8-羥基喹啉（8-HQ）是一種含氮雜環(huán)化合物，傳統(tǒng)被視為人工合成螯合劑與殺菌劑，近年來(lái)在飲用水、污水處理的消毒環(huán)節(jié)中，被證實(shí)可作為消毒劑副產(chǎn)物（DBP） 生成，其前體物多為水體中的喹啉類(lèi)污染物、氨基酸及腐殖質(zhì)等，經(jīng)氯系、臭氧等消毒工藝氧化或鹵化反應(yīng)生成。該物質(zhì)具有一定的生物毒性（如潛在致畸、致突變風(fēng)險(xiǎn)），且在水體中難降解，其生成與控制已成為水處理領(lǐng)域的新關(guān)注點(diǎn)。

一、8-羥基喹啉作為消毒劑副產(chǎn)物的生成風(fēng)險(xiǎn)

1. 生成途徑與影響因素

8-羥基喹啉的生成并非單一反應(yīng)路徑，而是與消毒方式、水體基質(zhì)及工藝參數(shù)密切相關(guān)，核心生成途徑及影響因素如下：

氯系消毒主導(dǎo)生成：在飲用水氯消毒（液氯、次氯酸鈉）或污水氯化消毒過(guò)程中，水體中的喹啉、異喹啉等雜環(huán)前體物，會(huì)與次氯酸（HOCl）發(fā)生親電取代反應(yīng)，在喹啉環(huán)的8位引入羥基，生成8-羥基喹啉；同時(shí)，水體中的色氨酸、酪氨酸等含氮氨基酸，經(jīng)氯氧化分解后也會(huì)轉(zhuǎn)化為喹啉類(lèi)中間體，進(jìn)一步生成8-羥基喹啉。反應(yīng)受pH影響顯著：中性至弱堿性條件（pH6.5-8.0） 下，HOCl占比高，親電取代反應(yīng)速率快，8-羥基喹啉生成量可達(dá)μg/L級(jí)別；酸性條件下反應(yīng)被抑制，生成量降低30%~50%。

臭氧消毒的輔助生成：臭氧消毒雖以氧化分解污染物為主，但對(duì)含氮雜環(huán)前體物的氧化具有選擇性 —— 部分喹啉類(lèi)物質(zhì)經(jīng)臭氧氧化后，會(huì)在環(huán)上引入羥基官能團(tuán)，直接生成8-羥基喹啉；同時(shí)，臭氧氧化產(chǎn)生的羥基自由基（・OH），會(huì)加速腐殖質(zhì)中芳香環(huán)的裂解，間接提供其生成的前體物。不過(guò)臭氧消毒生成的8-羥基喹啉濃度通常低于氯消毒，多在 ng/L 至低 μg/L 范圍。

水體基質(zhì)的促進(jìn)作用：水體中高濃度的腐殖質(zhì)、富里酸會(huì)作為“反應(yīng)載體”，吸附前體物與消毒劑分子，提升局部反應(yīng)濃度，促進(jìn)8-羥基喹啉生成；而高濃度的溴離子（Br⁻）會(huì)與氯競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)位點(diǎn)，生成溴代8-羥基喹啉衍生物，毒性更強(qiáng)且更難降解。

2. 環(huán)境與健康風(fēng)險(xiǎn)

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)：8-羥基喹啉具有強(qiáng)螯合性，可與水體中的Cu²⁺、Zn²⁺等重金屬離子形成穩(wěn)定絡(luò)合物，影響水生生物對(duì)微量元素的吸收；同時(shí)，其對(duì)藻類(lèi)、浮游動(dòng)物具有急性毒性，實(shí)驗(yàn)顯示，當(dāng)水體中它的濃度＞50μg/L時(shí)，綠藻的光合作用效率下降40%，斑馬魚(yú)幼魚(yú)的存活率降低 25%。此外，8-羥基喹啉在水體中半衰期長(zhǎng)（自然條件下可達(dá)20~30天），易在底泥中富集，通過(guò)食物鏈放大生態(tài)危害。

