導(dǎo) 讀
控制飲用水中的DBPs是降低其對供水安全和公眾健康造成潛在風(fēng)險的關(guān)鍵所在，其中從源頭消減DBPs前體物被認(rèn)為是最有效的DBPs控制技術(shù)，而更全面地歸納DBPs前體來源對實現(xiàn)其源頭控制具有重要意義。梳理DBPs前體物從源頭到龍頭的全過程來源，總結(jié)歸納出DBPs的源頭控制方法，擬為飲用水中DBPs的有效控制及飲用水水質(zhì)的提升提供參考借鑒。
0 引言
1974年，荷蘭水化學(xué)家Rook發(fā)現(xiàn)氯消毒飲用水中的三鹵甲烷（Trihalomethanes, THMs）濃度高于其在原水中的濃度，同年，美國環(huán)保署工作人員Bellar等提出消毒時增加氯的投量會導(dǎo)致飲用水中THMs濃度升高，THMs由此成為在飲用水中被發(fā)現(xiàn)的第一類消毒副產(chǎn)物（Disinfection by-products, DBPs）。1976年，美國環(huán)保署的一項調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，氯仿（Chloroform, CF）及其他THMs在加氯消毒的飲用水中普遍存在，同年，美國國家癌癥研究所基于動物試驗結(jié)果將CF納入致癌物范疇。至此之后，DBPs作為一類衡量飲用水是否安全的重要指標(biāo)受到了廣泛關(guān)注。
DBPs是在消毒過程中由消毒劑與水中存在的天然有機物（Natural organic matter, NOM）、人為污染物以及鹵素離子等前體物質(zhì)反應(yīng)生成的產(chǎn)物，目前受到研究較多的DBPs主要包括THMs、鹵乙酸（Haloacetic acids, HAAs）、鹵乙醛（Haloacetaldehydes, HALs）、鹵代酮（Haloketones, HKs）等含碳消毒副產(chǎn)物（Carbonaceous DBPs, C-DBPs），鹵乙腈（Haloacetonitriles, HANs）、鹵代乙酰胺（Haloacetamides, HAMs）、鹵代硝基甲烷（Halonitromethanes, HNMs）、亞硝胺（N-nitrosamines, NAs）等含氮消毒副產(chǎn)物（Nitrogenous DBPs, N-DBPs），鹵代苯酚、氯苯乙腈等芳香族DBPs，以及溴酸鹽、氯酸鹽和亞氯酸鹽等無機消毒副產(chǎn)物。毒理學(xué)研究顯示，大部分已被識別的DBPs具有細(xì)胞毒性、神經(jīng)毒性、基因毒性以及致癌、致畸和致突變的“三致”特性。此外，流行病學(xué)研究表明，氯消毒飲用水的長期飲用和罹患膀胱癌、結(jié)腸癌、直腸癌、孕婦流產(chǎn)之間存在一定聯(lián)系。
飲用水中的DBPs濃度水平一般在ng/L至μg/L級別，隨著對飲用水安全的重視程度不斷提高，世界上多個國家、地區(qū)及組織制定了飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)并在不斷進行更新與修訂，包括多種DBPs在內(nèi)的新興污染物被納入管控范圍，控制飲用水中的DBPs成為國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者及工作者的研究重點。DBPs的控制技術(shù)大致可分為源頭控制、過程控制及末端控制三類，其中源頭控制是指通過保護水源或利用水廠處理工藝等方式降低DBPs前體物濃度；過程控制即為通過改變消毒方式、優(yōu)化消毒工況等方法來減少DBPs的生成；而末端控制則是利用過濾、吸附、還原脫鹵、氧化降解等物理、化學(xué)方法去除已生成的DBPs?？紤]到改變消毒方式可能會導(dǎo)致其他一些特定DBPs的生成，另外在水廠內(nèi)難以對DBPs進行末端控制，且管網(wǎng)中剩余消毒劑的存在會導(dǎo)致DBPs的持續(xù)產(chǎn)生，由此消減DBPs的前體物質(zhì)被認(rèn)為是最有效的DBPs控制技術(shù)。
1 前體來源
飲用水中的化學(xué)物質(zhì)一般有以下3種來源：
水源水；
水廠處理工藝；
配水管網(wǎng)。
水源水中存在各種已知和未知的、天然來源和人工來源的、傳統(tǒng)和新型的、原生和次生的污染物。以往有關(guān)DBPs前體物來源的研究大多關(guān)注于水源水中存在的前體物，但水廠處理工藝在去除水中懸浮顆粒及溶解性有機物（Dissolved organic matter, DOM）的同時也會引入一些工程材料，這在一定程度上可增加飲用水中DBPs的生成量；此外，出廠水中通常存在一定量的剩余消毒劑，以抑制管網(wǎng)中微生物對水質(zhì)的負(fù)面影響，則DBPs的種類與濃度在配水管網(wǎng)中也會發(fā)生變化，飲用水中DBPs的前體來源如圖1所示。
1.1.1 天然有機物
水源水中的NOM一般被分為內(nèi)源性天然有機物和外源性天然有機物兩大類，其中內(nèi)源性天然有機物指的是一些由微生物、藻類在天然水體中原位生成的生物源有機物，包括糖類、氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)等；而外源性天然有機物則指的是一些由陸生動植物降解產(chǎn)生，隨后通過徑流、排放等方式進入水體的陸源有機物，以腐殖質(zhì)為主。20世紀(jì)80年代初期，HAAs、HANs和HALs類DBPs先后在前體物消毒試驗中被檢測發(fā)現(xiàn)，腐植酸、富里酸和氨基酸成為了公認(rèn)的DBPs前體物。
值得關(guān)注的是，藻類物質(zhì)及污水處理廠出水對水源水的影響日益增大，藻源有機物（Algal organic matter, AOM）和污水排放有機物（Effluent organic matter, EfOM）已被證明是高毒性N-DBPs的重要前體物?，F(xiàn)今受到關(guān)注較多的AOM有藻毒素、嗅味物質(zhì)以及包括蛋白質(zhì)和多糖在內(nèi)的其他AOM，而藻細(xì)胞的胞內(nèi)有機物（藻細(xì)胞由于自然死亡或工藝處理導(dǎo)致細(xì)胞破裂后釋放的物質(zhì)）和胞外有機物（藻細(xì)胞直接向水環(huán)境釋放的代謝產(chǎn)物）均可在消毒時生成DBPs。此外，進入到水源水的EfOM也可視為一類外源有機物，經(jīng)過污水廠生物處理的EfOM含有微生物以及可溶性微生物產(chǎn)物（Soluble microbial product, SMP），其中SMP是由各種高分子量及低分子量化合物組成，如蛋白質(zhì)、多糖和氨基酸等。
