З розвитком хімічної промисловості та широким використанням хімічних речовин велика кількість хімічних синтетичних органічних сполук різними шляхами надходить у навколишнє середовище. Деякі з цих сполук можуть швидко розкладатися мікроорганізмами у воді чи ґрунті.
Однак існує також багато сполук, які мають хімічну структуру та властивості, відмінні від природних органічних речовин. На даний момент не знайдено мікробної системи, здатної ефективно розщеплювати такі сполуки. Як наслідок, такі сполуки виявляють характеристики, що їх важко розщепити мікроорганізмами, що спричиняє існування та накопичення цих сполук у навколишньому середовищі протягом тривалого часу. Деякі з них є високотоксичними та можуть мати ефект «трьох небезпек», становлячи загрозу для здоров’я людини.
-Активатор-
Основним компонентом синтетичного мийного засобу є поверхнево-активна речовина, а його молекулярна структура характеризується асиметрією. Всю молекулу поверхнево-активної речовини можна розділити на дві частини: одна є неполярною групою, яка є ліпофільною (ліпофільною), також називається гідрофобною групою (гідрофобна група C) або ліпофільною групою: дві інші є гідрофільними полярними групами, які називаються гідрофільні групи (гідрофобна група).
Тому молекули ПАР мають амфіфільні властивості. Побутові та промислові стічні води з використанням поверхнево-активних речовин містять велику кількість поверхнево-активних речовин. Наприклад, діючою речовиною прального порошку є додецилсульфонат, який є типовим ПАР. Його гідрофільною групою є -OS03, а гідрофобною групою є вуглеводневий ланцюг, що містить бензольне кільце.
Поверхнево-активні речовини прийнято поділяти на кілька типів за хімічною структурою молекули ПАР. Оскільки гідрофільна група поверхнево-активної речовини зазвичай містить тільки вуглець і водень, різниця в ліпофільності не дуже очевидна. Однак гідрофільні групи в різних молекулах ПАР можуть бути дуже різними, тому люди завжди класифікують типи ПАР відповідно до структури та властивостей гідрофільних груп у молекулах ПАР.
За типом іонів їх можна розділити на іонні поверхнево-активні речовини та неіонні поверхнево-активні речовини, а іонні поверхнево-активні речовини можна розділити на аніонні поверхнево-активні речовини, катіонні поверхнево-активні речовини, амфотерні поверхнево-активні речовини тощо відповідно до типу іонів поверхнево-активних речовин, що утворюються у воді. Крім того, є деякі спеціальні ПАР.
Останніми роками промисловість миючих засобів у моїй країні швидко розвивається, і її виробництво зростає з року в рік. Існує два типи поверхнево-активних речовин: 1, 2-амінобензолсульфонат, широко відомий як жорсткий миючий засіб (скорочено ABS), містить фосфор і легко утворює багато піни, оскільки його основа має багато ланцюгів і містить 4 атоми вуглецю. атомів, це органічна речовина, яка важко розкладається.
Зазвичай використовувався до 1960-х років: лінійний 2-амінобензолсульфонат, широко відомий як м’який миючий засіб (скорочено LAS), належить до органічних речовин, що біологічно розкладаються, замінив ABS, піна значно зменшена, але все ще містить фосфор. Фосфор є одним з основних елементів, що викликають евтрофікацію водойм.
Серед поверхнево-активних речовин, які зараз більше використовуються в моїй країні, аніонні поверхнево-активні речовини (головним чином лінійний 2-амінобензолсульфонат LAS) становлять 70% від загальної кількості, неіонні поверхнево-активні речовини складають 20% від загальної кількості, а інші 10%.
LAS є важко розкладаною речовиною. Його широке використання неминуче призводить до забруднення водного середовища. У екологічних стандартах моєї країни він зазначений як забруднювач другого класу.
ПАР (ПАР) у стічних водах існують у двох формах: дисперсному стані та адсорбції на поверхні колоїдних частинок. Аніонні поверхнево-активні речовини мають функцію пригнічення та знищення мікроорганізмів, а також пригнічують деградацію інших токсичних речовин. У той же час, спінювання поверхнево-активних речовин у воді зменшить швидкість реоксигенації та ступінь оксигенації води, що призведе до погіршення якості води. Якщо його скидати безпосередньо у водойму без очищення, це спричинить проблеми евтрофікації в озерах, річках та інших водоймах: LAS може емульгувати інші забруднювачі у водоймі, підвищувати концентрацію забруднюючих речовин і підвищувати токсичність інших забруднювачів, спричиняючи непряме забруднення.
