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饮用水嗅味物质识别与调控技术

主要参与人:于建伟、黄鑫、苏命

2019年“十二五”水专项课题《饮用水特征嗅味物质的识别与控制技术研究与示范》顺利完成验收,在如下方面取得重要成果:

1. 形成较为完整的饮用水嗅味表征方法体系。建立100余种特征嗅味物质的多组分同时定量分析方法,并构建了涵盖500种特征化合物的嗅味物质筛查数据库,形成包括感官评价、嗅味物质筛查、嗅味物质高通量质谱分析、产嗅藻定性定量识别以及藻类自动计数系统等在内的饮用水嗅味表征方法体系,解决了复杂水质条件下关键致嗅物质鉴定的难题。相关方法在上海、山东、珠海等13个城市水质监测站进行了推广应用,嗅味物质筛查数据库和藻类技术系统已经作为软件进行了转化,编制完成《饮用水嗅味感官评价方法规程》,支撑了《生活饮用水检测方法标准》GB-5750中嗅味及嗅味物质检测方法的修订,大幅提升了行业嗅味管理能力。

2. 第一次阐明了我国重点流域饮用水的嗅味特征。完成了针对重点流域32个城市145个自来水厂水源和出厂水的嗅味特征调查,发现80%以上地表水源和近一半出厂水存在不同程度嗅味,主要类型为腥臭味和土霉味,还有少量鱼腥味和化学味。近三分之一的地表水源中存在腥臭味,二甲基二硫和二甲基三硫等硫醚类物质是主要致嗅物质(图1,Envion. Pollut. 2019)。特别需要指出的是,第一次发现双(2-氯-1-甲基乙基)醚以及2-甲基-1,3-二氧戊环和1,4-二氧六环等一批化学类嗅味物质污染比较普遍,此类物质除产生嗅味外,还具有一定的健康风险。成果直接支撑了《生活饮用水卫生标准》(GB5749)中嗅味相关指标的修制订。基于人群行为响应产生的经济负担开展嗅味风险评价,为对饮用水中不同类型污染物导致的风险进行比较和管理做出了积极的尝试(图2, Wat. Res. 2020)。


图1. 重点城市水源腥臭味调查结果   


图2. 基于人群行为响应的嗅味可接受性评估框架

3. 形成了针对三类典型嗅味的控制技术策略。针对土霉味、腥臭味/化学味和鱼腥味这三类我国最具代表性的嗅味问题,创新性地提出了水源-水厂协同的嗅味控制技术策略,丰富和发展了嗅味控制技术。针对湖库水源丝状蓝藻增殖导致的MIB嗅味问题,发现水下光强分布是影响产嗅藻生长的关键驱动因子,提出通过调节水位或浊度等手段进行水下光照控制、抑制产嗅藻生长的新思路(图3,Sci. Total Environ. 2019)。针对水厂工艺,明确提出以氧化为核心进行硫醚类物质去除、以活性炭为核心进行土霉味去除、以氧化与吸附耦合进行复杂嗅味物质去除的嗅味控制工艺思路,开发出以微孔孔容为主的高效活性炭筛选及工艺优化方法(Wat. Res. 2020),显著提升活性炭吸附效能。相关成果示范应用于上海长流陂水厂(16万m3/天)、呼和浩特市金河水厂(20万吨/天)和深圳长流陂水厂(35万吨/天)的嗅味控制。基于上述成果,编制完成《饮用水嗅味控制与管理技术指南》,并为多个城市水司和水源管理部门提供了有关嗅味和产嗅藻控制的技术服务,如上海金泽水库、苏州东太湖备用水源、珠海水库群、深圳石岩水库、天津于桥水库等,提升了相关部门的嗅味应对和处置能力。


图3. 产嗅藻原位光控技术原理          

图4. 臭氧预处理对于MIB吸附效能的提升


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