珠江河口三鹵甲烷前驅(qū)物調(diào)查及無(wú)機(jī)離子對(duì)三鹵甲烷生成的影響.pdf

1、氯作為一種在消毒過(guò)程中被廣泛應(yīng)用的消毒劑，一直被認(rèn)為是安全的。但隨著研究的深入，飲用水源水或廢水在加入消毒劑(主要是氯)消毒過(guò)程中會(huì)生成具有致癌性致突變性的物質(zhì)三鹵甲烷(THMs)，威脅著人們的身體健康。河口地區(qū)具有特殊的地理環(huán)境，其水質(zhì)一方面受河水徑流的影響，另一方面伴隨著海洋的潮汐運(yùn)動(dòng)又受到海水的影響。目前研究的焦點(diǎn)主要集中在地下水、河水等淡水水體的單一研究上，并未考慮外來(lái)因素如海潮等的影響。本文就珠江入?？诮堕T(mén)、洪奇門(mén)水樣為調(diào)查研

2、究對(duì)象，進(jìn)行了豐水期和枯水期7個(gè)月的水樣超濾分離實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)原水及超濾分離后各個(gè)分子量組分的基本水質(zhì)參數(shù)測(cè)定以及加氯測(cè)定三鹵甲烷生成潛能(THMFP)的實(shí)驗(yàn)，得到了蕉門(mén)、洪奇門(mén)水溶解性有機(jī)物和三鹵甲烷生成潛能的變化規(guī)律，聯(lián)系河流沿岸工業(yè)排污情況分析影響溶解性有機(jī)物變化的因素，根據(jù)各分子量組分的THMFP判斷三鹵甲烷的主要前驅(qū)物質(zhì)分子量組成特性。從河水和海水中常見(jiàn)的幾種離子出發(fā)，研究不同的無(wú)機(jī)離子對(duì)三鹵甲烷生成的影響。 本文研究

3、主要得到以下結(jié)論：(1)蕉門(mén)水中的DOC和UV254主要集中在3K-10K分子量的有機(jī)物。分子量在3K-10K的有機(jī)物DOC在總DOC中所占的比例平均為28％，UV254平均為28％。蕉門(mén)水中的溶解性有機(jī)物主要為大分子量的有機(jī)物所組成。蕉門(mén)水的DOC呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性變化，在夏季豐水期時(shí)較低而冬季枯水期時(shí)較高；蕉門(mén)水樣中來(lái)自土壤的腐殖酸類(lèi)有機(jī)物含量低，分子量小于1K道爾頓的UV254在總UV254中所占比例最低，平均不到5％。分子量在3

4、K以上的有機(jī)物組分紫外吸收值在總UV254中占有很大的比例，平均為70％，水質(zhì)受沿岸工業(yè)、生活污水的影響較嚴(yán)重。分子量在3K以上的大分子有機(jī)物是主要的THMs前驅(qū)物，混凝沉淀能有效去除這部分THMs前驅(qū)物。 (2)洪奇門(mén)水中的DOC和UV254主要集中在大分子量的有機(jī)物。分子量在3K-10K的有機(jī)物DOC在總DOC中所占的比例平均為26％，分子量在＞100K的有機(jī)物UV254在總UV254中所占比例平均為27％。因此，洪奇門(mén)水

5、中的溶解性有機(jī)物主要為大分子量的有機(jī)物所組成。夏季以來(lái)自土壤及植物作用的有機(jī)物占主要部分，冬季大分子有機(jī)物占主要部分，濃度上的補(bǔ)償作用再加上海洋潮汐的影響使DOC能夠保持一個(gè)較穩(wěn)定的狀態(tài)。洪奇門(mén)水體中的UV254也主要來(lái)自沿岸工業(yè)、生活污水所排放的污染物質(zhì)，分子量在3K以上的有機(jī)物組分紫外吸收值在總UV254中占有很大的比例，平均為64％。分子量位于3K以上的大分子有機(jī)物是主要的THMs前驅(qū)物，混凝沉淀能有效去除這部分THMs前驅(qū)物。

6、 (3)蕉門(mén)原水及各分子量組分的溴代三鹵甲烷在總?cè)u甲烷中所占的比例2005年7月至9月之間較低，洪奇門(mén)原水及各分子量組分的溴代三鹵甲烷在總?cè)u甲烷中所占的比例2005年7月至10月之間比較低，平均不到30％。蕉門(mén)水自2005年10月開(kāi)始，洪奇門(mén)水自2005年11月開(kāi)始溴代三鹵甲烷在總?cè)u甲烷中所占的比例迅速增長(zhǎng)，平均在80％以上。 (4)Br-能夠促進(jìn)THMs的生成。在pH分別為5、7、9的情況下，隨Br-濃度由0μ

