1、表面活性劑環境危害性分析2007年第26卷第9期化工進展CHEMICALINDUSTR YANDENGINEERINGPROGRESS?1263?表面活性劑環境危害性分析王寶輝，張學佳,紀巍,匡麗,韓會君(大慶石油學院化學化工學院，黑龍江大慶163318)摘要:全面分析了表面活性劑存在時對土壤，水體環境的危害，研究了表面活性齊4對植物，動物，人體以及微生物的影響，同時還探討了表面活性劑的生物降解表明全面了解表面活性劑環境安全性對推動表面活性劑工業的持續發展具有重大意義.關鍵詞:表面活性劑；危害;土壤;水體;降解中圖分類號：X503;X937 文獻標識碼：A 文章編號:1000- 6613(20

2、07)091263 06Hazarda nalysisofsurfacta ntsi necosystemWANGBaohui,ZHANGXuejia,JIWei,KUANGLi,HANHuijun(SchoolofChemistry&ChemicalE ngin eeri ng,Daqi ngPetroleuml nstitu te,Daqi ng163318,Heilo ngjia ng,Chi na)Abstract:Surfacta ntsarewidelyusedi nproductio nan ddallylife.Mostofthema rein evitably dis

3、chargedi ntothee nviro nmentan dcausedamagetothee nviro nmen t.Thee nvi ronmen talimpactofsurfacta ntsi nwatera ndsoilissummarized.Theeffectsofsurfacta nto nan imal,p lantan dhuma nbeingarea nalyzedi ndetail.ltisveryimporta nttostudythee nviro nmen talsafetyofsur facta ntsatprese nt.Keywords:surfact

4、a nt;hazard;soil;water;biodegradatio n表面活性劑是一類加入很少量就能使表面張力降低的有機化合物，具有分散，潤濕,滲透，增溶，乳化，起泡，潤滑，殺菌等諸多性能，廣泛應用到國民經濟的各個領域，有”工業味精”之美稱.作為一種重要的化工產品，表面活性劑的應用范圍還在繼續拓展，消耗量也日趨增大.在使用過程中，大量含表面活性劑的廢水，廢渣不可避免地排入了水體，土壤等環境，隨之而來的環境污染問題也越來越嚴重，表面活性劑在環境中的大量存在會影響整個生態環境.1土壤環境中表面活性劑的危害性分析表面活性劑在土壤上的吸附能夠顯著地改變土壤的物理化學性質.土壤膠體是熱力學不穩定的

5、分散體系，表面活性劑對它的表面電勢，有效Hammer常數及離子強度都有影響一般認為，土壤膠體多 帶負電荷，加入陰離子表面活性劑后其表面電勢增 加，膠體之間的排斥力增加；加入陽離子表面活性 劑后情況正好相反，土壤化學性質的改變會直接影 響土壤中化合物的行為 潘根興J研究了不同濃 度陰離子表面活性劑烷基苯磺酸鹽（LAS）對太湖 地區土壤環境理化性質的影響，發現LAS顯著影響 土壤性質，降低土壤環境對苯酚的吸附量，促進了 土壤反硝化作用.Kile31研究發現表面活性劑濃度在 臨界膠束濃度（CMC）以下時會對DDT和1,2,3三 氯苯產生增溶作用，而在CMC以上增溶作用更為 明顯.較低濃度表面活性劑的

6、存在就會降低土壤粒子 與溶液問的界面張力，導致原有顆粒更易濕潤，減 小土壤團聚體的穩定性如果土壤中的非離子表面 活性劑濃度低于50mg/kg,可提高土壤持水性能 90%189%陰離子表面活性劑濃度低于 500mg/kg 時,土壤持水性能可提高45倍;而陽離子表面活 性劑在土壤上的吸附，會導致土壤的吸水性降低f4】 表面活性劑與土壤中各種離子的交換反應會改 變土壤溶液的pH值,長期澆灌含表面活性劑水可 收稿日期2007 0326;修改稿日期2007 0423.第一作者簡介王寶輝（i960 ），男，教授，博士生導師主要從事新能源與環境科學方面的研究電話04596503498;E mailwan g

