二氧化氯在饮用水消毒中的应用及其卫生学问题

沈孝兵1 黄志明2
（1 东南大学公共卫生学院；2 全国化标委二氧化氯工作组，200051）

　　摘要　二氧化氯是一种强氧化剂，具有高效、广谱的杀菌作用，由于其独特的化学结构和性质，其杀菌能力大大高于其他含氯消毒剂。因其强大的杀菌作用，二氧化氯在近十余年来备受推崇，被认为是医疗卫生、食品加工、环境卫生、饮水消毒及污水处理等方面杀菌、消毒、除臭和保鲜的理想药剂，广泛应用于饮用水、饮料、化妆品的生产过程及医院、公共场所、水产养殖、畜牧业的消毒灭菌、防腐除臭等[1,2,3]。本文就二氧化氯在饮用水消毒中的应用及其卫生学问题作一简要综述。
　　关键词　二氧化氯 消毒 卫生学

The Application of Chlorine Dioxide for The
Disinfection of Potable Water and its Hygiastic Problems
Shen Xiaobing1 Huang Zhiming2
（1 College of Commonality hygiene, Dongnan University
2 Chlorine dioxide work group, Committee of Chemistry Standard of China, 200051）

　　Abstract Chlorine dioxide is a kind of strong oxidant. It has high efficient and broad effect of disinfection. Because of its particular chemistry frame and character, the disinfection ability of Chlorine dioxide is much greater than any other chlorine disinfector. As a result, Chlorine dioxide received high esteem in recent tens of years. It has been regarded as the ideal medicament in the fields of medical treatment, foodstuff process, environmental sanitation, water disinfection and treatment of wastewater to sterilize, disinfect, deodorization and keeping fresh. It has been widely used in the process of drinking water, beverage, cosmetic and disinfection, sterilization antisepsis and deodorization in hospital, public sites, aquiculture, stock raising. This paper summarized the application of chlorine dioxide for the disinfection of potable water and its hygiastic problems.
　　Keyword Chlorine dioxide Disinfection Hygiastic

　　1．在饮用水消毒中的应用

　　由于含氯消毒剂（氯气、液氯等）具有杀菌力强、价格低廉、使用方便等特点，氯化消毒成为当今世界上应用最广泛的饮用水消毒方法，但随着水质日趋恶化，氯化消毒方法的副反应及局限性同样也很明显：①影响消毒效果因素多。如水的pH值、浑浊度、水温等。②与水中有机物作用形成具有致突变及致癌作用的卤代烃类（THMs）。这一问题自1974年在美国新奥尔良市发现以来，已引起全球关注。③对病毒的杀灭作用不强。除腺病毒外，肠道病毒对氯的耐受性比肠道菌要强的多。④长期使用引起微生物的抗药性增强，水中微生物的种类和数量直接影响到消毒效果，投加量愈益增大，副作用也愈加严重。
　　从70年代末开始，欧美等发达国家将二氧化氯用于饮用水消毒，并取得了较好的效果。近年十余年来，我国饮水二氧化氯消毒发展较快，山东华特、南京华浦、北京邦达等公司先后成功地开发了化学法二氧化氯发生器，并以较快的速度推广到国内水厂。二氧化氯饮水消毒具有以下特点。
　　1.1 杀菌谱广，消毒效果好：二氧化氯的氧化性极强，是氯制剂的27倍，其消毒效果及杀菌谱远远优于氯制剂。二氧化氯与细菌及其他微生物蛋白质中部分氨基酸发生氧化还原反应，使氨基酸分解破坏，进而控制蛋白质的合成，最终导致细菌的死亡。同时，二氧化氯对水处理系统中的过滤、沉淀等设备和管网中的藻类、异氧菌、铁细菌、硫酸盐还原菌、真菌及浮游生物等均具有较好的防止繁殖和杀灭效果[4,5,6]。
　　1.2不受pH等因素的影响：氯化消毒方法消毒饮用水主要是依赖HClO的作用，即含氯消毒剂在水中形成HClO，穿透细菌的细胞壁，作用于细菌的菌体蛋白及酶系统，引起细菌的死亡。其消毒效果取决于水中HClO的含量，而随着水的pH值的升高，水中HClO会逐渐分解，其消毒效果也会随之下降。二氧化氯消毒对pH值的适应范围要大得多，在pH值为6～10之间，其消毒效果比较稳定。实验研究表明，在pH值接近8.5时，同一浓度的二氧化氯和氯气在去除99％的大肠杆菌时，二氧化氯只需要15秒，而氯气则需要5min。有机物含量的升高，也会降低氯化消毒效果，而作为强氧化剂，二氧化氯受其影响则较小。
　　1.3减少卤代烃类有毒物质的产生：氯化消毒饮用水副产物卤代烃(THMs)的致突变及致癌问题已成为水处理卫生研究的一个热点问题，二氧化氯消毒饮用水能较好地解决这一问题[7]。同一水源的两个水厂，分别采用氯化消毒和二氧化氯消毒方法，前者末梢水中卤代烃含量保持在0.5ug/L～124.6ug/L的水平，后者末梢水中卤代烃均被消除[8]。但有研究报道，若水中存在溴离子，可产生一定量的溴仿[9]。
　　1.4改善饮水的嗅和味：作为强氧化剂，二氧化氯能分解水中酚类、藻类及腐殖质等，并能快速氧化H2S及氨类恶臭物质，除臭除味的效应非常明显。
　　1.5脱色及除铁除锰效果好：二氧化氯可将以有机键形式存在的Mn2+、Fe2+ 等氧化，对二价铁离子及二价锰离子有较好的去除效果。
　　1.6除毒作用强：二氧化氯能分解水中藻毒素和肉毒杆菌毒素，降毒效果比氯及氯氨都好。同时，二氧化氯对水中的肠道病毒的灭活作用也强于氯制剂[10]，二氧化氯在水溶液中的氧化还原电位高达1.5V，属极强氧化剂，能迅速氧化病毒衣壳上蛋白质中的氨基酸。

