饮用水中总有机碳（ＴＯＣ）研究进展

饮用水中总有机碳（ＴＯＣ）研究进展

张慧东余群

张慧东余群（淮安市疾病预防控制中心江苏淮安２２３００１）

【中图分类号】Ｒ１５３．６【文献标识码】Ａ【文章编号】１５５０－１８６８（２０１４）１０

【摘要】回顾国内外水中总有机碳研究进展及趋势，阐述我国饮用水中总有机碳监测开展情况，并展望未来饮用水中总有机碳研究的发展方向。

【关键词】饮用水；总有机碳随着经济加速发展，我国水资源质量不断下降、有机物污染越来越严重，水污染事件层出不穷，严重威胁公众的饮水安全［１］。

总有机碳（ＴＯＣ）分析技术主要应用于水体中溶解性和悬浮性有机物含碳的总量检测。欧美国家中如美国德国主要以总有机碳指标来监测水体中的有机物含量，近年我国也将其纳入《生活饮用水卫生标准》（ＧＢ／Ｔ５７４９－２００６）检测项目中。相比水中有机物成分分析存在实验周期长、分析成本高、难以对突发性水污染事故作出及时有效地分析判断的缺点，ＴＯＣ以其简单、快捷、准确的特性作为综合评价水质有机物污染指标，更具实际意义［２］。

１国内外研究进展国内外有关水中ＴＯＣ的研究更多集中在ＴＯＣ过高所引起的污染和毒理效应。研究结果表明水体中的ＴＯＣ主要由腐殖物质组成，按其存在状态大致可分为颗粒的（ＰＯＣ）和溶解的（ＤＯＣ）。ＰＯＣ一般在水处理的混凝沉淀和过滤—４４８—过程中能够有效去除，饮用水中含量较低。而ＤＯＣ特别是小分子（＜５００）ＤＯＣ应用常规水处理效果不好，ＴＯＣ检测结果可用来反映水厂去除小分子ＤＯＣ能力的参考指标［３］。同时ＴＯＣ提供了天然有机物（ＮＯＭ）含量这个关键参数，现有研究证明生产饮用水的水源水中高含量的ＮＯＭ在进行氯化消毒过程中会产生大量消毒副产物（ＤＢＰｓ），其中数量最多的是三卤甲烷（ＴＨＭｓ），动物试验证明ＴＨＭｓ具有致癌性和致畸性，可引起肝肾和肠道肿瘤，因此美国环保署（ＵＳＥＰＡ）规定了ＴＯＣ含量限值防止在最终的水产品中出现ＤＢＰｓ。Ｂｌａｃｋ［４］等（１９９６）关于ＴＯＣ对ＴＨＭｓ致癌风险的相关性研究显示，当ＴＯＣ＜１．０ｍｇ／Ｌ时，总致癌系数很小（＜０．２人／年／百万人），而当ＴＯＣ＝２．０ｍｇ／Ｌ时，总致癌系数为１．３人／年／百万人；当ＴＯＣ＝４．０ｍｇ／Ｌ时，总致癌系数为３．１人／年／百万人。因此，要使ＤＢＰｓ总的致癌风险控制在１．０人／年／百万人以下，ＴＯＣ应小于２．０ｍｇ／Ｌ，最好控制在１．０ｍｇ／Ｌ以内。此外，饮用水中ＴＯＣ还与致突变活性有一定相关性［５］。肖贤明［６］等关于不同净化程度饮用水及水源水ＴＯＣ与Ａｍｅｓ的关系研究结果显示，Ａｍｅｓ试验ＭＡ与ＴＯＣ呈较好的正相关，当ＴＯＣ＞１ｍｇ／Ｌ时，ＭＡ＞２，水的Ａｍｅｓ试验呈阳性。

以上研究结果表明，饮用水中ＴＯＣ结果高低直接影响公众的身体健康水平，纳入常规监测极具指导意义。

２国内饮水中ＴＯＣ监测开展情况目前国外特别是欧美发达国家，已将ＴＯＣ列入饮用水监测常规项目，我国虽然在１９９１年就发布《水质总有机碳（ＴＯＣ）的测定非色散红外线吸收法》（ＧＢ１３１９３－９１），并于２００６年将ＴＯＣ纳入《生活饮用水卫生标准》（ＧＢ／Ｔ５７４９－２００６）检测项目中，但至今ＴＯＣ检测仅在一些大中发达城市中被开展，与发达国家相比不管是监测范围还是监测频次都远远落后。而国内关于ＴＯＣ监测方面研究相对较少，各地结果由于研究时间和环境因素不同也略有差异。

