《結合態胺基酸氯化生成鹵代N-DBPs的機制與調控研究》是依託同濟大學，由楚文海擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：結合態胺基酸氯化生成鹵代N-DBPs的機制與調控研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楚文海
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
胺基酸是飲用水中高毒性鹵代含氮消毒副產物(N-DBPs)的重要前體物。現有研究主要關注游離態胺基酸的氯化反應機制，然而天然水中多為結合態胺基酸，其所包含的胺基酸殘基在三維空間排布的不同將影響鹵代N-DBPs的生成特性。因此，甄別關鍵胺基酸殘基，並揭示其生成氯、溴、碘代N-DBPs的機制是實現鹵代N-DBPs綜合控制的關鍵。本項目擬建立鹵代N-DBPs的同時定量分析與生成潛能測定的方法體系並開展監測；開發基於前體離子掃描和碰撞誘導解離的質譜分析技術，甄別結合態胺基酸中的關鍵胺基酸殘基；研發基於胺基酸殘基可及性計算與氮同位素示蹤的鹵代N-DBPs氮源解析技術，揭示出三維構象下關鍵胺基酸殘基氯化生成鹵代N-DBPs的多因素影響規律和路徑；闡明鹵代N-DBPs的源頭與過程調控機理，提出相應控制方案。以上研究將為飲用水中典型氯代N-DBPs和新興溴碘代N-DBPs的綜合控制提供理論依據和技術支撐。
結題摘要
飲用水中鹵代含氮消毒副產物（N-DBPs）因毒性大分布廣而備受關注。廣泛分布於水源水體中的結合態胺基酸等有機物是N-DBPs的重要前體物。明確結合態胺基酸中生成N-DBPs的關鍵胺基酸殘基、揭示典型前體物氯化生成N-DBPs的機制是實現水中高毒性N-DBPs污染物有效控制的關鍵。本項目抓住這一關鍵環節，從分析方法開發、關鍵前體物解析、生成機制和控制技術等方面開展了遞進式系統研究。主要取得以下成績：一、分析方法開發：①開發出系列微痕量消毒副產物精確分析技術，得到較好的推廣套用。②探明了N-DBPs水解動力學規律，發展出溴代、碘代N-DBPs的生成潛能評價新方法。③揭示出美國環保局鹵乙酸經典檢測方法(EPA552.2)在用於實際飲用水檢測時準確度不高的本質原因，提出了相應解決方案。二、關鍵前體物解析：①甄別出有機高分子混凝劑為N-DBPs的重要前體物。②發現大氣顆粒物對N-DBPs的產生具有不可忽視的貢獻，闡述了其通過乾濕沉降匯入水源水對N-DBPs生成的重要影響。③開拓了消毒副產物前體物從源頭到龍頭的全過程來源，闡明了其多介質轉化新機制。三、生成機制研究：①揭示出遊離態和結合態胺基酸消毒生成新型消毒副產物的重要機制，發現結合態胺基酸中的肽鍵決定了N-DBPs的生成特性；②闡明了混凝過程中“消毒副產物”產生機理，率先提出“混凝副產物”的概念；③發現還原性含硫基團與消毒劑之間具有較高的反應活性。④探明管網中多種含氧陰離子對溴代DBPs濃度波動的影響機制。四、控制技術研發：①針對結合態胺基酸生成N-DBPs的關鍵環節，開發出基於硫酸根和羥基自由基的N-DBPs前體物削減技術。②針對胺基酸含量較高的水源，開發出生物降解目標性前體物抑制N- DBPs產生的源頭控制技術。③針對富營養化高有機氮水源水質特徵，從源頭控制角度，開發出預處理-強化常規-深度處理全流程N-DBP前體物削減技術。④從消毒過程控制角度，開發出二氧化氯與氯胺最佳化組合消毒抑制N-DBPs產生的過程控制技術。總之，項目負責人以第一/通訊作者在ES&T和Water Research等環境、水處理領域重要期刊上發表SCI收錄論文30篇，同時受邀撰寫消毒副產物邀請論文2篇。申請國家專利10項，國際專利1項，授權發明專利2項。相關技術在上海和長三角地區水司分析中心和水廠得到業務化套用。
