传统饮用水的氯化消毒会产生三卤甲烷等物质，危害人类健康，作为具有广泛应用远景的臭氧消毒剂日益受到人们的重视。文章阐述了臭氧氧化处理饮用水的效果，及在此过程中所产生副产物的毒理学研究进展，最后对臭氧的研究方向提出了一些建议。

1 引言

近年来，随着人们对生活饮用水卫生安全要求的不断进步，使水的消毒面临着急待解决的题目。传统的消毒方法中大多使用氯作为消毒剂，但远远不能解决所面临的严重题目。20世纪70年代以来国内外的研究表明，饮用水加氯消毒可产生三卤甲烷等致突变与致癌变的有机化合物[1,2]，严重影响着人们的健康。臭氧作为一种可以取代氯的、高效率的对饮用水不产生不良影响的消毒剂，已普遍受到人们的关注。臭氧是一种强氧化剂，有广谱杀灭微生物的作用，杀菌速度较氯快300～600倍[3]。臭氧是最早用于饮用水的消毒剂，已有100多年的历史，但由于基建投资远大于氯化处理，故其在饮用水处理中的应用一直未在全世界得到推广。目前臭氧处理的水厂主要集中在欧洲、美国、加拿大等一些国家，我国近年对臭氧处理饮用水的研究也逐渐增多。在臭氧的水处理应用不断发展的同时，其处理过的饮用水是否对健康有害，也引起了人们的留意。本文就臭氧对饮用水的消毒效果及其可能产生的副产物毒性研究作一综述。

2 臭氧在饮用水中的消毒效果

2.1 对病原微生物的作用

2.1.1 细菌繁殖体

有关臭氧水溶液杀菌实验报告较多。王芳等的实验表明，臭氧水杀菌作用快速，浓度为1.0 mg/L的臭氧水作用30s，对大肠杆菌、金葡菌的杀灭率可达100%；2.0 mg/L作用1min，对绿脓杆菌的杀灭率达100%[4]。白希尧等发现,臭氧水杀菌作用强大、快速，浓度为0.3 mg/L的臭氧水作用1min ，对大肠杆菌、金葡菌的杀灭率均达100%[5]。靳凯歌等经悬液检测实验发现，0.84 mg/L的臭氧水对大肠杆菌、金葡菌作用15min，杀灭率为100%[6]。Burleson等将臭氧气体分别通进染有金葡菌、大肠杆菌、荧光假单胞菌、鼠伤冷沙门氏菌、福氏痢疾杆菌或霍乱弧菌的磷酸盐缓冲液中，作用15s后，可将这些菌全部杀灭[7]。Herbold等报道，20oC条件下，当水中臭氧浓度达0.43 mg/L时，可将大肠杆菌100%杀灭；而在10oC时仅需0.36ｍg/L，即可全部杀灭[8]。

2.1.2 细菌芽孢

欧阳川等在动态试验条件下，将臭氧气体持续通进染菌井水中，发现当水中臭氧浓度为8.87～4.61mg/L,作用3～10min，可将井水中的枯草杆菌玄色变种芽孢杀灭99.999%[9]。王芳等的实验表明，浓度为12.0 mg/L的臭氧水对玄色变种芽孢作用20min，其杀灭率为99%[10]。崔森等发现,浓度为2.21 mg/L的臭氧作用1min，杀灭枯草杆菌玄色变种芽孢的效率为100%[11]。

2.1.3 真菌

白尧希等报告，浓度为1.5 mg/L的臭氧水作用1min，可全部杀灭实验中的黄曲霉和酵母[5]。王芳等发现,浓度为8.0 mg/L的臭氧水对白色念珠菌作用1min，杀灭率为100%[10]。

