Comparative Subchronic Toxicity Studies of Three Disinfectants

何　玲　譯　　王寶林　校

　　給水消毒的主要目的是去除能帶來水傳播疾病的病原體，氯化是達到這一目的成功的方法，并且一直是美國70多年來飲用水消毒的主要方法。氯氣并不昂貴且便于生產、貯存、運輸以及使用。氯水（即HOCI和OCI-的混合物，取決于pH值）的毒性始終未作深入研究，但由于經常使用而把它歸為安全消毒劑范圍內。然而近幾年來人們已經開始注意到在水氯化過程中，當氯與地表水中所含有機物（包括天然產物）發生反應時所生成的三鹵甲烷(THMs)和其他副產物。
　　1980年，美國環保局評價了可能減少THMs含量的幾種能替換的消毒方法。安全飲用水委員會考慮到毒理學以及工藝標準。認為三種化學藥劑，即二氧化氯、氯胺、和臭氧，可能適合代替氯，而作為飲用水主要的或輔助的消毒劑。本文對這些替換消毒劑其中的兩種（一氯胺和二氧化氯）與氯作了毒性比較。
　　二氧化氯(CIO2)主要用途是工業漂白劑，用于造紙、紡織業等。同時還廣泛地用于飲用水處理廠中嗅、味和藻類的控制；除鐵、除錳；以及水消毒（歐洲以之為主）。因為CIO2不穩定，對溫度壓力及光線敏感，在空氣中氯含量達40%或以上時易爆炸。因此CIO2一般都是現場生產和使用，以避免大容量貯存和分配的不安全因素。對二氧化氯及其伴生的產物，氯酸鹽(CIO-3)亞氯酸鹽(CIO-2)在近年來一直作著研究并發現有一定的毒性。在自然條件下，二種化合物都可導致過氧化氫(H2O2)的產生。這種物質可通過氧化血紅蛋白成為無作用的顏色正鐵血紅蛋白，而使引起溶血性貧血。
　　氯胺法也是通過游離氯消毒的。它作為飲用水消毒的替換方法已在許多給水企業中使用。該方法是通過氯和氨的結合，主要生成一氯胺(NH2 CL)。它與水中剩余有機物幾乎不發生反應，因而產生的THMs以及其他鹵化副產物較低。盡管有報導說NH2 CL比起游離氯來說是低效消毒劑。但是它在配水管網中形成更加穩定的剩余物。可減少經加氯處理后水中經常存在的氯代芳烴引起的不良嗅與味。盡管在飲用水消毒方法中一氯胺的使用一直認為與做透析治療病人的變性血紅素的產生有關，但從實驗室的動物試驗研究中始終未能證實這一結果。另一種影響健康的考慮是NH2 CL可能對生殖能力有毒性作用(geno-toxic)，引起細菌突變并在鼠的肝部出現異常分裂象。
　　本文所講的毒性研究目的是對三種消毒劑的亞慢性毒性作用提供一直接的比較數據。這項研究將有助于對氯的相對危害和益處，飲用水消毒劑的更換作出合理的決定。本文未考慮臭氧，因至用戶使用時已不再有剩余臭氧存在了。
　　（試驗方法與研究結果略）