健康風(fēng)險(xiǎn)：8-羥基喹啉對(duì)人體的潛在危害主要體現(xiàn)在細(xì)胞毒性與遺傳毒性—— 體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí)，它可誘導(dǎo)肝細(xì)胞、腎細(xì)胞的氧化應(yīng)激反應(yīng)，造成DNA損傷；動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，長(zhǎng)期暴露于含8-羥基喹啉的飲用水中，會(huì)增加肝臟、腎臟的病理?yè)p傷風(fēng)險(xiǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外尚未針對(duì)飲用水中其制定明確限值標(biāo)準(zhǔn)，但基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，建議飲用水中8-羥基喹啉的濃度控制在1μg/L以下。

二、8-羥基喹啉生成的控制策略

控制8-羥基喹啉生成需遵循“源頭削減前體物+過(guò)程優(yōu)化消毒工藝+末端深度去除”的三級(jí)防控思路，具體措施如下：

1. 源頭削減：降低前體物濃度

前體物的存在是8-羥基喹啉生成的前提，通過(guò)預(yù)處理工藝減少水體中喹啉類(lèi)物質(zhì)、含氮有機(jī)物，可從根本上降低生成風(fēng)險(xiǎn)。

強(qiáng)化混凝沉淀：選用聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鐵（PFS）等高效混凝劑，優(yōu)化混凝pH（5.5-6.5），利用絮體的吸附架橋作用，去除水體中60%~70%的腐殖質(zhì)、富里酸，同時(shí)吸附喹啉類(lèi)前體物；對(duì)于工業(yè)廢水匯入的水體，可在混凝階段投加粉末活性炭（PAC），其比表面積大，對(duì)喹啉的吸附率可達(dá)85%以上，進(jìn)一步削減前體物負(fù)荷。

高級(jí)氧化預(yù)處理：針對(duì)前體物濃度高的水體，采用UV/H₂O₂、臭氧/過(guò)氧化氫等高級(jí)氧化工藝，利用羥基自由基的強(qiáng)氧化性，將喹啉類(lèi)雜環(huán)化合物分解為小分子有機(jī)酸（如乙酸、草酸），破壞其環(huán)結(jié)構(gòu)，使其無(wú)法在后續(xù)消毒中生成8-羥基喹啉。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，UV/H₂O₂預(yù)處理可使后續(xù)氯消毒過(guò)程中它的生成量降低 75%~80%。

截流污染源頭：嚴(yán)格管控含喹啉類(lèi)化工廢水、制藥廢水的排放，要求企業(yè)對(duì)廢水進(jìn)行深度處理，確保出水喹啉類(lèi)物質(zhì)濃度＜0.1mg/L；同時(shí)，加強(qiáng)污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)監(jiān)測(cè)，避免高濃度前體物進(jìn)入處理系統(tǒng)。

2. 過(guò)程優(yōu)化：調(diào)整消毒工藝參數(shù)

通過(guò)優(yōu)化消毒方式與運(yùn)行參數(shù)，減少消毒過(guò)程中8-羥基喹啉的生成。

優(yōu)化氯系消毒工藝

采用低氯劑量+分段投加：降低初始投氯量，將總投氯量分為2~3次投加，避免局部消毒劑濃度過(guò)高；同時(shí)控制消毒接觸時(shí)間（≤30min），減少消毒劑與前體物的反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)，可使8-羥基喹啉生成量降低25%~35%。

調(diào)節(jié)消毒pH至弱酸性：將消毒階段水體pH控制在5.5-6.0，降低HOCl占比，抑制親電取代反應(yīng)；但需注意，弱酸性條件下消毒副產(chǎn)物三鹵甲烷的生成量可能上升，需協(xié)同權(quán)衡。

