475土臭素(GSM)和2-甲基异莰醇(2-MIB)是两种常见的挥发性有机化合物,它们主要产生于微生物的代谢过程中,在水体、土壤和食品中皆可存在。阵雨过后,空气中弥漫着新翻的泥土气息,便包含着这两种主要的挥发性物质。它们通常被描述为具有“泥土味”或“霉味”,对人们的饮用水、水产养殖和感官体验造成显著影响。
土臭素和2-甲基异莰醇主要由生活在河流、湖泊和水库中的底栖和浮游生物产生,包括许多原核生物(蓝藻和放线菌等)和真核生物(真菌、变形虫和粘菌等),其中,蓝藻是水生环境中的主要生产者,在水体富营养化、藻类大量繁殖时,这些微生物能大量产生这两种化合物,从而可能导致饮用水、水产养殖产品的异味,严重影响饮用水的安全性和可接受性,也对水产养殖业和旅游业造成潜在的经济损失。有研究表明,土臭素和2-甲基异莰醇的浓度随季节变化明显,并且季节变化的趋势在不同水体中差异较大。对于大部分湖泊、水库来说,土臭素和2-甲基异莰醇等嗅味物质在温暖的季节有较高的浓度,并且通常集中于夏季藻华爆发时,这类水体的嗅味物质来源也以蓝藻为主。但值得注意的是一些水体在低温时期,仍然可能存在藻类增殖现象并引发嗅味问题。此外,水中营养元素的含量、温度、pH、溶解氧、光照强度以及消毒剂、微塑料等污染物也会影响藻类的生长和嗅味物质的产生。
土臭素和2-甲基异莰醇均为饱和环叔醇类物质,属于萜类衍生物,结构稳定,既存在于藻细胞内部,又存在于细胞外部,一般分为胞内和胞外,即结合态和溶解态,是饮用水源中最为常见的典型嗅味物质。此外,这两种化合物的嗅觉阈值都很低,即使在痕量浓度下也能被人们敏锐感知,一旦水体中这些物质的浓度超过嗅阈值,便会产生令人敏感的土霉味,严重影响水质感官。感官性状是评价水质是否符合规定的必要指标,《生活饮用水卫生标准》中的常规指标包括了色度、浑浊度、臭和味以及肉眼可见物,当水体存在污染等特殊情况时,土臭素和2-甲基异莰醇因其嗅阈值更低,能更好地补充并完善对水质的感官评估。2023年4月1日,国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会联合批准实施的GB 5749-2022《生活饮用水卫生标准》增加了4项指标,其中就包含了土臭素和2-甲基异莰醇两项,并将其列入了水质扩展指标中,对其限值要求也很低,均为不超过10ng/L,这对饮用水处理提出了更加明确且严格的要求。国外也早已开始对水中嗅味物质开展研究,已有几十个国家的研究人员陆续报道了水体中的嗅味问题。土臭素和2-甲基异莰醇不仅具有很强的抗氧化特性,其极低的气味阈值更使其成为水处理过程中最具挑战性的去除对象之一。目前,其去除技术主要包括了吸附法、化学氧化法、生物降解法等。其检测主要包括了感官分析法、仪器分析法(如气相色谱质谱联用法)、生化传感器技术分析法等,其前处理方法主要包括了固相微萃取法、吹扫捕集法、分散液液微萃取法、静态顶空法等,传统的前处理方法和检测技术已能实现从痕量分析到现场检测的多场景应用。
尽管土臭素和2-甲基异莰醇的异味问题已被广泛关注,但对其存在的进一步健康风险的研究和了解还十分有限。常规的水质处理工艺也各有优缺点,在关注去除效率的同时,也要注意相关副产物的产生和对环境的影响等因素,从而保障生活饮用水质的安全,保护人们的身体健康。
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