周珊［７］等分析了北京市水源水、出厂水及二次供水的ＴＯＣ监测结果，发现水源水中以地下水井水为水源水的水厂，其源水及出厂水的ＴＯＣ值较小，平均值分别为０．５４ｍｇ／Ｌ和０．７７ｍｇ／Ｌ；而以地面水为水源水的水厂源水及出厂水ＴＯＣ含量明显增高，平均值分别为２．０ｍｇ／Ｌ和１．７２ｍｇ／Ｌ；相比暴露于环境中的湖水及水库水ＴＯＣ值更高，平均值达到２．８ｍｇ／Ｌ，受到有机物污染最为严重；高层建筑二次供水设施有机物污染情况分析表明涂料类（特别是瓷釉）水箱浸泡后ＴＯＣ检测结果最高，特别是７２小时浸泡后ＴＯＣ结果明显高于玻璃钢类的水箱。另一项河南省城市饮用水系统ＴＯＣ监测分析研究中，杨瑞春［８］等依据水源类型、常规水处理方式随机抽取以地表水为水源的水源水、出厂水、末梢水方式随机抽取６地市１８家水厂作为调查对象，结果显示以地下水为水源的水源水、出厂水、末梢水中ＴＯＣ含量均值分别为０．１８ｍｇ／Ｌ、０．２０ｍｇ／Ｌ、０．９２ｍｇ／Ｌ，以地表水为水源的水源水、出厂水、末梢水中ＴＯＣ含量均值分别为２．１９ｍｇ／Ｌ、１．５９ｍｇ／Ｌ、２．３７ｍｇ／Ｌ，结果明显增高。通过北京河南的调查结果发现，以地表水为水源水中ＴＯＣ含量明显高于以地下水为水源水中ＴＯＣ含量，这是由于地表水更易受自然因素、生活污水和工业废水的污染影响，而出厂水ＴＯＣ含量低于水源水说明水厂中常规的处理工艺对ＴＯＣ有一定去除作用，但作用有限，按照国外经验如果水源水的ＴＯＣ含量超过２．０ｍｇ／Ｌ，水厂消毒过程中投氯量过多可能导致大量卤代有机污染物的生成，对公众健康造成潜在风险。同时关于饮水中ＴＯＣ标准研究，国内王严［９］等通过北京市饮用水ＴＯＣ监测，并结合美国德国提出的ＴＯＣ最高阈值，将北京市的生活饮用水ＴＯＣ标准值定位４ｍｇ／Ｌ，这比国家现行的饮水卫生标准中ＴＯＣ限值低１ｍｇ／Ｌ，为控制本地饮水中的有机污染状况提供科学数据。

３展望近年，随着ＴＯＣ分析仪的普及和应用，很多实验室都开展饮用水中ＴＯＣ的测定，但相对的研究成果却很少，特别是在实际应用中还未能发挥其应用价值。

希望未来几年，各个地区实验室能够加强饮水中ＴＯＣ的监测，提供大量监测数据，并结合各地区饮水中有机物污染状况为我国制定新的饮用水ＴＯＣ限值标准提供依据；选择ＴＯＣ监测结果比较高的地区，开展与人体健康相关的风险评估研究工作；各个地区能够建立饮水系统ＴＯＣ含量数据库，为本地饮用水安全预警工作提供数据支持。相信随着这些研究工作的开展，ＴＯＣ检测及应用会进一步得到改进和完善。

参考文献［１］张崇华，闫海，王春莲．饮用水有机物污染及安全评价技术研究进展［Ｊ］．环境与健康杂志，２０１３，０３：２７８－２８１．［２］杨丹，潘建明．总有机碳分析技术的研究现状及进展［Ｊ］．浙江师范大学学报（自然科学版），２００８，０４：４４１－４４４．［３］黄永东，肖贤明，徐显干，吴兆红．ＴＯＣ作为饮用水水质指标的探讨［Ｊ］．净水技术，２００５，０３：４８－５１．［４］Ｂｌａｃｋ，ＢＤ，Ｈａｒｒｉｎｇｔｏｎ，ＧＷ，ａｎｄＳｉｎｇｅｒ，ＰＣ，Ｒｅｄｕｃｉｎｇｃａｎｃｅｒｒｉｓｋｂｙｉｍｐｒｏｖｉｎｇｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｒｅｍｏｖａｌ［Ｊ］．ＪＡＷＷＡ，１９９６，８８（６）：４０～５２．［５］ＡｍｅｓＢ．Ｎ．，ＭｅｔｈｏｄｓｆｏｒｄｉｒｅｃｔｉｎｇｃａｒｅｉｎｏｇｅｎｓａｎｄｍｕｔａｇｅｎｓｗｉｔｈｔｈｅＳａｌｍｏｎｅｌｌａ／Ｍａｍｍａｃｉａｎ－ｍｉｃｒｏｓｏｍｅｍｕｔａｇｅｎｉｃｉｔｙｔｅｓｔ．Ｍｕｔ．Ｒｅｓ．，１９８５，３１：３４７～３６３．［６］肖贤明，林耀军，潘海祥，刘祖发，傅家谟．饮用水Ａｍｅｓ致突变性与主要有机污染指标的关系［Ｊ］．中国科学院研究生院学报，２００２，０２：１２５－１２８．［７］周珊，王严，陈斌生，张晓鸣，盛金妹，李焕如，姜江．北京市生活饮用水和源水中总有机碳（ＴＯＣ）调查与水质评估［Ｊ］．中国卫生工程学，１９９８，０３：１０－１４．［８］杨瑞春，张榕杰，翟志雷．河南省城市饮水系统中总有机碳含量分析［Ｊ］．环境与健康杂志，２０１０，１２：１１００－１１０１．［９］王严，杜红，盛金妹．北京市饮用水ＴＯＣ标准的研究［Ｊ］．中国卫生工程学，２００５，０５：２８－３０．