發布時間：2020-02-14所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要:目的建立頂空氣相色譜法測定生活飲用水在加熱前后5種揮發性消毒副產物三氯甲烷、四氯化碳、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、三溴甲烷含量的變化。方法取出廠水、末梢水、煮沸的開水、敞口持續煮沸1min的開水各10mL于頂空瓶中70℃頂空平衡15min,取上層氣體
摘要:目的建立頂空氣相色譜法測定生活飲用水在加熱前后5種揮發性消毒副產物三氯甲烷、四氯化碳、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、三溴甲烷含量的變化。方法取出廠水、末梢水、煮沸的開水、敞口持續煮沸1min的開水各10mL于頂空瓶中70℃頂空平衡15min,取上層氣體進樣進行氣相色譜分析,HP-5毛細管色譜柱分離,電子捕獲檢測器檢測,外標法定量。結果5種揮發性消毒副產物在不同的濃度下線性關系良好,相關系數為0.9992~0.9996;加標回收率為83.3%~101.8%。其中三氯甲烷在4種樣品中檢出濃度為0.717~44.9μg/L;四氯化碳、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷均有不同程度檢出,三溴甲烷均未檢出。結論經過氯化消毒的自來水煮沸后,揮發性消毒副產物含量大幅降低,其中以開蓋持續煮沸1min的開水中含量最低,因此建議飲用自來水需要提前煮沸。
關鍵詞:飲用水;揮發性消毒副產物;煮沸;頂空氣相色譜法
1引言
目前我國用于飲用水消毒的方法主要有氯化消毒、二氧化氯消毒、紫外線消毒和臭氧消毒[1],而城市生活飲用水的消毒方式大多為氯化消毒。氯化消毒(chlorinationdisinfection)是指用氯或氯制劑進行飲用水消毒的一種方法。氯化消毒由于殺菌效果好,且高效、低價、易操作,還能防止輸水管網中二次污染等特點,成為世界上使用最廣泛的消毒方式[2]。但是游離氯在殺滅病原微生物的同時也會與水體中的環境污染物反應生成對人體有害的氯化消毒副產物(disinfectionby-products,DBPS),對人類的健康構成新的威脅[3,4]。由于飲用水水源水質下降,源水中有機物含量增加,特別是水中的消毒副產物前體物增加,造成水中消毒副產物的種類和含量明顯增加[5]。這些消毒副產品有很大一部分是揮發性鹵代有機物三囟甲烷(threehalogenatedmethane,THMs)。主要有三氯甲烷(CHCl3)、一溴二氯甲烷(CHCl2Br)、二溴一氯甲烷(CHClBr2)和三溴甲烷(CHBr3)等[6]。
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近來公認THMs具有致畸、致癌、致突變作用,易在人體內蓄積等特點。其對健康的影響已受到廣泛的重視[7,8]。如果生產企業在水處理過程中投入較多的氯制劑導致管網中余氯含量較高,自來水中THMs等消毒副產物含量就會超標,甚至飲用時能聞到一些刺激性氯味。許多國家和世界衛生組織(WHO)都對飲用水中消毒副產物含量進行嚴格限制。WHO規定飲用水中三氯甲烷含量不超過0.3mg/L[9],美國環保署則規定4種THMs的總量不超過0.08mg/L[10],我國GB5749-2006《生活飲用水衛生標準》[11]將揮發性鹵代烴三氯甲烷、四氯化碳列為飲用水水質常規檢測項目并規定了限值。要求三氯甲烷含量不超過0.06mg/L、四氯化碳含量不超過0.002mg/L。
水是人們賴以生存的必需品,目前我們日常的飲用水基本都是自來水廠經過消毒等處理的,通過輸水管道輸送至終端處(水龍頭)的飲用水,也就是末梢水。水源水經過氯化消毒后無法徹底消除消毒副產物的存在。雖然我們日常的末梢水中消毒副產物含量一般都會控制在國家標準以下,但是如何將這些消毒副產物的含量進一步降低,盡可能減少對身體的危害,是本文研究的重點。揮發性鹵代烴在水煮沸后含量會大大降低,能夠減少對人體的傷害,但具體的持續煮沸時間研究較少。
本研究用氣相色譜頂空法[12-14]測定自來水煮沸前后以及持續煮沸1min后5種揮發性消毒副產物含量的變化。提醒人們在日常中優化生活習慣,盡可能減少消毒副產物的攝入。
2材料與方法
2.1儀器、試劑與材料
Agilent7890A氣相色譜儀(配電子捕獲檢測器,美國安捷倫公司);Agilent7697A全自動頂空進樣器(美國安捷倫公司);ChemstationB.04軟件(美國安捷倫公司);HP-5毛細管色譜柱(30m×0.32mm,0.25μm)(美國安捷倫公司);MilliQ超純水儀(美國MilliPore公司)。
抗壞血酸(分析純,國藥集團試劑公司);標準儲備溶液(1000μg/mL)均購自北京中國計量科學研究院,包括三氯甲烷、四氯化碳、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、三溴甲烷。
2.2氣相色譜條件
進樣口溫度:250℃;檢測器溫度:300℃;載氣:N2(純度>99.999%);流速1.0mL/min;分流比1:1;柱溫升溫程序:初始溫度為40℃,保持5min,以10/min℃升溫至100℃,再以25/m℃in升溫至200℃,保持6min,230℃后運行5min�？傔\行時間為21min。。
