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鲜啟鸣教授课题组在蓝藻毒素氯化生成消毒副产物研究方面取得新进展

       近年来,我国淡水水体富营养化日趋严重,太湖、巢湖等几大淡水湖泊均有大面积、高频率的蓝藻水华发生。蓝藻在耗尽水体中的营养元素后大面积死亡,释放出蓝藻毒素。藻毒素广泛存在于饮用水源水中,在饮用水消毒过程中可作为有机前驱物与消毒剂发生反应生成消毒副产物,而消毒副产物可造成癌症、生殖和发育等方面的健康风险,严重威胁饮用水安全。
       我院鲜啟鸣教授课题组针对两类广泛存在的新型蓝藻神经毒素β-甲氨基-L-丙氨酸(BMAA)和2,4-二氨基丁酸(DAB),系统解析了其在太湖水域中的赋存分布特征,并探索明晰了它们在氯化消毒过程中生成三类典型消毒副产物(三卤甲烷、卤乙酸和卤乙腈)的过程机制。研究表明,BMAA和DAB普遍存在于太湖水域中,浓度范围在0.89–230.8 ng/L;在氯化消毒过程中,二者均发生快速降解(准一级反应动力学)并转化生成三卤甲烷、卤乙酸和卤乙腈等消毒副产物,且消毒副产物产率要显著高于其它种类的有机前驱物;氯化消毒过程中,BMAA和DAB发生一系列的氯取代、脱羧、水解及重排反应转化生成三卤甲烷、卤乙酸和卤乙腈,研究中明确了其转化路径并通过理论计算进行了验证;另外加氯量、pH和温度等因素均会显著影响氯化消毒过程中BMAA和DAB的降解及三卤甲烷、卤乙酸和卤乙腈的生成。我国对饮用水源水中的蓝藻神经毒素浓度尚无管控标准,该研究系统解析了蓝藻神经毒素作为有机前驱物在氯化消毒过程中对典型消毒副产物的生成贡献及其机制,为饮用水中消毒副产物的前驱物控制及蓝藻神经毒素的管控提供了重要的理论依据。


图1. 氯化消毒过程中蓝藻毒素BMAA和DAB转化生成消毒副产物三卤甲烷、卤乙酸和卤乙腈

       上述研究成果近日在线发表于环境学科国际权威期刊Water Research (https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.05.007),硕士研究生曹雨和博士研究生胡绍洋为论文共同第一作者,龚婷婷副研究员为论文通讯作者,鲜啟鸣教授为论文共同作者。研究得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省社会发展基金和中央高校基本科研业务费的资助。

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