近年來我國水污染問題不斷加劇,伴随着水質惡化産生了異嗅異味問題。研究表明,水體嗅味是水體中易揮發物質與人體嗅覺和味覺器官作用而産生的感覺。科學家依據長時間積累的資料提出了嗅與味分析輪型圖,将常見嗅覺異味劃分為土黴味、魚腥味、氯味、化學品味、藥水味、芳香味、沼澤味、草木味等。受污染的水體中常見的嗅味包括土黴味及魚腥味等,多是由于硫醚類物質、二甲基異莰醇、土臭素等嗅味物質産生。一般認為水體所表現出的嗅味不僅與嗅味物質類型有關,還與嗅味物質濃度有關。
飲用水嗅味是人們能夠直接感知的水質性狀,是用戶評價飲用水水質的主要參數。近年來發生的飲用水嗅味事件中,土臭素( GSM) 和 2-甲基異莰醇( 2-MIB) 是最主要的緻嗅物質。這兩種嗅味物質對水的嗅味問題的影響最大,研究較多。《生活飲用水衛生标準》( GB 5749-2006) 規定飲用水中兩者的參考限值均為 10 ng /L。《生活飲用水臭味物質土臭素和2-甲基異莰醇檢驗方法》(GB/T 32470—2016) (以下簡稱标準方法)确定了水中土臭素和2-甲基異莰醇的檢測分析方法。但造成各地水源出現異臭異味的緻嗅物質并不完全相同,除土臭素和2-甲基異莰醇之外,水體中比較典型的嗅味物質還包括2-異丙基-3-甲氧基吡嗪、2-異丁基-3-甲氧基吡嗪、2,4,6-三氯苯甲醚、β-環檸檬醛、1-辛烯-3-醇、3-甲基吲哚等。
前處理方式-頂空固相微萃取
由于水中嗅味物質的嗅阈值較低( ng /L 級) 且大多具有揮發性,對水樣的富集提出了很高的要求。與固相萃取、液體進樣、吹掃捕集相比,固相微萃取既能簡化前處理過程、減少有機溶劑,又能提高效率,是近年來常用的測定水中嗅味物質的前處理方法。頂空固相微萃取(HSPME)是一種使用廣泛的前處理方法,該方法通過加熱及溶液的鹽離子效應,使樣品中的嗅味物質溶出并吸附于暴露在水樣上空的萃取纖維上,然後對吸附在萃取纖維上的嗅味物質進行熱解吸至檢測器。因其操作簡單、無需有機溶劑的特點,頂空固相微萃取在飲用水嗅味物質檢測中得到越來越廣泛的應用,具有分離和濃縮同步、高效環保、重現性好等優點。
檢測方法-GC-MS-MS
由于複雜的環境樣品中基體的幹擾,使用氣相色譜-質譜聯用方法時容易産生誤判。然而,GC-MS-MS的多重反應監測(MRM)模式通過兩次離子篩選進行定性和定量,在通常情況下出現與兩次選擇完全相同的同重幹擾的機會微乎其微,因此,MRM模式可除去大多數化學噪音,不容易産生誤判,使定性更加可靠,定量也更加準确。
去除技術
1吸附處理
1.1活性炭吸附
活性炭比表面積大、微孔發達、吸附能力強,且活性炭會優先吸附有機物,因此對嗅味物質的去除效果好。活性炭對嗅味物質的去除主要是通過活性炭的物理吸附和微生物降解作用。常用活性炭吸附劑有粉末活性炭( PAC) 、顆粒活性炭( GAC) 和活性炭纖維( ACF) 。
1.2 沸石吸附
沸石是一種獨特的吸附劑,其吸附能力與被吸附物的大小和形狀有關,隻有當吸附質直徑比孔徑小時才能迅速在沸石上吸附和擴散。采用疏水性脫鋁沸石去除 100 mg /L 的GSM和2-MIB,其去除率分别為94% 和74% ,GSM比2-MIB 更易被去除。沸石比活性炭易于再生,再生過程中具有更高的穩定性,且不受腐殖質、氧化物和水硬度的影響。
2化學氧化
GSM和2-MIB 均為飽和環叔醇類,由于叔醇具有氧化抗性,因此氯、二氧化氯、高錳酸鉀等氧化劑對這兩種嗅味物質的去除效果不佳。高級氧化如臭氧氧化、光催化氧化等則是基于羟基自由基(·OH) 而使目标化合物氧化降解,對 GSM和2-MIB 的去除效果良好。
2.1 臭氧氧化
臭氧的氧化能力很強,它能破壞污染物的分子結構從而改變污染物性質。與氯、二氧化氯等氧化劑相比,臭氧對GSM和2-MIB 有較高的去除能力。
2.2 催化氧化技術
相比單純的臭氧氧化,以臭氧為氧化劑的催化氧化技術既可提高臭氧的氧化能力,還能減少副産物的産生。
3生物處理
活性炭吸附和臭氧氧化有較好的除嗅效果,但運行費用較高,需額外的化學藥劑或吸附劑,而生物處理運行成本低,具有一定的優勢。生物處理目前廣泛采用的是地下滲濾和生物膜法。生物處理去除 GSM和2-MIB有降低成本、減少副産物、不産生新污染等優點,但該方法易受水溫、pH值、營養物質等多種因素影響,處理效果不夠穩定,而對于高濃度GSM和2-MIB 可采用與吸附或氧化聯合法進行處理。
4聯用技術
4.1 臭氧-活性炭
臭氧-活性炭技術将臭氧的強氧化性與活性炭的吸附性能相結合,主要包括臭氧-顆粒活性炭( O3-GAC) 、臭氧-生物活性炭( O3-BAC) 等技術。
4.2 高錳酸鉀-粉末活性炭
高錳酸鉀(PP) 與粉末活性炭(PAC)聯用對嗅味物質去除效果較兩者單獨使用更好,原因是高錳酸鉀使得水中被氧化的有機物在活性炭表面發生氧化聚合,活性炭的吸附能力有所提高,同時活性炭可以吸附部分氧化中間産物,還原水中殘留的高錳酸鉀。