SCI搬运工 | 国内外饮用水中消毒副产物研究进展，推荐这些文章
导读
为了服务更多水行业技术人员，《净水技术》杂志社以我国一线水行业技术工作者对最新科研成果与动态的求知需求为出发，按主题的形式对过去一年周期内的最新SCI文献成果进行梳理，力求通过专题式的信息为广大读者提供更为聚焦的帮助。
美国《科学引文索引》（Science Citation Index, 简称 SCI ）于1957 年由美国科学信息研究所（Institute for Scientific Information, 简称 ISI）在美国费城创办，是由美国科学信息研究所（ISI）1961 年创办出版的引文数据库。SCI（科学引文索引）与EI（工程索引）、ISTP（科技会议录索引）被并称为世界著名的三大科技文献检索系统。
1
饮用水中污染物的发生和生物炭改善水质的潜力：综述
Palansooriya K N, Yang Y, Tsang Y F, et al.
摘要：在这项工作中，描述了饮用水源中污染物的发生情况，以及基于传统处理方法(如混凝-絮凝、沉淀过滤和氯化)和先进处理技术(如膜过滤、臭氧化和生物过滤)的处理方法。然而，由于这些方法的明显缺陷(例如，消毒副产物的形成(DBPs))，开发一个安全饮用水的替代方案是可取的。在这方面，生物炭是解决饮用水中常见的常见污染物（如微生物污染物，无机污染物，重金属，挥发性有机化合物（VOC），药品和个人护理产品（PPCP））的有效药材料。由于生物炭可以表现出与被吸附物的不同类型的相互作用，因此其吸附过程可以通过多种机制来解释，例如π-π电子供体-受体相互作用，络合，沉淀，H键和静电吸引。鉴于生物炭的吸引人的特征（例如增强的吸附性能，成本效益和环境友好），对用于大的基于生物炭的水处理净化技术进行了深入讨论。
关键字：水质；生物炭水处理;污染物；饮用水
DOI：10.1080/10643389.2019.1629803
2
藻类和蓝细菌的细胞外和细胞内物质的混凝和消毒副产物形成潜力
Zhao Z, Sun W, Ray A K, et al.
摘要：混凝和絮凝可以有效去除藻类颗粒细胞。但是，它们对于去除饮用水厂中的溶解藻类有机物（AOM）并不是很有效。在这项工作中，使用明矾对六种不同藻类和蓝细菌的胞外和胞内有机物的最佳混凝条件。测试了不同的凝结条件，例如明矾剂量，pH和初始溶解有机碳（DOC）。使用树脂分级分离法测定细胞材料的疏水性，亲水性和亲和性。通过凝结去除DOC与AOM的疏水性密切相关。凝结后测定不同比例的AOM的消毒副产物形成潜能（DBPFP）。尽管在凝结过程中疏水性AOM的去除率更高，但是疏水性AOM的特定DBPFP值较高，从10到147 mg / mg C不等。在这六个物种中，最大的DBPFP发生在三角角藻中，三角藻是一种丰富的海洋硅藻物种，但在地表水中越来越多地被发现。
关键字：凝血；树脂分馏；疏水性消毒副产物的形成潜力
DOI：10.1016/j.chemosphere.2019.125669
3
磺胺甲恶唑的氯化前/紫外线后处理中的氯/氮物质转化和含氮消毒副产物的形成
Zhang T Y, Xu B, Yao S, et al.
摘要：预氯化和紫外线消毒是饮用水处理厂中的两个常见过程。选择磺胺甲恶唑（SMX）（一种在水源水中被广泛检测到的抗生素）作为前体，以研究氯化/紫外线过程中氮的转化和DBP的形成。SMX的预氯化过程中产生的氯气（主要是有机氯胺）可以自我降解，并随着预氯化时间的延长再次释放出游离氯。随着游离氯剂量的增加，组合氯的自降解速率明显增加。但是组合氯在添加0.30 mM的氯后，30分钟时停止了自降解，并在1 mg Cl2/ L左右保持稳定。预氯化后的紫外线后处理可以增强降解并完全去除组合氯（包括有机氯胺）。在预氯化/ UV后过程中发生脱氨，每SMX浓度的脱氨量（-NH2）为0.19 M / M。此过程中的自由基对氯/氮物质的转化没有明显影响。SMX的直接氯化具有最低的DBP形成潜力，而预氯化和UV的应用增强了形成潜力。与仅紫外线处理相比，在SMX的预氯化/紫外线后/最终氯化处理中，Br和天然有机物可以提高DBP的形成和毒性加权值。酸性条件显示DBP的风险很高，而碱性条件可以明显降低这种风险，尤其是毒性加权值。
关键字：磺胺甲恶唑（SMX）；预氯化；紫外线照射有机氯胺；消毒副产物（DBP）
DOI：10.1016/j.watres.2019.05.063
4
藻源性有机物衍生的DBP：前体表征，形成和未来前景-综述
Hua L C, Lai C H, Wang G S, et al.
