Поверхностно-активные вещества, моющие средства и проблема биоразложения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО "Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева"

Факультет биологии, географии и химии

Кафедра химии

Курсовая работа

по физической химии

ПАВ, моющие средства и проблема биоразложения

Выполнил: студент 2 курса

направление "Педагогическое образование "

профиль биология и химия"

Вензель Иван

Научный руководитель:

к.х.н., доцент Булгакова Н.А.

Красноярск, 2013

Содержание

1. Поверхностно-активные вещества (ПАВ)

2. Применение ПАВ

2.1 Моющие средства

2.2 Моющие средства для стирки и домашнего хозяйства

2.3 Действие детергентов

3. Загрязнение природных вод - проблемы и перспективы

4. Поверхностно-активные вещества с разрушаемыми связями: привлекательность с экологической и других точек зрения

Заключение

Список используемой литературы и сайтов

1. Поверхностно-активные вещества (ПАВ)

поверхностный активный моющий экологический

Поверхностно-активные вещества, вещества, способные накапливаться (сгущаться) на поверхности соприкосновения двух тел, называемой поверхностью раздела фаз, или межфазной поверхностью. На межфазной поверхности ПАВ. образуют слой повышенной концентрации - адсорбционный слой.

Любое вещество в виде компонента жидкого раствора или газа (пара) при соответствующих условиях может проявить поверхностную активность, т. е. адсорбироваться под действием межмолекулярных сил на той или иной поверхности понижая её свободную энергию. Однако поверхностно-активными обычно называются лишь те вещества, адсорбция которых из растворов уже при весьма малых концентрациях (десятые и сотые доли %) приводит к резкому снижению поверхностного натяжения.

Типичные ПАВ - органические соединения дифильного строения, т. е. содержащие в молекуле атомные группы, сильно различающиеся по интенсивности взаимодействия с окружающей средой (в наиболее практически важном случае - водой). Так, в молекулах ПАВ имеются один или несколько углеводородных радикалов, составляющих олео-, или липофильную, часть (она же - гидрофобная часть молекулы), и одна или несколько полярных групп - гидрофильная часть слабо взаимодействующие с водой олеофильные (гидрофобные) группы определяют стремление молекулы к переходу из водной (полярной) среды в углеводородную (неполярную). Гидрофильные группы, наоборот, удерживают молекулу в полярной среде или, если молекула ПАВ находится в углеводородной жидкости, определяют её стремление к переходу в полярную среду. Т.О. поверхностная активность ПАВ растворённых в неполярных жидкостях, обусловлена гидрофильными группами, а растворённых в воде - гидрофобными радикалами.

По типу гидрофильных групп ПАВ делят на ионные, или ионогенные, и неионные, или неионогенные. Ионные ПАВ диссоциируют в воде на ионы, одни из которых обладают адсорбционной (поверхностной) активностью, другие (противоионы) - адсорбционно неактивны. Если адсорбционно активны анионы, ПАВ называются анионными, или анионоактивными, в противоположном случае - катионными, или катионо-активными. Анионные ПАВ - органические кислоты и их соли, катионные - основания, обычно амины различной степени замещения, и их соли. Некоторые ПАВ. содержат и кислотные, и основные группы. В зависимости от условий они проявляют свойства или анионных, или катионных ПАВ поэтому их называют амфотерными, или амфолитными, ПАВ.

Все ПАВ. можно разделить на две категории по типу систем, образуемых ими при взаимодействии с растворяющей средой. К одной категории относятся мицеллообразующие ПАВ., к другой - не образующие мицелл. В растворах мицеллообразующих ПАВ. выше критической концентрации мицеллообразования (ККМ) возникают коллоидные частицы (мицеллы), состоящие из десятков или сотен молекул (ионов). Мицеллы обратимо распадаются на отдельные молекулы или ионы при разбавлении раствора (точнее, коллоидной дисперсии) до концентрации ниже ККМ. Таким образом, растворы мицеллообразующих ПАВ. занимают промежуточное положение между истинными (молекулярными) и коллоидными растворами (золями), поэтому их часто называют полуколлоидными системами. К мицеллообразующим ПАВ. относят все моющие вещества,эмульгаторы, смачиватели, диспергаторы и др.

