مع تطور الصناعة الكيميائية والاستخدام الواسع النطاق للمواد الكيميائية، يدخل عدد كبير من المركبات العضوية الاصطناعية الكيميائية إلى البيئة عبر قنوات مختلفة. يمكن أن تتحلل بعض هذه المركبات بسرعة بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في الماء أو التربة.
ومع ذلك، هناك أيضًا العديد من المركبات التي لها تركيب وخصائص كيميائية مختلفة عن المواد العضوية الطبيعية. في الوقت الحاضر، لم يتم العثور على أي نظام ميكروبي يمكنه تحليل هذه المركبات بشكل فعال. ونتيجة لذلك فإن هذه المركبات تظهر عليها خصائص صعوبة التحلل بواسطة الكائنات الحية الدقيقة، مما يتسبب في بقاء هذه المركبات وتراكمها في البيئة لفترة طويلة. وبعضها شديد السمية وقد يكون له آثار "ثلاثية المخاطر"، مما يشكل خطرا على صحة الإنسان.
-المنشط-
المكون الأساسي للمنظفات الاصطناعية هو الفاعل بالسطح، ويتميز تركيبه الجزيئي بعدم التماثل. يمكن تقسيم جزيء الفاعل بالسطح بأكمله إلى قسمين: أحدهما عبارة عن مجموعة غير قطبية محبة للدهون (محبة للدهون)، وتسمى أيضًا مجموعة كارهة للماء (مجموعة C كارهة للماء) أو مجموعة محبة للدهون: والاثنان الآخران عبارة عن مجموعات قطبية محبة للماء، تسمى المجموعات المحبة للماء (المجموعة الكارهة للماء).
ولذلك، فإن جزيئات الفاعل بالسطح لها خصائص amphiphilic. تحتوي مياه الصرف الصحي المنزلية ومياه الصرف الصناعي التي تستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي على كمية كبيرة من المواد الخافضة للتوتر السطحي. على سبيل المثال، العنصر النشط في مسحوق الغسيل هو دوديسيل سلفونات، وهو مادة خافضة للتوتر السطحي نموذجية. مجموعتها المحبة للماء هي -OS03 ومجموعتها الكارهة للماء عبارة عن سلسلة هيدروكربونية تحتوي على حلقة بنزين.
تنقسم المواد الخافضة للتوتر السطحي عادةً إلى عدة أنواع وفقًا للتركيب الكيميائي لجزيء المادة الخافضة للتوتر السطحي. نظرًا لأن المجموعة المحبة للماء من الفاعل بالسطح عادة ما تحتوي فقط على الكربون والهيدروجين، فإن الفرق في محبة الدهون ليس واضحًا جدًا. ومع ذلك، فإن المجموعات المحبة للماء في جزيئات الفاعل بالسطح المختلفة يمكن أن تكون مختلفة تمامًا، لذلك يصنف الناس دائمًا أنواع المواد الخافضة للتوتر السطحي وفقًا لبنية وخصائص المجموعات المحبة للماء في جزيئات الفاعل بالسطح.
وفقًا لنوعها الأيوني، يمكن تقسيمها إلى مواد خافضة للتوتر السطحي الأيونية ومواد خافضة للتوتر السطحي غير أيونية، ويمكن تقسيم المواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية إلى مواد خافضة للتوتر السطحي أنيونية، ومواد خافضة للتوتر السطحي كاتيونية، ومواد خافضة للتوتر السطحي مذبذبة، وما إلى ذلك وفقًا لنوع أيونات الفاعل بالسطح المتولدة في الماء. وبالإضافة إلى ذلك، هناك بعض المواد الخافضة للتوتر السطحي الخاصة.
في السنوات الأخيرة، تطورت صناعة المنظفات في بلدي بسرعة، وزاد إنتاجها سنة بعد سنة. هناك نوعان من المواد الخافضة للتوتر السطحي: 1، 2-أمينوبنزين سلفونات، المعروف باسم المنظفات الصلبة (ABS للاختصار)، يحتوي على الفوسفور ويسهل إنتاج الكثير من الرغوة، لأن قاعدته تحتوي على العديد من السلاسل وتحتوي على 4 كربونات الذرات، وهي مادة عضوية صعبة قابلة للتحلل.
تم استخدامه بشكل شائع قبل ستينيات القرن العشرين: ينتمي سلفونات أمينوبنزين 2- الخطية، والمعروف باسم المنظفات الناعمة (LAS للاختصار)، إلى مادة عضوية قابلة للتحلل، ويحل محل ABS، ويتم تقليل الرغوة بشكل كبير، ولكنها لا تزال تحتوي على الفوسفور. يعد الفوسفور أحد العناصر الرئيسية المسببة لتخثث المسطحات المائية.
من بين المواد الخافضة للتوتر السطحي المستخدمة حاليًا بشكل أكبر في بلدي، تمثل المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية (أساسًا 2-خطية سلفونات أمينوبنزين LAS) 70% من الإجمالي، وتمثل المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية 20% من الإجمالي، وتمثل المواد الأخرى 10%.