7、baohui60163.tom.?1264?化工進展2007年第26卷使土壤pH值升高，澆灌了 100me,/LLAS溶液的土壤pH值會比對照高0.2個單位.表面活性劑還可與土壤中的重金屬發生競爭吸附，當LAS濃度高于50me，/L時,LAS顯著降低了土壤中交換態和碳酸鹽結合態鎘的含量，增加了土壤中鐵錳氧化物結合態和有機結合態鎘的含量，從而降低了土壤中鎘的可移動性和生物有效性L5 .2水體環境中表面活性劑的危害性分析當表面活性劑的濃度達到1mg/L時，水體就可能出現持久性泡沫，這些大量不易消失的泡沫在水面形成隔離層，減弱了水體與大氣之間的氣體交換，致使水體發臭.當表面活性劑在水體中的濃度超過C

8、MC后能使不溶或微溶于水的污染物在水中濃度增大或者把原來不具有吸附能力的物質帶入吸附層，這種增溶作用會造成間接污染，改變水體性質，妨礙水體生物處理的凈化效果.另外，當進入污水處理廠污水中的表面活性劑達到一定濃度時，會影響曝氣，沉淀,污泥硝化等 諸多過程，飲用水中含有過多表面活性劑時會有不 良的嗅和味，有油膩感含表面活性劑廢水的大量 排放，不僅直接危害水生環境，殺死環境中微生物， 抑制了其它有毒物質的降解，同時還會導致水中溶 解氧的減少，尤其含氮，磷的表面活性劑會造成水 體富營養化【6 71.此外，有的表面活性劑在土壤中 的吸附能力很弱會向下遷移，其污染地下水的潛在 危害性也是不容忽視的.3表面

9、活性劑生物效應的危害性分析3.1表面活性劑對水生植物的影晌表面活性劑對水生植物的損傷程度與其濃度有 關,當水體中表面活性劑含量稍高時就會影響水體 中的藻類和其他微生物的生長，導致水體的初級生 產力下降,從而破壞水體的水生生物的食物鏈植 物在表面活性劑污染環境中，POD（過氧化物酶） 是起主導作用的保護酶，它通過增加植物組織的木 質化程度，使細胞的通透性降低等方式來保護細胞 但當植物處于逆境中超過生物體內在的防御能力 時,就會發生損傷L8】表面活性劑引起的急性毒性 最終會導致植物細胞膜的通透性增加，胞內物質外 滲，細胞結構逐漸解體,SOD（超氧化物歧化酶）,CAT（過氧化氫酶）,POD活性及葉綠

10、素含量下降.劉紅玉研究了表面活性劑LAS對一些水生植物的損傷（見表1）,LAS在藻體內吸收和積累的量隨時間的延長而增大，并與時間成指數相關，藻類抵抗力逐漸減弱周曉見【】州研究得出4種表面活性劑對海洋微藻的毒性大小順序為椰油酸二乙醇酰胺>十二烷基苯磺酸鈉>脂肪醇聚氧乙烯醚>烷基酚聚氧乙烯（10）醚，海洋微藻對表面活性劑的耐受能力大小的順序為扁藻>硅藻>小球藻>金藻進一步的研究發現表面活性劑對海洋微藻細胞的攻擊點是藻類的細胞膜，在脅迫狀態下藻類細胞的光合色素組成發生變化，產生大量的脫鎂葉綠素 A,影響藻類的光合作用效率.表1LAS對水生植物的影響植物種類水環境中

11、高濃度LAS存在時對水生植物的影響水綿輪葉黑藻大藻稀脈浮萍帶狀載色體卷曲，螺距縮小,細胞質膜皺縮與細胞壁分離，細胞壁外層的果膠質被溶解而消失，內部儀剩纖維層 急性致死濃度為10mga.葉綠體聚集成團，無胞質環流現象，氣道逐漸消失細胞膜向內凹陷且部分解體，與細胞壁分離，液泡增大，葉綠體形狀不 規則，基粒和片層不平整，大藻急性致死濃度為20mg/L當LAS濃度超過1mL時對稀脈浮萍的生理活動有較大的彬響，在10me,/L下出現負增長3.2表面活性劑對水生動物的影響人們對表面活性劑危害的最初認識就是來自其對河流湖泊中的水生生物的危害【】表面活性劑主要通過動物取食，皮膚滲透等方式進入動物體內,當表面活

