Môn: Phân Tích Chất Lượng Môi Trường Đất Nước Sự hình thành Nnitrosamine trong nước hồ bơi bởi bức xạ UV của hợp chất chứa clo của các amine bậc 2 với sự có mặt của monocloramine.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG  Mơn: Phân Tích Chất Lượng Mơi Trường Đất Nước Sự hình thành N-nitrosamine nước hồ bơi xạ UV hợp chất chứa clo amine bậc với có mặt monocloramine GVHD: TS Tô Thị Hiền Họ tên: Dương Hồng Phúc 1022221 Trần Hồi Thanh 1022261 Lớp 10Cmt Nhóm 14 Tổng Quan N- nitrosamine, đặc biệt N- nitrosodimethylamine (NDMA), chất gây ung thư, xảy khử trùng clo sản phẩm (DBPs) hồ bơi bồn tắm nước nóng Xử lý tia cực tím kỹ thuật thường sử dụng khử trùng hồ bơi suy giảm DBP Tia cực tím biết làm suy giảm hiệu N- nitrosamine Tuy nhiên, tia UV (tại = 254 nm) clo DIMETHYLAMINE (CDMA) monochloramine, hai tiền thân NDMA hồ nước hồ bơi, dẫn đến hình thành NDMA đáng kể (khoảng 1-2 % phân tử dựa nồng độ CDMA ban đầu) đồng thời quang phân NDMA Nồng độ tối đa NDMA tìm thấy liều tia cực tím phạm vi sử dụng cho q trình oxy hóa nâng cao ( 350-850 mJ.cm-2) Kết tương tự tìm thấy cho clo amin thứ cấp khác, cụ thể diethylamine morpholine Hiệu tia UV cho N- nitrosamine giảm nhẹ phụ thuộc vào N- nitrosamine ban đầu nồng độ tiền chất liều lượng tia cực tím áp dụng Hình thành N- nitrosamine đưa giả thuyết xảy thông qua phản ứng oxit nitric peroxynitrite với gốc aminyl thứ cấp, sản phẩm từ quang phân monochloramine clo amin thứ cấp tương ứng Thí nghiệm với nước hồ bơi cho thấy xu hướng tương tự quan sát điều kiện nước hồ bơi Xử lý tia cực tím ( UV liều : W360 mJ.cm-2) làm tăng nhẹ nồng độ NDMA nước hồ bơi thay dự kiến giảm 50% trường hợp khơng có tiền thân NDMA Giới thiệu: Do tính chất gây ung thư chúng, N-nitrosamine mối quan tâm cao sản phẩm thực phẩm, nước uống tất sản phẩm ngày (ví dụ thuốc lá, mỹ phẩm) Mặc dù tiếp xúc với N-nitrosamine xảy thơng qua thức ăn, hấp thu chất nitrosamine thơng qua nước uống có liên quan Nghiên cứu nhiều N-nitrosamine N-nitrosodimethylamine (NDMA) gây đột biến với nguy ung thư 10 -6 cho nồng độ 0,7 ng /L nước uống Tuy nhiên, có vài quan quản lý thiết lập tiêu chuẩn cho NDMA nước khoảng 10 ng/L Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đặt giá trị hướng dẫn 100 ng /L thông qua giá trị mục tiêu Nhật Bản Nnitrosamine đo nước uống, nước mặt nước thải mức nồng độ tương ứng ≤100 ng/L, ≤ 60 ng /L, 8-400 ng /L Gần đây, mối quan tâm nảy sinh nồng độ Nnitrosamine nước bể bơi NDMA đo hồ bơi bồn tắm nước nóng với nồng độ lên đến 450 ng /L Những phát có liên quan đến nghiên cứu dịch tễ học, cho thấy mối tương quan bơi nước hồ bơi nguy phát triển ung thư ruột NDMA sản phẩm phụ khử trùng (DBP) nước khử trùng clo chloraminated Hình thành hồ bơi giả định xảy chủ yếu thông qua phản ứng chậm monochloramine với DIMETHYLAMINE (DMA) thơng qua hình thành dimethylhydrazine không đối xứng (UDMH) chất trung gian Schreiber Mitch (2006) cho thấy hình thành NDMA chủ yếu nước hồ bơi xảy thông qua đường dichloramine, bao gồm q trình oxy hóa UDMH