В мировом производстве ПАВ. большую часть составляют анионные вещества. Среди них можно выделить следующие основные группы: карбоновые кислоты, а также их соли, алкилсульфаты (сульфоэфиры), алкилсульфонаты и алкил-арилсульфонаты, пр. продукты. Наиболее распространены натриевые и калиевые мыла жирных и смоляных кислот; нейтрализованные продукты сульфирования высших жирных кислот, олефинов, алкилбензолов. Второе место по объёму промышленного производства занимают неионные ПАВ. - эфиры полиэтиленгликолей. Большинство неионных ПАВ. получают присоединением окиси этилена к алифатическим спиртам, алкилфенолам, карбоновым кислотам, аминам и др. соединениям с реакционноспособным атомом водорода. Ассортимент ПАВ. чрезвычайно велик. Приведённые данные (1971) в табл. 1 позволяют видеть соотношение объёмов производства ПАВ. различных типов.

Таблица 1

Мировое производство ПАВ. постоянно возрастает, причём доля неионных и катионных веществ в общем выпуске всё время увеличивается. В зависимости от назначения и химического состава ПАВ. выпускают в виде твёрдых продуктов (кусков, хлопьев, гранул, порошков), жидкостей и полужидких веществ (паст, гелей). Особое внимание всё больше и больше уделяется производству ПАВ. с линейным строением молекул, которые легко подвергаются биохимическому разложению в природных условиях и не загрязняют окружающую среду.

2. Применение ПАВ

ПАВ находят широкое применение в промышленности, сельском хозяйстве, медицине, быту. Важнейшие области потребления ПАВ. : производство мыл и моющих средств для технических и санитарно-гигиенических нужд; текстильно-вспомогательных веществ, т. е. веществ, используемых для обработки тканей и подготовки сырья для них; лакокрасочной продукции. ПАВ. используют во многих технологических процессах химических, нефтехимических, химико-фармацевтических, пищевой промышленности. Их применяют как присадки, улучшающие качество нефтепродуктов; как флотореагенты при флотационном обогащении полезных ископаемых компоненты гидроизоляционных и антикоррозионных покрытий и т.д. ПАВ. облегчают механическую обработку металлов и др. материалов, повышают эффективность процессов диспергирования жидкостей и твёрдых тел. Незаменимы ПАВ. как стабилизаторы высококонцентрированных дисперсных систем (суспензий, паст, эмульсий, пен). Кроме того, они играют важную роль в биологических процессах и вырабатываются для "собственных нужд" живыми организмами. Так, поверхностной активностью обладают вещества, входящие в состав жидкостей кишечно-желудочного тракта и крови животных, соков и экстрактов растений.

Моющие средства. Основное и традиционное применение ПАВ как мыло и чистящих средств в различных процессах чистки изделий. Мыла использовались человеком на протяжении 2000 лет для чистки различных изделий и личной гигиены. С тех пор состав мыла практически не изменился. Сегодня в магазинах можно увидеть мыла различных цветов и ароматов с различными добавками (антиперсперанты и т.д.). Синтетические моющие средства используются для чистки одежды, посуды и прочих вещей в доме. В прошлом такая чистка занимала много времени, требовала больших механических затрат и использования большого количества воды. Современные ПАВ позволяют уменьшить эти затраты и повысить качество чистки. ПАВ обладают дезинфицирующими свойствами и широко используются больницами и поликлиниками вместо обыкновенного мыла.

Косметика. Основное направление использование ПАВ в косметике - заменить натуральные компоненты (масла) на синтетические (растворы и эмульсиии ПАВ) с более низкими токсическими и аллергическими свойствами.

Текстильная промышленность. ПАВ используются в основном для снятия статического электричества на волокнах синтетической ткани.