12、性劑的濃度過高時，可以進入鰓，血液，腎,膽囊和肝胰腺，并對它們產生毒性影響，表2列舉了表面活性劑對一些水生動物的毒理學數據.魚類十分容易通過體表和鰓吸收表面活性劑，隨著血液循環分布到體內各組織和器官，魚類經表表2表面活性劑對一些水生動物的毒理學數據-”第9期王寶輝等：表面活性劑環境危害性分析？1265?面活性劑染毒后，大多數的血清轉氨酶和堿性酸磷酶活力均升高，表明表面活性劑對魚類的膽囊和肝胰腺產生了不良影響家用洗滌劑在遠低于日常使用量的濃度下就會對魚類有急性毒性，損傷程度與其受毒時間成正比，并且家用洗滌劑溶液存放一段時間后對魚類的急性毒性作用無明顯降低，因此很 多學者認為含有大量家用洗滌劑的生

13、活污水排放到 自然水體中后將對水生動物產生持續的有害影 響【1引遭受污染的魚類通過食物鏈進入人體，對人 體內各種酶產生抑制作用，影響肝臟和消化系統， 降低人體對疾病的抵抗能力:3.3表面活性劑對陸生植物的影晌表面活性劑對植物生長的影響有臨界濃度，當 其濃度低于臨界濃度時對植物的生長有一定的促進 作用，但隨其濃度的增加逐漸會出現毒害作用，這 種毒害主要由于表面活性劑能與生物膜結合并插入 或透過膜，在膜內形成膠束，隨著表面活性劑濃度 的增加，就會造成膜蛋白和脂分離，使膜解體. 用含表面活性劑的水灌溉農田，會使農作物的葉 慢慢卷曲，根逐漸變得細而短，根表皮出現棕色小斑 點的老化現象，根，莖,葉的長度

14、及全株干重下降的 趨勢明顯，小麥，水稻的分蘗數，產量等都受到了不 同程度的影響.表面活性劑對種子發芽也會有抑制作 用，表現為發芽推遲，表皮開裂慢，芽長較短，發芽 率低等.黃士忠【2UJ采用水培和盆栽的實驗方法得 出LAS影響這些農作物生長的臨界濃度：小麥為 8mg/L,水稻為5mg/L,黃瓜和蘿卜為2mg/L,并且發現生長在培養液中的幼苗對 LAS特別敏感丄AS直接損害了根的表面組織和細胞許多學者都研究了表面活性劑對陸生植物的影響，具體可參見表3.表3表面活性劑對陸生植物的影響植物種類影響小麥較低濃度的表面活性劑能夠促進小麥淀粉酶活性及根芽生長，但隨其濃度的增加，淀粉酶活性及根芽生長將受到強烈

15、的抑制】；可使小麥根中多環芳烴的含量下降，卻提高了小麥葉中多環芳烴的含量J；表面活性劑能促進鎘在小麥葉中的積累，導致細胞膜脂過氧化水平大大高于純鎘污染下的水平23 黃豆LAS濃度小j15me,m時能促進黃豆的生，當LAS濃度大于50mg/L 時對黃豆有毒害作用玉米表面活性劑能加劇 A1”對玉米幼苗的毒害作用，使細胞脂質過氧化作用加劇，質膜透性上升，葉綠素含量下降，當表面活性劑濃度在CMC以上時，玉米光合速率及蒸騰速率急劇降低蠶豆家用含表面活性劑的洗沽精，洗發水,洗面奶都能誘發蠶豆根尖細 胞微核率增高26樹木表面活性劑經由氣孔可在很短時間內穿透樹葉，導致接近氣孔處葉肉細胞的細胞質開始退化，葉片氣

