Биоразлагаемость и токсичность

Основными характеристиками, определяющими объем производства ПАВ, кроме их свойств являются стоимость, наличие сырья и экологическая безвредность, характеризуемая биоразлагаемостью, т.е. временем снижения концентрации ПАВ во времени (скоростью разложения). ПАВ изменяют условия существования различных организмов в водоемах, влияя на кислородный обмен.

Наибольшей скоростью биоразложения обладают ПАВ с линейной углеводородной цепью, причем лучше разлагаются ПАВ с коротким радикалом, ПАВ с ароматическими и разветвленными радикалами, особенно с четвертичными радикалами углерода плохо разлагаются биоорганизмами. Таким образом, по скорости биоразложения анионные ПАВ располагаются в ряд в зависимости от строения углеводородного радикала: лин.коротк. > лин.длин. > ароматич. > разветвлен. > четвертчич.

Если бы ПАВ биологически не разлагались, то в Рейне в области Рур концентрация анионных ПАВ была бы 2,8 мг/л, а неионных ПАВ - 1,7 мг/л. Фактически определяется 0,028 ÷ 0,048 мг/л, т.е. на два порядка меньше. Перед попаданием в реку ПАВ биологически разлагается на станциях очистки.

Биоразлагаемость некоторых анионных ПАВ показана на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Биоразлагаемость анионных ПАВ. 1-тетрапропиленбензолсульфонат натрия, 2-линейный алкилбензолсульфонат, 3-алкилсульфат

Как видно концентрация ПАВ с третичным атомом углерода, тетрапропиленбензолсульфоната, за 10 суток уменьшается на 20% с тенденцией к уменьшению скорости разложения. Концентрация же ПАВ с линейным радикалом, алкилсульфата, через двое суток падает практически до нуля.

Биологическую активность и токсичность ПАВ определяет их способность адсорбироваться на поверхности и нарушать функции биомембран, которые представляют собой слои ПАВ. На биологическую активность влияет как полярная группа, так и углеводородный радикал.Будучи гидрофобным, последний адсорбируется на гидрофобных участках биомембран. Полярная группа вступает в электростатическое взаимодействие с поверхностью мембраны, которая заряжена отрицательно.Поэтому наиболее интенсивно взаимодействуют с биомембранами катионные ПАВ. Это взаимодействие приводит к изменению конформации белков, растворению липидов и в итоге, к разрушению мембран(лизису).

В зависимости от свойств полярной группы по токсичности ПАВ располагаются в ряд: КПАВ > АПАВ > НПАВ > АмПАВ.