表面活性剂的危害性分析

表面活性剂的危害性分析
作者：李庆芝等
来源：《现代畜牧科技》2015年第07期
摘要：全面分析了表面活性剂存在时对土壤、水体环境的危害，研究了表面活性剂对植物、动物、人体以及微生物的影响，同时还探讨了表面活性剂的生物降解功能。

表明全面了解表面活性剂环境安全性对推动表面活性剂工业的持续发展具有重大意义。

关键词：表面活性剂；危害；土壤；水体；降解
表面活性剂是一类加入很少量就能使表面张力降低的有机化合物，具有分散、润湿、渗透、增溶、乳化、起泡、润滑、杀菌等诸多性能，广泛应用到国民经济的各个领域，有“工业味精”之美称。

作为一种重要的化工产品，表面活性剂的应用范围还在继续拓展，消耗量也日趋增大。

在使用过程中，大量含表面活性剂的废水、废渣不可避免地排入了水体、土壤等环境，随之而来的环境污染问题也越来越严重。

1 土壤环境中表面活性剂的危害性分析
表面活性剂在土壤上的吸附能够显著地改变土壤的物理化学性质。

土壤胶体是热力学不稳定的分散体系，表面活性剂对它的表面电势、有效 Hammer常数及离子强度都有影响。

一般认为，土壤胶体多带负电荷，加入阴离子表面活性剂后其表面电势增加，胶体之间的排斥力增加；加入阳离子表面活性剂后情况正好相反，土壤化学性质的改变会直接影响土壤中化合物的行为[1]。

较低浓度表面活性剂的存在就会降低土壤粒子与溶液间的界面张力，导致原有颗粒更易湿润，减小土壤团聚体的稳定性。

如果土壤中的非离子表面活性剂浓度低于 50 mg/kg，可提高土壤持水性能。

阴离子表面活性剂浓度低于500 mg /kg时，土壤持水性能可提高 4～5 倍；而阳离子表面活性剂在土壤上的吸附，会导致土壤的吸水性降低[2]。

表面活性剂与土壤中各种离子的交换反应会改变土壤溶液的 pH 值，长期浇灌含表面活性剂水可使土壤 pH 值升高，浇灌了 100 mg/L LAS 溶液的土壤 pH 值会比对照高 0.2 个单位。

表面活性剂还可与土壤中的重金属发生竞争吸附，当 LAS 浓度高于50 mg/L 时， LAS 显著降低了土壤中交换态和碳酸盐结合态镉的含量，增加了土壤中铁锰氧化物结合态和有机结合态镉的含量，从而降低了土壤中镉的可移动性和生物有效性[3]。

2 水体环境中表面活性剂的危害性分析
当表面活性剂的浓度达到 1 mg/L 时，水体就可能出现持久性泡沫，这些大量不易消失的泡沫在水面形成隔离层，减弱了水体与大气之间的气体交换，致使水体发臭。

当表面活性剂在水体中的浓度超过CMC 后能使不溶或微溶于水的污染物在水中浓度增大或者把原来不具有吸附能力的物质带入吸附层，这种增溶作用会造成间接污染，改变水体性质，妨碍水体生物处理的净化效果。

另外，当进入污水处理厂污水中的表面活性剂达到一定浓度时，会影响曝气、沉淀、污泥硝化等诸多过程，饮用水中含有过多表面活性剂时会有不良的锈味，有油腻感。

含表面活性剂废水的大量排放，不仅直接危害水生环境，杀死环境中微生物，抑制了其他有毒物质的降解，同时还会导致水中溶解氧的减少，尤其含氮、磷的表面活性剂会造成水体富营养化[4-5]。

3 表面活性剂生物效应的危害性分析
3.1 表面活性剂对水生植物的影响
表面活性剂对水生植物的损伤程度与其浓度有关，当水体中表面活性剂含量稍高时就会影响水体中的藻类和其他微生物的生长，导致水体的初级生产力下降，从而破坏水体的水生生物的食物链。

植物在表面活性剂污染环境中，POD（过氧化物酶）是起主导作用的保护酶，它通过增加植物组织的木质化程度，使细胞的通透性降低等方式来保护细胞，但当植物处于逆境中超过生物体内在的防御能力时，就会发生损伤[6]。

表面活性剂引起的急性毒性最终会导致植物细胞膜的通透性增加，胞内物质外渗，细胞结构逐渐解体，SOD（超氧化物歧化酶）、CAT （过氧化氢酶）、POD 活性及叶绿素含量下降。

3.2 表面活性剂对水生动物的影响
人们对表面活性剂危害的最初认识就是来自其对河流湖泊中的水生生物的危害。

表面活性剂主要通过动物取食、皮肤渗透等方式进入动物体内，当表面活性剂的浓度过高时，可以进入鳃、血液、肾、胆囊和肝胰腺，并对它们产生毒性影响。

鱼类十分容易通过体表和鳃吸收表面活性剂，随着血液循环分布到体内各组织和器官，鱼类经表面活性剂染毒后，大多数的血清转氨酶和碱性酸磷酶活力均升高，表明表面活性剂对鱼类的胆囊和肝胰腺产生了不良影响。

