生活飲用水中鹵乙酸的毒性研究及檢測(cè)技術(shù)

陳曉夢(mèng)

（東平縣疾病預(yù)防控制中心質(zhì)量管理科，山東泰安 271500）

水廠生活飲用水的小杜，主要是選擇紫外線(xiàn)消毒、臭氧消毒及加氯消毒等方式。上述消毒方式消殺飲用水中的微生物的同時(shí)，在物理或化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物，包含鹵乙酸、三鹵甲烷及鹵乙氰等。通過(guò)相關(guān)研究了解到，生活飲用水中的鹵乙酸含量屬于痕量級(jí)別，但由于鹵乙酸對(duì)人體健康存在一定危害，所以需要選擇合適的檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行鹵乙酸檢測(cè)分析，以保證生活飲用水質(zhì)量和安全，為人們身體健康提供堅(jiān)實(shí)的保障[1]。本文通過(guò)總結(jié)鹵乙酸毒性的系統(tǒng)化研究，分析目前的檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，了解其中的不足，并就推動(dòng)鹵乙酸檢測(cè)技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化提出展望，為后續(xù)理論研究和實(shí)踐提供參考。

1 鹵乙酸的毒性研究

1.1 急、慢性毒性 鹵乙酸是生活飲用水消毒副產(chǎn)物的主要部分，由氫原子、鹵素原子構(gòu)成，化學(xué)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，屬于消毒的副產(chǎn)物。生活飲用水中產(chǎn)生鹵乙酸物質(zhì)，是由自然因素和人為因素聯(lián)合作用產(chǎn)生，因此呈現(xiàn)出急、慢性毒性作用。通過(guò)鹵素乙酸毒性研究結(jié)果來(lái)看，鹵素乙酸毒性的高低，伴隨著鹵族原子數(shù)量增加反向減少，鹵族原子減少而毒性增加，伴隨著質(zhì)子數(shù)增加而逐步增加。理論界關(guān)于鹵乙酸的毒性作用有著諸多研究成果，張瑜等[2]在關(guān)于鹵乙酸毒性研究中，按照毒性高低將鹵乙酸排序，結(jié)果是一溴乙酸、一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸及二溴乙酸。水廠在消毒副產(chǎn)物的處理中，如果處理不當(dāng)，將會(huì)直接破壞生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定，甚至對(duì)人們身體健康帶來(lái)不良影響。所以，應(yīng)該加強(qiáng)水廠鹵乙酸監(jiān)測(cè)和處理，盡可能減少飲用水中的鹵乙酸含量。在水中常見(jiàn)的消毒副產(chǎn)物中，一氯乙酸、一溴乙酸、三氯乙酸均存在暴露和風(fēng)險(xiǎn)，在急性試驗(yàn)中毒性最強(qiáng)的當(dāng)屬一溴乙酸，一氯乙酸和三氯乙酸次之。結(jié)合劉祖發(fā)[3]研究成果來(lái)看，二氯乙酸的細(xì)菌半致死效應(yīng)濃度為184.07μg/L，三氯乙酸為193.57μg/L，一溴乙酸為13.47μg/L，二溴乙酸為15.00μg/L。

1.2 生殖發(fā)育毒性 關(guān)于二溴乙酸、二氯乙酸和三氯乙酸等物質(zhì)毒性研究中，如果累積量較多，會(huì)誘發(fā)生殖發(fā)育異常，增加心血管缺陷出現(xiàn)概率。許多大鼠試驗(yàn)中，證實(shí)了分別飲用含有不同濃度二溴乙酸的水，高劑量組的大鼠單側(cè)附睪存在發(fā)育異常情況。醋酸和鹵乙酸等物質(zhì)毒性對(duì)比中，組織全胚胎實(shí)驗(yàn)，在規(guī)避母體混雜因素影響下，此類(lèi)酸物質(zhì)將會(huì)直接對(duì)胚胎發(fā)育產(chǎn)生毒副作用，酸的發(fā)育毒性表現(xiàn)出加和性等特點(diǎn)。在關(guān)于二溴乙酸對(duì)大鼠動(dòng)情周期影響中，伴隨著二溴乙酸含量增加，會(huì)導(dǎo)致大鼠動(dòng)情周期發(fā)生改變，一定程度上促進(jìn)卵泡雌二醇釋放含量。

