饮用水消毒过程中所产生的消毒副产物(DBPs)因其具有潜在健康风险而引起人们的广泛关注。随着样品前处理和分离检测技术的不断提高，越来越多的DBPs不断被发现，国内外开展了大量的毒性和流行病学实验用于DBPs毒性的确认，且近年来研究者试图采用化学与毒理学相结合的方法对饮用水中的DBPs进行健康风险评估，然而他们主要针对少量特定的已经报道的DBPs或对整个饮用水体进行评估，而对于水体中其他可能存在的DBPs及其潜在风险却不得而知。　　因此，本论文针对未知DBPs首先建立了全二维气相色谱质谱(GC×GC-qMS)的非目标筛查与QSAR Toolbox3.2的毒性预测相结合的方法，该方法可应用于实验室模拟水样和水厂出水中挥发和半挥发性DBPs的识别，每个消毒后水样初步定性出的化合物高达500多种，与GC-MS分析相比具有较高的灵敏度和分辨率，最终检出DBPs的数量分别为170种和358种;按官能团可分为不同类别，如含卤素类DBPs、含氮类DBPs、酮类等，其中具有（潜在）遗传毒性的DBPs数量分别为58种和115种。　　在此基础上，本论文进一步选取了37种可购买到标样的具有（潜在）遗传毒性的DBPs，运用GC×GC-qMS对我国4个水厂的出厂水和管网水中的这些DBPs进行了分析。结果显示，在检出的30种DBPs中，1，1，1-三氯丙酮的浓度最高，达到299.2-1769.7 ng/L，平均浓度为795.5 ng/L。DBPs在管网中的空间变化结果显示1，1，1-三氯丙酮、2-氯乙酰苯等在（靠近）水厂出口浓度最高，随着管线距离延长而下降。部分DBPs，如4-乙基苯甲醛、苯乙酮等的浓度水平在整个管网系统中基本保持稳定，即使在管网最远端的采样点(20 km＜d＜30km)。虽然由于毒性数据缺乏，5种DBPs的健康风险评估显示风险比较低，但是这些具有（潜在）遗传毒性的DBPs在饮用水中的长期存在对人体的健康威胁不容忽视。　　随着饮用水中大量的DBPs不断被定性出来，如何有效控制消毒过程中这些DBPs的生成成为重要问题。而天然有机物(NOM)作为DBPs生成的主要前驱物，其结构特性对DBPs的生成有较大影响。因此，为了更好地认识NOM与DBPs生成之间的关系，本文将NOM配水采用DAX-8树脂分级为亲水和疏水两种组分，然后分别进行氯、氯胺、臭氧消毒，运用GC×GC-qMS对NOM各组分所生成的DBPs进行定性和定量分析，结果显示，含氮类DBPs的前驱物主要为疏水性有机物（贡献率为60％左右），这可能与疏水组分中所含有的蛋白类有机物有关。氯胺、臭氧消毒下，酮类DBPs的前驱物主要为亲水性有机物，是疏水组分所产生该类DBPs浓度的5-15倍。臭氧消毒下，亲水性有机物为酯类、醇类DBPs的主要前驱物。与常规DBPs相同，氯、氯胺消毒下，腐殖酸是含卤素类DBPs的主要前驱物。该结果为有效控制DBPs的生成提供科学基础。　　最后，为了有效控制消毒过程中DBPs生成，合理优化水处理工艺，本研究结合整体指标，三维荧光光谱(3D-EEM)和GC×GC-qMS分析方法，对NOM在饮用水厂常规和深度处理工艺过程中的变化规律进行了研究，从化合物水平进行了深入探究。结果表明，当溶解性有机碳的去除效率较低时，用常规参数无法检测到去除效率时，3D-EEM或GC×GC-qMS可以很好地检测到特定有机物的去除效率。每种处理工艺针对特定有机物有较好的去除效果，混凝-沉淀过程主要针对含氮类、醇类、芳烃类有机物的去除。砂滤过程的去除效率较弱，但对酸类有机物有很好的去除效果，另外，某些官能团有机物会从砂滤池中释放出来，如含氮类、酸类、芳烃类有机物。生物活性炭工艺可以去除臭氧消毒后产生的多数官能团有机物，但是需引起注意的是，某些极性或者高分子量有机物可能从活性炭池中释放出来。在饮用水处理过程中，醇类和酮类的变化可能分别与络氨酸类和色氨酸有机物的变化有关。烷烃类的变化可能与富里酸类和腐殖酸类有机物的变化有关。该结果为饮用水厂处理工艺的选择和优化提供科学依据。