王 茜，林志宏 ，華 勃

(1.佛山市水業(yè)集團(tuán)有限公司，廣東 佛山 528000 ； 2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150000)

飲用水消毒是20世紀(jì)最有效的公共健康措施之一，為預(yù)防飲用水流行病提供了有效保障[1]。飲用水消毒殺菌的同時伴隨著消毒劑與原水中含有的一些天然有機(jī)物和環(huán)境有機(jī)污染物以及溴或碘化物的化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生多種消毒副產(chǎn)物(Disinfection by-products,DBPs)對人體健康構(gòu)成潛在的威脅。隨著原水水質(zhì)的惡化，DBPs的問題逐漸成為關(guān)注焦點(diǎn)，國內(nèi)外文獻(xiàn)報道中的飲用水DBPs已超過700多種[2]。主要種類包括：三鹵甲烷(Trihalomethanes, THMs)、鹵乙酸(Haloacetic acids, HAAs)、溴酸鹽(BrO3-)、亞氯酸鹽(ClO2-)、鹵化氰(XCNs)、鹵代乙腈(HANs)、鹵代硝基甲烷(HNMs)、鹵代酮(Halogenated ketones,HKs)、鹵代酚(Halophenols)、醛(aldehydes)類等。隨著分析檢測技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，不斷有新的DBPs被發(fā)現(xiàn)，如致誘變化合物(MXs)、鹵代呋喃、亞硝胺(NMs)、碘代酸(IAs)以及鹵代對苯醌(HBQs)等。其中，三鹵甲烷(THMs)、鹵乙酸(HAAs)和三氯乙醛(CH)為主要的三大類DBPs。

首先對DBPs超標(biāo)風(fēng)險水平進(jìn)行分級，對2017年7月至2018年12月三間水廠出廠水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，判斷氯化消毒副產(chǎn)物的超標(biāo)風(fēng)險等級，并運(yùn)用綜合污染指數(shù)法對DBPs綜合風(fēng)險予以評估，以明確DBPs整體超標(biāo)風(fēng)險水平和重點(diǎn)控制的化合物。

1 材料與方法

1.1 DBPs超標(biāo)風(fēng)險水平分級

根據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)DBPs各項目限值，可將DBPs超標(biāo)風(fēng)險分為三級：一級：大于或等于我國現(xiàn)行國標(biāo)限值；二級：小于我國現(xiàn)行國標(biāo)限值，但大于國標(biāo)限值的60%；三級：小于或等于國標(biāo)限值的60%，但大于國標(biāo)限值的30%。小于或等于國標(biāo)限值的30%屬于無風(fēng)險狀態(tài)[3]。根據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)中不同消毒副產(chǎn)物的限值以及超標(biāo)風(fēng)險分級標(biāo)準(zhǔn)，計算各DBPs的風(fēng)險控制值，如表1所示。

表1 消毒副產(chǎn)物國標(biāo)限值及風(fēng)險控制值

1.2 綜合污染指數(shù)法

綜合污染指數(shù)法是對各種污染指標(biāo)的相對污染指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，得出代表水體污染程度的數(shù)值，該方法可以確定研究水體的污染程度[4]。綜合污染指數(shù)的計算是在單項污染指數(shù)的基礎(chǔ)上計算得到的，其計算公式如(1)所示：

公式中：P，綜合指數(shù)值；m，指標(biāo)總數(shù)；Pi，i項指標(biāo)的相對濃度，即DBPs實際檢出值與國標(biāo)限值的比值；綜合指數(shù)評價分級如表2所示。

表2 綜合指數(shù)評價分級

2 結(jié)果與討論

某市位于珠江水系流域沿岸，但各區(qū)水廠的原水卻不完全相同。因此選取該市三區(qū)三間原水不同水廠的出廠水進(jìn)行統(tǒng)計分析，按照DBPs超標(biāo)風(fēng)險水平分級方法判定該市水廠DBPs超標(biāo)分先級別，對該地區(qū)的DBPs風(fēng)險水平進(jìn)行全面評估。

由于這三間水廠的鹵乙酸每半年監(jiān)測一次，且在2017—2018年時段內(nèi)的監(jiān)測結(jié)果顯示，二氯乙酸和三氯乙酸項目均低于方法的檢出限，并無分析超標(biāo)風(fēng)險的意義，因此在這里不作評價，只分析三鹵甲烷和三氯乙醛的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2.1 三鹵甲烷超標(biāo)風(fēng)險評估

三鹵甲烷，即三氯甲烷、二氯一溴甲烷、一氯二溴甲烷、三溴甲烷。對該市三間水廠出廠水中的THMs濃度隨時間分布進(jìn)行統(tǒng)計。

2.1.1三氯甲烷(TCM)超標(biāo)風(fēng)險評估

對該市三間水廠出廠水中的TCM濃度進(jìn)行統(tǒng)計，濃度隨時間分布如圖1所示。

圖1 三間水廠出廠水中三氯甲烷濃度

由圖1分析可知，三間水廠出廠水中的三氯甲烷濃度范圍為0.000 1～0.014 3 mg/L，平均濃度為0.004 7 mg/L。結(jié)合圖1分析可知，B水廠的三氯甲烷濃度相對其他兩間水廠濃度水平普遍偏高，并且3間水廠出廠水中的三氯甲烷具有明顯的季節(jié)性變化趨勢，其中溫度較高的6—10月份濃度相對較高。根據(jù)超標(biāo)風(fēng)險分級，三間水廠的三氯甲烷都屬于無風(fēng)險狀態(tài)。

