饮用水中氯化消毒副产物超标风险的评估

王 茜，林志宏 ，华 勃

(1.佛山市水业集团有限公司，广东 佛山 528000 ； 2.哈尔滨工业大学，黑龙江 哈尔滨 150000)

饮用水消毒是20世纪最有效的公共健康措施之一，为预防饮用水流行病提供了有效保障[1]。饮用水消毒杀菌的同时伴随着消毒剂与原水中含有的一些天然有机物和环境有机污染物以及溴或碘化物的化学反应，从而产生多种消毒副产物(Disinfection by-products,DBPs)对人体健康构成潜在的威胁。随着原水水质的恶化，DBPs的问题逐渐成为关注焦点，国内外文献报道中的饮用水DBPs已超过700多种[2]。主要种类包括：三卤甲烷(Trihalomethanes, THMs)、卤乙酸(Haloacetic acids, HAAs)、溴酸盐(BrO3-)、亚氯酸盐(ClO2-)、卤化氰(XCNs)、卤代乙腈(HANs)、卤代硝基甲烷(HNMs)、卤代酮(Halogenated ketones,HKs)、卤代酚(Halophenols)、醛(aldehydes)类等。随着分析检测技术的发展和创新，不断有新的DBPs被发现，如致诱变化合物(MXs)、卤代呋喃、亚硝胺(NMs)、碘代酸(IAs)以及卤代对苯醌(HBQs)等。其中，三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)和三氯乙醛(CH)为主要的三大类DBPs。

首先对DBPs超标风险水平进行分级，对2017年7月至2018年12月三间水厂出厂水数据进行统计分析，判断氯化消毒副产物的超标风险等级，并运用综合污染指数法对DBPs综合风险予以评估，以明确DBPs整体超标风险水平和重点控制的化合物。

1 材料与方法

1.1 DBPs超标风险水平分级

根据《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)DBPs各项目限值，可将DBPs超标风险分为三级：一级：大于或等于我国现行国标限值；二级：小于我国现行国标限值，但大于国标限值的60%；三级：小于或等于国标限值的60%，但大于国标限值的30%。小于或等于国标限值的30%属于无风险状态[3]。根据《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中不同消毒副产物的限值以及超标风险分级标准，计算各DBPs的风险控制值，如表1所示。

表1 消毒副产物国标限值及风险控制值

1.2 综合污染指数法

综合污染指数法是对各种污染指标的相对污染指数进行统计，得出代表水体污染程度的数值，该方法可以确定研究水体的污染程度[4]。综合污染指数的计算是在单项污染指数的基础上计算得到的，其计算公式如(1)所示：

公式中：P，综合指数值；m，指标总数；Pi，i项指标的相对浓度，即DBPs实际检出值与国标限值的比值；综合指数评价分级如表2所示。

表2 综合指数评价分级

2 结果与讨论

某市位于珠江水系流域沿岸，但各区水厂的原水却不完全相同。因此选取该市三区三间原水不同水厂的出厂水进行统计分析，按照DBPs超标风险水平分级方法判定该市水厂DBPs超标分先级别，对该地区的DBPs风险水平进行全面评估。

由于这三间水厂的卤乙酸每半年监测一次，且在2017—2018年时段内的监测结果显示，二氯乙酸和三氯乙酸项目均低于方法的检出限，并无分析超标风险的意义，因此在这里不作评价，只分析三卤甲烷和三氯乙醛的监测数据。

2.1 三卤甲烷超标风险评估

三卤甲烷，即三氯甲烷、二氯一溴甲烷、一氯二溴甲烷、三溴甲烷。对该市三间水厂出厂水中的THMs浓度随时间分布进行统计。

2.1.1三氯甲烷(TCM)超标风险评估

对该市三间水厂出厂水中的TCM浓度进行统计，浓度随时间分布如图1所示。

图1 三间水厂出厂水中三氯甲烷浓度

由图1分析可知，三间水厂出厂水中的三氯甲烷浓度范围为0.000 1～0.014 3 mg/L，平均浓度为0.004 7 mg/L。结合图1分析可知，B水厂的三氯甲烷浓度相对其他两间水厂浓度水平普遍偏高，并且3间水厂出厂水中的三氯甲烷具有明显的季节性变化趋势，其中温度较高的6—10月份浓度相对较高。根据超标风险分级，三间水厂的三氯甲烷都属于无风险状态。