16、孔擴張3.4表面活性劑對陸生動物的影晌表面活性劑可致使鳥類和爬蟲動物的性別比例異常，降低動物機體免疫能力，影響其神經系統引.Mieure和Kimerlet.分別得出LAS對蚯蚓和黑鼠 產生毒性的濃度為10mg/L和1.32.5g/kg（C14C12）.動物實驗以鼠類研究的較多，見表4.表面 活性劑還可使豬肝臟中的SOD酶活力，MDA,NO, 膽固醇含量改變，致使肝組織細胞出現不同程度充 血及脂變，這種肝臟一旦流入市場，將危害人體健 康.表4表面活性劑對鼠類的影響項目影響肝臟較高濃度的表面活性劑可破壞小鼠肝細胞，對小鼠外周血淋巴細胞DNA有損傷作用，劑量越高DNA損傷程度越重f3J】睪丸LAS長

17、期在體內蓄積,可使小鼠精子畸形率明顯升高，睪丸組織病 理形態學改變，隨LAS的劑量增加而加重，大劑量染毒,可造成 睪丸炎癥，充血，水腫致突變性表面活性劑T-65A被小白鼠吸入而產生的半致死濃度 Lc50 為58.64me,m微核試驗和精子畸形試驗與對照組都有明顯差異，故T-65A有誘變作用3.5表面活性劑對人體的影響表面活性劑對人體的影響主要可分為對皮膚的 影響和進入體內產生的影響兩方面：現代生活大部 分的洗滌劑，護膚美容產品主要成分都是表面活性劑，長期使用會對皮膚產生刺激作用，使表皮老化， 產生一定程度的損傷，重者可引起表皮壞死，腐肉?1266?化工進展2007年第26卷形成和斷裂；表面活性

18、劑進入人體后產生的影響有 很大一部分是通過作用于人體內的酶實現的，在一 定濃度下，表面活性劑使原本不該活化的酶被激活 而在高于一定濃度時，酶的活性又被抑制，打亂了 人體正常的生理功能，表面活性劑的毒性就通過種 種病癥表現出來.表面活性劑進入人體后的毒性與 其進入人體的途徑也有關系，表面活性劑一般可以 通過口服，皮膚滲透,注射等3條途徑進入人體， 其中口服進入人體的量最大引.國外一些人體實驗結果表明 丄AS的攝入可使 血紅蛋白，紅細胞以及白細胞數量發生變化，使血 清蛋白成比例地變化，膽固醇含量升高表面活性 劑對人體消化系統也有一定影響，主要是影響消化 與吸收功能，溶解消化道黏膜的脂肪，改變其滲透

19、 性，從而影響營養物質的吸收尤其是人工合成的 表面活性劑易在人體內積聚，難于降解.3.6表面活性劑對微生物的影響表面活性劑對微生物的毒性主要有兩方面：一 是通過與細胞膜中液態成分的相互作用迫使細胞膜 溶解;二是表面活性劑分子與細胞必不可少的功能 蛋白發生了反應.表面活性劑的濃度高于其 CMC值時,微生物 對疏水性污染物的降解通常有抑制性的影響，使疏 水性污染物的可生物利用性降低，但這種抑制性也 同樣出現在親水性的污染物中36o 般來講，表面 活性劑濃度小于100mg/L時對土壤微生物無實質 影響;當濃度大于500mg/L時，微生物種群數開始 降低對于不同離子類型的表面活性劑而言，陽離 子表面活

20、性劑的毒性最大，其次為陰離子和非離子 表面活性劑但由于環境條件和生物因素的復雜性， 即使相同濃度的同種表面活性劑對土壤微生物的生 長影響的程度也不.另外，土壤酸堿度對表面 活性劑的毒性有影響，在pH值為7或稍高時，卩日 離子表面活性劑毒性更大，而陰離子表面活性劑在 較低pH值時呈現較強毒性，非離子表面活性劑通 常比離子型表面活性劑的毒性小但非離子表面活 性劑毒性也很大，Zigtermanr38】和Regan391得出非離 子表面活性劑對土壤中的微生物生長影響很大，能 夠刺激抗體分泌物的產生，破壞液相膜，增加表皮 的穿透交換能力.4表面活性劑的降解完整的表面活性劑生物降解需經歷3個過程：初級生物