摘要：水中的藻源性有机物（AOM）是饮用水可持续处理的关键问题，尤其是在发生藻类富营养化时，因为它不适合通过传统的凝结/沉淀/过滤工艺去除。因此，AOM被证明是消毒副产物（DBP）的主要前体。其在水中的存在是不希望的，并且会影响饮用水的安全性。本文旨在扩大我们目前关于AOM衍生DBP的形成及其前体表征的知识。这篇综述对AOM-DBP前体表征进行有效预测研究。来自各种藻类的AOM具有很高的生产潜力，尤其是对于来自藻类细胞的细胞内OM（IOM）而言，氯化后会产生碳质DBP和含氮DBP。因此，应谨慎使用带有预氧化作用的富营养水的实际处理方法，以免IOM从破裂的细胞中释放出来。AOM的物理化学特性（如基本参数，光学特性，分子量分布和化学官能团）的表征可为更好地理解AOM衍生的DBP提供优势。在表征技术中，强烈建议将荧光技术用于AOM-DBP预测。
关键字：富营养化；藻有机质；消毒副产品；氯化；荧光光谱
DOI：10.1080/10643389.2019.1586057
5
颗粒状活性炭介质性能对天然有机物和饮用水中消毒副产物前体去除的影响
Golea D M, Jarvis P, Jefferson B, et al.
摘要：在偏远和/或小型场所有效去除天然有机物（NOM），尤其是消毒副产物（DBP）前体，受到运营和资金条件限制。颗粒状活性炭（GAC）由于其相对较低的维护成本和简化的工艺操作，因此得到广泛使用。但是，其功效高度取决于有机物的介质容量，而介质容量又取决于介质的特性。已使用批量吸附测试和快速小规模色谱柱测试，使用一系列新兴介质研究了GAC介质性质对NOM / DBP前体去除的影响。参照三卤甲烷（THMs）和卤乙酸（HAAs）测量了DBP形成倾向（DBPFP）。所有GAC介质均未显示出选择性去除。DBP的形成是残余溶解有机碳（DOC）含量的简单函数。对于未经处理的具有高DOC的水源，发现UV254是DBPFP的良好替代指标。由于DBP前体的浓度大大降低，因此对混凝/絮凝处理过的水源的相关性明显较差。从微柱试验获得的突破曲线表明，DOC的去除和随后DBP的减少与5-10 nm范围内的孔有关，但与其他介质孔径范围无明显相关性。在5-10 nm尺寸的孔体积密度（0.005-0.045 cm3/g）变化时，容量增加了3-6倍。
关键字：GAC；NOM；毛孔；THM；HAA；形成倾向
DOI：10.1016/j.watres.2020.115613
6
水消毒副产物提高不动杆菌ADP1环境DNA的自然转化率
Mantilla-Calderon D, Plewa M J, Michoud G, et al.
摘要：自然转化过程允许细胞外DNA的稳定吸收、整合和功能表达。这种水平基因转移机制与获得抗生素抗性和毒力因子有着广泛的联系。本研究表明，溴乙酸（BAA）是一种调节饮用水消毒副产物（DBP），可以刺激模型生物baylyi-ADP1不动杆菌的自然转化率。研究证明了对BAA的转化刺激是浓度依赖性的，并且与该化合物通过氧化应激产生DNA损伤的能力有关。在BAA存在下，recA的转录比未经处理的对照组增加了20%-40%，这表明DNA损伤反应可能与转化的增加有关。在BAA存在下，与DNA跨胞膜转运相关的其他基因（即pilX、comA）没有表现出转录增加，这表明转化的增强与环境DNA的易位率增加无关。总的来说，我们推测在DNA修复过程中，recA转录水平的升高可能导致外源DNA在受体细胞内的整合率增加。最后，模拟五种水DBP类环境浓度的人工DBP混合物刺激自然转化近2倍。研究结果表明，DBPs等诱变剂可能在提高细胞外DNA在环境基因组中的固定率方面发挥重要作用。
DOI：10.1021/acs.est.9b00692
7
饮用水氯化中的非卤化芳香族DBPs：NOM与卤化芳香族DBPs的中间产物
Jiang J, Han J, Zhang X.
摘要：饮用水氯消毒中，卤化消毒副产物（DBPs）是通过与天然有机物（NOM）的反应生成的。在氯化过程中，NOM分子如何转化为卤化脂肪族DBPs仍然是尚未解决的问题。近年来，人们在含氯饮用水中发现了许多相对有毒的卤代芳香族DBPs，它们作为中间DBPs可以分解为卤代脂肪族DBPs。NOM与卤代芳香DBPs之间还有中间产物。本研究共鉴定出9种非卤代芳香族化合物，分别为4-羟基苯甲醛、4-羟基苯甲酸、3-甲酰基-4-羟基苯甲酸、水杨酸、5-甲酰基-2-羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸、4′-羟基苯乙酮、4-甲基苯甲酸，以及4-羟基-3-甲基苯甲醛。这些非卤代芳香族DBPs在较短的接触时间内迅速形成，在相对较低的氯剂量下达到最大值，其形成途径在本问提出。本文建立了三种非卤代芳香族DBPs及其相应的一氯代/二氯代物在氯化反应过程中的生成动力学模型。非卤代芳香族DBPs对一氯代物的贡献率高达84%，对二氯代物的贡献率为22%，说明它们在一定程度上充当了NOM与卤代芳香族DBPs之间的中间产物。此外，颗粒活性炭吸附法可以将生成的非卤化芳香DBPs去除50%以上。
DOI：10.1021/acs.est.9b06403
8
使用臭氧预处理的上海市饮用水中N-亚硝胺的致癌风险研究
Chen Z, Yang L, Huang Y, et al.
