Бeттiк белсенді заттар және олардың микробиологиялық деструкциясының экологиялық аспектілері

Аңдатпа

ББЗ әлемдік өндірісі жан басына шаққанда жылына 2-3 кг құрайды. ББЗ шамамен 50%-ы тұрмыстық химия ушін, қалғаны өндіріс пен ауыл шаруашылығында қолданылады. ББЗ халық шаруашылығының 100-ден аса салаларында қолданылады. Өндірілетін ББЗ-дың көпшілігі жуғыш заттарды жасауда, мата және синтетикалық және табиғи талшық өндірісінде қолданылады. ББЗ-ды қолданатын ірі тұтынушыларға мұнай, химиялық өндіріс, құрылыс материалдарының өнеркәсібі жатады. Осыған байланысты кунделікті қолданылатын синтетикалық жуушы қуралдар мен тұрмыстық химия тауарларының негізгі компоненттері болып табылатын ББЗ биоыдырауының объективті бағасын беру қазіргі заманда өзекті мәселелердің бірі болып келеді.

Беттік активті заттардың қолданылуының күннен күнге өсуіне байланысты ғылымның әр түрлі саласында және технологияда олардың физика-химиялық қасиеттерінің зерттеу қажеттілігі айқындалып келеді. Осыған орай беттік активті заттардан мына қасиеттері бойынша ерекшелеуге болады:

Белу шекарасында адсорбциялану және бағытталу нәтижесінде сұйылтылған ерітінділерде беттік және фазааралық керілуді төмендетуге қабілеті;

Ерітінділерде молекулалық күйдегі максималды мүмкін концентрациясы шамасының төмендігі;

Критикалық мицела тузу концентрациясы деген белгілі бір кон центра циядан артқанда жүйенің еркін энергиясы төмендеуінің нәтижесінде мицеллалардың түзілуі;

Мицеллалар ішінде кейбір суда ерімейтін заттардың соллюбилизациялануы.

Соңғы кезде ластаушы заттардың арасында ББЗ-мен ластану жиі кездесуде, бұл синтетикалық жуғыш заттардың көп қолданылуына байланысты. ББЗ - өндіріс пен тұрмыста жуғыш заттар ретінде қолданылып, қоршаған ортаны коммуналды- тұрмыстық қалдықтары ретінде ластайтын заттар.

ББЗ әлемдік өндірісі жан басына шаққанда жылына 2-3 кг құрайды. ББЗ шамамен 50%-ы тұрмыстық химия үшін, қалғаны өндіріс пен ауыл шаруашылығында қолданылады. ББЗ халық шаруашылығының 100-ден аса салаларында қолданылады. Өндірілетін ББЗ-дың көпшілігі жуғыш заттарды жасауда, мата және синтетикалық және табиғи талшық өндірісінде қолданылады. ББЗ-ды қолданатын ірі тұтынушыларға мұнай, химиялық өндіріс, құрылыс материалдарының өнеркәсібі жатады.

Беттік -белсенді заттардың жіктелуі:

  1. Анионоактивті.Мақта, ніл, жүнді тазартады. Оған сабын жатады.
  2. Катионоактивті. Аниоактивтіге қарағанда қымбаттырақ,антибактериальды қасиеті бар және олар матаға жұмсақтықты беру мен дезинфекцияүшін қолданылады.
  3. Иононгенді емес.Полиэфирлі және полиамидті талшықтарды тазартады, жоғары жуу қабілеті бар, бірақ көбікті әлсіз түзеді [1].
  4. Энзимдер - табиғи ферменттер теңдесі, мысалы адам асқазанының құрамындағы бар ферменттер. Майлы және белоктық ластауларды тазартуға қажет (тамақ қалдықтары, қан). Бірақ олар кір жууда жоғары температуға төзе алмайды. (35-40 С-ден жоғары емес).
  5. Ағартқыштар жиі тотығумен аса тұрақты ластағыштарды бұзатын - химиялыққа, және ластағыштарға эсер етпейтін, бірақ қарапайым немесе ультрафиалет әсерінен қасиеті бар жылтырайтын-оптикалыққа бөлінеді.
  6. Полимерлер. Бұл синтетикалық затттар құрамындағы қосылыстар жиі карбокси метил целлюлозамен көрсетілген. Олардың ресорбцияны-кір бөлшектерінің матаға қайта шөгуін алдын алауға қабілеті бар.
  7. Силикаттар, сонымен қатар цеолиттер. Натрий және калий силикаттары ұнтақ құрамына кір жуушы машиналардың қосымша қорғалуы үшін буферлі қосылыстар және тоттанудан қорғаныш ретінде құрамына еңгізіледі. Олаардың арқасында сілтілі және қышқылды реакциясы бар жуушы заттардың сумен және ластаулармен сұйылтқанда рН-ы іс жүзінде өзгермейді.
  8. Поликарбоксилаттар-физиологиялық инертті, ұнтақ құрамына тоттанудан қосымша қорғаныш ретінде енгізіледі.
  9. Натрий сульфаты CMC құрамында 5-тен 20%-ға дейін болса, ұнтаққа сусымалылық береді, нығыздалудын алдын алады.
  10. Булықтар. Ic жүзінде барлық СЖЗ-тың құрамына жағымды иіс беру үшін қосылады.
  11. . Көбік стабилизаторы.Оларды СЖЗ-ң құрамына 1-3% мөлшерінде енгізеді. Олар көбіктің тұрақтылығын арттыра отыра,а йтарлықтай синтетикалық жуушы заттардың эсер етуін белсендіреді.
  12. II. Бояғыштар: СЖЗ құрамында бояғыштар қолдану оптикалық әсерге негізделген, себебі бояғыштар мата бетінде матаға химиялық әсерсіз адсорбцияланады. Бұл мақсат үшін ультрамарин, индиго, синтетикалық және органикалық дақтарды қолданады. Бұл жағдайда көкшіл түс арқасында мата ағартылып, түсі ашылады [2].