2.1.2二氯一溴甲烷(BDCM)超标风险分析

对该市三间水厂出厂水中的BDCM浓度进行统计，浓度随时间分布如图2所示。

图2 三间水厂出厂水中二氯一溴甲烷浓度

由图2分析可知，三间水厂出厂水的二氯一溴甲烷浓度范围0.000 1～0.006 2 mg/L，平均浓度为0.001 8 mg/L，远远低于三级风险的下限值，均属于无超标风险状态。其中B水厂的二氯一溴甲烷浓度相对于其他两间水厂的浓度水平普遍偏高，并无明显的季节变化趋势。

2.1.3一氯二溴甲烷(DBCM)超标风险分析

对该市3间水厂出厂水中的DBCM浓度进行统计，浓度随时间分布如图3所示。

图3 三间水厂出厂水中一氯二溴甲烷浓度

由图3分析可知，三间水厂出厂水的一氯二溴甲烷浓度范围0.000 1～0.002 6 mg/L，平均浓度为0.000 8 mg/L，远远低于三级风险的下限值，均属于无超标风险状态，这与该城市水源水中溴离子浓度较低有关。其中B水厂的一氯二溴甲烷浓度相对于其他两间水厂的浓度水平普遍偏高，并无明显的季节变化趋势。

2.1.4三溴甲烷超标风险评估

对该市三间水厂出厂水中的三溴甲烷浓度进行统计，浓度随时间分布如图4所示。

由图4分析可知，三间水厂出厂水的三溴甲烷除2017年11月份B水厂和C水厂有检出外，其他月份浓度均低于检出限，远远低于三级风险的下限值，均属于无超标风险状态，这与该城市水源水中溴离子浓度较低有关。

2.1.5三卤甲烷超标风险评估

主要分析三卤甲烷实际浓度与各自限值的比值，四种化合物实际浓度与各自限值的比值之和≤1。对该市三间水厂出厂水中的三卤甲烷水平进行统计，随时间分布如图5所示。

图5 三间水厂出厂水中三卤甲烷水平

由图5分析可知，三间水厂出厂水中的三卤甲烷水平范围为0.004～0.343，平均水平为0.118，B水厂于2018年10月和11月的三卤甲烷水平属于三级风险，其它月份低于三级风险的下限值，A水厂和C水厂在统计期间的三卤甲烷低于三级风险的下限值，均处于无超标风险状态。

2.2 三氯乙醛(CH)超标风险评估

对该市三间水厂出厂水中的三氯乙醛浓度进行统计，浓度随时间分布如图6所示。

图6 三间水厂出厂水中三氯乙醛浓度

由图6分析可知，三间水厂出厂水中的三氯乙醛浓度范围在0.001～0.009 mg/L，平均浓度为0.002 mg/L，超标风险比例为9.3%，属于二级风险，18.5%属于三级风险，72.2%属于无风险状态。由三间水厂出厂水三氯乙醛浓度分析可知，三氯乙醛整体超标风险较其他物质高，尤其夏天温度较高的夏季尤其需重点关注，按照我国现有水质标准限值，超标风险较大。

2.3 DBPs超标风险综合评估

现主要对三氯甲烷、二氯一溴甲烷、一氯二溴甲烷、三氯乙醛三类DBPs进行综合评价，用三间水厂出厂水从2017—2018年度的原始数据除以相对应的国标限值转化为该物质的相对浓度，如表3所示。

表3 三间水厂DBPs相对浓度

续表3 三间水厂DBPs相对浓度

将表3中的DBPs相对浓度用公式(1)计算得到综合评估结果如表4所示。

表4 2017年7月至2018年12月三间水厂综合评估指数

注：2018年度综合评估指数平均值，A水厂为0.019，B水厂为0.160，C水厂为0.092。

由表4分析可知，三间水厂的出厂水DBPs的综合评价指数均小于0.8，处于较低水平。说明三间水厂的DBPs整体风险水平较低，就综合评价指数平均值来看，三间水厂的DBPs超标风险水平从高到低依次为B水厂、C水厂、A水厂。

3 结论

对2017—2018年某市三间水厂出厂水中的DBPs超标风险进行评估，结论如下：①三卤甲烷的超标风险相对较低，大多处于无超标风险状态，三氯乙醛超标风险相对较高，有27.8%处于三级以上超标风险。②三卤甲烷的超标风险呈比较明显的季节性变化，在温度较高的(6—10月)相对较高。③三间水厂的超标风险综合评价指数从高到低依次为为B水厂、C水厂、A水厂，但均处于较低水平，因此这三间水厂DBPs综合超标风险水平较低。