Синтетичні мийні засоби широко використовуються не тільки в повсякденному сімейному житті, але також у промисловості текстильного волокна, паперової промисловості, шкіряної та харчової промисловості.
-Пластифікатор-
З того часу, як у 1868 році Хаят використовував паличковий мозок як пластифікатор для нітрату целюлози, пластифікатори почали швидко розвиватися. Він має найбільший вихід і споживання серед усіх добавок для обробки гуми та пластмас і має найбільшу кількість різновидів.
Виробництво пластифікаторів у моїй країні розпочалося в середині-1950 XX століття, але швидкість розвитку була відносно повільною. Він стрімко розвивався з 1990-х років. Станом на 2023 рік існує понад 300 великих виробників пластифікаторів у всіх провінціях, автономних регіонах і муніципалітетах, крім Тибету. Річна виробнича потужність оцінюється в 2 мільйони тонн, і існують десятки великих підприємств з річною виробничою потужністю понад 10 000 тонн.
В даний час різновидів пластифікаторів, як правило, повно. За хімічною структурою пластифікатори можна розділити на фталати, інші бензоати, складні ефіри аліфатичної двоосновної кислоти, складні ефіри фосфатів, епоксидні смоли, складні ефіри полікислот бензолу, нафтовий оцет, хлорований парафін і поліефірні пластифікатори.
Вогнезахисні пластифікатори включають хлорований парафін, зріджений парафін і фосфатні пластифікатори, атмосферостійкі та світлостійкі пластифікатори включають епоксидну соєву олію, епоксидну бавовняну олію, епоксидну лляну олію, епоксидний фермент та інші епоксидні пластифікатори, стійкі до забруднення пластифікатори включають BBP, екстракційно- стійкий пластифікатори включають поліефірні пластифікатори, нетоксичні пластифікатори включають трибутилбутилацетат тощо, холодостійкі пластифікатори включають DOS DOA DOG ED3 тощо. Крім того, є ізоляційний, харчовий і фармацевтичний DOP.
Зараз існує від 30 до 40 найпоширеніших пластифікаторів. Кілька поширених пластифікаторів показано на малюнку нижче.
Пластифікаторами є переважно сполуки оцтової кислоти, які є основними компонентами синтетичних пластмас. Вони важко піддаються біологічному розкладанню, а також є токсичними забруднювачами. Промислові стічні води приносять пластифікатори оцтової кислоти в природне середовище. Після потрапляння в організм людини через харчовий ланцюг вони можуть викликати токсичний нефрит і мати гальмівну та анестезуючу дію на центральну нервову систему.
-Синтетичні пестициди-
На даний момент у світі виробляється та використовується понад 1000 видів синтетичних пестицидів. Світове виробництво хімічних пестицидів (у перерахунку на діючі речовини) становить близько 2 млн. тонн, в основному хлорорганічних, фосфорорганічних і карбаматних, серед яких гербіциди становлять 800,000 тонн (40%), інсектициди — 700,{{7 }} тонн (35%), фунгіцидів – 400,000 тонн (20%), інші – бл. 100,000 тонн. У зв’язку з безперервним збільшенням зусиль із захисту навколишнього середовища в розвинених країнах виробництво пестицидів поступово переміщується в країни, що розвиваються, і виробництво пестицидів у моїй країні також продовжує збільшуватися, і поточний річний обсяг виробництва досяг понад 200,000 тонн.
Хлорорганічні пестициди (ХОР) — це клас токсичних органічних речовин, які важко розкладаються, зі стабільними хімічними властивостями. Зазвичай вони розчиняються в жирах, ліпідах або органічних розчинниках. Їх відносна молекулярна маса, як правило, становить 300-400, включаючи найбільш ранні та найбільш широко використовувані інсектициди ДДТ і гексахлорбензол (CHCH), а також ліндан, ДДТ, хлордан, гептахлор, альдрин, дільдрин тощо.
Хоча хімічна структура та токсичність хлорорганічних пестицидів відрізняються, їхні фізичні та хімічні властивості в основному подібні, наприклад, низька летючість, стабільні хімічні властивості, складність розкладання та тривалий залишковий період.
ДДТ, альдрин, хлордан, дільдрин, ендрин, мірекс і токсафен включені до списку стійких органічних забруднювачів Стокгольмської конвенції. ГХГ є одним із 129 пріоритетних контрольованих забруднювачів, визначених ПА США.
