饮用水中氯化消毒新副产物TCMCD的分析及其形成机制的研究

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近年来,饮用水氯化消毒副产物DBPs由于其对人类健康的潜在危险而受到环境科学届的广泛关注。目前已发现的DBPs约600~700种,然而据估计饮用水中仍有超过60%的DBPs还处于未知状态。随着卤代硝基甲烷,卤代腈,卤代氨基化合物以及碘代DBPs等的发现,人们意识到这些新DBPs比常规DBPs具有更强的细胞毒性和基因毒性作用,因而未知DBPs对人类健康构成潜在的威胁。   TCMCD(2,2,4-三氯-5-甲氧基-环戊-4-烯-1,3-二酮)是本课题组在研究饮用水中强致突变氯化消毒副产物MX(3-氯-4-(二氯甲基)-5-羟基-2(氢)-呋喃酮)的形成时发现的一个全新氯化消毒副产物。初步的Ames试验证实其具有一定的致突变性,在一定的剂量范围内TCMCD对斑马鱼胚胎具有致死作用,且可对人体的遗传物质造成损伤。因此,开展对TCMCD的进一步研究对于保障饮用水的安全具有重要的意义。   本论文对原有饮用水中TCMCD的分析方法进行了优化,探讨了固相萃取过程中固相萃取小柱的类型,洗脱剂,水样温度,水样过柱流速等因素对回收率的影响,建立了一套新的固相萃取-气相色谱-质谱分析方法。方法的平均回收率为82.2%,最低检测限(MDL)为2.8ng/L。对江苏8个典型城市饮用水进行了采样分析,其中3个城市的饮用水中有TCMCD的检出,浓度分别为42,80,171ng/L。为了探讨源水中溶解性有机物(DOM)的结构特征对TCMCD形成的影响,本论文选取其中两个检测到TCMCD的自来水厂的源水(通榆河和三河)作为研究对象,将源水中DOM通过XAD树脂吸附和分级分离技术分成憎水酸(HOA),憎水碱(HOB),憎水中性(HON),弱憎水酸(WHOA),亲水组分(HIM)五个部分。分析结果发现通榆河和三河水体中DOM的组成分别以憎水性和亲水性物质为主,模拟氯化结果仅在通榆河的HON组分的产物中有TCMCD检出,产率为0.394±0.13μg/mg C。在研究三河水中DOM各组分三卤甲烷生成势(THMFP)时发现,憎水性组分尤其是HOA是三卤甲烷(THMs)的主要来源,THMFP按HOA,WHOA,HON,HOB,HIM的顺序递减。采用紫外光谱,红外光谱,荧光光谱,核磁共振技术对DOM各组分的结构进行了表征,讨论了DOM的结构特征与TCMCD、THMs形成的影响。研究结果表明,TCMCD的形成可能与HON中SUVA(UV254/DOC)值的大小相关,即与HON组分中芳香结构的比例,这与先前发现的TCMCD主要前驱物都具有芳环结构一致。DOM中具有醛,酮,羧酸,酯类的C=O,C-O官能团的富里酸和腐殖酸对THMFP的贡献较大。
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