S rozvojom chemického priemyslu a rozšíreným používaním chemikálií sa veľké množstvo chemických syntetických organických zlúčenín dostáva do životného prostredia rôznymi kanálmi. Niektoré z týchto zlúčenín môžu byť rýchlo degradované mikroorganizmami vo vode alebo v pôde.
Existuje však aj veľa zlúčenín, ktoré majú chemické štruktúry a vlastnosti odlišné od prírodnej organickej hmoty. V súčasnosti nebol nájdený žiadny mikrobiálny systém, ktorý by dokázal efektívne rozkladať takéto zlúčeniny. Výsledkom je, že takéto zlúčeniny vykazujú vlastnosti, že sa ťažko degradujú mikroorganizmami, čo spôsobuje, že tieto zlúčeniny existujú a akumulujú sa v prostredí po dlhú dobu. Niektoré z nich sú vysoko toxické a môžu mať účinky „troch nebezpečenstiev“, čím predstavujú hrozbu pre ľudské zdravie.
-Aktivátor-
Základnou zložkou syntetického detergentu je povrchovo aktívna látka a jej molekulárna štruktúra je charakterizovaná asymetriou. Celú molekulu povrchovo aktívnej látky možno rozdeliť na dve časti: jedna je nepolárna skupina, ktorá je lipofilná (lipofilná), nazývaná tiež hydrofóbna skupina (hydrofóbna skupina C) alebo lipofilná skupina: ďalšie dve sú hydrofilné polárne skupiny, tzv. hydrofilné skupiny (hydrofóbna skupina).
Preto molekuly povrchovo aktívnej látky majú amfifilné vlastnosti. Domáce odpadové vody a priemyselné odpadové vody využívajúce povrchovo aktívne látky obsahujú veľké množstvo povrchovo aktívnych látok. Napríklad aktívnou zložkou pracieho prášku je dodecylsulfonát, čo je typická povrchovo aktívna látka. Jeho hydrofilná skupina je -OS03 a jeho hydrofóbna skupina je uhľovodíkový reťazec obsahujúci benzénový kruh.
Povrchovo aktívne látky sa zvyčajne delia na niekoľko typov podľa chemickej štruktúry molekuly povrchovo aktívnej látky. Pretože hydrofilná skupina povrchovo aktívnej látky zvyčajne obsahuje iba uhlík a vodík, rozdiel v lipofilite nie je príliš zrejmý. Avšak hydrofilné skupiny v rôznych molekulách povrchovo aktívnych látok môžu byť veľmi odlišné, takže ľudia vždy klasifikujú typy povrchovo aktívnych látok podľa štruktúry a vlastností hydrofilných skupín v molekulách povrchovo aktívnych látok.
Podľa ich iónového typu ich možno rozdeliť na iónové tenzidy a neiónové tenzidy a iónové tenzidy možno rozdeliť na aniónové tenzidy, katiónové tenzidy, amfotérne tenzidy atď. podľa typu iónov tenzidov generovaných vo vode. Okrem toho existujú niektoré špeciálne povrchovo aktívne látky.
V posledných rokoch sa priemysel čistiacich prostriedkov v mojej krajine rýchlo rozvinul a jeho produkcia sa z roka na rok zvyšovala. Existujú dva typy povrchovo aktívnych látok: 1, 2-aminobenzénsulfonát, bežne známy ako tvrdý detergent (skrátene ABS), obsahuje fosfor a ľahko sa z neho vytvára veľa peny, pretože jeho základ má veľa reťazcov a má 4 uhlíky atómov, ide o ťažko biologicky odbúrateľnú organickú hmotu.
Bežne používaný pred 60. rokmi 20. storočia: lineárny 2-aminobenzénsulfonát, bežne známy ako mäkký detergent (skrátene LAS), patrí medzi biologicky odbúrateľné organické látky, nahradil ABS, pena je značne znížená, ale stále obsahuje fosfor. Fosfor je jedným z hlavných prvkov spôsobujúcich eutrofizáciu vodných útvarov.
Spomedzi povrchovo aktívnych látok, ktoré sa v súčasnosti v našej krajine viac používajú, tvoria aniónové povrchovo aktívne látky (hlavne lineárny 2-aminobenzénsulfonát LAS) 70 % z celkového počtu, neiónové povrchovo aktívne látky tvoria 20 % z celkového počtu a iné predstavujú 10 %.
LAS je ťažko biologicky odbúrateľná látka. Jeho rozšírené používanie nevyhnutne spôsobuje znečistenie vodného prostredia. V environmentálnych normách mojej krajiny je uvedená ako druhotriedna znečisťujúca látka.
Povrchovo aktívne látky (CLAS) v odpadových vodách existujú v dvoch formách: v dispergovanom stave a adsorpcii na povrchu koloidných častíc. Aniónové povrchovo aktívne látky majú funkciu inhibície a zabíjania mikroorganizmov a tiež inhibujú degradáciu iných toxických látok. Penenie povrchovo aktívnych látok vo vode zároveň zníži rýchlosť reoxygenácie a stupeň okysličovania vody, čo spôsobí zhoršenie kvality vody. Ak sa vypúšťa priamo do vodného útvaru bez úpravy, spôsobí problémy s eutrofizáciou v jazerách, riekach a iných vodných útvaroch: LAS môže emulgovať iné znečisťujúce látky vo vodnom útvare, zvýšiť koncentráciu znečisťujúcich látok a zvýšiť toxicitu iných znečisťujúcich látok, spôsobujúce nepriame znečistenie.