1.1.2 鹵素離子
鹵素離子（溴、碘離子）在消毒過程中發(fā)生的反應(yīng)主要可分為兩類，一是鹵素離子直接與消毒劑反應(yīng)產(chǎn)生無機DBPs（如溴酸鹽），二是鹵素離子先與消毒劑反應(yīng)生成次鹵酸，隨即再發(fā)生次鹵酸與有機物的反應(yīng)，產(chǎn)物為毒性更高的溴代DBPs（Brominated DBP, Br-DBPs）及碘代DBPs（Iodinated DBPs, I-DBPs）。
而就前體物來源而言，溴離子進入飲用水水源的途徑主要可分為自然過程及人為活動兩類，其中自然過程包括海水入侵以及地質(zhì)溶解，而人為活動則包括海水淡化、尾礦生產(chǎn)、化工生產(chǎn)以及市政污水和工業(yè)廢水的排放等。另外碘離子的來源與溴離子相似，包括有海水入侵、地質(zhì)溶解以及海水淡化等，但一些微生物以及海洋里的海藻生物可通過特定的代謝作用去除水源水中的碘離子。
1.1.3 人為污染物
近年來，微污染物由于其檢出頻率較高、健康風(fēng)險較大以及難以被水處理工藝去除等特性受到了世界范圍內(nèi)的關(guān)注，其在自然水環(huán)境、污水處理廠以及飲用水廠中的遷移轉(zhuǎn)化以及對生態(tài)系統(tǒng)和人體健康的不利影響得到了廣泛研究。人為污染物主要可通過工業(yè)廢水排放、市政污水排放以及農(nóng)業(yè)徑流等方式進入到水源水中。盡管這些人為污染物的濃度水平較低，但由于飲用水廠的處理工藝對其去除效率有限，則微污染物在消毒過程中發(fā)生的反應(yīng)及相關(guān)產(chǎn)物不容忽視，包括化工原料（如雙酚S）、藥物及個人護理品（如撲熱息痛、氯霉素和三氯生）和農(nóng)藥（如敵草?。┑任镔|(zhì)在內(nèi)的人為污染物被證明均是DBPs的前體物質(zhì)。
1.1.4 大氣沉降
大氣沉降是指大氣中的污染物被沉降到地面或水體中的過程，按照有無降水可分為干沉降和濕沉降，其中干沉降是懸浮于大氣中的各種粒子在重力作用及分子擴散等原理下發(fā)生的大氣自凈作用，而濕沉降則是雨水沖刷大氣中的各粒徑固體顆粒物（Particulate matter, PM）及其他物質(zhì)的過程。就干沉降而言，對于敞開狀態(tài)的水窖或其他雨水收集系統(tǒng)，大氣中物質(zhì)可通過干沉降過程進入儲存的水中；而就濕沉降而言，由于缺乏相應(yīng)的雨水收集和處理系統(tǒng)，降雨通常會通過徑流、下滲等方式補給地表水和地下水，這使得雨水在去除大氣中PM和其他物質(zhì)的同時對水源水質(zhì)造成影響。已有研究表明，PM可通過干濕沉降的方式進入水源水中隨即成為DOM，并在之后的消毒過程中產(chǎn)生DBPs。
1.2 廠內(nèi)來源（水廠）
給水處理的目標(biāo)是應(yīng)用物理、化學(xué)、生物及耦合工藝去除原水中所含的各種有害物質(zhì)，生產(chǎn)出符合生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的水。然而，在去除水中懸浮顆粒、溶解性有機物和致病菌的同時，水處理工藝也會引入一系列DBPs前體物，包括外界投加的化學(xué)藥劑和工程材料以及水廠工藝泄漏的化學(xué)材料和生物。
1.2.1 化學(xué)藥劑與工程材料
混凝工藝是通過投加無機或有機混凝劑使膠體顆粒發(fā)生脫穩(wěn)、聚集現(xiàn)象，當(dāng)僅投加混凝劑難以實現(xiàn)預(yù)期效果時，可利用一些聚合高分子電解質(zhì)進行助凝。常用的聚合高分子電解質(zhì)助凝劑包括有聚丙烯酰胺、陰/陽離子聚丙烯酰胺以及聚二烯丙基二甲基氯化銨等，盡管這些助凝劑的使用可改善混凝效果、減少污泥產(chǎn)量，但高分子化合物及其單體上的酰胺基團、季胺基團以及伯胺基團可與多種消毒劑反應(yīng)產(chǎn)生DBPs。
另外，有關(guān)納米材料在水處理中的研究與應(yīng)用日益增多，其可用作吸附劑、濾料、消毒劑以及催化材料等。其中C60是一類有前景的吸附材料，其在消毒過程中可與臭氧或氯發(fā)生表面反應(yīng)進而生成含羥乙基、半甲基和環(huán)氧官能團衍生物，有研究指出C60可能是DBPs前體物，但有關(guān)這一過程的機制以及產(chǎn)物有待后續(xù)研究。碳納米管材料可用于吸附有機污染物、絡(luò)合金屬以及催化羥基自由基的生成，其在氯系消毒劑（包括自由氯和氯胺）以及臭氧作用下可生成多類DBPs。
此外，離子交換工藝是讓固體離子交換劑中的離子與溶液中的離子進行交換，以達到提取或去除溶液中某些離子的目的，但用于去除帶負(fù)電污染物（如硝酸鹽、砷酸鹽和高氯酸鹽）的強堿性離子交換樹脂材料已被證明是NAs和 HNMs類DBPs的前體物質(zhì)。
1.2.2 膜分離與生物處理
膜分離工藝在飲用水廠可用于去除懸浮的膠體顆粒以及溶解性有機物，其對有機物的去除效果優(yōu)于混凝工藝和活性炭吸附，按照膜材料的孔徑大小可將壓力驅(qū)動膜工藝分為微濾、超濾、納濾和反滲透四類。有研究者發(fā)現(xiàn)有機膜材料（如聚乙烯吡咯烷酮-聚砜膜）可與消毒劑（如氯和氯胺）反應(yīng)進而生成DBPs，濃度可達到μg/L級別。
現(xiàn)如今，包括生物接觸氧化、生物活性炭濾池在內(nèi)的生物處理工藝在飲用水廠受到了越來越多的應(yīng)用。三維熒光光譜分析結(jié)果和DBPs生成潛能數(shù)據(jù)顯示，生物濾池中產(chǎn)生的SMP和脫落的生物膜也會進入到水中并在后續(xù)的消毒工藝中與消毒劑接觸，這些由生物濾池泄漏的物質(zhì)更多是一些N-DBPs的前體物。
1.3 廠后來源（管網(wǎng)）
飲用水配水管網(wǎng)是給水系統(tǒng)中的重要組成部分，作用是將水廠出廠水送到分配管以至用戶管系，其主要由水管和其他構(gòu)筑物（如蓄水池、水塔和泵站等）構(gòu)成。含有剩余消毒劑的出廠水進入到配水系統(tǒng)之后，出廠水的水質(zhì)特征（如pH、溫度、水中DOM含量、溶解氧濃度、鹵素離子濃度等）、配水管網(wǎng)的運行參數(shù)（包括管材、水齡、水力條件、管壁腐蝕情況、管壁生物膜生長情況等）以及剩余消毒劑的種類及濃度均會影響DBPs在配水管網(wǎng)中的生成與轉(zhuǎn)化。
