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三氯卡班的氯化氯胺化降解:反应动力学反应机理及消毒副产物(3)

时间:2025-11-05 22:19来源:100749
TCC在生活中的广泛使用以及污水处理厂的不完全去除,使其有进入饮用水源,进而进入消毒过程的可能。消毒是饮用水处理工艺的最后措施,消毒后的饮用

TCC在生活中的广泛使用以及污水处理厂的不完全去除,使其有进入饮用水源,进而进入消毒过程的可能。消毒是饮用水处理工艺的最后措施,消毒后的饮用水将输送给消费者。消毒能有效的抑制病原体、微生物等[15]。在国际水处理领域,最主要的消毒方式仍是氯消毒[14]。液氯因其成本低, 消毒效率高, 且具有灭活生物残留效应[16], 是自来水厂最常用的消毒剂, 其缺点是毒性大, 且易与水中有机物生成含氯消毒副产物等致癌物[18];而氯胺消毒相比次氯酸钠消毒来说虽然消毒能力较弱,但操作简便,产生消毒副产物的量也较低[18]。氯溶于水后,自身发生歧化反应,生成盐酸(HCl)和次氯酸(HClO),其中HClO是在消毒过程中起主要杀菌作用的物质[20];氯胺溶液中主要起消毒作用且不会对水质产生不良影响的是溶液中以化合态存在的一氯胺(NH2Cl)。然而,TCC在氯化及氯胺化消毒过程中的反应行为还很少被关注。如TCC在氯化过程中能否可以被氧化去除,降低其对人体的毒性;其降解动力学遵循何种规律以及降解会生成何种产物,降解产物是否具有更大的毒性。这些问题需要更多的研究,为实际提供参考。除此之外,在饮用水消毒中,常检测到高毒性的消毒副产物(DBPs),一般是由饮水水源中的天然有机质(NOM)与NaClO反应生成。TCC经常在自然水体中被检出,如果进入消毒过程中,同样可能会与氯反应生成DBPs,这值得更广泛的关注。

大多数DBPs具有致癌、致畸、致突变性[20]。目前被鉴定的DBPs有600多种[21],其中生成量最大的为三卤甲烷和卤代乙酸[22]。氯仿(CHCl3)又名三氯甲烷,属三卤甲烷(THMs)类物质,具有“三致”毒性,已被列入水中优先控制的污染物。美国对饮用水中氯仿的含量标准为<100 g/L,世界卫生组织(WHO)对其含量规定为<30 g/L,而我国的规定为<60 g/L。氯仿可通过3个途径进入人体,分别为口、呼吸道和皮肤,因其脂溶性和脂/血分布系数较高,所以其被人体吸收后会大量贮存在脂肪组织、肝、肾、肌肉和全身组织脏器中[23] 。肝脏又是人体主要的污染物转化部位,有案例表明,人体暴露于空气中接触大量氯仿,即可引起肝脏急性损伤。另外氯仿也是一种染色体断裂剂,可造成细胞可遗传突变,调查显示,慢性接触低浓度氯仿的人群会出现性腺功能减退,生殖细胞畸形、生育能力下降等情况[24]。二氯乙酸(DCAA)与三氯乙酸(TCAA)都属卤乙酸(HAAs),HAAs与THMs相比,沸点高、毒性更大。我国规定饮用水中DCAA含量需<50 g/L,TCAA含量需<100 g/L。大鼠肝细胞染毒发现,DCAA易与细胞膜上载体相结合转运至胞内,并在线粒体上大量蓄积,进而显著限制生物体自身代谢。TCAA可抑制或诱导氧化还原酶和脱氢酶从而扰乱生物体正常代谢。有研究表明,DCAA和TCAA的毒性作用于肝脏,引起肝损伤造成肝脏损伤,高剂量的DCAA和TCAA甚至可能造成神经病变和心脏畸形[25],作为动物致癌性化合物,DCAA和TCAA的致癌风险分别约为氯仿的50倍和100倍[24],其致癌效应主要发生在细胞增殖和细胞死亡的过程中,这两个过程又在人体代谢活动中不断发生,也对人体健康有巨大的潜在危害。因此,DBPs的生成是评估水质安全以及水质对人类健康影响的重要因素之一。

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