2.1.4 病毒

臭氧可灭活多种病毒。张文福等报道,水温14～15oC、浓度为 7.0 mg/L的臭氧水作用2 min，可破坏乙肝表面抗原（HBsAg）的抗原性[12]。Herbold等报告，在20oC水中，浓度为0.13 mg/L的臭氧水可以完全灭活脊髓灰质炎病毒1型(PV1)；而浓度为0.25～0.38 mg/L时，可以完全灭活甲型肝炎病毒(HAV)，作用时间仅需几秒或几分钟[8]。Coin等报告,当臭氧浓度达0.3 mg/L时，作用4min，可以使水中PV1降低4个对数值[13]。Vaughn等比较了4oC条件下，臭氧对猿轮状病毒SA-1和人轮状病毒2型的灭活效果，发现2种病毒均能被0.5 mg/L的臭氧水迅速灭活[14]。臭氧灭活病毒速度极快，浓度分别为0.09 mg/L 和0.8 mg/L的臭氧水，在反应最初的5s内,噬菌体F2即可被灭活5个和7个对数值[15]。Finch等比较了臭氧对PV3和大肠杆菌噬菌体MS2的灭活效果，发现水中臭氧浓度达 4 mg/L时，作用20s可分别使MS2 和PV3灭活4个和2.4个对数值[16]。

2.1.5 原虫

研究表明，臭氧对原虫及其卵囊有很好的杀灭作用。Korich 等比较了臭氧、氯对净化水中的微小隐孢子虫卵囊的灭活作用。实验证实1 mg/L的臭氧水作用5min可以灭活90%的卵囊， 80 mg/L的氯则需90min才能达到同样的灭活效果[17]。Finch等观察了臭氧对磷酸盐缓冲液中的微小隐孢子虫的作用，结果在7oC条件下，Ct值为7和10 mg·min/L时，灭活率分别为 99%和99.9% ；在22oC时，达同样灭活效果的臭氧Ct值分别需3.5 mg· min/L和5.0 mg·min/L[18]。Wallis 等报道，在8～9oC时，臭氧Ct值为1.7 mg·min/L，可使自然水中的兰氏贾第鞭毛虫减少3个对数值[19]。

2.2 消毒机理

臭氧的生物灭活作用,是由其强氧化潜能和生物膜扩散能力所决定的。水中臭氧氧化反应有以下2个途径：分子直接氧化；臭氧自身分解或与水中无机、有机化合物反应形成游离基(过氧化氢、超氧自由基、羟自由基)的间接氧化[20]。在低pH，丁三醇、碳酸盐等离子基团存在的条件下，直接氧化是主要途径。但究竟是分子臭氧还是间接基团使微生物灭活，至今尚不清楚。Hogin等提出分子臭氧是主要机制，而Dahi等则以为游离基间接反应使微生物灭活[21]。

有人以为臭氧可与细菌细胞壁脂类双键发生反应，穿进菌体内部，作用于脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，从而导致细胞溶解、死亡[22]。Roy等以PV1作为模型病毒，研究了臭氧对肠道病毒的灭活机理，结果表明，臭氧可破坏病毒衣壳蛋白的4条多肽链并使RNA受到损伤[23]。Mudd等报道，臭氧和对其敏感的氨基酸残基（半胱氨酸残基、色氨酸残基、蛋氨酸残基）发生反应，可直接破坏蛋白质[24]。Kim等报告，臭氧作用过程中，可使噬菌体中RNA被开释出来，电镜观察还可见噬菌体被断裂成小碎片[15]。

2．3 影响消毒的因素

臭氧对微生物的杀灭作用主要受浓度、pH值和有机物的影响。国内外很多报道以为，臭氧对微生物的灭活程度与臭氧浓度高度相关，而与接触时间关系不大[14、16、25]。随着温度的增加，臭氧的杀菌作用增强，如Finch的研究表明臭氧在22oC时的灭活效果好于7oC时的灭活效果[18]，居喜娟亦有一致的报道[26]。Herbold及其同事的研究却表明，臭氧对HAV和大肠杆菌的杀灭效果随温度的升高而降低，在10oC时的杀灭速度反比20oC时快[8]。欧阳川等报道，水pH值对臭氧消毒有一定影响，但实际意义不大[9]。Katzenelson等报告，pH为3～10之间的臭氧水溶液，对PV的灭活速率变化不明显[27]。臭氧水的杀菌效果受有机物影响较明显。魏兰芬等研究发现，当菌液含1%蛋白胨时，对大肠杆菌的杀灭效果明显降低，同样浓度作用5min，杀灭率从99.99% 降到45.40%；当菌液含10%小牛血清时，同样浓度作用相同时间，杀灭率由100%降到<10%，已无杀菌作用[28]。提示在实际应用中应先往除有机物以进步杀菌作用，或进步水溶液中的臭氧浓度，以确保消毒效果。另外，水消毒时浑浊度与色度的增加，均可减弱杀菌作用[7]。