1.3.1 管壁生物膜
給水管網(wǎng)中的微生物主要是以管壁生物膜的形式在管壁附著生長，其是由微生物細(xì)胞和胞外聚合物（Extracellular polymeric substances, EPS）組成的復(fù)雜基質(zhì)。盡管消毒過程是消毒劑對致病菌的滅活作用，但管壁生物膜的存在會消耗管網(wǎng)中的消毒劑并阻止其在生物膜中發(fā)生轉(zhuǎn)移，微生物細(xì)胞破裂產(chǎn)生的DOM以及包裹在細(xì)胞外的EPS均會導(dǎo)致DBPs的生成。就微生物細(xì)胞而言，細(xì)胞在消毒劑的作用下會發(fā)生破裂，進而釋放出多糖、蛋白質(zhì)和核酸等DOM，這些來源于微生物細(xì)胞的有機物相較于腐殖質(zhì)而言具有更高的氮元素含量和更小的分子量；而就EPS而言，管網(wǎng)生物膜中90%的生物量均來源于EPS，其由包括核酸、蛋白質(zhì)、多糖和脂質(zhì)在內(nèi)的多種物質(zhì)組成。另外，當(dāng)水中的氨氮濃度達到一定值時配水管網(wǎng)中的硝化細(xì)菌會開始生長，而發(fā)生硝化反應(yīng)的生物膜可能會產(chǎn)生一些特定的DBPs前體物。
1.3.2 管道及儲水構(gòu)筑物
配水管網(wǎng)中使用的一些配件材料被證明是飲用水中二甲基亞硝胺（NNitrosodimethylamine, NDMA）及其他NAs物質(zhì)的來源之一，其中橡膠材質(zhì)的管道密封圈可釋放NAs以及其前體物質(zhì)，而儲水構(gòu)筑物中新安裝的橡膠密封墊浸泡在水中會泄漏包括NDMA在內(nèi)的一系列NAs類物質(zhì)。此外，銅管的腐蝕產(chǎn)物［包括Cu(Ⅱ), Cu2O、CuO和Cu2(OH)2CO3］會加速管網(wǎng)中消毒劑的衰減以及某些DBPs的生成。而當(dāng)儲水構(gòu)筑物中的生物膜發(fā)生硝化反應(yīng)時，也會釋放出N-DBPs的前體物質(zhì)。
2 源頭控制方法
針對上述DBPs前體物的三類來源，本文將從廠前控制（水源）、廠內(nèi)控制（水廠）以及廠后控制（管網(wǎng)）三個方面展開對DBPs源頭控制技術(shù)的介紹，如圖2所示。
DBPs的前體來源極其廣泛，其中水源水中的前體物尤為重要。廠前控制即是在水源水進入飲用水廠前消減其中的前體物，研究者及有關(guān)部門可通過工程技術(shù)方法及政策法規(guī)制度等方式降低市政污水、工業(yè)廢水以及農(nóng)業(yè)徑流對飲用水水源水質(zhì)的不利影響，實現(xiàn)對藻類及嗅味物質(zhì)，農(nóng)藥、藥物及個人護理品、工業(yè)原料等人為污染物與DBPs的協(xié)同控制。廠前控制大致可分為水源地保護、水源地修復(fù)以及原水預(yù)處理。
2.1.1 水源地保護
一是需要限制人為污染物在工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及生活中的使用，進而從根本上降低其在水環(huán)境中的含量；二是需要改善污廢水廠相關(guān)工藝的處理效果，科學(xué)提高水質(zhì)排放要求，并在核算飲用水水源地納污能力的基礎(chǔ)上采取立法措施及建設(shè)監(jiān)管機制以限制人為污染物的排放（包括點源污染和面源污染）。此外還可通過在飲用水水源地附近設(shè)置物理隔離帶（如鐵絲圍欄）或生態(tài)隔離帶（如濕地保護帶）實現(xiàn)污染物的隔離以及水源水的防護。
另外，AOM是飲用水水源中重要的溶解性有機氮來源，也是生成高毒性N-DBPs和I-DBPs的重要前體物質(zhì)。對于尚未有藻類問題的天然水體而言，可通過控制水源水的營養(yǎng)化程度以及營養(yǎng)物質(zhì)在水庫或湖泊中的循環(huán)過程限制藻類的生長。而就控制飲用水水源中的鹵素而言，除考慮污廢水的提標(biāo)和限排外，一方面需要關(guān)注海水或苦咸水入侵至飲用水水源以及沉積巖物質(zhì)在特定條件下溶解至飲用水水源的情況，另一方面還需要控制水源地附近化工生產(chǎn)、采礦、海水淡化等產(chǎn)業(yè)或活動的進行。
2.1.2 水源地修復(fù)
當(dāng)飲用水水源地存在微污染或藻類暴發(fā)問題時，可利用生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力并輔以人工措施對受污染水源進行生態(tài)修復(fù)，從而改善水源地的生態(tài)環(huán)境和水文條件以確保水源地的安全供水。常見的飲用水水源地生態(tài)修復(fù)措施包括前置功能區(qū)技術(shù)、生態(tài)浮島（床）技術(shù)、人工濕地技術(shù)等，而當(dāng)爆發(fā)藻類問題時則可通過機械或人工打撈、投加殺菌滅藻劑或利用微生物絮凝劑等方式實現(xiàn)控藻除藻，同時減少飲用水中藻毒素、藻嗅和DBPs的產(chǎn)生量。
2.1.3 原水預(yù)處理
河岸滲濾等工程技術(shù)可利用土壤、植物以及微生物之間的協(xié)同作用去除水源水中的NOM及其它污染物，在水源取水口前端實現(xiàn)對DBPs前體物的消減。此外，當(dāng)取用水源水的水質(zhì)條件較差時，有些水廠會在取水之后先將水輸送至水源廠，利用化學(xué)法（如氯、臭氧等化學(xué)藥劑）、物理法（如粉末活性炭等工程材料）、生物法（如生物接觸氧化）及耦合工藝完成原水的預(yù)處理從而減輕后續(xù)凈水廠運行壓力，但也需要關(guān)注由化學(xué)藥劑的投加、工程材料的使用以及生物預(yù)處理的應(yīng)用等引入的DBPs前體物，這可通過對比水源廠進水和出水的DBPs生成潛能變化來加以判斷。
2.2 廠內(nèi)控制
2.2.1 處理工藝運行
有關(guān)水廠內(nèi)的DBPs源頭控制方法主要聚焦于利用水廠工藝去除DBPs前體物，常規(guī)工藝、強化常規(guī)工藝以及預(yù)處理和深度處理工藝均得到了較多研究。其中常規(guī)工藝對溶解性有機碳（Dissolved organic carbon, DOC）的去除率高于對溶解性有機氮（Dissolved organic nitrogen, DON）的去除率，而強化常規(guī)工藝可進一步改善常規(guī)工藝對有機物的處理效果。