Syntetické pracie prostriedky sú široko používané nielen v každodennom rodinnom živote, ale aj v priemysle textilných vlákien, papierenskom priemysle, kožiarskom priemysle a potravinárskom priemysle.
-plastifikátor-
Odkedy Hyatt v roku 1868 použil tyčinkový mozog ako zmäkčovadlo pre nitrát celulózy, zmäkčovadlá sa rýchlo vyvinuli. Má najväčšiu produkciu a spotrebu spomedzi všetkých prísad na spracovanie gumy a plastov a má najviac odrôd.
Výroba zmäkčovadiel v mojej krajine začala v polovici{0}} rokov, ale rýchlosť vývoja bola pomerne pomalá. Od 90. rokov sa rýchlo rozvíja. Od roku 2023 existuje viac ako 300 hlavných výrobcov zmäkčovadiel vo všetkých provinciách, autonómnych oblastiach a obciach okrem Tibetu. Ročná výrobná kapacita sa odhaduje na 2 milióny ton a existujú desiatky veľkých podnikov s ročnou výrobnou kapacitou nad 10,000 ton.
V súčasnosti bývajú odrody zmäkčovadiel kompletné. Zmäkčovadlá možno podľa chemickej štruktúry rozdeliť na ftaláty, ostatné benzoáty, estery alifatických dvojsýtnych kyselín, fosfátové estery, epoxidy, benzénestery polykyselín, ropný ocot, chlórovaný parafín a polyesterové zmäkčovadlá.
Zmäkčovadlá spomaľujúce horenie zahŕňajú chlórovaný parafín, skvapalnený parafín a fosfátové zmäkčovadlá, zmäkčovadlá odolné voči poveternostným vplyvom a svetlovzdorné zmäkčovadlá zahŕňajú epoxidový sójový olej, epoxidový bavlníkový olej, epoxidový ľanový olej, epoxidový enzým a iné epoxidové zmäkčovadlá, zmäkčovadlá odolné voči znečisteniu zahŕňajú BBP, extrakčné- odolné plastifikátory zahŕňajú polyesterové plastifikátory, netoxické plastifikátory zahŕňajú tributylbutylacetát, atď., zmäkčovadlá odolné voči chladu zahŕňajú DOS DOA DOG ED3 atď. Okrem toho existujú izolačné, potravinárske a farmaceutické DOP.
V súčasnosti sa bežne používa 30 až 40 zmäkčovadiel. Niekoľko bežných zmäkčovadiel je znázornených na obrázku nižšie.
Plastifikátory sú najmä zlúčeniny kyseliny octovej, ktoré sú hlavnou zložkou syntetických plastov. Sú ťažko biologicky rozložiteľné a sú tiež toxickými znečisťujúcimi látkami. Priemyselná odpadová voda prináša do prírodného prostredia zmäkčovadlá kyseliny octovej. Po vstupe do ľudského tela cez potravinový reťazec môžu spôsobiť toxický zápal obličiek a majú inhibičné a anestetické účinky na centrálny nervový systém.
- Syntetický pesticíd -
V súčasnosti sa na svete vyrába a používa viac ako 1,{1}} druhov syntetických pesticídov. Celosvetová produkcia chemických pesticídov (z hľadiska účinných látok) je asi 2 milióny ton, najmä chlóru, organofosforu a karbamátu, z toho herbicídov je 800,000 ton (40 %), insekticídov 700,{{7 }} ton (35 %), fungicídov 400,000 ton (20 %) a ďalších približne 100,{13}} ton. S neustálym nárastom úsilia o ochranu životného prostredia vo vyspelých krajinách sa výroba pesticídov postupne presunula do rozvojových krajín a výroba pesticídov v mojej krajine sa tiež naďalej zvyšovala a súčasná ročná produkcia dosiahla viac ako 200,000 ton.
Organochlórové pesticídy (OCP) sú triedou toxických, ťažko odbúrateľných organických látok so stabilnými chemickými vlastnosťami. Vo všeobecnosti sú rozpustné v tukoch, lipidoch alebo organických rozpúšťadlách. Ich relatívna molekulová hmotnosť je vo všeobecnosti 300 ~ 400, vrátane prvých a najrozšírenejších insekticídov DDT a hexachlórbenzénu (CHCH), ako aj lindánu, DDT, chlórdanu, heptachlóru, aldrínu, dieldrínu atď.
Hoci sa chemické štruktúry a toxicita organochlórových pesticídov líšia, ich fyzikálne a chemické vlastnosti sú v zásade podobné, ako je nízka prchavosť, stabilné chemické vlastnosti, ťažko sa rozkladajú a dlhá doba zvyškov.
