在用氯和二氧化氯对地表水和地下水进行消毒过程中，会生成受调控的以及新型的消毒副产物

《Water Research》：Formation of regulated and novel disinfection by-products during chlorine and chlorine dioxide disinfection of surface water and groundwater

本研究对比氯和二氧化氯消毒对四类水源水中消毒副产物（DBPs）的影响。结果显示，氯消毒中表面水THMs生成量（49-111 μg/mg DOC）显著高于地下水（21-27 μg/mg DOC），而二氧化氯消毒可有效抑制THMs生成（低于检测限）。此外，磺酸化DBPs在含硫、氮较多的地下水（GW1、GW2）中生成量更高，且氯消毒比二氧化氯产生更多非卤素含硫、氮DBPs。研究揭示THMs和磺酸化DBPs的形成机制及前体不同，仅降低THMs浓度不足以控制其他新型DBPs的健康风险。

　　在饮用水处理过程中，消毒副产物（DBPs）的形成是影响水质安全的重要因素之一。DBPs的产生主要是由于消毒剂（如氯及其衍生物、二氧化氯等）与水中的天然有机物（NOM）或人工合成化合物发生反应。这些副产物不仅可能对人体健康产生负面影响，还可能对环境造成潜在威胁。目前，虽然已有部分DBPs受到监管，但许多新型的、尚未被纳入监管范围的DBPs仍然缺乏深入研究，特别是它们的形成机制与前体物质的相关性。因此，了解这些新型DBPs的形成趋势及其与传统监管DBPs之间的关系，对于全面评估饮用水安全具有重要意义。

本研究旨在探讨在氯化和二氧化氯消毒条件下，20种新型磺化DBPs与传统监管DBPs（如THM4、氯酸盐和氯胺）之间的形成关系。通过实验室规模的实验，对四种不同的水源（两种地表水和两种地下水）进行消毒处理，并结合多种先进的分析技术，如气相色谱-质谱联用（GC-MS）、超临界流体色谱-质谱联用（SFC-MS）以及液相色谱-傅里叶变换离子回旋共振质谱联用（LC-FT-ICR-MS），全面评估DBPs的形成情况。研究结果显示，氯化过程中，地表水的THM形成量显著高于地下水，这与地表水中较高的紫外吸收值（SUVA254）和腐殖酸含量有关。相比之下，二氧化氯消毒不仅大幅降低了THM的形成，还显著减少了磺化DBPs的生成，但同时也导致了更多非氯化、含硫和含氮的DBPs的形成。

在氯化实验中，THMs的形成速度较快，且随着反应时间的延长，其浓度逐渐下降。然而，磺化DBPs的形成趋势则有所不同，尤其是在地下水样本中表现更为明显。这表明，磺化DBPs的形成可能依赖于不同的前体物质。通过LC-FT-ICR-MS分析发现，地下水中的含硫和含氮有机物可能在氯化过程中更容易转化为磺化DBPs。这种现象可能与地下水中的有机物来源及其化学特性有关，例如来自土壤和微生物分解的有机物可能含有更多的含硫和含氮基团，从而成为形成磺化DBPs的潜在前体。

在二氧化氯消毒实验中，虽然THM的形成量显著降低，但磺化DBPs的生成量并未随之减少，反而有所增加。这表明，二氧化氯消毒虽然能够有效减少某些类型的DBPs，但可能促进另一种类型的DBPs形成。此外，实验还发现，二氧化氯消毒过程中形成的非氯化DBPs中，含硫和含氮的化合物占比显著增加。这一结果提示，二氧化氯的消毒机制可能不同于氯化，其反应路径可能更倾向于与含电子的有机物（如酚类、胺类和硫醇类）发生反应，从而产生更多的非氯化、含硫和含氮的DBPs。

研究还对不同水源中的DOM（溶解性有机物）进行了详细的分子级分析。通过LC-OCD和LC-FT-ICR-MS技术，发现不同水源中的DOM组成存在显著差异。地表水中的DOM主要由腐殖酸类物质构成，而地下水中的DOM则富含含硫和含氮的有机物。这种差异可能导致不同水源在消毒过程中形成不同的DBPs类型。例如，地表水中的THM形成量较高，而地下水中的磺化DBPs形成量较高。这一发现对于饮用水处理工艺的优化具有重要指导意义，即不能仅通过降低THM的形成来实现饮用水的安全保障，还需要考虑其他类型的DBPs的形成潜力。

研究还强调了不同消毒方式对DBPs形成的影响。氯化作为一种常见的消毒手段，虽然能够有效杀灭水中的微生物，但其形成的DBPs种类较多，且部分DBPs具有较高的毒性。相比之下，二氧化氯消毒虽然能够减少某些类型的DBPs，但可能促进另一种类型的DBPs形成，尤其是非氯化、含硫和含氮的DBPs。这表明，在选择消毒剂时，需要综合考虑其对不同类型DBPs形成的影响，以实现饮用水的安全性与处理效率的平衡。

此外，研究还发现，DBPs的形成不仅与水源的化学组成有关，还受到处理工艺的影响。例如，地下水样本经过活性炭处理后，其DOM组成发生了显著变化，这可能影响DBPs的形成趋势。因此，在实际的饮用水处理过程中，除了关注消毒剂的使用，还需要对水源的处理工艺进行优化，以减少DBPs的形成。

本研究的结果表明，现有的饮用水消毒策略可能不足以全面控制所有类型的DBPs形成，特别是那些尚未被监管的新型DBPs。因此，未来的饮用水处理研究需要更加注重对这些新型DBPs的识别与评估，以便制定更全面的水质管理方案。同时，进一步的研究还应探讨不同水源中DBPs形成的具体机制，以及如何通过改进处理工艺来减少其形成。这不仅有助于提高饮用水的安全性，还能为相关法规的制定提供科学依据。