——同济大学环境科学与工程学院 张天阳

　　人心是浮躁的，世界是喧嚣的，但总有一些人，在默默的守护着人类和地球，张天阳就是其中的佼佼者。他以消毒方式为切入点，重点探究了“消毒剂形态识别与衰减转化规律”以及消毒过程中的“碘形态转化与碘代消毒副产物生成机制”两大核心科学问题，“让科学为饮用水安全保驾护航。”张天阳做到了。

　　寻找消毒剂的“真相”

　　水，生命之源，万物之本，饮用水安全更是重大的民生问题，作为探索者，张天阳走上了寻找消毒真相的征途。

　　饮用水氯和氯胺消毒后水中余氯并非传统认为的自由氯或一氯胺单一形态，而是自由氯与化合氯多形态混合共存，其中存在的一类有机氯胺，其结构与无机氯胺 相似，但氧化杀菌能力很弱，易导致管网末梢水总氯虚假达标，使龙头水面临微生物再次滋生的风险。

　　在这样的背景下，张天阳团队建立了针对有效余氯的还原剂量公式，不仅可将有机氯胺中氧化杀菌能力最弱的部分快速识别定量，还可满足该方法能满足现场即时测定，且无需大型仪器设备，成本低廉，为供水企业即时监控自来水有效余氯水平、降低末梢微生物滋生风险提供了良好的技术支撑。它就是——无效氯胺。

　　科研，犹如汪洋，细心的探索者，总能发现更多的“宝藏”。有机氯胺作为氯和氯胺消毒衍生物，也是多种高致毒性消毒副产物的中间产物。在这个领域，张天阳有了新的发现。

　　他，不仅探明了有机氯胺在常规氯和氯胺消毒过程中的连续反应机制，还发现氨基存在明显腈化反应，导致水体毒性逐渐增强。此外，有机氯胺衰减产生的醛类中间产物，在氯胺作用下会再次生成有机氯胺，揭示了氯胺消毒末梢水中总氯虚假达标现象。此外，饮用水消毒后的氯嗅味问题一直是居民用水投诉的主要原因，传统认为是由投加的次氯酸钠消毒剂引起的，但张天阳副教授通过对有机氯胺进行质谱解析后发现，其中包含的一类氯代亚胺类物质具有强烈氯嗅味，该类嗅味物质在管网末梢超出嗅阈值风险尤为突出，揭示了管网末梢总余氯不高但居民氯嗅味投诉频发的根本原因，为饮用水氯嗅味控制提供了明确的目标对象。并被上海市供水行业监管部门纳入标准外常态化监控指标，为饮用水消毒剂利用率提升和氯嗅味改善提供了科学依据。

　　在饮用水消毒过程中，高毒性碘代消毒副产物被公认为其中细胞和基因毒性最强的种类之一。为从源头解决饮用水高毒性碘代消毒副产物生成的问题，张天阳带领团队开展了不同预氧化过程中碘的形态转化机制研究，明确了自由氯、二氧化氯、高锰酸钾、高铁酸盐等预氧化工艺中碘的不同转化途径和效率。明确了多形态氯混合共存对高毒性碘代消毒副产物的生成促进作用，探明了净水工艺中碘的转化途经，为系统性削减高毒性碘代消毒副产物提供了理论基础。

　　同时，张天阳团队还证实了净水过程常用的紫外消毒工艺，不仅影响氯和氯胺消毒过程中有机氯胺的转化，对高毒性碘代消毒副产物生成也有显著影响。

　　突破控制技术的限制

　　对科研工作者而言，寻找真相的唯一目标，就是解决问题。没有真相，就没有方向；没有突破，就没有答案。张天阳在找寻真相后，最为关注的就是解决问题的技术。

　　为此，他带领团队研发了基于多级加氯与紫外组合工艺的有机氯胺与高毒性碘代消毒副产物协同控制技术，实现自来水中有效氯占比提升和副产物综合毒性显著下降，同时氯嗅味明显改善。

　　为降低氯和氯胺消毒过程有机氯胺生成量，张天阳团队基于供水管网中不同形态氯衰减转化机制与有机氯胺生成特性，提出在管网总氯低于 0.5 mg/L 节点实施中途补氯，可加速水中有机氯胺分解转化，提升有效氯占比，并降低氯嗅味。同时，他提出采用 275 nm 紫外LED/ 氯高级氧化工艺对典型有机氯胺前体物进行强化降解脱氮，可实现后续氯化消毒过程有机氯胺生成量削减约 50%。

　　针对供水系统中已经产生的有机氯胺，提出在弱碱性条件下采用直接紫外光解的快速去除技术，因其光解速率远高于自由氯和一氯胺，处理后可实现有效余氯占比达 90% 以上，且光解过程会释放自由氯和游离氨氮，产物的腈化作用被削弱，高毒性卤乙腈转化风险明显降低，强氯嗅味氯代亚胺也会加速分解，氯嗅味明显改善。

　　实践是成果的来源、是成果的目的、更是检验成果正确与否的标准。所以，张天阳团队的研究成果已在上海市多座水厂、供水管网和居民小区二次供水设施中实现应用。

　　水覆盖了地球70%以上的面积，人体中70%都是水。没有气味，没有特殊的口感，健康干净的水，是每个人的期待。有了如张天阳般不断探索的科研工作者，饮用水直饮不在是遥远的梦想。而这，就是科研的意义，就是张天阳拼搏奋斗的星辰大海。

　　专家简介

　　张天阳， 同济大学环境科学与工程学院副教授、博士生导师， 市政工程系副主任。入选上海市青年科技启明星计划。主要从事饮用水安全保障与品质提升相关研究，在饮用水消毒与消毒副产物控制、原水藻嗅协同去除、新型紫外水处理技术研发与应用等方面取得系列创新成果。近年来，主持国家自然科学基金项目3 项、国家重点研发计划子课题1 项、企业研发课题10 余项。发表论文90 余篇。获授权中国发明专利7 件，参编地方标准或团体标准 7 部，出版教材或专著4 部，研究成果获上海市科技进步奖一等奖、二等奖，环境保护科学技术奖二等奖，中国环保产业协会环境技术进步奖一等奖等科技奖励。

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