《微污染原水溴代碘代消毒副產物形成機理》是依託復旦大學，由劉燕擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微污染原水溴代碘代消毒副產物形成機理
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉燕
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
溴代碘代消毒副產物（DBPs）比氯代DBPs具有更高遺傳風險，已在飲用水廠出水中普遍監測出，而溴代碘代DBPs的形成機理尚不清楚，特別是形成過程所涉及的眾多自由基反應歷程及動力學尚不能確定。微污染原水中藻細胞和生物處理產生的細菌及其胞外聚合物、溶解性產物同屬生物質物質，目前國內外關於生物質前驅物的種類和性質對溴代碘代DBPs形成影響的研究較為少見。本選題擬採用可以直接觀測物質壽命短至10-7秒的納秒級雷射光解儀進行微觀實驗，監測溴代碘代DBPs形成過程中各種自由基反應的中間及最終產物，確定反應歷程及動力學，同時結合巨觀實驗揭示藻和細菌胞內、胞外物質，及它們的蛋白質、脂肪、多糖、腐殖酸、DNA等組分和親、疏水物質在不同消毒及其組合工藝作用下溴代碘代DBPs的形成，由此闡明消毒過程中溴代碘代DBPs形成機理，為微污染原水生物處理、消毒工藝的選擇、最佳化，及新工藝的開發提供理論依據。
結題摘要
通過微觀實驗，利用可以直接觀測到壽命短至10-7秒級物質的納秒級雷射光解儀 獲得了甘氨酸被羥基自由基攻擊後的中間產物的瞬態吸收光譜，該中間產物主要吸收範圍在260nm-290nm波段，二級反應速率常數為5413×107 /(m•s)。羥基自由基可分別和溴離子與甘氨酸反應，兩者的中間產物也可發生相互反應，同時檢測到了有溴代氨基乙酸溴代消毒副產物的生成，其餘主要終產物包括乙二酸和銨根離子，並闡述了相關反應機理和反應歷程。通過巨觀實驗，以牛血清蛋白（BSA）、澱粉、腐殖酸（HA）、魚油和DNA分別模擬微污染原水中生物源有機物的五種主要成分，研究其與無機前驅物溴或碘經不同消毒工藝——氯化消毒、臭氧消毒，和組合消毒工藝——氯化/臭氧消毒後，其溴代/碘代/氯代DBPs隨時間濃度變化情況。研究表明，在溴離子濃度升高過程中，各模擬生化成分生成CHCl3濃度逐漸降低，CHCl2Br和CHClBr2濃度呈先升高后降低的趨勢，CHBr3生成濃度則不斷升高。五種模擬生化成分中，DNA對氯代/溴代DBPs生成量的影響最小；牛血清蛋白（BSA）模擬的蛋白質成分更易生成CHCl3，而HA模擬的腐殖酸成分更易生成CHBr3，生成濃度最高為356.05 ug/L。碘離子濃度升高過程中，魚油模擬的脂肪成分是最易生成CHCl2I的前驅物，即濃度範圍為13.63-16.98 ug/L。五種模擬生化成分對CHCl2I生成量的影響順序為：魚油＞HA≈澱粉＞BSA≈DNA。同樣以銅綠微囊藻的胞內、胞外物質，細菌的胞內、胞外物質，不同疏水性的物質為有機前驅物，分別研究其與無機前驅物溴或碘經氯化消毒、臭氧消毒，和氯化/臭氧消毒後，其溴代/碘代/氯代DBPs隨時間濃度變化情況。此外，分別調研了不同微污染水源（內河水甲、乙）不同處理工藝，如飲用水常規處理工藝（A水廠）和生物深度處理工藝（B水廠）各處理單元段內溴代/碘代/氯代DBPs的已有種類及生成潛能種類進行定性、定量分析等。共發表了期刊論文18篇，其中SCI收錄9篇（含3篇有DOI號碼的錄用證明），申請並公開發明專利和實驗新型專利各一項。研究成果闡明飲用水消毒過程中溴代、碘代DBPs形成機理，為消毒工藝的選擇提供理論依據。
