飲用水消毒副產(chǎn)物監(jiān)測(cè)及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究

許云竹，黃 燦，郭 丹

（遼寧省沈陽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，遼寧 沈陽 110000）

引言

飲用水是人類生活中必不可少的資源，保障飲用水的安全是一項(xiàng)重要任務(wù)。為了殺滅水中的病原體和細(xì)菌，消毒劑被廣泛應(yīng)用于飲用水處理過程中。然而，消毒劑的使用可能會(huì)產(chǎn)生一系列的副產(chǎn)物，可能對(duì)人體健康造成潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此，對(duì)飲用水中消毒副產(chǎn)物進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估是非常必要的。

消毒副產(chǎn)物是指在飲用水消毒過程中產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)，包括鹵代酸、鹵代醇和酚類化合物等。由于消毒劑的種類不同，產(chǎn)生的DBPs也很多。飲用水中已確定的消毒副產(chǎn)物就有數(shù)百種，但總的來說可以分為五類：三鹵甲烷、鹵代乙酸、鹵氧化物、鹵代乙腈和直接致誘變化合物。多年以來，國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)對(duì)DBPs進(jìn)行了大量的調(diào)查和研究，證明其對(duì)人體具有致突變性、致畸性、致癌性、神經(jīng)毒性等不同的危害。基于DBPs對(duì)人體健康構(gòu)成潛在的威脅，在我國生活飲用水國家標(biāo)準(zhǔn)中已將三氯甲烷、三溴甲烷、一溴二氯甲烷、三氯乙酸、二氯乙酸、2，4，6－三氯酚、亞氯酸鹽、溴酸鹽等15種物質(zhì)列為消毒副產(chǎn)物指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。消毒副產(chǎn)物的形成與消毒劑的種類、濃度、接觸時(shí)間及水質(zhì)條件等因素密切相關(guān)。這些副產(chǎn)物可能存在于飲用水中，對(duì)人體健康構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此，監(jiān)測(cè)飲用水中消毒副產(chǎn)物的種類和濃度對(duì)于評(píng)估飲用水的安全性至關(guān)重要。針對(duì)飲用水中消毒副產(chǎn)物的監(jiān)測(cè)方法已經(jīng)得到了廣泛研究和應(yīng)用。常用的監(jiān)測(cè)方法包括氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（GC-MS）[1]、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（LC-MS）[2]和高效液相色譜法（HPLC）[3]等。這些方法具有高靈敏度和高選擇性，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)和測(cè)定飲用水中消毒副產(chǎn)物的種類和濃度。此外，為了評(píng)估飲用水中消毒副產(chǎn)物對(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn)，研究人員還開展了健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究。

綜上所述，監(jiān)測(cè)和評(píng)估飲用水中消毒副產(chǎn)物的種類和濃度對(duì)于確保飲用水的安全至關(guān)重要。通過采用適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)方法和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，可以更好地了解飲用水中消毒副產(chǎn)物對(duì)人體健康的影響，為保護(hù)公眾健康提供科學(xué)依據(jù)。

1 飲用水消毒副產(chǎn)物監(jiān)測(cè)方法簡介

飲用水消毒副產(chǎn)物是指對(duì)水進(jìn)行消毒過程中產(chǎn)生的化合物，常見的有三氯甲烷、四氯甲烷、二氯甲烷、三溴甲烷等。這些消毒副產(chǎn)物會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生潛在的危害，因此需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。

1.1 采樣方法

為了獲得準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)結(jié)果，采樣方法非常關(guān)鍵。通常采用代表性的點(diǎn)位進(jìn)行采樣，并采用標(biāo)準(zhǔn)的采樣容器，避免污染和揮發(fā)。同時(shí)，要確保采樣時(shí)水樣中的消毒副產(chǎn)物濃度不會(huì)發(fā)生變化，可以使用冷藏或添加保護(hù)劑的方法。

