土壤中N

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土壤中N

2024-07-10 09:40| 来源: 网络整理| 查看: 265

N-亚硝胺类物质(以下简称亚硝胺),通式为R1(R2)=N—N=O(R是烷基或芳烃),其来源广泛,以极微量的成分分布于大气、水、土壤、食物、烟草、农药、化妆品和化工产品等介质中,也可经消毒过程产生。水中常见的亚硝胺有9种,物质结构图见图1,包括脂肪族(如N-亚硝基二甲胺NDMA)、杂环(如N-亚硝基吗啉NMOR)和芳香族(如N-亚硝基二苯胺NDPhA),一般为黄色液体,或低熔点固体。亚硝胺引起人们的广泛关注有两个原因。首先,亚硝胺是有毒有害物质,其致癌性远高于三卤甲烷等常规消毒副产物[1],亚硝胺的致癌性是其N-硝胺类似物的15倍,三卤甲烷的600倍[2]。美国环境保护署综合风险信息系统(USEPA IRIS)和国际癌症研究机构(IARC)对水中常见的9种亚硝胺的致癌等级进行了评定,结果显示亚硝胺的致癌等级均在2B级及以上[3]。美国等国家的相关部门已经对相应的亚硝胺含量及种类进行了监管,例如对于NDMA,美国环保局建议饮用水中的最大浓度为7 ng·L−1[4];在澳大利亚,饮用水中的最大允许值为10 ng·L−1[5]。近年来还发现了一些新型亚硝胺,比如烟草专属亚硝胺(TSNAs),它是一类仅存在于烟草及烟草制品中的亚硝胺。它可以在调制、加工等过程中,由烟草生物碱亚硝化作用产生[6-7],通过香烟燃烧大量释放。在已知的TSNAs中,N-亚硝基降烟碱(NNN)、4-(甲基亚硝胺基) -1-(3-吡啶基) -1-丁酮(NNK)最具致癌性, 已被IARC确定为1类(最高级别)致癌物[8]。其他的TSNAs包括N-亚硝基新烟草碱(NAT) 和N-亚硝基假木贼碱(NAB) 4-(N-亚硝基胺)-4-(3-吡啶基)-1-丁醛(NNA)等[9],因此需要进一步评估TSNAs对人类健康造成危害的可能性。其次,由于城市化和城市人口规模的发展,人们直接或间接受到被污染水体的危害逐渐增加。而这些水体中,多含有污水有机质或藻类有机质等高含氮的亚硝胺前体物,从而增加亚硝胺生成的概率[10]。这也是近年来在饮用水中常检出亚硝胺的重要原因[11-12]。这又进一步提高了人类接触亚硝胺类物质的可能性。

由于亚硝胺的亨利定律常数(Henry`s law constant)低,因此其主要存在于水体介质中[1]。基于此,迄今为止,对在固体环境基质中的亚硝胺的检测与环境行为的研究相对较少。土壤是生态环境的重要组成部分,更是人类赖以生存和发展的物质基础。目前已有研究表明土壤中亚硝胺可被检出,常见的亚硝胺类物质可以通过工业废水、污水处理厂污泥的填埋处理以及废水的农业利用等途径进入土壤环境中[13-15],需要进一步分析亚硝胺在土壤环境的浸出风险。对于TSNAs,虽然我国是烟草种植大国,但在种植环节中,TSNAs进入土壤的可能性有限。因为目前的研究显示,TSNAs在新鲜烟叶中很少产生或几乎不产生,可以在吸烟过程中直接产生,或经过二、三手烟产生。在吸烟后的最初6 h内,二手烟空气中的NNK浓度每小时增加50%—200%;对于三手烟,TSNAs可能通过尼古丁与臭氧、亚硝酸等大气氧化剂发生反应而产生。癌症风险评估表明,三手烟如:房间降尘等,是没有直接接触二手烟的儿童和非吸烟者接触TSNAs的主要途径[16]。这表明TSNAs有可能通过大气、房间降尘进入土壤环境,这值得进一步关注。

由于亚硝胺较高的水溶性,土壤对亚硝胺的保留作用通常较弱[17]。亚硝胺随污、废水等进入地表河流后,可以随着地表水和地下水的交换作用进入地下水中[18]。土壤作为承接地表水中污染物的载体,同时也是地表水中污染物进入地下水的主要通道,亚硝胺在土壤介质中的环境行为值得关注。另外,土壤可以为亚硝胺的生物降解提供大量的微生物。目前已有研究证实土壤中亚硝胺主要通过微生物降解来降低其含量,因此亚硝胺在土壤介质中的降解可能是影响亚硝胺下渗过程的主要影响因素之一[19]。

监测土壤中亚硝胺的含量、研究亚硝胺的土壤降解有助于进一步了解亚硝胺的环境行为,为亚硝胺污染的治理和修复提供科学依据。但是由于土壤环境的复杂性,以及亚硝胺及其降解产物的难识别等原因,亚硝胺在土壤环境下的降解途径及其降解机理仍需深入研究。同时,土壤中亚硝胺的分析测试方法作为降解研究的基础,仍然不够完善,需进一步优化。本文对土壤中亚硝胺的分析测试方法进行综述,总结目前分析测试的难点及发展方向,阐述目前土壤中亚硝胺的降解机理,进一步探索土壤中亚硝胺降解的路径。最后对未来的研究趋势进行展望。



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