Қоршаған орта үшін жуушы заттар мен детергенттердің құрамдас бөлігі ретінде қолданылатын анионды және ионды емес беттік белсенді заттар үлкен қауіп төндіреді. ББЗ өзінің жуушы қасиеттерімен қатар эмульгациялаушы, дисперстеуші, солюбизациялаушы және тағы да басқа пайдалы қасиеттерімен сипатталады. Осыған байланысты ББЗ өнеркәсіпте, ауыл шаруашылығында, тұрмыста және медицинада және т.б. салаларда жиі қолданылады.

Сулы немесе топырақ ортасына түскен кезде ББЗ биохимиялық және физико - химиялық процесстер нәтижесінде деструкцияға ұшырап, су мен топырақта мекендейтін микроағзалармен тұтынылады.

Биоыдырау барысында ББЗ молекулаларының деструкциясы мен тұтынылу кезеңдеріне сәйкес келесідей түрлер ажыратылады:

  1. бірінші ретті биоыдырағыштық -молекула құрылымының гидрофильді топтың үзілуімен қатар жүретін бұзылуы, яғни ББЗ молекуласының беттік белсендіілк қасиеттерін жоғалтуы, бірінші кезекте көбік түзу қасиетінің жоғалуы.
  2. толық биоыдырағыштық -ББЗ молекулалары бөлшектерінің ББЗ микробты қауымдастықтармен СО2және H2O дейін ыдырағанша тұтынылуы.

Ақаба суларды тазартудың химиялық және физико - химиялық әдістері қоршаған ортаның ББЗ заттармен ластану мәселесін шешпейді, бұл әдістер көмегімен ББЗ әдетте тек қана кон центра цияланып, бөлшекті түрде ыдырап, толығымен су мен көмірқышқыл газына дейін ыдырай алмайды. Детергенттердің толық ыдырауы микроағзалармен жүзеге асырылады. Алайда ақаба сулардың жалпыға белгілі биологиялық әдістермен тазартылуы кезінде ББЗ көбі микробтық деструкцияға төзімділік көрсетіп, тазартушы құрылғылардан өзгермей өтіп кетеді.

Осыған байланысты күнделікті қолданылатын синтетикалық жуушы құралдар мен тұрмыстық химия тауарларының негізгі компоненттері болып табылатын ББЗ биоыдырауының объективті бағасын беру қазіргі заманда өзекті мәселелердің бірі болып келеді.

ББЗ деструкциялық процесстері табиғатта өте баяу жүреді, себебі су объектілерінің микробтық құрамында бұл заттарға бейімделу қасиеті жоқ. Алайда ББЗ биохимиялық ыдырауға ұшырап отырады, бұл процесс жылдамдығы молекула құрылымына, су температурасына (температура жоғары болған сайын тотығу жылдамырақ жүреді), pH, өлшенген заттар мөлшері және т.б. сипаттарға байланысты болады [3].

Өте оңай тотығатын ББЗ қатарына бірінші және екінші ретті алкилсульфаттар , ал өте нашар ыдырайтын ББЗ пропилен тетрамерлерінің негізінде жаслған алкилбензолсульфоаттар жатады. ББЗ қоршаған ортада ыдырауына барынша тиімді эсер етуші ағзалардың жалғаз тобына бактериялар жатады.

