اثرات زیست‌محیطی شوینده‌ها و راهکارهای مقابله با آنها

 

اثرات زیست‌محیطی شوینده‌ها و راهکارهای مقابله با آنها

 

هنگامی که فاضلاب های خانگی به منابع آبهای بسته ، مانند دریاچه ها و تالاب ها وارد می شوند ، مقداری از ترکیبات فسفر دار و نیتروژن دار باقیماننده از شوینده های ساختگی ، به همراه فاضلاب در آن راه می یابند . چون فسفات ها و نیترت ها ، غذای مناسبی برای رشد گیاه هان آبزی و جلبک ها می باشد ، سبب رشد سریع و غیر عادی جلبک ها می شود و این جلبک ها با مصرف بی رویه اکسیژن حل شده در آب سبب کمبود اکسیژن در اب ، آلوده شدن آن و مرگ و میر ماهی های آبزی های مفید دیگر می شود . از این راه ، زیان های زیادی به منابع پروتئنی وارد می شود افزون بر آن با ایجاد گل ولای و ته شدن آن برکف دریاچه ها عمق را کم می کند و آنها را به تدریج به یک مرداب و محل رشد جلبک ها ونامناسب برای زیستن ماهی تبدیل می کند این عمل سبب از بین رفتن آبزیهای مفید یا کوچ کردن آنها به محل های دیگر می شود .

زیان دیگری که شوینده ها ساختگی به محیط زیست وارد می کنند  این است که کف زیادی بر سطح اب بوجود می آورد تا حدی جلوی رسیدن نور را بدرون اب میگیرد و مانع پدیده حیاتی نور ساخت (فتوسنتز )که یکی از منبع های مهم اکسیژن گیری آب است می شود چون بیشتر این شوینده ها قابل تجزیه شدن نیست و مدتی در آب باقی می ماند این عمل نیز سبب کمبود اکسیزن اب ، مرگ و میر ابزی ها و یا کوچ کردن آنها به محل های دیگر و کمبود منبع پروتئنی در آن محل می شود افزون بر اینها نیترات های موجود در اب در بدن کودکان خرد سال مقداری به نیتریت تبدیل می شود که با همو گلوبین خون تر کیب پایداری بوجود می آوردکه عامل بروز نوعی بیماری سخت و کشنده است ( 11 )

مواد شوینده به علت وارد شدن در سفره های آبهای زیر زمینی و مساعدت به آلودگی مورد اتهام هستند با این حال به نظر می رسد که تحرک هایباکتری ها در زمین به آن علت افزایش پیدا نکند .در عمل وجود چند میلی گرم مواد شوینده نوع آنیونی که بیش از همه مورد استفاده قرار می گیرند ظاهرا خطری برای موجودات دریای و برای مصرف کنندگان این آبها ندارد .(13)

سالهای زیادی است که صنایع صابون و دترجنت به دلیل ایجاد آلودگی‌هایی در آب مانند آلودگی کف و مغذی شدن توجه مسئولان محیط ‌زیست را  به خود جلب نموده است. دترجنتها پس از مصرف به همراه پساب به دریاچه‌ها یا رودخانه‌ها ریخته می‌شوند و بر روی محیط‌زیست تأثیر مخرب می‌گذارند. آلودگی محیط زیست ناشی از مصرف دترجنتها بیشتر از نظر دو عامل قابل بررسی است.

1-  اثر مواد مؤثر موجود در دترجنت.

2-  اثر مواد پر کننده موجود در دترجنت.

آثار سوء حیاتی شوینده‌ها بر محیط زیست عبارتند از:

1-  تجمع کف بر روی آبهای سطحی و جلوگیری از عمل اکسیژن‌گیری آب

2-  تولید بو و طعم نامطبوع در آب

3-  اثرات سمی بر موجودات زنده مانند انسان، موجودات آبی و گیاهان

4-  تخریب و انهدام اکوسیستم

5-  حذف و کاهش مواد معلق آب در حضور شوینده‌ها به صورت دلخواه مقدور نیست.

6-  به خودگیری میکروبها بیماری‌زا و مساعد نمودن شرایط محیطی در جهت شیوع بیماریها

7-  اشکال در امر انعقاد و ته‌نشینی و صاف کردن آب

8-  وقوع پدیده EUTROFICATION به لحاظ مصرف فسفاتها

9-  تجزیه‌ناپذیری گروه سخت دترجنتها

10- ایجاد واکنش فیزیولوژیکی در مصرف کننده آب آلوده ]9 و 4 [.