Кожевенная промышленность. Защита кожаных изделий от легких повреждений и слипания

Лакокрасочная промышленность. ПАВ используются для снижения поверхностного натяжения для того чтобы красочный материал мог легко проникнуть в маленькие углубления на поверхности обрабатываемого материала и заполнить их, вытесняя при этом другое вещество из углубления (например, воду).

Бумажная промышленность. ПАВ используются для разделения чернил и варёной целлюлозы при переработке использованой бумаги. Молекулы ПАВ адсорбируются на пигменте чернил. Пигмент становится гидрофобным. Далее воздух пропускается через раствор пигмента и целлюлозы. Пузырьки воздуха адсорбируются на гидрофобной части ПАВ и частички пигмента чернил всплывают на поверхность. См. флотация.

Металлургия. Эмульсии ПАВ используются для смазки прокатных станов. Снижают трение и устойчивы при высоких температурах, тогда как масло сгорает.

Защита растений. ПАВ широко используются в агрономии и сельском хозяйстве для образования эмульсий. ПАВ используются для повышения эффективности транспортировки питательных компонентов в растения через мембранные стенки.

Пищевая промышленность. ПАВ используются в двух случаях: при подготовке упаковки для продуктов, а также для мойки тары. В продуктах ПАВ применяется в мороженом, шоколаде, взбитых сливках и соусах для салатов и других блюд.

Нефтедобыча. ПАВ применяются для гидрофобизации призабойной зоны пласта (ПЗП) с целью увеличения нефтеотдачи.

2.1 Моющие средства

Моющие средства (детергенты) - вещества, усиливающие моющее действие воды. Первыми детергентами были мыла, полученные из встречающихся в природе веществ. Но сейчас под детергентами обычно понимают синтетические вещества, по моющему действию сходные с мылом. Синтетические моющие средства используются в быту, в промышленности их применяют для отбеливания текстиля, при крашении и аппретировании тканей, на стадиях очистки и травления металлов, для стерилизации оборудования в пищевой промышленности, а также в производстве косметики.

Наиболее распространенные синтетические моющие средства - сульфонаты натрия. Существуют их многочисленные разновидности, несколько различающиеся по свойствам. Для специальных целей используются и другие соединения.

Использование мыла всегда осложняется, если вода жесткая. При стирке в ней приходится расходовать много мыла, чтобы достичь ощущения "мылкости". Это объясняется присутствием в воде солей типа гидрокарбоната кальция, которые реагируют с мылом, образуя нерастворимые соединения. Лишь после того как растворенные соли удалены реакцией с мылом, добавление дополнительных количеств мыла приводит к проявлению его моющих свойств. Если после стирки мылом прополоскать ткань в жесткой воде, на ней осаждается нерастворимое и трудно удаляемое "кальциевое мыло", которое портит ее вид. Поэтому в районах с жесткой водой приходится устанавливать оборудование для умягчения воды.

Громадное преимущество почти всех синтетических моющих средств перед мылом состоит в том, что в жесткой воде они действуют не хуже, чем в мягкой. Производство синтетических моющих средств, предназначенных для текстильной промышленности, начиналось в основном в Германии, а синтетических детергентов бытового назначения - в США вскоре после Второй мировой войны, причем их сбыт рос чрезвычайно быстро и в 1953 сравнялся по объему с продажей мыла, а затем быстро превзошел ее.

2.2 Моющие средства для стирки и домашнего хозяйства

Имеющиеся в продаже моющие средства редко представляют собой чистые вещества. Обычно они содержат и другие компоненты, например, смягчители воды и отбеливатели, которые увеличивают их эффективность.

Кусок "мыла" для мытья лица и рук может быть действительно мылом, а может быть и синтетическим моющим средством или сочетанием того и другого. Для мытья посуды предназначаются относительно мягкие детергенты, поскольку при этом приходится погружать руки в моющий раствор. В посудомоечной машине можно использовать более сильные средства. Для усиления действия моющих средств применяют различные фосфаты, силикаты и бораты.

