블로그

Jul 15, 2023

Nistru 강물의 NH4+, NO2- 및 NO3- 이온 사이의 평형에 대한 유기 암모늄 유도체의 영향

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 13505(2022) 이 기사 인용 619 액세스 1 Altmetric Metrics 세부 정보 강물에 있는 암모늄 유도체의 독성 효과는 크게 달라집니다.

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 13505(2022) 이 기사 인용

619 액세스

1 알트메트릭

측정항목 세부정보

강물에 있는 암모늄 유도체의 독성 효과는 천연 또는 합성 기원과 화학 구조에 따라 크게 달라집니다. 1-나프틸아민(1-NA)과 디페닐아민(DPA)이 암모늄 산화, 특히 자연수의 아질산염 이온 산화 과정에 미치는 영향이 독성과 관련이 있다는 것이 입증되었습니다. NH4+ 산화 과정은 0.5mg/L DPA와 이에 상응하는 0.5mg/L 1-NA를 함유한 강물 샘플에서 약 5일과 10일 동안 느려집니다. 0.025 및 0.05 mg/L 1-NA가 포함된 강물의 모델 샘플에서 NO2− 산화 지연은 0.5 mg/L 1-NA가 포함된 모델 샘플에서 4일과 35일입니다. 0.05mg/L DPA를 포함하는 샘플의 경우 NO2− 산화 지연은 0.5mg/L, DPA를 포함하는 샘플의 경우 대략 6일과 25일입니다. 실험실 시뮬레이션을 통해 다음과 같은 사실이 밝혀졌습니다: (1) 흡수-탈착, 강물 내 암모늄 이온 농도의 순간적 증가에 대한 미생물 반응(소위 충격/스트레스 효과) 및 (2) 다음과 같은 결과가 나타났습니다. 1-NA의 특정 농도(0.05mg/L). 디에틸아민(DEA) 분해는 20.0mg/L DEA의 강물 샘플에서 약 3.8mg/L NH4+로 증가합니다.

수역에서 배출되는 암모늄 이온은 단백질 기원의 유기물의 분해에서 주로 파생되는 산물이며, 이는 선택적 독성 효과를 나타냅니다. 이산화탄소 및 메탄과 유사하게 살아있는 유기체의 최종 산물이자 연소/발효 과정의 기질입니다.

암모늄과 아질산염 이온은 자연 수영장에 사는 물고기에게 가장 위험한 이온 중 하나입니다. 약 0.2 mg/L의 암모늄만이 어류 유충의 발달에 부정적인 영향을 미칩니다4. 아질산염 이온은 헤모글로빈을 메트헤모글로빈으로 전환하여 혈관 확장을 일으키고 비타민 A 저장고를 손상시킵니다. 이러한 직접적인 독성 효과 외에도 아질산염과 질산염은 단순, 2차, 3차 아민, 산화질소, 4차 암모늄 화합물과 상호작용하여 발암 가능성이 있는 독성 물질인 니트로사민을 형성합니다5.

폐수 분석에서는 동물과 인간 활동의 산물인 배설물 분해의 영향을 NH4+ 공급원으로 고려해야 합니다. 몰도바 공화국에서 우리의 물리화학적 분석에 따르면 도시 폐수에는 WWTP 입구에서 약 20~60mg/L의 NH4+가 포함되어 있는 반면, 시골 가정 폐수에는 100mg/L 이상의 NH4+가 포함되어 있는 것으로 나타났습니다. 동물 단지의 폐수는 일반적으로 NH4+가 1600mg/L를 초과하고 때로는 최대 5600mg/L에 달하기도 합니다. 선진국에서는 이 지표가 더 낮습니다6,7,8.

자연수에 암모늄이 존재하면 조류 및 종속영양세균(예: Pseudomonas putida), 독립영양세균(AOB, Nitrosomonas 및 Nitrosospira; AOA, Nitrososphaerea, Nitrosopumilus) 박테리아 활동이 증가합니다9,10,11,12,13. 단백질 아미노산의 분해 및 탈카르복실화의 결과로 수생 환경에는 수소 원자가 부분적으로 또는 전체적으로 다른 라디칼로 대체되는 다양한 유기 암모늄 유도체가 포함되어 있습니다. 수역에서 아민이 자연적으로 형성되는 일반적인 과정은 다음과 같은 간단한 방식으로 나타낼 수 있습니다.

천연 유래 아민 외에도 산업 화학 합성으로 생산된 아민도 종종 물통에 존재합니다. 산업/합성 기원의 아민, 특히 방향족 아민은 천연 파생물에 비해 독성이 더 강하고 수생 환경에서 분해하기가 더 어렵기 때문에 WWTP에서 우려되는 새로운 오염 물질을 생성합니다. 혐기성 환경에서 산업용 아조염료가 방향족 아민으로 환원되면 오염은 더욱 위험해집니다17,18,19,20,21,22. 암모늄 첨가는 보충적인 하수 처리 과정을 자극한다는 점도 고려해야 합니다23,24,25. 반면에, 충분히 처리되지 않은 폐수를 강으로 방류한 결과, CaCO3의 추가 양은 양이온성 유기 오염물질의 재활성화를 초래하여 자가 정화 과정, 특히 NH4+ 및 NO2의 산화에 부정적인 영향을 미칩니다. - 질산염 이온(예: 질산화). CaCO3 존재 시 질화의 파괴 현상은 양이온성 표면 활성 물질(SAS) 및 기타 신흥 물질이 포함되어 있는 도시 폐수로 오염된 하천 구역의 특징입니다26,27,28,29. 결과적으로, 이전에 개발된 탄산칼슘 나노입자 표면의 SAS 배열 모델이 고려되었습니다. 이 모델은 (a) 분자의 음이온 부분의 고정과 SAS-Ct·SAS-An 복합체의 추가 분해 및 (b) 파괴 활성을 증가시키는 물 용액의 양이온 부분의 변화에 ​​기초합니다. 암모늄 유도체27,28,29).