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Nsikak本森,Oyeronke a . Akintokun Adebusayo大肠Adedapo, ”在饮用水消毒副产物和评估潜在的健康风险的长期暴露在尼日利亚”,环境和公共卫生杂志》上, 卷。2017年, 文章的ID7535797, 10 页面, 2017年。 https://doi.org/10.1155/2017/7535797
在饮用水消毒副产物和评估潜在的健康风险的长期暴露在尼日利亚
Nsikak美国本森
,1
Oyeronke a Akintokun,1
和
Adebusayo大肠Adedapo1
1分析和环境化学单元、化学系、契约大学Idiroko 10公里路,在线旅行社、尼日利亚
文摘
水平的三卤甲烷(三氯甲烷)饮用水从污水处理厂(wtp)在尼日利亚进行了研究使用气相色谱仪(GC安捷伦7890 a autosampler安捷伦7683 b)配备电子捕获检测器(ECD)。三卤甲烷的浓度均值原水样品中从0到950不等μ在处理过的水样本g / L。值平均浓度三卤甲烷的主要和次要消毒样品超过标准的最大污染物的水平。结果平均三卤甲烷浓度跟随订单中医> BDCM > DBCM > TBM。EPA-developed模型采用慢性每日摄入量的估计(CDI)通过摄入途径和多余的癌症发病率。更高的平均摄入量在成年人( 毫克/ kg-day),而儿童摄入( 毫克/ kg-day)显示类似的价值观。总一生中罹患癌症的儿童在成人中发病率相对高于中间值244和微不足道的风险水平的199倍。
1。介绍
在撒哈拉以南非洲地区,不受控制的微生物污染饮用水源是司空见惯,常年对公众健康构成重大威胁。饮用水消毒是一个关键的步骤,治疗通常执行维护公共卫生从致病微生物和水传播疾病1- - - - - -7]。有害的病原体在水里被使用的消毒剂如氯、二氧化氯、臭氧、氯胺,和紫外(UV)光(8- - - - - -10]。然而,一些天然有机物,人为污染物,溴、碘化,也存在于水,当一个化学消毒剂如氯添加到水,它往往与有机物反应形成消毒副产物(主要),已知的对人类健康的影响(9,11- - - - - -14]。许多消毒副产品(论文)是已知的致癌,诱变、细胞毒性、基因毒性,或产生畸形的影响(12,13,15- - - - - -18]。然而,主要的形成是多种因素的函数如pH值、温度、源水特征,类型的消毒剂,和停留时间19- - - - - -23]。
水的消毒是一个重要的治疗过程保障饮用水的质量但可以创建不良化学风险chloramination期间由于消毒副产物的形成,氯化消毒,臭氧化与自然有机物质。年代初以来,研究表明氯化生产有害论文超过600论文检测和量化在饮用水域24]。确定主要的课程包括三卤甲烷(三氯甲烷),简单介绍酸(HAAs) haloacetaldehydes(哈尔斯),haloketones(香港)和含氮的论文(N-DBPs)如haloacetonitriles(汉斯)halonitromethanes (HNMs)和haloacetamides (HAcAms) [3,25- - - - - -29日]。然而,随着分析方法和能力的发展,新兴的论文如halobenzoquinones和iodotrihalomethanes已确定(30.- - - - - -33]。有两个主要类的主要由美国环境保护署(构成)和最大污染物水平(制程)60和80μg / L五哈斯和三卤甲烷四个,分别是(34,35]。通过交互产生三卤甲烷的氯和氯胺在水中有机和无机物质。三氯甲烷包括bromodichloromethane (BDCM) dibromochloromethane (DBCM),三溴甲烷(TBM)和氯仿(中医),而哈斯包括二氯乙酸、三氯乙酸、氯乙酸、溴乙酸,dibromoacetic酸(9,34]。