В моющих средствах для стирки белья, помимо собственно детергента, используют еще два рода веществ. Одни из них - отбеливатели - окисляют и тем самым разрушают некоторые виды загрязнителей и красящих веществ. Классическим окислителем для этих целей служит хлор. В современных стиральных порошках используют более избирательные отбеливатели, основанные на броме, пероксиборате (часто называемом перборатом) и монопероксисульфате.

Другие - так называемые усилители белизны или осветлители - делают выстиранное белье буквально "белее белого". Известно, что предмет является совершенно белым, если отражает весь свет, падающий на него. Поэтому в стиральные порошки добавляют "бесцветный краситель", который обеспечивает не только полное отражение видимого света, но и частичное превращение ультрафиолетового (невидимого) света в белый или голубоватый. В результате ткань становится "ослепительно белой".

Для удаления грязи с кухонной раковины также применяется моющий порошок. Он содержит сильные моющие средства, отбеливатели и абразивы. Для очистки не пригорающих сковород, покрытых тефлоном, используют моющие порошки с низкой абразивностью. Особо эффективные смеси, содержащие сильные щелочи, предназначены для удаления пригара в печах.

Жесткая вода создает серьезные проблемы и при мытье волос. В этом случае полезными оказываются синтетические моющие средства сульфатного типа - алкилсульфаты C12H25OSO3Na, которые смывают природные жиры.

2.3 Действие детергентов

Мыло известно уже тысячи лет, но только относительно недавно химики поняли, почему оно обладает моющими свойствами. Механизм удаления грязи в сущности один и тот же для мыла и синтетических моющих средств. Рассмотрим его на примере поваренной соли, обычного мыла и алкилбензолсульфоната натрия, одного из первых синтетических детергентов. При растворении в воде поваренная соль (NaCl) диссоциирует на положительно заряженные ионы натрия (Na+) и отрицательно заряженные ионы хлора (Cl-). Мыло, т.е. стеарат натрия, сходные с ним вещества, а также алкилбензолсульфонат натрия ведут себя подобным же образом: они образуют положительно заряженные ионы натрия, но их отрицательные ионы, в отличие от иона хлора, состоят примерно из пятидесяти атомов.

Мыло можно представить формулой Na+ и C17H35COO-, где 17 атомов углерода с присоединенными к ним атомами водорода вытянуты в извилистую цепочку. Алкилбензолсульфонат натрия (Na+ C12H25C6H4SO3-) имеет примерно столько же атомов углерода и водорода. Однако, расположены они не в виде извилистой цепочки, как в мыле, а в виде разветвленной структуры. Это различие имеет значение. Для моющего действия важно то, что углеводородная часть отрицательного иона нерастворима в воде. Однако она растворима в жирах и маслах, а ведь именно благодаря жиру грязь прилипает к вещам; и если поверхность полностью очищена от жира, грязь не задерживается на ней.

Отрицательные ионы (анионы) мыла и алкилбензолсульфоната склонны концентрироваться на поверхности раздела воды и жира. Водорастворимый отрицательно заряженный конец остается в воде, тогда как углеводородная часть погружена в жир. Чтобы поверхность раздела была наибольшей, жир должен присутствовать в виде мельчайших капелек. В результате образуется эмульсия - взвесь капелек жира (масла) в воде.

Если на твердой поверхности имеется пленка жира, то при контакте с водой, содержащей детергент, жир покидает поверхность и переходит в воду в виде мельчайших капель. Анионы мыла и алкилбензолсульфоната находятся одним концом в воде, а другим - в жире. Грязь, удерживаемая пленкой жира, удаляется при полоскании. Так в упрощенном виде можно представить себе действие моющих средств.