二溴乙酸誘發(fā)的卵泡減少機(jī)制尚不明確，通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果分析，可能是原始卵泡庫(kù)和卵泡形成過(guò)程等因素影響，DBAA改變卵母細(xì)胞、顆粒細(xì)胞特異性、生長(zhǎng)因子表達(dá)，如，干細(xì)胞因子對(duì)卵泡形成產(chǎn)生抑制效果，進(jìn)而導(dǎo)致顆粒細(xì)胞和卵母細(xì)胞死亡。另外，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β超家族，作為正常卵泡發(fā)育的必要物質(zhì)，受到干擾將會(huì)導(dǎo)致原始卵泡減少，對(duì)卵泡正常發(fā)育產(chǎn)生不良影響[4]。

1.3 細(xì)胞毒性 通過(guò)評(píng)估二鹵乙酸、單鹵乙酸、三鹵乙酸等消毒副產(chǎn)物的影響，以細(xì)胞甘油醛 -3- 磷酸脫氧酶為研究對(duì)象，結(jié)果表明單鹵乙酸的溴乙酸和碘乙酸具有較強(qiáng)的細(xì)胞抑制作用，細(xì)胞 ATP 水平顯著下降。二鹵乙酸和三鹵乙酸的細(xì)胞抑制性不強(qiáng)，理論上認(rèn)為鹵乙酸是基于丙酮酸脫氫酶激酶的抑制劑，實(shí)現(xiàn)丙酮酸脫氫酶復(fù)合體活性提升的作用[5]。為了了解三氯乙酸對(duì)淋巴細(xì)胞增殖所產(chǎn)生的影響，可以選擇人體的外周靜脈血，將淋巴細(xì)胞分離，在不同時(shí)間段分別檢測(cè)二氯乙酸、三氯乙烯及三氯乙酸所起到的細(xì)胞增殖能力。結(jié)果表明，二氯乙酸相較于其他幾種物質(zhì)，對(duì)于體外培養(yǎng)淋巴細(xì)胞的毒性作用最強(qiáng)。

1.4 遺傳毒性 為了更加深入了解三溴乙酸遺傳毒性，選擇小鼠淋巴細(xì)胞作為試驗(yàn)細(xì)胞，將其分別置于濃度不同的三溴乙酸溶液中，選擇CBMN-cyt試驗(yàn)用于檢測(cè)物質(zhì)的遺傳毒性。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果顯示，三溴乙酸的遺傳毒性較強(qiáng)，其主要是同染色體重組、DNA錯(cuò)誤修復(fù)和染色體損傷等因素存在密切關(guān)聯(lián)[6]。

2 生活飲用水的鹵乙酸檢測(cè)現(xiàn)狀

2.1 標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法 目前國(guó)內(nèi)生活飲用水的鹵乙酸檢測(cè)中，依據(jù)《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法消毒副產(chǎn)物指標(biāo)》標(biāo)準(zhǔn)，選用液液萃取衍生氣相色譜法，可以滿(mǎn)足三氯乙酸、二氯乙酸以及一氯乙酸等消毒副產(chǎn)物的檢測(cè)需要[7]。此種檢測(cè)方法優(yōu)勢(shì)鮮明，在水源水和其他生活飲用水檢測(cè)中應(yīng)用，給出的三種物質(zhì)最低質(zhì)量濃度為1.0μg/L、2.0μg/L和5.0μg/L，但是其他的鹵乙酸物質(zhì)卻并未給出明確的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)[8]。

