水中嗅味及其去除方法探讨

摘要：作为人类最为基本的生理需求的饮用水，其同人们之间的生活之间有着紧密的关系，而人们对于饮用水的水质也提出了较高的要求，基于此，本文论述了水中嗅味出现的原因以及相关去除措施分析。

关键词：水中嗅味；类型；去除方法

中图分类号：C35文献标识码： A

引言

随着人们对饮用水的质量的要求越来越高，水中的嗅味(tastesandodors)已经引起人们的重视。我国新的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)已经于2007年7月1日颁布并实施。新标准中非常规检验项目数量多、要求高，但通常水源中都不会超标，加上水厂的净化工艺，一般都能保证水质合格[1]。而常规检验中，嗅味列入了出厂水、管网水的必测项目，水的合格率将会因此而受到影响，因此必须给予足够的重视。国外自20世纪50年代就开始了对水体异味的研究，至今已成为当今世界水环境研究热点之一，而我国在这方面的研究相对较晚，相关研究工作也刚刚起步。本文就我国面临的饮用水中嗅味问题的现状，水中嗅味的危害、分类、来源和水中嗅味的定性定量分析技术、致嗅物质组成特性、典型致嗅物质的去除技术及工艺等方面的国内外研究进展进行综述。

1、水中嗅味的成因

根据世界各国多年的研究资料表明，水中嗅味主要来源于水中藻类和其它水生动植物的代谢产物或是分解产物，以及水中的有机物和无机物。在富营养化状态下的水体（主要是地表水体）中生长着很多藻类，这此藻类能分泌物中有致嗅物质，如土臭素、2-甲基异茨醇、三甲基胺、三氯茴香醇、IBMP、LPMJP等。据统计，长江、珠江其水质为IV；V类水质的江段已超过20%；黄河、松花江、辽河居于IV，V类水质的江段已超过60%；淮河枯水期的水质已达不到Ⅲ类，其大部支流的水质，常年在V类以上；至于太湖、巢湖、洞庭湖、白洋淀等湖泊更普遍富营养化，藻类滋生严重，前几年出现的蓝藻水污染就是一个例子。

所以说，我国各地净水厂尤其是以地表水为原水的水厂嗅味非常普遍.此外，水体富营养化造成微生物大量繁殖，也是产生嗅味的原因之一。比如由放线菌类生物产生的强烈霉味物质可能是公共给水中气味污染的主要来源。而我们身边可见的一个例子就是桶装纯净水被微生物污染后不仅肉眼可见，还会有明显嗅味。

2、嗅味的分类

目前，嗅味的种类及评价方法尚未明确，在嗅味轮状图中，异味及导致异味的挥发性化合物被划分为13类，其中嗅觉异味占了8类，如土霉味、油脂味、草木味、鱼腥味、烂菜味、腐败味、氯化物味及药味等。土霉味是淡水水体中存在最广泛的异味。

2.1、嗅味产生的原因

水体中嗅味产生的来源主要分为两类:一类是自然发生的嗅味，主要由水中生物如藻类、菌类引起的嗅味;一类是人为产生的嗅味，主要由工业废水或生活污水直接排人水体所引起的嗅味或水厂进行水处理时投加药剂所引起的嗅味。藻类物质致嗅研究发现，多数浮游藻类都会产生异臭物质，如蓝藻、绿藻、硅藻等，蓝藻是引起水体异臭最频繁的藻类。

2.2、藻类致嗅主要分为两类

一是藻类代谢物往往带有异味，尤其是鱼腥味、土腥味;二是藻类的胞外物质分解，死亡藻类细胞的解体，使得细胞内物质进人水中，释放出嗅味化合物。土臭素(GSM)和二甲基异冰片(2-MIB)是蓝绿藻的二级代谢物，也是致嗅的主要物质。我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2X()6)中指出，土臭素和二甲基异冰片的标准限值均为10n岁;L但研究表明，素在4―lOng/L、二甲基异冰片在9――42ng/L时就可以产生强烈的气味。

2.3、放线菌

分为好氧菌和厌氧菌，在湖泊、水库中主要存在于氧气充足的浅层污泥中，但在水生植物的茎叶周围也经常发现大量繁殖的放线菌，放线菌是水体土臭味的主要来源之一。1965年，Gerber和Lechavalier首次从放线菌的代谢产物中分离出了土臭素。1979年，Gerber指出，土臭素和二甲基异冰片都是放线菌(特别是链霉菌)的代谢产物。

