四十多年来，科学家们注意到在美国数百万人处理过的饮用水中存在一种神秘的化学物质，但一直无法确定其具体成分。直到现在，一项发表在《科学》杂志上的研究认为，这种化学物质被命名为氯硝酰胺阴离子（chloronitramide anion），是氯胺分解的副产品。氯胺是一种许多水处理厂用来使水安全饮用的化学物质。研究表明，大约有1.13亿人饮用含有氯硝酰胺阴离子的自来水。
目前尚不清楚这种副产品是否对人体健康有害，但研究作者表示，它的性质与其他政府监管的有毒分子相似。研究人员指出，用于净化饮用水的化学物质可能会产生需要美国环境保护署（EPA）监管的副产品，因为这些副产品可能是致癌物。
20世纪初，许多公共水系统开始使用低浓度的氯来净化饮用水。这一措施解决了困扰领导者几个世纪的重大公共卫生问题，消除了通过饮用水传播的霍乱和伤寒等致命病菌。然而，这也带来了新的健康问题。流行病学研究表明，长期饮用含氯水的人患结肠癌和膀胱癌的风险更高。对于孕妇而言，饮用含氯水还可能与流产和低体重婴儿出生有关。
尽管低浓度的氯本身是安全的，但研究表明，当它与水中天然存在的其他元素接触时，会产生有毒副产品。水系统仍然使用氯进行净化，但EPA会监测并限制饮用水中副产品的含量，以确保其适合人类饮用。一些系统转而使用氯胺，这是一种由氯和氨结合而成的化合物。氯胺似乎不会产生与氯相同的潜在危险副产品，而且更稳定，持续时间更长。
最近，科学家们开始注意到氯胺也会产生副产品。其中一些是熟悉的，但有一个始终是个谜，困扰着研究合著者朱利安·费雷博士和大卫·瓦赫曼博士多年。“文献中一直存在这个未解之谜化合物，”费雷周二说。
在德克萨斯大学研究生院毕业后，费雷和瓦赫曼继续研究氯胺化学——瓦赫曼在EPA工作，费雷在阿肯色大学工作——他们决定要确定这种未命名的未知化合物，该化合物已在研究中出现约40年。起初看似简单，但他们花了15年时间才解开这个谜团。
他们最早求助的是质谱分析专家尤利安娜·拉斯扎科维茨博士，质谱分析是一种可以测量质量电荷比并确定物质精确分子量的分析工具。“我的第一想法是，让我们用质谱仪来测定其准确质量，这样我们就可以确定其化学式，”拉斯扎科维茨说，她是该研究的合著者，就职于苏黎世联邦理工学院生物地球化学与污染物动力学研究所。
但她很快意识到，这种物质之所以长期未解是有原因的。含有该物质的水样盐分很高，远高于海水的盐分。很难用质谱仪将其从所有盐分中分离出来。拉斯扎科维茨不得不发挥创意，采用了一种称为离子色谱法的技术，该技术可以分离和分析离子和极性分子，并与质谱法结合使用。“这种技术组合在环境研究中并不常用，”拉斯扎科维茨说。但这确实有效：她成功分离了该化合物，测定了其质量，并帮助确定了其化学式。
该研究的合著者、苏黎世联邦理工学院环境化学教授克里斯托弗·麦克尼尔博士确认了其结构，费雷随后使用不同的技术创建了相同的化合物，展示了其相似之处。为了证明该物质是氯胺分解的副产品，瓦赫曼在美国使用该化学物质的饮用水系统中寻找该物质，并与瑞士不使用该化学物质的系统进行了比较。
他在含有氯胺的水中发现了氯硝酰胺阴离子，但在瑞士的水系统中没有发现。虽然研究团队对氯硝酰胺阴离子有了很多了解，但无法确定其是否对人体健康有害。“其毒性目前未知，”费雷说，“诚实地讲，由于化学反应，这种物质在所有含氯消毒水中都普遍存在，并且与已知的有毒分子相似。因此，未来需要对氯硝酰胺阴离子进行进一步研究，以了解其在饮用水中的潜在影响。”
水专家戴维·塞德莱克博士称这项研究是一个“迷人的故事，非常出色的科学研究。”“氯胺有自己的消毒副产物家族，所以也许过去30年我们对从自由氯转向氯胺感到有些后悔，因为我们不断发现这些氯胺消毒副产物，”塞德莱克说，他是加州大学伯克利分校环境工程学教授兼研究生研究副主席，未参与此项新研究。“挑战在于，我们并不真正了解这些副产物的健康影响，因为与自由氯消毒副产物不同，对这些化合物的毒理学研究较少。”
塞德莱克说，地方水系统没有资金调查这些副产物的健康影响，因此这将取决于联邦政府。“研究这些物质的成本相当高，当我们考虑到我们在了解新药是否对患者有毒方面花费的资金时，我们应该愿意花费同样的资金来了解我们的水是否安全饮用，”他说。“当政府运作良好时，它会在这些方面做得很好，保护我们。但我认为EPA或CDC或NIH没有足够的资金来回答这些问题。”
墨尔本RMIT大学化学教授奥利弗·琼斯表示，该研究进行了一些优雅的化学分析，他对他们的分析证据“相当信服”，认为未知化合物是氯硝酰胺阴离子。虽然他同意现在确定该阴离子的身份后进行毒理学研究是有用的，但他表示“我对我的自来水不太担心。”“这种化合物并不是新发现的，只是新定义的，”琼斯告诉澳大利亚科学媒体中心。“我们应该记住，化合物的存在并不自动意味着它会造成伤害。”他补充道：“任何东西在适当的剂量下都有毒，即使是水。问题是，在人们接触的水平下，它是否有毒？我认为答案可能是否定的。”
研究作者建议，如果人们对他们的饮用水感到担忧，虽然不能确定这种方法是否有效，但简单的过滤器可能有所帮助。“我认为Brita过滤器或类似的碳基过滤器，放在冰箱里的那种，如果有人担心的话，可能会去除这种物质，”瓦赫曼说。
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