重庆主城饮用水中总有机碳含量分析

毛明英 胡晓玲 江珊珊 李晓宁

（1.重庆水务集团股份有限公司，重庆 400015；2.重庆水务集团水质检测有限公司，重庆 400010）

引言

总有机碳（Total Organic Carbon，TOC）是指水体中溶解性和悬浮性有机物含碳的总量，代表有机污染物含量的综合指标，能够较准确地反映水体有机污染的总体情况。TOC原本列在《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）（以下简称“国标”）的附录指标中作为参考，2018年上海市《生活饮用水水质标准》将其新增到非常规指标中[1]，而2020年深圳《生活饮用水水质标准》正式将其列为常规检测指标[2]，由此可见，随着人们对饮用水安全的重视，饮用水中TOC的关注度也越来越高。为掌握重庆市主城区饮用水中TOC的污染状况，2018～2020年笔者对重庆市主城区11处水源水、12处出厂水和12处管网末梢水中TOC含量进行了持续监测和分析。

1.对象与方法

1.1 调查对象

以重庆市主城区为调查总体，在充分考虑代表性的前提下，依据水源类型、常规水处理方式选取北碚、沙坪坝、渝中、江北、南岸、大渡口、九龙坡、巴南等区域的12座城市供水厂作为调查对象，其中以长江为水源的5座、以嘉陵江为水源的7座。本研究中原水1、出厂水1、末梢水1分别代表水厂1的原水、出厂水及管网末梢水，原水2、出厂水2、末梢水2分别代表水厂2的原水、出厂水及管网末梢水……原水11、出厂水11、末梢水11分别代表水厂11的原水、出厂水及管网末梢水。由于水厂11与水厂11A为同一水源，即原水11，所以原水11、出厂水11A、末梢水11A分别代表水厂11A的原水、出厂水及管网末梢水。

另外，为对比汛期和非汛期TOC在原水、出厂水和末梢水中的含量，选取了以长江为水源的水厂1和以嘉陵江为水源的水厂6作为代表样本进行对比分析。

1.2 TOC的检测方法

水中总有机碳的测定方法参照《水质总有机碳的测定燃烧氧化——非分散红外吸收法》（HJ501-2009）。该方法原理是利用差减法测定总有机碳，将试样连同净化气体分别导入高温燃烧管和低温反应管中，经高温燃烧管的试样被高温催化氧化，其中的有机碳和无机碳均转化为二氧化碳，经低温反应管的试样被酸化后，其中的无机碳分解为二氧化碳，两种反应管中生成的二氧化碳分别被导入非分散红外检测器。在特定波长下，一定浓度范围内二氧化碳的红外线吸收强度与其浓度成正比，由此可对试样总碳（TC）和无机碳（IC）进行定量测定。总碳与无机碳的差值，即为总有机碳。

2.结果与分析

2.1 水源水中TOC检出情况

表1、表2按年度列出11处原水中TOC值的检出情况，图1列出了2018年5月至2019年4月长江、嘉陵江两处具有代表性的原水（分别为原水1、原水6）在汛期和非汛期时TOC值的变化情况，由以上图表可以看出：（1）2018～2020年长江和嘉陵江原水中TOC含量的最高值、平均值都呈现逐年递减趋势。（2）从季节分布来看，汛期（5月至9月）长江和嘉陵江原水中TOC含量均高于非汛期（10月至次年4月），尤其7～8月暴雨频发期间长江、嘉陵江原水中TOC值总体均较其余月份高；个别情况下由于河床水位、流速、外源性污染等因素也会出现非汛期原水中TOC偏高的情况。（3）从水源地来看，长江原水中TOC平均含量总体低于嘉陵江原水中TOC平均含量。

