NDMA는 잠재적인 발암 물질로 잘 알려져 있기 때문에 UV를 활용한 처리기술과 분해경로에 대해 많은 연구가 이루어졌다. 그러나 NDMA가 ${NO_2}^-$, ${NO_3}^-$ 와 같은 산화물을 형성하는 메커니즘은 아직 명확하게 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 NDMA의 광반응에 의해 생성되는 핵심 반응기들을 검토하였다. 주요 반응기들에 대한 연구는 질소 산화물들의 형성과 메탄올과 NDMA의 광분해에 의해 형성되는 미지의 반응기들 사이에서의 반응을 통하여 간접적으로 수행하였다. NDMA의 직접적인 UV 광반응에 의해서 생성된 $ONOO^-$ 가 질소 산화물(중간생성물)들의 산화로 인한 ${NO_2}^-$와 ${NO_3}^-$ 의 핵심 반응기인 것으로 확인되었다.
감귤류(자몽. 레몬, 금귤, 밀감 및 오렌지)를 착즙하여 얻은 쥬스를 rep-pak $C_{18}$ cartridge를 사용하여 as-corbate 및 phenolic 획분으로 분리한 다음 pH를 달리한 in vitro 반응계에서 아질산염 소거 및 N-nitroso-dimenthylamine(NDMA) 생성 억제 효과를 분석하였다. 감귤류 쥬스ascorbate 획분의 아질산염 소거능은 5ml 첨가시 pH 2.5에서 79.9~98.6%, pH 4.2에서 48.5~86.3%였으나, pH 6.0에서는 35.2% 이하였다. Phenolic 획분은 ascorbate 획분에 비해 높은 소거능을 보였으며 특히 pH 6.0에서는 ascorbate 획분에 비해 2배 이상의 높은 소거능을 나타내었다. NDMA 생성억제 효과는 phenolic 획분의 첨가시에 월등히 뛰어나 PH 2.5의 반 응용액에 금귤, 밀감 및 오렌지쥬스의 phenolic 획분을 첨가했을 때 92.8% 이상이었으나, ascorbate 획분이 첨가된 경우에는 NDMA 생성억제 효과를 거의 나타내지 못하였다. 따라서 감귤류 쥬스의 NDMA생성억제와 관련된 주된 인자는 pheno 화합물인 것으로 사료된다.
The aim of this research was to apply experimental design methodology to optimizetion the photolytic degradation of N-nitrosodimethylamine (NDMA). Reactions were mathematically described as a function of parameters such as pH, initial NDMA concentration, and UV intensity using the Box-Behnken method. The results showed that the responses of NDMA removal (%) in photolysis were significantly affected by the synergistic effect of linear term of pH, initial NDMA concentration and UV intensity. The application of Response Surfase Methodology (RSM) using the Box-Behnken method yielded the following regression equation, which is an empirical relationship between the removal (%) of NDMA and test variables in coded unit: Y = 50.929 + 16.073(UV) - 7.909(NDMA) - 27.432(pH) - 11.385(UV)(NDMA) - 7.363(UV)(pH) +13.811(NDMA)(pH). The model predictions agreed well with the experimentally observed result ($R_2(ad.)=89%$).
아질산염과 dimethylamine(DMA)은 발암물질인 N-nitrosodimethylamines(NDMA)의 직접적인 전구물질이다. 본 연구에서는 아질산염과 질산염 함량이 다른 배추가 김치 저장 중에 NDMA, 아질산염, 질산염 그리고 DMA 함량 변화에 미치는 영향을 알아보았다. 배추 1(HNC), 배추 2(MNC) 그리고 배추 3(LNC)의 아질산염 농도는 각각 $47.54{\pm}1.07$, $10.12{\pm}0.31$ 그리고 $6.10{\pm}0.09mg/kg$이었다. 김치는 세 그룹으로 나누었다. 즉 HNC를 사용하여 제조한 HNK, MNC를 사용하여 제조한 MNK 그리고 LNC를 사용하여 제조한 LNK이다. HNK는 저장 10일과 20일째 아질산염과 질산염 수준이 MNK와 LNK의 그것들보다 더 높았다. 모든 김치에서 DMA와 NDMA 함량은 저장기간 동안 감소하였다. HNK는 저장 20일까지 LNK보다 높은 NDMA 함량을 가지고 있었다. 이들 결과들은 배추의 아질산염과 질산염의 함량이 김치 내 NDMA 형성에 현저한 영향력을 가지고 있다는 것을 제안하였다.
대조구, 질산염급원, 아민급원 및 질산염-아민급원 함유식이에 인공타액과 위액을 첨가하여 인공소화시켰을 때 각 식이의 NDMA 함량은 각각 2.5$\pm$0.8$\mu\textrm{g}$/kg, 8.5$\pm$1.2$\mu\textrm{g}$/kg, 6.0$\pm$0.6$\mu\textrm{g}$/kg 및 8.0$\pm$1.5$\mu\textrm{g}$/kg 이었다. 이들 식이에 금귤쥬스 10m1를 첨가하여 인공소화시켰을 때 NDMA생성억제 효과는 아민급원 함유식이에서 69.4$\pm$2.4%로 가장 높은 억제효과를 나타내었다. 금귤쥬스로부터 HPLC를 이용하여 분취한 페놀 화합물의 모든 분획에서 NDMA 생성억제 효과가 나타났으며, 특히 fraction no. 4에서 66.5$\pm$2.0%로 가장 높았다.