1.2 分析方法

常見的分析方法包括氣相色譜法、液相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）等。這些方法可以對(duì)不同的消毒副產(chǎn)物進(jìn)行定性和定量分析。其中，氣相色譜法可以用于檢測(cè)揮發(fā)性的消毒副產(chǎn)物，如三氯甲烷等；液相色譜法可以用于檢測(cè)非揮發(fā)性的消毒副產(chǎn)物，如三溴甲烷等；質(zhì)譜分析法可以用于定性和定量檢測(cè)多種消毒副產(chǎn)物。對(duì)于沸點(diǎn)高、相對(duì)分子量大、熱穩(wěn)定性差的消毒副產(chǎn)物的分離分析一般用反相高效液相色譜法，其檢測(cè)器一般配置紫外檢測(cè)和熒光檢測(cè)器。隨著色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的發(fā)展，LC-MS技術(shù)已成為DBPs鑒定分析的常用技術(shù)［3］。目前的研究表明，諸多未知的DBPs中大部分為高極性和高分子質(zhì)量物質(zhì)，可以預(yù)知LC/MS/MS在DBPs中的發(fā)現(xiàn)及檢測(cè)應(yīng)用。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)和限值

為了保證飲用水的安全性，許多國家和地區(qū)都制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和限值。監(jiān)測(cè)方法的研究需要參考這些標(biāo)準(zhǔn)和限值，確保監(jiān)測(cè)結(jié)果符合要求?；瘜W(xué)指標(biāo)包括pH值、總硬度、溶解性總固體、氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽等。這些指標(biāo)的具體限值應(yīng)符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

1.4 監(jiān)測(cè)頻率

由于飲用水消毒副產(chǎn)物可能對(duì)人體健康產(chǎn)生慢性影響，因此設(shè)定合理的監(jiān)測(cè)頻率也很重要。建議定期進(jìn)行監(jiān)測(cè)，特別是在新建或翻修水處理設(shè)施后。

1.5 數(shù)據(jù)分析和處理

監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行分析和處理，以評(píng)估消毒副產(chǎn)物的水平和潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)?？梢允褂媒y(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、相關(guān)性等。

2 檢測(cè)方法的研究進(jìn)展

為了監(jiān)測(cè)飲用水中消毒副產(chǎn)物的濃度和種類，研究人員提出了多種檢測(cè)方法。目前較常用的方法有氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（GC-MS）、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（LC-MS）和高效液相色譜法（HPLC）。這些方法具有高靈敏度、高選擇性和高分辨率的特點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)和鑒定飲用水中的消毒副產(chǎn)物。

2.1 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（GC-MS）

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（GC-MS）是一種常用的方法，用于監(jiān)測(cè)飲用水中消毒副產(chǎn)物的種類和濃度。結(jié)合了氣相色譜（GC）和質(zhì)譜（MS）兩種技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)樣品的分離和鑒定。近年來，針對(duì)飲用水中消毒副產(chǎn)物的監(jiān)測(cè)，GC-MS方法得到了廣泛的研究和應(yīng)用。在GC-MS方法中，首先使用氣相色譜將樣品中的化合物分離開來。氣相色譜利用樣品中化合物的揮發(fā)特性和在固定相上的分配系數(shù)差異，將樣品分離成不同的組分。然后，將分離后的化合物通過質(zhì)譜進(jìn)行檢測(cè)和鑒定。質(zhì)譜利用分子或碎片的質(zhì)量－電荷比進(jìn)行分析，可以準(zhǔn)確鑒定和定量樣品中的化合物[4]。