常用于除藻、助凝和解決色度及嗅味問題的化學(xué)預(yù)氧化工藝以及利用高活性自由基去除微污染物及其他有機物的高級氧化技術(shù)在一定條件下可實現(xiàn)對DBPs前體物的消減，但該過程會受到預(yù)氧化劑（或自由基）種類及劑量、DBPs前體物反應(yīng)活性以及對象水體的水質(zhì)特征等多因素的影響。
另外，活性炭吸附和膜分離均可有效去除有機物，兩種工藝對DOC的高去除率可使DBPs的整體生成濃度降低，但活性炭吸附和膜分離很難去除溴離子，這一方面導(dǎo)致Br-與DOC的比值升高，另一方面DOC的降低會致使消毒劑投量減小，此時Br-與Cl2的比值也相應(yīng)升高，因而有利于溴代DBPs的生成，則在使用活性炭、膜等過濾工藝時需要加強對溴代DBPs的關(guān)注，其中也包括一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和三溴甲烷等國標(biāo)內(nèi)DBPs。
就生物處理而言，包括生物接觸氧化以及生物活性炭濾池在內(nèi)的生物處理工藝受到了越來越多的關(guān)注，生物代謝作用被證明可降解水中的有機物，但該過程產(chǎn)生的SMP和脫落的生物膜也在DBPs的前體來源之列。水廠可通過增設(shè)后置砂濾池等工藝來防止生物的泄漏問題；并可通過優(yōu)化相關(guān)工藝參數(shù)，如根據(jù)水質(zhì)和季節(jié)調(diào)整生物濾池的反沖洗周期和強度，避免生物濾池產(chǎn)生的SMP進入后續(xù)消毒環(huán)節(jié)。
2.2.2 藥劑材料使用
有關(guān)飲用水廠化學(xué)藥劑及材料的使用不僅需要關(guān)注毒性效應(yīng)，還需關(guān)注在后續(xù)工藝中的遷移轉(zhuǎn)化以及反應(yīng)產(chǎn)物的健康風(fēng)險；此外，這些藥劑或材料的使用多是為提高水廠工藝對原水中污染物的去除效率，但這些物質(zhì)本身也可能在混凝、氧化、消毒以及管網(wǎng)輸送過程中成為潛在的污染物，故還需在考慮原水污染物去除效果的前提下進行權(quán)衡。在保證廠內(nèi)工藝運行效果、保障出水水質(zhì)穩(wěn)定達標(biāo)的基礎(chǔ)上，水廠應(yīng)盡量減少化學(xué)藥劑及材料的使用。
2.3 廠后控制
給水管網(wǎng)中生物膜的存在會致使輸配水過程中水質(zhì)下降、影響安全供水。一方面，生物膜的脫落會導(dǎo)致其中的微生物、條件致病菌和病毒進入水體；另一方面，組成管壁生物膜的微生物細(xì)胞和EPS均是DBPs前體物，因此，在管網(wǎng)中需要同時關(guān)注微生物和DBPs問題。此外，當(dāng)水中的氨氮濃度達到一定值時，給水管網(wǎng)中的硝化細(xì)菌會開始生長進而導(dǎo)致給水管網(wǎng)中發(fā)生硝化反應(yīng)，這不僅會引發(fā)亞硝酸鹽問題，還會導(dǎo)致N-DBPs前體物的釋放?？刂平o水管網(wǎng)中的生物膜及硝化反應(yīng)的方法主要有化學(xué)法和物理法兩類，其中化學(xué)法包括調(diào)節(jié)pH、控制營養(yǎng)物質(zhì)、優(yōu)化氯氨投加比以及采用中途多點補氯等方式，而物理法則是通過清理管路或減少水力停留時間來實現(xiàn)控制效果。
對于管道及儲水構(gòu)筑物而言，首先需要關(guān)注管道及儲水構(gòu)筑物中橡膠材質(zhì)配件的使用，包括橡膠密封環(huán)及橡膠密封墊圈等；另外需要對二次供水水箱（池）進行定期清理并加強對微生物與消毒劑指標(biāo)的監(jiān)測，通過優(yōu)化水廠加氯、二次加氯、水力停留時間等參數(shù)，在保證消毒效果、微生物指標(biāo)達標(biāo)的前提下盡量降低DBPs的生成量；此外，考慮到入戶銅管的腐蝕產(chǎn)物會加快消毒劑的衰減并催化部分DBPs的生成，一方面需要清理入戶管道，另一方面還可考慮防腐涂層材料及其他管材的使用。
3 總結(jié)與展望
3.1 技術(shù)提升
消毒副產(chǎn)物的前體物來源極其廣泛，除水源水中的天然有機物外，還包括有大氣顆粒物、人為污染物、水處理工程材料、管壁生物膜等。水廠需優(yōu)化技術(shù)工藝以協(xié)同去除原水中各類污染物及消毒副產(chǎn)物前體物，同時應(yīng)加強科技攻關(guān)，發(fā)展綠色高效水處理技術(shù)以降低從源頭到龍頭全過程中化學(xué)藥劑及工程材料的使用，例如開發(fā)高性能、抗污染、低能耗的物理分離技術(shù)，研發(fā)具備廣譜性、低副產(chǎn)物和持續(xù)消毒能力的安全消毒技術(shù)，攻關(guān)基于新能源、新材料、新理念的飲用水清潔凈化技術(shù)等。
3.2 水源保護
水資源是生態(tài)與環(huán)境的控制性要素，水源水的復(fù)合污染程度加劇不僅會增加水廠原水中DBPs前體物的種類及濃度，還會導(dǎo)致水廠工藝冗長和化學(xué)藥劑及工程材料的過度使用，并促進給水管網(wǎng)中管壁生物膜的生長。從長遠(yuǎn)角度來看，水源保護是消毒副產(chǎn)物源頭控制和飲用水水質(zhì)全面長效提升的關(guān)鍵所在。水源保護的意義不僅限于飲用水中DBPs的控制。正如我國國務(wù)院《水污染防治行動計劃》要求的“從水源到水龍頭全過程監(jiān)管飲用水安全”，相關(guān)部門需要完善我國飲用水水源的管理及保護制度以實現(xiàn)水污染防治和水生態(tài)保護，開展典型水源地風(fēng)險污染物篩查研究并加強湖庫型飲用水水源地生態(tài)/健康風(fēng)險關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，統(tǒng)一飲用水水源保護法規(guī)、統(tǒng)籌飲用水水源保護職責(zé)以及健全飲用水水源保護常態(tài)監(jiān)管，建立健全飲用水水源保護區(qū)的水環(huán)境生態(tài)保護補償機制，實施水源地的規(guī)劃分區(qū)和保護修復(fù)以及水源水質(zhì)的長期監(jiān)測與穩(wěn)步提升。(肖融、楚文海 )
