氯化物消毒综述

氯化物消毒综述

王丽娟陈鑫

王丽娟陈鑫（松江区疾病预防控制中心上海松江201620）

一、氯消毒概况及其原理

饮用水中采用氯消毒方法始于20世纪初，其作为消毒剂已经有100多年的历史。1854年伦敦霍乱流行，JohnSnow博士经过仔细的流行病学研究之后，确定水是这种疾病的传播方式。1881年Koch在实验室证明，氯气可以杀死病菌。1904年英国LINCOLN发生了一场通过饮用水传染而引发伤寒大流行病的事件，为了达到杀菌的效果水厂首次采用次氯酸钠作为消毒剂，对出厂水前进行消毒，自此之后世界各地水厂陆续使用氯消毒达到杀菌的效果。1908年芝加哥的BubbleyGreek过滤厂开始将氯消毒作为常规消毒。1912年液氯消毒被应用到大型设施中，从此氯化工艺迅速增加。

目前，氯消毒已成为传统的消毒方法，常用的化学药剂有液氯、漂白粉和漂粉精（次氯酸钙）等。液氯是将氯气压缩而成，氯气作为消毒剂在世界各地得到广泛应用。商品漂白粉Ca(OCl)Cl约含有效氯25～35%，漂粉精Ca(OCl)2含有有效氯60～70%[1]。

氯在水中杀死病菌的同时，由于其强氧化性，与水中有机物反应会产生许多有毒的氯化有机物。Rook等1974年提出有机物与氯反应的机制可以用两个步骤描述：即氯化反应阶段与水解反应阶段；而其反应形态可以分为氧化反应、替代反应、不饱和烃类加成反应、形成氯胺有机物反应等四种类型。某些环状化合物当其环上含有羧基或羟基等活化官能基时，会增加反应活性，更容易与氯反应；另外pH值，加氯量会决定加氯反应类型是氧化或取代反应，当加氯量低时主要进行取代反应，加氯量高时主要进行氧化反应。

二、氯消毒副产物的产生

氯消毒操作简单、成本低、消毒持续性好，经济有效。但是近年来，由于水源水受污染日益严重，单纯地在清水池前加氯已经不能应付日益恶化的水质，许多水厂纷纷采用二次或三次加氯即水源水加氯后再进行清水池前加氯，有的水厂在水质恶化时还在滤池前进行一次加氯，这样会产生大量的卤化消毒副产物。

产生卤化消毒副产物主要是水源的污染和水源水中含有腐殖质，氨基酸等天然有机物的缘故，其中腐殖质是有机物在微生物作用下，经过分解转化和合成形成的、性质不同于原有机物的新物质，其化学活性源于其复杂的结构和所带的多种功能基团，特别是含有氧功能基团。水中的腐殖质在水厂氯消毒处理过程中，导致卤代烃的形成而受到广泛关注。1974年荷兰(Rook)及美国(Beller)在自来水中检出了以氯仿为主的三卤甲烷。到目前为止，人们已在水源水中检测出2221种有害人类健康的有机物，而饮用水中有765种，其中致癌物有20种，可疑致癌物23种，促癌物有18种，致突变物有56种，这些物质除致癌外，还会引起人们的肝中毒、神经中毒、代谢紊乱等危害。

国内外许多研究，均证实自来水中的氯仿（THMs）来自于水源水的氯消毒过程，多数水源水中的含量一般较低，而经过氯消毒的自来水含量明显增加，其原因就是在于各种水源水中含有腐殖质、氨基酸等，在进行氯消毒过程中，产生对人们身体有害的氯仿、四氯化碳及少量的一氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷等卤代烃；其中氯仿对大鼠、小鼠具有致癌作用，四氯化碳具有多种毒理学效应，可诱发肝癌。

三氯甲烷（chloroform，CHCl3）又称氯仿，为无色、极易挥发的液体，长时间暴露在明火及高温下能燃烧。分子量119.39，相对密度1.49g/cm3(20/4℃)，沸点61℃，有特殊气味，其蒸汽有毒，有麻醉性，在光的作用下及在空气中能被氧化生成氯化氢和光气。微溶于水，能溶于醇、醚、苯的液体等。氯仿属于三类致癌物质，根据美国癌症研究中心的研究证实，氯仿是一种强的心脏血管抑制剂，对肝脏、肾脏也有毒性，可能造成肝脏的肿大和坏死。同时，对中枢神经系统会产生抑制作用。动物实验还发现，还会诱导小白鼠发生肝癌，也会造成心律不齐。

四氯化碳(carbontetrachloride，CCl4)又称四氯甲烷，为无色、易挥发、不易燃的液体，具氯仿的微甜气味。分子量153.84，相对密度1.595g/cm3(20/4℃)，沸点76.8℃，蒸气压15.26kPa(25℃)，蒸气密度5.3g/L。微溶于水，可与乙醇、乙醚、氯仿及石油醚等混溶。遇火或炽热物可分解为二氧化碳、氯化氢、光气和氯气等。四氯化碳用途广泛，以往曾用作驱虫剂、干洗剂。目前主要作为化工原料，用于制造氯氟甲烷、氯仿和多种药物。

四氯化碳是典型的肝脏毒物，但接触浓度与频度可影响其作用部位及毒性。高浓度时，首先是中枢神经系统受累，随后累及肝、肾；而低浓度时，长期接触则主要表现肝、肾受累。乙醇可促进四氯化碳的吸收，加重中毒症状。另外，四氯化碳可增加心肌对肾上腺素的敏感性，引起严重心律失常。人对四氯化碳的个体易感性差异较大，有报道口服3～5ml即可中毒，29.5ml即可致死。在160～200mg/m3浓度下可发生中毒。

由于卤化消毒副产物的多种毒理学作用，国内和国外大多数国家都制定了严格的饮用水卫生标准，同时也研究了分析水中卤代烃的方法。同时，由于氯消毒的安全问题，人们正在使用或研究其他消毒方法，研究较多的有臭氧、二氧化氯、双氧水、紫外光，光化学物质等消毒方法，以及少数的高锰酸钾、碘、重金属和它们的化合物的消毒[2]。

参考文献

[1]田颖等.影响饮用水中氯仿含量的主要因素[J].水处理技术.2008，26（6）：348.

[2]张绍园等.饮用水消毒副产物控制技术研究现状和发展[J].水处理技术.2011，24（1）：7-12.