气相色谱法对三卤甲烷进行检测，及其检测方法的研究。

饮用水；消毒副产物；三卤甲烷；气相色谱法

1 引言

作为一名水质检测人员，深知饮用水消毒的必要性及对应消毒副产物对人类的危害。饮用水消毒副产物是在处理过程中出现的，在很多年前，开始用氯来消毒，估计到现在为止，也有上百年的历史，全国各地自来水的消毒，基本上都是用氯，因为应用氯的好处比较多，能很快杀灭细菌，能除臭等。另外，投资氯的设备简单，费用也比较低，具有余氯的持续作用，可以防止水在输送过程中被二次污染。因此加氯对饮用水进行消毒一直延续至今，同时我们也要面对消毒副产物对我们产生的影响。

三卤甲烷是饮用水中加氯消毒的主要副产物，经常使用含三卤甲烷的水对人体健康有影响，一般将CHCl3、CHCl2Br、CHCIBr2和CHBr3四种卤化物含量之和定义为总三卤甲烷量（TTHM，ug/l），其中三氯甲烷占90%以上。饮用水中三卤甲烷（THMs）等卤代有机物主要是由水中有机物在加氯消毒过程中产生的，三卤甲烷至今被认为是由最后氯化形成的主要消毒副产物，其中三氯甲烷是饮用水中最易产生、数量最大的三卤甲烷。饮用水中的三卤甲烷对人体健康危害非常大，实际观察和实验研究都证明，三卤甲烷具有全身中毒作用和远期效应，特别引人注意的是它对人和动物的致癌作用。有的研究证明三卤甲烷具有积蓄性，高剂量的三卤甲烷有明显的致癌效应。我们为了尽可能的控制三卤甲烷的含量，有些水厂使用余氯和二氧化氯共同作为消毒剂对饮用水进行消毒，效果不错，但三卤甲烷等消毒副产物的生成是避免不了的，我们可以通过对三卤甲烷的含量监测来调控加氯量。用气相色谱法对三卤甲烷进行检测，分别对各实验条件进行了优化，从而建立起了快速、准确检测水中三卤甲烷的方法。

2 实验材料与方法

2.1 原理

被测水样置于密封的顶空瓶中，在一定温度下经一定时间的平衡，易挥发的氯仿等三卤甲烷从液相逸入液面空间的气相中，此时，三卤甲烷在气相中的浓度和它在液相中的浓度成正比。通过实验测定，可以计算三卤甲烷的浓度。

2.2 实验材料

2.2.1 仪器

Agilent 7890A气相色谱与Agilent 7694E顶空进样器，配有色谱工作站及NIST标准谱库。

2.2.2 材料和试剂

Agilent公司20mL顶空瓶及聚四氟乙烯瓶垫，压盖器等。甲醇、氯仿及四氯化碳溶液均为优级纯。

2.3 标准溶液

取三卤甲烷标准溶液2mL～50mL容量瓶中纯水定容，即为中间液，分别取不同体积的中间液配置标准曲线，标准曲线浓度为0、1、2、4、8、16、32 ug/L，分别取10mL置于20mL顶空瓶中，盖上盖子密封。

2.4 检测条件

2.4.1 7694 E顶空进样器进样环容积：1mL；顶空瓶压力：10psi；顶空温度：45℃；进样环温度：55℃；传输线温度：65℃；

平衡时间：40min；GC循环时间：20min；加压时间：0.15min；

放空时间：0.20min；进样时间：0.50min。

2.4.2 7890 AGC进样口：挥发性物质分析接口；进样口温度200℃；

分流比：10∶1；载气：氮气；载气流速：2mL/min。

柱温：60℃，色谱柱：HP-5（30m×0.32mm×0.25um）；检测器温度：300℃；尾吹流量：60mL/min。

3 实验结果与讨论

3.1 平衡温度的选择

顶空分析中，升温有利于挥发性物质的挥发，提高灵敏度，但是同样会使样品中的副反应增加。由于氯仿沸点比较低，因此本试验选择30℃，40℃，45℃作为平衡温度进行选择，试验证明，在这个温度区间一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三氯甲烷、三溴甲烷的峰面积随温度变化比较大，考虑到要尽量减少水蒸气的挥发，因此选择45℃作为平衡温度。

3.2 平衡时间的选择 当我们把平衡温度定为45℃时，发现在一定时间内三卤甲烷的峰面积随平衡时间的延长而增大，但当平衡时间超过40min后，三卤甲烷的峰面积变化不大（如图1所示），同时考虑每个水样能最有效率的完成，我们把平衡时间设为40min。

3.3 准确度和精密度

用外标法做标准曲线浓度为0、1、2、4、8、16、32ug/L的三卤甲烷中各项的线性相关性，回收率和相对标准偏差见表1。

三卤甲烷的含量即为三氯甲烷、一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三溴甲烷这四种化合物的实测值与其各自限值的比值之和。通过长期的水样检测，在一定的温湿度环境下，检测到的数据显示，用气相色谱法检测饮用水中三卤甲烷的含量，其准确度和精确度都很高，标准曲线的重复性也不错。

表1 三卤甲烷的精确度和准确度

结语

三卤甲烷作为饮用水中加氯消毒的主要副产物，属于致癌化学物，会增加患疾病风险，而在如今的饮用水消毒工艺中是避免不了的。尤其是夏天的多雨季节和冬季较寒冷的月份，水中副产物浓度会比较高。雨季对pH值的影响，寒冷天气水中有机物消耗比较低，温度的影响，导致饮用水中三卤甲烷的含量明显增高。现如今各自来水水厂采用液氯，二氧化氯作为共同的消毒剂，尽可能的减少三卤甲烷等副产物的生成。因三卤甲烷具有致突变性，致癌性，有的还有致畸性和神经毒性作用，可引起肝、肾和肠道肿瘤，生活饮用水卫生标准中严格规定了其限值，用气相色谱随时监测饮用水中三卤甲烷的含量，对人们的身体健康负责。我们不断优化三卤甲烷的检测条件，增加三卤甲烷检测含量的准确度和精确度，有效预防饮用水中三卤甲烷对人体产生危害。

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