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撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
自20世纪初，许多公共供水系统开始使用低浓度的氯气（Cl2）对自来水消毒，以保证饮用水的安全。这一措施消除了通过饮用水传播的许多致命病菌，对人类公共卫生带来巨大帮助。但氯气消毒自来水也带来了一些健康问题，流行病学研究表明，一些长期饮用氯化水的人患结肠癌和膀胱癌的风险更高。饮用氯化水的孕妇可能与流产和生下低出生体重婴儿有关。尽管低浓度的氯本身是安全的，但它与水中自然存在的其他元素接触时，会产生有毒的副产物。目前，公共供水系统仍然主要使用氯气进行自来水消毒，但有一些已开始使用氯胺（NH2Cl）来代替氯气，因为氯胺似乎不像氯气那样具有潜在危险的副产物，而且它更稳定，作用时间更长。之后，科学家们开始注意到，氯胺也会产生一些副产物，其中一些很熟悉，但有一个副产物一直是个谜，这个神秘化合物已经困扰了研究人员长达40年之久。2024年11月21日，美国环境保护署、苏黎世联邦理工学院、阿肯色大学的研究人员合作，在国际顶尖学术期刊 Science 上发表了题为：Chloronitramide anion is a decomposition product of inorganic chloramines 的研究论文。该研究破解了一个40年来的谜题，发现了氯胺在饮用水中一直未确定的神秘副产物——Cl–N–NO2−。考虑到该物质在使用氯胺消毒的饮用水系统中的普遍存在，以及其与其他有毒物质的相似性，研究团队提醒，有必要进一步研究以了解其在饮用水中的潜在影响。找到氯胺（NH2Cl）在自来水中的这个神秘副产物，这个看起来似乎很简单的问题花费了研究团队15年时间。研究团队一开始与质谱专家合作，质谱作为一种分析工具，可以测量分子的质荷比，并确定其确切分子量。他们想使用质谱仪来确定其分子量，进而计算出其化学式。但他们很快就意识到，这种物质之所以这么长时间都是一个谜是有原因的——含有该物质的水样具有很高的盐度，远高于盐水。用质谱仪很难将其从所有的盐中分离出来。研究团队最终使用了做离子色谱技术，能够分离和分析离子和极性分子，并与质谱相结合。从而分离出了该物质，得到了其分子量，然后帮助计算出了化学式并确认了结构——Cl–N–NO2−。
具体来说，最常用的氯胺消毒剂一氯胺（NH2Cl）分解为二氯胺（NHCl2），然后NHCl2与水、氧气和其他NH2Cl分子发生一系列反应，形成HClN2O2，其在水中解离产生Cl–N–NO2−。为了证明该物质是氯胺分解的副产品，研究团队在美国各地使用氯胺消毒的饮用水系统中寻找该物质的存在，并与瑞士没有使用氯胺消毒的饮用水系统进行了比较。对40个氯胺消毒的饮用水样本的检测显示，所有样本中均含有Cl–N–NO2−，浓度中位数为23微克/升，而没有使用氯胺消毒的瑞士的饮用水样本，以及超纯水中均不含有Cl–N–NO2−。需要指出的是，研究团队目前还不清楚Cl–N–NO2−的毒性，但考虑到其在饮用水中的普遍存在，以及与其它有毒分子之间的相似性。因此，有必要对氯胺消毒的饮用水系统中的Cl–N–NO2−进行进一步研究，以了解其在饮用水中的潜在影响。https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk6749
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