控制飲用水中的DBPs是降低其對供水安全和公眾健康造成潛在風(fēng)險的關(guān)鍵所在，其中從源頭消減DBPs前體物被認(rèn)為是最有效的DBPs控制技術(shù)，而更全面地歸納DBPs前體來源對實現(xiàn)其源頭控制具有重要意義。梳理DBPs前體物從源頭到龍頭的全過程來源，總結(jié)歸納出DBPs的源頭控制方法，擬為飲用水中DBPs的有效控制及飲用水水質(zhì)的提升提供參考借鑒。
0 引言
1974年，荷蘭水化學(xué)家Rook發(fā)現(xiàn)氯消毒飲用水中的三鹵甲烷（Trihalomethanes, THMs）濃度高于其在原水中的濃度，同年，美國環(huán)保署工作人員Bellar等提出消毒時增加氯的投量會導(dǎo)致飲用水中THMs濃度升高，THMs由此成為在飲用水中被發(fā)現(xiàn)的第一類消毒副產(chǎn)物（Disinfection by-products, DBPs）。1976年，美國環(huán)保署的一項調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，氯仿（Chloroform, CF）及其他THMs在加氯消毒的飲用水中普遍存在，同年，美國國家癌癥研究所基于動物試驗結(jié)果將CF納入致癌物范疇。至此之后，DBPs作為一類衡量飲用水是否安全的重要指標(biāo)受到了廣泛關(guān)注。
DBPs是在消毒過程中由消毒劑與水中存在的天然有機物（Natural organic matter, NOM）、人為污染物以及鹵素離子等前體物質(zhì)反應(yīng)生成的產(chǎn)物，目前受到研究較多的DBPs主要包括THMs、鹵乙酸（Haloacetic acids, HAAs）、鹵乙醛（Haloacetaldehydes, HALs）、鹵代酮（Haloketones, HKs）等含碳消毒副產(chǎn)物（Carbonaceous DBPs, C-DBPs），鹵乙腈（Haloacetonitriles, HANs）、鹵代乙酰胺（Haloacetamides, HAMs）、鹵代硝基甲烷（Halonitromethanes, HNMs）、亞硝胺（N-nitrosamines, NAs）等含氮消毒副產(chǎn)物（Nitrogenous DBPs, N-DBPs），鹵代苯酚、氯苯乙腈等芳香族DBPs，以及溴酸鹽、氯酸鹽和亞氯酸鹽等無機消毒副產(chǎn)物。毒理學(xué)研究顯示，大部分已被識別的DBPs具有細(xì)胞毒性、神經(jīng)毒性、基因毒性以及致癌、致畸和致突變的“三致”特性。此外，流行病學(xué)研究表明，氯消毒飲用水的長期飲用和罹患膀胱癌、結(jié)腸癌、直腸癌、孕婦流產(chǎn)之間存在一定聯(lián)系。
飲用水中的DBPs濃度水平一般在ng/L至μg/L級別，隨著對飲用水安全的重視程度不斷提高，世界上多個國家、地區(qū)及組織制定了飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)并在不斷進行更新與修訂，包括多種DBPs在內(nèi)的新興污染物被納入管控范圍，控制飲用水中的DBPs成為國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者及工作者的研究重點。DBPs的控制技術(shù)大致可分為源頭控制、過程控制及末端控制三類，其中源頭控制是指通過保護水源或利用水廠處理工藝等方式降低DBPs前體物濃度；過程控制即為通過改變消毒方式、優(yōu)化消毒工況等方法來減少DBPs的生成；而末端控制則是利用過濾、吸附、還原脫鹵、氧化降解等物理、化學(xué)方法去除已生成的DBPs?？紤]到改變消毒方式可能會導(dǎo)致其他一些特定DBPs的生成，另外在水廠內(nèi)難以對DBPs進行末端控制，且管網(wǎng)中剩余消毒劑的存在會導(dǎo)致DBPs的持續(xù)產(chǎn)生，由此消減DBPs的前體物質(zhì)被認(rèn)為是最有效的DBPs控制技術(shù)。
1 前體來源
飲用水中的化學(xué)物質(zhì)一般有以下3種來源：
水源水；
水廠處理工藝；
配水管網(wǎng)。
水源水中存在各種已知和未知的、天然來源和人工來源的、傳統(tǒng)和新型的、原生和次生的污染物。以往有關(guān)DBPs前體物來源的研究大多關(guān)注于水源水中存在的前體物，但水廠處理工藝在去除水中懸浮顆粒及溶解性有機物（Dissolved organic matter, DOM）的同時也會引入一些工程材料，這在一定程度上可增加飲用水中DBPs的生成量；此外，出廠水中通常存在一定量的剩余消毒劑，以抑制管網(wǎng)中微生物對水質(zhì)的負(fù)面影響，則DBPs的種類與濃度在配水管網(wǎng)中也會發(fā)生變化，飲用水中DBPs的前體來源如圖1所示。
圖1 飲用水中DBPs的前體來源
1.1 廠前來源（水源）1.1.1 天然有機物
水源水中的NOM一般被分為內(nèi)源性天然有機物和外源性天然有機物兩大類，其中內(nèi)源性天然有機物指的是一些由微生物、藻類在天然水體中原位生成的生物源有機物，包括糖類、氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)等；而外源性天然有機物則指的是一些由陸生動植物降解產(chǎn)生，隨后通過徑流、排放等方式進入水體的陸源有機物，以腐殖質(zhì)為主。20世紀(jì)80年代初期，HAAs、HANs和HALs類DBPs先后在前體物消毒試驗中被檢測發(fā)現(xiàn)，腐植酸、富里酸和氨基酸成為了公認(rèn)的DBPs前體物。
值得關(guān)注的是，藻類物質(zhì)及污水處理廠出水對水源水的影響日益增大，藻源有機物（Algal organic matter, AOM）和污水排放有機物（Effluent organic matter, EfOM）已被證明是高毒性N-DBPs的重要前體物?，F(xiàn)今受到關(guān)注較多的AOM有藻毒素、嗅味物質(zhì)以及包括蛋白質(zhì)和多糖在內(nèi)的其他AOM，而藻細(xì)胞的胞內(nèi)有機物（藻細(xì)胞由于自然死亡或工藝處理導(dǎo)致細(xì)胞破裂后釋放的物質(zhì)）和胞外有機物（藻細(xì)胞直接向水環(huán)境釋放的代謝產(chǎn)物）均可在消毒時生成DBPs。此外，進入到水源水的EfOM也可視為一類外源有機物，經(jīng)過污水廠生物處理的EfOM含有微生物以及可溶性微生物產(chǎn)物（Soluble microbial product, SMP），其中SMP是由各種高分子量及低分子量化合物組成，如蛋白質(zhì)、多糖和氨基酸等。
