王麗花，周鴻，張曉健，王占生
(清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系，北京100084)

　　摘要：以西南L市的供水管網(wǎng)為研究對(duì)象，以可同化有機(jī)碳(AOC)、三鹵甲烷(THMs)、鹵乙酸(HAAs)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究了不同季節(jié)給水管網(wǎng)中水質(zhì)的變化情況。結(jié)果表明：三鹵甲烷在管網(wǎng)中只受余氯的影響，其含量一般隨管道長(zhǎng)度的增加而增加；鹵乙酸和AOC在管網(wǎng)中的變化受余氯和微生物活性的影響，其含量一般隨管網(wǎng)延伸而先增加后減少，溫度越高則下降越快。溫度和余氯是管網(wǎng)中控制消毒副產(chǎn)物和AOC濃度的重要因素。
　　關(guān)鍵詞：供水管網(wǎng)；可同化有機(jī)碳；三鹵甲烷；鹵乙酸
　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU821.3
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
　　文章編號(hào)：1000-4602(2001)06-0001-03

　Study on Variability in AOC and Disinfection Byproduct in Water Distribution System
WANG Li?hua，ZHOU Hong，ZHANG Xiao?jian，WANG Zhan?sheng

(Dep.of Environ.Sci.and Eng.,Tsinghua Univ.,Beijing 100084,China)

　　Abstract：Water quality variation with different seasons in water distribution system was investigated in L city,southwest of China.The assimilable organic carbon (AOC),trihalomethanes (THMs),and haloacetic acids (HAAs) were used as assessment indexes.The results show that THMs concentration is controlled by chlorine residual and is increased with the increase of pipe length.HAAs and AOC are varied based on the chlorine residual and microbial activity,and the concentration is increased firstly and then decreased with the extension of pipe net.The higher temperature results in more rapid reduction of concentration.Temperature and chlorine residual are the important factors that control the disinfection byproduct and AOC concentration.
　　Keywords:distribution system;assimilable organic carbon (AOC);trihalomethanes (THMs);haloacetic acids (HAAs)

　　飲用水水質(zhì)對(duì)人體健康的影響主要包括兩個(gè)方面：微生物風(fēng)險(xiǎn)和化學(xué)物風(fēng)險(xiǎn)。微生物風(fēng)險(xiǎn)主要是由飲用水中的水生致病菌引起的，通過(guò)飲用水傳播病原的微生物主要有細(xì)菌、病毒、原生動(dòng)物和腸蟲(chóng)等；飲用水的化學(xué)物風(fēng)險(xiǎn)是水中一些人工合成有機(jī)物如殺蟲(chóng)劑、除草劑、農(nóng)藥以及氯化消毒副產(chǎn)物等對(duì)人體健康的威脅。
　　近年來(lái)的研究表明，出廠(chǎng)水中所含有機(jī)物是細(xì)菌在管網(wǎng)中滋生的必要條件。當(dāng)有機(jī)物含量高時(shí)，即使保持很高的余氯，給水管道中仍可檢出幾十種細(xì)菌，除少數(shù)鐵細(xì)菌和硫細(xì)菌外，主要是以有機(jī)物為基質(zhì)的異養(yǎng)菌。飲用水的生物穩(wěn)定性(biological stability of drinking water)是指飲用水中可生物降解有機(jī)物支持異養(yǎng)菌生長(zhǎng)的潛力。目前，國(guó)際上普遍以AOC作為飲用水生物穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
　　當(dāng)前，歐洲的研究主要集中于AOC與管網(wǎng)中細(xì)菌生長(zhǎng)的關(guān)系，美國(guó)則主要集中于消毒副產(chǎn)物的研究，將微生物風(fēng)險(xiǎn)和化學(xué)物風(fēng)險(xiǎn)分開(kāi)討論。其實(shí)，氯化消毒、消毒副產(chǎn)物和生物穩(wěn)定性是相互影響的。本研究以AOC、消毒副產(chǎn)物為主要測(cè)試指標(biāo)，研究不同季節(jié)管網(wǎng)中水質(zhì)變化規(guī)律。

