淺談飲用水中二氧化氯消毒技術(shù)及其副產(chǎn)物影響

樊世俊 陳永誠

摘 要： 二氧化氯具有用量少、作用快、效率高等特點(diǎn)，被稱為“第四代”廣譜、高效、無污染的殺菌劑，對絕大多數(shù)細(xì)菌和病原微生物有極強(qiáng)的滅活效果，且不易產(chǎn)生抗藥性，已被廣泛應(yīng)用于飲水消毒領(lǐng)域。二氧化氯的消毒效果基本不受酸度的影響。對細(xì)胞壁有較強(qiáng)的吸附能力和穿透能力，比一般的消毒劑更易進(jìn)入微生物體內(nèi)，在同等條件下它對微生物的滅活幾率增加。

關(guān)鍵詞： 飲用水；二氧化氯；消毒；副產(chǎn)物

微生物污染是飲用水安全的最大威脅，據(jù)研究資料表明[1]，我國每年發(fā)生腹瀉病約8.36億人次，5歲以下兒童中，每28人有一個(gè)因輪狀病毒腹瀉就診，每120人有一個(gè)因而住院治療。嚴(yán)格控制和預(yù)防飲用水微生物污染是保障飲用水安全的頭等大事，為此，世界各國均采取有效的飲用水消毒措施來控制其微生物的污染，確保飲水流行病學(xué)安全。

飲用水消毒方法可分為物理消毒法和化學(xué)消毒法兩大類。物理消毒法包括煮沸、紫外線、超聲波和超濾等方法；化學(xué)消毒法包括用氯、二氧化氯、臭氧、過氧化物、溴、碘以及某些金屬離子（如銀、銅等）進(jìn)行消毒。二氧化氯作為一種高效的飲用水消毒劑，已被廣泛應(yīng)用于飲水消毒領(lǐng)域。從表1比較可以看出，二氧化氯是目前眾多消毒技術(shù)中綜合性能較好的一種消毒劑。

1 二氧化氯及消毒作用機(jī)理

二氧化氯（ClO2）是一種黃綠色氣體，具有與氯極相似的刺激性氣味，沸點(diǎn)11 oC，凝固點(diǎn)為-59 oC，性質(zhì)活潑，具有強(qiáng)氧化性，在空氣中極不穩(wěn)定，其濃度達(dá)到10%就有爆炸的可能。因此，在生產(chǎn)中采用空氣或惰性氣體來稀釋空氣中的ClO2，使其濃度低于10%。二氧化氯易溶于水，溶解度約為氯氣的5倍，在室溫壓力為4kPa下溶解度為2.9 g/L，二氧化氯水溶液濃度在10 g/L以下時(shí)基本沒有爆炸的危險(xiǎn)性。在低溫、密閉和避光保存條件下性質(zhì)十分穩(wěn)定。二氧化氯在堿性溶液中會(huì)迅速發(fā)生歧化反應(yīng)，生成亞氯酸根和氯酸根的混合物，輕度酸化即可抑制其歧化作用，進(jìn)而提高其穩(wěn)定性。

1.1二氧化氯消毒技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢

與其他一般消毒劑比較，二氧化氯具有其獨(dú)特的優(yōu)勢，具體如下。

1.1.1二氧化氯不與腐殖酸等天然有機(jī)物反應(yīng)形成三鹵甲烷等致癌物質(zhì)。

1.1.2二氧化氯具有高效、強(qiáng)力的消毒效果。在常用消毒劑中，相同時(shí)間內(nèi)達(dá)到同等殺菌效果所需的濃度最低。對殺滅異養(yǎng)菌所需的濃度僅為氯的一半，對大腸桿菌的殺滅效果比氯消毒劑要高出5倍以上。對孢子的殺滅作用也強(qiáng)于氯[2]。

1.1.3二氧化氯消毒劑反應(yīng)速度快、作用時(shí)間久。溶于水后，基本不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不以二聚或多聚狀態(tài)存在，在水中的擴(kuò)散速度與滲透力都比氯快，特別在低濃度時(shí)尤為突出。

