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饮用水中二甲基亚硝胺相关问题研究

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文档简介:

第46卷第7期2017年7月Vol.46No.7Jul.2017化工技术与开发Technology&DevelopmentofChemicalIndustry饮用水中二甲基亚硝胺相关问题研究徐晓丽1,房凯2(1.扬州大学环境科学与工程学院,江苏扬州225000;2.江苏省宿迁市水务局,江苏宿迁223800)摘要:近年来,对人类具有巨大的潜在危险性的二甲基亚硝胺(NDMA),越来越受到人们的重视。本文介绍了饮用水处理中NDMA的来源、生成途径、去除方法等,并就NDMA目前存在的问题提出了相应的建议。关键词:二甲基亚硝胺;水处理;去除中图分类号:TQ085+.4文献标识码:A文章编号:1671-9905(2017)07-0034-04收稿日期:2017-05-08二甲基亚硝胺(NDMA)作为水厂消毒副产物,最早于1989年加拿大安大略省一座采用氯胺消毒的水厂出水中被检出,接着在该省其他水厂的检测中也发现了一定浓度的二甲基亚硝胺[1]。近年来,国内不断有饮用水中检出NDMA的报道,2010年王成坤[2]和梁闯[3]分别报道了北京某管网和上海某管网中NDMA的浓度,各为3.0ng·L-1和78.9ng·L-1。美国环保署将二甲基亚硝胺确定为B2类致癌物质,即该物质的致癌性在除人类的其他动物中证据充分,在人类中的证据不充分或没有证据[4]。在暴露浓度仅为0.7ng·L-1的条件下,NDMA的理论致癌风险可达10-6[5]。毒理学研究表明,NDMA可能会引起肺癌、肝癌,其致癌风险远高于三氯甲烷等消毒副产物[6]。不同国家NDMA饮用水标准是不同的,世界卫生组织的指导值是100ng·L-1,加拿大卫生部的指导值是40ng·L-1,澳大利亚的指导值是100ng·L-1。而加拿大安大略省、美国麻省和加州的标准更为严格,分别是9ng·L-1、10ng·L-1、10ng·L-1。但我国现行的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)尚未将此标准列入,对NDMA检测技术和控制技术的研究相对较少,需要进一步加以重视。1饮用水中NDMA的来源1.1水源NDMA最直接的前体物是二甲胺,另外含有二甲胺官能团的某些物质也有生成NDMA的潜能。三甲胺、四甲胺、氧化三甲胺、部分表面活性剂、除草剂和杀虫剂等都含有二甲胺官能团,它们在亚硝化、氯胺消毒或其他条件下可生成NDMA[7]。同时NDMA的生成还与水源水的污染程度密切相关,有研究采集了不同地区59个原水水样进行亚硝胺消毒副产物生成潜能测试,结果表明不同地区原水NDMA的生成潜能不一样,长江三角洲地区原水中NDMA的生成潜能相对较高,说明该地区原水中含有较多NDMA的前体物[8],同时也说明污染严重的地区,其水源水NDMA的生成潜能相对较高。1.2水处理工艺过程1.2.1消毒过程1)氯消毒与氯胺消毒。氯化消毒使用时间长久且应用广泛,是一种比较常见的消毒方式。近年来,工业废水、生活污水中含氮物质的排放,导致水源中含有大量的氨氮物质。常规处理工艺对氨氮的去除是有限的,若是水中含有高浓度的氨氮,会在消毒过程中与次氯酸反应生成氯胺,从而导致NDMA的产生。而在使用氯胺消毒时,氯胺则可直接与二甲胺生成NDMA。2)臭氧消毒。臭氧是一种强氧化剂,在水中存在NDMA前体物的条件下,使用臭氧消毒时也可产生NDMA。1.2.2其他工艺过程水厂采用化学氧化法时,所采用的强氧化剂可能会产生NDMA。水厂若使用氯化二烯丙基二甲基胺(DADMAC)阳离子聚合物作为混凝剂,消毒时也35第7期可能产生NDMA[9]。另外离子交换中所使用的树脂也能导致NDMA的生成[10]。2NDMA的主要生成途径2.1亚硝化途径亚硝酸盐经酸化可生成NO2-或相似的含氮组分(如N2O3),NO2-进一步反应生成胺(如二甲胺),胺再经过亚硝化后产生NDMA。亚硝化途径生成NDMA在酸性条件下比较迅速,而在中性条件下反应缓慢,当水的pH值为7即水体呈中性时,100μmol的亚硝酸盐与100μmol的二甲胺(DMA)反应10h生成的NDMA仅为10~18μg·L-1[13]。所以在水处理过程中,亚硝化机制不是生成NDMA的主要途径。采用自由氯(HOCl)消毒时较容易产生NDMA,因为自由氯可以促进DMA生成NDMA[14]。2.2氧化偏二甲肼途径二甲胺可与一氯胺反应生成偏二甲肼(UDMH),偏二甲肼能被氧化成NDMA,该反应在中性条件下比较迅速[13]。而一氯胺也可与中间产物UDMH反应生成NDMA,但是生成量比较少,仅占总产物的5%。当采用氯胺消毒或原水中含有高浓度的氨氮且采用次氯酸消毒时,NDMA的主要生成途径为此种氧化机制。2.3氯化偏二甲肼途径氯化偏二甲肼生成NDMA途径比氧化偏二甲肼反应途径生成速率更快,因为N-Cl非极性键更易被氧化。Schreib

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