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地下水有机质性质与 C1O2，消毒生成 ClO-2。的相关性
叶挺进1，黄思荣2，罗旺兴1，甘文慧2，张欣然2，杨欣2
(1. 佛山市水业集团有限公司，广东佛山 528000：
(2. 中山大学环境科学与工程学院，广东广州 510275
----文章选自中国给水排水杂志
摘要：深入研究了 18 个地下水样本的水质特征,并将其进行二氧化氯氧化,分析有机物特性与消毒副产物亚氟酸盐生成量的关系。结果表明,地下水样本大部分处于中等污染或严重污染的程度,溶解性有机物(NOM)以富里酸类与腐殖酸类为主,可溶性微生物代谢物质很少;二氧化氟氧化可以有效降解富里酸和腐殖酸类物质,通过氧化 NOM 分子中的芳香结构和共轭双键结构,使大分子芳香性物质和长脂肪链有机物转化为小分子质量和亲水性的有机物。但是,由于地下水无机污染物的干扰,亚氯酸盐生成量与有机质吸光度的相关性较低。
关键词：地下水；二氧化氯；亚氯酸盐；荧光光谱；紫外光谱
中图分类号：TU991 文献标识码：C文章编号：1000-4602(2017)23 －0039 -05
Analysis of Correlation between Groundwater Organic Matter Characteristicsand Chlorite Production
YE Ting-jin', HUANG Si-rong', LUO Wang-xing', GAN Wen-huil, ZHANG Xin-ran',
YANG Xin'
(1. Foshan Water Group Co. Lud., Fashan S28000, China; 2. School of Environmental
Science and Engineering, Sun Yat-sen University, Guangahou 510275, China)
Abstract: This paper investigated NOM characteristics of 18 grundwater, samples, and analyzed
the relationship between NOM characteristics and the chlorite produced in the CIO, oxidation. The major conclusions were as follows: ① most of the groundwater samples were either moderately or seriously polluted. Dissolved organic matter (NOM) was mainly composed of fulvic and humic acids, with a small amount of soluble metabolites.② CIO, oxidation could effectively degrade fulvie acid and humic acid.Through the oxidation of aromatie strucfure and the conjugated double bond structure in the NOM molecule, the aromatic compounds and the long aliphatic chain organic compounds were transformed into hydrophilic organic compounds with small molecular weight. Howevet, duc to the interference of inorganic pollutants in groundwater, there was a limited correlation between the amount of chlorite production and the absorbance of the organic matter.
Key words: groundwater； chlorine dioxide; chloite; three-dimensional fluorescence spectrum； ultraviolet spectrum
氯化消毒是最主要的饮用水消毒工艺,已经有100 多年的历史''。但是,氯化消毒对耐氯性微生物(隐孢子虫和贾第虫等)的灭活效果较差,并会形成三卤甲烷(THMs)等具有“三致”性的消毒副产物,对人类健康造成潜在的风险”。为了解决氯化消毒的弊端,各种替代消毒剂如氯胺、臭氧、二氧化氯等陆续出现”'。其中,二氧化氯的消毒效率较高且消毒副产物的生成量相对较少,具有很大的应用潜力“。但是,在饮用水的二氧化氯消毒过程中,由于自身被还原或原料带人等原因,会产生亚氯酸盐(CIO:)与氯酸盐(C1O;)等无机副产物。
CIO。和 CIO,会影响血液中红细胞的生成,导致高铁血红蛋白的生成’,并降低血液中氧的传递能力。因此,采用 CIO,消毒时需要重点监测亚氯酸盐与氯酸盐等副产物的生成情况。
天然有机物(NOM)是公认的消毒副产物前体物”'。由于 NOM 受到众多自然环境因素(包括动植物的腐蚀、火灾、温度和土地利用等)的影响,不同地域水中的 NOM 特性会存在较大差异]。NOM的成分与特征结构对消毒副产物(DBPs)种类和浓度的影响显著。目前对地下水中 NOM 组成和性质的研究相对较少,明确其在二氧化氯消毒过程中产生消毒副产物的情况具有重要意义。
研究表明,NOM 的吸光特性与其氯化产生的各类消毒副产物(包括三卤甲烷、卤乙酸和卤乙腈等)均有较好的线性关系,可根据 NOM 反应前后的线性吸光度和对数吸光度的变化来拟合地表水和地下水中消毒副产物的生成量,主要的计算见式(1)~(3)%。
DA,=A.:-A..ua
Dln4、=In4_;-InAxa
DSlopezs-35= Slopesns-ns.i— Slopezs-375,m
波长处的吸光度值;ln4,,和 ln4.,分别表示上述吸式中,A4.和A.分别代表氯化前、后样品在λ化氯的消毒副产物亚氯酸盐生成量的可行性有待考的线性拟合斜率。但是,此计算方法用于预测二氧示氯化前,后在 325~375 nm 处吸光度对数转换值光度的对数值;Slopeszs -57s,和 Slopeszs -ns,w分别表嚓。
因此,笔者对我国多个省市的 18 个地下水样本进行了分析,通过 TOC,UV,荧光特性分析得到不同地下水样本的 NOM 组分特性,并考察二氧化調刺产物配氣酸盐的生成情况,探求水中 NOM 的吸光化前、后水样中 NOM 性质的改变,以及主要消毒点的生成情况,探求水中 NOM 的吸特性与配氯酸盐生成量之间的相关性。
材料与方法
1.1水样及保存
以全国多个省市 18个地下水样本作为研究对象、由专业取样人员进行采集,水样编号为1~18°，遥回实验室后于4 气冰箱中避光储存,尽快完成相关测试分析。
1.2 二氧化氯氧化过程
取40 mL.试剂瓶,按顺序加入0.2 ml.碳俊钠缓冲溶液、19.5 ml 水样,0.3 ml,二氧化氯,反应30后用氮气吹脱 10 min 以保证无二氧化氯残留。处现后水样的亚氯酸盐浓度采用离子色谱法进行测1.3 NOM 特性分析与数据统计地下水原水经0.45 μm 滤膜过滤,对二氧化氯氧化前、后的水样进行溶解性有机碳(DOC)、紫外-可见光光谱(UV- Vis)扫描和三维荧光光谱扫描。紫外-可见光光谱扫描范围为 250～500 mm。
三维荧光光谱分析采用荧光区域积分法(FRI)'。即将荧光光谱分为5 个特征区域,通过特定区域内荧光光谱体积表征 NOM 各组分的相对浓度。采用SUVA.来表征水样的特性紫外吸光度,SUVAz根据下式计算：SUVAza aUVsa×100/DOc
另外,选取水样在特定紫外波长λ下的吸光度值,根据式(1)~(3)计算得到各水样特定紫外波长处的吸光度差值、吸光度对数差值以及 325 ~375nm 之间吸光度对数转化值拟合斜率的差值,考察这Microwoh Exeel 和Origsin 9.0 软件进行统计分析及作些吸光度处理值与亚氯酸盐生成量的相关性。采用色！“地下水性助默觉。好性分析源水质分为4类,其中 D0C 浓度为2.5 ~3.5 me/l.染越多。1919 年国际供水协会根据 DOC 水平将水质指标之一,其数量越高表明水体受到的有机物污量的综合指标,反映水质受到有机物污染的替代水总有机碳是以碳的含量表示水体中有机物质。
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