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饮用水消毒副产物DBPs的研究进展

作者：戚刚

来源：《中国新技术新产品》2012年第14期

摘 要：饮用水消毒副产物(DBPs)是消毒剂和一些天然有机物(NOM)反应生成的化合物，主要包括三卤甲烷(THMs)、卤代乙酸(HAAs)、卤代乙腈(HANs)和致诱变化合物(MX)等，文章介绍了饮用水中消毒副产物的研究状况，对DBPs的种类与分布状况、生成影响因素、毒性与健康效应、饮水DBPs控制方法的研究概况及进展进行了综述。 关键词：饮用水处理；消毒副产物；影响因素 中图分类号：R12 文献标识码：A

饮用水消毒副产物(DBPs)是指采用消毒剂对饮用水进行消毒时，由于饮用水中含有的一些天然有机物(NOM)，两者反应生成的化合物。目前世界上用于饮用水消毒的方法主要有氯化消毒、二氧化氯消毒、紫外线消毒和臭氧消毒。1974年美国的Rook发现在饮水氯化消毒过程中，有三卤甲烷等副产物的生成。1976年，美国国立癌症研究所首次证实三卤甲烷中的氯仿能引起实验动物发生肿瘤，这些研究一经报道，立刻引起普遍关注，饮水氯化消毒的安全性问题，尤其是围绕饮水消毒副产物(DBPs)，特别是氯化消毒副产物(CDBPs)对健康的影响便成为众多研究者的主要研究课题。 1DBPs的种类与分布状况

至今文献所报道的消毒副产物约有600多种，因饮水消毒过程中使用的消毒剂和消毒方式不同而异。氯化消毒是应用时间最久且范围最广泛的消毒方式，目前已检测到的DBPs多达数百种，包括三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)、卤氧化物、卤代乙腈、卤代呋喃酮[其代表为3-氯-4-二氯甲基-5-羟基-2(5氢) -呋喃酮，简称MX]等，其中THMs和HAAs两者含量之和可占全部CDBPs的80％以上。Kransner等于2000-2002年对美国12家水厂水中消毒副产物的状况进行了调查，结果表明，自来水中THMs含量为4-164 μg/L，HAAs为5-130 μg/L；Malliarou等对英国3家水务公司采集自来水样品，测得HAA 含量均值为35-95μg/L (最大值达244μg/L)；日本则在5个城市的9份饮用水样中也检出MX，含量为3-9 ng/L。 2DBPs生成影响因素

研究表明THMs生成量与总有机碳有良好正相关关系。投氯量既可影响CDBPs的浓度水平，也可影响CDBPs的种类分布。如在高投氯条件下，易生成MX，但是当氯过量时，MX的量又会减少，这可能是因为MX被氯气进一步氧化所致。水源水水质特征，如有机物结构、pH值、水温及溴离子等也可不同程度地影响DBPs的生成。水体中的天然有机物包括亲水与憎水两部分。王丽花等的研究发现卤乙酸的前体物主要是憎水性有机物，Liang等将原水中的

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有机物经XAD-8树脂分离成亲水成分和憎水成分，发现憎水成分相对亲水成分在THMs和HAAs的生成中贡献更大，但在低腐殖质的水中，亲水成分对于DBPs的产生也有重要作用，且亲水成分更易与溴发生反应。陈萍萍等在对钱塘江流域七种水源水的研究中发现，在pH 5-10的范围内，pH值对HAAs形成的影响较小且呈负相关，对THMs形成的影响较大且呈正相关。

3. DBPs毒性及其对人体健康的影响 3.1 DBPs的遗传毒性和致癌性

Morimoto和Koizumi研究发现THMs能引起体外人淋巴细胞和体内小鼠骨髓细胞姐妹染色单体(SCEs)增加。氯仿的致癌作用已为众多研究者证实，研究表明，氯仿主要是通过非遗传毒性作用诱导动物产生肿瘤。三溴甲烷、二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷能分别引起大鼠的肠肿瘤、肝肿瘤和肾肿瘤。Gottlieb和Carr认为饮水中THMs的浓度与膀胱癌、结肠癌、直肠癌、乳腺癌有关，他们应用病例对照的研究方法，发现饮用氯化地面水可显著增加结肠癌和脑癌的危险性，也有研究并未观察到THMs与结肠癌的相关关系。总体来说，虽有研究提示结肠癌、直肠癌和脑癌与DBPs暴露有关，但目前还没有充足的证据证明它们间的剂量反应关系或因果关系。

李爽和张晓健通过国际和国内饮用水中消毒副产物的一些有代表性的数据，来计算各种消毒副产物的致癌风险，分析结果表明，DBPs的致癌风险主要由HAAs致癌风险构成。Bull等给予雄性小鼠含三氯乙酸的饮用水37或52周，观察到肝肿瘤的发病率增加。DeAngdo的研究表明，二氯乙酸也能诱导小鼠肝肿瘤的产生。使用NIH3T3细胞恶性转化试验对二溴乙酸的致癌性进行检测，并对转化细胞进行细胞周期时相分析，结果表明，二溴乙酸具有潜在致癌性。 3.2 DBPs的生殖毒性

关于THMs对生殖发育影响的几次大型流行病学调查结果提示，日常饮用水中THMs与生长发育迟滞、神经管缺损、唇腭裂等先天性畸形均有不同程度的相关关系，提示THMs对人类的健康具有潜在的发育毒性。

Hunter应用全胚胎培养技术研究了多种HAAs的致畸作用，结果显示各种HAAs在不同剂量范围下产生了视觉器官畸形、心脏发育紊乱等多种致畸效应。目前有关MX生殖毒性的报道较少。Teramoto等用胚胎中脑和肢芽细胞微团培养方法研究MX的潜在致畸性，结果显示MX可能是一个潜在的体外致畸剂。 4 饮水DBPs的控制方法

目前，饮用水中消毒副产物的控制方法主要从5个方面考虑：(1)从源头控制，加强水源水的保护；(2)采用替代消毒剂和消毒方法；(3)去除消毒副产物的前驱物质；(4)去除消毒过程中已产生的消毒副产物；(5)制定严格的饮用水水质标准。

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结语

由于对饮用水中DBPs的分离、检测手段还很不完善，目前，饮用水消毒产生的大部分DBPs还未能检出，对已知的DBPs的研究也大多集中在THMs和HAAs的定性、定量研究方面．对HANs及MX的研究、不同消毒剂产生DBPs的机理及量和种类的对比研究、DBPs的污染控制对策等方面的研究较少。因此，首先应建立选择性好、灵敏度高的检测方法，使分析方法规范化，增强不同方法问的可比性，同时进一步加强人体接触DBPs的程度及指标、DBPs的健康风险评价等方面的研究，以便采取更好的饮用水中DBPs的控制措施，制定出切实可行的健康指标，更好地保障人体健康。 参考文献

[1] US.NCI．Report on the Carcinogenesis Bioassay of Chlorform．MD：National Cancer Institute，1976．