徐振秋+徐恒省

摘要：以太湖苏州区域饮用水源地为研究对象，对其异味物质成分进行了分析。结果表明：太湖饮用水源地主要异味物质为土异素、二甲基异莰醇、β-环柠檬醛，β-紫罗兰酮。同时通过异味影响因子相关性分析对异味物质的来源进行初步了探讨。指出了较高的水温是水体异味的一个重要原因，且太湖中的某些藻类可能也是引起水质异味的主要原因。

关键词：饮用水源地；异味物质；水温；藻类

中图分類号：X703

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）6-0015-03

1 前言

水体异味现象普遍存在。早在20世纪50年代，在美国就发现了水体异味，根据美国的供水工作协会调查，在388座自来水厂中，约有43%的自来水厂存在持续时间超过一周的异味问题[1]。70年代末挪威的Mjosa湖中大量的颤藻水华所引起的难闻的霉味影响了20万人的供水。在法国，国际水环境研究中心在1994～1997年间有140个关于水体异味的报道。近年来我国江苏太湖、云南滇池、上海黄浦江、湖北熊河水库等地均有水体异味事件发生[2～5]。目前饮用水的异味问题已引起全世界消费者的广泛关注， 也是水环境研究的热点问题之一。

太湖是沿湖城市的饮用水源地，饮用水水质关系到公众饮用水安全。2007年5月，江苏省无锡市城区的大批市民的家中自来水水质突然发生变化，并伴有难闻的气味，无法正常饮用。这次无锡水危机事件已经敲响了警钟，虽然各级政府高度重视，采取了很多措施治理太湖，但太湖富营养化的趋势短时间内无法逆转。2012年3月份和8月份苏州市自来水和饮用水源原水出现异味情况，居民反映强烈，经监测有64%的点位超过10 ng/L的饮用水限值，浓度最高的某水源地2-甲基异莰醇的浓度达到164.6 ng/L，约是其异觉阈值的16.5倍。因此对饮用水异味物质进行成分分析及其异味影响因子研究是十分紧迫的事情。

2 苏州饮用水源地异味物质成分分析

对2013年苏州某饮用水源地9种异味物质监测数据进行统计分析，异味物质检出率及年均值见表1。检出率最高的4种异味物质包括β-环柠檬醛、β-紫罗兰酮、2-甲基异崁醇、土臭素等，其余5种物质均未检出（图1）。因此饮用水源地水体主要异味物质是β-环柠檬醛、β-紫罗兰酮、2-甲基异崁醇、土臭素。根据各异味物质的年均值和嗅觉阈值分析，导致饮用水源地异味的主要物质是2-甲基异崁醇，水体异味表现为土霉味，与人体感觉一致。

对2015年苏州某饮用水源地4种异味物质监测数据进行统计分析，异味物质检出率及年均值见表2。

从表1和表2可以看出太湖饮用水源地主要异味物质年均值变化规律，4种主要异味物质都有很大幅度地降低，说明太湖饮用水源地水质有逐年变好的趋势。但是2-MIB的3年年均值均超过了其嗅觉阈值，所以仍然需要对水源地的异味物质进行预警控制。

3 异味物质浓度与环境因子相关性分析

采用SPSS16.0 软件对苏州A，B两个饮用水源地异味物质和环境因子进行相关性分析（Pearson相关系数，双边分析），见表3、表4。

饮用水源地A土嗅素与氨氮负相关，与水温、溶解氧等其他环境因子无明显相关性。2-甲基异坎醇与水温、溶解氧等环境因子均无明显相关性。β-紫罗兰酮与水温、溶解氧负相关，与高锰酸盐指数正相关，与其他环境因子无明显相关性。β-环柠檬醛与总氮、硝酸盐氮负相关，与藻密度正相关，与其他环境因子无明显相关性。异味物质土嗅素与2-甲基异坎醇正相关。

饮用水源地B 土嗅素与水温、透明度正相关，与其他环境因子无明显相关性。2-甲基异坎醇与水温正相关，与其他环境因子无明显相关性。β-紫罗兰酮与水温、溶解氧等环境因子均无明显相关性。β-环柠檬醛与藻密度正相关，与氮磷比负相关，与其他环境因子无明显相关性。异味物质土嗅素与2-甲基异坎醇正相关。β-紫罗兰酮与β-环柠檬醛正相关。

