生活饮用水中卤乙酸的毒性研究及检测技术

陈晓梦

（东平县疾病预防控制中心质量管理科，山东泰安 271500）

水厂生活饮用水的小杜，主要是选择紫外线消毒、臭氧消毒及加氯消毒等方式。上述消毒方式消杀饮用水中的微生物的同时，在物理或化学反应后产生消毒副产物，包含卤乙酸、三卤甲烷及卤乙氰等。通过相关研究了解到，生活饮用水中的卤乙酸含量属于痕量级别，但由于卤乙酸对人体健康存在一定危害，所以需要选择合适的检测技术进行卤乙酸检测分析，以保证生活饮用水质量和安全，为人们身体健康提供坚实的保障[1]。本文通过总结卤乙酸毒性的系统化研究，分析目前的检测技术发展现状，了解其中的不足，并就推动卤乙酸检测技术创新优化提出展望，为后续理论研究和实践提供参考。

1 卤乙酸的毒性研究

1.1 急、慢性毒性 卤乙酸是生活饮用水消毒副产物的主要部分，由氢原子、卤素原子构成，化学结构较为简单，属于消毒的副产物。生活饮用水中产生卤乙酸物质，是由自然因素和人为因素联合作用产生，因此呈现出急、慢性毒性作用。通过卤素乙酸毒性研究结果来看，卤素乙酸毒性的高低，伴随着卤族原子数量增加反向减少，卤族原子减少而毒性增加，伴随着质子数增加而逐步增加。理论界关于卤乙酸的毒性作用有着诸多研究成果，张瑜等[2]在关于卤乙酸毒性研究中，按照毒性高低将卤乙酸排序，结果是一溴乙酸、一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸及二溴乙酸。水厂在消毒副产物的处理中，如果处理不当，将会直接破坏生态环境稳定，甚至对人们身体健康带来不良影响。所以，应该加强水厂卤乙酸监测和处理，尽可能减少饮用水中的卤乙酸含量。在水中常见的消毒副产物中，一氯乙酸、一溴乙酸、三氯乙酸均存在暴露和风险，在急性试验中毒性最强的当属一溴乙酸，一氯乙酸和三氯乙酸次之。结合刘祖发[3]研究成果来看，二氯乙酸的细菌半致死效应浓度为184.07μg/L，三氯乙酸为193.57μg/L，一溴乙酸为13.47μg/L，二溴乙酸为15.00μg/L。

1.2 生殖发育毒性 关于二溴乙酸、二氯乙酸和三氯乙酸等物质毒性研究中，如果累积量较多，会诱发生殖发育异常，增加心血管缺陷出现概率。许多大鼠试验中，证实了分别饮用含有不同浓度二溴乙酸的水，高剂量组的大鼠单侧附睾存在发育异常情况。醋酸和卤乙酸等物质毒性对比中，组织全胚胎实验，在规避母体混杂因素影响下，此类酸物质将会直接对胚胎发育产生毒副作用，酸的发育毒性表现出加和性等特点。在关于二溴乙酸对大鼠动情周期影响中，伴随着二溴乙酸含量增加，会导致大鼠动情周期发生改变，一定程度上促进卵泡雌二醇释放含量。

二溴乙酸诱发的卵泡减少机制尚不明确，通过相关试验结果分析，可能是原始卵泡库和卵泡形成过程等因素影响，DBAA改变卵母细胞、颗粒细胞特异性、生长因子表达，如，干细胞因子对卵泡形成产生抑制效果，进而导致颗粒细胞和卵母细胞死亡。另外，转化生长因子-β超家族，作为正常卵泡发育的必要物质，受到干扰将会导致原始卵泡减少，对卵泡正常发育产生不良影响[4]。

1.3 细胞毒性 通过评估二卤乙酸、单卤乙酸、三卤乙酸等消毒副产物的影响，以细胞甘油醛 -3- 磷酸脱氧酶为研究对象，结果表明单卤乙酸的溴乙酸和碘乙酸具有较强的细胞抑制作用，细胞 ATP 水平显著下降。二卤乙酸和三卤乙酸的细胞抑制性不强，理论上认为卤乙酸是基于丙酮酸脱氢酶激酶的抑制剂，实现丙酮酸脱氢酶复合体活性提升的作用[5]。为了了解三氯乙酸对淋巴细胞增殖所产生的影响，可以选择人体的外周静脉血，将淋巴细胞分离，在不同时间段分别检测二氯乙酸、三氯乙烯及三氯乙酸所起到的细胞增殖能力。结果表明，二氯乙酸相较于其他几种物质，对于体外培养淋巴细胞的毒性作用最强。

1.4 遗传毒性 为了更加深入了解三溴乙酸遗传毒性，选择小鼠淋巴细胞作为试验细胞，将其分别置于浓度不同的三溴乙酸溶液中，选择CBMN-cyt试验用于检测物质的遗传毒性。根据试验结果显示，三溴乙酸的遗传毒性较强，其主要是同染色体重组、DNA错误修复和染色体损伤等因素存在密切关联[6]。

