太湖饮用水源地主要异味物质检测及其时空变化规律研究

徐振秋　张晓赟　廖蕾　徐恒省　李继影

摘要：目的：建立项空固相微萃取-气相色谱-质谱法同时检测水中9种异味物质的方法。方法：采用该方法对太湖苏州区域某饮用水源地异味物质含量进行检测。结果：对检测数据进行统计分析，苏州某饮用水源地致嗅的异味物质主要是2-甲基异嵌醇；异味物质浓度高的月份主要集中在6-10月；太湖（苏州辖区）东部沿岸、南部沿岸2-甲基异莰醇和土臭素浓度水平高于同期西部沿岸及湖心区域。

关键词：饮用水源地；检测方法；异味物质；2-甲基异嶷醇；时空变化规律

1.前言

消费者评价饮用水水质好坏的主要指标之一是异味，尤其是无锡蓝藻事件后，公众对饮用水安全问题越来越重视。在所发生的嗅味问题中，颤藻、席藻和鱼腥藻等代谢产生的2-甲基异莰醇（2-MIB）和土臭素（geosmin）是导致水体土霉味的主要物质。太湖是苏州市区的饮用水源地，饮用水质量则直接关系到人民群众的身体健康安全。为了解决这一系列的异味问题，必须建立测定水体中异味物质的检测方法以及摸清太湖饮用水源地主要异味物质的时空变化规律，以便对水源地异味物质起到监控和预警的作用。在新的《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中规定了土臭素（Geosmin）和2-甲基异莰醇（2-MIB）的标准限值（均为10ng/L），而我国缺少相应的标准分析方法。为此，本研究结合国内异味物质分析方法，建立顶空固相微萃取-气相色谱质谱法对土臭素、2-甲基异莰醇等9种异味物质。

2.材料与方法

2.1实验仪器 7890GC/5975C MSD气相色谱质谱仪，来自美国安捷伦公司；MPS2多功能自动进样系统，来自德国Gerstel公司；固相微萃取纤维PDMS/DVB（65um），来自美国Supelco公司。

2.2试剂、标准品 GSM和2-MIB为标准品，质量浓度为100ug/mL，来自美国Supelco公司。实验室用水为Milli-Q超纯水（18.2MΩ），实验室所用其他试剂NaCl为分析纯，使用前需经过105℃和400℃烘干。

2.3实验方法 取10mL水样加入20mL的顶空瓶中，加3g固体氯化钠，60℃预平衡5min，萃取30min；在250℃下热解析3min，进样。DB-5ms色谱柱，载气为氦气，恒流模式，流量1.0mL/min。柱温：50℃保持2min，以8℃/min升至160℃，再以20℃/min升至280℃，保持3min。进样口温度250℃，质谱接口温度250℃，不分流进样，进样时间3min。EI离子源，能量70eV，温度230℃，四级杆温度150℃。数据采集模式为选择离子扫描。

3.结果与分析

3.19种异味物质及内标总离子流色谱图 详见图1。

3.2太湖水源地异味物质时间变化规律 对检测数据进行统计分析，苏州饮用水源地水体主要异味物质是2-甲基异嵌醇、土臭素、β-环柠檬醛，β-紫罗兰酮。我国生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）中规定了土臭素标准限值（10ng/L）。根据上述标准，苏州某饮用水土臭素浓度连续3年年均值低于标准限值，因此土臭素对水体异味贡献较小。我国生活饮用水卫生标准没有β-环柠檬醛标准，β-紫罗兰酮限值，根据β-环柠檬醛浓度小于1ug/L时产生青草气味，1-10ug/L时产生干草及木头气味，大于10ug/L时产生烟草气味。饮用水源地β-环柠檬醛浓度小于1ug/L。因此β-环柠檬醛浓度虽然高于2-甲基异莰醇，其对水体异味的贡献较小。文献报道β-紫罗兰酮嗅觉阈值为7ng/L，气味为紫罗兰香味。2个饮用水源地β-紫罗兰酮浓度在个别月份高于其嗅觉阈值，其对水体异味的贡献也较小。根据各异味物质的年均值和嗅觉阈值分析，导致饮用水源地异味的主要物质是2-甲基异嵌醇，水体异味表现为土霉味，与人体感觉一致。对2013-2015年太湖饮用水源地主要异味物质年均值进行统计分析（图2），太湖饮用水源地4种主要异味物质都有很大幅度的降低，说明太湖饮用水源地水质有逐年变好的趋势，但是2-MIB的3年年均值均超过了其嗅觉阈值，所以仍然需要对水源地的异味物质进行预警控制。

对2013-2015年太湖苏州某饮用水源地异味物质2-MIB进行统计分析（图3），太湖饮用水源地2-MIB呈现单峰形式。2-MIB浓度高的月份主要集中在6-10月，也是主要超标的月份，其中8-9月达到峰值。

3.3太湖水源地异昧物质空间变化规律 太湖（苏州辖区）东部沿岸、南部沿岸2-甲基异莰醇和土臭素浓度水平高于同期西部沿岸及湖心区域。太湖（苏州辖区）嗅味物质随季节变化趋势基本一致：嗅味物质浓度峰值出现在夏季和秋季。根据时空分布特点，可以推断嗅味物质来源是内源性的，是区域或局部的生态条件造成了不同种类微生物生长，产生并向水体释放不同的异味物质。比如，某饮用水源地西北面有围网养殖，养殖区2-甲基异莰醇浓度显著高于取水口，由于养殖区大量投料，导致局部富营养化程度加剧，促进微生物产生并释放嗅味物质导致水体2-甲基异莰醇浓度显著升高

4.结论

綜合上述，太湖苏州地区饮用水源地异味物质浓度水平较高，但有逐年变好的趋势。太湖苏州辖区主要异味物质2-甲基异莰醇浓度3年都超过了标准限值。每年6-10月异味物质浓度都维持在较高的浓度水平，其中8月和9月达到峰值。太湖（苏州辖区）东部沿岸、南部沿岸2-甲基异莰醇和土臭素浓度水平高于同期西部沿岸及湖心区域。建立水体中异味物质的测定方法并掌握异味物质的时空变化规律，有利于太湖饮用水源地异味物质的预警和监控。