1.1.4二氧化氯具有廣譜殺菌性，是一種高效廣譜的殺菌劑，對絕大多數(shù)細(xì)菌和病原微生物有極強(qiáng)的滅活效果，且不易產(chǎn)生抗藥性。二氧化氯的消毒效果基本不受pH值的影響，在3.0-9.0的pH范圍內(nèi)均有較好的殺菌效果，對經(jīng)水傳播的病原微生物，包括病毒、芽孢等均有很好的消毒效果。因此，二氧化氯具有用量少、作用快、效率高等特點(diǎn)，被稱為“第四代”廣譜、高效、無污染的殺菌劑[3]。

1.2 二氧化氯消毒作用機(jī)理

二氧化氯對微生物的滅活機(jī)理原則上與一般氧化類消毒劑相同。首先進(jìn)入微生物體內(nèi)，然后破壞微生物體內(nèi)的酶和蛋白質(zhì)以達(dá)到滅活微生物的目的。但二氧化氯的消毒機(jī)理也有其獨(dú)特之處，具體如下[4]。

1.2.1二氧化氯對細(xì)胞壁有較強(qiáng)的吸附能力和穿透能力，因此，二氧化氯比一般的消毒劑更易進(jìn)入微生物體內(nèi)，在同等條件下它對微生物的滅活幾率增加。

1.2.2二氧化氯的共扼結(jié)構(gòu)及其獨(dú)特的電子轉(zhuǎn)移機(jī)制導(dǎo)致它具有較強(qiáng)的氧化能力，其理論氧化能力是自由氯的2.63倍。

1.2.3二氧化氯主要通過兩種機(jī)理滅活微生物，一是與微生物體內(nèi)的生物分子反應(yīng)；二是其影響微生物的生理功能。

2 二氧化氯消毒副產(chǎn)物及其影響

二氧化氯消毒副產(chǎn)物主要包括亞氯酸鹽和氯酸鹽。研究表明[5]，亞氯酸鹽和氯酸鹽對人體健康均有危害。世界衛(wèi)生組織指出，亞氯酸鹽屬于生成高鐵血紅蛋白的化合物，可導(dǎo)致高鐵血紅蛋白和溶血性貧血。美國、加拿大的研究資料顯示氯酸鹽可誘發(fā)神經(jīng)、心血管和呼吸道中毒、甲狀腺損害、貧血等癥狀，降低精子的活力及數(shù)量等。因此，采用二氧化氯消毒飲用水時(shí)，要嚴(yán)格控制其副產(chǎn)物的生成。

控制二氧化氯消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生首先應(yīng)從源頭上減少消毒副產(chǎn)物的形成，應(yīng)采用先進(jìn)的二氧化氯生產(chǎn)工藝和設(shè)計(jì)優(yōu)良的發(fā)生裝置，以及高純度的反應(yīng)原料和盡可能提高反應(yīng)效率。探求反應(yīng)的最佳濃度、酸度、溫度、壓力等條件。最大限度的降低水中的有機(jī)物含量，從而有效的控制二氧化氯消毒副產(chǎn)物的形成。

參考文獻(xiàn)

[1] 何濤， 鄂學(xué)禮. 二氧化氯飲水消毒技術(shù)安全一性研究[D]. 2008.

[2] 任月明. 供水系統(tǒng)消毒副產(chǎn)物檢測和控制方法的研究[D].2002.

[3] 商丹紅， 王正萍. 飲用水中消毒副產(chǎn)物及其檢測方法的研究[D]. 2004.

[4] 張金松. 飲用水二氧化氯凈化技術(shù). 第1版. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2003.

[5] 陳忠林， 范潔， 楊榮華. 飲用水加氯消毒副產(chǎn)物及其控制技術(shù)的發(fā)展[J]. 哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào)， 2000， 33（6）： 35-39.

作者簡介：樊世?。?963年—），男，主管檢驗(yàn)師，主要從事生活飲用水、食品等檢測檢驗(yàn)工作與研究。

通訊作者：陳永誠，甘肅臨夏人，碩士研究生， 主管檢驗(yàn)師，主要從事生活飲用水、食品、化妝品及環(huán)境衛(wèi)生的檢測檢驗(yàn)工作與研究。