蓝绿藻氯化形成卤乙酸的过程及影响因素

摘要

控制饮用水中消毒副产物(Disinfection By-Products,DBPs)是保障饮用水安全的重要任务之一,卤乙酸(Haloacetic acids,HAAs)是一类典型的消毒副产物。研究藻类氯化生成HAAs的过程对消毒副产物的控制具有重要意义。
　　本论文以淡水中常见的四种蓝绿藻为目标物,其中小球藻(Chlorella vulgaris)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)作为绿藻代表,铜绿微囊藻(Microcystis aerugrinosa)和钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)作为蓝藻代表,研究了不同蓝绿藻氯化生成HAAs的过程。在此基础上,重点研究了小球藻氯化生成HAAs的影响因素,并考察了湘江原水氯化生成 HAAs的特性,研究取得了以下结果:
　　(1)四种蓝绿藻氯化生成HAAs的量均随着反应时间的增加而增加,在反应24 h时基本达到稳定。在pH为6-8时,HAAs生成量随着pH的增加而增加。当反应时间为24 h,pH=8时,小球藻氯化生成二氯乙酸(Dichloroacetic acid,DCAA)和三氯乙酸(Trichloroacetic acid,TCAA)的量分别达到34.5μg/mgTOC和42.0μg/mgTOC。与小球藻相比,斜生栅藻氯化生成DCAA和TCAA的量分别高出25.0％和3.0%,铜绿微囊藻氯化生成DCAA和TCAA的量分别高出58.0%和47.0%,钝顶螺旋藻氯化生成DCAA和TCAA的量分别高出17.0%和19.0%。四种蓝绿藻中铜绿微囊藻最易氯化生成 HAAs。分析四种藻的生物化学组成表明,HAAs的生成量与藻细胞的蛋白质含量正相关。
　　(2)以小球藻作为代表,对蓝绿藻氯化生成HAAs的影响因素研究表明:HAAs的生成量随着温度的升高而增加,且DCAA和TCAA的生成量在20℃-25℃达到最高,分别为38.0μg/mgTOC和42.0μg/mgTOC。金属离子Cu2+促进了DCAA的生成,但明显抑制了TCAA的生成且抑制作用随着pH的升高而增强。当pH=8.0,Cu2+加入量为1.0 mg/L时,TCAA的生成量与对照组相比减少了25.0μg/mgTOC。对比分析表明Cu2+对蛋白质氯化生成HAAs的影响与小球藻相似,Cu2+对小球藻氯化的影响与小球藻的中蛋白质含量有关。水中阴离子对HAAs生成的影响表现为:HAAs的生成量随着F-浓度的增加呈现先降低后增加的趋势,F-浓度为0.9 mg/L时,与对照组相比DCAA和TCAA分别降低了23.0%和30.0%,而当F-浓度为1.5 mg/L时,DCAA和TCAA的生成量仅下降了15.0%和1.0%。SO42-和NO3-对小球藻氯化过程中HAAs的生成影响较小。
　　(3)湘江原水氯化夏季生成HAAs的生成量最高,冬季最低。原水夏季氯化生成DCAA和TCAA的量分别为33.5μg/L和31.0μg/L,冬季仅分别为17.0μg/L和18.0μg/L。

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第1章 饮用水中消毒副产物卤乙酸的研究进展

1.1 饮用水中卤乙酸的来源与健康风险

1.2 卤乙酸的检出水平及分析技术

1.3 饮用水中卤乙酸的形成机理及影响因素

1.4 论文研究内容、目的及意义

第2章 四种蓝绿藻氯化生成卤乙酸的过程

2.1 实验部分

2.2 实验结果与讨论

2.3 本章小结

第3章 小球藻氯化生成卤乙酸的影响因素

3.1 实验部分

3.2 实验结果与讨论

3.3 本章小结

第4章 湘江原水氯化生成卤乙酸的特性

4.1 实验材料与方法

4.2 结果与讨论

4.3 本章小结

第5章 研究结论、创新点及展望

5.1 研究结论

5.2 创新点

5.3 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间完成的学术论文与参加的研究项目