飲用水中嗅味的種類及其代表性的化合物

1、        土味、霉味、腐嗅味的化合物

飲用水中的土臭素、2–甲基異莰醇（2–MIB）和2，4，6–三氯茴香醚（TCA）是已經(jīng)確認(rèn)的一組嗅味物質(zhì)，嗅閾濃度（OTC）＜10ng/L。1965年Gerber等**次對(duì)土臭素進(jìn)行了介紹，證明土臭素是飲用水產(chǎn)生土味的原因之一。Resen等人*早從天然水中分離出土臭素。Medsker等人和Gerder在一次天然水嗅味事件中，通過純培養(yǎng)物技術(shù)確定了2–MIB能產(chǎn)生霉味。Resen等人從水中的放線菌類中分離出2–MIB，后來又從水中的許多藻類中分離出土臭素和2–MIB。TAC可以在給水供水管網(wǎng)中產(chǎn)生，OTC大約是20～80ng/L。在給水供水管網(wǎng)中，三氯苯酚是氯化副產(chǎn)物，TCA是三氯苯酚通過生物甲基化過程轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。此外，苯酚濃度在0.1g/L時(shí)產(chǎn)生霉味。除土臭素、2–MIB和TAC外，其他化學(xué)物質(zhì)也產(chǎn)生土霉味，嗅味類型與FPA專門研究小組報(bào)道的描述相似，但是這些物質(zhì)暫時(shí)還不能用化學(xué)方法進(jìn)行定性分析。

2、        氯味、臭氧味化合物

次氯酸和次氯酸鹽離子有相同的漂白劑味嗅描述。次氯酸的解離常數(shù)（pKa）是7.6，并且電離成次氯酸鹽離子和水合氫離子。次氯酸（pH＜6）的OTC值是0.28mg/L，但是次氯酸鹽離子（pH＞9）的OTC值是0.36mg/L。折點(diǎn)加氯曲線描述了水中氯和氨的反應(yīng)。在折點(diǎn)之前，主要的氯化產(chǎn)物是一氯胺和二氯胺，它們有游泳池味這樣一個(gè)嗅味描述。當(dāng)一氯胺的濃度是0.5～1.5mg/L時(shí)，采用嗅味概貌分析（FPA）它的強(qiáng)度級(jí)別是2.0（很輕）。除非一氯胺的濃度超過5mg/L，在飲用水中很少引起嗅味問題。二氯胺的OTC是0.65mg/L。當(dāng)二氯胺的濃度在0.1～0.5mg/L之間時(shí)，它的嗅味強(qiáng)度級(jí)別是4（輕的）至8（適中）。然而當(dāng)二氯胺的濃度達(dá)到0.9～1.3mg/L，嗅味為適中到非常強(qiáng)烈，或是非常討厭、難以忍受。一旦二氯胺的濃度高于0.5mg/L，大多數(shù)人能察覺到令人討厭的氯味。*近的研究顯示水中高濃度的溶解性固體會(huì)影響OTC值。

3、        芬香味、蔬菜香味、果味、花香味的化合物

用臭氧氧化時(shí)產(chǎn)生碳鏈中碳原子數(shù)大于7的高分子醛（庚醛），具有果味的嗅味，而且這類高分子醛的嗅味和其分子量之間有正相關(guān)關(guān)系。果味嗅味的強(qiáng)度和7個(gè)直鏈醛（C6～C12）的總濃度的對(duì)數(shù)之間存在Weber模型描述的劑量–響應(yīng)關(guān)系，佐證了直鏈醛是產(chǎn)生果味嗅味的化學(xué)原因。在這些直鏈醛中，癸醛具有果味/橘子味的嗅味，可以作為這類醛的代表化合物。

其他一些研究工作發(fā)現(xiàn)，水中的壬二烯能引起黃瓜味的嗅味，三氯胺有天竺葵的嗅味。對(duì)三氯胺的天竺葵的嗅味，由于還沒有完整的證明過程，而且三氯胺不穩(wěn)定，所以目前還未將它列入嗅味化合物。

4、        藥味的化合物

嗅味物質(zhì)年輪中溴酚是產(chǎn)生藥味的化合物。溴酚的OTC和氣味描述與氯酚一樣，其OTC等級(jí)和氯酚相似。例如：2–溴酚和2，6–二溴酚的*低OTC分別是30ng/L和0.5ng/L，溴酚的形成與pH值相關(guān)，并且和氯酚的形成遵循同一個(gè)模式。已經(jīng)確定供水管網(wǎng)中存在的溴酚是由于從涂層物質(zhì)上淋溶下來的苯酚與水中存在的溴離子和氯發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物。

