藻類對劍水蚤生成消毒副產(chǎn)物的影響研究

王蕾　宋弼堯　孫興濱　史正晨

摘 要：本文以劍水蚤和銅綠微囊藻協(xié)同培養(yǎng)下代謝產(chǎn)物為研究對象，模擬實際水源水情況，考察消毒副產(chǎn)物的生成規(guī)律，結(jié)果表明，DCAA隨著反應(yīng)時間增加而減少，TCM、 CH、 1，1-DCP、 1，1，1-TCP、 TCAA，隨著反應(yīng)時間增加先增加再降低，TCAN， TCNM則持續(xù)增加。隨著投氯量的增加，TCM、CH、TCNM、1，1，1-TCP、DCAA、TCAA持續(xù)增加，TCAN先降低后增加，1，1-DCP則與TCAN趨勢相反。

關(guān)鍵詞：劍水蚤；銅綠微囊藻；消毒副產(chǎn)物

中圖分類號：TU99 文獻標志碼：A

0 引言

現(xiàn)如今藻類水華現(xiàn)象在世界范圍內(nèi)頻繁出現(xiàn)。水華已經(jīng)嚴重影響了中國幾個重要的供水系統(tǒng)，包括太湖、巢湖、滇池還有很多水庫近些年都出現(xiàn)了水華現(xiàn)象。在水華發(fā)生的過程中藍藻通常起主導(dǎo)作用，例如銅綠微囊藻、顫藻、魚腥藻、束絲藻和念珠藻屬。對水源水加氯消毒過程中會產(chǎn)生各類氯化消毒副產(chǎn)物。

近些年來，一些水庫及淡水湖泊由于水體富營養(yǎng)化造成劍水蚤過度繁殖并造成水體污染。劍水蚤的出現(xiàn)也對飲用水處理造成了許多問題，例如劍水蚤極易通過砂濾池在供水系統(tǒng)中引起水質(zhì)問題。水體富營養(yǎng)化使藻類大量繁殖的同時，以劍水蚤為代表的浮游動物迅速增加，因此，銅綠微囊藻與劍水蚤在水源水中是同時存在的。本研究結(jié)果將進一步揭示復(fù)雜水質(zhì)條件下，消毒副產(chǎn)物的生成規(guī)律，為自來水廠生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 實驗材料與方法

1.1 提取消毒副產(chǎn)物前處理方法

按照美國環(huán)保局的EPA551.1[4]中的方法進行前處理。

1.2 消毒副產(chǎn)物的檢測

采用Agilent GC-7890氣相色譜儀分別對三鹵甲烷以及鹵乙酸進行檢測，檢測條件如下所述：

色譜柱：HP-5石英毛細管柱（30 mm×0.25 mm的薄膜厚度0.25 mm ID）；進樣口溫度：200 ℃；ECD檢測器溫度：290 ℃；程序升溫：起始5 min升至35 ℃，而后10 ℃/min升至75 ℃，保持5 min，然后10 ℃/min升至100 ℃并持續(xù)2 min。

1.3 試驗方法

氯化消毒試驗在密封玻璃瓶中進行，反應(yīng)基本條件：氯投量為20mg/L，反應(yīng)溫度控制在20±2℃，pH=7.0，氯化反應(yīng)時間為48h，影響因素及測試水平如下：反應(yīng)時間（6h、12h、24h、48h、72h），氯投量（2mg/L、4mg/L、8mg/L、10mg/L、20mg/L）。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)時間的影響