1　試驗(yàn)部分

1.1　取樣時(shí)間和地點(diǎn)的確定
　　為了研究不同季節(jié)的源水水質(zhì)和水溫對(duì)飲用水中AOC和消毒副產(chǎn)物的影響，秋、冬、春三季連續(xù)測(cè)定，采樣時(shí)間分別為1999年10月31日、2000年3月1日和2000年4月21日，采樣點(diǎn)從出廠(chǎng)到管網(wǎng)末梢取五個(gè)點(diǎn)，分別為：出廠(chǎng)點(diǎn)、管網(wǎng)轉(zhuǎn)輸點(diǎn)(郫縣管網(wǎng))、管網(wǎng)入口(路政處)、管網(wǎng)點(diǎn)(東二巷)、管網(wǎng)末梢(萬(wàn)年場(chǎng))。
1.2　試驗(yàn)方法
　　三鹵甲烷：毛細(xì)管頂空進(jìn)樣氣相色譜法。
　　鹵乙酸：微量萃取衍生化毛細(xì)管氣相色譜法。
　　AOC：以飲用水中普遍存在的熒光假單胞菌P17和螺旋菌NOX為測(cè)試菌株，以乙酸鈉作為標(biāo)準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，將P17和NOX分別接種在標(biāo)準(zhǔn)乙酸鈉溶液和水樣中，在22～25 ℃下培養(yǎng)2～3 d后再對(duì)培養(yǎng)液進(jìn)行平板計(jì)數(shù)，根據(jù)待測(cè)水樣接種的P17和NOX的生長(zhǎng)穩(wěn)定期菌落數(shù)和產(chǎn)率系數(shù)求出待測(cè)水樣的AOC濃度。

2　結(jié)果與討論

2.1管網(wǎng)中AOC的變化規(guī)律
　　L市供水管網(wǎng)中AOC的變化如表1所示。

表1　　AOC在管網(wǎng)中的變化規(guī)律

μg/L 表 管網(wǎng)點(diǎn) AOC—P17 AOC—NOX AOC 秋 冬 春 秋 冬 春 秋 冬 春 A 104 68 90 13 14 12 117 82 102 B 108 63 82 15 16 14 123 79 96 C 92 65 79 14 17 15 106 82 94 D 90 62 80 12 15 11 102 77 91 E 93 66 86 15 14 12 108 80 98 注　　A為出廠(chǎng)水，B為管網(wǎng)轉(zhuǎn)輸點(diǎn)，C為管網(wǎng)入口，D為管網(wǎng)點(diǎn)，E為管網(wǎng)末梢。

　　從表1可以看出，該城市供水管網(wǎng)中AOC濃度較低，主要以AOC—P17為主。冬、春季節(jié)AOC大約在80～100 μg/L之間，基本屬于生物穩(wěn)定的飲用水；秋季的溫度較高，AOC略有增加，在110 μg/L左右。
　　從三個(gè)季節(jié)的測(cè)定結(jié)果看出，管網(wǎng)中AOC—P17濃度受季節(jié)變化的影響較大。秋季的源水中TOC含量和管網(wǎng)中水溫(15～17 ℃)較高，使管網(wǎng)中AOC—P17的濃度較大。隨著溫度的降低，AOC—P17的濃度也隨之降低。三個(gè)季節(jié)的管網(wǎng)中AOC濃度波動(dòng)在60～110 μg/L之間，但季節(jié)變化對(duì)AOC—NOX的影響較小(約為14 μg/L)。管網(wǎng)中AOC含量的變化是氯氧化和細(xì)菌分解等雙重作用的結(jié)果。氯氧化引起水中AOC的增加，而后者則引起AOC的減少。秋季測(cè)定結(jié)果表明，管網(wǎng)中AOC的基本變化規(guī)律是先上升后下降，可能是由于秋季氣溫較高，居民用水量相對(duì)較大，加氯后在清水池的水力停留時(shí)間不足，水中有機(jī)物未能與氯完全反應(yīng)，導(dǎo)致出廠(chǎng)水至管網(wǎng)轉(zhuǎn)輸點(diǎn)的AOC繼續(xù)上升；隨著出廠(chǎng)距離增加，余氯逐漸減少，對(duì)細(xì)菌的抑制作用減弱，使得管網(wǎng)中的細(xì)菌活性增強(qiáng)，引起AOC的減少。冬季和春季測(cè)定結(jié)果表明，從出廠(chǎng)到管網(wǎng)末梢，沿程各點(diǎn)AOC變化不大，主要是因?yàn)槎⒋杭居盟肯鄬?duì)小，加氯后在清水池的停留時(shí)間較長(zhǎng)，氯與有機(jī)物充分反應(yīng)，使AOC在出廠(chǎng)水中達(dá)到最大；而且冬季溫度較低，細(xì)菌活性較弱，AOC在管道沿程的變化很小。
2.2管網(wǎng)中消毒副產(chǎn)物的變化規(guī)律
2.2.1THMs的變化規(guī)律
　　THMs在L市供水管網(wǎng)中的變化如表2所示。