图1 汛期和非汛期期间原水1、原水6的TOC含量对比

表1 长江原水的TOC含量

表2 嘉陵江原水的TOC含量

2.2 出厂水中TOC的检出情况

表3、表4列出了12座水厂出厂水中TOC的检出情况，图2列出了2018年5月至2019年4月代表性水厂（样品编号分别为出厂水1、出厂水6）在汛期和非汛期时TOC的检出情况，表5列出了代表性水厂1和水厂6的TOC去除率，综合表1～5和图1～2可知：（1）2018～2020年，出厂水中TOC含量逐年减少，与原水中TOC含量变化一致。（2）结合图2和对比其余10座水厂的TOC含量发现，无论是汛期或是非汛期，以长江为水源的出厂水中TOC含量均较以嘉陵江为水源的出厂水中TOC含量低，且二者均低于国标附录中规定的5mg/L限值。（3）同一水厂相同处理工艺，TOC的去除率在汛期高于非汛期（表5），这是由于通常情况下汛期原水浊度较非汛期更高，TOC的去除率也随浊度的提高而增加[3]。（4）对比水厂11和水厂11A（两者同一水源）的出厂水中TOC含量，由于水厂11的沉淀池、滤池以及消毒工艺和运行条件都较水厂11A好，因而对TOC的去除效果也稍好。这就不难解释为什么近三年出厂水11的TOC含量较出厂水11A的TOC含量低。（5）出厂水的TOC含量较原水的TOC含量均大幅降低，这说明经常规水处理工艺的混凝沉淀处理后能够部分去除某些有机污染物，加上后续消毒工艺也可氧化一些有机物，因而TOC含量得以降低。通过原水和出厂水中的TOC值可计算出本次调查的12座水厂其常规水处理工艺对TOC的去除率约10%至70%之间，其中大多在50%～70%。

表5 水厂1和水厂6的TOC去除率

图2 汛期和非汛期期间出厂水1、出厂水6中TOC含量对比

表3 长江水源出厂水的TOC含量

表4 嘉陵江水源出厂水的TOC含量

表6、表7列出了12处管网末梢水中TOC的检出情况，图3列出了2018年5月至2019年4月末梢水1、末梢水6）在汛期和非汛期时TOC值的检出情况，对比表5、6和图3可知：（1）近三年随着长江、嘉陵江原水中TOC含量的降低，管网末梢水中TOC含量也在逐年降低，管网末梢水中TOC含量总体仍呈现嘉陵江为水源的高于以长江为水源的。（2）受汛期影响，管网末梢水中TOC含量仍较非汛期高，但也均低于国标附录中规定的限值。（3）选取同处于长江左岸、取水口周边环境相似、且近三年出厂水中TOC含量基本一致（详见表3）、输水管道材质和管龄也基本一致的两处水厂——水厂4和水厂5进行对比后发现，末梢水5中TOC含量较末梢水4的稍高。一是可能由于水厂输出的自来水中含有某些微生物、无机物或是输水管壁发生腐蚀、沉淀及结垢现象，水在管网内流动时，这些物质在消毒剂余量或是其它物理化学作用下发生变化的速率和程度不同而导致水质存在差异；二是管网可能遭受外源性污染，导致末梢水质下降，使得TOC含量增加。

图3 汛期和非汛期期间末梢水1、末梢水6的TOC含量对比

表6 长江水源末梢水的TOC含量

表7 嘉陵江水源末梢水的TOC含量

3.结论

通过对11处饮用水源、12处出厂水和12处管网末梢水中TOC含量的分析发现，以嘉陵江或长江为水源的原水、出厂水、末梢水中TOC平均含量总体呈逐年递减趋势，检出率均为100%，能较真实地反映水体中有机物污染程度。

以嘉陵江为水源的原水、出厂水中TOC含量总体较以长江为水源的原水、出厂水中TOC含量高。

与原水中TOC含量比较，出厂水TOC含量均有不同程度降低；与出厂水中TOC含量比较，末梢水中TOC含量变化不大；出厂水和末梢水中TOC含量均低于国家标准限值。

大部分水厂的出厂水经管道输送分配后，其末梢水中TOC含量与出厂水中TOC含量相比变化不大或者持平。这说明近年加大管网改造维护力度，规范管道施工与恢复供水前的水质检测工作取得了一定成效。下一步笔者将结合管网管龄、材质及消毒剂余量等因素进一步探究饮用水中TOC含量的变化，以便更有效地降低其含量以保障饮水安全。