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城市自来水管网中挥发性有机物空间分布特征-一体化污水处理方案
浏览: 发布日期:2018-01-29

  挥发性有机物是指在标准大气压(101.3 kPa)下沸点低于250℃的有机化合物, 可分为卤代有机物、单环芳烃、有机硫化物和亚砜、苯系物、三卤甲烷、丙酮和酯类等多个类别.尽管VOCs具有较高挥发性和较低水溶性, 但其经常在水中被检出, 包括地表水、地下水、污水、饮用水和融化雪水等多种水体中都有报道.在水中检出率较高的VOCs主要是卤代烃类化合物(如二氯甲烷、三氯甲烷、一溴二氯甲烷和二溴一氯甲烷等)和苯系物(如苯、甲苯、乙苯和二甲苯等).研究表明, 许多VOCs(尤其是卤代VOCs)属于有毒有害污染物, 具有致癌、致畸或致突变等毒性效应, 即使在浓度很低的情况下仍会对人类健康产生不利的影响.

  饮用水的水质安全问题一直是环保工作者和公众关注的焦点, 鉴于饮用水中VOCs的普遍检出及其对人类健康的潜在危害, 近年来饮用水中VOCs的研究已成为环境领域的研究热点.然而, 这些研究大多数只关注自来水厂出厂水中VOCs的赋存状态, 而缺少对饮用水输送管网中VOCs存在情况的研究.本研究采用吹扫捕集-气相色谱质谱联用(T & P-GC/MS)的方法对城市自来水管网中的VOCs进行检测分析, 旨在对中国2座沿海城市(S市和L市)自来水管网中VOCs的赋存状态进行调查并对其进行健康风险评估, 同时对VOCs在自来水管网中的分布特征和规律进行研究, 以期为了解我国城市饮用水的输送安全性提供基础数据.

  1 材料与方法 1.1 标准品与试剂

  本研究选择了47种VOCs作为目标化合物, 这些目标VOCs只属于卤代烃类化合物和苯系物2类.卤代烃类化合物有22种, 分别为:1, 1-二氯乙烷、1, 2-二氯丙烷、1, 1, 1-三氯乙烷、1, 1, 2-三氯乙烷、1, 2, 3-三氯丙烷、四氯化碳、1, 1, 1, 2-四氯乙烷、1, 2-二溴-3-氯丙烷、1, 1-二氯乙烯、顺式-1, 2-二氯乙烯、反式-1, 2-二氯乙烯、1, 1-二氯丙烯、顺式-1, 3-二氯丙烯、反式-1, 3-二氯丙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、二溴甲烷、1, 2-二溴乙烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、三溴甲烷和六氯丁二烯; 苯系物有25种, 分别为:苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、1, 2, 4-三甲基苯、1, 3, 5-三甲基苯、正丙苯、异丙基苯、对异丙基甲苯、正丁基苯、仲丁基苯、叔丁基苯、氯苯、2-氯甲苯、4-氯甲苯、1, 2-二氯苯、1, 3-二氯苯、1, 4-二氯苯、1, 2, 3-三氯苯、1, 2, 4-三氯苯、溴苯、萘和苯乙烯.

  VOCs混合标准品(纯度>98.0%)与H同位素标记物(对溴氟苯)均购自美国AccuStandard公司, 甲醇(HPLC级)购买于美国Fisher Scientific公司, 抗坏血酸(优级纯)和盐酸(优级纯)均购自国药集团化学试剂有限公司, 实验所用超纯水取自美国Millipore超纯水机(MA, USA).

  1.2 样品的采集与处理

  于2016年5月对中国2座沿海城市(S市和L市)共计4个自来水厂的管网水进行了采集, S市采集了13个水样:1个自来水厂出厂水(S-a)和12个管网水(S2~S13), L市采集了14个水样:3个自来水厂出厂水(L-a、L-b和L-c)和11个管网水(L2~L5、L7~L10和L12~L14), 其采样点分别如图 1和图 2所示.采样时, 水样缓慢注入已预先加入25 mg抗坏血酸的40 mL VOCs棕色样品瓶中至水样充满整个采样瓶以确保样品瓶顶部不留任何空间, 然后迅速且同时加入50 μL 6 mol·L-1盐酸水溶液和20 μL 2.5 mg·L-1对溴氟苯溶液, 拧紧瓶盖.采集好的水样存放在4℃的冰箱中, 并在14 d内完成水样的分析.

城市自来水管网中挥发性有机物空间分布特征-一体化污水处理方案

 

城市自来水管网中挥发性有机物空间分布特征-一体化污水处理方案

  S市自来水厂(其出厂水为S-a)采用的是深度水处理工艺, 工艺流程为预氧化、混凝沉淀、过滤、臭氧、活性炭和加氯消毒, 预氧化剂为氯胺, 混凝剂为聚合硫酸铝溶液, 氯消毒剂为次氯酸钠, 日常投加量需保证出厂水中余氯量为0.80~1.20 mg·L-1; L市1号自来水厂(其出厂水为L-a)采用的是常规水处理工艺, 工艺流程为预氧化、混凝沉淀、过滤和加氯消毒, 预氧化工艺为预氯化, 混凝剂为聚合氧化铝溶液, 氯消毒剂的日常投加量为3.00~4.00 mg·L-1, 保证出厂水中余氯量为0.50 mg·L-1; L市2号自来水厂(其出厂水为L-b)和3号自来水厂(其出厂水为L-c)均采用的是深度水处理工艺, 工艺流程为预氧化、混凝沉淀、过滤、臭氧、活性炭和加氯消毒, 预氧化剂为氯和臭氧, 而L市2号自来水厂和3号自来水厂所用的混凝剂、氯消毒剂以及出厂水中余氯量均与L市1号自来水厂保持一致.同时, 本研究对4个自来水厂的原水进行了采集, 所采集的水样经0.45 μm玻璃滤膜过滤后用于无机阴离子(F-、Cl-、Br-、NO2-、NO3-和SO42-)、溶解有机碳(DOC)和UV254分析.比紫外吸光度(SUVA)是UV254与DOC的比值, 用于表征水中有机物亲疏水特性, SUVA值越小表示其水样中亲水性物质越多[14]. 4个自来水厂原水的基本水质参数列在表 1中.

城市自来水管网中挥发性有机物空间分布特征-一体化污水处理方案

  1.3 分析仪器条件及参数

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