Любое вещество, склонное собираться на поверхности раздела масло - вода, называют поверхностно-активным веществом. Все поверхностно-активные вещества являются эмульгаторами, потому что способствуют образованию эмульсии масла в воде, т.е. "смешению" масла и воды; все они обладают моющими свойствами и образуют пену - ведь пена является как бы эмульсией воздушных пузырьков в воде. Но не все эти свойства выражены у них одинаково. Есть поверхностно-активные вещества, которые обильно образуют пену, но являются слабыми моющими средствами; есть и такие, которые почти не пенятся, но представляют собой прекрасные моющие средства. Синтетические детергенты - это синтетические поверхностно-активные вещества с особо высокой моющей способностью. В промышленности термин "синтетическое моющее средство", как правило, означает композицию, включающую поверхностно-активный компонент, отбеливатели и другие добавки.

В конце 1950-х годов обнаружено неожиданное и неприятное явление. Во многих промышленных населенных пунктах канализация стала переполняться пеной. Облака грязной пены громоздились над стоками, ветер разносил хлопья пены по окрестностям. Это создавало угрозу здоровью, поскольку пена из канализации могла быть источником инфекции. Более того, во многих странах (в США - особенно на Лонг-Айленде) что-то случилось с подземными водами, используемыми для водоснабжения: водопроводная вода стала пениться. Было очевидно, что причина в синтетических моющих средствах: после 1953 их стали покупать больше, чем мыло. Но остался вопрос: почему же ничего подобного не случалось раньше? Все они обладают моющими свойствами и образуют пену - ведь пена является как бы эмульсией воздушных пузырьков в воде.

Были обнаружены почвенные бактерии, способные "переваривать" молекулы мыла, но синтетические моющие средства бактерии не могли метаболизировать. Липофильная часть молекулы мыла представляет собой неразветвленную цепочку углеродных атомов, каждый из которых связан только с двумя соседними атомами углерода. А в алкилбензолсульфонате натрия липофильная часть имеет разветвленную цепь углеродных атомов. Стирке это не мешает, но в природных жирах, из которых делают мыло, такая структура не встречается. Поэтому-то бактерии не могли с ней справиться. Проблема была решена путем замены разветвленной цепи в алкилбензолсульфонате на неразветвленную. Такой детергент поддается биодеградации, т.е. расщепляется микроорганизмами. По своей структуре он достаточно близок к линейной цепи мыла, и бактерии могут с ним справиться. Таким образом, линейный алкилбензолсульфонат помог решить неприятную проблему.

Последние успехи в разработке моющих средств для стирки связаны с применением ферментов. Ферменты - это вещества, производимые живыми организмами, которые способны катализировать биохимические реакции, т.е. они ускоряют реакцию, но сами при этом не изменяются. Определенные ферменты катализируют реакции, подобные тем, которые идут при переваривании пищи, поэтому они очень эффективны для удаления пятен от травы, яиц, молока, шоколада, детской пищи и соусов. Ферменты, используемые в составе моющих средств, безвредны и применяются в очень малых количествах.

3. Загрязнение природных вод - проблемы и перспективы

Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды.

Как и леса на суше, водные экосистемы подвергаются уничтожению, что находит свое отражение в резком сокращении их видового разнообразия. Например, уже исчезло с лица Земли более 50% видов пресноводных рыб. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах.

Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 1300 - 3801 млн. т./год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод.

Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками.

ПАВ - жиры, масла, смазочные материалы образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом.

Что касается вод России, то в них присутствуют индустриальные и сельскохозяйственные загрязнители - тяжелые металлы (Fe, Mn, Zn, Cu, Sr, Ba, Cd, Pb, Ni, Cr), нефтепродукты, хлор-, фтор- и азотсодержащие пестициды, фенолы, ароматические углеводороды, формальдегид, ксантогенаты, аммонийный и нитритный азот. Правда, есть данные, что в 90-е годы в связи с некоторым оживлением экологического движения и законодательства и, в существенно большей мере, со спадом промышленного производства, несколько снизились уровни поллютантов, что однако, не привело к достаточному улучшению качества поверхностных вод. Некоторые из загрязнителей веществ, впрочем, по-прежнему, присутствуют в реках и озерах в опасных концентрациях, а известный подъем промышленного производства в самые последние годы чреват новыми выбросами перечисленных поллютантов. Например, бассейн реки Дон включает, по официальным оценкам последних лет, «загрязненные и чрезвычайно грязные» участки. Участок Дона у г. Донской (Тульская обл.) характеризовался содержанием марганца, превышающим предельно допустимую концентрацию в 44 раза по среднегодовому уровню и в 84 раза - по максимальному уровню в 1999 г. (Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды», 2000).При этом, марганец (наряду со свинцом и кадмием) ведет к снижению уровня серотонина в мозгу человека.

