[科普中國(guó)]-丙烯酰胺

丙烯酰胺（CAS號(hào)79-06-1）為無(wú)色透明片狀晶體，無(wú)臭，有毒。其相對(duì)密度1.122，熔點(diǎn)為84～85℃。溶于水、乙醇，微溶于苯、甲苯。極易升華，易聚合。固體在室溫下穩(wěn)定，在熔融時(shí)，可猛烈聚合。由丙烯腈用硫酸或用金屬催化劑水解而制得。其聚合物或共聚物用作化學(xué)灌漿物料；在印刷工業(yè)上制光敏樹(shù)脂板；石油工業(yè)可用作增粘劑；玻璃纖維工業(yè)上可用作浸潤(rùn)劑；另外還用作土壤改良劑、絮凝劑、纖維改性劑和涂料等。1

簡(jiǎn)介理化性質(zhì)丙烯酰胺（acrylamide，AA），結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH2=CHCONH2C3H5NO，又稱2-丙烯酰胺。從苯中析出者為單斜晶系葉片狀無(wú)色透明晶體，相對(duì)分子質(zhì)量71.08。相對(duì)密度1.122（30℃），熔點(diǎn)84.5℃，沸點(diǎn)為125℃（3.333×103Pa）2134、103℃（0.667×103Pa）、87℃（0.266×103Pa）。

30℃時(shí)的溶解度：215.5g/100g水、155g/100g甲醇、63.1g/100g丙酮、12.6g/100g乙酸乙酯、2.66g/100g氯仿、0.346g/100g苯。

含有雙鍵及酰胺基，具有雙鍵的化學(xué)通性：在紫外線照射下或在熔點(diǎn)溫度時(shí)，很容易聚合；另外，雙鍵可以進(jìn)行加成反應(yīng)，如米切爾（Michael）型加成；在堿存在下與羥基化合物加成，生成醚；與伯胺加成，可以生成一元加成物或二元加成物，與仲胺加成，只能生成一元加成物，與叔胺加成，生成季銨鹽；與活化后的酮加成，加成物可立即環(huán)化而生成內(nèi)酰胺，水解后，產(chǎn)生取代丙酸；也可與亞硫酸鈉、硫酸氫鈉、鹽酸、氫溴酸等無(wú)機(jī)化合物加成，生成無(wú)機(jī)鹽酰胺；本品也可共聚，如與其他丙烯酸酯、苯乙烯、鹵代乙烯等共聚；雙鍵也可用硼氫化物、硼化鎳、羰基銠等催化劑還原，生成丙酰胺；用四氧化鋨進(jìn)行催化氧化，可以生成二醇。本品的酰胺基具有脂肪族酰胺的化學(xué)通性：與硫酸反應(yīng)生成鹽；在堿性催化劑存在下，水解生成丙烯酸根離子；在酸性催化劑存在下，水解生成丙烯酸；在脫水劑存在下，脫水生成丙烯腈；與甲醛反應(yīng)，生成N-羥甲基丙烯酰胺。2

安全性本品劇毒，吸入其蒸氣或經(jīng)皮吸收，能引起中毒，產(chǎn)生神經(jīng)中樞障礙及肝損傷，對(duì)皮膚也有腐蝕，對(duì)眼睛有刺激性。大鼠、家兔經(jīng)口LD50150～180mg/kg。工作場(chǎng)所最高允許最高濃度0.3mg/m3。2

1994年國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（International Agency for Research on Cancer，IARC）將AA列為2A類致癌物， 即“人類可能致癌物”。2002年4月，瑞典科學(xué)家在油炸馬鈴薯中首次發(fā)現(xiàn)AA的存在。隨后英國(guó)等一些國(guó)家相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)AA在食品中的含量進(jìn)行了測(cè)定，并證實(shí)瑞典科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)。因 AA的毒性和潛在的致癌作用而迅速在世界范圍引起研究熱潮。2003年美國(guó)食品藥物管理局 （Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）公布的數(shù)據(jù)顯示，常見(jiàn)食品中AA質(zhì)量濃度約在0～2510μg/kg之間，尤其在一些含高碳水化合物食物（如馬鈴薯、餅干、咖啡等）經(jīng)高溫（>120℃）處理，如烹飪、煎炸、烘烤，AA含量最高可達(dá)2300μg/kg，遠(yuǎn)超過(guò)世界衛(wèi)生組織規(guī)定的日常飲用水中AA的限值0.5μg/L，因此，環(huán)境和食物中的AA暴露嚴(yán)重影響著人類的健康。5

主要用途本品為丙烯酰胺系中最重要及最簡(jiǎn)單的一種，用途十分廣泛，用作有機(jī)合成的原料及高分子材料的原料。其聚合物可溶于水，因而被用來(lái)生產(chǎn)水處理時(shí)的絮凝劑，尤其對(duì)水中的蛋白質(zhì)、淀粉的絮凝有良好的效果。除有絮凝性外，還有增稠性、耐剪切性、降阻性、分散性等優(yōu)良性能。2

