香港饮用水源(东江)水氯化消毒副产物产生的特征

摘要

饮用水氯化消毒过程中,水体中的天然有机物(NOM)和消毒剂(如：氯)反应生成对人类健康有潜在危害的消毒副产物(DBPs),三卤甲烷(THMs)是其中最常见的一类,主要由氯仿CHCl3、二氯一溴甲烷CHCl2Br、一氯二溴甲烷CHClBr2和溴仿CHBr3组成。本论文以香港饮用水源水——东江为研究对象,在野外和实验室两种条件下调查氯化消毒副产物THMs的产生与影响因素的关系,为饮用水消毒工艺及源水的水质管理提供相关依据。
　　沿东江流域上、中、下游设点采样,调查了香港饮用水源(东江)水理化背景值与氯化消毒副产物THMs产量的关系。结果表明,东江中下游(惠州、东莞、深圳)水体氯化消毒副产物总三卤甲烷(TTHMs)的产量随着水体背景值总有机碳TOC、总氮TN、总磷TP及TSI指数的增加呈现明显的递增趋势,说明THMs的产生与东江中下游水体近几年富营养化及流域的化学污染有关。
　　在实验室内模拟氯化条件(pH值、温度、投氯量、溴离子浓度、反应时间)对东江下游深圳水库源水氯化消毒副产物THMs产生的影响。结果表明,在以上各项参数的测定范围内,TTHMs产量随参数值的增加而增加,但是单种THM产量随溴离子浓度的变化较为复杂。通过正交设计筛选出优化氯化条件。以深圳水库3种代表性的优势种[蓝藻门的颤藻(Osicillatoria sp.)、绿藻门的衣藻(Chlamydomonas sp.)、硅藻门的针杆藻(Synedra sp.)]为研究对象,在相同的氯化条件下,比较不同藻种间、同一藻种不同生长时期、同一藻种藻细胞和胞外物质CHCl3产量的差异。结果表明：针杆藻的CHCl3产量最高；CHCl3产量随生长时期的增长有着较为明显的增长；藻细胞的CHCl3产量明显高于胞外有机物,但随生长时期的增长,胞外有机物产CHCl3的能力逐渐可以和藻细胞相当。NOM作为DBPs形成的前体物质,主要由腐殖质(腐殖酸和富里酸)和非腐殖质(蛋白质、氨基酸、碳水化合物)组成。本论文同时选择了代表不同官能团组成的标准前体物质腐殖酸、蛋白质、天冬氨酸、淀粉、麦芽糖、葡萄糖为研究对象,在相同的氯化条件下进行模拟氯化。结果表明,蛋白质的THMs产量最高,腐殖酸居中,碳水化合物最低。

目录

第一章 前言

1 饮用水消毒副产物(DBPs)的定义及产生机理

1.1 DBPs的定义及分类

1.2 饮用水的氯化消毒机理

1.3 氯化消毒DBPs的产生机理

2 饮用水氯化消毒副产物的研究背景

3 消毒副产物(DBPs)的研究现状

3.1 消毒副产物(DBPs)毒理学、流行病学方面的研究

3.2 消毒副产物(DBPs)控制技术方面的研究

3.3 消毒副产物(DBPs)影响因素方面的研究

4 本论文的研究背景、研究内容和研究意义

4.1 香港的地理位置及淡水资源

4.2 东江水资源开发与香港的关系

4.3 本论文的研究内容、目的及意义

第二章 材料与方法

第一节 东江氯化消毒副产物的产生与流域背景的关系

1 采样点布设和采样方法

2 主要仪器设备

3 主要试剂

4 实验方法与步骤

5 采用公式

第二节 实验室条件下模拟氯化消毒副产物的影响因素研究

1 水样来源

2 仪器及试剂

3 氯化试验方法及步骤

第三节 氯化消毒副产物(DBPs)前体物质的研究

1 标准品的氯化试验

2 藻的氯化试验

第三章 结果与分析

第一节 东江水体氯化消毒副产物的产生与流域背景的关系

1 东江流域水体富营养化状态评价

2 东江流域水体氯化消毒副产物--三卤甲烷(THMs)的调查

第二节 实验室条件下模拟氯化消毒副产物的影响因素研究

1 氯化条件对总三卤甲烷(TTHMs)产量的影响

2 单种THM产量和溴离子浓度的关系

3 深圳水库源水氯化过程中THMs形成的优化控制

第三节 氯化消毒副产物前体物质的研究

1 标准品的氯化消毒副产物--氯仿(CHCI_3)产量的比较分析

2 标准品和藻的氯化消毒副产物--氯仿(CHCI_3)产量的比较

3 藻类氯化消毒副产物--氯仿(CHCI_3)的研究

第四章 讨论

第一节 东江水体氯化消毒副产物的产生与流域背景的关系

1 东江流域中下游THMs的产生和富营养化以及污染背景的关系

第二节 实验室条件下模拟氯化消毒副产物的影响因素研究

1 氯化条件对THMs形成的影响因素分析及优化控制

2 溴离子浓度对THMs形成的影响

第三节 氯化消毒副产物前体物质的研究

1 不同标准品的氯仿(CHCI_3)产量的比较

2 藻种间氯仿(CHCI_3)产量的比较

3 藻在不同生长时期氯仿(CHCI_3)产量的比较

4 藻细胞及胞外物质氯仿(CHCI_3)产量的比较

第五章 结论

参考文献

攻读硕士期间发表论文情况

致谢