疫期污水廠強化消毒下的水環(huán)境次生風險研究

時間：2020-04-08 11:08:58 來源：給水排水 作者：楚文海 等

1 研究背景

城鎮(zhèn)污水處理強化消毒，是防控新冠病毒經(jīng)糞便和污水擴散傳播的有效措施。次氯酸鈉等含氯消毒劑因具有廣譜和持久殺菌能力，在全國范圍內(nèi)使用規(guī)模巨大。然而消毒劑的過量使用會造成消毒后剩余消毒劑（即余氯）進入環(huán)境水體甚至水源地（圖1）�？紤]到“余氯”帶來的環(huán)境風險，生態(tài)環(huán)境部迅速出臺《應(yīng)對新型冠狀病毒感染肺炎疫情應(yīng)急監(jiān)測方案》，要求“疫情防控期間，在飲用水水源地常規(guī)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，增加余氯和生物毒性等疫情防控特征指標的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常情況時加密監(jiān)測，并及時采取措施、查明原因、控制風險、消除影響，切實保障人民群眾飲水安全”。

圖1 疫情防控期間含氯消毒劑的廣泛使用與介水遷移

同時，“余氯”具有高反應(yīng)活性，其會與受納水體中的有機物和無機物發(fā)生化學反應(yīng)，生成具有潛在毒性的副產(chǎn)物，部分消毒副產(chǎn)物具有細胞毒性、神經(jīng)毒性、基因毒性以及致癌、致畸、致突變的潛在三致特性。為了獲取重大疫情防控期間污水處理廠含氯消毒劑過量使用對受納水體造成次生環(huán)境污染（圖2）的相關(guān)科學數(shù)據(jù)，徐祖信團隊開展了相關(guān)實證評估。

圖2 研究對象

2 水樣采集

所調(diào)查污水處理廠執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，采用次氯酸鈉消毒。該廠依河而建，二沉池出水經(jīng)次氯酸鈉消毒后就近排入城市內(nèi)河河道。所采水樣包括污水處理廠消毒前的二沉池出水和消毒后的排放口尾水，以及受納河流上游（距離排放口約1200 m）和下游水體（距離排放口約100 m、1200 m、2000 m和3000 m）。該河水水質(zhì)滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）Ⅳ類標準，其流速緩慢，污水廠尾水排放量與河水流量之比約為1:5。

為更全面評估含氯尾水排放對受納河流的影響，并避免排放尾水中余氯濃度波動的干擾，在實驗室將二沉池出水消毒接觸30 min后與上游河水按一定體積比混合（1:10和1:50），考察不同混合比例下受納河水中余氯、微生物群落結(jié)構(gòu)、消毒副產(chǎn)物等的變化規(guī)律。所有實測水樣和模擬實驗用水皆來自實際水體。

圖3 水樣采集

3 分析檢測

氯含量（包括總氯和游離氯）通過HACH便攜式余氯儀現(xiàn)場測定，測定原理基于DPD（N,N-二乙基-1,4-苯二胺）比色法�；�合氯為總氯和游離氯的差值。

常規(guī)水質(zhì)指標參照《水和廢水監(jiān)測分析方法（第四版）》測定；熒光類物質(zhì)由三維熒光光譜儀測定。

微生物多樣性測序分析，包括水樣微DNA抽提、設(shè)計合成引物接頭、PCR擴增與產(chǎn)物純化、PCR產(chǎn)物定量與均一化、構(gòu)建PE文庫、Illumina高通量測序。

消毒副產(chǎn)物分析則由氣相色譜/電子捕獲檢測器（GC/ECD）和氣相色譜/質(zhì)譜儀（GC/MS）配合檢測，檢測前經(jīng)甲基叔丁基醚對水樣液液萃取富集濃縮。

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