2.4、人为致嗅

工业废水或生活污水直接排人水体时会带来嗅味问题。此外，水厂进行水处理时，投加的药剂及其同原水物质反应所产生的物质(如消毒副产物等)也会带来异嗅和异味(氯味、臭氧味等)。消毒时所使用的药剂(二氧化氯、臭氧、双氧水等)及产生的消毒副产物(氯代物等)会带来氯味、臭氧味。水中某些无机离子和溶解总固体的浓度较高时，也会产生嗅味。如水中含有铁和锰，会产生铁腥嗅;而某些溶解性无机气体也会产生嗅味，如硫化氢。

3、水中嗅味去除方法分析

3.1、仪器分析法

色质联检GC-MS是分析痕量有机物的有效手段，可以很好地完成挥发性和半挥发性有机物的定性定量.此法测定结果的选择性强、灵敏度高，故在美、日各国普遍采用[18]，而水中气味的分析关键在于气味的富集，气味物质的富集方法有密闭循环吹脱法(closed-loopstrippinganalysis，CLSA)、开口循环吹脱法(open-loopstrippinganalysis，OLSA)、吹扫捕集法(purgeandtrap，P&T)、液液萃取(liquidliquidextraction，LLE)、水蒸气蒸馏萃取(steamdistillationextraction，SDE)、固相萃取(solidphaseextraction，SPE)、固相微萃取(solidphaseMicroextraction，SPME)等.其中，CLSA-GC是目前世界上各国公认最精确的异味测定方法.但该方法对系统的压力控制和循环泵质量要求较高，国内采用OLAS、P&T和SPME等方法替代[17]，并在以土嗅素和2-MIB为主的异味物质检测方面取得一定效果.4.1.3综合分析法FPA法适用于确定给水是否有异于无臭水和评价人们在使用过程中的接受程度，如果使用经验丰富的评定人员，将会是一个低成本高效率的检测方法，但灵敏度差，不能精确定量.仪器分析法虽然灵敏度高，可以精确地反映水中嗅味物质的量，但是由于其设备比较昂贵，分析周期长，且每次只能对某一种或几种特定物质进行分析，受富集方法及仪器精度的影响，对浓度很低或难萃取污染物的分析具有一定的局限性.因此人们希望通过模型建立一种既快捷、又可以比较精确地测定水中嗅味物质总体数量的方法.2004年，Davies等对加拿大各湖泊水进行嗅味定量分析，并考察原水各项水质指标，发现水中嗅味物质总量和水中总磷含量存在某种函数关系.因此，通过对具体某地水体的主要水质指标进行模型分析，建立水质指标同致嗅物质浓度的关系也可能成为一种新的快速、较准确评价水体嗅味的方法.现今常用的方法是先用FPA法对样品水进行分析检测，初步确定引起水中不良口感的物质，如有必要，再用化学或仪器分析法进行进一步的鉴定及定量化分析。

3.2、高锰酸钾＋活性炭处理工艺

高锰酸盐复合药剂对藻类和放线菌引起嗅味有很好的处理效果，同时高锰酸盐复合药剂各组分间的协同氧化作用使得嗅味物质分解，并与复合药剂中某些成分络合得到去除，同时作用过程中会生成溶解度极低的新生态水合二氧化锰，新生态水合二氧化锰对有机物能起到一定的吸附作用，因而会使水中的嗅味物质大大降低。活性炭是一种经炭化活化后以碳为骨架，孔隙发达的黑色固体，它拥有巨大的比表面积，有强大的吸附力。活性炭对色度、嗅味、溶解性有机物有较高的去除作用。高猛酸钾和活性炭联用，是一种高效适用的饮用水除嗅味技术。

3.3、臭氧＋活性炭处理工艺

臭氧是一种强氧化剂和消毒剂。臭氧能氧化水中许多有机物和无机物，还可以控制藻类和所产生的复合有机物的嗅味，臭氧与颗粒活性炭滤池相结合的臭氧活性炭净化水处理工艺，一般置于净水常规处理后，可以全面改善饮用水水质。

从上世纪六十年代末开始欧美发达国家就在饮用水处理中较普遍的采用了活性炭这一工艺，以进一步去除水中的有机污染物，同时，在活性炭处理前多采用预氯化。预加氯，即在混合、反应之前加氯，先行杀死藻类，以使在沉淀池中有效沉淀，减少进入滤池的藻类数量，避免穿透滤池出现在清水中，预加氯是应用较普遍的方法，比如说郑州市自来水总公司白庙水厂在1993年开始就采取预加氯工艺，来去除藻类，效果较为明显，年均除藻率为65%。