Специфической чертой последнего десятилетия в России следует считать нарастание загрязнения воды поверхностно-активными веществами (ПАВ), включая стиральные порошки, шампуни и другие детергенты. Зарубежные компании, производящие бытовые ПАВ, по существу экспортируют загрязнение в Россию, причем предельно допустимые концентрации, которыми руководствуются при сливании отходов в водоемы, вероятно, являются завышенными. Но даже эти ПДК были превышены, по официальным данным на 2004 г., в Азовском море в 1,6 раза (взморье реки Кубань) и 2,2 раза (взморье реки Проток), в Японском море в 1,9 раза (бухта Золотой Рог, Амурский залив) и ряде других водоемов России (Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды», 2000). Более того, при концентрациях ниже предельно допустимой концентрации (ПДК) на несколько порядков эти ПАВ, хотя и не убивают водные организмы, но заметно меняют их поведение. Низкие концентрации ПАВ заставляют пресноводных пиявок открепляться со своих прежних мест посадки, и их уносит течение. Таким образом, речные экосистемы утрачивают пиявок как важный компонент пищевых цепей. Этот пример наглядно показыает, какой ущерб экосистеме и био-разнообразию могут нанести даже сублетальные (не смертельные для биоса) концентрации ПАВ.

Если продвинутые в экологическом плане страны Европы, тем не менее, констатируют нерешенность многих проблем в области водной экологии ПАВ, то тем большие трудности выпадают на долю более отсталой в этом плане России. Загрязнение воды оборачивается серьезной угрозой для здоровья многих россиян. Более того, компании стран Запада неоднократно пытались (например, путем подкупа) превратить территорию России в «мусорную корзину» Европы - место для размещения отходов. В этой ситуации важен каждый пример российской инициативы как на локальном уровне (и здесь могли бы быть полезны сетевые группы активистов типа «хирам»), так и на общегосударственном. На общегосударственном уровне укажем на федеральную целевую программу «Обеспечение населения России питьевой водой», программу «Возрождение Волги», а также на принятый Госдумой «Водный кодекс России».

Для борьбы с загрязнением водоемов ПАВ Водный кодекс России определяет нормативы ПДК этих веществ.

В целях реализации постановления Правительства Российской Федерации от 19 декабря 1996 г. № 1504 «О порядке разработки и утверждения нормативов предельно допустимых вредных воздействий на водные объекты» также разработаны следующие документы:

«Методические указания по разработке нормативов предельно допустимых вредных воздействий на поверхностные водные объекты», утвержденные МПР России и Госкомэкологией России 26.02.99. Определяют общие принципы разработки нормативов предельно допустимых вредных воздействий (ПДВВ) хозяйственной и иной деятельности на поверхностные водные объекты. Нормативы ПДВВ устанавливаются, исходя из предельно допустимой величины антропогенной нагрузки, длительное воздействие которой не приведет к изменению экосистемы водного объекта, и предельно допустимой массы вредных веществ, которая может поступить в водные объекты и на его водосборную площадь. Нормативы ПДВВ используются для регламентации каждого вида воздействия хозяйственной и иной деятельности на водный объект, исходя из его целевого назначения;