　　討論
　　本文對氯、一氯胺以及二氧化氯這三種消毒劑的毒性作了詳細地比較研究。這些化學藥劑在連續90天內通過飲水方式進入雌雄鼠機體內。試驗過程中詳細作了血液、化學藥劑性質、以及病理組織學的檢驗。可以看出幾種消毒劑的毒性作用存在明顯差異。例如：氯的劑量即使高達250mg/l，對鼠也不會有影響。相反，在一氯胺200mg/l的最高濃度下，所有鼠的器官重量都會引起顯著變化。二氧化氯的毒性最大。濃度稍高既可引起機體和器官重量下降，即使在25mg/l的最低濃度時，也會明顯地影響到病理組織檢驗值。
　　氯氣
　　在水媒介中，氯與水反應，除了還原的氯離子外，生成次氯酸(HOCL)。次氯酸是一種弱酸，并能隨PH值的增高而分解成次氯酸鹽離子(OCI-)。在這90天的研究中，對氯水的攝入并未產生邏輯上的毒性反應，試驗與對比兩組鼠的機體和器官重量都相同，血液與臨床化學性質鑒定表明與投氯是大小無關。病理組織檢驗也未能發現器官出現異常。
　　在本項研究所得出的“不存在毒性作用”這一結果，盡管不太詳細。但還是證實了先前的有關“在水媒介中氯的施用方法（如次氯酸或次氯酸鈉）對實驗動物的研究結論。例如：Hasegawa等人報導的對344只費希爾鼠(Fischer rats)（雌雄皆有）施用500～2000mg/l的次氯酸鈉（有效氯為240～960mg/l）104周，并用500～4000mg/l劑量作了90天實驗。僅能從體重增加率的多少這一點看出毒劑。未見明顯的血液與病理組織的不良反應（相對于飲用蒸餾水的對比組來講）。而據本文報導的結果來看，值得注意的倒是動物對飲用這樣濃度含量的水是有感覺的。
　　對雌雄鼠連續106周施用500～1000mg/l劑量的次氯酸鈉，其結果未發現有與投藥有關的癌或其他毒性反應。后來對小白鼠的研究試驗表明，在50天的用藥期間飲用每升100或200毫克游離有效氯(PH5.9～6.2之間)的水也未引起毒性反應。
　　但是另一方面，某些調查人員已發現在經過14天用HOCI250mg/kg/d的劑量飼養的鼠的肝臟內血液中谷胱甘肽和下丘腦去腎上腺素含量有瞬時降低。以及形態與生物化學的變化。另外有證據說明飲用水中2～15mg/L的氯含量（例如HOCL或OCL）可能引起家兔和鴿子血清膽固醇增高以及心肌肥大和動脈硬化。但后面這項研究還需進一步證實。
　　總之，根據本項研究，對于90天250mg/L濃度（即雌雄鼠分別使用24.9和16.7mg/kg/d的劑量被認為是“未測出有害影響量”(NOAEF)。該值與Blabaum和Nichols做的200mg/L氯為“未發現影響量”(NOEF)相一致（大約25mg/kg/d，假定體重為0.02公斤，飲用水量為0.0025L/d）。

　　一氯胺
　　歷時90天的一氯胺的毒性研究中已觀察到最顯著的毒性反應是體重增長率和器官重量的下降。在劑量為50mg/l或更高時雄性鼠體重減慢；而雌性鼠僅在最大劑量時體重增長才會顯著減慢。對200mg/l劑量的試驗組，無論雄鼠還是雌鼠，平均體重增長數均約為對比組的51%。
　　在使用最大劑量時，對雌雄鼠都可觀察到器官重量下降。（絕對，相對或兩者皆有）以及肝臟和脾臟的重量減輕。雖然雄鼠重量的減輕看起來與投氯量有關。但是病理組織檢驗并未發現任何器官有問題和任何與加藥有關的變化。另一方面，在早期的一項研究中，讓鼠飲用高濃度NH2CL的水(200～400mg/l)，結果也出現相同的毒性反應（即體重減輕，肝臟的變化）。
　　另外，雌雄鼠都明顯地出現血紅細胞計數的減少(100和200mg/l)和由藥劑投量引起的血清鈣含量的降低。而這些臨床反應卻被認為是無生物學意義，與投藥量無關，或說是在鼠的該齡期內或疲勞狀態下的正常值域之內。

　　二氧化氯
　　在90天的研究中，高劑量(200mg/l，100mg/l，和50mg/l)的CLO2，使雌、雄鼠的飲水量和飲食量均減少。飲水量的減少大概是由于藥劑使水的氣味改變。而食量的減少可能為這種飲用水消毒劑引起的影響全身的毒性反應的征兆。在CLO2　200mg/l劑量時，雌雄鼠都會出現體重以及體重增長率的明顯下降（分別在10%和26%以上）。雌雄鼠的肝臟的絕對重量和相對重量以及雌鼠的脾臟重量都有所下降。雖然血液與臨床化驗未顯示出與劑量有關的影響，但從雄鼠某些酶(AST、LDH)的變化來看還是認為對肝臟有毒性作用。（部分略）

　　結論
　　該研究證實上述三種飲用水消毒劑對實驗鼠的亞慢性毒性反應為二氧化氯>>氯胺>氯。有二點必須記住：(1)對某種供水水體消毒所需藥劑的實際濃度取決于其殺菌效力，但對滅菌能力強的藥劑，象二氧化氯，以較低濃度使用還是允許的。(2)在消毒期間本文所提到的幾種強氯化劑與水中外源的天然生成物（如腐植到）發生反應時，必然生成副產物，對于這些副產物的毒性必須給予適當的考慮。而與這三種藥劑直接有關的毒性并不是影響飲用水消毒劑選擇的唯一因素。

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譯自AWWA，1990年第10期

天津市自來水公司科學技術情報站
一九九一年十二月