N-nitrosodimethylamine (NDMA) is a potent carcinogen that is frequently detected nitrosamine from water chloramination. This study investigated the occurrence of NDMA and its potential precursor, ranitidine (RNT), in four wastewater treatment plants (WWTPs). Additionally, the effects of chloramination methods and oxidative pretreatment on the NDMA formation potential (FP) were assessed. Concentration levels of NDMA in the WWTPs waters ranged from 2.5 (detection limit) to 72.6 ng/L, while RNT values ranged from 1.32 to 186.9 ng/L. Further study indicated that the NDMA-FPs from chloraminated wastewaters varied between 36.2 and 227.8 ng/L. Nonetheless, chloramination methods and oxidative pretreatment significantly impacted the NDMA-FP levels. For example, breakpoint chlorination and stepwise chloramination promoted NDMA-FP when compared to preformed chloramination, which could be attributed to the formation of dichloramine and chlorine species. In contrast, prechlorination was found to effectively mitigate NDMA-FP, based on integrated ultraviolet (UV) irradiation. Notably, UV irradiation with free chlorine (UV/Cl2) or permanganate (UV/MnO4 -) reduced NDMA-FP by up to 70%. This study suggests that UV/MnO4 - and UV/Cl2 may be used as alternative mitigation strategies for reducing nitrosamine-FP in the water treatment process.

N-nitrosodimethylamine (NDMA) is a class of disinfection byproducts and a frequently detected nitrosamine with carcinogenic potentials. This review summarizes NDMA precursors, their formation mechanisms in chloraminated water, and mitigation strategies. Understanding the formation mechanism and characteristics of precursors is essential for developing a mitigation strategy. Dimethylamine (DMA), the most widely studied NDMA precursor, has an NDMA molar yield up to 3%. In comparison, a subset of tertiary amines, e.g., pharmaceuticals, generate up to 90% upon chloramination. Potent NDMA precursors, are characterized by their negative partial charge, low planarity values and molecular weight, and high bond length and pKa values. A nucleophilic substitution of tertiary amine on chloramine is a key reason for the high NDMA yield from the most potent NDMA precursors. The distribution and fate of NDMA in surface water, aquifers, and its formation in the distribution system can be mitigated through two strategies: (1) degrading or/removing NDMA after its formation and (2) pre-treatment of its precursor’s prior chloramination.

시판되는 남해산 흑마늘 4제품(A, B, C 및 D)을 이용하여 항산화 활성, 아질산염 소거 및 nitrosodimethylamine(NDMA) 생성억제 활성을 비교하였다. 마늘 중 total pyruvate와 thiosulfate 함량은 생마늘보다 흑마늘에서 높았으며, B제품에서 가장 높은 함량이었다. 흑마늘의 물 및 에탄올 추출물에서 총 페놀과 플라보노이드 함량은 물 추출물에서 높았으며, 흑마늘은 생마늘 추출물보다 높은 함량으로 A제품에서 다소 높게 정량되었다. 항산화 활성으로 DPPH, ABTs, hydroxyl 및 nitric oxide 라디칼 소거활성을 비교한 결과, 흑마늘이 생마늘보다 높았으며, 물 추출물이 에탄올 추출물보다 높은 소거활성을 보였고, A와 B제품간의 항산화 활성은 비슷한 경향이었다. 아질산염 소거활성과 NDMA 생성억제 활성은 항산화 활성과 동일한 경향이었으며, A제품의 활성이 유의적으로 높았다. 따라서 흑마늘의 NDMA 생성억제 활성이 항산화 활성과 유사한 패턴을 보이고 있는 바, 흑마늘은 생체 내 암 발생의 억제에도 영향을 줄 것으로 예상되었다.

유자추출물 및 유자주스와 유자주스의 유기산, ascorbate 및 pheolic 획분을 이용하여 nitrosamine(NA)생성의 주요 전구물질인 아질산염의 소거능과 N-nitrosodimethylamine(NDMA)의 생성에 미치는 영향을 분석하였다. pH 1.2와 4.2의 반응계에서 아질산염 소거능과 NDMA 생성억제능은 시료 첨가량이 증가함에 따라 반응계의 pH가 산성영역일수록 더 높은 활성을 보였다. 유자 과육 및 과피추출물을 첨가한 경우 아질산염 소거능 및 NDMA 생성억제능은 과피추출물에서 다소 높은 활성을 보였다. 유자주스와 각 획분의 아질산염 소거능은 pH 1.2에서 주스를 첨가한 경우에 92.2±3.2~98.2±3.4%로 가장 높았으며, 다음으로 유기산 획분, phenolic 획분 및 ascorbate 획분의 순으로 나타났다 유자로부터 NDMA생성억제에 주된 영향을 주는 물질은 유기산인 것으로 생각된다.