摘要：亚硝胺是饮用水消毒副产物，具有很高的致癌风险。假设原水处理过程会影响饮用水中亚硝胺的类型和浓度，从而造成不同的健康风险。我们比较了中国上海的两个水处理厂（水处理厂A，水处理厂B）的产水情况。两个工厂都将青草沙水库作为水源，采用传统但不同的处理工艺，即次氯酸钠（水处理厂A）与臭氧（水处理厂B）预氧化生产饮用水。水处理厂A（饮用）水中亚硝胺的平均浓度，特别是可能致癌物N-亚硝基二甲胺的平均浓度（35.83 ng/L）高于水处理厂B（饮用）水（5.07 ng/L）。饮用水其他亚硝胺平均值的不同表现为：水处理厂A中的N-亚硝基二丙胺为42.62 ng/L，N-亚硝基乙胺为26.73 ng/L，相比之下，水处理厂B中的N-亚硝基二乙胺为7.26 ng/L，N-亚硝基二吡咯烷为59.12 ng/L。儿童接触亚硝胺的致癌风险显著高于成人（p<0.05）。疾病负担超过106人年。这些数据表明，在预氧化步骤中使用臭氧可以减少饮用水中亚硝胺的形成，从而降低人群的癌症健康风险。
DOI：10.1021/acs.est.8b07363
9
日本水务局监测人为含氮化合物与二甲胺氯化形成N-亚硝基二甲胺的过程
Hinneh K D C, El Hanafi A, He K, et al.
摘要：在饮用水处理过程中，意外释放到水源水中的污染物和转移登记（PRTRs）的化合物可能是致癌的N-亚硝基二甲胺（NDMA）的重要前体。本文研究了日本PRTR和日本厚生劳动省登记在册的31种二甲胺类含氮化合物的NDMA形成电位及其影响因素（如NH2Cl剂量和水基质）。在氯胺化过程中，具有β位芳基的叔胺在DMA的氮原子上形成高浓度的NDMA（35-51%）。此外，二甲基氨甲酰氯（DMCCl）被认为是一种新的NDMA前驱体，含NDMAFP 1.1%，高于传统的NDMA前驱体DMA。过量NH2Cl可促进NDMA的形成，且DMCCl在河水中的NDMAFP显著降低；河水中基质的作用不同，且具有复合特异性。在选定的含氮化合物中，假设意外释放量为0.144 mg C/L（2012年5月日本水质事故中的浓度为），15种NDMAFPs超过了日本NDMA的现行指导浓度（100 ng/L），且2-（二甲氨基甲基）噻吩（DMAMT）的NDMAFP最高值达58 μg/L。
关键词：N-亚硝基二甲胺；氯胺化；人为含氮化合物；二甲胺；污染物排放和转移登记册
DOI：10.1016/j.jhazmat.2018.12.102
10
氯胺化水中二甲烯酰胺的碘化：活性碘化剂及氯化、溴化和碘化的区别
Rose M R, Roberts A L.
摘要：很少有研究关注在饮用水处理过程中产生碘化消毒副产品的药剂。本文系统的改变水化学参数（pH、[Cl-]、[Br-]、[I-]和[pH缓冲液]），研究了缺乏酸碱形态的模型化合物二甲烯酰胺（DM）的碘化动力学。随着pH值的升高（4-9），DM碘化率降低。传统观点认为，次碘酸（HOI）是主要的碘化剂；然而，HOI（pKHOI=10.4）不可能产生这一结果，因为其浓度在pH 4-9之间基本不变。相反，[H2OI+]和[ICl]都随着pH值的增加而降低。为了区分它们对DM碘化的贡献，在恒定pH和离子强度下添加了[Cl-]。尽管氯化物的加入确实提高了碘化率，但在[Cl-]中的反应级数是分数（≤0.36）。在典型的饮用水条件下（[Cl-]≤250 mg/L），ICl对DM碘化的贡献仍低于47%，说明H2OI+是主要的碘化剂。DM碘化与氯化或溴化之间的区别包括DM对次卤酸离子（H2OX+）的作用更为显著，次卤酸和分子卤素（X2）的贡献可忽略不计，以及XCl的影响更为微弱，导致对氯化物催化的敏感性较低。
DOI：10.1021/acs.est.9b03645
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