三卤甲烷（trihalomethans,THMs），在饮用水氯化消毒过程中氯与水中的有机物所反应生成的主要挥发性卤代烃类化合物，包括氯仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和氯仿。在动物试验中证明具有致突变性和（或）致癌性，有的还有致畸性和（或）神经毒性作用，可引起肝、肾和肠道肿瘤。
三卤甲烷的成因
三卤甲烷是指甲烷（CH4）中的三个氢原子，为卤族元素所取代，一般很少自然存在于水体中，但在净水厂加氯去除臭味及消毒过程中，水中有机物和氯反应所形成；而主要的生成物包括CHCl3（氯仿）、CHBrCl2（一溴二氯甲烷）、CHBr2Cl（二溴一氯甲烷）、CHBr3（溴仿）等，此四者合称总三卤甲烷（TTHM，见图），其中以氯仿的出现频率及浓度较高。
净水程序中形成三卤甲烷的简单反应如下：氯＋（溴离子或碘离子）＋有机前质（precursors）－→三卤甲烷（THMs）＋其他卤化有机物。
如此形成THMs的反应并非瞬间的，而是在加氯一段时间后，仍持续进行反应。故许多调查显示，THMs在水中的浓度往往在配水池或配水系统中，较水厂出水的浓度来得高。
影响三卤甲烷生成的主要因素如下：
一、有机前质：所谓有机前质乃是，原水中的腐植质和一些具有乙酰基团（acetyl group）的低分子量有机物，又根据许多学者的研究，有机前质包括如下：腐植酸（humic acid）、腐植质、黄酸（fulvic acids）、乙醇、乙醛、丙酮、三氯丙酮、苯丙酮、乙酰乙酮单宁素、木质黄酸盐、酚类胺基酸、脂肪酸、藻类的叶绿素及外细胞质产物、酚、邻苯二酚、对苯二酚、1,3,5苯三酚等。
二、加氯浓度：在加氯反应中，水中无机物如Fe2+、Mn2+、H2S、NH3等，会很快消耗所加入的氯，当无机物的耗氯量达饱和时，多余的氯才会与有机物反应，此时所加入的氯量与THMs生成量成正比。而在有机物消耗掉氯后，须加入足够的氯量来饱和瞬时及短期的有机耗氯量后，多余的氯才能产生长期性的有效余氯，此时再多加氯也不会增加THMs的生成。
三、pH值：一般认为pH值愈高，生成THMs的量愈多，因此若想减少THMs的产生，在消毒时应将水的pH值保持在中性，或是微酸性较佳。
四、温度：通常温度愈高反应愈快，故在一定的加氯量情况下，当温度愈高，THMs的生成量愈大。
五、反应时间：THMs的生成量会随着反应时间的增加而增大，此亦即自来水配水系统的THMs浓度会比水厂出水较高的原因。
六、其他物质作用：如溴离子存在，则会促进CHCl3以外其他三卤甲烷的生成，NH3-N存在会与氯结合为结合余氯，而影响THMs的生成。
三卤甲烷对健康的影响
三卤甲烷对健康的影响，主要是针对氯仿而言，因为它是在饮用水中出现频率最高且影响最大者。
氯仿可使中枢神经系统衰退，并且还会影响肝、肾的功能。氯仿的立即毒性往往是失去知觉，然后可能会随着昏迷而造成死亡。暴露在氯仿24～48小时后，肾即受伤害，经过2～5天后可发现肝受损；而因氯仿所造成的昏迷症状，则须经好几天才会复原。
针对致癌性来说，美国国家癌症研究所以氯仿掺入食物中喂食Osborne-Mendel大白鼠与B6C3-F1小白鼠，剂量为90或180mg/kg。结果在111星期后，发现雄大白鼠因明显肝恶性肿瘤而大部分死去，雌大白鼠却不曾死亡，但发现有甲状腺肿瘤。
至于含溴三卤甲烷，虽然有关它的毒性资料较少，但在有些研究中，证实它的致突变性和致癌性；它在生理化学活性上较氯仿为强。
到目前为止，在流行病学的研究上，尚没有充分的证据显示，饮用水中的污染物与癌症的死亡率有直接关系，但已有些研究多少显示，癌症的死亡率与罹病率与饮用水的水质有某种程度上的关连。
氯仿在人类或动物身上，有好几种不良的影响，对健康潜在的风险，以可能会致癌的影响最大。基于此种考虑，对于饮用水中含氯仿的标准值，世界卫生组织（WHO）依每人平均每天饮用2公升的水，终身致癌风险为10-5时，订出氯仿之标准值为0.03mg/l。美国环保署目前订定总三卤甲烷的最大污染物限值为0.10mg/l，此与终身致癌风险（每天饮用2公升0.10mg/lCHC13，连续70年）为3.4×10-4的数值有关。
控制三卤甲烷的技术
根据前面形成三卤甲烷的简单反应式，可引导出三个基本原则来控制三卤甲烷：
一．在加氯之前，去除三卤甲烷前驱物质；
二．在THM形成后去除之；
三．使用另一种不会形成三卤甲烷的消毒剂。
目前文献中考虑用来去除三卤甲烷和三卤甲烷先驱物质的技术，计有：氧化、暴气（aeration）、吸附、树脂、澄清（如混凝、直接过滤等）、原水控制、pH调整、降低加氯量、改变加氯点（changing the point of chlorination）、逆渗透（RO）、生物处理、替代消毒剂（如臭氧、氯胺、二氧化氯、高锰酸钾、紫外光）等（见表二）。
对去除已生成的三卤甲烷，一般可行方法为曝气或活性碳吸附，但水中三卤甲烷之浓度不高，气－液间的质量传送效率有限，必须长时间的暴气。另外，活性碳对三卤甲烷的吸附能力欠佳，就经济上考虑，去除已生成的三卤甲烷，在实用上显然有困难。
改变消毒剂方面，使用臭氧、二氧化氯等与水中有机物质的反应产物，目前尚无法完全了解，恐怕将来亦可能面临如今日三卤甲烷所带来的问题，在改变消毒剂方面不得不十分慎重地再多加检讨。
混凝沉淀处理，在去除分子量较大的三卤甲烷前驱物质上，有良好的效果，可令三卤甲烷的生成量减低至相当程度。同时，因为A混凝沉淀处理是一般工作人员所熟习的技术，而且，对三卤甲烷前驱物质的混凝沉淀处理，不必另外变更水厂原有的加药设备或药品种类，也不用更改水厂原有的净水处理程序。因此，就现阶段而言，美国及日本皆认为采用较完善的混凝沉淀，在加氯之前先将水中之有机物质（亦即三卤甲烷的前驱物质）减低至相当程度，是一项最为有效而可行的技术。