2.1.2二氯一溴甲烷(BDCM)超標(biāo)風(fēng)險分析

對該市三間水廠出廠水中的BDCM濃度進(jìn)行統(tǒng)計，濃度隨時間分布如圖2所示。

圖2 三間水廠出廠水中二氯一溴甲烷濃度

由圖2分析可知，三間水廠出廠水的二氯一溴甲烷濃度范圍0.000 1～0.006 2 mg/L，平均濃度為0.001 8 mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于三級風(fēng)險的下限值，均屬于無超標(biāo)風(fēng)險狀態(tài)。其中B水廠的二氯一溴甲烷濃度相對于其他兩間水廠的濃度水平普遍偏高，并無明顯的季節(jié)變化趨勢。

2.1.3一氯二溴甲烷(DBCM)超標(biāo)風(fēng)險分析

對該市3間水廠出廠水中的DBCM濃度進(jìn)行統(tǒng)計，濃度隨時間分布如圖3所示。

圖3 三間水廠出廠水中一氯二溴甲烷濃度

由圖3分析可知，三間水廠出廠水的一氯二溴甲烷濃度范圍0.000 1～0.002 6 mg/L，平均濃度為0.000 8 mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于三級風(fēng)險的下限值，均屬于無超標(biāo)風(fēng)險狀態(tài)，這與該城市水源水中溴離子濃度較低有關(guān)。其中B水廠的一氯二溴甲烷濃度相對于其他兩間水廠的濃度水平普遍偏高，并無明顯的季節(jié)變化趨勢。

2.1.4三溴甲烷超標(biāo)風(fēng)險評估

對該市三間水廠出廠水中的三溴甲烷濃度進(jìn)行統(tǒng)計，濃度隨時間分布如圖4所示。

由圖4分析可知，三間水廠出廠水的三溴甲烷除2017年11月份B水廠和C水廠有檢出外，其他月份濃度均低于檢出限，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于三級風(fēng)險的下限值，均屬于無超標(biāo)風(fēng)險狀態(tài)，這與該城市水源水中溴離子濃度較低有關(guān)。

2.1.5三鹵甲烷超標(biāo)風(fēng)險評估

主要分析三鹵甲烷實際濃度與各自限值的比值，四種化合物實際濃度與各自限值的比值之和≤1。對該市三間水廠出廠水中的三鹵甲烷水平進(jìn)行統(tǒng)計，隨時間分布如圖5所示。

圖5 三間水廠出廠水中三鹵甲烷水平

由圖5分析可知，三間水廠出廠水中的三鹵甲烷水平范圍為0.004～0.343，平均水平為0.118，B水廠于2018年10月和11月的三鹵甲烷水平屬于三級風(fēng)險，其它月份低于三級風(fēng)險的下限值，A水廠和C水廠在統(tǒng)計期間的三鹵甲烷低于三級風(fēng)險的下限值，均處于無超標(biāo)風(fēng)險狀態(tài)。

2.2 三氯乙醛(CH)超標(biāo)風(fēng)險評估

對該市三間水廠出廠水中的三氯乙醛濃度進(jìn)行統(tǒng)計，濃度隨時間分布如圖6所示。

圖6 三間水廠出廠水中三氯乙醛濃度

由圖6分析可知，三間水廠出廠水中的三氯乙醛濃度范圍在0.001～0.009 mg/L，平均濃度為0.002 mg/L，超標(biāo)風(fēng)險比例為9.3%，屬于二級風(fēng)險，18.5%屬于三級風(fēng)險，72.2%屬于無風(fēng)險狀態(tài)。由三間水廠出廠水三氯乙醛濃度分析可知，三氯乙醛整體超標(biāo)風(fēng)險較其他物質(zhì)高，尤其夏天溫度較高的夏季尤其需重點(diǎn)關(guān)注，按照我國現(xiàn)有水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值，超標(biāo)風(fēng)險較大。

2.3 DBPs超標(biāo)風(fēng)險綜合評估

現(xiàn)主要對三氯甲烷、二氯一溴甲烷、一氯二溴甲烷、三氯乙醛三類DBPs進(jìn)行綜合評價，用三間水廠出廠水從2017—2018年度的原始數(shù)據(jù)除以相對應(yīng)的國標(biāo)限值轉(zhuǎn)化為該物質(zhì)的相對濃度，如表3所示。

表3 三間水廠DBPs相對濃度

續(xù)表3 三間水廠DBPs相對濃度

將表3中的DBPs相對濃度用公式(1)計算得到綜合評估結(jié)果如表4所示。

表4 2017年7月至2018年12月三間水廠綜合評估指數(shù)

注：2018年度綜合評估指數(shù)平均值，A水廠為0.019，B水廠為0.160，C水廠為0.092。

由表4分析可知，三間水廠的出廠水DBPs的綜合評價指數(shù)均小于0.8，處于較低水平。說明三間水廠的DBPs整體風(fēng)險水平較低，就綜合評價指數(shù)平均值來看，三間水廠的DBPs超標(biāo)風(fēng)險水平從高到低依次為B水廠、C水廠、A水廠。

3 結(jié)論

對2017—2018年某市三間水廠出廠水中的DBPs超標(biāo)風(fēng)險進(jìn)行評估，結(jié)論如下：①三鹵甲烷的超標(biāo)風(fēng)險相對較低，大多處于無超標(biāo)風(fēng)險狀態(tài)，三氯乙醛超標(biāo)風(fēng)險相對較高，有27.8%處于三級以上超標(biāo)風(fēng)險。②三鹵甲烷的超標(biāo)風(fēng)險呈比較明顯的季節(jié)性變化，在溫度較高的(6—10月)相對較高。③三間水廠的超標(biāo)風(fēng)險綜合評價指數(shù)從高到低依次為為B水廠、C水廠、A水廠，但均處于較低水平，因此這三間水廠DBPs綜合超標(biāo)風(fēng)險水平較低。