氯化過程產(chǎn)生酚類副產(chǎn)物的主要決定因素是氯和酚的比例為2：1時(shí)，水中的嗅味強(qiáng)度*高，因?yàn)樵谶@一比例，主要的氯化副產(chǎn)物是有嗅味的2，6–二氯酚。當(dāng)氯和酚的比例增加到4：1，并且當(dāng)氯的濃度增加到10mg/L時(shí)，就檢測(cè)不到有這樣氣味的化合物。是否會(huì)形成有嗅味的氯酚，相當(dāng)程度上取決于溶液pH值。當(dāng)pH值小于7時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生顯著的氯酚嗅味。產(chǎn)生氯酚的*佳pH值是8和9。當(dāng)苯酚溶液中存在氨時(shí)，氨會(huì)消耗游離氯，因而降低游離氯殘留量，苯酚的嗅味可能增強(qiáng)。

飲用水中甲基碘的形成和原水有機(jī)物含量、氯化過程有關(guān)。游離氯能氧化水中的有機(jī)物和無機(jī)化合物。當(dāng)給水中溴化物和碘化物的濃度達(dá)到0.1mg/L時(shí)，在氯化過程中就能與水中有機(jī)物反應(yīng)生成溴代和碘代有機(jī)化合物。例如，天然腐殖質(zhì)通過鹵代反應(yīng)會(huì)生成有害的溴代和碘代鹵仿。Brucher等運(yùn)用FPA方法測(cè)定****OTC是300ng/L，這一點(diǎn)與Burlingame和Anselme的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一樣。因而，在飲用水中的碘化鹵仿濃度達(dá)到0.30～10ug/L，就會(huì)引起藥味的嗅味。碘代三鹵甲烷的藥味特征隨著結(jié)構(gòu)中碘原子的數(shù)目增加而增加，于是碘仿表現(xiàn)了*大特征的藥味描述。所以在這一種類中碘代三鹵甲烷取代碘仿作為描述。

5、        草味、干草味、稻草味的化合物

在給水中，經(jīng)常有關(guān)于草味的嗅味報(bào)道，但是到目前為止只對(duì)兩種干草味的化合物進(jìn)行了定性。研究者將新鮮的草放入水中，在24h內(nèi)對(duì)兩個(gè)相關(guān)的化合物，既順–3–已烯–1–醇和乙酸順–3–已烯–1–醇酯進(jìn)行定性分析，確定這兩個(gè)化合物產(chǎn)生草味嗅味的原因。干草在水中腐爛的過程中釋放出的**個(gè)化合物是乙酸酯，在隨后的腐爛階段，相應(yīng)的醇濃度增加。水中存在的順–3–已烯–1–醇也可能是一種綠藻（Scenedesmussubspicatis）腐爛的產(chǎn)物。美國(guó)南加利福尼亞示范廠*早報(bào)道了都市供水管網(wǎng)中存在順–3–已烯–1–醇和乙酸順–3–已烯–1–醇酯。乙酸順–3–已烯–1–醇酯的嗅味閾很低（OTC＝1～2ug/L）僅僅是順–3–已烯–1–醇的OTC的2～4%。水解實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果表明這兩種化學(xué)物質(zhì)的降解速率很快，在pH＞6.1開始發(fā)生水解反應(yīng)。

   在藻類繁殖的湖水和經(jīng)過處理的水中還發(fā)現(xiàn)了環(huán)擰檬醛，已經(jīng)定性為引起干草味、木頭味的嗅味物質(zhì)。這個(gè)研究工作證明了認(rèn)識(shí)嗅味類型和濃度之間的關(guān)系的重要性。

6、        腥嗅味和腐嗅味的化合物

在早期的嗅味物質(zhì)年輪中腥嗅味和腐嗅味的化合物統(tǒng)稱為腥嗅味化合物。通過*近研究，腥嗅味的化合物已經(jīng)改成腥嗅味和腐嗅味化合物。在臭氧處理的飲用水中存在腐嗅、油味和肥皂味的嗅味。雖然進(jìn)行感官GC分析時(shí)可觀察到這些嗅味物質(zhì)，但是具體到如何對(duì)腐嗅味、油味、和肥皂味嗅味物質(zhì)定性還需要進(jìn)一步的研究。因此，嗅味物質(zhì)年輪中導(dǎo)致腥嗅味和腐嗅味的物質(zhì)作為未知物質(zhì)加入的。

腥味的嗅味有可能是自然產(chǎn)生的。例如在海藻的純培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)了腥嗅味。*近的研究結(jié)果表明2–反式–4，7–順式癸三烯醛和一種藻類的代謝物2，4–順式庚二烯醛能產(chǎn)生腥嗅味，后者亦在腐爛水草的水樣中存在。感官GC分析已經(jīng)顯示4–反式庚烯醛與腥嗅味有聯(lián)系，1–戊烯–3–酮與腐嗅味有聯(lián)系，但是需要進(jìn)一步確認(rèn)。