1.1.2 鹵素離子
鹵素離子（溴、碘離子）在消毒過程中發(fā)生的反應(yīng)主要可分為兩類，一是鹵素離子直接與消毒劑反應(yīng)產(chǎn)生無機DBPs（如溴酸鹽），二是鹵素離子先與消毒劑反應(yīng)生成次鹵酸，隨即再發(fā)生次鹵酸與有機物的反應(yīng)，產(chǎn)物為毒性更高的溴代DBPs（Brominated DBP, Br-DBPs）及碘代DBPs（Iodinated DBPs, I-DBPs）。
而就前體物來源而言，溴離子進入飲用水水源的途徑主要可分為自然過程及人為活動兩類，其中自然過程包括海水入侵以及地質(zhì)溶解，而人為活動則包括海水淡化、尾礦生產(chǎn)、化工生產(chǎn)以及市政污水和工業(yè)廢水的排放等。另外碘離子的來源與溴離子相似，包括有海水入侵、地質(zhì)溶解以及海水淡化等，但一些微生物以及海洋里的海藻生物可通過特定的代謝作用去除水源水中的碘離子。
1.1.3 人為污染物
近年來，微污染物由于其檢出頻率較高、健康風(fēng)險較大以及難以被水處理工藝去除等特性受到了世界范圍內(nèi)的關(guān)注，其在自然水環(huán)境、污水處理廠以及飲用水廠中的遷移轉(zhuǎn)化以及對生態(tài)系統(tǒng)和人體健康的不利影響得到了廣泛研究。人為污染物主要可通過工業(yè)廢水排放、市政污水排放以及農(nóng)業(yè)徑流等方式進入到水源水中。盡管這些人為污染物的濃度水平較低，但由于飲用水廠的處理工藝對其去除效率有限，則微污染物在消毒過程中發(fā)生的反應(yīng)及相關(guān)產(chǎn)物不容忽視，包括化工原料（如雙酚S）、藥物及個人護理品（如撲熱息痛、氯霉素和三氯生）和農(nóng)藥（如敵草?。┑任镔|(zhì)在內(nèi)的人為污染物被證明均是DBPs的前體物質(zhì)。
1.1.4 大氣沉降
大氣沉降是指大氣中的污染物被沉降到地面或水體中的過程，按照有無降水可分為干沉降和濕沉降，其中干沉降是懸浮于大氣中的各種粒子在重力作用及分子擴散等原理下發(fā)生的大氣自凈作用，而濕沉降則是雨水沖刷大氣中的各粒徑固體顆粒物（Particulate matter, PM）及其他物質(zhì)的過程。就干沉降而言，對于敞開狀態(tài)的水窖或其他雨水收集系統(tǒng)，大氣中物質(zhì)可通過干沉降過程進入儲存的水中；而就濕沉降而言，由于缺乏相應(yīng)的雨水收集和處理系統(tǒng)，降雨通常會通過徑流、下滲等方式補給地表水和地下水，這使得雨水在去除大氣中PM和其他物質(zhì)的同時對水源水質(zhì)造成影響。已有研究表明，PM可通過干濕沉降的方式進入水源水中隨即成為DOM，并在之后的消毒過程中產(chǎn)生DBPs。
1.2 廠內(nèi)來源（水廠）
給水處理的目標(biāo)是應(yīng)用物理、化學(xué)、生物及耦合工藝去除原水中所含的各種有害物質(zhì)，生產(chǎn)出符合生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的水。然而，在去除水中懸浮顆粒、溶解性有機物和致病菌的同時，水處理工藝也會引入一系列DBPs前體物，包括外界投加的化學(xué)藥劑和工程材料以及水廠工藝泄漏的化學(xué)材料和生物。
1.2.1 化學(xué)藥劑與工程材料
混凝工藝是通過投加無機或有機混凝劑使膠體顆粒發(fā)生脫穩(wěn)、聚集現(xiàn)象，當(dāng)僅投加混凝劑難以實現(xiàn)預(yù)期效果時，可利用一些聚合高分子電解質(zhì)進行助凝。常用的聚合高分子電解質(zhì)助凝劑包括有聚丙烯酰胺、陰/陽離子聚丙烯酰胺以及聚二烯丙基二甲基氯化銨等，盡管這些助凝劑的使用可改善混凝效果、減少污泥產(chǎn)量，但高分子化合物及其單體上的酰胺基團、季胺基團以及伯胺基團可與多種消毒劑反應(yīng)產(chǎn)生DBPs。
另外，有關(guān)納米材料在水處理中的研究與應(yīng)用日益增多，其可用作吸附劑、濾料、消毒劑以及催化材料等。其中C60是一類有前景的吸附材料，其在消毒過程中可與臭氧或氯發(fā)生表面反應(yīng)進而生成含羥乙基、半甲基和環(huán)氧官能團衍生物，有研究指出C60可能是DBPs前體物，但有關(guān)這一過程的機制以及產(chǎn)物有待后續(xù)研究。碳納米管材料可用于吸附有機污染物、絡(luò)合金屬以及催化羥基自由基的生成，其在氯系消毒劑（包括自由氯和氯胺）以及臭氧作用下可生成多類DBPs。
此外，離子交換工藝是讓固體離子交換劑中的離子與溶液中的離子進行交換，以達到提取或去除溶液中某些離子的目的，但用于去除帶負(fù)電污染物（如硝酸鹽、砷酸鹽和高氯酸鹽）的強堿性離子交換樹脂材料已被證明是NAs和 HNMs類DBPs的前體物質(zhì)。
1.2.2 膜分離與生物處理
膜分離工藝在飲用水廠可用于去除懸浮的膠體顆粒以及溶解性有機物，其對有機物的去除效果優(yōu)于混凝工藝和活性炭吸附，按照膜材料的孔徑大小可將壓力驅(qū)動膜工藝分為微濾、超濾、納濾和反滲透四類。有研究者發(fā)現(xiàn)有機膜材料（如聚乙烯吡咯烷酮-聚砜膜）可與消毒劑（如氯和氯胺）反應(yīng)進而生成DBPs，濃度可達到μg/L級別。
現(xiàn)如今，包括生物接觸氧化、生物活性炭濾池在內(nèi)的生物處理工藝在飲用水廠受到了越來越多的應(yīng)用。三維熒光光譜分析結(jié)果和DBPs生成潛能數(shù)據(jù)顯示，生物濾池中產(chǎn)生的SMP和脫落的生物膜也會進入到水中并在后續(xù)的消毒工藝中與消毒劑接觸，這些由生物濾池泄漏的物質(zhì)更多是一些N-DBPs的前體物。
1.3 廠后來源（管網(wǎng)）
飲用水配水管網(wǎng)是給水系統(tǒng)中的重要組成部分，作用是將水廠出廠水送到分配管以至用戶管系，其主要由水管和其他構(gòu)筑物（如蓄水池、水塔和泵站等）構(gòu)成。含有剩余消毒劑的出廠水進入到配水系統(tǒng)之后，出廠水的水質(zhì)特征（如pH、溫度、水中DOM含量、溶解氧濃度、鹵素離子濃度等）、配水管網(wǎng)的運行參數(shù)（包括管材、水齡、水力條件、管壁腐蝕情況、管壁生物膜生長情況等）以及剩余消毒劑的種類及濃度均會影響DBPs在配水管網(wǎng)中的生成與轉(zhuǎn)化。