其他标识不规范主要包括halonitromethanes, iodoacids,和其他不受监管的haloacids iodotrihalomethanes,和其他不受监管的卤代甲烷,halofuranones (MX [3-chloro-4 - (dichloromethyl) 5-hydroxy-2 (5 h) -furanone)和溴化MX论文,haloamides, haloacetonitriles, haloketones, tribromopyrrole,醛,N-nitrosodimethylamine亚硝胺(NDMA)和其他。可能包含不受监管的主要危害健康的饮用水是增加的nonavailability然而nonchlorinated或替代消毒剂。一些流行病学研究报道,健康并发症,与肝有关,生殖系统,肾脏和中枢神经系统,增加患癌症的风险由于饮用水消费包含超过最大污染物水平的论文(制程)5,34- - - - - -37]。
根据记录报告基于世界卫生组织/联合国儿童基金会在12个州进行的试点研究在8个水文领域在尼日利亚,大约75%和50%的水样本保护挖井和效用自来水(包括污水处理厂)供应可能被污染的耐热的和粪便链球菌,分别。游离氯自来水系统中也同样发现水平≥0.2 mg / l(高于最大允许水平),这是由于贫穷的剂量分布(之前38,39]。在尼日利亚,氯气消毒广泛应用作为主要因为它的可用性、相对成本低,效率高,方便在水净化中的应用。约99.8%的公共和私人饮用水处理厂(DWTPs)在尼日利亚使用氯消毒38,40]。虽然没有最近大规模的水质调查,这可能是由于政府政策的失败,失职责任机构,和信息的缺乏关于消毒副产物的出现,许多尼日利亚人可能接触到这些致癌物质通过饮用水。本研究确定的发生进行饮用水氯化消毒副产物从四个水处理厂(wtp)在拉各斯和Ogun州,尼日利亚。也尝试评估潜在的健康风险可能造成的长期暴露在三氯甲烷通过摄入暴露途径在成人和儿童。
2。材料和方法
2.1。样本收集和预处理
四个饮用水处理厂(wtp),利用两个主要的治疗过程(chlorine-UV - cl)在尼日利亚被选中用于这项研究。公共和私人在拉各斯wtp和Ogun状态选择,其中包括两个公共(噢和LW)和两个私人(HW和SW)水处理厂。本研究中使用的代码是用来保护公司的企业身份参与。公共供水工程,水是来自地表水(河流)的帮助下33千瓦低提升泵。大的碎片和其他微粒事项是禁止进入处理过程由粗屏幕原始流入水箱。混凝、絮凝和沉降过程都是在一个大的长方形反应堆澄清器(RC)。预备考试(使用硫酸铝,艾尔2(所以4)3)和预先加氯法(使用30 ppm氯粉)执行同时在原水反应堆澄清器。RC的水被泵入几个滤床,由沙子和碎石的层上的暗渠喷嘴床底部的过滤器。任何逃脱的颗粒物沉降过程被困在滤床,之后直接通过暗渠喷嘴设计保留过滤器媒体,让水的流动。从过滤床,水是用于大型水库底部的处理厂。过滤过程前,反洗了把碎片可能积累在滤床。这包括迫使水通过媒体在一个相反的方向来隔离滤波器处理过程和搅拌表面使用压缩空气来放松和冲洗的碎片上堆积废物贮槽。第二个涉及氯化消毒做是为了维护一个氯残余0.2 ppm的水从滤床移动到水库之前通过地下管网分布公众消费。
然而,在私人水生植物,生地下水(钻孔)是一个曝气池注入。被预先加氯法和预备考试治疗坦克的地方允许代表六到八小时,以确保足够的接触时间。工业过滤坦克含有活性炭和树脂是用来去除铁(Fe),气味,品味,和小型化粒子的水。通过允许进行二次消毒处理过的水从头顶流坦克通过紫外线消毒系统,之前的包装。氯化的治疗目标是杀死细菌,从而抑制进一步的生物活性,改善水的味道和气味。原水样本直接取自前各自的来源主要消毒过程。消毒,主要从大型水库后收集的样本的主要消毒阶段,而二级水样本获得的点分布在管道/包装。抽样的原始、初级和二级公共和私人wtp的水样,发生在2015年1月到5月之间。40毫升水样在清洁和明显的玻璃小瓶螺杆帽内衬Teflon-faced隔膜。每个瓶满溢出确保没有气泡和顶部空间。 After collection, 25 mg of ascorbic acid was added to each vial as a reducing agent to quench further production of disinfection byproducts (DBPs). The vials were then sealed and samples stored at 4°C prior to analyses.