2.3頂空進樣系統
條件頂空平衡溫度70℃。定量管溫度80℃.傳輸線溫度90℃,樣品瓶平衡時間15min,定量管平衡0.10min,進樣時間0.5min。進樣量為1000μL。
2.4標準使用溶液的配制
分別吸取三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和三溴甲烷的標準儲備液各1000μL,四氯化碳標準儲備液500μL于100mL容量瓶中,用經煮沸冷卻的純水定容至刻度,混勻后再準確移此混標1000μL于100mL容量瓶中,用經煮沸冷卻的純水定容至刻度,此時混標的使用濃度中三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和三溴甲烷皆為100μg/L、四氯化碳50μg/L。
2.5樣品的采集與處理
所用玻璃器皿均在110℃烘烤2h冷卻后使用。采集水樣的100mL棕色具塞玻璃瓶預先加入0.3~0.5g抗壞血酸。分別采集出廠水、末梢水、用電水壺取末梢水加熱煮沸即停止加熱的開水以及在電水壺中持續加熱煮沸1min的開水。取樣時將取水口自來水放水至室溫再取水樣,將上述4種水樣沿瓶壁緩慢倒入瓶中,瓶中不留頂上空間和氣泡,加蓋密封。2瓶開水放入冷水浴中迅速冷卻至室溫。這4種水各準確吸取10mL于20mL頂空瓶中,并連續取6份平行樣,立即封閉頂空瓶,待測。
3結果與分析
3.1標準曲線的繪制
用上述混合液的標準使用液分別取2.5、5.0、10、20、40mL至50mL容量瓶中,用純水定容。三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和三溴甲烷濃度分別為:5、10、20、40、80μg/L;四氯化碳的濃度為2.5、5、10、20、40μg/L。搖勻后分別吸取10mL標準溶液于頂空瓶中,放入全自動頂空進樣器中70℃平衡15min后取上層氣體進樣進行氣相色譜分析。以濃度為橫坐標,峰面積為縱坐標繪制標準曲線。結果表明在測定濃度范圍內,5種物質均有良好的線性關系,r>0.999,本方法的方法檢出限以3倍噪聲計結果見表1。
由揮發性鹵代烴混合物標準溶液色譜圖(圖1)可以看出,5種揮發性鹵代烴分離情況良好,可以準確進行定量分析。出峰順序為三氯甲烷(4.249min)、四氯化碳(4.880min)、一溴二氯甲烷(5.722min)、二溴一氯甲烷(7.800min)、三溴甲烷(9.926min)。
3.2方法的精密度和回收率實驗
從4份水中選取開水加入高中低3個濃度混合標準溶液進行加標實驗。每個濃度加標取6份平行樣,計算方法的回收率和相對標準偏差(relativestandarddeviation,RSD)。測定結果見表2。由表2可以看出,本方法用開水加標的回收率和精密度分別為83.3%~101.8%和1.5%~7.4%。符合方法的分析要求。
3.3樣品的測定結果
將含有4種水樣的頂空瓶放入自動頂空進樣器中,在70℃的條件下平衡15min。按上述色譜和頂空分析條件測定,以保留時間定性,記錄色譜峰面積,外標法定量。分別測定每種水的5種消毒副產物的含量,測定結果見表3。
4結論與討論
我國生活飲用水衛生標準就備受關注的DBPs問題,也作了相關的規定:生活飲用水中三鹵甲烷(三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、三溴甲烷的總和)測定時,該類化合物中各種化合物的實測濃度與其各自限值的比值之和不超過1。其中三氯甲烷限量為0.06mg/L,一溴二氯甲烷為0.06mg/L,二溴一氯甲烷為0.1mg/L,三溴甲烷為0.1mg/L,四氯化碳0.002mg/L。
用氣相色譜頂空法測定飲用水中5種揮發性消毒副產物不使用有機溶劑、不會造成環境污染、方法簡便、準確,受水樣基體干擾較小的優點。從實驗結果可以看出,在出廠水和末梢水中,這5種消毒副產物含量均低于國家限值,其中三溴甲烷皆未檢出。三氯甲烷濃度要明顯高于一溴二氯甲烷和二溴一氯甲烷,所以三氯甲烷是三鹵甲烷的主要成分,這是因為一般情況下,水中溴化物含量較低,氯化消毒時水中的氯是過量的,所以三氯甲烷的含量在三鹵甲烷中占絕大部分[15]。目前中國家庭使用燒開水的方式來對飲用水進行殺菌消毒,揮發性鹵代烴的特點是沸點較低,煮沸后可大量去除。所以剛燒開的開水相比末梢水中鹵代烴的殘留含量與已大幅減少。三氯甲烷的濃度降低了72%,四氯化碳的濃度已小于最低檢測限,一溴二氯甲烷的濃度降低了60%,二溴一氯甲烷的濃度降低了51%。持續煮沸1min后的開水只有三氯甲烷,一溴二氯甲烷檢出,與末梢水相比,三氯甲烷的濃度更是降低了98%,一溴二氯甲烷的濃度降低了97%。而且這2個消毒副產物的濃度均接近于最低檢出限。這說明,將水煮沸能有效降低這5種揮發性鹵代烴的含量。同時也提示我們在燒水時可以多煮沸一段時間,由于電水壺在水燒開時會自動關閉電源,我們可以在它煮沸后打開壺蓋按下電源讓它繼續加熱1~2min。這樣能讓揮發性鹵代烴充分揮發,大大降低揮發性消毒副產物含量。本論文通過對比實驗數據說明,在加熱自來水時,待水沸騰并維持1~2min,并敞口冷卻一段時間,是去除生活飲用水中揮發性鹵代烴殘留最為便捷而又實用的方式。
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