聚丙烯酰胺在自然条件下的分解和潜在毒性

    过去通常认为聚丙烯酰胺是非常稳定的高分子聚合物。事实上，在自然条件下，聚丙烯酰胺会发生缓慢的物理降解（热、剪切）、化学降解（水解、氧化以及催化氧化）和生物降解（微生物酶解）。这些降解主要是通过激发产生自由基引起连锁氧化反应，从而造成聚合物主链断裂和分子量降低，水溶液粘度损失。在对聚丙烯酰胺的稳定性研究发现，PAM在水溶液中同时发生两种化学降解反应：水解反应，引起侧基结构的变化，由酰胺基转变为羟基；氧化反应，引起主链的断裂，使聚合物分子量减少。氧化降解反应具有自由基连锁反应的特征，过氧化物、还原性有机杂质以及过渡金属离子等起着活化剂作用，产生活性自由基碎片，促进聚合物氧化降解。聚合物中的过氧化物以及产生的羰基化合物是引发聚合物氧化降解和光降解的主要成因。

    聚丙烯酰胺根据其用途的不同，其分子量一般在2×106～20×106之间，由于降解作用，主链断裂分子量大幅降低，产生大量的低聚物，低聚物的进一步降解会产生大量的丙烯酰胺单体（AM）。而丙烯酰胺是一种有毒化学物质，对其毒性国内外已经进行了大量的研究。对于环境中的丙烯酰胺浓度各国都有相应的法律法规：美国职业安全与卫生法（OSHA）规定职业接触标准是空气中丙烯酰胺的阈值-时间加权平均（TLA-TWA）为0。3mg/m3；我国费渭泉等人提出，丙烯酰胺在水中的剩余浓度<10×10-9；英国规定饮料中丙烯酰胺含量<0。25×10-9；日本规定向河水中排放丙烯酰胺含量<10×10-9。由于其良好的水溶性，排入环境的丙烯酰胺基本上进入地面水体和地下水中，可以通过皮肤、黏膜、呼吸道和口腔被吸收，广泛分布在人的体液中，也能进入胚胎中，引起中毒。丙烯酰胺的代谢主要是与谷胱甘肽结合发生反应产生N2醋酸基2S2半胱氨酸，在肝、脑和皮肤通过酶和非酶的催化结合反应。它已被证明是染色体的断裂剂，诱发染色体畸变。它能引起神经性毒性反应，其毒性反应是感觉和运动失常，病理表现为四肢麻木、感觉异常、运动失调、颤抖、感觉迟钝和中脑损伤。摄入丙烯酰胺污染水会引起嗜睡、平衡紊乱、混合记忆丧失和幻觉。

    毫无疑问，聚丙烯酰胺本身是安全无毒的，因此其应用范围渗入到人们生活的方方面面，在食品、药品以及整容等直接关系人类健康的领域也有应用。事实上，聚丙烯酰胺在环境中的迁移、降解引发的深远影响还并没有得到认识，因此很有必要对聚丙烯酰胺的生物降解开展深入的研究，为消除其潜在毒性寻找合适的治理手段。

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