2.2。试剂和解决方案
这项工作中所使用的试剂和化学物质都是高效液相色谱级和纯度最高。戊烷和正己烷总经理购自沙劳打电话化学能够允SA,西班牙。美国一个AccuStandard®包含商业股票的三卤甲烷混合(1000标准μ克毫升−1)提供证书的分析被用于制备简单,阵匹配GC-ECD仪器校准的标准解决方案。使用标准的股票,九校准标准准备。甲醇和抗坏血酸用于目前的工作是来自Tedia公司合并,美国。高效液相色谱级二氯甲烷从西格玛奥德里奇购买,美国。
2.3。准备内部标准
内部标准是由溶解5µL在10毫升己烷和二氯甲烷混合用手摇晃。50µL的这种解决方案添加到50毫升的戊烷在戊烷添加到样本中提取。
2.4。提取和仪器分析
三卤甲烷(三氯甲烷)是孤立的使用液液萃取和高效液相色谱级戊烷,和分析进行了使用气相色谱仪(GC)(美国安捷伦7890 a) autosampler(美国安捷伦7683 b)配备电子捕获检测器(ECD)基于构成方法551.1 [29日]。分析之前,仪器校准后准备多组分从股票标准工作标准(股票的三卤甲烷混合标准,1000年μ克毫升−1美国AccuStandard合并)通过适当的稀释与甲醇在容量瓶股票的解决方案。ppm的浓度选择的校准标准2和20之间使用μ每1000 L的工作标准µL的甲醇。为了为分析样本,螺旋盖瓶打开,5毫升的解决办法是删除。瓶是翻身,体重最近的±0.1毫克。随后,2.0毫升的戊烷(内部标准)被添加到每个瓶和动摇大力一分钟(1分钟)。两个阶段被允许独立的两分钟(2分钟)和玻璃吸管被用来转移1毫升的戊烷(上层阶段)1.8毫升螺丝顶部取样瓶之后TFE隔和储存在4°C到样本加载到autosampler注入GC。仪器是编程注射1μL整除的戊烷提取到一个GC配备了30米熔融石英列的内直径0.32毫米和1μ米涂层的固定相DB-1(美国J&W科学)。20 cm / s的线性流量使用以下温度程序:在35°C,坚持5分钟增加到70°C 10°C /分钟,并增加到200°C在20°C。一式三份分析提取后24小时内对所有的样本。计算检测极限(LOD) dichlorobromomethane, dibromochloromethane,三溴甲烷,氯仿≥0.02µg / L。三卤甲烷的复苏GC-ECD方法是令人满意的,表示分析精度为99.43,99.36,99.48,99.53%,氯仿,dichlorobromomethane, dibromochloromethane,分别和三溴甲烷。这确定该方法的重现性。
3所示。结果与讨论
3.1。原水样本的特征
pH值、温度、氯、总有机碳(TOC)、总溶解固体(TDS),余氯测定原始水样的私人和公共水处理厂展示在表1。
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原始水样有pH值中性pH值范围内的6.5和7.5,和温度之间不等 和21.88±0.59°C。原水中的氯浓度样本相对较高的私人和公共水处理厂。它的范围从 在西南mg / L(私人WTP)样品 mg / L在公共采购原水(表样本1)。氯发生在增强被视为污染物浓度和可能引入地表和地下水从人为和自然资源包括工业废水,化粪池污水,从垃圾填埋场渗滤液,从农业使用无机肥料,盐水入侵沿海近岸水域(41,42]。总有机碳本质上是要求作为主要的形成的前兆。TOC含量原料水样本不是如此之高,从 来 mg / L。然而,TDS水平不等 来 mg / L。正如所料,TDS水平来源于开放地表水的水样相对高于来自地下水。
3.2。三卤甲烷的浓度
三卤甲烷的浓度(表2)在调查本节提出了水样。一般来说,平均三卤甲烷的浓度的确定水样被发现不同在不同的治疗阶段(原始、初级和二级消毒阶段)。原水中的三氯甲烷没有发现因为消毒没有在那个阶段的饮用水进行治疗。然而,卤代消毒副产物的检测主要和次要水样可能是因为自然的交互原水中的有机物与氯消毒剂(43,44]。
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| 生,P:初选,年代:二次消毒样本,和双相障碍:低于检出限。 |