2 生活饮用水的卤乙酸检测现状

2.1 标准检测方法 目前国内生活饮用水的卤乙酸检测中，依据《生活饮用水标准检验方法消毒副产物指标》标准，选用液液萃取衍生气相色谱法，可以满足三氯乙酸、二氯乙酸以及一氯乙酸等消毒副产物的检测需要[7]。此种检测方法优势鲜明，在水源水和其他生活饮用水检测中应用，给出的三种物质最低质量浓度为1.0μg/L、2.0μg/L和5.0μg/L，但是其他的卤乙酸物质却并未给出明确的检测标准[8]。

2.2 生活饮用水中卤乙酸检测技术 关于生活饮用水的卤乙酸检测，需要选择合理的水样前处理技术，具体有以下几种：①直接进样法。此种方法灵敏度和精准度较高，适合应用在仪器设备自动化水平较高的情况，无论是液相色谱电感耦合等离子体质谱联用法，还是液相色谱质谱联用法均可以得到有效应用，在检测前不需要水样处理，可以直接依据标准和要求进行卤乙酸检测[9]。在生活饮用水中卤乙酸检测时，选择非抑制型离子色谱串联质谱法，可以满足饮用水中卤氧化物和卤乙酸产物同时检测，采用直接进样法只需要在进样口安装0.45μg/L滤膜过滤器。在卤乙酸检测中，如果是选择离子色谱串联四极杆质谱联用法，可以实现生活饮用水中9种以上卤乙酸的快速检测，纯净水样采用的0.22μg/L滤膜器，直接试验分析。另外，三氯乙酸和二氯乙酸检测中，同样可以选择直接进样法，不需要对水样提前处理，即可获取精准可靠的结果[10]。②液液萃取衍生法。此种检测方法优势较为突出，在国内外均得到了有效应用，适合在气相色谱质谱联用仪或气相色谱依法的样品前处理，可以将结果误差控制在合理范围内[11]。卤乙酸的沸点较高，气相色谱进样口汽化难度较大，为了保证分析结果精准度，主要是选用衍生法来产生相应衍生物，沸点降低后进行分析。一般情况下，基于甲酯化试剂产生酯化反应过程中，使用专门的仪器设备来分析产生的酯类化合物。在三氯乙酸和二氯乙酸副产物检测中，采用液液萃取-超声辅助衍生化气相色谱法，可以满足两种副产物同步测定需要，水中被测物质，主要是使用甲基叔丁醚萃取而来，在50 ℃温度下超声处理，促进硫酸-甲醇衍生物生成。部分学者在生活饮用水的卤乙酸物质检测中，在样品处理中通过酸化处理后加入一定量无水硫酸钠，可以促进水样的有机相、水相分离，采用液液萃取-甲醇衍生-气相色谱-质谱法联合测定，萃取卤乙酸后生成卤乙酸甲酯，最后使用气相色谱-质谱仪测定物质。③固相萃取方法。在卤乙酸检测中选择固相萃取方法，多是嵌入吸附剂到载体上，充分吸附卤乙酸化合物，在此基础上使用洗脱剂对样品脱水处理，可以实现分离提纯的目的。使用专门的仪器设备检测分析分离提纯的物质。在关于固相萃取方法研究中，对于生活饮用水的痕量氯乙酸物质检测分析中，使用D101型大孔树脂充当吸附剂，实现样品固相萃取。同时，采用此种方法，也可以用于自来水中氯乙酸物质检测分析，通过D101型大孔树脂富集与乙腈洗脱处理，然后检测物质含量，检测结果精准度较高。饮用水痕量卤代乙酸检测中，基于固相萃取方法进行样品处理，具有清除杂质的作用。

2.3 生活饮用水的卤乙酸检测新技术 ①气相色谱质谱联用法。此检测方法优势鲜明，具有气相色谱法分离能力较强的特点，因此检测方法的灵敏度和有效性均较高，定量、定性分析后可以获得精准的数据，通常是在环境保护、医学检测和食品安全等检测领域被广泛应用。此种方法经过不断推陈出新，开始尝试着在生活饮用水的卤乙酸检测中应用，实际效果较为理想。如，在卤乙酸检测中选择气相色谱质谱联用法践行检测，水样前处理后，经过酸化、萃取、甲醇溶液衍生等一系列环节，生成卤乙酸甲酯，然后使用气相色谱质谱联用法检测卤乙酸物质含量。结果表明，检测所采用的一氯乙酸、二氯乙酸和三氯乙酸线性范围均在5.0～100μg/L，相对标准偏差则是4.8%～5.1%（n=6）。由此看来，生活饮用水中的卤乙酸检测中，采用气相色谱质谱联用法是合理的。在关于饮用水中卤乙酸的检测中，采用气相色谱质谱联用法，通过合理化选择内标物，分析水浴时间和温度、硫酸及硫酸钠用量等因素所产生的影响，进而提供有利的实验条件。此种方法实际应用的精准度较高，检测较为灵敏，可以满足生活饮用水中多数卤乙酸物质检测需要。另外，在卤乙酸检测方法不断研究创新下，涌现出很多操作便捷、安全与可靠的卤乙酸定量检测方法，如：选择五氟苄基酯化反应，对水样前处理，联合使用负离子化学电离法和气相色谱法，可以精准检测该物质，检测灵敏度较高。此种方法的物质回收率大概在89%～99%范围内，检出限则是8～94ng/L，凭借此种方法的优势，在很多发达国家已经得到了广泛应用。同时，基于此种方法，可以满足应用水的卤乙酸日常监测需要，提升监测结果精准度和灵敏度同时，最大程度上规避对检测人员身体健康带来不良影响。