GC-MS方法在飲用水中消毒副產(chǎn)物的監(jiān)測(cè)研究中取得了一系列的進(jìn)展。針對(duì)不同種類的消毒副產(chǎn)物，研究人員不斷優(yōu)化和改進(jìn)GC-MS方法的分離條件。例如，通過調(diào)節(jié)氣相色譜柱的類型、長度和溫度程序等參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物的有效分離。此外，針對(duì)一些極性化合物，研究人員還開發(fā)了新的固定相材料，以提高其在GC-MS中的分離效果。研究人員也對(duì)GC-MS方法的質(zhì)譜部分進(jìn)行了改進(jìn)。引入了更靈敏的檢測(cè)器，如飛行時(shí)間質(zhì)譜儀（TOF-MS）和三重四極桿質(zhì)譜儀（Triple Quadrupole MS），可以提高GC-MS方法的靈敏度和分析能力。此外，還發(fā)展了更加高效的樣品前處理技術(shù)，如固相微萃?。⊿PME）和固相萃?。⊿PE），以提高樣品的凈化和濃縮效果。研究人員還開展了GC-MS方法在飲用水中消毒副產(chǎn)物監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究。不僅關(guān)注典型的消毒副產(chǎn)物，如鹵代酚類化合物、三鹵甲烷類化合物和鹵代醛類化合物，還研究了其他新興的消毒副產(chǎn)物，如消毒副產(chǎn)物的前體物和轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。通過GC-MS方法，可以對(duì)這些消毒副產(chǎn)物進(jìn)行準(zhǔn)確的鑒定和定量分析，為飲用水中消毒副產(chǎn)物的控制和治理提供科學(xué)依據(jù)[5]。

2.2 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（LC-MS）

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（LC-MS）是一種常用的方法，用于監(jiān)測(cè)飲用水中消毒副產(chǎn)物的種類和濃度。其結(jié)合了液相色譜（LC）和質(zhì)譜（MS）兩種技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)樣品的分離和鑒定。近年來，針對(duì)飲用水中消毒副產(chǎn)物的監(jiān)測(cè)，LC-MS方法得到了廣泛的研究和應(yīng)用。在LC-MS方法中，首先使用液相色譜將樣品中的化合物分離開來。液相色譜利用樣品中化合物的親水性和在固定相上的分配系數(shù)差異，將樣品分離成不同的組分。其次，將分離后的化合物通過質(zhì)譜進(jìn)行檢測(cè)和鑒定。質(zhì)譜利用分子或碎片的質(zhì)量－電荷比進(jìn)行分析，可以準(zhǔn)確鑒定和定量樣品中的化合物[6]。

LC-MS方法在飲用水中消毒副產(chǎn)物的監(jiān)測(cè)研究中取得了一系列的進(jìn)展。首先，針對(duì)不同種類的消毒副產(chǎn)物，研究人員不斷優(yōu)化和改進(jìn)LC-MS方法的分離條件。例如，通過調(diào)節(jié)液相色譜柱的類型、長度和流動(dòng)相的成分等參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同極性和化學(xué)性質(zhì)的有機(jī)物的有效分離。此外，還發(fā)展了更加高效的樣品前處理技術(shù)，如固相萃?。⊿PE）和液液萃?。↙LE），以提高樣品的凈化和濃縮效果。其次，研究人員也對(duì)LC-MS方法的質(zhì)譜部分進(jìn)行了改進(jìn)。引入了更靈敏的檢測(cè)器，如電噴霧離子源（ESI）和大氣壓化學(xué)電離源（APCI），可以提高LC-MS方法的靈敏度和分析能力。此外，還發(fā)展了更加高效的質(zhì)譜掃描模式，如多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（MRM）和全掃描（FullScan），以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同化合物的選擇性檢測(cè)和全面分析。研究人員還開展了LC-MS方法在飲用水中消毒副產(chǎn)物監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究，不僅關(guān)注典型的消毒副產(chǎn)物，如鹵代酚類化合物、三鹵甲烷類化合物和鹵代醛類化合物，還研究了其他新興的消毒副產(chǎn)物，如消毒副產(chǎn)物的前體物和轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。通過LC-MS方法，可以對(duì)這些消毒副產(chǎn)物進(jìn)行準(zhǔn)確的鑒定和定量分析，為飲用水中消毒副產(chǎn)物的控制和治理提供科學(xué)依據(jù)[7]。