家用洗涤剂在远低于日常使用量的浓度下就会对鱼类有急性毒性，损伤程度与其受毒时间成正比，并且家用洗涤剂溶液存放一段时间后对鱼类的急性毒性作用无明显降低，因此很多学者认为含有大量家用洗涤剂的生活污水排放到自然水体中后将对水生动物产生持续的有害影响[7]。

3.3 表面活性剂对陆生植物的影响
表面活性剂对植物生长的影响有临界浓度，当其浓度低于临界浓度时对植物的生长有一定的促进作用，但随其浓度的增加逐渐会出现毒害作用，这种毒害主要由于表面活性剂能与生物膜结合并插入或透过膜，在膜内形成胶束，随着表面活性剂浓度的增加，就会造成膜蛋白和脂分离，使膜解体。

用含表面活性剂的水灌溉农田，会使农作物的叶慢慢卷曲，根逐渐变得细而短，根表皮出现棕色小斑点的老化现象，根、茎、叶的长度及全株干重下降的趋势明显，小麦、水稻的分蘖数、产量等都受到了不同程度的影响。

表面活性剂对种子发芽也会有抑制作用，表现为发芽推迟，表皮开裂慢，芽长较短，发芽率低等。

3.4 表面活性剂对陆生动物的影响
表面活性剂可致使鸟类和爬虫动物的性别比例异常，降低动物机体免疫能力，影响其神经系统[8]。

3.5 表面活性剂对微生物的影响
表面活性剂对微生物的毒性主要有两方面：一是通过与细胞膜中液态成分的相互作用迫使细胞膜溶解；二是表面活性剂分子与细胞必不可少的功能蛋白发生了反应。

表面活性剂的浓度高于其 CMC 值时，微生物对疏水性污染物的降解通常有抑制性的影响，使疏水性污染物的可生物利用性降低，但这种抑制性也同样出现在亲水性的污染物中[9]。

一般来讲，表面活性剂浓度小于 100 mg/L 时，对土壤微生物无实质影响；当浓度大于 500 mg/L 时，微生物种群数开始降低。

对于不同离子类型的表面活性剂而言，阳离子表面活性剂的毒性最大，其次为阴离子和非离子表面活性剂。

但由于环境条件和生物因素的复杂性，即使相同浓度的同种表面活性剂对土壤微生物的生长影响的程度也不同[10]。

另外，土壤酸碱度对表面活性剂的毒性有影响，在 pH 值为 7 或稍高时，阳离子表面活性剂毒性更大，而阴离子表面活性剂在较低 pH 值时呈现较强毒性，非离子表面活性剂通常比离子型表面活性剂的毒性小。

4 结语
人们在合理使用表面活性剂的同时必须也要全面掌握其生态毒理效应。

表面活性剂在环境中生物可降解性很高，但对环境的依赖性较大，污染主要发生在一些不利于微生物降解的环境下。

表面活性剂具有一定毒性，但是否存在致癌性、致畸性、致突变性、致敏性以及能否在生物体内积累或富集放大等方面则有争议。

所以，人们在选择和使用表面活性剂时，必须考虑其环境容量与自净能力，强调从根本上减少其直接向环境的排放量，含表面活性剂的废水、废渣经过必要的预处理后才可向环境排放。

研制新型绿色表面活性剂，朝着低毒、易于生物降解的方向发展，从而缩短其在环境的滞留时间，减短生物受胁迫时间，达到减轻环境污染的效果。

参考文献：
[1] 饶品华，何明. 表面活性剂在土壤中的行为及其对土壤物理特性的影响[J]. 上海交通大学学报（农业科学版）， 2005，23（3）：325-331.
[2] 姜霞，高学晟，应佩峰，等. 表面活性剂的增溶作用及在土壤中的行为[J]. 应用生态学报， 2003， 14（11）： 2072-2076.
[3] 陈玉成. 表面活性剂对植物吸收土壤重金属的影响[D]. 武汉：武汉大学， 2005.
[4] Michael A L. River-water biodegradation of surfactants in liquiddetergents and shampoos[J]. Water Research，1991，25（11）：1425-1429.
[5] 谢加林. 合成洗涤剂与水体的富营养化现象[J]. 环境保护， 1998，12（4）：29-31.
[6] 刘天兵，冯宗炜. 植物 SOD 活性变化与其抗污能力的关系[J]. 环境污染与防治，1997，19（1）：12-13.
[7] 张云美，潘永全，韩志刚，等. 家用洗涤剂对红剑鱼、孔雀鱼和食蚊鱼的急性毒性实验观察[J]. 四川动物，2005，24（2）：213-215.
[8] 杨颖，黄国兰，孙红文. 烷基酚和烷基酚聚氧乙烯醚的环境行为[J].安全与环境学报，2005，5（6）：38-43.
[9] Roch F，Alexander M. Biodegradation of hydrophobic compounds inthe presence of surfactant[J]. Environ. Taxicol. Chem .，1995，14：1151-1158.
[10] Tibor C， Zolton I， Istvonne N. Effects of nonionic tensides on thegrowth of some soil bacteria[J]. Appl. Microbiol. Biotechnol.，1991，35：115-118.。