蓝绿藻氯化形成卤乙酸的过程及影响因素

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控制饮用水中消毒副产物(Disinfection By-Products,DBPs)是保障饮用水安全的重要任务之一,卤乙酸(Haloacetic acids,HAAs)是一类典型的消毒副产物。研究藻类氯化生成HAAs的过程对消毒副产物的控制具有重要意义。本论文以淡水中常见的四种蓝绿藻为目标物,其中小球藻(Chlorella vulgaris)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)作为绿藻代表,铜绿微囊藻(Microcystis aerugrinosa)和钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)作为蓝藻代表,研究了不同蓝绿藻氯化生成HAAs的过程。在此基础上,重点研究了小球藻氯化生成HAAs的影响因素,并考察了湘江原水氯化生成HAAs的特性,研究取得了以下结果:(1)四种蓝绿藻氯化生成HAAs的量均随着反应时间的增加而增加,在反应24 h时基本达到稳定。在pH为6-8时,HAAs生成量随着pH的增加而增加。当反应时间为24 h,pH=8时,小球藻氯化生成二氯乙酸(Dichloroacetic acid,DCAA)和三氯乙酸(Trichloroacetic acid,TCAA)的量分别达到34.5μg/mgTOC和42.0μg/mgTOC。与小球藻相比,斜生栅藻氯化生成DCAA和TCAA的量分别高出25.0%和3.0%,铜绿微囊藻氯化生成DCAA和TCAA的量分别高出58.0%和47.0%,钝顶螺旋藻氯化生成DCAA和TCAA的量分别高出17.0%和19.0%。四种蓝绿藻中铜绿微囊藻最易氯化生成HAAs。分析四种藻的生物化学组成表明,HAAs的生成量与藻细胞的蛋白质含量正相关。(2)以小球藻作为代表,对蓝绿藻氯化生成HAAs的影响因素研究表明:HAAs的生成量随着温度的升高而增加,且DCAA和TCAA的生成量在20℃-25℃达到最高,分别为38.0μg/mgTOC和42.0μg/mgTOC。金属离子Cu2+促进了DCAA的生成,但明显抑制了TCAA的生成且抑制作用随着pH的升高而增强。当pH=8.0,Cu2+加入量为1.0 mg/L时,TCAA的生成量与对照组相比减少了25.0μg/mgTOC。对比分析表明Cu2+对蛋白质氯化生成HAAs的影响与小球藻相似,Cu2+对小球藻氯化的影响与小球藻的中蛋白质含量有关。水中阴离子对HAAs生成的影响表现为:HAAs的生成量随着F-浓度的增加呈现先降低后增加的趋势,F-浓度为0.9 mg/L时,与对照组相比DCAA和TCAA分别降低了23.0%和30.0%,而当F-浓度为1.5 mg/L时,DCAA和TCAA的生成量仅下降了15.0%和1.0%。SO42-和NO3-对小球藻氯化过程中HAAs的生成影响较小。(3)湘江原水氯化夏季生成HAAs的生成量最高,冬季最低。原水夏季氯化生成DCAA和TCAA的量分别为33.5μg/L和31.0μg/L,冬季仅分别为17.0μg/L和18.0μg/L。
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