饮用水中卤代乙酰胺类含氮消毒副产物的前体物识别与生成机制研究

含氮消毒副产物（N-DBPs）的控制是水处理领域的研究热点，卤代乙酰胺（HAcAms）是一类新近发现且较为典型（毒性较大、浓度较高、分布较广）的饮用水N-DBPs。明确HAcAms前体物特性和揭示其生成机制是实现HAcAms源头和过程控制的关键。本项目将在前期单一HAcAms化合物研究基础上，转向其混合物，健全氯代和溴代类HAcAms定性定量分析、水样保存和生成潜能测试集成技术体系；探明水源水和水厂各工艺过程出水中HAcAms浓度与生成潜能；建立高效膜浓缩与树脂吸附联用有机物分离技术，筛选具有较高HAcAms生成潜能的有机物组分，识别HAcAms前体物，明确前体物特性；研究关键前体物生成HAcAms过程中的交互影响规律，建立HAcAms生成响应模型；结合分子模拟与多质谱组合产物定性技术，揭示HAcAms生成路径；提出以改善水质、控制HAcAms生成的工艺理论与技术对策。

饮用水中的新兴高毒性含氮消毒副产物（N-DBPs）是市政给水处理领域的国际研究热点之一。明确N-DBPs前体物特性和揭示其生成机制是实现N-DBPs有效控制的关键，本项目围绕该问题，从分析方法开发、浓度和潜能调查、前体物识别和生成机制探析等多方面对9种卤代乙酰胺(HAcAms)等N-DBPs开展了系统研究:.(1)分析方法开发：针对HAcAms分子量小、中等极性、挥发性弱、可发生水解等特性所导致的难于检测其浓度和测定其生成潜能的难题，开发出适用于饮用水中所有9种氯代和溴代HAcAms的精确定量和潜能测定方法。.(2)浓度和潜能调查：针对我国局部地区高溶解性有机氮(DON)水源和相应处理工艺，调查水厂工艺出水中HAcAms等DBPs的浓度及生成潜能变化与种类分布随季节变化规律，提出了基于DON等指标的HAcAms浓度预测模型。. (3)前体物识别：调查了不同水源水中HAcAms的生成潜能，选择潜能较高的水体，结合有机物高效浓缩与分离技术，从水源水DON→亲水酸性DON→小分子DON→溶解性微生物产物和芳香性蛋白质→氨基酸层层筛选，识别出若干自由和复合氨基酸是HAcAms的关键前体物。为从工程上对HAcAms等N-DBPs开展源头控制（消毒之前去除前体物）提供了理论依据。.(4)生成机制探析：基于识别出的前体物，结合分子模拟与质谱定性分析，探明了影响HAcAms等N-DBPs生成的关键因子和主要生成路径，初步揭示了Cl-Br-HAcAms等N-DBPs的生成机制。为从工程上对HAcAms等N-DBPs开展过程控制（调整消毒工艺来降低 HAcAms 的生成量）提供了理论依据。.(5)末端控制：基于上述前体物和生成机制的研究，HAcAms和卤乙腈（HANs）水解的最终产物主要为卤乙酸（HAAs），HANs和HAcAms可视为“潜在HAAs”。系统对比了光氧化工艺对上述DBPs的综合控制效果，发现微曝气可以有效提高UV激活H2O2高级氧化工艺对HAAs、HANs和HAcAms等DBPs的控制效果。.在该项目的资助下，在ES&T、Water Res等杂志上发表SCI收录论文12篇（一作9篇，通讯3篇），累计影响因子>50；发表EI收录论文2篇；申请发明专利5项，授权2项。综上，通过本项目的研究，在一定程度上为N-DBPs的综合控制提供了理论和技术支撑。