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在饮用水消毒过程中,消毒剂(如氯、氯胺等)会和水源水中的溴、碘离子以及天然有机物发生反应生成卤代消毒副产物。毒理学研究显示,卤代消毒副产物具有较高的细胞毒性和遗传毒性;流行病学的研究显示,卤代消毒副产物与人类多种癌症的发病存在联系,并且相当一部分癌症风险来源于未知的卤代消毒副产物。在用Cl2消毒的饮用水中,未知的卤代消毒副产物中占总卤代消毒副产物的近50%(这一比例在用其他消毒剂消毒的饮用水中更高),并且绝大部分未知的消毒副产物都呈现极性甚至强极性。气相色谱质谱联用技术是检测饮用水中卤代消毒副产物的常规方法,该技术适用于检测非极性/亲油性/挥发性的有机物,不适用于检测极性/亲水性/不挥发性有机物,因此,该技术的局限性导致很多新型极性卤代消毒副产物无法被检测到。 在本论文中,我们采用了基于超高效液相色谱/电喷雾电离三重四极杆质谱技术(UPLC/ESI-tqMS)的前体离子扫描(precursor ion scan,PIS)方法,并通过设置PIS127,有选择性地检测出了饮用水中几乎所有的极性碘代消毒副产物。进一步运用UPLC/ESI-tqMS的多反应监测和子离子扫描方法,鉴定了其中11种新型极性碘代消毒副产物的结构,并推测了8种新型极性碘代消毒副产物的结构。在此基础上,我们考察了这19种新型极性碘代消毒副产物在不同水源水水质(天然有机物种类和pH)和消毒剂作用下的生成规律,并以长江三角洲地区9个城市的自来水为研究对象,调查了这些新型极性碘代消毒副产物在其中的浓度分布。 此外,本论文报道了饮用水中一组新型极性卤代消毒副产物(三卤代-羟基环戊烯二酮)的检测、合成、制备分离、结构鉴定和生成条件研究。我们利用UPL C/ESI-tqMS(全扫描、多反应监测、子离子扫描)和高分辨质谱(全扫描)分析,确定了这组新型极性卤代消毒副产物的分子式;通过摸索和优化合成条件(前体物质和反应比例),合成了这组新型极性卤代消毒副产物中的三溴代产物;利用超高效液相色谱/二极管阵列分析,得到了这个新型极性溴代消毒副产物的最大紫外吸收波长;采用高效液相色谱/紫外收集制备系统,收集足量的该新型极性溴代消毒副产物。收集后的组分经冻干后得该消毒副产物的标准品。根据傅里叶红外光谱分析结果,我们确定它的结构为三溴代-羟基环戊烯二酮。该方法的建立为鉴定饮用水中新型极性卤代消毒副产物(尤其是缺乏商业标准品的新型消毒副产物)的结构打开了新的思路。在结构鉴定基础上,我们阐述了三溴代-羟基环戊烯二酮在饮用水消毒中的生成路径,研究了这组新型极性卤代消毒副产物在不同水源水水质(溴离子浓度和pH)和消毒方式(消毒剂种类和消毒时间)下的生成规律,并测定了三溴代-羟基环戊烯二酮在长江三角洲8个城市的自来水中浓度。 本论文的工作为饮用水中新型极性卤代消毒副产物的研究提供了新的科学方法和技术,并为控制饮用水中新型极性卤代消毒副产物污染提供了理论依据。