圖1為混合培養(yǎng)代謝產(chǎn)物在不同pH條件下消毒副產(chǎn)物變化情況?？梢钥闯?，氯化消毒銅綠微囊藻與劍水蚤混合培養(yǎng)代謝產(chǎn)物，然而在所檢測的8種消毒副產(chǎn)物中，TCM的生成量最高，最高達到325.1μg，TCNM、TCAN、1，1-DCP、1，1，1-TCP生成量較低，最大生成量均不超過20μg，其中1，1-DCP在72h時生成量只有1.85μg，隨著反應(yīng)時間的相對增加，TCAN、TCNM的生成量也逐漸增加，那是因為藻類有機物（AOM）含有較多的有機氮，有機氮與氯反應(yīng)速率較快，因為時間增加，生成量增加，所以含氮消毒副產(chǎn)物TCAN、TCNM的生成量持續(xù)增加，TCM、CH、1，1-DCP、1，1，1-TCP，TCAA的生成量隨著反應(yīng)時間的增加先增加后降低，我們不難看出在反應(yīng)過程中1，1-DCP前體物被氧化為1，1，1-TCP前體物，隨著反應(yīng)時間的增加，1，1，1-TCP發(fā)生水解反應(yīng)，CH、TCM為穩(wěn)定消毒副產(chǎn)物，當反應(yīng)結(jié)束時，發(fā)現(xiàn)均有余氯被檢出，余氯發(fā)生了進一步氧化反應(yīng)，生成了其他物質(zhì)，HAAs前體物活性高，易被氧化，所以DCAA從6h到72h持續(xù)被氧化生成TCAA，TCAA由于DCAA的氧化反應(yīng)先增加，又因為自身的氧化反應(yīng)而隨著反應(yīng)時間的增加，生成量也隨即降低。

2.2 投氯量的影響

從圖2可以看出，TCM、CH、DCAA、TCAA、1，1，1-TCP、TCNM均隨著投氯量的增加而增加，其中1，1，1-TCP在投氯量為2mg/L時沒有被檢出，由此可以說明在該反應(yīng)的條件下1，1，1-TCP的生成量低于檢出限值，TCM、CH、DCAA、TCAA作為穩(wěn)定的含碳消毒副產(chǎn)物，當前體物充足時生成量會隨著投氯量的增加而增加，而不穩(wěn)定的消毒副產(chǎn)物則會隨著反應(yīng)的進行隨著投氯量的增加先增加而后降低，1，1-DCP在投氯量為8mg/L時下降，因為在此時1，1-DCP的之前水解速率則大于生成速率，而1，1-DCP水解會產(chǎn)生1，1，1-TCP，所以1，1，1-TCP雖然是不穩(wěn)定消毒副產(chǎn)物，但生成量依然會持續(xù)不斷的升高。含氮消毒副產(chǎn)物TCAN的生成量隨著投氯量的增加而先增加后降低，TCAN在投氯量為2mg/L時生成量最大時是因為AOM中的有機氮含量高，有機氮與氯的反應(yīng)速率較快，但同時延滯了C-DBPs，所以就造成了C-DBPs在投氯量為2mg/L時生成量均比較低。

結(jié)論

（1）隨著反應(yīng)時間的延長，含氮消毒副產(chǎn)物TCAN、TCNM呈增加趨勢，DCAA呈下降趨勢，TCM、CH、1，1-DCP、1，1，1-TCP、TCAA則先增加后減少。TCAN、TCNM持續(xù)增加是因為藻類有機物（AOM）含有大量有機氮，有機氮與氯反應(yīng)速率較快，但卻使生成含碳消毒副產(chǎn)物的反應(yīng)延滯，TCM、1，1-DCP、1，1，1-TCP、TCAA最大值的反應(yīng)時間出現(xiàn)在12小時內(nèi)。

（2）隨著氯投量的增加，TCM、TCNM、CH、1，1，1-TCP、DCAA、TCAA呈總體上升趨勢，1，1-DCP先增加后降低，TCAN則與1，1-DCP趨勢相反，由于氯投量為2mg/L時，1，1，1-TCP濃度低于檢出限，所以測得數(shù)據(jù)為0mg/L。1，1-DCP在氯投量為4mg/L時得到最大值，TCAN在氯投量為10mg/L時得到最小值。

參考文獻

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