發(fā)布時間：2017-10-28 12:31

  本文關鍵詞：模擬胃液中銅鋅離子及乙醇和乙酸對NDMA形成影響的研究

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【摘要】：N-亞硝胺是一類具有很強致癌性的化合物,流行病學調(diào)查已表明它可能與人類的胃癌、食道癌和結腸癌等有關。而其中結構最簡單的N-亞硝基二甲胺(NDMA)是致癌性最強的N-亞硝胺類物質(zhì)之一。人類暴露于NDMA有外源和內(nèi)源兩種途徑,其中內(nèi)源性途徑占總暴露的60%以上。因此關于內(nèi)源性NDMA形成機理與抑制方法的研究一直是人類健康研究領域的熱點。目前關于重金屬Cu~(2+)和Zn~(2+)以及乙醇和乙酸對內(nèi)源性NDMA形成影響的研究還鮮有報道。因此,本文從這幾種物質(zhì)出發(fā),研究其在模擬胃液體系中對NDMA形成的影響,并進一步研究其影響機理,從而尋找可能的亞硝胺抑制方法。1.模擬胃液中銅鋅離子對NDMA形成的影響本研究以水中含量較高的重金屬Cu~(2+)和Zn~(2+)為研究對象,運用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)和離子色譜(IC)技術,考察模擬胃液反應體系中,不同濃度的Cu~(2+)和Zn~(2+)對以亞硝酸鹽(NO_2~￣)和二甲胺(DMA)為前體的體系中NDMA形成的影響。研究發(fā)現(xiàn),Cu~(2+)和Zn~(2+)濃度分別達到50~200 mg/L和20~200 mg/L范圍時,它們都能促進NDMA的生成。有趣的是,Cu~(2+)和Zn~(2+)濃度分別達到10~50 mg/L和10~20 mg/L范圍時,對NDMA的形成有一定的抑制作用。值得注意的是,當Cu~(2+)和Zn~(2+)濃度達到飲用水限量值1.0 mg/L時,它們?nèi)詫DMA的形成分別有16.9%和13.4%的促進。機理研究表明,Cu~(2+)和Zn~(2+)不能與NO_2~￣和NDMA作用,但能與DMA發(fā)生相互作用。因此推測Cu~(2+)和Zn~(2+)對NDMA的促進作用,很可能是通過它們與DMA形成了比DMA具有更強反應活性的中間體,此中間體更容易在酸性條件下與NO_2~￣反應,從而促進NDMA的生成。此作用機理與我們組前期探討Pb~(2+)、Cr~(2+)和Hg~(2+)對NDMA形成影響的研究結果一致。2.模擬胃液中乙醇和乙酸對NDMA形成的影響本研究運用GC-MS和IC技術并結合量子化學理論計算方法,研究了在模擬胃液條件下,乙醇和乙酸對以亞硝酸鹽(NO_2~￣)和二甲胺(DMA)為前體的體系中NDMA形成的影響。實驗結果發(fā)現(xiàn),乙醇在0~10%(V/V)濃度范圍內(nèi)能夠抑制NDMA的生成;然而乙酸濃度在0~10%(V/V)范圍內(nèi)卻能夠促進NDMA的生成,且它們的抑制和促進作用具有濃度依賴性。進一步的實驗結果表明兩種物質(zhì)都能與NO_2~￣作用,可使體系中NO_2~￣含量下降大約45~60%,而與體系中的DMA和NDMA沒有相互作用。理論計算結果發(fā)現(xiàn),乙醇和乙酸能與HONO和N_2O_3(NO_2~￣在酸性條件下的存在形式)反應,此結果與實驗中發(fā)現(xiàn)乙醇與乙酸均能與NO_2~￣作用的結論相一致。理論研究還發(fā)現(xiàn)它們與NO_2~￣分別反應生成的亞硝酸乙酯(EtONO)和乙酰亞硝酸(AcONO)具有完全不同的亞硝化能力。EtONO、AcONO和N_2O_3與DMA發(fā)生亞硝化反應生成NDMA的活性順序是:AcONON_2O_3EtONO。這很可能是乙醇能夠抑制NDMA的生成而乙酸卻能促進其生成的主要原因。由此推斷,有效的內(nèi)源性N-亞硝胺的抑制劑需要滿足兩個條件:(1)物質(zhì)應易與此環(huán)境中的NO_2~￣反應,從而起到清除NO_2~￣的作用;(2)以上反應的生成物應該具有較低的亞硝化能力。以上研究結果推翻了認為某物質(zhì)只要能夠清除體系中的前體物質(zhì)NO_2~￣,就具有能阻斷亞硝胺生成能力的結論。