替代消毒劑聯(lián)用：采用二氧化氯（ClO₂）替代部分液氯，ClO₂以氧化作用為主，不易與含氮前體物發(fā)生取代反應(yīng)，聯(lián)用后8-羥基喹啉生成量可降低 40%~50%，且不會(huì)增加三鹵甲烷等傳統(tǒng)副產(chǎn)物的濃度。

推廣低副產(chǎn)物消毒技術(shù)

優(yōu)先選用紫外線消毒：UV消毒通過(guò)破壞微生物DNA實(shí)現(xiàn)殺菌，不與水體中有機(jī)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從根本上避免8-羥基喹啉生成，適合前體物濃度高的飲用水或污水回用處理；但需注意，UV消毒無(wú)持續(xù)殺菌能力，需搭配少量氯胺維持管網(wǎng)內(nèi)余氯。

采用氯胺消毒：氯胺（NH₂Cl）的反應(yīng)活性低于液氯，與含氮前體物的反應(yīng)速率慢，生成的8-羥基喹啉量?jī)H為液氯消毒的10%~20%；但氯胺消毒殺菌效率較低，需適當(dāng)延長(zhǎng)接觸時(shí)間。

3. 末端深度去除：凈化消毒后水體

針對(duì)消毒后已生成的8-羥基喹啉，通過(guò)深度處理工藝實(shí)現(xiàn)高效去除。

活性炭吸附：采用顆粒活性炭（GAC）或活性炭纖維（ACF）進(jìn)行深度過(guò)濾，活性炭的多孔結(jié)構(gòu)可通過(guò)范德華力吸附8-羥基喹啉分子，吸附率可達(dá) 90% 以上；對(duì)于溴代8-羥基喹啉衍生物，ACF的吸附效果優(yōu)于GAC，去除率提升15%~20%。需定期對(duì)活性炭進(jìn)行再生或更換，避免吸附飽和后釋放污染物。

膜分離技術(shù)：采用納濾（NF）或反滲透（RO）膜處理，NF膜可截留分子量＞200Da的有機(jī)物，對(duì)8-羥基喹啉的去除率＞95%；RO膜去除率接近100%，但運(yùn)行成本較高，適合高品質(zhì)飲用水處理。

生物降解處理：在深度處理單元構(gòu)建固定化微生物反應(yīng)器，接種可降解喹啉類(lèi)物質(zhì)的菌株（如假單胞菌、芽孢桿菌），利用微生物的代謝作用，將8-羥基喹啉分解為二氧化碳和水。該方法運(yùn)行成本低，且無(wú)二次污染，適合污水處理廠的尾水深度處理。

三、控制策略的應(yīng)用注意事項(xiàng)

協(xié)同控制傳統(tǒng)副產(chǎn)物：在優(yōu)化工藝控制8-羥基喹啉時(shí)，需避免傳統(tǒng)消毒副產(chǎn)物（如三鹵甲烷、鹵乙酸）濃度上升，例如弱酸性消毒雖抑制其生成，但可能增加三鹵甲烷，需通過(guò)分段投氯、聯(lián)用二氧化氯等方式平衡。

因地制宜選擇工藝：對(duì)于飲用水處理，優(yōu)先采用“高級(jí)氧化預(yù)處理+UV消毒+活性炭吸附”組合工藝；對(duì)于污水處理廠尾水，可采用“混凝沉淀+氯胺消毒+生物降解”工藝，兼顧成本與效果。

加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與標(biāo)準(zhǔn)制定：建立水體中8-羥基喹啉及前體物的常態(tài)化監(jiān)測(cè)體系，采用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）技術(shù)實(shí)現(xiàn)痕量檢測(cè)；推動(dòng)制定飲用水、污水回用中它的限值標(biāo)準(zhǔn)，為風(fēng)險(xiǎn)管控提供依據(jù)。

本文來(lái)源于黃驊市信諾立興精細(xì)化工股份有限公司官網(wǎng) http://www.gdctc.cn/