飲用水的消毒,已經有超過100年的歷史,這段時間以來,科學家們主要使用氯來消毒。這種方式確實有效減少了水中的致病微生物數量,也成功維護了公共健康。然而,氯和飲用水中的天然有機物、人造有機物、溴離子及碘離子,會發生反應,進而產生有害的副產物,這些副產物被證實會導致膀胱癌、結腸癌、胎兒體重過輕及流產等問題。在過去50年間,科學家已經在氯消毒的飲用水中發現了600-700種副產物,其中三鹵甲烷和鹵乙酸的生成量最大,這兩種物質目前已受到美國環境保護署的管制。為了減少這些受管制副產物的生成量,許多供水系統改用「無機氯胺(Inorganic Chloramines)」作為替代消毒劑,目前美國就有超過1.13億人使用經氯胺消毒的飲用水。然而,改使用氯氨也沒辦法百分之百解決副產物問題。氯胺雖能減少受管制副產物的生成,但它會增加其他副產物的生成。科學家早在40多年前就在監測單氯胺(NH2Cl)和二氯胺(NHCl2)的消毒過程中,發現了一種未知的副產物,他們稱之為「未鑑定產物」(簡稱UP,unidentified product),並估計其在氯胺消毒過程中的生成量約占總氯胺濃度的4-5%,但由於當時的分析技術尚未成熟,無法確定其化學結構。
近日,由美國阿肯色大學、瑞士蘇黎世聯邦理工學院和美國環保署組成的研究團隊,成功鑑定出這個「未鑑定產物」就是氯硝胺陰離子(Chloronitramide anion,[Cl–N–NO])。他們利用離子層析-負離子電噴灑游離-超高解析度質譜儀(IC-ESI-UHRMS)來分析未鑑定產物,發現其分子量為94.9655,與氯硝胺陰離子的分子量完全吻合。為了進一步確認其分子結構,研究團隊利用核磁共振光譜和紅外光譜進行分析,最後成功證實了這個物質確實是氯硝胺陰離子。接著,研究團隊對美國十個使用氯胺消毒的飲用水系統進行調查,在所有採集的樣品(n=40)中都檢測到氯硝胺陰離子,其中位數濃度為23微克/升,第一和第三四分位數分別為1.3和92微克/升,最高濃度更達到120微克/升。研究團隊還利用美國環保署的GenRA網絡應用程式來評估其潛在毒性,結果顯示氯硝胺陰離子有慢性毒性、產前發育毒性和生殖毒性等等。