供水管网典型管垢作用下高毒性溴代、碘代消毒副产物的生成机制

基本信息
批准号:51878648
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:董慧峪
学科分类:
依托单位:中国科学院生态环境研究中心
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:许可,王艳,李钢,王亮
关键词:
输配溴/碘代管垢消毒剂消毒副产物
结项摘要

Because of their high cytotoxicity and genotoxicity, brominated/iodinated disinfection by-products (Br/I-DBPs) are research hotspots in the field of drinking water disinfection. Aiming to evaluate formation mechanism of Br/I-DBPs in the presence of pipe scale during distribution of drinking water, this study will focus on: Constituent and characterization investigation of typical pipe scale in the distribution system of China for the screening of highly reactive scale; effects of catalytic disproportionation and redox reactions in the presence of pipe scales on the attenuation of disinfectant and formation and transformation of free bromine and free iodine ; the structural and DBPs formation potential variations of natural organic matter induced by the adsorption, complexation, redox and fractionation reactions with different pipe scales; the formation and transformation mechanisms of Br/I-DBPs in simulated pipe section reactor. Then, formation and transformation kinetics model of Br/I-DBPs based on one-dimensional hydraulic flow will be proposed, which will be used to predict the formation species and concentration of Br/I-DBPs and provide effective measures for controlling the formation of Br/I-DBPs at the endpoint of distribution networks. Overall, this study will provide useful insights for evaluation of water quality risk induced by Br/I-DBPs throughout the whole process of water disinfection and distribution.

溴代、碘代消毒副产物(Br/I-DBPs)具有高细胞毒性与遗传毒性,是饮用水消毒领域研究热点之一。本项目聚焦输配过程中典型管垢作用下Br/I-DBPs的生成规律,拟开展:我国供水管网典型管垢的组分与特征调查,筛查出高反应活性的典型管垢;管垢催化歧化、氧化还原等反应影响消毒剂衰减、自由溴、自由碘生成转化的机制研究;管垢吸附、络合、氧化还原、分馏等作用下背景有机物的结构与DBPs生成势变化机制研究;管段反应器模拟输配条件下Br/I-DBPs生成与转化研究。在此基础上,构建基于一维流态DBPs生成转化动力学模型预测管网末端Br/I-DBPs的种类与浓度,并提出相应的消毒工艺控制策略。该课题的实施将有助于全过程评估饮用水消毒与输配中Br/I-DBPs形成的水质风险。

项目摘要

溴代、碘代消毒副产物(Br/I-DBPs)具有高细胞毒性与遗传毒性,是饮用水消毒领域研究热点之一。本项目聚焦输配过程中典型管垢作用下Br/I-DBPs的生成规律,开展了氯化过程中零价铁(ZVI)对溴酸盐的还原作用增强溴代消毒副产物(Br-DBPs)的生成研究,明确了ZVI剂量,pH, 初始溴酸盐和HOCl浓度等在氯化过程中对ZVI还原溴酸盐过程及产生的Br-DBPs的影响 ;完成了铅管主要腐蚀产物PbO2氧化碘化物的动力学、机理及有毒碘消毒副产物的生成研究,预氧化可以将I-转化为IO3-,应进一步研究预氧化过程在I-存在下对Pb还原溶解的影响,以及因此对I-DBPs形成的抑制作用;考察了铜管中CuO催化生物膜胞外聚合物生成消毒副产物对HepG2细胞代谢组学和转录组学的调控研究,CuO的存在不仅促进了氯和溴与EPS的取代反应生成TOX,而且使DBPs的物种从氯代向溴代转化。产率和种类的变化对HepG2细胞生长有明显的抑制作用。完成了复合铁腐蚀产品(Fe/Fe3O4)的催化下过硫酸盐对碘胺醇和莠去津的转化研究。在此基础上,提出相应的消毒工艺控制策略,该课题的实施有助于全过程评估饮用水消毒与输配中Br/I-DBPs形成的水质风险。该项目执行期间,共发表论文24篇,其中SCI论文18篇,中文核心期刊论文6篇,申请发明专利2项,获得省级自然科学三等奖1项,培养博士生、硕士生各3名,全面完成了项目考核目标。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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