表2　　THMs在管網(wǎng)中的變化規(guī)律

μg/L 表 季節(jié) A B C D E 秋 8.4 20 20.5 21 17 冬 1.3/2.0 2.6/6.4 2/5.6 2.8/5.4 2.1/3.8 春 74.2/3.6 9.7/12.6 11.4/13 11.7/14 8.8/11 　　注　A為出廠(chǎng)水，B為管網(wǎng)轉(zhuǎn)輸點(diǎn)，C為管網(wǎng)入口，D為管網(wǎng)點(diǎn)，E為管網(wǎng)末梢，1.3/2.0代表同一季節(jié)的兩次測(cè)定結(jié)果。

　　由表2可知，管網(wǎng)水中THMs＜20 μg/L。季節(jié)變化對(duì)THMs的影響較大，隨溫度的增加，THMs的含量明顯增加。整個(gè)管網(wǎng)沿程的三鹵甲烷增加較快，但從管網(wǎng)轉(zhuǎn)輸點(diǎn)到末梢，三鹵甲烷隨管線(xiàn)距離的增加而增加較小，主要是因?yàn)閺某鰪S(chǎng)到管網(wǎng)轉(zhuǎn)輸點(diǎn)(郫縣)，一部分在清水池中未能反應(yīng)的三鹵甲烷前體物和余氯繼續(xù)反應(yīng)生成三鹵甲烷，而到管網(wǎng)轉(zhuǎn)輸點(diǎn)則反應(yīng)終止；同時(shí)，三鹵甲烷屬于生物難降解有機(jī)物，因此在管網(wǎng)中呈先上升后不變的趨勢(shì)。只有管網(wǎng)末梢(萬(wàn)年場(chǎng))的三鹵甲烷在三個(gè)季節(jié)中均有所降低，可能是因?yàn)槿f(wàn)年場(chǎng)距第M水廠(chǎng)較近，M廠(chǎng)源水中三鹵甲烷前體物含量相對(duì)L廠(chǎng)為低。
2.2.2HAAs的變化規(guī)律
　　鹵乙酸在L市管網(wǎng)中的變化如表3所示。

