王麗花，周鴻，張曉健，王占生
(清華大學環境科學與工程系，北京100084)

　　摘要：以西南L市的供水管網為研究對象，以可同化有機碳(AOC)、三鹵甲烷(THMs)、鹵乙酸(HAAs)為評價指標，研究了不同季節給水管網中水質的變化情況。結果表明：三鹵甲烷在管網中只受余氯的影響，其含量一般隨管道長度的增加而增加；鹵乙酸和AOC在管網中的變化受余氯和微生物活性的影響，其含量一般隨管網延伸而先增加后減少，溫度越高則下降越快。溫度和余氯是管網中控制消毒副產物和AOC濃度的重要因素。
　　關鍵詞：供水管網；可同化有機碳；三鹵甲烷；鹵乙酸
　　中圖分類號：TU821.3
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：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)

　　飲用水水質對人體健康的影響主要包括兩個方面：微生物風險和化學物風險。微生物風險主要是由飲用水中的水生致病菌引起的，通過飲用水傳播病原的微生物主要有細菌、病毒、原生動物和腸蟲等；飲用水的化學物風險是水中一些人工合成有機物如殺蟲劑、除草劑、農藥以及氯化消毒副產物等對人體健康的威脅。
　　近年來的研究表明，出廠水中所含有機物是細菌在管網中滋生的必要條件。當有機物含量高時，即使保持很高的余氯，給水管道中仍可檢出幾十種細菌，除少數鐵細菌和硫細菌外，主要是以有機物為基質的異養菌。飲用水的生物穩定性(biological stability of drinking water)是指飲用水中可生物降解有機物支持異養菌生長的潛力。目前，國際上普遍以AOC作為飲用水生物穩定性的評價指標。
　　當前，歐洲的研究主要集中于AOC與管網中細菌生長的關系，美國則主要集中于消毒副產物的研究，將微生物風險和化學物風險分開討論。其實，氯化消毒、消毒副產物和生物穩定性是相互影響的。本研究以AOC、消毒副產物為主要測試指標，研究不同季節管網中水質變化規律。

1　試驗部分

1.1　取樣時間和地點的確定
　　為了研究不同季節的源水水質和水溫對飲用水中AOC和消毒副產物的影響，秋、冬、春三季連續測定，采樣時間分別為1999年10月31日、2000年3月1日和2000年4月21日，采樣點從出廠到管網末梢取五個點，分別為：出廠點、管網轉輸點(郫縣管網)、管網入口(路政處)、管網點(東二巷)、管網末梢(萬年場)。
1.2　試驗方法
　　三鹵甲烷：毛細管頂空進樣氣相色譜法。
　　鹵乙酸：微量萃取衍生化毛細管氣相色譜法。
　　AOC：以飲用水中普遍存在的熒光假單胞菌P17和螺旋菌NOX為測試菌株，以乙酸鈉作為標準營養基質，將P17和NOX分別接種在標準乙酸鈉溶液和水樣中，在22～25 ℃下培養2～3 d后再對培養液進行平板計數，根據待測水樣接種的P17和NOX的生長穩定期菌落數和產率系數求出待測水樣的AOC濃度。

2　結果與討論

2.1管網中AOC的變化規律
　　L市供水管網中AOC的變化如表1所示。

表1　　AOC在管網中的變化規律

μg/L 表 管網點 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為出廠水，B為管網轉輸點，C為管網入口，D為管網點，E為管網末梢。

　　從表1可以看出，該城市供水管網中AOC濃度較低，主要以AOC—P17為主。冬、春季節AOC大約在80～100 μg/L之間，基本屬于生物穩定的飲用水；秋季的溫度較高，AOC略有增加，在110 μg/L左右。
　　從三個季節的測定結果看出，管網中AOC—P17濃度受季節變化的影響較大。秋季的源水中TOC含量和管網中水溫(15～17 ℃)較高，使管網中AOC—P17的濃度較大。隨著溫度的降低，AOC—P17的濃度也隨之降低。三個季節的管網中AOC濃度波動在60～110 μg/L之間，但季節變化對AOC—NOX的影響較小(約為14 μg/L)。管網中AOC含量的變化是氯氧化和細菌分解等雙重作用的結果。氯氧化引起水中AOC的增加，而后者則引起AOC的減少。秋季測定結果表明，管網中AOC的基本變化規律是先上升后下降，可能是由于秋季氣溫較高，居民用水量相對較大，加氯后在清水池的水力停留時間不足，水中有機物未能與氯完全反應，導致出廠水至管網轉輸點的AOC繼續上升；隨著出廠距離增加，余氯逐漸減少，對細菌的抑制作用減弱，使得管網中的細菌活性增強，引起AOC的減少。冬季和春季測定結果表明，從出廠到管網末梢，沿程各點AOC變化不大，主要是因為冬、春季用水量相對小，加氯后在清水池的停留時間較長，氯與有機物充分反應，使AOC在出廠水中達到最大；而且冬季溫度較低，細菌活性較弱，AOC在管道沿程的變化很小。
2.2管網中消毒副產物的變化規律
2.2.1THMs的變化規律
　　THMs在L市供水管網中的變化如表2所示。

