撰文丨王聰
編輯丨王多魚
排版丨水成文
自20世紀初，許多公共供水系統開始使用低濃度的氯氣（Cl2） 對消毒，以保證飲用水的安全。這一措施消除了透過飲用水傳播的許多致命病菌，對人類公共衛生帶來巨大幫助。
但氯氣消毒自來水也帶來了一些健康問題， 流行病學研究表明，一些長期飲用氯化水的人患和膀胱癌的風險更高。飲用氯化水的孕婦可能與流產和生下低出生體重嬰兒有關。 儘管低濃度的氯本身是安全的，但它與水中自然存在的其他元素接觸時，會產生有毒的副產物。
目前，公共供水系統仍然主要使用氯氣進行自來水消毒，但有一些已開始使用氯胺（NH 2 Cl） 來代替氯氣，因為氯胺似乎不像氯氣那樣具有潛在危險的副產物，而且它更穩定，作用時間更長。之後，科學家們開始注意到，氯胺也會產生一些副產物，其中一些很熟悉，但有一個副產物一直是個謎，這個神秘化合物已經困擾了研究人員長達40年之久。
2024年11月21日，美國環境保護署、蘇黎世聯邦理工學院、阿肯色大學的研究人員合作，在國際頂尖學術期刊Science上發表了題為：Chloronitramide anion is a decomposition product of inorganic chloramines 的研究論文。
該研究破解了一個40年來的謎題，發現了氯胺在飲用水中一直未確定的神秘副產物——Cl–N–NO2−。考慮到該物質在使用氯胺消毒的飲用水系統中的普遍存在，以及其與其他有毒物質的相似性，研究團隊提醒，有必要進一步研究以瞭解其在飲用水中的潛在影響。
找到氯胺（NH2Cl）在自來水中的這個神秘副產物，這個看起來似乎很簡單的問題花費了研究團隊15年時間。
研究團隊一開始與質譜專家合作，質譜作為一種分析工具，可以測量分子的質荷比，並確定其確切分子量。他們想使用質譜儀來確定其分子量，進而計算出其化學式。但他們很快就意識到，這種物質之所以這麼長時間都是一個謎是有原因的——含有該物質的水樣具有很高的鹽度，遠高於鹽水。用質譜儀很難將其從所有的鹽中分離出來。
研究團隊最終使用了做離子色譜技術，能夠分離和分析離子和極性分子，並與質譜相結合。從而分離出了該物質，得到了其分子量，然後幫助計算出了化學式並確認了結構——Cl–N–NO2−。
具體來說，最常用的氯胺消毒劑一氯胺 （NH2Cl） 分解為二氯胺（NHCl 2 ），然後NHCl 2 與水、氧氣和其他NH 2 Cl分子發生一系列反應，形成HClN 2 O 2 ，其在水中解離產生Cl–N–NO2−。
為了證明該物質是氯胺分解的副產品，研究團隊在美國各地使用氯胺消毒的飲用水系統中尋找該物質的存在，並與瑞士沒有使用氯胺消毒的飲用水系統進行了比較。
對40個氯胺消毒的飲用水樣本的檢測顯示，所有樣本中均含有 Cl–N–NO2 − ，濃度中位數為23微克/升，而沒有使用氯胺消毒的瑞士的飲用水樣本，以及超純水中均不含有Cl–N–NO2 − 。
需要指出的是，研究團隊目前還不清楚Cl–N–NO2−的毒性，但考慮到其在飲用水中的普遍存在，以及與其它有毒分子之間的相似性。因此，有必要對氯胺消毒的飲用水系統中的Cl–N–NO2−進行進一步研究，以瞭解其在飲用水中的潛在影響。
論文連結：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk6749
