净水技术 | “饮用水嗅味表征方法与控制技术”获华夏建设科学技术二等奖

近日，2020年度华夏建设科学技术奖名单公布（水业大观 | 2020年度华夏奖名单里，有哪些《净水技术》杂志社编委呢？），净水技术编委杨敏、于建伟、贾瑞宝，青年编委苏命参与的“饮用水嗅味的识别表征方法与控制技术及应用”获得二等奖。该项目的研究成果填补了嗅味物质识别方法学的空白，也为国家和地方标准中嗅味指标修订及管理提供了关键数据支撑。下面由净水小编带您了解该项目的具体情况吧。

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项目简介

饮用水嗅味关系到人民群众的获得感及对饮用水水质的信任度，是供水管理中最受关注的一项指标。然而，饮用水中嗅味物质的含量通常在纳克/升的水平，从成百上千的共存物中识别出关键致嗅物质、并选择性地予以去除存在极大的挑战。围绕饮用水嗅味的识别表征、水源污染特征及控制原理开展长期、系统的研究与技术开发，特开展“饮用水嗅味的识别表征方法与控制技术及应用”项目。

该项目研究成果填补了嗅味物质识别方法学的空白，构建多种嗅味识别方法，大幅度提升了供水行业嗅味识别表征能力。研究小组利用开发的方法调查了重点流域55座城市209个水厂的饮用水及水源的嗅味问题，为国家和地方标准中嗅味指标修订及管理提供了关键数据支撑，还提出了针对不同嗅味物质的解决方案。这些成果为水质标准嗅味指标的制修订、水库与水厂的建设改造等方面提供了数据与技术支持，直接支持了北京、上海等多座城市嗅味问题的解决，推动了供水行业技术进步。

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项目主要技术内容

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创新点

本项目在饮用水嗅味表征方法与控制技术两方面取得关键技术创新：

(1)填补了嗅味识别方法学的空白，形成了相对完整的饮用水嗅味表征方法体系。针对饮用水嗅味类型复杂、污染源多样、定性困难等问题，开发出基于感官闻测与全二维气相色谱-高分辨质谱分析同步的嗅味物质识别技术，结合项目建立的嗅味活性值排序、嗅味重构等手段，形成了复杂嗅味精准识别方法，填补了方法学的空白，并针对上海黄浦江水源供水系统长期饱受嗅味困扰的问题，甄别出长期存在的18种特征嗅味物质，解开了黄浦江水源嗅味成因之谜，为嗅味问题的彻底解决提供了科学依据。同时，开发了多组分嗅味物质同时定量分析技术，可用于各种嗅味物质的筛查，结合嗅觉层次分析法、计算机辅助藻类计数技术等方法的建立，形成了多层级的饮用水嗅味表征方法库，大幅提升了供水行业的嗅味管理能力。

图1致嗅物质数据库和分析视图

(2)探明全国饮用水嗅味分布特征，揭示腥臭味与土霉味污染的普遍性。首次开展了全国55个城市共209个水厂水源和出厂水嗅味的系统调查，发现80%的饮用水源存在嗅味，土霉味和腥臭味为主要嗅味类型；检出77种嗅味物质，原水中19种物质检出率大于50%；确认2-甲基异莰醇为主要土霉味物质、硫醚类物质为关键腥臭味物质，部分流域存在双(2-氯-1-甲基乙基)醚等健康相关的化学类嗅味物质污染，为国家和地方标准中嗅味指标修订及管理提供了关键数据支撑。

图2我国重点流域饮用水水源的嗅味特征调查结果（左：十一五，2009-2012；右：十二五，2015-2018）

(3)揭示丝状产嗅藻的生态位特征，提出基于水下光照调节的产嗅藻原位控制技术。发现丝状产嗅藻细胞投影面积大、比表面积小，更适合在光照强度相对较弱但营养盐较易获取的水体亚表层及底部生长，根据这一产嗅藻生态位特征，发展出基于水下光照调节的产嗅藻原位控制技术，并针对密云水库提出基于水库调节的策略，针对青草沙水库提出基于浊度调控的策略。该技术的提出突破了传统的嗅味控制局限于水厂工艺的思路，大幅缓解了水厂嗅味控制的压力。