2.3 高效液相色譜法（HPLC）

高效液相色譜法（HPLC）是一種常用的方法，用于監(jiān)測(cè)飲用水中消毒副產(chǎn)物的種類和濃度。通過利用溶質(zhì)在流動(dòng)相和固定相之間的分配系數(shù)差異，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品中化合物的分離和分析。近年來，針對(duì)飲用水中消毒副產(chǎn)物的監(jiān)測(cè)，HPLC方法取得了一系列的研究進(jìn)展。

首先，研究人員對(duì)HPLC方法的分離條件進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)。通過選擇不同的固定相材料、調(diào)節(jié)流動(dòng)相的成分和流速等參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同化合物的高效分離。特別是針對(duì)水樣中的復(fù)雜基質(zhì)干擾問題，研究人員還開發(fā)了特殊的固定相材料，如親水性和離子交換材料，以提高樣品中目標(biāo)化合物的分離效果。

其次，HPLC方法的檢測(cè)器也得到了改進(jìn)。引入了更靈敏的檢測(cè)器，如紫外－可見光譜檢測(cè)器（UV-VIS）和熒光檢測(cè)器，可以提高HPLC方法的靈敏度和選擇性。

再次，發(fā)展了質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（LC-MS）和電化學(xué)檢測(cè)技術(shù)，用于對(duì)飲用水中消毒副產(chǎn)物的進(jìn)一步分析和鑒定。

最后，研究人員還對(duì)HPLC方法的前處理技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)。比如，通過固相萃?。⊿PE）、液液萃?。↙LE）和固相微萃?。⊿PME）等樣品凈化和濃縮技術(shù)，可以提高樣品中目標(biāo)化合物的檢測(cè)靈敏度，并降低基質(zhì)干擾的影響。在應(yīng)用方面，研究人員不僅關(guān)注傳統(tǒng)的消毒副產(chǎn)物，如鹵代酚類化合物、三鹵甲烷類化合物和鹵代醛類化合物，還研究了其他新興的消毒副產(chǎn)物，如消毒副產(chǎn)物的前體物和轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。通過HPLC方法，可以對(duì)這些消毒副產(chǎn)物進(jìn)行準(zhǔn)確的鑒定和定量分析，為飲用水中消毒副產(chǎn)物的監(jiān)測(cè)和治理提供科學(xué)依據(jù)[8]。

3 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

飲用水消毒副產(chǎn)物健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法是用于評(píng)估消毒副產(chǎn)物對(duì)人體健康的潛在危害程度的方法。以下是對(duì)飲用水消毒副產(chǎn)物健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的分點(diǎn)討論。

3.1 暴露評(píng)估

暴露評(píng)估是評(píng)估人類接觸消毒副產(chǎn)物的程度和途徑。這包括飲用水中消毒副產(chǎn)物的濃度、水的攝入量和接觸途徑等因素?？梢允褂盟|(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和人體暴露模型來估計(jì)人類的暴露水平。一項(xiàng)研究通過收集飲用水中三鹵甲烷類化合物的濃度數(shù)據(jù)和人體癌癥發(fā)病率數(shù)據(jù)，建立了劑量響應(yīng)模型，用于評(píng)估這些化合物對(duì)癌癥風(fēng)險(xiǎn)的影響。結(jié)果表明，三鹵甲烷類化合物的攝入量與癌癥發(fā)病率呈正相關(guān)關(guān)系，即攝入量越高，癌癥風(fēng)險(xiǎn)越大。這一研究為飲用水中三鹵甲烷類化合物的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了重要的依據(jù)。

3.2 毒性評(píng)估

毒性評(píng)估是評(píng)估消毒副產(chǎn)物對(duì)人體健康的毒性程度。通過實(shí)驗(yàn)室研究和流行病學(xué)調(diào)查等方法，評(píng)估消毒副產(chǎn)物與特定疾病的關(guān)聯(lián)性和潛在的毒性機(jī)制，包括急性毒性、慢性毒性、致癌性、致畸性等方面的評(píng)估。