1.3.1 管壁生物膜
給水管網(wǎng)中的微生物主要是以管壁生物膜的形式在管壁附著生長，其是由微生物細(xì)胞和胞外聚合物（Extracellular polymeric substances, EPS）組成的復(fù)雜基質(zhì)。盡管消毒過程是消毒劑對致病菌的滅活作用，但管壁生物膜的存在會消耗管網(wǎng)中的消毒劑并阻止其在生物膜中發(fā)生轉(zhuǎn)移，微生物細(xì)胞破裂產(chǎn)生的DOM以及包裹在細(xì)胞外的EPS均會導(dǎo)致DBPs的生成。就微生物細(xì)胞而言，細(xì)胞在消毒劑的作用下會發(fā)生破裂，進而釋放出多糖、蛋白質(zhì)和核酸等DOM，這些來源于微生物細(xì)胞的有機物相較于腐殖質(zhì)而言具有更高的氮元素含量和更小的分子量；而就EPS而言，管網(wǎng)生物膜中90%的生物量均來源于EPS，其由包括核酸、蛋白質(zhì)、多糖和脂質(zhì)在內(nèi)的多種物質(zhì)組成。另外，當(dāng)水中的氨氮濃度達到一定值時配水管網(wǎng)中的硝化細(xì)菌會開始生長，而發(fā)生硝化反應(yīng)的生物膜可能會產(chǎn)生一些特定的DBPs前體物。
1.3.2 管道及儲水構(gòu)筑物
配水管網(wǎng)中使用的一些配件材料被證明是飲用水中二甲基亞硝胺（NNitrosodimethylamine, NDMA）及其他NAs物質(zhì)的來源之一，其中橡膠材質(zhì)的管道密封圈可釋放NAs以及其前體物質(zhì)，而儲水構(gòu)筑物中新安裝的橡膠密封墊浸泡在水中會泄漏包括NDMA在內(nèi)的一系列NAs類物質(zhì)。此外，銅管的腐蝕產(chǎn)物［包括Cu(Ⅱ), Cu2O、CuO和Cu2(OH)2CO3］會加速管網(wǎng)中消毒劑的衰減以及某些DBPs的生成。而當(dāng)儲水構(gòu)筑物中的生物膜發(fā)生硝化反應(yīng)時，也會釋放出N-DBPs的前體物質(zhì)。
2 源頭控制方法
針對上述DBPs前體物的三類來源，本文將從廠前控制（水源）、廠內(nèi)控制（水廠）以及廠后控制（管網(wǎng)）三個方面展開對DBPs源頭控制技術(shù)的介紹，如圖2所示。
圖2 飲用水中消毒副產(chǎn)物的源頭控制技術(shù)
2.1 廠前控制DBPs的前體來源極其廣泛，其中水源水中的前體物尤為重要。廠前控制即是在水源水進入飲用水廠前消減其中的前體物，研究者及有關(guān)部門可通過工程技術(shù)方法及政策法規(guī)制度等方式降低市政污水、工業(yè)廢水以及農(nóng)業(yè)徑流對飲用水水源水質(zhì)的不利影響，實現(xiàn)對藻類及嗅味物質(zhì)，農(nóng)藥、藥物及個人護理品、工業(yè)原料等人為污染物與DBPs的協(xié)同控制。廠前控制大致可分為水源地保護、水源地修復(fù)以及原水預(yù)處理。
2.1.1 水源地保護
一是需要限制人為污染物在工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及生活中的使用，進而從根本上降低其在水環(huán)境中的含量；二是需要改善污廢水廠相關(guān)工藝的處理效果，科學(xué)提高水質(zhì)排放要求，并在核算飲用水水源地納污能力的基礎(chǔ)上采取立法措施及建設(shè)監(jiān)管機制以限制人為污染物的排放（包括點源污染和面源污染）。此外還可通過在飲用水水源地附近設(shè)置物理隔離帶（如鐵絲圍欄）或生態(tài)隔離帶（如濕地保護帶）實現(xiàn)污染物的隔離以及水源水的防護。
另外，AOM是飲用水水源中重要的溶解性有機氮來源，也是生成高毒性N-DBPs和I-DBPs的重要前體物質(zhì)。對于尚未有藻類問題的天然水體而言，可通過控制水源水的營養(yǎng)化程度以及營養(yǎng)物質(zhì)在水庫或湖泊中的循環(huán)過程限制藻類的生長。而就控制飲用水水源中的鹵素而言，除考慮污廢水的提標(biāo)和限排外，一方面需要關(guān)注海水或苦咸水入侵至飲用水水源以及沉積巖物質(zhì)在特定條件下溶解至飲用水水源的情況，另一方面還需要控制水源地附近化工生產(chǎn)、采礦、海水淡化等產(chǎn)業(yè)或活動的進行。
2.1.2 水源地修復(fù)
當(dāng)飲用水水源地存在微污染或藻類暴發(fā)問題時，可利用生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力并輔以人工措施對受污染水源進行生態(tài)修復(fù)，從而改善水源地的生態(tài)環(huán)境和水文條件以確保水源地的安全供水。常見的飲用水水源地生態(tài)修復(fù)措施包括前置功能區(qū)技術(shù)、生態(tài)浮島（床）技術(shù)、人工濕地技術(shù)等，而當(dāng)爆發(fā)藻類問題時則可通過機械或人工打撈、投加殺菌滅藻劑或利用微生物絮凝劑等方式實現(xiàn)控藻除藻，同時減少飲用水中藻毒素、藻嗅和DBPs的產(chǎn)生量。
2.1.3 原水預(yù)處理
河岸滲濾等工程技術(shù)可利用土壤、植物以及微生物之間的協(xié)同作用去除水源水中的NOM及其它污染物，在水源取水口前端實現(xiàn)對DBPs前體物的消減。此外，當(dāng)取用水源水的水質(zhì)條件較差時，有些水廠會在取水之后先將水輸送至水源廠，利用化學(xué)法（如氯、臭氧等化學(xué)藥劑）、物理法（如粉末活性炭等工程材料）、生物法（如生物接觸氧化）及耦合工藝完成原水的預(yù)處理從而減輕后續(xù)凈水廠運行壓力，但也需要關(guān)注由化學(xué)藥劑的投加、工程材料的使用以及生物預(yù)處理的應(yīng)用等引入的DBPs前體物，這可通過對比水源廠進水和出水的DBPs生成潛能變化來加以判斷。
2.2 廠內(nèi)控制
2.2.1 處理工藝運行
有關(guān)水廠內(nèi)的DBPs源頭控制方法主要聚焦于利用水廠工藝去除DBPs前體物，常規(guī)工藝、強化常規(guī)工藝以及預(yù)處理和深度處理工藝均得到了較多研究。其中常規(guī)工藝對溶解性有機碳（Dissolved organic carbon, DOC）的去除率高于對溶解性有機氮（Dissolved organic nitrogen, DON）的去除率，而強化常規(guī)工藝可進一步改善常規(guī)工藝對有機物的處理效果。
