饮用水消毒中HNMs形成的关键因子识别与调控原理

饮用水消毒副产物卤化硝基甲烷（halonitromethanes, HNMs）因其高遗传毒性而日益受到重视。然而目前对其形成的关键因子及调控对策均缺乏系统的研究和认识。本研究拟以浙江省境内及附近代表性的饮用水源（河流、湖泊、水库）为例进行研究，以氯、氯胺及其与臭氧联用技术为消毒手段，分析不同来源DOM（土壤、藻及废水来源）及DOM的不同组分（代表性天然有机物成分、代表性人工微污染物）形成HNMs的活性，识别出HNMs前驱物的主要来源、关键结构特征；并通过XAD树脂分级技术得出水源水DOM中关键HNMs前驱物的亲疏水特性；最后利用水源水在不同水质因子及消毒条件下HNMs的形成特征，确定影响HNMs形成的关键因素，并建立预测模型。这些工作将极大地促进对HNMs形成中各种关键因子的识别，从而为有效调控HNMs形成提供理论基础。这对提高我国的饮用水安全性，具有很大的实际意义和借鉴价值。

本项目主要围绕饮用水消毒副产物HNMs形成的关键因子、回归模型、前驱物的来源、特征等方面进行了研究。主要结果如下：1）优化了液液萃取HNMs的条件：45mL水样，Na2SO4 = 6 g, CuSO4=1.0 g, pH=3.5-5, 震摇次数 =120-180。2）建立了水源水HNMs形成的多元回归预测模型，其中氯、氯胺模型预测效果良好，而臭氧+氯、臭氧+氯胺消毒模型预测效果一般。氯（包括臭氧+氯）消毒中，溴离子和有机氮是HNMs形成最重要的因子；而氯胺（包括臭氧+氯胺）消毒中，亚硝氮、溴离子是HNMs形成的关键因子。3）相比陆生高等植物来源有机物，藻胞外有机物是形成HNMs的强有力的前驱物；而在真实环境中（如太湖、钱塘江），由于人类活动的影响，周边土壤及底泥有机物均是HNMs有效的前驱物。4）无论是陆生来源有机物还是藻来源有机物，其亲水部分及疏水碱性部分是HNMs强有效的前驱物。5）在氯消毒中，陆生高等植物来源有机物较藻来源有机物更容易与亚硝氮反应形成HNMs的前驱物；从微观角度看，含芳香性的有机物较链状有机物更容易与亚硝氮反应形成HNMs的前驱物；而在芳香性有机物中，苯环上含有供电子基团的更容易与亚硝氮反应形成HNMs的前驱物。上述研究结果较大程度得提高了对HNMs形成规律的认知，为有效调控饮用水消毒中HNMs的形成提供了有力的支撑。