水温、光照、营养盐等许多环境因子影响着藻类和放线菌等微生物的生长，同时也影响其产生2-甲基异莰醇、β-环柠檬醛、β-紫罗兰酮等异味物质的能力。

饮用水源地A 中的β-紫罗兰酮、饮用水源地B中的 2-甲基异莰醇、饮用水源地中的B土臭素均与水温有相关性。Shu-Chu Tung等发现台湾Feng-Shen水库中2-甲基异莰醇与水温及气温显著相关[6]。Uwins等对Hinze水库调查研究也发现土臭素的浓度与温度有正相关性[7]；Westerhoff等对美国Arizona州三个水库异味物质调查结果表明，2-甲基异莰醇和土臭素浓度从春季到夏末呈上升趋势，冬季时水中2-甲基异莰醇浓度降至检出限以下[8]。可见水温是影响2-甲基异莰醇、土臭素异味物质浓度的重要因素之一。水温升高，促进水中产生的菌类、藻类生长、代谢和释放2-甲基异莰醇、土臭素等异味物质，导致水体产生土霉味等水体异味问题。

饮用水源地B的土臭素与透明度正相关，饮用水源地A的β-紫罗兰酮与溶解氧负相关。夏季光照强，透明度高有利于藻类光合作用，生长旺盛。因此代谢产生和释放的2-甲基异莰醇等异味物质增加。同时由于藻类生长旺盛，其呼吸作用需要消耗大量氧气。

饮用水源地B的四种异味物质与总磷、总氮、硝酸盐氮、高锰酸盐指数均没有明显相关性，与Shu-Chu Tung等研究台湾Feng-Shen水库中2-甲基异莰醇与环境因子无相关性的结论一致。其原因一方面可能是水体中异味物质浓度受多种因素影响，如细胞产生速率、微生物降解，光降解，颗粒物吸附，波浪干扰及异味物质本身的挥发等因素。因此我们检测到的异味物质的浓度，是实际产生量和环境因素共同作用的结果。另一方面，氮、磷等营养元素浓度变化与藻类、菌类等微生物的生长不一定同步，可能是微生物生长存在滞后或者受其他水质因素综合作用。太湖夏季蓝藻优势种为微囊藻。有研究报道认为微囊藻能产生环柠檬醛和紫罗兰酮。两个饮用水源地的β-环柠檬醛均与藻密度成正相关，与这一结论一致。

4 异味物质浓度水平与生物因素（藻类种类和数量）相关性讨论分析

通过对2014～2015年的调查数据进行统计分析，2-甲基异莰醇浓度与蓝藻种类和数量在95%置信区间呈正相关，相关系数分别为0.583和0.605；土臭素浓度与蓝藻种类在99%置信区间呈正相关，相关系数為0.759，与蓝藻数量在95%置信区间呈正相关，相关系数为0.597；β-紫罗兰酮浓度与鱼腥藻数量在99%置信区间呈高度正相关，相关系数为0.922。太湖的藻类种群组成主要为蓝藻、绿藻、硅藻和隐藻，全年蓝藻均为优势种。有文献报道蓝藻中的某些种类可产生异味物质，因此太湖中的某些藻类可能是引起水质异味的主要原因（表5）。

5 结语

太湖苏州辖区饮用水源地主要异味物质为土臭素、二甲基异莰醇、β-环柠檬醛，β-紫罗兰酮四种。根据各异味物质的年均值和嗅觉阈值分析，导致饮用水源地异味的主要物质是2-甲基异崁醇，水体异味表现为土霉味，与人体感觉一致。较高的水温是水体异味的一个重要诱因。太湖中的某些藻类可能也是引起水质异味的主要原因。

参考文献：

[1]Suffet I H， Corado Ana， Chou David， et al. AWWA taste and odor survey[J]. Journal of the American Water Works Association； 88（4）：168～180.

[2]于建伟，李宗来，曹 楠，等.无锡市饮用水嗅味突发事件致嗅原因及潜在问题分析[J]. 环境科学学报，2007，27（11）：1771～1777.

[3]Li L， Wan N， Gan N Q， et al. Annμal dynamics and origins of the odoroμs compoμnds in the pilot experimental area of Lake Dianchi[J]. China Water Science and Technology， 2007， 55（5）：43～50.

[4]马晓雁，高乃云，李青松，等.上海市饮用水中痕量土臭素和二甲基异冰片年变化规律及来源研究[J]. 环境科学，2008， 29（4）：902-908.

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[6]Tung S C， Lin T F， Yang F C， et al. Seasonal change and correlation with environmental parameters for 2-MIB in Feng-Shen Reservoir， Taiwan [J]. Environmental Monitoring and Assessment， 2008（145）：407～416

[7] Uwins H K， Teasdale P， Stratton H. A case study investigating the occurrence of geosmin and 2-methylisoborneol（MIB） in the surface waters of the Hinze Dam， Gold Coast， Australia [J]. Water Science and Technology， 2007， 55（5）：231～238.

[8] Westerhoff P， Rodriguez-Hernandez M， Baker L， et al. Seasonal occurrence and degradation of 2-methylisoboroneol in water supply reservoirs [J]. Water Research， 2005（39）：4899～4912.