2.2 生活飲用水中鹵乙酸檢測(cè)技術(shù) 關(guān)于生活飲用水的鹵乙酸檢測(cè)，需要選擇合理的水樣前處理技術(shù)，具體有以下幾種：①直接進(jìn)樣法。此種方法靈敏度和精準(zhǔn)度較高，適合應(yīng)用在儀器設(shè)備自動(dòng)化水平較高的情況，無(wú)論是液相色譜電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用法，還是液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法均可以得到有效應(yīng)用，在檢測(cè)前不需要水樣處理，可以直接依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行鹵乙酸檢測(cè)[9]。在生活飲用水中鹵乙酸檢測(cè)時(shí)，選擇非抑制型離子色譜串聯(lián)質(zhì)譜法，可以滿(mǎn)足飲用水中鹵氧化物和鹵乙酸產(chǎn)物同時(shí)檢測(cè)，采用直接進(jìn)樣法只需要在進(jìn)樣口安裝0.45μg/L濾膜過(guò)濾器。在鹵乙酸檢測(cè)中，如果是選擇離子色譜串聯(lián)四極桿質(zhì)譜聯(lián)用法，可以實(shí)現(xiàn)生活飲用水中9種以上鹵乙酸的快速檢測(cè)，純凈水樣采用的0.22μg/L濾膜器，直接試驗(yàn)分析。另外，三氯乙酸和二氯乙酸檢測(cè)中，同樣可以選擇直接進(jìn)樣法，不需要對(duì)水樣提前處理，即可獲取精準(zhǔn)可靠的結(jié)果[10]。②液液萃取衍生法。此種檢測(cè)方法優(yōu)勢(shì)較為突出，在國(guó)內(nèi)外均得到了有效應(yīng)用，適合在氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀或氣相色譜依法的樣品前處理，可以將結(jié)果誤差控制在合理范圍內(nèi)[11]。鹵乙酸的沸點(diǎn)較高，氣相色譜進(jìn)樣口汽化難度較大，為了保證分析結(jié)果精準(zhǔn)度，主要是選用衍生法來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)衍生物，沸點(diǎn)降低后進(jìn)行分析。一般情況下，基于甲酯化試劑產(chǎn)生酯化反應(yīng)過(guò)程中，使用專(zhuān)門(mén)的儀器設(shè)備來(lái)分析產(chǎn)生的酯類(lèi)化合物。在三氯乙酸和二氯乙酸副產(chǎn)物檢測(cè)中，采用液液萃取-超聲輔助衍生化氣相色譜法，可以滿(mǎn)足兩種副產(chǎn)物同步測(cè)定需要，水中被測(cè)物質(zhì)，主要是使用甲基叔丁醚萃取而來(lái)，在50 ℃溫度下超聲處理，促進(jìn)硫酸-甲醇衍生物生成。部分學(xué)者在生活飲用水的鹵乙酸物質(zhì)檢測(cè)中，在樣品處理中通過(guò)酸化處理后加入一定量無(wú)水硫酸鈉，可以促進(jìn)水樣的有機(jī)相、水相分離，采用液液萃取-甲醇衍生-氣相色譜-質(zhì)譜法聯(lián)合測(cè)定，萃取鹵乙酸后生成鹵乙酸甲酯，最后使用氣相色譜-質(zhì)譜儀測(cè)定物質(zhì)。③固相萃取方法。在鹵乙酸檢測(cè)中選擇固相萃取方法，多是嵌入吸附劑到載體上，充分吸附鹵乙酸化合物，在此基礎(chǔ)上使用洗脫劑對(duì)樣品脫水處理，可以實(shí)現(xiàn)分離提純的目的。使用專(zhuān)門(mén)的儀器設(shè)備檢測(cè)分析分離提純的物質(zhì)。在關(guān)于固相萃取方法研究中，對(duì)于生活飲用水的痕量氯乙酸物質(zhì)檢測(cè)分析中，使用D101型大孔樹(shù)脂充當(dāng)吸附劑，實(shí)現(xiàn)樣品固相萃取。同時(shí)，采用此種方法，也可以用于自來(lái)水中氯乙酸物質(zhì)檢測(cè)分析，通過(guò)D101型大孔樹(shù)脂富集與乙腈洗脫處理，然后檢測(cè)物質(zhì)含量，檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度較高。飲用水痕量鹵代乙酸檢測(cè)中，基于固相萃取方法進(jìn)行樣品處理，具有清除雜質(zhì)的作用。