thành NDMA kết hợp oxy hịa tan Một hình thành nhanh NDMA, song song với hình thành dimethylnitramine (DMNA), xảy điểm dừng clo hóa liên quan đến nitrit, clo tự DMA tiền chất Schreiber Mitch (2007) khơng tiết lộ chế phản ứng xác, cho hình thành liên quan đến peroxynitrite gốc hydroxyl (OH*) đinitơ tetroxide mô tả nghiên cứu trước Con đường hình thành N-nitrosamine khác báo cáo từ phản ứng amin thứ cấp (ví dụ morpholine) với tác nhân nitrosating nitric oxide peroxynitrite Sự hình thành thông qua peroxynitrite báo cáo để tạo N-nitramines tương ứng sản phẩm phụ cho N-nitrosamine Đối với morpholine, tỷ lệ hình thành N-nitramine N-nitrosamine phụ thuộc vào nhiều yếu tố nồng độ pH cacbonat Trong có nhiều đường hình thành N-nitrosamine, có vài chiến lược giảm nhẹ N-nitrosamine coi có hiệu Nghiên cứu khác cho thấy để ngăn chặn hình thành N-nitrosamine q trình oxy hóa tiền chất với O 3, ClO2, Fe (VI) Cl2.Sau hình thành, quang phân chiến lược giảm nhẹ N-nitrosamine hiệu nhất, đặc biệt cho NDMA Plumlee Reinhard (2007) báo cáo nhiều N-nitrosamine có quang phổ hấp thụ tương tự sản lượng lượng tử Hằng số tỷ lệ độ dịng UV NDMA khơng khác cho đèn áp lực thấp trung bình thay đổi pH nồng độ ban đầu Ngoài việc khử trùng, xử lý tia cực tím hồ bơi sử dụng để làm giảm nồng độ chloramine để đạt tiêu chuẩn quy định để ngăn chặn hình thành DBP Liều lượng tia cực tím cần thiết cho phân hủy 50% monochloramine, chloramine chiếm ưu nước hồ bơi, báo cáo khoảng 700 mJ/cm ( = 254 nm) Điều liều tia cực tím cuối thấp đặc trưng cho q trình tiền oxy hóa (750-1500 mJ/cm 2) đối tượng để khử trùng (40-100 mJ/cm 2) Tại Thụy Sĩ, nước hồ bơi tái tuần hồn thơng qua hệ thống xử lý thường chiếu xạ với liều lượng tia cực tím 40-100 mJ/cm2 chu kỳ xử lý Số lượng trung bình chu kỳ xử lý mà kinh nghiệm nước hồ bơi tính từ thời gian lưu lại hệ thống thời gian lưu nước hồ bơi Nó chứng minh việc xử lý tia cực tím nước hồ bơi clo hóa làm tăng nồng độ DBPs khác (ví dụ THM, dichloromethylamine, dichloroacetonitrile, cyanogen chloride) Các nghiên cứu khác cho thấy, chiếu xạ tia cực tím gây hình thành NDMA, ví dụ xạ nitrat nitrit diện DIMETHYLAMINE (DMA) Tuy nhiên, sản lượng N-nitrosamine nghiên cứu thấp thích hợp điều kiện khắc nghiệt Thực tế dạng quang phân NDMA tạo thành tiền chất lần (ví dụ DMA nitrit) khơng phải vấn đề sản lượng NDMA từ chất thấp (0,2% sau 24 diện clo tự do) Tuy nhiên, quang phân chloramines dẫn đến số dạng nitơ phản ứng gốc tự aminyl, nitric oxide, peroxynitrite, nitrit dẫn đến N-nitrosamine kết hợp với amin thứ cấp Oxit nitric phản ứng với peroxynitrite diện superoxide Tuy nhiên, quang phân chloramines dẫn đến số phản ứng nitơ Kể từ nồng độ chloramines amin thứ cấp quan trọng hồ bơi, đưa giả thuyết việc xử lý tia cực tím gây đồng thời suy thối N-nitrosamine, mà có giải pháp, hình thành N-nitrosamine Mục tiêu nghiên cứu để điều tra xử lý tia cực tím lựa chọn giảm nhẹ cho N-nitrosamine nước hồ bơi chloraminated Sự hình thành tia UV xử lý chất thải NDMA, mô hình hợp chất chung