進一步理論研究發(fā)現(xiàn)乙硫醇(EtSH)是一個潛在的NDMA的抑制劑,而Br￣是NDMA形成的催化劑,這些結論與實驗結果相一致。此外,本研究還利用量子化學理論計算方法探討了在燃燒后胺為吸附劑捕獲CO_2系統(tǒng)(PCC)中,二乙醇亞硝胺(NDELA)的形成機理。研究中以廣泛使用的二乙醇胺(DEA)為前體,以燃燒中可能生成的N_2O_3為亞硝化試劑。研究發(fā)現(xiàn)CO_2能與DEA反應生成中間體二乙醇氨基甲酸(DECA),該中間體與亞硝化試劑N_2O_3發(fā)生亞硝化反應的能壘明顯高于DEA和N_2O_3生成NDELA的反應能壘。由此可見,CO_2在此反應過程中可以抑制NDELA的生成,其抑制機理是通過鈍化胺降低胺的反應活性來實現(xiàn)的。本論文的研究不但擴展了人們對內(nèi)源性N-亞硝胺形成機理的深入了解,還對尋找和開發(fā)N-亞硝胺的抑制劑具有指導意義,這對于維護人類健康,減少癌癥發(fā)生具有積極意義。
【關鍵詞】：模擬胃液 NDMA 銅離子 鋅離子 乙醇 乙酸
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R730.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 N-亞硝胺的研究概況12-16
• 1.2.1 N-亞硝胺的結構和性質(zhì)12-13
• 1.2.2 N-亞硝胺形成機理的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 內(nèi)源性N-亞硝胺形成影響因素的研究進展15-16
• 1.3 NDMA及其前體的分析檢測方法16-18
• 1.4 密度泛函理論方法18-19
• 1.5 課題研究內(nèi)容19-21
• 第2章 模擬胃液中銅鋅離子對NDMA形成的影響21-37
• 2.1 引言21-22
• 2.2 實驗材料22-23
• 2.2.1 實驗試劑22-23
• 2.2.2 主要儀器及配件23
• 2.3 實驗方法23-30
• 2.3.1 分析檢測方法23-28
• 2.3.2 溶液的配制28
• 2.3.3 反應條件及過程28-30
• 2.4 結果與討論30-34
• 2.4.1 模擬胃液中重金屬Cu~(2+)和Zn~(2+)對NDMA形成的影響30-32
• 2.4.2 重金屬Cu~(2+)和Zn~(2+)影響NDMA生成的作用機理32-34
• 2.5 本章小結34-37
• 第3章 模擬胃液中乙醇和乙酸對NDMA形成的影響37-59
• 3.1 引言37-38
• 3.2 實驗材料38-39
• 3.2.1 實驗試劑38-39
• 3.2.2 主要儀器及配件39
• 3.3 實驗方法39-42
• 3.3.1 分析檢測方法39-40
• 3.3.2 計算方法40
• 3.3.3 溶液的配制40-41
• 3.3.4 反應條件及過程41-42
• 3.4 結果與討論42-57
• 3.4.1 乙醇和乙酸對NDMA形成的影響42-44
• 3.4.2 實驗研究乙醇和乙酸影響NDMA形成的機理44-47
• 3.4.3 理論研究乙醇和乙酸影響NDMA形成的機理47-52
• 3.4.4 預測其他影響NDMA生成的物質(zhì)52-57
• 3.5 本章小結57-59
• 第4章 亞硝胺在胺為吸附劑的CO_2捕獲系統(tǒng)中的形成機理59-65
• 4.1 引言59
• 4.2 計算方法59-60
• 4.3 結果與討論60-64
• 4.3.1 DECA的生成60-63
• 4.3.2 NDELA的生成63-64
• 4.4 本章小結64-65
• 結論65-67
• 參考文獻67-73
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文73-75
• 致謝75

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本文編號：1108283