DDT, aldrín, chlórdan, dieldrín, endrín, mirex a toxafén sú zaradené do zoznamu perzistentných organických látok Štokholmského dohovoru. HCH je jednou zo 129 prioritne kontrolovaných znečisťujúcich látok, ktoré identifikovala americká PA.
Organochlórové pesticídy majú nízku rozpustnosť vo vode a po vstupe do prostredia budú adsorbované pôdnymi časticami a doba ich zadržania môže byť až niekoľko rokov. Okrem toho majú vodné organizmy v životnom prostredí silnú schopnosť obohacovať organochlórové pesticídy. Po vstupe do ľudského tela cez potravinový reťazec sa organochlórové pesticídy môžu hromadiť v tkanivách, ako sú pečeň, obličky a srdce.
Keďže organochlórové pesticídy sú extrémne toxické a ťažko sa rozkladajú, budú sa naďalej hromadiť v prírode a spôsobovať sekundárne znečistenie. Preto moja krajina od 70. rokov zakázala ich výrobu a používanie.
Organofosforové pesticídy bežne používané v súčasnosti boli vyvinuté ako náhrada organochlórových pesticídov. Organofosforové pesticídy tvoria viac ako 80 % celkového množstva pesticídov vrátane trichlórfónu, dimetoátu, dichlórvosu, metylparatiónu, malatiónu a paratiónu atď., s relatívnou molekulovou hmotnosťou 275–375, čo je ťažko biologicky odbúrateľný organickej hmoty.
Logaritmická hodnota rozpustnosti organofosforových pesticídov vo vode je 1 ~ 2 mg/l. Tento typ zlúčeniny sa ľahšie odbúrava ako organochlórové pesticídy, takže doba ich zotrvania v prostredí je kratšia. Vzhľadom na dobrú rozpustnosť vo vode je adsorpcia sedimentu a proces bioakumulácie menej významný, ale ide o vysoko toxickú látku, ktorej mechanizmus toxicity spočíva v inhibícii enzýmu cholínesterázy v organizmoch.
- Syntetické farbivo-
Farbivá označujú organické látky, ktoré môžu farbiť vlákna a iné materiály, a delia sa do dvoch kategórií: prírodné a syntetické.
Prírodné farbivá sa delia na rastlinné farbivá, ako je alizarín atď.: živočíšne farbivá, napríklad tricholóm. Syntetické farbivá, tiež známe ako umelé farbivá, sa destilujú hlavne z uhoľného dechtu (alebo sa spracúvajú ropou) a spracúvajú sa chemickým spracovaním, bežne známym ako „farbivá z uhoľného dechtu“. Pretože syntetické farbivá sa v raných štádiách vývoja vyrábali hlavne z fenylových končatín ako surovín, niekedy sa im hovorí „anilínové farbivá“.
V porovnaní s prírodnými farbivami majú syntetické farbivá výhody jasných farieb, umývateľnosti a trvanlivosti. Po štvrté, môžu byť sériovo vyrábané. Sú široko používané v odvetviach ako je textilný priemysel, tlač a farbenie, výroba papiera, medicína a potravinárstvo.
Farbivá sa podľa chemickej štruktúry delia na azofarbivá, priame farbivá, disperzné farbivá a sírne farbivá. Spomedzi nich sú azofarbivá najpoužívanejšie z hľadiska odrody alebo množstva. Štruktúra molekúl azofarbiva obsahuje benzénové kruhy a väzby "-N=N-" a molekulárna štruktúra je relatívne stabilná. Odpadová voda vypúšťaná z výrobného procesu azofarbív má vysokú koncentráciu organickej hmoty a chromatickosť a je ťažké ju prirodzene degradovať po vypustení do životného prostredia. Farbiareň často spôsobuje znečistenie podzemných vôd rieky alebo dvoch dedín, čo má „spôsobujúci“ efekt. Nie je ľahké ho znehodnotiť, aj keď zostane dlho v prostredí, čo je mimoriadne škodlivé pre ľudské zdravie.
V súčasnosti sa v krajinách po celom svete používajú najmä syntetické farbivá s odhadovanou ročnou produkciou asi 800,000 ton a rozmanitosť a množstvo farbív stále rastie. Farbiarsky priemysel je dôležitým priemyslom jemnej chémie. V mnohých priemyselných odvetviach sa používajú rôzne farbivá, napríklad textil, tlač a farbenie, papierenský priemysel, potravinársky priemysel a pod., čím sa do životného prostredia vypúšťa veľké množstvo odpadových vôd s obsahom rôznych syntetických farbív.
Hlavnými charakteristikami syntetických farbív sú komplexné zloženie, vysoká koncentrácia, vysoká farebnosť, ťažko odbúrateľné a slabá biologická odbúrateľnosť. Ak sa vypustí priamo, spôsobí vážne znečistenie okolitých vodných útvarov. Značný počet syntetických farbív je ťažko biologicky odbúrateľný a niektoré sa ukázali ako toxické pre ľudí. Vo vysokých koncentráciách majú takmer všetky farbivá inhibičný účinok na organizmy a katiónové farbivá majú v nízkych koncentráciách inhibičný účinok aj na mikroorganizmy.