浅谈饮用水中二氧化氯消毒技术及其副产物影响

樊世俊 陈永诚

摘 要： 二氧化氯具有用量少、作用快、效率高等特点，被称为“第四代”广谱、高效、无污染的杀菌剂，对绝大多数细菌和病原微生物有极强的灭活效果，且不易产生抗药性，已被广泛应用于饮水消毒领域。二氧化氯的消毒效果基本不受酸度的影响。对细胞壁有较强的吸附能力和穿透能力，比一般的消毒剂更易进入微生物体内，在同等条件下它对微生物的灭活几率增加。

关键词： 饮用水；二氧化氯；消毒；副产物

微生物污染是饮用水安全的最大威胁，据研究资料表明[1]，我国每年发生腹泻病约8.36亿人次，5岁以下儿童中，每28人有一个因轮状病毒腹泻就诊，每120人有一个因而住院治疗。严格控制和预防饮用水微生物污染是保障饮用水安全的头等大事，为此，世界各国均采取有效的饮用水消毒措施来控制其微生物的污染，确保饮水流行病学安全。

饮用水消毒方法可分为物理消毒法和化学消毒法两大类。物理消毒法包括煮沸、紫外线、超声波和超滤等方法；化学消毒法包括用氯、二氧化氯、臭氧、过氧化物、溴、碘以及某些金属离子（如银、铜等）进行消毒。二氧化氯作为一种高效的饮用水消毒剂，已被广泛应用于饮水消毒领域。从表1比较可以看出，二氧化氯是目前众多消毒技术中综合性能较好的一种消毒剂。

1 二氧化氯及消毒作用机理

二氧化氯（ClO2）是一种黄绿色气体，具有与氯极相似的刺激性气味，沸点11 oC，凝固点为-59 oC，性质活泼，具有强氧化性，在空气中极不稳定，其浓度达到10%就有爆炸的可能。因此，在生产中采用空气或惰性气体来稀释空气中的ClO2，使其浓度低于10%。二氧化氯易溶于水，溶解度约为氯气的5倍，在室温压力为4kPa下溶解度为2.9 g/L，二氧化氯水溶液浓度在10 g/L以下时基本没有爆炸的危险性。在低温、密闭和避光保存条件下性质十分稳定。二氧化氯在碱性溶液中会迅速发生歧化反应，生成亚氯酸根和氯酸根的混合物，轻度酸化即可抑制其歧化作用，进而提高其稳定性。

1.1二氧化氯消毒技术的独特优势

与其他一般消毒剂比较，二氧化氯具有其独特的优势，具体如下。

1.1.1二氧化氯不与腐殖酸等天然有机物反应形成三卤甲烷等致癌物质。

1.1.2二氧化氯具有高效、强力的消毒效果。在常用消毒剂中，相同时间内达到同等杀菌效果所需的浓度最低。对杀灭异养菌所需的浓度仅为氯的一半，对大肠杆菌的杀灭效果比氯消毒剂要高出5倍以上。对孢子的杀灭作用也强于氯[2]。

1.1.3二氧化氯消毒剂反应速度快、作用时间久。溶于水后，基本不与水发生化学反应，也不以二聚或多聚状态存在，在水中的扩散速度与渗透力都比氯快，特别在低浓度时尤为突出。

1.1.4二氧化氯具有广谱杀菌性，是一种高效广谱的杀菌剂，对绝大多数细菌和病原微生物有极强的灭活效果，且不易产生抗药性。二氧化氯的消毒效果基本不受pH值的影响，在3.0-9.0的pH范围内均有较好的杀菌效果，对经水传播的病原微生物，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、效率高等特点，被称为“第四代”广谱、高效、无污染的杀菌剂[3]。

1.2 二氧化氯消毒作用机理

二氧化氯对微生物的灭活机理原则上与一般氧化类消毒剂相同。首先进入微生物体内，然后破坏微生物体内的酶和蛋白质以达到灭活微生物的目的。但二氧化氯的消毒机理也有其独特之處，具体如下[4]。

1.2.1二氧化氯对细胞壁有较强的吸附能力和穿透能力，因此，二氧化氯比一般的消毒剂更易进入微生物体内，在同等条件下它对微生物的灭活几率增加。

1.2.2二氧化氯的共扼结构及其独特的电子转移机制导致它具有较强的氧化能力，其理论氧化能力是自由氯的2.63倍。

1.2.3二氧化氯主要通过两种机理灭活微生物，一是与微生物体内的生物分子反应；二是其影响微生物的生理功能。

2 二氧化氯消毒副产物及其影响

二氧化氯消毒副产物主要包括亚氯酸盐和氯酸盐。研究表明[5]，亚氯酸盐和氯酸盐对人体健康均有危害。世界卫生组织指出，亚氯酸盐属于生成高铁血红蛋白的化合物，可导致高铁血红蛋白和溶血性贫血。美国、加拿大的研究资料显示氯酸盐可诱发神经、心血管和呼吸道中毒、甲状腺损害、贫血等症状，降低精子的活力及数量等。因此，采用二氧化氯消毒饮用水时，要严格控制其副产物的生成。

控制二氧化氯消毒副产物的产生首先应从源头上减少消毒副产物的形成，应采用先进的二氧化氯生产工艺和设计优良的发生装置，以及高纯度的反应原料和尽可能提高反应效率。探求反应的最佳浓度、酸度、温度、压力等条件。最大限度的降低水中的有机物含量，从而有效的控制二氧化氯消毒副产物的形成。

参考文献

[1] 何涛， 鄂学礼. 二氧化氯饮水消毒技术安全一性研究[D]. 2008.

[2] 任月明. 供水系统消毒副产物检测和控制方法的研究[D].2002.

[3] 商丹红， 王正萍. 饮用水中消毒副产物及其检测方法的研究[D]. 2004.

[4] 张金松. 饮用水二氧化氯净化技术. 第1版. 北京：化学工业出版社， 2003.

[5] 陈忠林， 范洁， 杨荣华. 饮用水加氯消毒副产物及其控制技术的发展[J]. 哈尔滨建筑大学学报， 2000， 33（6）： 35-39.

作者简介：樊世俊（1963年—），男，主管检验师，主要从事生活饮用水、食品等检测检验工作与研究。

通讯作者：陈永诚，甘肃临夏人，硕士研究生， 主管检验师，主要从事生活饮用水、食品、化妆品及环境卫生的检测检验工作与研究。