  原水中的2，4–順式庚二烯醛可以用感官GC分析和GC/MS聯(lián)用技術(shù)定性。在低濃度時(shí)，感官GC嗅味出口的嗅味一方面表現(xiàn)為腐嗅味，另一方面則表現(xiàn)為腥嗅味。根據(jù)Weber方程得到的OTC大約是5ug/L，此時(shí)表現(xiàn)腥嗅味。2，4–順式庚二烯醛在水中的穩(wěn)定性取決于pH值，在pH值9附近時(shí)比較穩(wěn)定。因此，用于分析2，4–順式庚二烯醛的樣品應(yīng)該在高pH值下收集和保存，并需要冷藏。由此可見分析2，4–順式庚二烯醛和分析草味的化合物不同，后者在低pH值下比較穩(wěn)定。

7、        沼澤味、腐敗味、硫磺味的化合物

二甲基二硫化物是一種已經(jīng)定性為具有腐敗蔬菜嗅味的化合物，并且被加入到嗅味物質(zhì)年輪中。當(dāng)二甲基二硫化物存在時(shí)，某些化合物產(chǎn)生的腐敗蔬菜的嗅味通常會(huì)有所增加。通過感官GC分析已經(jīng)定性的其它具有腐爛蔬菜味的嗅味化合物是2–異丁基–3–甲氧基吡嗪和2–異丙基–3–甲氧基吡嗪。但是純的2–異丁基–3–甲氧基吡嗪化合物的嗅味是土味/霉味和青椒味，而純的2–異丙基–3–甲氧基吡嗪是土霉味與馬鈴薯味。在二甲基二硫化物存在的條件下，這兩種化合物放在一起表現(xiàn)出腐爛蔬菜味，說明關(guān)于多種嗅味物質(zhì)間的聯(lián)和作用的研究還很不充分。

   給水中的2–異丁基–3–甲氧基吡嗪同時(shí)具有蔬菜味（強(qiáng)度4）、沼澤味（強(qiáng)度2）、海藻味（強(qiáng)度2）和通過感官GC分析發(fā)現(xiàn)的蔬菜味的嗅味這樣的嗅味描述相符。然而，已經(jīng)通過GC/MS定性的二甲基二硫化物（沼澤味的嗅味），在嗅味出口沒有產(chǎn)生任何嗅味。由此可見，對(duì)于FPA成員有時(shí)區(qū)分沼澤的味和腐敗的味是很不容易的。感官GC和GC/MS定性具有腐敗的蔬菜味的二甲基二硫化物，同時(shí)具有腐爛的蔬菜味（強(qiáng)度4）、腐敗味（強(qiáng)度2）、和腥嗅味（強(qiáng)度2）的嗅味概貌描述。在發(fā)現(xiàn)二甲基二硫化物的水樣也存在著二甲基三硫化物和吲哚，但是這兩個(gè)化合物沒有感官GC描述。二甲基三硫化物和吲哚具有和通過FPA分析樣品相似的嗅味特征，但是它們不能在感官GC嗅味入口處產(chǎn)生嗅味。推測(cè)二甲基三硫化物和吲哚或許產(chǎn)生腐敗的嗅味。

8、        化學(xué)品味、烴味、混雜味的化合物

在世界范圍的飲用水中，由于樹脂生產(chǎn)過程會(huì)產(chǎn)生至少引起4種不同嗅味的副產(chǎn)物。這些化合物中，比較簡(jiǎn)單的是醛和乙二醇，但是特別引起關(guān)注的是具有甜味的副產(chǎn)物的2–乙基–5，5–二甲基–1，3–二氧雜環(huán)已烷（2–EDD）和2–乙基–4，4–二甲基–1，3–二氧雜環(huán)已烷（2–EMD）。后兩個(gè)化合物的OTC值小于10ug/L。

飲用水和湖水中的甲基叔丁基醚（MTBE）是地下儲(chǔ)罐泄露和作為外置馬達(dá)的燃料使用中產(chǎn)生的一種嗅味物質(zhì)。MTBE用在氧化燃料中以減少煙霧。其嗅味描述為煤油味和烴味，OTC值是15ug/L。

以上介紹了嗅味年輪中所列舉的飲用水中致嗅物質(zhì)種類主要依據(jù)的是歐美等一些發(fā)達(dá)國(guó)家研究人員針對(duì)本國(guó)實(shí)際問題研究的結(jié)果。