對于表面活性劑的生物降解只有歐共體制定了較為完整的指令性規則,其他地區和國家包括美國在內還做得遠遠不夠,但是歐共體立法已逾二三十年,但直至近幾年才對化學品的環境問題引起普遍關注.
4.2.1初級生物降解性
生物降解是指微生物將有機物氧化為結構比較簡單組分的過程,自然界中的生物降解主要是由環境中的細菌來完成.細菌能夠以有機物為養料進行新陳代謝,通過一系列生物酶催化將其氧化為較為簡單的化合物,最終轉化為CO2和H2O以及碳氫元素的氧化物.如果某一種有機化合物能發生生物降解作用,最終會轉化為CO2、H2O和無機氧化物,并從環境中消失.如果另一種有機化合物不發生生物降解,微生物對其不發生降解作用,將在環境中長久留存下來.大多數有機化合物都不是兩種極端狀況,而是處于兩種極端狀況之間.對于生物降解較差的有機化合物只要給予足夠的時間也能全部生物降解,要看它的生物降解速度.因此,對表面活性劑生物降解進行研究是觀察表面活性劑在自然環境中生命周期的重要度量.
生物降解過程是有機化合物經逐步分解形成最終產物CO2和H2O的過程.歐共體的第一個關于洗滌劑的生物降解指令73/404/EEC指出,洗滌劑必需達到90%生物降解率,雖然當時并未明確90%生物降解率的測定方法.歐共體后來指出環保型表面活性劑必須具有80%的最初生物降解率(一般是指5~l0d)和90%的平均生物降解率.后來歐共體補充規定了各種類型表面活性劑生物降解性的測定方法,如陰離子表面活性劑適用73/405/EEC和82/243/EEC;非離子表面活性劑適用82/242/EEC;尚未有陽離子和兩性離子表面活性劑的生物降解率的指令性測定方法.
歐共體指令性測定方法的一般原則:將表面活性劑的稀溶液與采自下水道的廢水中所培養的細菌混合在一起,放置一段時間后分析溶液中表面活性劑的濃度,并與起始濃度相比較,即可得出生物降解率.陽離子表面活性劑用亞甲基藍滴定法分析,非離子表面活I生劑以Wiekbold比色法分析隨用于EO數在6~30.它們的生物降解性有不同的規律.
(1)陰離子表面活性劑的生物降解性與分子結構有關,一般是直鏈比支鏈好,羧酸鹽比硫酸鹽或磺酸鹽好,磷酸鹽的生物降解性也好.硫酸鹽和磺酸鹽需要硫細菌參與才能完全分解,降解時間較長.脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯(AEs)和一烯烴磺酸鹽(AOS)生物降解性好,可作為陰離子型表面活性劑中優良的綠色印染助劑原料.仲烷基磺酸鹽(sAs)的生物降解性甚佳,20℃時2d后的生物降解率就達到99.7%,無有毒代謝物,而AOS需5d后達到98%.C烷基磺酸鈉(AS)的最初生物降解率也可達到89%,也是一類很好的陰離子表面活性劑.帶支鏈的陰離子表面活性劑的生物降解性最差,例如四聚丙烯基苯磺酸鈉的最初生物降解率僅18%,因此用它制成的洗滌劑不易生物降解.國家質檢總局與國家標準委員會聯合發布規定自2008年9月1日起在衛生清潔劑中不能含有四聚丙烯基苯磺酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚(APEO).而直鏈烷基苯磺酸鈉(LAs)的最初生物降解率可達到93%.陰離子表面活性劑的生物降解性的難易程度大致上存在下列規律:線性脂肪皂類>高級脂肪醇硫酸酯>線型脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯(AES)>線型烷基或烯基磺酸鹽(AS、SAS、AOS)>線型直鏈苯磺酸鹽(LAs)>支鏈高級烷烴硫酸酯>支鏈脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯>支鏈烷基苯磺酸鹽.
(2)非離子表面活性劑的分子結構與生物降解性的一般規律了解得不如陰離子表面活性劑,因為與陰離子表面活性劑的分析方法相比,非離子表面活性劑還存在很大困難.在非離子表面活性劑中,脂肪醇聚氧乙烯醚的生物降解性最好,直鏈烷基和僅一甲基支鏈的烷基聚氧乙烯醚的生物降解性差不多,支鏈增多,生物降解性下降.吐溫的生物降解性較好.烷基酚聚
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