一、概述

(一)氯化消毒及余氯

水中致病微生物对人体健康危害极大，在人类历史上发生过多起由不洁饮水导致的灾难事件，因此必须切断致病微生物的传播，才能预防传染病的发生和流行。饮水的净化和消毒是保证饮用水安全，防止介水性疾病发生的重要手段。消毒方式主要有氯化消毒、紫外线消毒和二氧化氯消毒等，其中氯化消毒杀菌能力强，持续时间长，运行成本低，是一种应用广泛的传统消毒方法，也是我国目前饮水消毒的主要方法。

氯化消毒剂使用较多的是液氯或氯气，C1₂与水反应生成HC1和HC1O,HC1O又可部分解离成CIO^-，水中的HC1O和C1O^-存在平衡，相对比例取决于水的pH，其比值随pH的增加而迅速降低。HC1O与C1O^-均有较强的氧化性，具有杀菌消毒作用，但能力明显不同，对大肠菌群的实验结果显示HC1O的杀菌效率比C1O^-高约80倍。研究还发现不同微生物对氯的耐受性不同，绝大多数的肠道病毒对氯的耐受性比肠道病原菌强。

氯化消毒时，加入的氯可与水中氨、铵盐及有机胺反应生成氯胺。氯胺包括一氯胺、二氯胺、三氯化氮和有机氯胺。三种无机氯胺生成比例，主要取决于氨和铵盐与氯的比值、温度及pH等因素。

氯与微生物作用的同时还要氧化水中的有机物和还原性无机物，其需氯的总量称为需氯量。为保证其消毒效果以及抑制细菌再繁殖和防止水在输送过程中的二次污染，加氯量必须超过需氯量，使杀菌和氧化后还能剩余一部分有效氯。加入氯经过一定时间的接触后，水中所剩余的有效氯称为余氯。余氯分为游离性余氯和化合性余氯两种。游离性余氯又分为活性游离氯C1₂、 HClO和潜在游离氯C1O^-；化合性余氯则为氯胺。

一般氯化消毒水中游离性余氯和化合性余氯可同时存在，而某些污水和工业废水氯化后，可能只含有化合性余氯。游离性余氯较化合性余氯杀菌作用强，因此，加氯后两者达到消毒目的所需要的接触时间不一样。一般要求氯加入水中后，接触30分钟，有0.3～0.5mg/L的游离性余氯，而对化合性余氯则要求接触1～2小时后有1～2mg/L余氯。

氯能够杀菌消毒，但余氯含量过高，也会对人体带来危害：长期接触可引起皮肤干燥、皲裂或角质化等皮肤病；长期饮用则可造成消化功能紊乱以及神经、肝脏、肾脏等系统的损伤；另外，挥发出的氯气可对皮肤、黏膜、呼吸道及肺部等造成损伤。

我国《生活饮用水卫生标准》中规定液氯或氯气消毒时，集中式给水出厂水及管网末梢水中余氯含量分别不低于0.3mg/L和0.05 mg/L ;氯胺消毒时，集中式给水出厂水及管网末梢水中余氯含量分别不低于0.5 mg/L和0.05mg/L。

(二)氯化消毒副产物

1.氯化消毒副产物来源水中含有天然有机物，如富里酸、腐植酸、藻类和氨基酸等，此外还普遍检出诸如醇类、酮类、酚类、单环芳烃和多环芳烃等多种有机污染物，它们作为有机前体物质，在氯化消毒时，与氯发生氧化还原、取代或加成等反应，生成一系列氯代产物；水中如果有Br^-、I^-存在，可被氯氧化成HBrO、HIO，其更易与前体有机物反应，生成溴代物和碘代物，这些反应产物都属于氯化消毒副产物(chlorinated disinfection by-products, CDBPs)。

CDBPs的种类和数量取决于有机前体物质的种类和浓度以及投氯量、氯化时间、水的pH、温度、氨氮和溴化物浓度等因素。游离余氯较氯胺更有利于三卤甲烷的生成，含氮的有机前体物质易生成卤乙腈和卤代硝基甲烷，氨基酸采用氯胺消毒时生成的二氯乙腈浓度是游离性余氯消毒的5倍多，且二氯乙腈的生成量随氯胺投放量的提高而增加。水中的酚也可与氯作用，生成氯酚。当水中有Br^-存在时，容易生成三溴甲烷和溴乙酸。温度可加速副反应，使副产物增多。pH降低，三卤甲烷生成量减少，但卤乙酸生成量反而增加。氯与有机前体物接触时间越长，副产物越多。
2.氯化消毒副产物的分类一般将CDBPs分为挥发性卤代有机物和非挥发性卤代有机物两类。挥发性卤代有机物主要包括三卤甲烷(trihalomethanes, THMs)和卤乙腈( haloa-cetonitriles)；非挥发性卤代有机物主要包括卤乙酸(haloaceticacids , HAAS)、卤代酮(haloke-tones)、卤代酚(halophenols)、卤代硝基甲烷(halonitromethanes HNMs)等。此外，还有水合氯醛(CC1₃CH(OH)₂)、3-氯-4-(二氯甲基)-5-甲氧基-2(5H)-吠喃酮和3-氯-4-(二氯甲基)-5-羟基-2(5H)-呋喃酮及其同分异构体E-2-氯-3-(二氯甲基)-4-氧化-2-丁烯酸和Z-2-氯-3-(二氯甲基)-4-氧化-2-丁烯酸等。

3.氯化消毒副产物检验的意义自1974年发现氯化消毒的同时产生具有致癌作用的三氯甲烷以来，陆续检测到多种氯化消毒副产物，这些副产物大多具有致癌、致突变、致畸作用。研究表明多种CDBPs对大鼠胚胎具有致畸作用，能降低胎儿存活率，并导致消化系统、泌尿系统和心脏的畸形；某些国家流行病学研究表明，新生儿某些出生缺陷与暴露强度具有相关性。Ames试验(污染物致突变性检测)表明，氯化饮用水的有机提取物具有致突变性。动物实验显示，CDBPs具有致癌作用；国内外对氯化饮用水与人群肿瘤的流行病学关系的研究表明，饮水氯化消毒可能与某些癌症的增加有关。

基于CDBPs对生命健康具有潜在危害，我国《生活饮用水卫生规范》将三氯甲烷列入饮用水常规检测项目，将三溴甲烷、二溴一氯甲烷、一溴二氯甲烷、二氯乙酸、三氯乙酸和2,4,6-三氯酚和五氯酚及水合氯醛，确定为饮用水水质非常规检验项目，并规定了相应限值。各地应根据具体情况对CDBPs的种类和含量进行监测，为控制CDBPs的生成提供参考，并为研究人体健康的影响因素提供依据。

文章来源：《水质理化检验》

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