 در اینجا به بررسی برخی از مهمترین آثار سوء شوینده‌ها و راهکارهای مقابله با آنها می پردازیم :

در باره ایجاد کف مطالعاتی انجام شده در سالهای 1960-1961 روی آبهای سن در جنوب پاریس نشان داده است که در برخی از اوقات بویژه مواد پروتئنی وارد شده توسط فاظلاب شهری و صنایع غذایی مسئول واقعی حجم زیادی از کف در سطح رودخانه ها و همچنین بهم خوردگی و کدر بودن آب هستند . مواد شوینده استاندارد شده اند و باید دارای بیش از 80 درصد مواد فعال کشش سطحی که قابل از هم پاشیدگی زیست شناختی هستند باشند . (12)همچنان که پاک کننده بیشتری به وسیله پساب به آبهای طبیعی اضافه می‌شود، کف بیشتری ایجاد می‌کند که تأثیر به‌سزایی در محیط زیست دارد. عامل ایجاد کف، سورفاکتانت پاک کننده‌ها  می باشد.

وجود کف در حوضهای هوادهی در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب میزان انتقال اکسیژن به فاضلاب را به شدت تقلیل می‌دهد به طوری که گاهی تقلیل راندمان تصفیه در اثر کف دترجنتها به 80 درصد می‌رسد. در حوضهای ته‌نشینی اولیه وجود ماده مؤثر دترجنت مانع ته‌نشینی کامل مواد معلق می‌شود و چربی موجود در فاضلاب در اثر کف زیاد به سایر قسمتهای تصفیه خانه نیز راه می‌یابد ]9[.

ماهیان و آبزیان نیز از آثار سوء شوینده‌ها بی‌بهره نیستند زیرا شوینده‌ها باعث کاهش میزان اکسیژن گیری آب می‌شوند. شوینده‌ها قادرند حالت و کیفیت پروتئین را تغییر دهند و متابولسیم باکتری‌ها را مختل سازند و موجب کندی اعمال حیاتی آنها گردند، این امر ناشی از اثر شوینده‌ها در کاهش کشش سطحی آب می‌باشد ]4[.

غشاء میکروارگانسیم‌ها در اثر شوینده‌ها پاره شده و موجب از بین رفتن آنزیم‌ها می شود. این موارد در مورد مصرف دترجنتهایی است که ماده مؤثر آن تجزیه شونده نیست. اما مواد مؤثر تجزیه شونده در روشهای تصفیه و دیگر موارد یاد شده اشکالات مهمی به وجود نمی‌آورد ]4 و 3[.

به عنوان طرحی در جهت جلوگیری از پدیده کف کردن، الکیل بنزن سولفونات‌های خطی LAS در جهان مورد استفاده قرار گرفتند که جایگزین گروه آلکیلی شاخه‌دار ABS به منظور سهولت تجزیه شدند ]4 و 1[. عموماً LAS در مقایسه با ABS سریعتر و شدید‌تر تجزیه می شود. البته سرعت تجزیه LAS با موقعیت گروه فنیلی تحت تأثیر قرار می‌گیرد.

از طرفی تولید کنندگان تمام تلاش خود را صرف توسعه مواد خام دترجنت با قابلیت تجزیه بیشتر کردند. یکی از این مواد آلفااولفین سولفونات‌ بدون گروه فنیل (AOS) هستند. AOS به دلیل کارآیی خوب شستشو، مانند پاک‌کنندگی، قدرت کف کنندگی و خواص آبکشی آن، یکی از بهترین سورفاکتانت‌ها می‌باشد. پاک‌کنندگی AOS نسبت به LAS، در آبهای سخت، کمتر کاهش پیدا می‌کند. طبق آزمایش‌های انجام شده بر روی حیوانات، ایمنی AOS اثبات شده است و هیچ مورد غیرعادی در آزمایش مسمومیت مزمن و حاد مشاهده نشده است.

با توجه به بحران نفت در سال 1973 میلادی تمایلات شدیدی برای معرفی سورفاکتانتهایی که از مواد خام طبیعی حاصل شوند پدیدار شد. یکی از این مواد آلفاسولفوفتی ‌اسیدمتیل‌استر
(a-SFme) بود بعدها این ماده نظر سازندگان دترجنت را به دلیل درجه تجزیه‌پذیری زیاد و قابلیت پایداری در مقابل کلسیم، به عنوان سورفاکتانت آنیونی در دترجنت‌های بدون فسفات جلب کرد.
 a-SFMe را می‌توان از روغن موجود در خرما یا نارگیل به دست آورد. a-SFMe ساخته شده از روغن نخل، مواد فعال در سطح آنیونی دارای طول زنجیر الکیل C18, C16, C14 هستند. از دیدگاه قدرت پاک کنندگی، a-SFMe با توجه به طول زنجیر کربنی به طریق زیرطبقه‌بندی می‌شود:

C₁₆a- SFMe>C₁₈a-SFMe>C₁₄a-SFMe

نتیجه قابل ذکر این است که C₁₆a- SFMe و C₁₈a-SFMe به طور نسبی قدرت پاک کنندگی بالاتر از مواد فعال سطحی موجود مثل LAS و یا AS را نشان می‌دهد. قدرت پاک‌کنندگی تقریبی a-SFMe به صورت زیر می‌باشد:

C₁₆a- SFMe, C₁₈a-SFMe>LAS(C12)>AS(C12), C₁₄a-SFMe

با وجود این، a-SFMe هنوز موقعیت سورفاکتانتهای صنعتی LAS و AS را به دست نیاورده است. دلیل اصلی این امر عدم شناخت کافی تکنولوژی سولفوناسیون a-SFMe با کیفیت بالاست ]1[.