«Методические указания по разработке нормативов предельно допустимых сбросов вредных веществ в поверхностные водные объекты», утвержденные МПР России 30.09.99. устанавливают общие принципы определения нормативов предельно допустимого сброса загрязняющих веществ в водные объекты (ПДС) в составе сточных вод и применение указанных нормативов в системе управления качеством сточных вод. Документ направлен на обеспечение единого методического подхода при осуществлении водоохранных мероприятий, связанных со сбросом сточных вод в водные объекты, на применение единообразных расчетных методов, которые рекомендуется использовать водопользователям, имеющим организованные выпуски сточных вод в водные объекты, при разработке нормативов ПДС;

«Методические указания по разработке нормативов предельно допустимых вредных воздействий на подземные водные объекты и предельно допустимых сбросов вредных веществ в подземные водные объекты», утвержденные МПР России 23.09.99. определяют нормативы ПДВВ на подземные водные объекты как совокупность количественных и качественных показателей (характеристик) процессов и сооружений, которые могут оказать вредное воздействие на подземные воды. ПДВВ разрабатываются в двух случаях: если техногенная деятельность приводит к изменению показателей водоносных горизонтов, которые используются или могут быть использованы в будущем для добычи подземных вод; если эти изменения оказывают влияние на другие компоненты окружающей природной среды. Особенность разработки нормативов ПДС состоит в том, что сброс сточных вод (жидких отходов) в подземные водные объекты допускается только в том случае, если в качестве пластов-коллекторов используются глубоко залегающие водоносные горизонты, не связанные с поверхностными водными объектами и водоносными горизонтами верхней гидродинамической зоны, в которой проявляется дренирующее влияние поверхностных вод;

«Методические указания по организации и осуществлению государственного контроля за использованием и охраной внутренних морских вод и территориального моря Российской Федерации» (утверждены МПР России 12.06.99). Документ содержит основные требования и рекомендации, необходимые для осуществления государственного контроля за использованием и охраной прибрежных вод морей и их прибрежной полосы, а также прилежащей к ним зоны Российской Федерации. Контроль осуществляется в целях предупреждения, предотвращения и устранения их загрязнения и засорения, создания безопасных и благоприятных условий для здоровья людей, а также для оздоровительно-лечебного, рекреационного, хозяйственно-бытового, рыбохозяйственного, транспортного и иного морского водопользования.

4. Поверхностно-активные вещества с разрушаемыми связями: привлекательность с экологической и других точек зрения

Как уже говорилось выше, молекулы традиционных ПАВ весьма устойчивы. Среди ПАВ, используемых в быту, неионных, катионных, химически нестойкими в обычных условиях являются только алкилсульфаты. В течение многих лет чувствительность алкилсульфатов к кислотному гидролизу рассматривалась как серьезная проблема. В частности, с ней сталкиваются исследователи и потребители в случае самого известного представителя этого класса ПАВ -- додецил-сульфата натрия. Общее убеждение состояло в том, что слабые гидроли-зующиеся связи в молекулах ПАВ могут быть причиной многих проблем при их использовании и хранении. Следовательно, ставилась задача устранять такие связи.

В последние годы отношение к легко разрушающимся связям в молекулах ПАВ изменилось. Стремление защитить окружающую среду стало основным фактором при создании новых ПАВ, а скорость биоразложения стала важнейшим критерием. Одним из главных подходов, используемых для создания ПАВ с быстрым биоразложением, стало введение в их молекулы связей с ограниченной стабильностью. Из практических соображений слабую связь в молекулах ПАВ вводят в виде группировки, соединяющей полярную группу и гидрофобный радикал. Это означает, что в результате разрушения молекул сразу исчезает их поверхностная активность. Затем различными путями, которые в основном определяются типом продукта первичного разложения, происходит процесс биоразложения. Важнейшей характеристикой этого процесса является предельное разложение поверхностно-активного вещества, которое определяется количеством углекислого газа, выделяющегося в течение четырех недель в реакторе под действием специфических микроорганизмов. Предельное разложение ПАВ с лабильными связями выше, чем н ПАВ. не солепжаших таких связей. Обшая тенденция к использованию экологически безопасных продуктов обусловливает развитие производства ПАВ с лабильными связями.