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主要和次要的平均的三卤甲烷浓度的水样,wtp序列通常遵循中医> BDCM > TBM = DBCM符合相似记录报告(3,5,45,46]。总三卤甲烷的浓度(中药+ BDCM + TBM + DBCM)在初级水样从21.92到997.43不等μg / L和28.25到999.64μg / L在公共和私人污水处理厂,分别。另一方面,TTHMs确定水样经二次消毒过程中从26.89到960.68不等μ公共wtp g / L和29.20到950.97μ在私人wtp g / L。这项研究表明,总三卤甲烷的浓度在公共和私人污水处理厂在前三个月的研究相对较高而研究发表在一些国家(5,47- - - - - -50]。一般来说,总浓度的所有主要和次要的主要消毒水样收集高于1月到5月之间的指导价值0.001 mg / L标准组织规定的尼日利亚“尼日利亚饮用水质量标准”(ICS 13.060.20) [39]。一般来说,有一个显著的公共和私人总三卤甲烷含量下降1月和4月之间的水供应,持续到可能在采样周期。减少可能是归因于wtp的给经理的建议关于TTHMs记录非常高浓度的三个分析后,并试图确保三卤甲烷的含量减少到可以接受的极限。在目前的研究中,观察到TTHMs wtp的几个治疗和分配阶段显示增强的浓度在存储治疗坦克。这可能归因于增加TOC由生物膜的发展由于水位波动的坦克。
在地表和地下水资源,有机质主要来源于衰变或活的植物材料。这种自然有机物质存在于水源在溶解,颗粒和胶体形式(51]。总有机碳的增加提供了更多的溶解有机物三氯甲烷前体产生更多类似的存储中最后的治疗坦克。这与先前的报道是一致的,50,52]。
3.3。暴露评估
风险评估是一个重要的工具,监管和饮用水中的化学污染物的优先级,可以表示特定疾病的端点(例如,癌症)5,49,53]。然而,基于分布类似,一个可以进行暴露评估评估潜在的摄入主要通过多种途径如吸入和皮肤摄入暴露。在这项研究中,摄入和皮肤接触被认为是主要的活动可能接触三卤甲烷。在尼日利亚,没有数据可用性的洗澡习惯调查地区的居民。因此,估计洗澡频率()和淋浴时间()不能用于计算吸入和皮肤接触。慢性每日摄入量(CDI)估计摄入途径计算由以下方程: 在哪里是慢性每日摄入的价值通过摄入途径(毫克/公斤/天),饮用水中三氯甲烷的浓度(μg / L),水摄入率(L /天),EF是曝光频率(天/年),总曝光时间(年)(即是平均时间。,exposure duration × 365 days), and平均体重(公斤);=质量转换因子μg毫克(0.001)。参考剂量,这被定义为最大程度的安全剂量,对氯仿(中医),bromodichloromethane (BDCM) dibromochloromethane (DBCM)和三溴甲烷(TBM),据报道,是0.01,0.02,0.02,和0.02毫克/ kg-day分别54]。成人和儿童的平均体重(范围6 - 18岁),在尼日利亚,分别为70公斤和48公斤。为成人和儿童估计为3.3 L /天,2.0 L /天,分别。曝光频率(EF)用于本研究估计350天/年。ED 52.5年(世界银行2013年平均寿命的估计一个成年人在尼日利亚)(55]。
三卤甲烷的慢性每日摄入量摄入的接触途径提出了表3(一)和3(b)。最高摄入量观察成人,而摄入6 - 18岁儿童显示类似的价值观。在所有配水系统调查,氯仿的摄入量是最高的 和 分别毫克/ kg-day在成人和儿童。这些高摄入可能对人类健康带来更高的风险在尼日利亚。
| (一)暴露评估的三卤甲烷(毫克/ kg-day)通过成人摄入 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| (b)暴露评估的三卤甲烷(毫克/ kg-day)通过摄入儿童(6 - 18岁) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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3.4。评价一生中罹患癌症的发病率