②离子色谱法。在卤乙酸检测中采用离子色谱法，操作便捷，高效，结果灵敏度高，选择性良好，可以满足多种化合物的检测需要。离子色谱法在工农业检测、食品安全、环境保护等领域阴阳离子检测中应用，基于卤乙酸的电离反应形成卤乙酸根阴离子，也令生活饮用水中卤乙酸检测中应用离子色谱法得以实现。对于饮用水中的二碘乙酸和一碘乙酸物质检测中，应提前使用Na柱和RP柱前处理，然后滤膜过滤分析，采用氢氧化钾梯度淋洗模式及抑制电导检测器，在新型碘代酸消毒副产物检测中效果可观，是一种灵敏、可靠的检测方法，值得广泛推广应用。有的学者在三氯乙酸和二氯乙酸物质检测中，采用离子色谱法，直接进样和KOH梯度淋洗，检测速度较快，30 min内即可得到结果。两种物质的检出限分别是1.25 μg/L、1.10μg/L。另外，离子色谱法可以满足多种消毒副产物的检测需要，使用英蓝超滤在线样品前处理技术予以处理，提升检测效率和质量。

③液相色谱质谱联用法。饮用水检测中使用液相色谱质谱联用法，可以直接进样，使用氨基柱分离净化后质谱分析。如，在三氟乙酸和二氯乙酸物质检测中，采用液相色谱质谱联用法，最终结果表明两种物质的相关系数均是在0.997以上，检测限范围在10～50μg/L，满足生活饮用水的消毒副产物快速、高效检测需要。使用液相色谱质谱联用法进行卤乙酸检测，可以满足同步检测多种卤乙酸检测需要，并实现卤乙酸物质有效分离，提升检测效率和质量。

④液相色谱电感耦合等离子体质谱联用法。此种方法将多种检测方法优势整合在一起，形成一套完整的检测仪器装置，满足多种物质的检测需要。此种方法在生物、环保、食品和医药等诸多领域均有所应用，有机整合广谱仪器和色谱仪器的优势。在生活饮用中采用此种方法检测卤乙酸，碘乙酸和二碘乙酸的检测限分别是0.06 μg/L和0.04 μg/L，检测结果精准度较高。由此看来，关乎生活饮用水的卤乙酸物质检测中，采用液相色谱电感耦合等离子体质谱联用法优势较为理想[12]。

3 卤乙酸检测技术未来发展趋势

当代社会飞快发展，对于生活饮用水的需求度逐步增加，为了保证饮用水质量和安全，应提高消毒副产物检测和处理重视程度。目前常见的方法有离子色谱法、气相色谱法、液相色谱质谱联用法、气相色谱质谱联用法等方法。不同方法优势不同，适用情况也不尽相同，其中气相色谱法是一种应用广泛，且十分成熟的一种方法，但使用前需要对样品前处理，处理流程繁琐、复杂，并且衍生化剂带有一定毒副作用，处理不当可能出现二次污染，并且衍生物不容易分离。离子色谱法操作较为简单，消耗资源少，成本低，可以满足多种卤乙酸检测需要，但是灵敏度有所欠缺，因此应用范围存在很大的局限性[13]。液相色谱质谱联用法具有灵敏度高的优势，但是由于所使用的检测仪器设备造价高、后期维护成本高，所以应用范围存在一定限制[14]。结合实际情况来看，生活饮用水的卤乙酸物质检测技术逐渐多样化，并且样品前处理流程越来越简单化，通过摒弃以往复杂、烦琐的样品前处理方法，选择更加简单、高效的方法直接分析已经成为大势所趋。另外，伴随着检测技术研究力度不断增加，资金投入量也将进一步增加，未来关于生活饮用水的卤乙酸检测方面，目标卤乙酸数量将大大增加，部分研究甚至超过十几种，所以需要进一步推动检测技术创新优化，选择更加合理有效的检测方法，保证检测精度，更好的满足检测需要。

4 结论

综上所述，当前社会发展中对于饮用水需求度不断提升，保证饮用水质量和安全尤为必要。因此，面对生活饮用水不断增加的检测要求，应明确检测标准和规范，积极推动检测技术创新优化。针对饮用水消毒中产生的副产物，以卤乙酸为代表，需要予以高度重视，灵活选择不同的检测方法，提升检测结果精准度和有效性，最大程度上减少检测成本，以便于满足后期维护需要，及时发现和处理有毒副产物，这对于保障生活饮用水质量和安全具有积极作用。