Bian, Yongning;Wang, Chuang;Zhu, Guocheng;Ren, Bozhi;Zhang, Peng;Hursthouse, Andrew S.
Environmental Engineering Research
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제24권1호
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pp.1-16
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2019
N-nitrosodimethylamine (NDMA) is a typical nitrogen disinfection by-product, which has posed a potential threat to human health during drinking water disinfection. Because of the well-known effects of mutagenesis, carcinogenesis and teratogenesis, the high detection rate in water engineering systems (such as coagulation, membrane filtration and biological systems), and difficulty to remove, it has received wide concern in the field of water engineering systems. The NDMA is a low molecular weight hydrophilic organic substance, which is difficult to remove. Also, the mechanism for NDMA formation is also recognized to be complex, and many steps still needed to be further evaluated. Therefore, the mechanistic knowledge on NDMA formation potential and their removal processes is of particularly interest. Few papers summarize the occurrence and control of NDMA in water engineering systems. It is for this reason that the content of this paper is particularly important for us to understand and control the amount of NDMA thus reducing the threat of disinfection by-products to drinking water. Four parts including the mechanisms for the NDMA formation potential, the factors affecting the NDMA formation potential, the technologies for removal of NDMA are summarized. Finally, some definite suggestions are given.
본 연구에서는 fluorescence derivatization 기법과 HPLC를 이용하여 수중에 nanograms per liter로 존재하는 극미량 N-nitrosodimethylamine(NDMA)를 분석하고자 하였다. 이를 위해 먼저 다양한 조건 하에서의 fluorescence intensity를 측정함으로써 derivatization 기법을 최적화하였는데, fluorescence detector의 excitation/emission wavelength는 340 nm(excitation)과 530 nm(emission)에서, denitrosation 후 용액의 pH는 9-12의 범위에서, 그리고 dansyl chloride의 농도는 330-500 mg/L 범위에서, 최대 fluorescence intensity를 보여주였다. 용매추출을 통한 수질 시료의 분석에서, 표준농도와 검출농도의 차이는, 저농도(10-200 ng/L) 범위에서 12-162%, 고농도(100-1000 ng/L) 범위에서 6-23%를 보여, 저농도 범위에서 더 많은 차이가 나는 것으로 나타났으나, 두 농도 범위 모두 표준농도와 검출농도의 평균 대비율이 1에 매우 근접해 있어, 수십에서 수백 nanograms NDMA per liter의 분석이 가능함을 보여주었다. 하수처리장 처리수에 주입한 NDMA의 분석에서도 다른 물질에 의한 간섭없이 정확한 농도 검출이 가능했는데, 이는 목적물질을 선별적으로 분석해내는 derivatization 과정에 의한 것으로 나타났다. HPLC와 fluorescence derivatization 기법을 이용한 NDMA의 분석은 상수 및 하수를 사용하는 다양한 실험 연구에서 NDMA를 분석하는 방법으로 효과적으로 사용될 수 있을 것이다.
본 연구는 마늘 추출물 중의 총 페놀함량, 전자공여능, 아질산염 소거능을 측정하고 NDMA생성억제에 미치는 영향을 검색하였다 총 페놀함량은 ethyl acetate>hexane>butanol>chloroform>water 순으로 많았으며, 전자공여능은 추출물의 농도증가에 따라 유의적으로 증가하였으며 ethyl acetate와 butanol 추출물을 10 mg/mL 첨가 시 각각 $88.0{\pm}1.53%,\;77.5{\pm}0.8%$의 활성을 보였다. 아질산염 소거능 및 NDMA 생성 억제효과는 10 mg/mL의 butanol 추출물 첨가 시 각각 $96.9{\pm}0.75%$ 및 $68.6{\pm}1.15%$로 가장 높게 나타났다. Butanol 추출물을 prep-LC로 5개의 획분으로 분획하여 아질산염 소거능 및 NDMA 생성 억제효과를 측정한 결과, fraction III에서 효과가 가장 뛰어났으며, 이를 prep-LC로 재분획하여 얻은 3개의 subfractions(III-a, III-b 및 III-c)에서는 subfraction III-c의 효과가 가장 우수하였다. 따라서 마늘 부탄올 추출물은 NDMA 생성 억제에 효과적인 저해제인 것으로 판단된다.
토마토 주스를 Sep-pak $C_{18}$ cartridge를 이용하여 ascorbate 및 phenolic 획분으로 분리하여 NDMA 생성 억제 효과를 시험하였다. 시료의 첨가량이 많을수록 NDMA 억제 효과가 비례적으로 증가하여 ascorbate 획분은 최고 $81.37{\pm}0.25%$, phenolic 획분은 $72.03{\pm}0.25%$였다. Phenolic 획분을 prep-HPLC로 4개의 fractions으로 분취하여 NDMA 생성 억제 효과를 실험한 결과 fraction 2에서 활성이 가장 높았으며, fraction 2를 다시 4개의 subfractions으로 재분취하여 활성실험을 한 결과 subfraction 2b의 획분에서 최대 억제율이 pH 1.2에서 $70.62{\pm}0.45%$ 및 pH 4.2에서 $75.30{\pm}0.45%$였다. 그래서 subfraction 2b를 분리, 정제한 후 GC-Mass 및 $^1H-NMR$과 $^{13}C-NMR$로 동정한 결과 phenolic acid의 일종인 o-coumaric acid임을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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