7、g/L提高到100μg/L，Br-THMs生成量增加：pH=5時(shí)，從0.35μg/L增至2.97μg/L；pH=7時(shí)，從2.03μg/L增至17.7μg/L；pH=9時(shí)，從1.07μg/L增至31.78μg/L。CHCl3生成量有所減少，TTHMs增加；NH4+能夠抑制THMs的生成。在不同的pH值下，NH4+濃度從0mg/L增加到0.5mg/L，THMs的生成量大大減少：pH=5時(shí)，TTHMs由10.13μg/L減少到4.99μg/L

8、；pH=7時(shí)，TTHMs由61.83μg/L減少到26.44μg/L；pH=9時(shí)，TTHMs由192.55μg/L減少到72.84μg/L。 (5)堿金屬離子Na+、K+對(duì)THMs的影響并不大；Ca2+、Mg2+因?yàn)槟芘c腐殖酸形成配位鍵而影響THMs的生成。但是Ca2+對(duì)THMs的生成影響沒(méi)有Mg2+大。起初隨Mg2+濃度增加，TTHMs濃度由14.69μg/L減少至8.97μg/L，隨著鍵合位點(diǎn)的飽和以及配位時(shí)pH值降低的影

9、響，后THMs濃度增加至21.32μg/L；Fe3+、Al3+除了能與腐殖酸形成配合物外，它們?cè)谒芤褐兴猱a(chǎn)生的帶正電的多核羥基絡(luò)合物能被腐殖酸吸附或進(jìn)行陽(yáng)離子交換，但是其與腐殖酸形成的配合物并不穩(wěn)定。當(dāng)Fe3+濃度由0mg/L增至0.06mg/L時(shí)，TTHMs濃度由14.89μg/L減少到5.85μg/L，Al3+濃度由0mg/L增至0.06mg/L時(shí)，TTHMs濃度由21.14μg/L減少到14.42μg/L。隨著金屬離子濃度增加

10、，水解產(chǎn)物也增加，溶液的pH值有所下降，同時(shí)多核羥基絡(luò)合物與腐殖酸形成的配合物穩(wěn)定性下降，TTHMs有所增加。 (6)腐殖酸超濾分離的各分子量組分隨分子量減少膠體有機(jī)物負(fù)電性增加。分子量越小的組分含有的芳香結(jié)構(gòu)越多，分子量大的組分含有脂肪結(jié)構(gòu)越多。因?yàn)榈头肿恿考?jí)別的有機(jī)物對(duì)金屬離子的吸附絡(luò)合能力最強(qiáng)，K+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+都使＜10K的分子量組分的THMs生成量降低。由于膠體負(fù)電性降低，K+對(duì)10K-30

11、K和30K-100K組分THMs影響小于對(duì)＜10K組分THMs的影響。＞100K組分中存在K+與H+的競(jìng)爭(zhēng)吸附，CHCl3濃度降低而B(niǎo)r-THMs濃度升高。Ca2+、Mg2+與腐殖酸各分子量組分有機(jī)物的配合作用使得酸性官能團(tuán)鍵合的H+釋放溶液pH降低，Br-THMs濃度增加。低分子量的有機(jī)物含有的芳香環(huán)結(jié)構(gòu)更多，HBrO進(jìn)行親電加成時(shí)能夠取代芳環(huán)上的多個(gè)活性位，中間產(chǎn)物水解后生成的CHClBr2也就越多。Fe3+傾向于與腐殖酸中數(shù)量較多

12、的低親和力電位(羧基)鍵合，而Al3+傾向于與腐殖酸中數(shù)量較少的高親和力點(diǎn)位(酚羥基)鍵合。Fe3+與30K-100K，＞100K的大分子量區(qū)間脂肪族酸的羧基這類(lèi)低親和力基團(tuán)有明顯的鍵合作用，因此使得H+置換至溶液中，Br-THMs的濃度升高。Al3+在與弱鍵合位鍵合不穩(wěn)定的情況下以水解反應(yīng)為主，使＞100K的Br-THMs濃度增加。10K-30K，30K-100K有機(jī)物所含有的高親和力點(diǎn)位數(shù)量相當(dāng)，Al3+對(duì)分子量區(qū)間為10K-30K