نگرانی کنونی محیط زیست بیشتر در مورد سازنده‌هاست. این مواد مشکل تجزیه زیست محیطی را ندارند بلکه فرآورده‌های هیدرولیز سازنده‌ها (ارتوفسفات‌ها) مسلماً دارای فسفر می باشد که باعث اشکال در فرآیند تغذیه طبیعی می‌شود ]4[. آبی که در آن مواد مغذی مانند نیترات و فسفات در اثر تخلیه فاضلاب زیاد باشد محیط خوبی برای رشد بیش از اندازه آلگها خواهد بود. این آلگها در اثر پدیده فتوسنتز با مصرف مواد غذایی موجود در آب باعث زیاد شدن اکسیژن در محیط می شوند. چون عمر این آلگها کوتاه است و از بین رفتن بیولوژیکی آنها مستلزم صرف مقدار زیادی اکسیژن         می باشد، لذا بیلان اکسیژن محیط به هم می‌خورد و با کاهش این ماده حیاتی، فعل و انفعالات بی‌هوازی پیشرفت می‌کند در نتیجه به مرور لجن کف جریانها افزایش یافته و از عمق مفید کانالها کاسته شده و انواع گیاهان در این منطقه رشد می‌کنند و تمام منطقه به مرداب تبدیل می‌شود این پدیده EUTROPHICATION نامیده می شود. از سالهای 1968 و 1969 میلادی سر و صدای آلودگی آب در اثر این پدیده در آمریکا بپا خواست و دترجنتهای حاوی فسفات به این جرم محکوم شدند ]3[.

بنابراین یکی از مهمترین علت‌های مغذی شدن آب، فسفر ناشی از مصرف دترجنتهای سنتزی خانگی است. برای حل این مسئله و رفع این آلودگی سعی شد که به طور تدریجی فسفات‌های موجود در دترجنتها را کاهش دهند و مادة دیگری را جایگزین کنند. در یک مطالعه و تحقیق مشترک که توسط تهیه‌کنندگان زئولیت صورت گرفت، ویژگیهای زئولیت مناسب برای‌جایگزین‌شدن و توسعه و ترویج مصرف زئولیت در دترجنتها مطرح شد ]1[.

زئولیتها، ترکیبات طبیعی یا مصنوعی‌آلومینیم سیلیکاتها می باشند. ساختمان مولکولی زئولیت یک چهار وجهی با چهار اتم اکسیژن در حول یک اتم سیلیس (SiO₄) می‌باشد و رئوس این چهاروجهی‌ها با اشتراک گذاشتن اتم اکسیژن بهم متصل می‌شوند تا واحدهای ساختمانی کوچک ثانویه را شکل دهند که خود با اتصال به همدیگر دامنه وسیعی از چند وجهی‌ها را تشکیل می دهند. پس از شناسایی خواص فیزیکوشیمیایی منحصر به فرد زئولیت توجه بسیاری از محققین علوم مختلف به این رشته جلب گردید و طی 30 سال گذشته توسعه فوق‌العاده‌ای در زمینه علوم مختلف پدید آمد. ساختمان و ترکیب شیمیایی زئولیتهای طبیعی و فرمهای اصلاح شده گونه‌های مختلف، آنها را منابع بالقوه مهمی در زمینه‌های کاربردی و تحقیقاتی مختلفی از جمله تبادل یون، جذب و واجذب گازها و نیز استفاده به عنوان کاتالیست نموده است ]6[.

انتخاب زئولیت به عنوان جایگزین فسفاتها به دو خاصیت اساسی متکی می باشد اول ظرفیت تعویض یونی بالا حتی در آب سرد و دوم سرعت جایگزینی بالا که بتواند یونهایی مانند کلسیم را
به سرعت اسیر کند. در میان زئولیتهای سنتز شده انواع A و P و X مشخص شده است که زئولیت A به فرم سدیم (NaA) نسبت به کاتیون کلسیم گزینش پذیری بسیار خوبی دارد ولی نسبت به منیزیم چندان مؤثر نیست در حالیکه زئولیت X تبادل با یون منیزیم را به سرعت و به خوبی انجام می دهد. بنابراین استفاده از مخلوط این دو زئولیت بسیار مؤثر خواهد بود