淺談飲用水中二氧化氯消毒技術及其副產物影響

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，被稱為“第四代”廣譜、高效、無污染的殺菌劑，對絕大多數細菌和病原微生物有極強的滅活效果，且不易產生抗藥性，已被廣泛應用于飲水消毒領域。二氧化氯的消毒效果基本不受酸度的影響。對細胞壁有較強的吸附能力和穿透能力，比一般的消毒劑更易進入微生物體內，在同等條件下它對微生物的滅活幾率增加。

關鍵詞： 飲用水；二氧化氯；消毒；副產物

微生物污染是飲用水安全的最大威脅，據研究資料表明[1]，我國每年發生腹瀉病約8.36億人次，5歲以下兒童中，每28人有一個因輪狀病毒腹瀉就診，每120人有一個因而住院治療。嚴格控制和預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，確保飲水流行病學安全。

飲用水消毒方法可分為物理消毒法和化學消毒法兩大類。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，已被廣泛應用于飲水消毒領域。從表1比較可以看出，二氧化氯是目前眾多消毒技術中綜合性能較好的一種消毒劑。

1 二氧化氯及消毒作用機理

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11 oC，凝固點為-59 oC，性質活潑，具有強氧化性，在空氣中極不穩定，其濃度達到10%就有爆炸的可能。因此，在生產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以下時基本沒有爆炸的危險性。在低溫、密閉和避光保存條件下性質十分穩定。二氧化氯在堿性溶液中會迅速發生歧化反應，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，進而提高其穩定性。

1.1二氧化氯消毒技術的獨特優勢

與其他一般消毒劑比較，二氧化氯具有其獨特的優勢，具體如下。

1.1.1二氧化氯不與腐殖酸等天然有機物反應形成三鹵甲烷等致癌物質。

1.1.2二氧化氯具有高效、強力的消毒效果。在常用消毒劑中，相同時間內達到同等殺菌效果所需的濃度最低。對殺滅異養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于氯[2]。

1.1.3二氧化氯消毒劑反應速度快、作用時間久。溶于水后，基本不與水發生化學反應，也不以二聚或多聚狀態存在，在水中的擴散速度與滲透力都比氯快，特別在低濃度時尤為突出。

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，對絕大多數細菌和病原微生物有極強的滅活效果，且不易產生抗藥性。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范圍內均有較好的殺菌效果，對經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，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理

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

1.2.1二氧化氯對細胞壁有較強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入微生物體內，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構及其獨特的電子轉移機制導致它具有較強的氧化能力，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理滅活微生物，一是與微生物體內的生物分子反應；二是其影響微生物的生理功能。

2 二氧化氯消毒副產物及其影響

二氧化氯消毒副產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神經、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量等。因此，采用二氧化氯消毒飲用水時，要嚴格控制其副產物的生成。

控制二氧化氯消毒副產物的產生首先應從源頭上減少消毒副產物的形成，應采用先進的二氧化氯生產工藝和設計優良的發生裝置，以及高純度的反應原料和盡可能提高反應效率。探求反應的最佳濃度、酸度、溫度、壓力等條件。最大限度的降低水中的有機物含量，從而有效的控制二氧化氯消毒副產物的形成。

參考文獻

[1] 何濤， 鄂學禮. 二氧化氯飲水消毒技術安全一性研究[D]. 2008.

[2] 任月明. 供水系統消毒副產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. 第1版. 北京：化學工業出版社， 2003.

[5] 陳忠林， 范潔， 楊榮華. 飲用水加氯消毒副產物及其控制技術的發展[J]. 哈爾濱建筑大學學報， 2000， 33（6）： 35-39.

作者簡介：樊世俊（1963年—），男，主管檢驗師，主要從事生活飲用水、食品等檢測檢驗工作與研究。

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