紫外/氯组合强化卤代苯醌生成三卤甲烷消毒副产物

卤代苯醌（HBQ）是一种新兴消毒副产物（DBPs），已广泛在饮用水和游泳池中检出，由于其毒性远高于其他DBPs，对公众健康和水环境造成了很大的风险隐患。实际上，在饮用水厂和管网系统中，HBQ很容易通过继续氯化或水解转化为其羟基化产物。另一方面，紫外与氯消毒组合技术越来越多应用于饮用水厂或游泳池消毒等，氯化的过程同时紫外消毒会对DBPs的产生与分布有很大的影响。然而，紫外/氯组合消毒与单独氯消毒相比，究竟是促进还是抑制HBQ转化产生DBPs？尤其是紫外对氯消毒产生管控DBPs，如三卤甲烷（THMs）是否具有重要作用？为了解答这些疑问，本文针对2,6-二氯苯醌（DCBQ） 、四氯苯醌（TCBQ）等四种典型HBQ，系统对比了紫外/氯组合消毒和单独氯消毒过程HBQ转化为THMs（包括CHCl₃，CHCl₂、CH₂Cl和THM-Br）的生成量，同时考察光强度、pH值、溴化物等影响，进一步结合密度泛函理论（DFT）预测HBQ及中间体的亲核/亲电反应活性与位点，重点探讨了紫外在氯消毒过程对HBQ羟基化和促进THMs 产生的作用机理。

结果发现，在紫外/氯组合消毒和单独氯消毒过程，DCBQ 和 TCBQ呈现出不同的THMs产生趋势。紫外显著促进了DCBQ羟基化水解和THMs产生量近10倍。主要原因是，紫外激发DCBQ产生激发态DCBQ*更容易发生亲核水解，水解产物OH-DCBQ*有利于氯的亲电攻击，从而产生更多的THMs。与单独氯消毒相比，紫外/氯组合消毒也在一定程度上促进了TCBQ转化产生THMs。由于OH-TCBQ和TCBQ*的高亲电性，水解和紫外对于促进TCBQ转化产生THMs均较重要。此外，高pH值也会促进HBQ水解和THMs产生量。

总体而言，在紫外/氯组合消毒工艺应用中，应更多考虑紫外对于促进HBQ转化产生THMs的影响，特别是不同HBQ前驱体对THMs产生量的影响条件与途径也存在差异。

紫外与氯消毒组合技术越来越多应用于饮用水厂或游泳池消毒等。卤代苯醌（HBQ）不仅是水体腐殖质等污染物氯消毒过程产生的新兴消毒副产物（DBPs），也是形成其他DBPs（如三卤甲烷THMs）的重要前驱体，氯消毒的过程与紫外组合会显著影响HBQ继续产生THMs，对公众健康和水环境造成了很大的风险隐患。本文系统研究了紫外/氯组合消毒和单独氯消毒过程典型HBQ转化产生THMs的机理，特别是紫外在氯消毒过程对HBQ羟基化和产生THMs的重要作用，并通过结合理论计算与考虑光强度、pH值、溴化物等影响，提出了紫外显著促进HBQ羟基化水解进而强化THMs产生的影响机制，为紫外/氯组合消毒技术应用的风险管控提供理论依据。