3.4、预臭氧化

以预臭氧化代替预氯化，可以使水中一些原来不易降解的有机物变成可生物降解的有机物，同时提高水中溶解氧含量。活性炭对水中溶解氧有催化分解作用，因此不会抑制反应池中或床中微生物的生长，这与采用预氯化工艺时的情况是不同的。法国是最早在给水处理厂应用这一技术的国家，而瑞士使用臭氧处理原水已有近半个世纪的历史，但值得一提的是，臭氧化必须和活性炭技术结合应用效果才好。

3.5、选用高分子助凝剂

利用高分子助凝剂的吸附桥作用，改善混凝效果，促使藻类在沉淀池中沉淀，或者易于滤池截留，从而去除藻类。最常见的高分子助凝剂就是聚丙烯酰胺和活化硅酸。

氧化技术对于水中土嗅素和2-MIB的去除，在水厂通常所用的氧化剂投加量下，KMnO4、NaClO、H2O2等氧化剂的效果较差，例如在臭氧投加量为2mgL左右时，去除率也只在35%左右。因此，对于这类致嗅物质，较低浓度时采用氧化方法可能有效，但无法应对较高浓度的土嗅素和2-MIB类致嗅物质.对于硫醇硫醚类物质的去除，氧化法的去除效果很好。在水厂常用投加量条件下，初始浓度相近时，完全氧化乙硫醇所需要的接触时间，臭氧最短，其次为二氧化氯，水厂普遍使用的氯和KMnO4所需要的接触时间>1h.氧化技术的研究主要集中在氧化剂和氧化条件，根据目标去除率确定氧化剂的投加量，缺乏对去除机制的探讨[28]，不能直接应用到不同的水源、不同季节、不同原因、不同致嗅物质的去除。

3.6、其他技术

除了常见氧化、吸附技术外，还有膜技术、生物降解技术和催化氧化技术对土嗅素和2-MIB的去除研究，未见这些技术对其它类致嗅物质去除的报道.膜技术:由于水中致嗅物质的分子量较小，单纯使用超滤膜或微滤膜无法有效去除水中的致嗅物质，必须与活性炭吸附联合使用，以去除水中嗅味.生物降解技术:土嗅素和2-MIB的生物降解速率相对较慢，因此，生物降解技术不适用于水厂净水工艺.Izaguirre等的研究表明，2-MIB从290ngL降解到17ngL需要11d的时间，土嗅素需要的时间稍短些.Lim等[34]采用浸没式生物反应器处理韩国的Daechung湖水时发现，水力停留时间为30min，土嗅素进水为52ngL时，出水为30.4～25ngL，去除率为41.5%～51.9%，在藻类高发期仅采用生物处理难以去除水中的嗅味.Terauchi等研究表明，当进水2-MIB浓度为110ngL时，经生物处理后出水为40ngL，去除率为63.6%.当进水浓度较高时，经过生物处理后的出水嗅味物质难以达到要求.高级氧化技术:高级氧化技术通过氧化剂(O3、KMnO4、H2O2等)与某种催化剂(γ-Al2O3、TiO2光催化、UV)的相互作用，产生・OH氧化分解水中致嗅物质，取得很好的除嗅效果.但该技术需要很高的设备投资，仍然处于试验阶段。

4、结语

水中的嗅味产生的原因是复杂的，去除嗅味的方法也是多样的。笔者以为，选取去除工艺，绝不能盲目随从和照搬他人，必须根据本地水质的实际情况，综合分析，全面考虑，多加实验，采取合理的处理工艺，才能取得最佳的去除效果。

参考文献

[1]刘芭.TiO_2光催化杂化超滤膜对水中嗅味物质及腐殖酸去除的研究[D].上海交通大学,2013.

[2]乐文健.汾河水库突发嗅味污染的应急处理研究[D].西安建筑科技大学,2012.

[3]陈蓓蓓,高乃云,马晓雁,徐斌.饮用水中嗅味物质―土臭素和二甲基异冰片去除技术[J].四川环境,2007,03:87-93.

[4]王学云,高乃云.水中藻类的嗅味及去除方法[J].净水技术,1999,01:36-39.