用作土壤改良劑時(shí)，可增加土壤的水滲透性和保濕性；用作紙張?zhí)盍陷o劑，可增加紙張強(qiáng)度，以代替淀粉、水溶性氨樹(shù)脂；用作化學(xué)灌漿劑，用于土木工程的隧道開(kāi)掘、油井鉆探、礦井和水壩等工程的堵漏；用作纖維改性劑，可改善合成纖維的物性；用作防腐劑，可用于地下構(gòu)件的防腐；還可用于食品工業(yè)的添加劑、顏料的分散劑、印染糊劑。與酚醛樹(shù)脂溶液配合，可制成玻璃纖維的粘合劑，與橡膠一起可制成壓敏性粘合膠等。與乙酸乙烯、苯乙烯、氯乙烯、 丙烯腈等單體聚合，可制備許多合成材料。本品還可用作醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、涂料的原料。2

代謝吸收與膳食暴露AA是一個(gè)具有親電基團(tuán)的有機(jī)小分子，水溶性極強(qiáng)，可通過(guò)皮膚、黏膜、呼吸道、胃腸道等進(jìn)入體內(nèi)。 食物中的AA通過(guò)腸道完整的吸收，而環(huán)境中暴露的AA約25%被皮膚吸收。 吸收后的AA通過(guò)血液循環(huán)系統(tǒng)廣泛分布于體內(nèi)各個(gè)組織，并在此過(guò)程中對(duì)肌體造成損害。5

代謝與吸收吸收的AA除少部分（0.02mg·L-1，附近空氣中檢測(cè)到的丙烯酰胺平均水平>0. 2μg·m-3，以蒸氣或微粒形式存在。聚丙烯酰胺或其他聚合物產(chǎn)品中殘留的丙烯酰胺單體會(huì)在使用過(guò)程中釋放入環(huán)境。在利用聚丙烯酰胺處理飲用水的地區(qū)，河水和自來(lái)水中可以檢測(cè)到丙烯酰胺。另外，吸煙的過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生丙烯酰胺；許多食物高溫烹制過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生丙烯酰胺，尤其是油炸、烘烤類高淀粉食物，其形成機(jī)制為高溫下氨基酸（ 主要是天冬酰胺）和羰基化合物（ 主要是還原糖如葡萄糖） 的美拉德反應(yīng)（ Maillard reaction） 。7

丙烯酰胺飲用水安全閾值在0.01～1μg·L-1，職業(yè)平均暴露限值為0.03mg·m-2skin，最大暴露限值為0.2～0.3mg·m-2skin。各國(guó)衛(wèi)生部門對(duì)聚丙烯酰胺工業(yè)產(chǎn)品中丙烯酰胺殘留量限值一般規(guī)定在0.5%～0.05%，用于工業(yè)和城市污水的凈化處理時(shí)，一般允許丙烯酰胺殘留量在0.2%以下，用于直接飲用水處理時(shí)，丙烯酰胺殘留量需在0.05%以下。7

美國(guó)國(guó)家職業(yè)安全與健康委員會(huì)（NIOSH）認(rèn)為丙烯酰胺是潛在致癌物，建議對(duì)其控制應(yīng)為技術(shù)可以達(dá)到的最低濃度。國(guó)外環(huán)境中檢測(cè)到的濃度相對(duì)偏高，尤其是生產(chǎn)或使用丙烯酰胺及相關(guān)產(chǎn)品的行業(yè)工業(yè)廢水中丙烯酰胺濃度。中國(guó)環(huán)境內(nèi)丙烯酰胺污染也不容忽視，而我國(guó)目前缺乏對(duì)丙烯酰胺的常規(guī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，也沒(méi)有相關(guān)行業(yè)丙烯酰胺污水排放標(biāo)準(zhǔn)。7

暴露途徑人類和動(dòng)物丙烯酰胺暴露途徑主要包括皮膚接觸、攝食或呼吸。皮膚接觸途徑主要針對(duì)職業(yè)接觸丙烯酰胺的人群，其中包括丙烯酰胺生產(chǎn)、工業(yè)加工（ 塑料、涂料、紡織、造紙等） 中暴露的工人及實(shí)驗(yàn)中接觸丙烯酰胺（進(jìn)行SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳） 的科研人員。另外，化妝品、包裝材料和涂料中也會(huì)有殘余的丙烯酰胺，人類在日常使用過(guò)程中會(huì)直接皮膚接觸暴露。含丙烯酰胺的工業(yè)廢水排入水體后，水生生物會(huì)經(jīng)過(guò)直接接觸或攝食暴露。人體攝食暴露主要源于飲用水和食物攝入。聚丙烯酰胺作為絮凝劑用于飲用水凈化和市政工業(yè)廢水處理，也作為膠結(jié)劑用于飲用水水庫(kù)或水井建造，其中含有的丙烯酰胺單體可能會(huì)釋放進(jìn)入水體導(dǎo)致飲用水污染。7

