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饮用水中消毒副产物对人们日常生活及人体健康的影响越来越受到关注。本研究选取大庆、北京、天津、郑州、长沙、深圳六个典型大中城市自来水厂的饮用水为代表,分析检测这六个城市饮用水中的天然有机物、pH值、残余氯、水温、Br-离子、各种金属离子等水质参数以及各种三卤甲烷(THMs)及卤乙酸(HAAs)浓度;探讨各种消毒副产物浓度季节变化及地带性分布规律;评价这六个城市各种消毒副产物的终身致癌风险及危害程度;研究各种水质参数对氯化消毒副产物(DBPs)中三卤甲烷(THMs)及卤乙酸(HAAs)的影响,并建立三卤甲烷及卤乙酸浓度的预测模型;探讨各种饮水方式对消毒副产物的去除效果。
六个典型大中城市饮用水中三卤甲烷浓度范围为:未检出~92.7μg/L,均值为18.4μg/L;卤乙酸范围:未检出~40.03μg/L,均值为10.25μg/L。除夏季天津西青水厂、汉沽水厂,郑州白庙水厂、柿园水厂、石佛水厂的末梢水中总三卤甲烷浓度略微超过我国的《生活饮用水卫生标准》规定的标准值外其余均未超标。六个城市饮用水中的三卤甲烷含量为:郑州>天津>大庆>北京>深圳>长沙;而卤乙酸含量为:长沙>天津>深圳>大庆>郑州>北京。就季节而言,夏季三卤甲烷及卤乙酸的总量明显高于冬季。
在各种影响因素中总有机碳(TOC)及UV254与THMs呈显著正相关,而与HAAs的相关性较差。在研究的pH值范围内,pH值对THMs的形成影响较大,THMs总量随pH值的增高而增大;而pH值对HAAs的形成影响较小,pH值愈高HAAs总量愈小。反应的氯浓度、氯化时间与THMs和HAAs的形成量均呈正相关。温度与THMs和HAAs的形成量的关系则体现出明显的季节性。
本研究建立了包括多元线性回归、非线性回归以及神经网络等不同方法的THMs及HAAs的合适预测模型,并分析了这三种模型的优缺点,结果表明一般情况下神经网络具有更为精确的预测效果。
评价这六个城市各种消毒副产物的终身致癌风险及危害程度后得出终身致癌风险地带性分布规律为:天津>郑州>大庆>深圳>长沙>北京,危害指数的地带性分布规律为:天津>郑州>深圳>大庆>长沙>北京,与前者大致相似。
煮沸过程对消毒副产物去除的影响显示煮沸对挥发性有机物三卤甲烷去除率较高,可达75.99%;而煮沸对卤乙酸去除率仅为28.63%。几种加热方式的对比表明水壶与饮水机加热对三卤甲烷及卤乙酸的去除率较高,而电热水壶的去除率低。各种过滤方式对消毒副产物的影响显示反渗透过滤系统对消毒副产物的去除效果最好,而离子交换及活性炭过滤则可用作一些特定目的去除措施来进行水处理。