饮用水中卤乙腈的形成和毒性研究进展

环境与健康杂志 2014 年 8 月第 31 卷第 8 期 J Environ Health, August 2014, Vol．31, No．8
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·综 述·
饮用水中卤乙腈的形成和毒性研究进展
于洋，韦霄，张志勇
广西医科大学公共卫生学院职业卫生与环境卫生学教研室，广西 南宁 530021
摘要：卤乙腈（HANs）是饮用水消毒过程中产生的一类含氮消毒副产物，较受控消毒副产物具有更强的细胞毒性和遗传 毒性，还存在致畸性。人群长期经饮用水暴露 HANs 可能增加健康风险。故该文综述了饮用水中卤乙腈的形成、细胞毒 性、遗传毒性、致癌性和生殖发育毒性等方面的研究进展，以期为今后饮用水中卤乙腈的管控和标准限值制定提供参考。 关键词：卤乙腈；遗传毒性；致畸性；饮用水 中图分类号：R123.6 文献标志码：A 文章编号：1001-5914（2014）08-0741-05
Guangxi 530021，China Corresponding author：ZHANG Zhi-yong，E-mail：rpazz@; WEI Xiao，E-mail：gxmu_xwei@ Abstract：Haloacetonitriles (HANs) is a nitrogenous disinfection by-products formed during the disinfection of drinking water and it had stronger cytotoxicity and genotoxicity than regulated disinfection by -products, moreover ，it also had teratogenicity. Long -term exposure to HANs may increase health risks,so the research progress of the formation ，cytotoxicity，genotoxicity， carcinogenicity，reproductive and developmental toxicity of HANs were summarized to provide a reference for controlling HANs in drinking water and establishing the standard of drinking water quality in the future. Key words：Haloacetonitriles；Genotoxicity；Teratogenicity；Drinking water
1 H种类与原水水质、消毒 剂、pH 值、接触时间、温度等多种因素密切相关。原水 中的天然有机物、细菌、卤离子等是 HANs 的形成基 础，其中氨基酸等含氮有机物是形成 HANs 的重要前 体物[6-8]。一项以水厂滤后水为本底的实验研究发现， 滤后水中添加含氮有机物的性质和含量影响消毒过 程中 HANs 的生成，6 种氨基酸对 HANs 的形成影响 依次为天门冬氨酸＞甘氨酸、甲胺＞赖氨酸、亮氨酸、半 胱氨酸[8]。此外，张倩等[9]测试了水体中常见的松鼠葡 萄球菌（Staphylococcus sciuri）、大肠杆菌（Escherichia coli）、宋内志贺菌 （Shigella sonnei）、蜡状芽孢杆菌 （Bacillus cereus）、嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila） 5 种细菌对 HANs 形成的影响，结果显示，含这 5 种细 菌的水体经加氯消毒后均能生成 HANs，且以 DCAN 为主；当菌液中总有机碳浓度为 1～6 mg/L 时，DCAN 浓度随着菌液中总有机碳含量的上升而升高，表明细 菌裂解物也是 HANs 形成的重要前体物之一。原水中 不同种类的卤离子则通过取代反应生成相应的氯代、 溴代和碘代 HANs，有研究证实，DBAN 含量随原水中 溴离子浓度的增加而呈上升趋势[9]。
pH 值越低，越有利于 HANs 生成。陶辉等[8]研究 表明，DCAN、BCAN、DBAN、TCAN 4 种 HANs 的生成 量均随着 pH 值的升高而降低。另有研究显示，当 pH 5 时，DCAN 和 TCAN 的生成量达到最大，之后随着 pH 值的升高而迅速降低；当 pH 9 时，DCAN 和 TCAN 的 生成量显著减少[13-14]。这可能是由于在碱性条件下，氯 与水中天然有机物反应催化 HANs 水解，并使 HANs
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Formation and toxicity of haloacetonitriles in drinking water：a review of recent studies
YU Yang，WEI Xiao，ZHANG Zhi-yong Department of Occupational and Environmental Health，School of Public Health，Guangxi Medical University，Nanning，
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tonitrile，TCAN）、溴乙腈（bromoacetonitrile，BAN）、二溴 乙腈 （dibromoacetonitrile，DBAN）、三溴乙腈（tribro－ moacetonitrile，TBAN）、溴氯乙腈（bromochloroacetoni－ trile，BCAN）、一溴二氯乙腈（bromodichloroacetonitrile， BDCAN）、二溴一氯乙腈（dibromochloroacetonitrile，DB－ CAN）、碘乙腈（iodoacetonitrile，IAN）[1-2]。HANs 在水中 的浓度虽然只有 ng/L 至 μg/L 水平，但其毒性较含碳 DBPs（如卤乙酸和三卤甲烷）更强[3-4]。然而目前只有世 界卫生组织对 DCAN 和 DBAN 提出限量值，而其他 8 种 HANs 均无推荐限值[5]。鉴于长期暴露 HANs 可能产
基金项目：国家自然科学基金（81360421）；中国博士后科学基金（2013 M540686，2014T70839）；广西自然科学基金（2012GXNSFBA053109）
作者简介：于洋（1988-），女，硕士研究生，从事环境毒理学研究。 通讯作者：张志勇，E-mail：rpazz@；韦霄，E-mail：gxmu_xwei@
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生潜在的健康危害，笔者综述了 HANs 的形成、细胞毒 性、遗传毒性、致癌性和生殖发育毒性的研究进展，以 期为探索 HANs 对人体健康的影响及制定相应的水 质卫生标准提供参考。
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HANs 的生成量与消毒剂的种类、消毒时间密切 相关。采用液氯、氯胺、二氧化氯和臭氧消毒均可产生 HANs；但消毒剂的氧化能力越高，其产生的 HANs 越 少，因而氯胺消毒产生的 HANs 最多 。 [10-11] 研究还发 现，采用液氯和氯胺联合消毒所产生的 HANs 量最 高，而且在饮用水输送管网中使用氯胺消毒较液氯消 毒可产生更多的 HANs[11]。实验发现，DCAN 浓度随着 氯化消毒时间的延长而呈上升趋势，但经一段时间后 DCAN 浓度上升速度缓慢；同时发现在 7 d 的氯化消 毒过程中 ，60%以上的 DCAN 都在 消毒的前 3 d 形 成[12]。在消毒过程中，当 pH 值为 7，初始氯浓度为 20 mg/L，温度为 20 ℃时，随着消毒时间的延长，TCAN 的 浓度在 5～10 h 内达到最大值；10 h 后，TCAN 浓度因 水解作用而逐渐降低[13]。