基于非靶向高分辨质谱的饮用水DOM指纹与消毒副产物
李剑超 陕西师范大学
在饮用水处理和分配过程中，确保水质安全是一项至关重要的任务。其中，溶解有机质（DOM）的监测和分析对于评估消毒副产物（DBP）的形成潜力和有机污染物的影响至关重要。非靶向高分辨质谱（U-HRMS）技术已经成为揭示DOM组成和监测DBP形成的有力工具。本文将探讨U-HRMS在分析DOM指纹与DBP形成及有机污染物关系中的应用，并讨论如何利用这些信息来改善饮用水处理过程。
DOM指纹与DBP形成的关系
DOM是水体中存在的复杂有机化合物的混合物，其组成受到多种因素的影响，包括自然过程和人为活动。在饮用水处理过程中，DOM的组成会发生变化，这些变化与DBP的形成密切相关。DBP是消毒过程中形成的一组有机化合物，包括三卤甲烷（THMs）、卤代乙酸（HAAs）和其他卤代有机化合物。这些化合物可能对人体健康构成风险，因此监测和控制DBP的形成是饮用水处理的重要目标。
U-HRMS技术能够提供DOM的详细分子级信息，包括其分子式和结构特征。通过分析DOM指纹，研究人员可以识别出可能作为DBP前体的特定DOM组分。例如，某些具有高氧含量和低氢碳比的DOM化合物被认为更容易在消毒过程中形成DBP。此外，U-HRMS还能够监测不同消毒剂（如氯、氯胺、二氧化氯）处理后的DOM变化，从而帮助研究人员理解不同处理条件下DBP的形成机制。
有机污染物与DOM的相互作用
除了DBP的形成，DOM还可能与源水中存在的有机污染物发生相互作用。这些污染物可能来自工业排放、农业活动或城市废水，包括药物残留、全氟化合物等。这些有机污染物的存在可能会改变DOM的组成和性质，进而影响DBP的形成潜力和饮用水的安全性。
U-HRMS技术能够检测到这些有机污染物的存在，并分析它们与DOM之间的相互作用。例如，某些抗生素与DOM的结合可能会影响DOM的生物利用度和毒性，从而影响DBP的形成和去除效率。通过监测这些相互作用，研究人员可以更好地理解有机污染物对饮用水处理过程的影响，并开发出更有效的处理策略。
利用U-HRMS改善饮用水处理
U-HRMS技术的应用不仅有助于理解DOM指纹与DBP形成的关系，还能够帮助研究人员开发出更有效的饮用水处理方法。通过识别出DBP的主要前体和有机污染物的潜在影响，水处理工程师可以调整处理工艺，如优化混凝/絮凝过程、选择更适合的过滤材料和消毒剂，以及采用高级氧化过程等，从而减少DBP的形成并提高饮用水的安全性。
此外，U-HRMS技术还能够用于监测实验室和现场条件下的饮用水处理效果。通过比较处理前后的DOM指纹和DBP水平，研究人员可以评估不同处理方法的效果，并为实际的水处理提供科学依据。
非靶向高分辨质谱（U-HRMS）技术在分析DOM指纹、监测DBP形成和评估有机污染物影响方面发挥着重要作用。通过深入理解DOM与DBP之间的关系，我们可以更好地优化饮用水处理过程，确保供水的安全性和质量。