水中异味物质

分为无机异味物质和有机异味物质两类

水中的异味物质分为无机异味物质和有机异味物质两类。无机物中NO2、NH3、SO2、H2S等少数气体具有强烈气味，而挥发性有机物则大多具有气味，有机异味物质主要是脂肪烃含氧衍生物、含硫化合物、含氮化合物和芳香族化合物。水中异味物质种类繁多，含硫蛋白质可分解转化成硫醇、硫醚、H2S和NH3。

中文名

水中异味物质

外文名

Odor compounds in water

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有机气味物质

形成与转化

气味物质

通常将饮用水中的感官分为五类—嗅觉、味觉、口腔觉、视觉和听觉。由舌头感觉的味觉分为酸、甜、苦、咸 4种，而由鼻子闻到的嗅觉异味最为复杂多样，被分为十多种。饮用水中的感官物质被分为甜味物质、苦味物质、酸味物质、咸味物质、辣味物质、涩味物质、其它显味物质和气味物质（丛丽和苏德林2007）。

一般来说，无机物中NO2、NH3、SO2、H2S等少数气体具有强烈气味，其余大多没有明显的嗅感。硫化氢（H2S）是一种无色、具有臭鸡蛋味的气体它是剧毒的，不仅刺激眼膜和呼吸道，而且还与各种血红蛋白中的铁结合，抑制其活性，阻碍物质和能量代谢，空气中如含有0.1%的硫化氢就会迅速引起头痛晕眩等症状，进而导致昏迷或死亡（许善锦2002）。当水中H2S浓度达到0.1 mg/L时，就会显著影响育苗的生长和鱼卵的存活，H2S对高等植物根的毒害作用也很大（李建政和任南琦2005）。

而挥发性有机物则大多具有气味，有机物分子的嗅感，与其含有的功能团类型、数目、以及分子的立体结构有关。常见的功能团有羟基、醛基、酮基、羧基、酯基、内酯基、烃基、苯基、氨基、硝基、亚硝基、酰氨基、巯基、硫醚基、二硫基、杂环化合物等；一般来说，化合物的分子质量越小、功能团在整个分子中所占的比重越大，功能团对嗅觉的影响越明显（丛丽和苏德林2007）。

主要的气味物质分为脂肪烃含氧衍生物（醇类、醛类、酮类、羧酸类、酯类）、芳香族化合物、含氮化合物和含硫化合物等。脂肪烃含氧衍生物通常随分子碳链的增长，其气味由果实香型→清香型→脂肪臭型方向变化。芳香族化合物一般都有特殊嗅感，苯气味一般不受人欢迎。低分子胺类大多具有不愉快的嗅感，许多化合物还有一定的毒性。低级的硫醇和硫醚大都具有难闻的臭气或令人不快的嗅感（丛丽和苏德林2007）。

有机气味物质

含氧衍生物

在湖水中检测出的一些常见的藻源性异味物质，如2-甲基异茨醇(2-methylisoborneol，简称MIB) 、土腥素（Geosmin，简称GEO）、β-环柠檬醛（β-cyclocitral）和β-紫罗兰酮（β-ionone）等（图1）（Li et al. 2007）。人类对各种致嗅物质的感觉阈值是很不相同的，如人类对水体中MIB和GEO的嗅觉阈值分别为35 ng/L和15 ng/L（Howgate, 2004），而对β-环柠檬醛的嗅觉阈值一般为MIB和GEO的一到二个数量级（Young et al. 1999）。此外，有些物质依据浓度的不同而呈现不同的味道，譬如，当湖水中β-环柠檬醛浓度小于1 μg/ L 时产生鲜草味（fresh grassy），2 —20 μg/ L 时散发干草木味（hay/ woody），大于20 μg/ L 时则像烟草味（tobacco-like）（Young et al. 1999）。

图1 三种水中常见的异味化合物结构

含硫化合物

硫醇（mercaptan）可看作是硫化氢（H2S）分子中一个氢被烃基取代的化合物，通式为R-SH，式中，R为烃基或其衍生物，-SH为巯基，是硫醇的官能团。简单的硫醇有甲硫醇（methyl mercaptan）CH3—SH、乙硫醇CH3—CH2—SH等。巯基也存在于某些结构复杂的化合物中，例如与人体代谢有关的辅酶A分子中就含有巯基。

低级的硫醇具有极难闻的臭味，如乙硫醇在空气中的浓度为10 ng/L时即可为人所觉察，利用这一特性，人们在煤气中加入极微量的乙硫醇或叔丁醇以提高对煤气泄漏的警觉。高级的硫醇的臭味随相对分子质量的增大而逐渐减少（荣国斌和苏克曼2000）。

硫醚（thioether）的通式为R—S—R´，式中，R和R´可以相同也可以不同。硫醚的化学稳定性比硫醇高。简单的硫醚有甲硫醚（methyl sulfide）（CH3—S—CH3），二甲基二硫醚（Dimethyl disulfide）（CH3—S—S—CH3），二甲基三硫醚（Dimethyl trisulfide）（CH3—S—S—S—CH3）等。甲硫醚、二甲基二硫醚均有不快的臭气味。二甲基三硫醚具有大蒜味（施周等2002）。

有趣的是，含硫化合物又是一些食物（如野葱、野韭菜、大蒜、烹熟了的肉类食品等）的重要风味物质，如在煮牛肉的挥发性成分中发现有硫化氢、甲硫醇、乙硫醇、丙硫醇、丁硫醇、二甲基硫醚、二甲基二硫醚等，又如二甲基三硫是白葡萄酒、威士忌酒、红茶、西红柿、卷心菜、花菜、花椰菜、洋葱、牛肉、海星、虾、鲐鱼、扇贝等的香成分。含硫化合物纯品一般都具有强烈的令人不愉快的臭味，很难把它们与香料联系起来。但含硫化合物在浓度很低时的香味效果与高浓度时发生了很大变化，产生了令人愉快的食品香味，含硫化合物是肉香味的核心和基础（孙保国2007）。显然，这些硫醚、硫醇类气味物质既可是植物体内的代谢产物，也可在肉类煮熟过程大量产生。

硫醚的臭味不如硫醇强烈，甲硫醇感知的阈值为 0.07 μg/L（ppb），甲硫醚为3.0 μg/L，二甲二硫为2.2 μg/L，硫化氢为0.41 μg/L（沈培明等2005）。清洁水中硫化氢的嗅觉阈值为0.035 μg/L（赵庆良和任南琦2005）。Buttery等（1990）报道，人类对水体中二甲基三硫化物的嗅觉阈值为5-10 ng/L。

含氮化合物

吲哚（indole）是杂环（稠环）化合物。浓的吲哚溶液有粪臭味，但极稀溶液有香味，可用作香料。吲哚在自然界中可见于从生物碱、花精油到蛋白质的腐败产物之中，动物粪便中也含有吲哚和β-吲哚乙酸（荣国斌和苏克曼2000）。色氨酸分解可形成β-甲基吲哚。

芳香族化合物

自然界中有2000多种酚类化合物，常见的酚类化合物有苯酚、甲酚、五氯酚等，广泛用于消毒、防锈、防腐等。饮用水中酚在 1 mg/L以上时就有臭味。第一次世界大战前，苯酚的唯一来源是从煤焦油中提取。工业上苯酚主要由异丙苯制得。苯酚对皮肤、粘膜有强烈的腐蚀作用，可抑制中枢神经或损害肝、肾功能。苯酚的制造、炼焦、炼油、冶金、塑料、化纤、绝缘材料、酚醛树脂、制药、炸药、农药等工业都会有较高浓度的含酚废水