表2　　THMs在管網中的變化規律

μg/L 表 季節 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為出廠水，B為管網轉輸點，C為管網入口，D為管網點，E為管網末梢，1.3/2.0代表同一季節的兩次測定結果。

　　由表2可知，管網水中THMs＜20 μg/L。季節變化對THMs的影響較大，隨溫度的增加，THMs的含量明顯增加。整個管網沿程的三鹵甲烷增加較快，但從管網轉輸點到末梢，三鹵甲烷隨管線距離的增加而增加較小，主要是因為從出廠到管網轉輸點(郫縣)，一部分在清水池中未能反應的三鹵甲烷前體物和余氯繼續反應生成三鹵甲烷，而到管網轉輸點則反應終止；同時，三鹵甲烷屬于生物難降解有機物，因此在管網中呈先上升后不變的趨勢。只有管網末梢(萬年場)的三鹵甲烷在三個季節中均有所降低，可能是因為萬年場距第M水廠較近，M廠源水中三鹵甲烷前體物含量相對L廠為低。
2.2.2HAAs的變化規律
　　鹵乙酸在L市管網中的變化如表3所示。

表3　　HAAs在管網中的變化規律

μg/L 管網點 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為出廠水，B為管網轉輸點，C為管網入口，D為管網點，E為管網末梢，2.30/3.32代表同一季節的兩次測定結果。

　　由表3可知，L市管網水中鹵乙酸含量較低(＜20 μg/L)；同THMs一樣，季節變化對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中先上升后下降，與AOC的變化規律相同，其原因也基本類似。由于加氯后在水廠停留時間不足，氯與鹵乙酸前體物未完全反應，使得峰點出現在管網轉輸點(郫縣管網處)；隨著出廠距離的增加，余氯逐漸減少，對細菌的抑制作用減弱，DCAA又屬于生物易降解有機物，使管網中的細菌對DCAA的降解能力增強，引起DCAA的減少。冬季管網中DCAA濃度較低(＜10 μg/L)，在管網中先上升，然后基本保持不變，主要是因為冬季管網中的水溫較低，細菌生長活性也隨之降低。
　　三氯乙酸(TCAA)在管網中基本呈上升趨勢，其中秋季呈現為先上升后保持不變，主要原因是秋季溫度較高，使有機物與氯反應速率增加，在管網轉輸點反應終止；加上TCAA屬于生物難降解有機物，不受細菌活性影響，而冬、春季溫度不高，反應速度慢，TCAA在管網中基本呈上升趨勢。總的來說，HAAs在管網中的變化受氯氧化和細菌分解的雙重影響，一般在溫度較高時表現為先上升后下降，溫度低時表現為先上升后保持不變。

3　結論

　　①L市的管網水質較好，三鹵甲烷和鹵乙酸含量均＜20 μg/L，AOC＜100 μg/L，基本屬于生物穩定性飲用水。
　　②溫度是控制管網中水質變化的重要因素，溫度越高，三鹵甲烷、鹵乙酸、AOC含量越高。
　　③鹵乙酸在管網中的變化受余氯和微生物活性的影響，其含量一般隨管網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物，在管網中只受余氯的影響，其含量一般隨管道長度的增加而增加。
　　④AOC在管網中的變化受余氯和微生物活性的影響，其含量一般隨管網延伸而先增加后減少。

參考文獻：

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　　作者簡介：王麗花(1973-)，女，山西朔州人，清華大學環境科學與工程系，在讀博士生，研究方向為水污染控制。
　　電　　話：(010)6278219662777558
　　E-mail:lihua.wang@263.net
　　收稿日期：2000-12-20