乌鲁木齐饮用水源地中DOM与自来水中DBPs的相关性研究

Urumchi is a city heavily lacks of water resources, but water contamination problems have also become a big concern. In particular, recent studies showed that cancer risk from disinfection byproducts (DBPs) in the local water supply was higher than that regulated by USEPA. Genotoxicity is one major mechanism of DBPs carcinogenicity. However, mechanisms underlying formation of genotoxic DBPs in the local area have not been addressed in the past. This project aims to investigate distribution and characteristics of DBPs precursors at source water of Urumchi, including drinking water reservoirs and raw water at water treatment plants. Spatial and temporal distribution pattern, and other characteristics such as sources, components structures, polarity, molecular size of the organic precursors will be investigated in their contribution to formation of genotoxic DBPs. Identification of key precursors of gentoxic DBPs will be performed, and effects of water quality influencing DBPs formation will be examined. This work will contribute not only to establishing DBPs early warning system at the source water but also to controlling disinfection operation in the water treatment plant. This will provide fundamental theoretical and practical assistance to protecting safe drinking water and human health.

乌鲁木齐市属重度缺水城市，但近年水污染问题也日趋严重，其中饮用水中主要限量消毒副产物（DBPs）包括三卤甲烷（THMs）和卤乙酸（HAAs）的总致癌风险略微超过USEPA规定。DBPs致癌机理一般认为与其基因毒性有关，但是本地基因毒性类DBPs形成的一些重要机制还一无所知。本项目拟针对乌鲁木齐地区主要水源包括水源地和水厂原水开展研究，揭示基因毒性类DBPs前驱体在水源中的形态分布特征。主要研究内容包括研究乌鲁木齐市饮水水源中有机物的的时空分布、来源、结构、亲疏水特性、分子大小等方面特征，对关键DBPs的前驱体进行识别；研究水质和消毒条件等关键因子对DBPs和基因毒性的影响，揭示DBPs对毒性的贡献等。这些工作一方面可以帮助在水源建立早期的预警监测系统，另一方面可以帮助在水厂处理时调控消毒工艺和操作条件，这对提高饮用水安全，保护人们的生命健康安全具有很大的理论和实际意义。

DBPs致癌机理一般认为与其基因毒性有关，但是新疆本地基因毒性类DBPs形成的一些重要机制仍尚不清楚。本项目针对新疆地区主要水源开展研究，揭示基因毒性类DBPs前驱体在水源中的分布特征以及前驱体对DBPs生成的贡献，并对关键DBPs的前驱体进行了识别，分析了水质和消毒条件等关键因子对基因毒性类DBPs的影响，并阐述了氯化前后藻类和底泥有机质对细胞基因表达的影响。结果显示1）DOC含量、UV254是多种DBPs生成的前驱体；2）就DBPs生成总量而言，新疆夏季水样适宜采用氯胺消毒，而冬季水样则适宜采用氯消毒；3）与糖类相比，酚类在氯化消毒时更容易与亚硝酸盐反应生产TCNM，pH是影响TCNM形成的关键因子，反应时间和反应温度的影响效果较弱；4）进一步研究发现氯化消毒能改变藻类有机质和底泥有机质的化学特征，并改变caco-2细胞的基因表达，尤其能够导致CYP1A1和CYP1B1基因的异常表达，这两个基因可能是水中DBPs的潜在标志物。这些工作一方面可以帮助在水源建立早期的预警监测系统，另一方面可以帮助在水厂处理时调控消毒工艺和操作条件，这对提高饮用水安全，保护人们的生命健康安全具有很大的理论和实际意义。