【摘 要】
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氨基酸(Amino acids,AAs)是水体中重要的含氮有机物,不少研究已证实水体中的AAs是许多含氮消毒副产物的前体,其中有些消毒副产物具有细胞毒性和致癌性,有些消毒副产物可以产生异味。然而,有关AAs在我国河流和饮用水源中的浓度水平和去除特性研究极少。因此,本硕士论文在建立一种有效测定水体中十五种氨基酸分析方法的基础上,研究了它们在我国南方八个自来水厂的浓度水平和去除,并进一步研究了它们的产
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氨基酸(Amino acids,AAs)是水体中重要的含氮有机物,不少研究已证实水体中的AAs是许多含氮消毒副产物的前体,其中有些消毒副产物具有细胞毒性和致癌性,有些消毒副产物可以产生异味。然而,有关AAs在我国河流和饮用水源中的浓度水平和去除特性研究极少。因此,本硕士论文在建立一种有效测定水体中十五种氨基酸分析方法的基础上,研究了它们在我国南方八个自来水厂的浓度水平和去除,并进一步研究了它们的产二氯乙腈潜能。主要研究结论如下:(1)针对目前AAs测定方法主要基于衍生化+气相色谱质谱或者衍生化+高效液相色谱存在分析步骤繁琐和检测限高等不足,开发建立了一种基于固相萃取-超高压液相色谱串联质谱法测定水体中十五种游离氨基酸(free amino acids,FAAs)的痕量方法。该方法具有良好的线性(R~2>0.991),检出限低(LOD,0.01~0.27 nmol/L),在自来水水源中的标准添加回收率为69.8%~117.9%,相对标准偏差低(RSD,0.3~13.2%)。此外,本探究确定了固相萃取操作可有效消除基质干扰。(2)调查了十五种FAAs在西江水体和8个自来水厂(简称A,B,C,D,E,F,G和H水厂)的浓度水平,以及它们在自来水厂中的去除特性。调查发现,总游离氨基酸浓度最高的是G和H自来水厂,浓度分别为222.9和219.2 nmol/L;最低的是A自来水厂,相应浓度为107.6 nmol/L。D和H自来水厂对总游离氨基酸的去除率最高、分别为61.8%和56.7%;C自来水厂的去除率最低,为30.4%。在八个自来水厂中总去除率最高的FAAs为天冬氨酸和缬氨酸,其相应去除率分别为74.3%和60.6%;总去除率最低的为色氨酸,仅为22.6%。在水厂最后加氯消毒环节中,十五种氨基酸去除率最高的前三种氨基酸分别为天冬氨酸、丝氨酸和异亮氨酸,其相应去除效率分别为21.9%,17.2%和15.1%。去除率最低的三种氨基酸分别为丙氨酸、苏氨酸和苯丙氨酸,对应去除效率为5.4%,7.1%和7.2%。对F水处理厂连续5次取样,频率为每月一次,发现平均去除率最高的氨基酸是天冬氨酸、谷氨酸和酪氨酸,分别为16.4%,14.7%和14.5%。调查发现,天冬氨酸是氯消毒中反应活性最高的氨基酸;常规过滤消毒自来水处理工艺对总游离氨基酸的平均去除率约为46.5%。确定了丝氨酸、甘氨酸、亮氨酸、丙氨酸、异亮氨酸是水体中五种最主要的氨基酸,而天冬氨酸、谷氨酸和酪氨酸是氯消毒反应最活跃的三种氨基酸。(3)在实验室条件下进行了氯消毒模拟实验,探究了丝氨酸、甘氨酸、亮氨酸、丙氨酸、异亮氨酸天冬氨酸、谷氨酸和酪氨酸的二氯乙腈(dichloroacetonitrile,DCAN)生成潜能。模拟研究显示,8种氨基酸氯消毒后DCAN生成潜能最大的是天冬氨酸和酪氨酸,分别为6.31,4.89μmol/mmol。水体中5种主要的游离氨基酸中丙氨酸生成潜能较高,相应潜能为2.62μmol/mmol,其次是丝氨酸和甘氨酸,分别为1.41和1.32μmol/mmol。丝氨酸、酪氨酸、丙氨酸、甘氨酸和天冬氨酸的DCAN生成量最多,相应浓度分别为5.05,4.03,3.60,3.30和2.98μg/L。十五种混合氨基酸以超纯水和原水为基质进行模拟氯消毒时,超纯水组与原水组经过36小时氯消毒以后,DCAN生成潜能分别为2.57和3.04μmol/mmol。超纯水组的潜能高于8种游离氨基酸的平均生成势(2.18μmol/mmol),表明其余7种氨基酸的生成潜能可能高于其中一部分氨基酸。超纯水组与原水组DCAN的最终生成量为43.86,51.87μg/L。这表明原水水体中存在其他的DCAN前体物,在氯消毒过程也参与了DCAN的生成反应。
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