N-亚硝胺在不同处理工艺污水处理厂中去除研究

N-亚硝胺在不同处理工艺污水处理厂中去除研究亚硝胺在不同处理工艺污水处理厂中去除研究N-亚硝胺(NAs)是一类带有亚硝基功能团的化合物,已知的NAs超过300多种,其中大多数NAs呈现出诱变性和致癌性.国内外研究报道比较多的NAs主要有9种：N-亚硝基二甲胺(NDMA)、N-亚硝基二乙胺(NDEA)、N-亚硝基甲乙胺(NMEA)、N-亚硝基二丁胺(NDBA)、N-亚硝基哌啶(NPIP)、N-亚硝基吗啉(NMOR)、N-亚硝基吡咯(NPYR)、N-亚硝基二丙胺(NDPA)和N-亚硝基二苯胺(NDPhA).这类化合物的水溶性较大(表1),所以它们在环境水体中普遍存在且频繁检出,包括饮用水、污水、河水甚至地下水中,检出质量浓度一般为几至几十ng·L-1,个别化合物(如NDMA)可高达几百ng·L-1.环境水体中NAs的来源比较广泛,人类日常生活和大多数工业活动都会产生和排放NAs,包括生活废水的排放,饮用水和污水的消毒处理,以及食品、化妆品、橡胶制品、聚合材料、染料等产品的加工使用等,其中关注比较多的是饮用水消毒过程中NAs的产生,尤其是检出频率较高且致癌性较强的NDMA.据报道,NDMA的致癌风险远高于其他卤代消毒副产物(如三卤甲烷和卤乙酸),当致癌风险水平为10-6ng·L-1时,NDMA致癌风险剂量为0.7ng·L-1(三氯甲烷为6000ng·L-1).为了减少饮用水中NDMA对人体的暴露风险,世界卫生组织(WHO)规定的饮用水中NDMA的最大允许摄入量为100ng·L-1,美国加利福尼亚州和马萨诸塞州规定饮用水中NDMA的控制标准为10ng·L-1.表16种NAs的基本信息及其在水样中的方法回收率、检出限(LOD)和定量限(LOQ)最近十来年,我国学者开展了许多有关NAs的调查研究,大多数研究主要集中在食品和饮用水中NAs的浓度水平调查、橡胶制品中NAs的释放量调查、以及饮用水处理过程中NAs的降解去除.2016年,张秋秋等利用近几年我国饮用水水质调查的NDMA数据,并结合疾病模型,对我国城市饮用水中NDMA的健康风险进行估算得出：我国饮用水中NDMA的安全标准应为6.12ng·L-1,但我国暂未确定NDMA在饮用水中的控制标准.同年,清华大学环境学院陈超课题组发表的研究成果表明：在全国23个省、44个城市(城镇)、155个点位采集的164个水样(包括出厂水、龙头水和水源水)中普遍检出9种常见的NAs,它们在出厂水和龙头水中的检出率远高于美国;9种NAs中NDMA质量浓度最高,出厂水和龙头水中NDMA的平均质量浓度分别为11ng·L-1和13ng·L-1,水源水中的NDMA生成潜能平均为66ng·L-1;在长江流域的水样中,9种NAs检出的质量浓度更高,出厂水和龙头水中NDMA的平均质量浓度分别为27ng·L-1和28.5ng·L-1,水源水中的NDMA生成潜能平均为204ng·L-1.可见,我国水源水中NAs污染状况较为严重和普遍(尤其是NDMA),对人体存在较高的健康风险.大量研究表明,生活污水偷排(或直排)以及污水处理厂出水排放是水源水中NAs的一个重要来源.然而,目前有关我国污水处理厂中NAs的分布和去除的研究比较少见,且有限报道中的多数只关注NDMA,因此有必要系统地探讨NAs在我国污水处理厂中的分布及其去除规律.本研究在广州选择了3种不同处理工艺的污水处理厂,采集每个工艺段的污水样及其尾水排放口上下游河流的河水样,测定其中NDMA、NPIP、NMOR、NPYR、NDEA和NMEA这6种NAs的质量浓度水平,系统研究了NAs在不同处理工艺污水处理厂各工艺段的分布及其去除规律,并分析了受纳河水中NAs的质量浓度分布及其来源.研究结果有助于揭示NAs在我国污水处理厂各工艺段的分布及其去除规律,以期为优化污水处理工艺、提高污水处理厂对NAs及其前驱物的去除效率提供理论基础.1材料与方法1.1试剂与仪器标准品NPIP(99.2%)、NMOR(99.0%)、NPYR(99.0%)、NDEA(99.5%)购置于德国Dr.Ehrenstorfer公司;NDMA(98.0%)和NMEA(99.5%)购置于美国O2Si公司;同位素内标NDMA-d6(99.0%)购置于挪威Chiron公司.甲醇(色谱纯)和二氯甲烷(色谱纯)购置于德国Merck公司;甲酸(色谱纯)购于美国Tedia公司;硫代硫酸钠(99.0%)和碳酸氢钠(分析纯)购置于美国SIGMA公司.HLB固相萃取小柱(200mg,6mL)购置于美国Waters公司;椰壳活性炭固相萃取小柱(2g,6mL)购置于美国Supelco公司.玻璃纤维滤膜(GF/F,0.70μm)购置于英国Whatman公司;有机相尼龙过滤器(13mm×0.22μm)购置于上海安谱实验科技股份有限公司.固