N-nitrosamine nghiên cứu nước có chứa monochloramine DIMETHYLAMINE clo hóa Hơn nữa, động học tia cực tím gây đường hình thành NDMA nước hồ bơi làm sáng tỏ tác dụng hình thành N-nitrosamines khác (N-nitrosodiethylamine, N-nitrosomorpholine) đánh giá Sự liên quan hình thành N-nitrosamine tia UV điều tra mẫu nước hồ bơi Vật liệu phương pháp 2.1 Thuốc thử Tất hóa chất phân tích sử dụng mà không cần tinh chế thêm Dimethylamin (DMA), amoni clorua, tert-butanol (t-BuOH), morpholine (Mor), diethylamine (DEA), sodium hypochlorite (6 -14% clo), natri nitrat lấy từ SigmaeAldrich N-Nitro-sodimethylamine (NDMA), N-nitrosodiethylamine (NDEA), Nnitrosamine (EPA) bao gồm N-nitrosomorpholine (NMor) mua từ Supelco Natri sunfat, dinatri carbonate, acid ascorbic, natri dihydrogenphosphate dinatri hydrogenphosphate lấy từ Merck N Nitrodimethylamine (còn gọi dimethylnitramine (DMNA)) mua từ Cambridge Nước Ultrapurified sản xuất "Barnstead nanopure" hệ thống lọc nước từ Thermo Scientific Nồng độ dung dịch hypochlorite định lượng dãy quang phổ bước sóng 292 nm (hệ số hấp thụ phân tử 350 M - cm- 1) Dung dịch gốc amin thứ cấp (clo DIMETHYLAMINE (CDMA), clo diethylamine (CDEA) clo morpholine (CMor)) sản xuất trước thí nghiệm cách cho phản ứng mãnh liệt amin thứ cấp với hypoclorit (tỷ lệ mol N/Cl 1:1) vài giây Các dung dịch lưu giữ chai kín với khoảng trống để ngăn chặn mát bay Dung dịch monochloramine (NH2Cl) chuẩn chuẩn bị ngày với thay đổi nhỏ phương pháp Shang Blatchey cách cho ammoni clorua phản ứng với hypoclorit (tỉ lệ mol N/Cl 1:1) Với máy bơm ống kép hệ thống khuấy T pH 9.5 Dung dịch NH2Cl định lượng phương pháp Schreiber Mitch (2005) Quan sát hấp thu NH2Cl NHCl2 ƛ= 245 and 295 nm (NH2Cl ε245 nm =445 M-1cm-1, ε295nm = 14 M-1cm-1; NHCl2: ε245nm = 208 M-1cm-1, ε295nm = 267 M-1cm-1) Sự phân ly NH2Cl đáng kể thí nghiệm tiến hành pH trung tính axit với nồng độ NH 2Cl cao đệm photphat Vì vậy, độ ổn định NH2Cl động học theo mô theo liệu từ Jafverrt Valentine để xác minh NH 2Cl không phân tách theo điều kiện thử nghiệm 2.2 Phương pháp phân tích 2.2.1 N-nitrosamine dimethylnitramine (thí nghiệm nước siêu tinh khiết) Nồng độ N-nitrosamine dimethylnitramine (DMNA) thí nghiệm với nước tinh khiết atrazine mẫu actinometry phân tích phương pháp sắc ký lỏng (HPLC) trang bị UVevisible hấp thụ dò mảng diode N-nitrosamine tiến hành với G2500PWXL TSKgel atrazine tách tiến hành với Nucleosil 100-5 C18 cột N6 nitrosamine atrazine phát bước sóng 228 nm 254 nm Các giới hạn định lượng xung quanh 0,25  M N-nitrosamine DMNA với độ xác khoảng 0.5 % Các phân tích mẫu nước hồ bơi thực phương pháp HPLC trang bị cột Griess hệ thống tinh khiết Chiết pha rắn (SPE) N-nitrosamine thực trước phân tích Thủ tục SPE hệ thống phân tích mơ tả chi tiết nơi khác Đối với phương pháp này, giới hạn phát (3,4.SD) định lượng (10.SD) Nnitrosodimethylamine 0.08 nM 0.22 nM Tất mẫu nghiên cứu có tín hiệu nhiễu hệ thống phân tích mơ tả chi tiết nơi khác Tất mẫu nghiên cứu có tín hiệu tỉ lệ nhiễu (S / N)> (chỉ có mẫu với