　　2．二氧化氯消毒饮用水的卫生学问题

　　2.1二氧化氯消毒饮用水的毒性：毒理学研究表明，二氧化氯是一种有毒化合物，对肝功能、血液的组成、中枢神经系统等有一定的影响，长期饮用含有高浓度二氧化氯的水可能损害肝、肾和中枢神经系统的功能及甲状腺功能[11]。较大剂量的二氧化氯进入人体，会抑制胎儿小脑的重量及神经发育，意大利的一项流行病学研究表明[12]， 长期饮用经二氧化氯处理的饮水的母亲，生出的婴儿身材矮小（≤45.90cm），头盖骨也较小（≤35cm）。但大量的资料表明，低剂量的二氧化氯（小于10mg/L）对动物和人体不会产生危害，作为饮用水处理剂是安全的。目前我国饮用水中二氧化氯的安全浓度尚未确定。
　　2.2消毒副产物：二氧化氯消毒饮用水的副产物主要是亚氯酸盐及氯酸盐，其他有机副产物已鉴定出的达40多种。这些副产物对人体会产生一定的危害[13]。亚氯酸盐可导致高铁血红蛋白和溶血性贫血，诱变性试验表明，亚氯酸盐具有较强的致突变性，国际癌症研究中心已将亚氯酸盐列为致癌物。毒理试验表明，氯酸盐为中等毒性化合物，其小鼠半数致死量为3600mg/kg。从卤代烃的形成来看，二氧化氯是一种较好的消毒剂，但二氧化氯的无机副产物的毒性更高，如何控制这些副产物应引起重视。在我国生活饮用水水质新的报批标准中，已将氯酸盐列为检测项目。
　　2.3二氧化氯消毒饮用水的效果评价指标与标准
　　为保证饮用水的流行病学安全，在我国生活饮用水水质卫生标准中，将细菌总数、总大肠菌群、余氯等作为安全性评价指标，其中余氯这一指标通常作为现场监测指标，我国生活饮用水水质标准中规定了这一指标的控制值（分列出厂水及管网末梢水的余氯指标），但二氧化氯消毒效果的评价指标除细菌学指标以外，套用现场余氯的标准值显然有失公允，毕竟二氧化氯的消毒效果强于普通的氯化消毒，从理论上讲，采用二氧化氯消毒使微生物达标其余氯量比现行氯化消毒的余氯标准值肯定要低得多。问题是二氧化氯的测定方法需进一步改进，尤其是微量二氧化氯的测定。目前有关二氧化氯的测定方法主要有直接紫外线法、分光光度比色法和氧化还原滴定法、流动注射法、极谱法、碘量法等，这些方法都存在一定的弊端[14,15,16]。国外学者在90年代曾报道过一种生物化学方法，在特异性和灵敏度上有一定的改进[17]。建立一种快速、灵敏、适合现场操作的检测方法对推广及规范二氧化氯在饮用水消毒中的应用非常重要。

　　３．结语

　　为推广二氧化氯在我国饮用水处理中的应用，应在以下方面进行研究：
　　1) 规范二氧化氯的标准，减少及控制氯酸盐及亚氯酸盐等无机副产物的产生。
　　2) 配套建立二氧化氯饮用水消毒的流行病学安全性评价指标。
　　3) 建立快速、灵敏、适合现场操作的微量二氧化氯检测方法。
　　4) 加强二氧化氯饮用水处理的工艺研究。

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