Основы общей и экологической токсикологии - страница 47

В экономически развитых странах, где широко применяются детергенты, концентрация их в природных водах достигает 3,0 – 9,0 мг/дм^>3. При концентрациях в 1 – 2 мг/дм^>3 проявляется способность детергентов к пенообразованию. Они длительное время сохраняются в водной среде. Установлено, что через 3 нед. после загрязнения водоема детергентами, содержание их в воде составляло 50 %, а через 6 мес. – около 45 % от первоначального.

СПАВ представляют собой органические вещества с гидрофильными и гидрофобными участками различного химического строения. СПАВ – вещества с асимметричной структурой, молекулы которых содержат одну или несколько гидрофильных групп и один или несколько гидрофобных радикалов. Такая структура, называемая дифильной, обусловливает поверхностную (адсорбционную) активность СПАВ, т. е. способность концентрироваться на межфазных поверхностях раздела (адсорбироваться), изменяя их свойства.

К наиболее распространенным СПАВ относятся алкилсульфоновые кислоты, у которых остаток серной кислоты образует гидрофильный фрагмент молекулы:

У полиоксиэтиленов, соединений неионного характера, гидрофильная часть молекулы создается за счет спиртовых групп ОН. Полиоксиэтилен может образовать сложный эфир с остатком жирной кислоты или простой эфир с остатком высокомолекулярного спирта:

где R – остаток жирной кислоты или высшего спирта.

Алкиламмониевые соединения содержат в качестве полярного компонента положительно заряженную третичную аммониевую группу. Эти соединения проявляют бактерицидное действие:

Накопившийся отрицательный опыт заставил прибегнуть к использованию таких СПАВ, которые разрушаются под действием биологических факторов. К относительно легко разрушающимся относятся СПАВ с неразветвленной цепью, как, например, детергенты неионного характера и алкилбензолсульфонаты:

которые, кроме того, обладают малой токсичностью для человека и рыб. Биотический распад цепей в молекулах таких соединений осуществляется за счет β-окисления, т. е. отщепления остатков уксусной кислоты.

По характеру диссоциации все СПАВ делят на следующие группы: 1) анионные, функциональные группы которых в результате ионизации в растворе образуют отрицательно заряженные органические ионы, обусловливающие поверхностную активность; 2) катионные, функциональные группы которых в результате ионизации в растворе образуют положительно заряженные органические ионы, обусловливающие поверхностную активность; 3) неионогенные, практически не образующие в водном растворе ионов; 4) амфолитные, образующие в водном растворе в зависимости от условий (рН, растворитель и т. д.) или анионоактивные, или катионоактивные вещества.

В отдельную группу выделяют высокомолекулярные (полимерные) СПАВ, состоящие из большого числа повторяющихся звеньев, каждое из которых имеет полярные и неполярные группы.

Незначительные концентрации СПАВ 0,05 – 0,1 мг/дм^>3 в речной воде достаточны для активации токсичных веществ, адсорбированных донными отложениями. Кроме того, просачивание в почву и в скопления отбросов вод, содержащих СПАВ, также может привести к активации токсичных продуктов: в этом заключена большая угроза для грунтовых вод.

Токсический эффект воздействия ксенобиотиков на фотосинтез проявляется в виде «мертвых зон», «темных полей», «темных облаков» в толще загрязненной ими воды. Этот эффект является следствием экранирующего влияния ряда химических соединений на фотосинтез. Хорошими «экранами» могут быть лигнины, фенолы, гуминовые и другие вещества, содержащие в своем составе фенольные структуры и имеющие спектры поглощения в диапазоне фотосинтетической активной радиации (ФАР). Многие из перечисленных веществ обладают поверхностно-активными свойствами и в силу «эффекта перераспределения» концентрируются и концентрируют очень многие загрязняющие вещества и патогенные микроорганизмы в поверхностном слое воды в виде тонкой пленки. Эффект перераспределения и концентрирования существенно усиливается при загрязнении водных объектов СПАВ, токсикологическое значение эффекта перераспределения весьма значительно. Многие вещества при этом становятся существенно более токсичными.