一生患癌症的发病率(LIR)接触不同的论文通过不同途径计算使用(2)。此外,癌症的总发病率(行动)是使用一个计算加法模型所示(3): 在哪里暴露途径,三卤甲烷,科幻是边坡因素。本研究采用斜率因素 (中医), (BDCM), (DBCM), (TBM)。边坡因素估计从动物毒性数据通过各种模型逼近95%可信限。因此,癌症发病率可以解释为上界计算寿命个体罹患癌症的概率。癌症的LIRs接触氯仿在尼日利亚的成人和儿童提出了表4(一)和4分别(b)。然而,总一生中罹患癌症的发病率呈现在表5。总的来说,EPA行动模式(农业部)方法(非线性方法)的风险评估中药组的阈值不超过0.01毫克/公斤/天。
| (一)一生中患癌症的发病率在接触氯仿的成年人 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| (b)一生中患癌症的发病率在儿童接触氯仿 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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中间值和5日和95百分位数的癌症风险分布接触氯仿通过摄入途径归纳如表6。总数的结果表明,中值值终生发病率在成人由于接触中医之间不等 和 噢,HW水消毒系统,分别。此外,儿童癌症发病率的中间值,这可能是接触中医有关,不同的之间 和 噢,HW水系统。这是观察到的总终身患癌症的发病率在成人比儿童相对较高。然而,244年在成人和儿童中值最高和最低的199倍或微不足道的风险水平集的构成( ),但在监管限制定义为构成(10−6到10−4)。一般来说,监管的存在饮用水中主要强调与氯化处理过程相关的问题,这可能会增加人体接触这些致癌污染物。再一次,这些结果支持的前提下致癌饮用水中有机化合物和有毒金属和地下水来源主要是发现浓度高于阈值的限制(38,40,56]。
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| 数据显示值中位数的风险分布,和括号中的值是5日和95百分位数的风险分布。 |
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4所示。结论和建议
在这项研究中,三卤甲烷的浓度是饮用水中评估从四个不同的污水处理厂(HW,喔,LW, SW)在尼日利亚两个人口稠密的国家。总三卤甲烷的水平被认为是高等的初期研究但逐渐减少可能由于更加谨慎处理水处理过程的质量控制人员简要介绍了前面分析的结果,下一个样品被收集。这是一个迹象表明,处理工艺处理大量有助于在饮用水消毒副产物的形成。这部分与仔细的氯,主要是用于所有的抽样地区的污水处理厂;记录用量20 - 30毫克/升,但这似乎并不严格遵守。除了这个是沉积的过程/絮凝和权利的维护中的余氯量分布系统。
污水处理厂实现儿子(0.001 mg / L),构成(0.08 mg / L)推荐的最大容许水平TTHMs(制程),需要不断努力,以降低浓度的论文最少。这可以通过保护源水从过度污染从而减少类似前兆。使用氯胺消毒证明产生最少的论文在国家,如欧洲、美国和澳大利亚。因此,从氯使用期间主要通过在尼日利亚DWTPs氯胺消毒和紫外线强烈建议二级消毒剂。运营商的公共和私人污水处理厂应采取可行的选择主要使用ClO消毒策略等2氯化消毒、臭氧和紫外线消毒。此外,全面评价wtp的效率和操作实践的水处理过程以及管道分布网络提出了检查TTHMs超过数点的可能原因。
信息披露
这项研究没有收到任何特定公共拨款资助机构,商业,或非营利部门。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
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