Вторая причина для развития этого направления заключается в необходимости устранения трудностей, связанных с пенообразованием или нежелательным образованием устойчивых эмульсий при использовании композиций ПАВ. По-видимому, использование ПАВ с лабильными связями позволит в какой-то мере решить эти проблемы. Если лабильная связь в молекуле ПАВ находится между полярной группой и гидрофобным радикалом, разрыв этой связи приведет к образованию одного растворимого в воде продукта и второго -- гидрофобного, не растворимого в воде. Очистку от обоих компонентов можно легко провести, пользуясь стандартными методиками. Этот подход особенно интересен в случае использования ПАВ в препаративной органической химии и во многих биохимических процессах.

В-третьих, перспективность использования ПАВ с ограниченной стабильностью заключается в возможности придания продуктам разложения новых полезных свойств. Например, поверхностно-активное вещество, входящее в состав композиций для личной гигиены, распадается с образованием продукта, полезного для ухода за кожей. Такие ПАВ иногда называют «функциональными» ПАВ.

Наконец, ПАВ, распадающиеся заданным образом на вещества, не обладающие поверхностной активностью, могут представлять интерес в специальных областях, например в биомедицине. Так, лабильные ПАВ, образующие везикулы или микроэмульсии, можно использовать при создании носителей для контролируемой доставки лекарственных веществ.

В большинстве случае лабильные ПАВ содержат в молекулах легко гидроли-зующиеся связи. Химический гидролиз катализируется кислотами или щелочами и достаточно хорошо изучен. В окружающей среде гидролиз лабильной связи происходит под действием ферментов, которые в этом случае выступают катализаторами процесса гидролиза. Следует сказать, что ферментативный гидролиз ПАВ с лабильными связями исследован далеко не полно. Существуют другие подходы, в которых для получения ПАВ с лабильными связями в молекулы включают связи, разрушающиеся под действием ультрафиолетового излучения или при озонировании.

Заключение

Водные экосистемы и борьба с их загрязнением ПАВ требуют международной кооперации и эффективного надгосударственного биополитического законодательства, иначе каждое государство или регион может стремиться превратить соседей в собственную «мусорную корзину». В случае России важно также, чтобы зарубежные эксперты со своим опытом консультировали российских экологов, участвовали в улучшении российской ситуации, которая может обернуться бедой и для них самих. В то же время некоторые эксперты, несмотря на искреннее желание помочь России, просто пасуют перед лицом непривычных для них российских трудностей. Так, изучив в середине 90-х годов систему водоснабжения Москвы, эксперты фирмы «Ковиконсалт» (Дания) пришли к выводу, что ни один из известных и доступных в денежном отношении методов не в состоянии выполнить требований российских стандартов» качества очистки воды от ПАВ для нужд москвичей. В связи с несовершенством методов очистки от ПАВ сточных вод сосредоточенных выпусков и невозможности очистки от них рассредоточенного стока, возникает необходимость в разработке технологий защиты водных объектов от загрязнения указанными веществами, основанных на интенсификации внутриводоёмных процессов.

Список используемой литературы и сайтов

1. Болдин А.А. Химическое загрязнение природных вод.// Мир химии. 2004. №9.

2. Карпин М.М. Биополитика. М., 2002.

3. Шварц А., Перри Дж., Берч Д ж., Поверхностноактивные вещества и моющие средства, пер. с англ., М., 1960.

4. Ван Кревелен Д.В., Свойства и химическое строение полимеров, пер. с англ., М.,1976

5. http://www.o8ode.ru/article/answer/pnanetwater/camoo4iqenie_vodoemov_ot_pav.htm

6. http://greenfuture.ru/dictionary/%D0%9F%D0%90%D0%92

7. http://www.ximicat.com/info.php?id=4294

8. http://ru.wikipedia.org/wiki/%CC%FB%EB%EE

9. http://www.znaytovar.ru/s/Sinteticheskie-moyushhie-sredstva.html

Размещено на Allbest.ru