2.3 生活飲用水的鹵乙酸檢測(cè)新技術(shù) ①氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法。此檢測(cè)方法優(yōu)勢(shì)鮮明，具有氣相色譜法分離能力較強(qiáng)的特點(diǎn)，因此檢測(cè)方法的靈敏度和有效性均較高，定量、定性分析后可以獲得精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，通常是在環(huán)境保護(hù)、醫(yī)學(xué)檢測(cè)和食品安全等檢測(cè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。此種方法經(jīng)過(guò)不斷推陳出新，開(kāi)始嘗試著在生活飲用水的鹵乙酸檢測(cè)中應(yīng)用，實(shí)際效果較為理想。如，在鹵乙酸檢測(cè)中選擇氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法踐行檢測(cè)，水樣前處理后，經(jīng)過(guò)酸化、萃取、甲醇溶液衍生等一系列環(huán)節(jié)，生成鹵乙酸甲酯，然后使用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法檢測(cè)鹵乙酸物質(zhì)含量。結(jié)果表明，檢測(cè)所采用的一氯乙酸、二氯乙酸和三氯乙酸線(xiàn)性范圍均在5.0～100μg/L，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差則是4.8%～5.1%（n=6）。由此看來(lái)，生活飲用水中的鹵乙酸檢測(cè)中，采用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法是合理的。在關(guān)于飲用水中鹵乙酸的檢測(cè)中，采用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法，通過(guò)合理化選擇內(nèi)標(biāo)物，分析水浴時(shí)間和溫度、硫酸及硫酸鈉用量等因素所產(chǎn)生的影響，進(jìn)而提供有利的實(shí)驗(yàn)條件。此種方法實(shí)際應(yīng)用的精準(zhǔn)度較高，檢測(cè)較為靈敏，可以滿(mǎn)足生活飲用水中多數(shù)鹵乙酸物質(zhì)檢測(cè)需要。另外，在鹵乙酸檢測(cè)方法不斷研究創(chuàng)新下，涌現(xiàn)出很多操作便捷、安全與可靠的鹵乙酸定量檢測(cè)方法，如：選擇五氟芐基酯化反應(yīng)，對(duì)水樣前處理，聯(lián)合使用負(fù)離子化學(xué)電離法和氣相色譜法，可以精準(zhǔn)檢測(cè)該物質(zhì)，檢測(cè)靈敏度較高。此種方法的物質(zhì)回收率大概在89%～99%范圍內(nèi)，檢出限則是8～94ng/L，憑借此種方法的優(yōu)勢(shì)，在很多發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，基于此種方法，可以滿(mǎn)足應(yīng)用水的鹵乙酸日常監(jiān)測(cè)需要，提升監(jiān)測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度和靈敏度同時(shí)，最大程度上規(guī)避對(duì)檢測(cè)人員身體健康帶來(lái)不良影響。

②離子色譜法。在鹵乙酸檢測(cè)中采用離子色譜法，操作便捷，高效，結(jié)果靈敏度高，選擇性良好，可以滿(mǎn)足多種化合物的檢測(cè)需要。離子色譜法在工農(nóng)業(yè)檢測(cè)、食品安全、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域陰陽(yáng)離子檢測(cè)中應(yīng)用，基于鹵乙酸的電離反應(yīng)形成鹵乙酸根陰離子，也令生活飲用水中鹵乙酸檢測(cè)中應(yīng)用離子色譜法得以實(shí)現(xiàn)。對(duì)于飲用水中的二碘乙酸和一碘乙酸物質(zhì)檢測(cè)中，應(yīng)提前使用Na柱和RP柱前處理，然后濾膜過(guò)濾分析，采用氫氧化鉀梯度淋洗模式及抑制電導(dǎo)檢測(cè)器，在新型碘代酸消毒副產(chǎn)物檢測(cè)中效果可觀，是一種靈敏、可靠的檢測(cè)方法，值得廣泛推廣應(yīng)用。有的學(xué)者在三氯乙酸和二氯乙酸物質(zhì)檢測(cè)中，采用離子色譜法，直接進(jìn)樣和KOH梯度淋洗，檢測(cè)速度較快，30 min內(nèi)即可得到結(jié)果。兩種物質(zhì)的檢出限分別是1.25 μg/L、1.10μg/L。另外，離子色譜法可以滿(mǎn)足多種消毒副產(chǎn)物的檢測(cè)需要，使用英藍(lán)超濾在線(xiàn)樣品前處理技術(shù)予以處理，提升檢測(cè)效率和質(zhì)量。