3.3 劑量反應(yīng)關(guān)系

劑量反應(yīng)關(guān)系是評(píng)估消毒副產(chǎn)物暴露與健康效應(yīng)之間的關(guān)系。通過對(duì)暴露水平和健康效應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以確定劑量反應(yīng)關(guān)系，如劑量－反應(yīng)曲線、劑量－效應(yīng)曲線等。一項(xiàng)研究使用了生物標(biāo)志物和生物監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)飲用水中鹵代酚類化合物的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估。通過收集個(gè)體尿液樣本中鹵代酚類化合物的濃度數(shù)據(jù)和相關(guān)疾病的發(fā)生率數(shù)據(jù)，研究人員建立了劑量響應(yīng)模型。研究結(jié)果顯示，鹵代酚類化合物的攝入量與心血管疾病和神經(jīng)系統(tǒng)損害的風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)關(guān)系。這一研究強(qiáng)調(diào)了鹵代酚類化合物對(duì)特定疾病風(fēng)險(xiǎn)的潛在影響，并為飲用水中鹵代酚類化合物的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了新的方法。

3.4 風(fēng)險(xiǎn)特征

風(fēng)險(xiǎn)特征是評(píng)估消毒副產(chǎn)物健康風(fēng)險(xiǎn)的特定特征，如潛在的致癌風(fēng)險(xiǎn)、非致癌風(fēng)險(xiǎn)等。這可以通過使用流行病學(xué)數(shù)據(jù)和暴露評(píng)估數(shù)據(jù)來計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，如致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（Cancer Risk Index）和非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（Non-Cancer Risk Index）等。

3.5 風(fēng)險(xiǎn)管理

風(fēng)險(xiǎn)管理是評(píng)估和采取措施來減少消毒副產(chǎn)物健康風(fēng)險(xiǎn)的過程。這包括制定和實(shí)施適當(dāng)?shù)乃幚砑夹g(shù)、監(jiān)測(cè)和控制消毒副產(chǎn)物的濃度、制定相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)等。

4 結(jié)語

飲用水消毒副產(chǎn)物是在水處理過程中使用消毒劑時(shí)產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)。這些消毒副產(chǎn)物可能對(duì)人體健康產(chǎn)生不利影響，因此，監(jiān)測(cè)和評(píng)估飲用水中的消毒副產(chǎn)物對(duì)保障飲用水安全至關(guān)重要。在飲用水中，消毒副產(chǎn)物的濃度通常較低，因此，準(zhǔn)確的檢測(cè)方法是確保評(píng)估結(jié)果可靠性的關(guān)鍵。近年來，研究人員已經(jīng)發(fā)展了多種靈敏度高、選擇性好的檢測(cè)方法，如液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)等。這些方法能夠?qū)Χ喾N消毒副產(chǎn)物進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定，從而提供了評(píng)估其存在和濃度的基礎(chǔ)。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，新型消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生和存在逐漸被發(fā)現(xiàn)。這些新型消毒副產(chǎn)物可能具有不同的化學(xué)性質(zhì)和健康風(fēng)險(xiǎn)，因此，對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估變得尤為重要。

綜上所述，飲用水消毒副產(chǎn)物的監(jiān)測(cè)和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是飲用水安全保障的重要環(huán)節(jié)。目前的研究已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，但仍需要加強(qiáng)對(duì)新型消毒副產(chǎn)物的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。未來的研究應(yīng)注重劑量響應(yīng)關(guān)系的深入研究，以更全面地評(píng)估消毒副產(chǎn)物對(duì)人體健康的影響。通過不斷改進(jìn)監(jiān)測(cè)方法和加強(qiáng)對(duì)新型消毒副產(chǎn)物的研究，更好地保障飲用水的安全性。