ББЗ-дың бактериялармен ыдыратылуына арналған зерттеулер 50-жылдары басталды. Мысалы, Ризен Ps. aeruginosa, Serratia marcescens, Escherichia coli, Aerobacter aerogenes, Salmonella enteritidis, Paracolobactrum aerogenoides штам.синтетикалық ортада өсірген кезде әртүрлі аноионды ББЗ жалғыз көміртегі көзі ретінде қолдана алатыны анықталған. Сонымен қатар, биоыдырау жылдамдығына қоректік ортаның минералды құрамы да эсер ететіндігі анықталған. Пейн тазарту құрылғыларының маңындағы топырақтардан Рзеигіотопаэтұқымының АББЗ белсенді ыдырататын С12 и С12В 2 штаммын бөліп алған. Pseudomonas тұқымының өкілдері жинақтаушы дақылдардан АББЗ ортасынан жиі бөлінеді. Жинақтау әдісімен Пейнмен АББЗ көміртегінің жалғыз көзі ретінде қолдана алатын Ps.fluorescens бір штаммы және Nocardia sp. екі штаммы алынған. Зерттеу барысында Пейн ББЗ ыдырата алу қасиеті бір тұқымдастыққа жататын өкілдердің өзінде айырмашылық жасай алатынын анықтаған [4].

Кейбір әдебиеттерде детергентқұрамдас ақаба суларда Azotobacter өсіру болашақта үлкен маңызға ие бола алатыны жазылған. Себебі атмосфералық азотты фиксациялау арқасында су азотты қосылыстармен толығады, ал бұл өз кезегінде басқа да деструктор - микроағзалардың дамуына қолдау көрсетеді.

Әдебиеттерде күкіртқұрамдас детергенттердің анаэробты жағдайда гидролиз арқылы биодегратациясы мүмкіндіктері жазылған. Алайда бұл процесстің биохимиялық жағы әлі толық зерттелмеген. Тарамдалған алкильді тізбегі бар синтетикалық ББЗ ыдырмайды деуге болады, ал тікелей тізбектілер 3-6 сағатта 20% ыдырап кететіндігі анықталған.

Мұнай эмульсиясы мен судың деэмульгаторы ретінде қолданылатын ионогенді емес ББЗ биоыдырағыштығы жөнінде В.В.Булатниковтың зерттеулерінде жазылған.Бұл қосылыстардың көбі биохимиялық тотығуға нашар ұшырайды. Авторлар этилен тотығы мен пропиленнің деэмульгаторлардың блок - сополимерлері екендігін айтады. Бірінші ретті майлы спирттер мен қанттар негізінде жасалған мұнайлы беттік белсенді заттар оңай және тез ыдырауға ұшырайды [5].

Беттік белсенді заттар деструкциясын зерттеу жұмыстары көп емес. Твиндердің бактериялар үшін қоректік субстрат бола алатындығы және де басқа заттарды оларды жасушаға тасымалдауды жеңілдету үшін қолдануға көмектесе алатыны көрсетілген. Ps. aeruginosa, Aspergillus niger и Penicillium notatum майлы қышқылдардың күрделі эфирлерінің ерітінділерінде өсуге қабілетті. Бұл ағзалар эстераза ферментін түзе отыра, эфирлі байланыстарды босатып, майлы қышқылдарды бөледі.

Әдеби мәліметтерді талдай келе, табиғатта биологиялық тұрғыдан ионогенді емес, окси сияқты "жұмсақтау" беттік белсенді заттарды ыдыратуға қабілетті микроағзалардың көп кездесетіндігінкөруге болады.

 

Әдебиеттер тізімі:

  1. Остроумов С.А. Биологические эффекты при воздействии поверхностноактивных веществ на организм - M., МАКС-Пресс, 2001, С.334 -336.
  2. Алексеев В.Г., Миневич Н.Б. Влияние поверхностно-активных веществ наработунитратселективного электрода // Заводская лаборатория. Диагностика материалов.2002. Т. 68. №5. С.23— 24.
  3. Паршикова Т.В. Поверхностно-активные вещества как фактор регуляции развития водорослей.— Киев: Фитосоциоцентр, 2004. — 276 с
  4. Chemistry and Technology of Surfactants I Edited by Richard J. Farm— Blackwell Publishing Ltd, 2006.— 315p.
  5. Ставская C. C., Удод B. M., Таранова Л. А., Кривец И.А. Микробиологическая очистка воды от поверхностно-активных веществ.— Киев: Наук.думка, 1988.— 184 с.
Жыл: 2017
Қала: Атырау
Категория: Экология