③液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法。飲用水檢測(cè)中使用液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法，可以直接進(jìn)樣，使用氨基柱分離凈化后質(zhì)譜分析。如，在三氟乙酸和二氯乙酸物質(zhì)檢測(cè)中，采用液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法，最終結(jié)果表明兩種物質(zhì)的相關(guān)系數(shù)均是在0.997以上，檢測(cè)限范圍在10～50μg/L，滿(mǎn)足生活飲用水的消毒副產(chǎn)物快速、高效檢測(cè)需要。使用液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法進(jìn)行鹵乙酸檢測(cè)，可以滿(mǎn)足同步檢測(cè)多種鹵乙酸檢測(cè)需要，并實(shí)現(xiàn)鹵乙酸物質(zhì)有效分離，提升檢測(cè)效率和質(zhì)量。

④液相色譜電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用法。此種方法將多種檢測(cè)方法優(yōu)勢(shì)整合在一起，形成一套完整的檢測(cè)儀器裝置，滿(mǎn)足多種物質(zhì)的檢測(cè)需要。此種方法在生物、環(huán)保、食品和醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域均有所應(yīng)用，有機(jī)整合廣譜儀器和色譜儀器的優(yōu)勢(shì)。在生活飲用中采用此種方法檢測(cè)鹵乙酸，碘乙酸和二碘乙酸的檢測(cè)限分別是0.06 μg/L和0.04 μg/L，檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度較高。由此看來(lái)，關(guān)乎生活飲用水的鹵乙酸物質(zhì)檢測(cè)中，采用液相色譜電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用法優(yōu)勢(shì)較為理想[12]。

3 鹵乙酸檢測(cè)技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)代社會(huì)飛快發(fā)展，對(duì)于生活飲用水的需求度逐步增加，為了保證飲用水質(zhì)量和安全，應(yīng)提高消毒副產(chǎn)物檢測(cè)和處理重視程度。目前常見(jiàn)的方法有離子色譜法、氣相色譜法、液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法等方法。不同方法優(yōu)勢(shì)不同，適用情況也不盡相同，其中氣相色譜法是一種應(yīng)用廣泛，且十分成熟的一種方法，但使用前需要對(duì)樣品前處理，處理流程繁瑣、復(fù)雜，并且衍生化劑帶有一定毒副作用，處理不當(dāng)可能出現(xiàn)二次污染，并且衍生物不容易分離。離子色譜法操作較為簡(jiǎn)單，消耗資源少，成本低，可以滿(mǎn)足多種鹵乙酸檢測(cè)需要，但是靈敏度有所欠缺，因此應(yīng)用范圍存在很大的局限性[13]。液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法具有靈敏度高的優(yōu)勢(shì)，但是由于所使用的檢測(cè)儀器設(shè)備造價(jià)高、后期維護(hù)成本高，所以應(yīng)用范圍存在一定限制[14]。結(jié)合實(shí)際情況來(lái)看，生活飲用水的鹵乙酸物質(zhì)檢測(cè)技術(shù)逐漸多樣化，并且樣品前處理流程越來(lái)越簡(jiǎn)單化，通過(guò)摒棄以往復(fù)雜、煩瑣的樣品前處理方法，選擇更加簡(jiǎn)單、高效的方法直接分析已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。另外，伴隨著檢測(cè)技術(shù)研究力度不斷增加，資金投入量也將進(jìn)一步增加，未來(lái)關(guān)于生活飲用水的鹵乙酸檢測(cè)方面，目標(biāo)鹵乙酸數(shù)量將大大增加，部分研究甚至超過(guò)十幾種，所以需要進(jìn)一步推動(dòng)檢測(cè)技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化，選擇更加合理有效的檢測(cè)方法，保證檢測(cè)精度，更好的滿(mǎn)足檢測(cè)需要。

4 結(jié)論

綜上所述，當(dāng)前社會(huì)發(fā)展中對(duì)于飲用水需求度不斷提升，保證飲用水質(zhì)量和安全尤為必要。因此，面對(duì)生活飲用水不斷增加的檢測(cè)要求，應(yīng)明確檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，積極推動(dòng)檢測(cè)技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化。針對(duì)飲用水消毒中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，以鹵乙酸為代表，需要予以高度重視，靈活選擇不同的檢測(cè)方法，提升檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度和有效性，最大程度上減少檢測(cè)成本，以便于滿(mǎn)足后期維護(hù)需要，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理有毒副產(chǎn)物，這對(duì)于保障生活飲用水質(zhì)量和安全具有積極作用。