Хлорорганічні пестициди мають низьку розчинність у воді та адсорбуються частинками ґрунту після потрапляння в навколишнє середовище, а період зберігання може досягати кількох років. Крім того, водні організми в навколишньому середовищі мають сильну здатність збагачувати хлорорганічні пестициди. Після потрапляння в організм людини через харчовий ланцюг хлорорганічні пестициди можуть накопичуватися в таких тканинах, як печінка, нирки та серце.
Оскільки хлорорганічні пестициди надзвичайно токсичні та важко розкладаються, вони продовжуватимуть накопичуватися в природі та спричиняти вторинне забруднення. Тому моя країна заборонила їх виробництво та використання з 1970-х років.
Фосфорорганічні пестициди, які зазвичай використовуються зараз, були розроблені для заміни хлорорганічних пестицидів. Фосфорорганічні пестициди складають понад 80% від загальної кількості пестицидів, включаючи трихлорфон, диметоат, дихлофос, метилпаратіон, малатіон і паратіон тощо з відносною молекулярною масою 275~375, що важко піддається біологічному розкладанню. органічні речовини.
Логарифмічне значення розчинності фосфорорганічних пестицидів у воді становить 1~2 мг/л. Цей тип сполук легше розкладається, ніж хлорорганічні пестициди, тому час його утримання в навколишньому середовищі коротший. Завдяки хорошій розчинності у воді його адсорбція в осадах і процес біоакумуляції менш значущі, але це високотоксична речовина, механізм її токсичності полягає в інгібуванні ферменту холінестерази організмів.
-Синтетичний барвник-
Барвники відносяться до органічних речовин, які можуть забарвлювати волокна та інші матеріали, і поділяються на дві категорії: натуральні та синтетичні.
Натуральні барвники поділяють на рослинні, наприклад алізарин та ін.: тваринні, наприклад трихолома. Синтетичні барвники, також відомі як штучні барвники, в основному отримують з кам’яновугільної смоли (або обробляються нафтою) і обробляються шляхом хімічної обробки, широко відомої як «барвники кам’яновугільної смоли». Оскільки на ранніх стадіях розробки синтетичні барвники в основному виготовлялися з фенілових кінцівок як сировини, їх іноді називають «аніліновими барвниками».
Порівняно з натуральними барвниками синтетичні барвники мають такі переваги, як яскраві кольори, можливість митися та довговічність. По-четверте, їх можна масово виробляти. Вони широко використовуються в таких галузях, як текстильна, поліграфічна та фарбувальна, паперова, медицина та харчова промисловість.
За хімічною структурою барвники поділяються на азобарвники, прямі барвники, дисперсні барвники та сірчані барвники. Серед них азобарвники є найбільш широко використовуваними як за різноманітністю, так і за кількістю. Структура молекул азобарвника містить бензольні кільця та зв’язки «-N=N-», і молекулярна структура є відносно стабільною. Стічні води, що скидаються в процесі виробництва азобарвників, мають високу концентрацію органічних речовин і кольоровість, і їх важко розкласти природним шляхом після скидання в навколишнє середовище. Часто фарбувальна фабрика стає причиною забруднення ґрунтових вод річки чи двох сіл, і це має «причинний» ефект. Його непросто розкласти, навіть якщо він тривалий час залишається в навколишньому середовищі, що надзвичайно шкідливо для здоров'я людини.
Зараз барвники, що використовуються в країнах по всьому світу, є переважно синтетичними барвниками, приблизний річний обсяг виробництва яких становить близько 800, 000 тонн, а різноманітність і кількість барвників все ще зростає. Фарбувальна промисловість є важливою промисловістю тонкої хімії. У багатьох галузях промисловості використовуються різні барвники, наприклад, текстильна, поліграфічна та фарбувальна, паперова, харчова промисловість тощо, що скидає в навколишнє середовище велику кількість стічних вод, що містять різні синтетичні барвники.
Основними характеристиками синтетичних барвників є складний склад, висока концентрація, висока кольоровість, складність розкладання та погана здатність до біологічного розкладання. Прямий скид спричинить серйозне забруднення навколишніх водойм. Значна кількість синтетичних барвників важко піддається біологічному розкладанню, а деякі з них є токсичними для людини. У високих концентраціях майже всі барвники чинять пригнічувальну дію на організми, а катіонні барвники також пригнічують мікроорганізми в низьких концентраціях.