21、降解（母體分子結構消失，特性發生改變）； 達到環境可以接受的程度（降解得到的任何產物不 再導致污染）;最終生物降解（完全轉化為二氧化碳 和水等無機質和代謝物）現在人們對LAS的降解 研究得最多，一般認為其生物降解主要包含3種作 用機理:通過*一氧化作用使烷基鏈上的末端甲基 氧化以及通過一氧化作用或6c 一氧化作用使長鏈分子 斷開形成短鏈的磺基苯羧酸；氧化開裂作用使苯 環打開;脫磺酸過程去除取代的磺酸鹽.表面活性劑的生物降解對環境既有正面影響又 有負面影響.正面影響主要是表面活性劑被去除， 并在其被降解去除過程中，可以增加了環境中碳氫 化合物的吸收速度，可使一些其它污染物作為協同 代謝物被降解負

22、面影響主要表現在以下幾個方面.（1）表面活性劑的生物降解會導致環境中礦物質和氧氣的耗竭.Tiehm41研究發現開始時土壤中 表面活性劑的快速降解導致了氧的缺少而阻礙了多 環芳烴的降解 只ichard411的研究結果得出表面活性 劑的濃度大于CMC時，抑制多環芳烴的生物降解.（2）表面活性劑對降解菌有毒害作用，會抑制 降解菌在污染物表面的吸附，減小其對污染物的吸 收轉化速率14引.表面活性劑降解產生的代謝中間產物的毒 性可能比原有表面活性劑的毒性更大 Jurek431發現 非離子型表面活性劑NPE降解的中間產物的毒性 比未降解前高，Makit441的研究也證實了 NPE的降 解產物具有比降解前的

23、NPE更高的致突變性.(4)表面活性劑作為優先生物可利用的基質被 降解,從而延遲了土壤中其他有機污染物的降解.Vie ney451發現非離子表面活性劑刺激了多氯雙酚從 土壤的解吸，卻抑制了多氯聯苯的解吸，表面活性 劑對PAHs的生物轉化也既可促進又可抑制. 表面活性劑濃度是考察其毒性的關鍵因子，當濃 度小于一定值時，其對環境是有利的，但隨著表面活 性劑濃度的升高和暴露時間的延長，其毒性增強，但 其毒性也存在極限分子結構對表面活性劑毒性影響 很大,直鏈越短其毒性越大也有學者認為表面活性 劑對生物的毒性不大，禾治認為一些大量應用的 陰離子表面活性劑，無論對環境還是對人體都不會構 成危害.Waite

24、rs認為陰離子表面活性劑雖然對動植 物有一定的毒害但不大可能存在潛在的長期危害，更 不會具有致癌性，致畸性，致突變性.5結語人們在合理使用表面活性劑的同時必須也要全第9期王寶輝等：表面活性劑環境危害性分析？1267?面掌握其生態毒理效應表面活性劑在環境中生物 可降解性很高，但對環境的依賴性較大，污染主要 發生在一些不利于微生物降解的環境下.表面活性 劑具有一定毒性，但是否存在致癌性，致畸性，致 突變性，致敏性以及能否在生物體內積累或富集放 大等方面則有爭議所以，人們在選擇和使用表面活 性劑時，必須考慮其環境容量與自凈能力，強調從 根本上減少其直接向環境的排放量，含表面活性劑的 廢水，廢渣經過必

25、要的預處理后的才可向環境排放. 研制新型綠色表面活性劑，朝著低毒,易于生物降解 的方向發展，從而縮短其在環境的滯留時問，減短生 物受脅迫時問，達到減輕環境污染的效果.參考文獻饒品華，何明表面活性劑在土壤中的行為及其對土壤物理特性的影響J】上海交通大學(農業科學版),2005,23(3):325.331.潘興根，韓永鏡.LAS對土壤環境理化性質和生物活性的影響J】 環境科學,2001,22(1):57.61.MckimJM.Toxicityofali nearallylatesulfo natedeterge nttolarvaetrichlombe nzen ebysomesurfacta n

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