图3产嗅藻原位控制技术原理示意图

(4)基于典型嗅味物质可处理性评价，提出水厂嗅味控制方案。阐明了2-甲基异莰醇产嗅藻的生态位特征，创建了基于水下光照调节的产嗅藻原位控制技术；开发了致嗅物去除适配孔容活性炭筛选技术，提出对腥臭味物质以氧化为核心进行去除、对土霉味物质以活性炭吸附为核心去除、对不同嗅味物质共存的复杂嗅味以臭氧等高级氧化技术为核心的技术选择原则，提升了水厂嗅味控制工艺的有效性，并确定了土霉味物质吸附高效活性炭筛选关键指标，大幅降低了土霉味物质活性炭处理成本。

图4 活性炭微孔体积与嗅味物质吸附量相关性

图5 臭氧/BAC工艺对复杂嗅味控制效果

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应用情况

（1）多层级嗅味表征方法应用于五项方法标准的制修订，在供水行业得到推广应用。纳入《生活饮用水标准检验方法》(GB-5750)、《城镇供水水质标准检验方法》(CJ/T141-2018)以及山东省《城镇供水水质应急监测技术规范(DB37/T5041-2015)、《水质嗅味物质的测定》和《水质硫醚类物质的测定》方法标准规范，为上海、北京、珠海、深圳、浙江、山东等40多个城市的供水企业技术人员开展培训，并在山东省16个地级以上城市、上海、郑州、珠海等城市供水企业以及首创下属企业进行了业务化应用；嗅味物质质谱数据库和藻类计数软件系统进行了商业转化。

(2)全国性调查明确了我国饮用水嗅味的主要类型及嗅味物质的污染特征，成果用于《生活饮用水卫生标准》(GB5749)、上海市《生活饮用水水质标准》(DB31/T1091-2018)和深圳市《生活饮用水水质标准》(DB4403/T60-2020)中嗅味指标的制修订，其中二甲基二硫和二甲基三硫作为附录指标首次列入。

(3)藻源嗅味成果为青草沙水库、金泽水库、密云水库等七座水源水库优化运行提供技术服务，总供水规模近900万m³/日、服务人口近3000万。

(4)嗅味厂内控制技术成果应用于上海、深圳、济南等十项大型供水工程，总供水规模达380万m³/日、服务人口1200多万。其中，深圳长流陂水厂采用高效活性炭筛选技术每年可节约用炭成本1000万元。

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经济、社会效益情况

嗅味是消费者直接评判饮用水水质好坏的一个主要依据，近年来我国饮用水异味问题频发，严重影响了消费者对于饮用水安全的信心。本项目在嗅味的识别表征方法、基于水下光照调节的产嗅藻原位控制技术以及水厂嗅味去除技术等方面取得了系统性的研究成果，其中嗅味表征方法的成果以行业标准方法、软件等方式得以固化，并在供水行业进行了推广应用；产嗅藻及嗅味控制技术研究成果已经为部分水源水质改善及水厂工艺改造优化提供了科学支撑，北京、上海、深圳、珠海以及济南等地的消费者为项目成果的直接受益者，同时，方法、标准及成果的推广应用将全面提升我国供水行业嗅味管理与控制技术水平，提升消费者对饮用水安全的信心，增强人民群众的获得感，产生重要的社会效益。

主要完成人及单位简介

中国科学院生态环境研究中心为主要完成单位，负责了项目的总体设计和研发，对项目实施全过程进行技术管理，提供前期积累相关科技成果，负责项目进行成果总体集成。山东省城市供排水水质监测中心、上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司、深圳市水务（集团）有限公司、上海城投原水有限公司、珠海市供水有限公司、北京市自来水集团有限责任公司、北京市密云水库管理处作为合作单位在关键技术研发及推广应用上做出了贡献。

本项目的第一完成人为净水技术编委杨敏，是项目的总体设计者，制定了项目的技术路线，组织了相关研究，推动了成果推广应用。该项目完成人还包括我社编委于建伟、青年编委苏命、编委贾瑞宝、夏萍、韩小波、朱宜平、胡克武、张春雷、辛晓东、朱斌、苏宇亮。

来源：“饮用水嗅味表征方法与控制技术”研究团队