감귤류 (자몽, 레몬, 금귤, 밀감 및 오렌지)를 착즙하여 얻은 쥬스를 sep-pak C_18 cartridge를 사용하여 ascorbate 및 phenolic 획분으로 분리한 다음 pH를 달리한 in vitro 반응계에서 아질산염 소거 및 N-nitrosodimenthylamine(NDMA) 생성억제 효과를 분석하였다. 감귤류 쥬스 ascorbate 획분의 아질산염 소거능은 5ml 첨가시 pH 2.5 에서 79.9 ~ 98.6%, pH 4.2에서 48.5 ~ 86.3%였으나, pH6.0에서는 35.2% 이하였다. Phenolic 획분은 ascorbate 획분에 비해 높은 소거능을 보였으며 특히 pH6.0 에서는 ascorbate 획분에 비해 2배 이상의 높은 소거능을 나타내었다. NDMA 생성억제 효과는 phenolic 획분의 첨가시에 월등히 뛰어나 pH 2.5의 반응용액에 금귤, 밀감 및 오렌지쥬스의 phenolic 획분을 첨가했을 때 92.8% 이상이었으나, ascorbate 획분이 첨가된 경우에는 NDMA 생성 억제 효과를 거의 나타내지 못하였다. 따라서 감귤류 쥬스의 NDMA 생성억제와 관련된 주된 인자는 phenol 화합물인 것으로 사료된다.

녹차 및 매실추출물이 아질산염 소거, 전자 공여능 및 NDMA 생성 억제에 미치는 영향을 분석하고, 질산염과 아민이 풍부한 식단(CW)에 인공타액과 위액을 이용한 "simulated digestion" 에서 확인하였다. 녹차와 매실 추출물의 아질산염 소거작용을 pH 1.0, 4.2 및 6.0에서 실험 결과, pH가 낮을수록, 시료 첨가량이 많을수록 효과적이었으며 pH 1.2에서 녹차 추출물 0.5ml 첨가시킬 경우 99.6%의 높은 소거작용을 나타내었고, 매실 추출물 3ml 첨가시 77.2%의 소거작용을 나타내었다. 녹차 및 매실 추출물의 전자공여 작용은 각각 70.6%, 75.1%로 높게 나타났다. 녹차와 매실 추출물의 NDMA 생성억제 효과는 pH 1.2 에서 가장 뛰어났고, 시료량이 증가할수록 억제효과가 높아 3ml 첨가시에 82.1%와 73.2%의 억제효과를 나타내었다. 실험식이에 녹차 및 매실 추출물의 첨가량을 달리하여 인공소화시킬 때 NDMA 생성억제 효과는 시료 첨가량에 비례하여 각각 20ml 첨가시 녹차 추출물은 57.9%, 매실 추출물은 48.4%의 NDMA 생성억제 효과를 나타내었다.

The effect of natural foods, utilizing the extracts or juices of teas(Green tea; Camellia sinesis, Du'chung; Eucommia ulmoides Oliver), medicinal plants(Eu sung cho; Houttuynia cordata Thunb, Sam back cho; Saurus Chinensis, Baek hwa sa seal cho; Oldenladia diffusa Roxb.) seaweeds(Laver; Porphyra tenera, Sea mustard; Undaria pinnatifida, Sea staghorn; Condium fragile) and vegetables(Sweet pepper; Capsicum annuum var. angulosum, Kale; Brassier oleracea var. acephala, Cucumber; Cucumis satiaus, Onion; Album cepa) and fruits(Tomato; Lycopericon esculentum, Maesil; Prunus mume, Plum; Prunus salicina and Grape; Vitis sppJon the inhibition of N-Nitrosodimethylamine(NDMA) formation was investigated from the various conditions. The inhibition effect was observed in vitro using the reaction fluids of pH 1.2, 4.2 and 6.0. From the teas and medicinal plants, there was a positive response of NDMA formation; however, from the seaweed extracts, there was a negative response of the inhibition effect of NDMA formation, and as the pH of reaction fluids and the amount of materials increase, the inhibition of NDMA formation was strengthened. The inhibition ratios by the level of pH are as follows: under pH 1.2 vegetable juice were 57.6∼99.7%; and fruits were 35.9∼99.7%; under pH 4.2 vegetable juice were 55.0∼97.5% and fruits were 21.3∼96.8%. All of the materials observed has been proved and shown the inhibition effect of NDMA formation.