許多高溫烹制的食物中也含有丙烯酰胺，瑞典國(guó)家糧食管理局和斯德哥爾摩大學(xué)的科學(xué)家首次公布油炸、高溫烘烤的淀粉類食品中丙烯酰胺的含量比世界衛(wèi)生組織（WHO）規(guī)定的飲水中丙烯酰胺含量（1μg·L-1）高500倍以上。通過(guò)工業(yè)煙塵進(jìn)入大氣的丙烯酰胺可經(jīng)呼吸作用和皮膚接觸作用進(jìn)入人體。人類吸煙產(chǎn)生的煙霧中含有丙烯酰胺會(huì)經(jīng)呼吸作用進(jìn)入體內(nèi)，對(duì)于無(wú)職業(yè)暴露人群吸煙煙霧是丙烯酰胺暴露的一個(gè)重要非食物來(lái)源。普通人群的丙烯酰胺日攝取量估計(jì)為0.3～0.8 μg·kg-1體重。7

環(huán)境介質(zhì)中的遷移行為依據(jù)丙烯酰胺的結(jié)構(gòu)采用結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法估計(jì)其不易被土壤吸附，在土壤中具有高度遷移性，易從土壤中浸出污染地下水，沙壤土中遷移性高于粘土。7

相應(yīng)地，進(jìn)入水體的丙烯酰胺不易被吸附于懸浮顆粒物或沉積物。丙烯酰胺的亨利常數(shù)很低，其從水體表面和潮濕土壤揮發(fā)的可能性較小。鑒于其低蒸氣壓，丙烯酰胺也很難從干燥土壤中揮發(fā)。丙烯酰胺會(huì)以蒸氣態(tài)或顆粒態(tài)進(jìn)入大氣，但氣態(tài)丙烯酰胺進(jìn)入大氣后易被吸附于顆粒物上，只有極少的丙烯酰胺會(huì)以氣態(tài)形式存在于空氣中?？諝庵蓄w粒態(tài)的丙烯酰胺可通過(guò)沉降過(guò)程或雨水沖刷進(jìn)入土壤和水環(huán)境，而土壤中的丙烯酰胺又易于滲濾入水環(huán)境，因此絕大部分進(jìn)入環(huán)境的丙烯酰胺最終將進(jìn)入水體。7

環(huán)境降解轉(zhuǎn)化行為生物降解是丙烯酰胺土壤降解的主要途徑，主要機(jī)制之一是酶催化水解。土壤有氧條件下，丙烯酰胺經(jīng)微生物作用可水解產(chǎn)生銨離子，銨離子經(jīng)硝化作用被氧化為亞硝酸根離子和硝酸根離子。有氧土壤中，丙烯酰胺經(jīng)14天可被降解74%～94%；而浸水的缺氧土壤中丙烯酰胺經(jīng)14天可被降解64%～89%，可見(jiàn)有氧條件更有利于丙烯酰胺生物降解。依據(jù)土壤不同類型及理化性質(zhì)，估計(jì)土壤中丙烯酰胺半衰期在21～36h。7

水體消除丙烯酰胺的主要途徑也是生物降解，水中可以分離出多種利用丙烯酰胺作為唯一碳源或氮源的微生物，如節(jié)桿菌、諾卡氏菌、球形芽孢桿菌、假單胞桿菌和紅球菌。高的微生物活性尤其是表面微生物活性可以促進(jìn)丙烯酰胺降解。7

大氣中氣態(tài)的丙烯酰胺通過(guò)與光化學(xué)作用產(chǎn)生的羥基自由基（·OH）反應(yīng)降解，羥基自由基濃度為5×105個(gè)·OH每立方厘米時(shí)該反應(yīng)的半衰期為1.4天，還可與臭氧反應(yīng)，臭氧濃度為7×1011個(gè)O3每立方厘米時(shí)，半衰期為6.5天 。丙烯酰胺對(duì)直接光解作用并不敏感，因?yàn)槠洳晃詹ㄩL(zhǎng)>290nm的太陽(yáng)光。7

由于丙烯酰胺在水中具有高可溶性且半衰期較短，具有生物富集性的可能性較小。有學(xué)者對(duì)幼鱒72h靜態(tài)實(shí)驗(yàn)研究表明，其身體和內(nèi)臟對(duì)丙烯酰胺的生物濃縮因子（BCF）分別為0.86和1.12，整體BCF為1，丙烯酰胺沒(méi)有明顯的生物富集性。7

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

包申旭 - 教授 - 武漢理工大學(xué)