表3　　HAAs在管網(wǎng)中的變化規(guī)律

μg/L 管網(wǎng)點(diǎn) DCAA TCAA HAAs 秋 冬 春 秋 冬 春 秋 冬 春 A 5.27 1.36/2.23 4.68/4.09 6.12 1.06/0.96 2.79/2.41 11.39 2.42/3.19 7.47/6.5 B 9.87 2.77/4.59 9.23/8.51 11.60 3.67/3.34 6.71/6.07 21.47 6.44/7.93 15.94/14.58 C 8.66 2.22/4.26 8.04/8.20 11.20 2.90/2.82 7.38/6.55 19.86 5.12/7.08 15.42/14.75 D 7.43 2.59/4.11 7.75/8.13 10.92 3.10/2.72 6.33/6.56 18.33 5.69/6.83 14.08/14.69 E 6.09 2.30/3.32 7.24/6.98 11.0 3.59/3.30 6.17/6.94 17.09 5.89/6.62 13.41/13.92 　　注　A為出廠(chǎng)水，B為管網(wǎng)轉(zhuǎn)輸點(diǎn)，C為管網(wǎng)入口，D為管網(wǎng)點(diǎn)，E為管網(wǎng)末梢，2.30/3.32代表同一季節(jié)的兩次測(cè)定結(jié)果。

　　由表3可知，L市管網(wǎng)水中鹵乙酸含量較低(＜20 μg/L)；同THMs一樣，季節(jié)變化對(duì)HAAs的影響較大，隨溫度的增加，HAAs的含量明顯增加。秋、春兩季的二氯乙酸在管網(wǎng)中先上升后下降，與AOC的變化規(guī)律相同，其原因也基本類(lèi)似。由于加氯后在水廠(chǎng)停留時(shí)間不足，氯與鹵乙酸前體物未完全反應(yīng)，使得峰點(diǎn)出現(xiàn)在管網(wǎng)轉(zhuǎn)輸點(diǎn)(郫縣管網(wǎng)處)；隨著出廠(chǎng)距離的增加，余氯逐漸減少，對(duì)細(xì)菌的抑制作用減弱，DCAA又屬于生物易降解有機(jī)物，使管網(wǎng)中的細(xì)菌對(duì)DCAA的降解能力增強(qiáng)，引起DCAA的減少。冬季管網(wǎng)中DCAA濃度較低(＜10 μg/L)，在管網(wǎng)中先上升，然后基本保持不變，主要是因?yàn)槎竟芫W(wǎng)中的水溫較低，細(xì)菌生長(zhǎng)活性也隨之降低。
　　三氯乙酸(TCAA)在管網(wǎng)中基本呈上升趨勢(shì)，其中秋季呈現(xiàn)為先上升后保持不變，主要原因是秋季溫度較高，使有機(jī)物與氯反應(yīng)速率增加，在管網(wǎng)轉(zhuǎn)輸點(diǎn)反應(yīng)終止；加上TCAA屬于生物難降解有機(jī)物，不受細(xì)菌活性影響，而冬、春季溫度不高，反應(yīng)速度慢，TCAA在管網(wǎng)中基本呈上升趨勢(shì)?？偟膩?lái)說(shuō)，HAAs在管網(wǎng)中的變化受氯氧化和細(xì)菌分解的雙重影響，一般在溫度較高時(shí)表現(xiàn)為先上升后下降，溫度低時(shí)表現(xiàn)為先上升后保持不變。

3　結(jié)論

　?、貺市的管網(wǎng)水質(zhì)較好，三鹵甲烷和鹵乙酸含量均＜20 μg/L，AOC＜100 μg/L，基本屬于生物穩(wěn)定性飲用水。
　?、跍囟仁强刂乒芫W(wǎng)中水質(zhì)變化的重要因素，溫度越高，三鹵甲烷、鹵乙酸、AOC含量越高。
　?、埯u乙酸在管網(wǎng)中的變化受余氯和微生物活性的影響，其含量一般隨管網(wǎng)延伸而先增加后減少，溫度越高降低越快。三鹵甲烷為難降解有機(jī)物，在管網(wǎng)中只受余氯的影響，其含量一般隨管道長(zhǎng)度的增加而增加。
　　④AOC在管網(wǎng)中的變化受余氯和微生物活性的影響，其含量一般隨管網(wǎng)延伸而先增加后減少。

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　　作者簡(jiǎn)介：王麗花(1973-)，女，山西朔州人，清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系，在讀博士生，研究方向?yàn)樗廴究刂啤?br> 　　電　　話(huà)：(010)6278219662777558
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　　收稿日期：2000-12-20