常用于除藻、助凝和解決色度及嗅味問題的化學(xué)預(yù)氧化工藝以及利用高活性自由基去除微污染物及其他有機物的高級氧化技術(shù)在一定條件下可實現(xiàn)對DBPs前體物的消減，但該過程會受到預(yù)氧化劑（或自由基）種類及劑量、DBPs前體物反應(yīng)活性以及對象水體的水質(zhì)特征等多因素的影響。
另外，活性炭吸附和膜分離均可有效去除有機物，兩種工藝對DOC的高去除率可使DBPs的整體生成濃度降低，但活性炭吸附和膜分離很難去除溴離子，這一方面導(dǎo)致Br-與DOC的比值升高，另一方面DOC的降低會致使消毒劑投量減小，此時Br-與Cl2的比值也相應(yīng)升高，因而有利于溴代DBPs的生成，則在使用活性炭、膜等過濾工藝時需要加強對溴代DBPs的關(guān)注，其中也包括一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和三溴甲烷等國標(biāo)內(nèi)DBPs。
就生物處理而言，包括生物接觸氧化以及生物活性炭濾池在內(nèi)的生物處理工藝受到了越來越多的關(guān)注，生物代謝作用被證明可降解水中的有機物，但該過程產(chǎn)生的SMP和脫落的生物膜也在DBPs的前體來源之列。水廠可通過增設(shè)后置砂濾池等工藝來防止生物的泄漏問題；并可通過優(yōu)化相關(guān)工藝參數(shù)，如根據(jù)水質(zhì)和季節(jié)調(diào)整生物濾池的反沖洗周期和強度，避免生物濾池產(chǎn)生的SMP進入后續(xù)消毒環(huán)節(jié)。
2.2.2 藥劑材料使用
有關(guān)飲用水廠化學(xué)藥劑及材料的使用不僅需要關(guān)注毒性效應(yīng)，還需關(guān)注在后續(xù)工藝中的遷移轉(zhuǎn)化以及反應(yīng)產(chǎn)物的健康風(fēng)險；此外，這些藥劑或材料的使用多是為提高水廠工藝對原水中污染物的去除效率，但這些物質(zhì)本身也可能在混凝、氧化、消毒以及管網(wǎng)輸送過程中成為潛在的污染物，故還需在考慮原水污染物去除效果的前提下進行權(quán)衡。在保證廠內(nèi)工藝運行效果、保障出水水質(zhì)穩(wěn)定達標(biāo)的基礎(chǔ)上，水廠應(yīng)盡量減少化學(xué)藥劑及材料的使用。
2.3 廠后控制
給水管網(wǎng)中生物膜的存在會致使輸配水過程中水質(zhì)下降、影響安全供水。一方面，生物膜的脫落會導(dǎo)致其中的微生物、條件致病菌和病毒進入水體；另一方面，組成管壁生物膜的微生物細(xì)胞和EPS均是DBPs前體物，因此，在管網(wǎng)中需要同時關(guān)注微生物和DBPs問題。此外，當(dāng)水中的氨氮濃度達到一定值時，給水管網(wǎng)中的硝化細(xì)菌會開始生長進而導(dǎo)致給水管網(wǎng)中發(fā)生硝化反應(yīng)，這不僅會引發(fā)亞硝酸鹽問題，還會導(dǎo)致N-DBPs前體物的釋放?？刂平o水管網(wǎng)中的生物膜及硝化反應(yīng)的方法主要有化學(xué)法和物理法兩類，其中化學(xué)法包括調(diào)節(jié)pH、控制營養(yǎng)物質(zhì)、優(yōu)化氯氨投加比以及采用中途多點補氯等方式，而物理法則是通過清理管路或減少水力停留時間來實現(xiàn)控制效果。
對于管道及儲水構(gòu)筑物而言，首先需要關(guān)注管道及儲水構(gòu)筑物中橡膠材質(zhì)配件的使用，包括橡膠密封環(huán)及橡膠密封墊圈等；另外需要對二次供水水箱（池）進行定期清理并加強對微生物與消毒劑指標(biāo)的監(jiān)測，通過優(yōu)化水廠加氯、二次加氯、水力停留時間等參數(shù)，在保證消毒效果、微生物指標(biāo)達標(biāo)的前提下盡量降低DBPs的生成量；此外，考慮到入戶銅管的腐蝕產(chǎn)物會加快消毒劑的衰減并催化部分DBPs的生成，一方面需要清理入戶管道，另一方面還可考慮防腐涂層材料及其他管材的使用。
3 總結(jié)與展望
3.1 技術(shù)提升
消毒副產(chǎn)物的前體物來源極其廣泛，除水源水中的天然有機物外，還包括有大氣顆粒物、人為污染物、水處理工程材料、管壁生物膜等。水廠需優(yōu)化技術(shù)工藝以協(xié)同去除原水中各類污染物及消毒副產(chǎn)物前體物，同時應(yīng)加強科技攻關(guān)，發(fā)展綠色高效水處理技術(shù)以降低從源頭到龍頭全過程中化學(xué)藥劑及工程材料的使用，例如開發(fā)高性能、抗污染、低能耗的物理分離技術(shù)，研發(fā)具備廣譜性、低副產(chǎn)物和持續(xù)消毒能力的安全消毒技術(shù)，攻關(guān)基于新能源、新材料、新理念的飲用水清潔凈化技術(shù)等。
3.2 水源保護
水資源是生態(tài)與環(huán)境的控制性要素，水源水的復(fù)合污染程度加劇不僅會增加水廠原水中DBPs前體物的種類及濃度，還會導(dǎo)致水廠工藝冗長和化學(xué)藥劑及工程材料的過度使用，并促進給水管網(wǎng)中管壁生物膜的生長。從長遠(yuǎn)角度來看，水源保護是消毒副產(chǎn)物源頭控制和飲用水水質(zhì)全面長效提升的關(guān)鍵所在。水源保護的意義不僅限于飲用水中DBPs的控制。正如我國國務(wù)院《水污染防治行動計劃》要求的“從水源到水龍頭全過程監(jiān)管飲用水安全”，相關(guān)部門需要完善我國飲用水水源的管理及保護制度以實現(xiàn)水污染防治和水生態(tài)保護，開展典型水源地風(fēng)險污染物篩查研究并加強湖庫型飲用水水源地生態(tài)/健康風(fēng)險關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，統(tǒng)一飲用水水源保護法規(guī)、統(tǒng)籌飲用水水源保護職責(zé)以及健全飲用水水源保護常態(tài)監(jiān)管，建立健全飲用水水源保護區(qū)的水環(huán)境生態(tài)保護補償機制，實施水源地的規(guī)劃分區(qū)和保護修復(fù)以及水源水質(zhì)的長期監(jiān)測與穩(wěn)步提升。(肖融、楚文海 )