LAS هي مادة صعبة قابلة للتحلل. استخدامه على نطاق واسع يسبب حتما تلوث البيئة المائية. وهو مدرج كملوث من الدرجة الثانية في المعايير البيئية لبلدي.
توجد المواد الخافضة للتوتر السطحي (CLAS) في مياه الصرف الصحي في شكلين: الحالة المشتتة والامتزاز على سطح الجزيئات الغروية. المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية لها وظيفة تثبيط وقتل الكائنات الحية الدقيقة، كما تمنع أيضًا تحلل المواد السامة الأخرى. وفي الوقت نفسه، فإن رغوة المواد الخافضة للتوتر السطحي في الماء سوف تقلل من معدل إعادة الأكسدة ودرجة الأوكسجين في الماء، مما يؤدي إلى تدهور نوعية المياه. إذا تم تصريفها مباشرة في المسطح المائي دون معالجة، فسوف تسبب مشاكل التخثث في البحيرات والأنهار والمسطحات المائية الأخرى: يمكن لـ LAS استحلاب الملوثات الأخرى في المسطح المائي، وزيادة تركيز الملوثات، وزيادة سمية الملوثات الأخرى، التسبب في التلوث غير المباشر.
لا تستخدم المنظفات الاصطناعية على نطاق واسع في الحياة الأسرية اليومية فحسب، بل تستخدم أيضًا في صناعة ألياف النسيج وصناعة الورق وصناعة الجلود وصناعة الأغذية.
-الملدن-
منذ أن استخدمت شركة حياة دماغ العصا كمادة ملدنة لنترات السليلوز في عام 1868، تطورت الملدنات بسرعة. فهو يتمتع بأكبر إنتاج واستهلاك بين جميع إضافات معالجة المطاط والبلاستيك، ويحتوي على أكبر عدد من الأصناف.
بدأ إنتاج الملدنات في بلدي في منتصف القرن الماضي، ولكن سرعة التطوير كانت بطيئة نسبيًا. لقد تطورت بسرعة منذ التسعينيات. اعتبارًا من عام 2023، يوجد أكثر من 300 مصنع رئيسي للملدنات في جميع المقاطعات والمناطق ذاتية الحكم والبلديات باستثناء التبت. تقدر الطاقة الإنتاجية السنوية بـ 2 مليون طن، وهناك العشرات من المؤسسات الكبيرة بطاقة إنتاجية سنوية تزيد عن 10,000 طن.
في الوقت الحاضر، تميل أنواع الملدنات إلى أن تكون كاملة. يمكن تقسيم الملدنات إلى فثالات، وبنزوات أخرى، واسترات حمض ديباسيك الأليفاتية، واسترات الفوسفات، والإيبوكسيات، واسترات البنزين متعدد الأحماض، والخل البترولي، والبارافين المكلور، وملدنات البوليستر وفقًا لتركيبها الكيميائي.
تشتمل الملدنات المقاومة للهب على البارافين المكلور، والبارافين المسال، والفوسفات، والملدنات المقاومة للطقس والمقاومة للضوء وتشمل زيت فول الصويا الإيبوكسي، وزيت بذرة القطن الإيبوكسي، وزيت بذر الكتان الإيبوكسي، وإنزيم الإيبوكسي وغيرها من الملدنات الإيبوكسيية، وتشمل الملدنات المقاومة للتلوث BBP، والاستخلاص وتشمل الملدنات المقاومة الملدنات البوليستر، وتشمل الملدنات غير السامة ثلاثي بوتيل بوتيل الأسيتات، وما إلى ذلك، تشمل الملدنات المقاومة للبرد DOS DOA DOG ED3، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، هناك درجة العزل، ودرجة الغذاء، ودرجة المستحضرات الصيدلانية DOP.
في الوقت الحاضر، يوجد من 30 إلى 40 مادة ملدنة شائعة الاستخدام. يتم عرض العديد من الملدنات الشائعة في الشكل أدناه.
الملدنات هي في الأساس مركبات حمض الأسيتيك، وهي المكونات الرئيسية للمواد البلاستيكية الاصطناعية. فهي مركبات صعبة التحلل بيولوجيًا وهي أيضًا ملوثات سامة. تجلب مياه الصرف الصناعي ملدنات حمض الأسيتيك إلى البيئة الطبيعية. وبعد دخولها إلى جسم الإنسان عبر السلسلة الغذائية، يمكن أن تسبب التهاب الكلية السام ولها تأثيرات مثبطة ومخدرة على الجهاز العصبي المركزي.
-المبيدات الاصطناعية-
في الوقت الحاضر، هناك أكثر من 1,000 نوع من المبيدات الحشرية الاصطناعية يتم إنتاجها واستخدامها في العالم. يبلغ الإنتاج العالمي من المبيدات الكيماوية (من حيث المكونات النشطة) حوالي 2 مليون طن، بشكل رئيسي الكلور العضوي والفوسفور العضوي والكربامات، منها مبيدات الأعشاب 800،000 طن (40٪)، والمبيدات الحشرية 700،{{7 }} طن (35%)، مبيدات الفطريات 400،000 طن (20%)، وغيرها حوالي 100،000 طن. مع الزيادة المستمرة في جهود حماية البيئة في الدول المتقدمة، تحول إنتاج المبيدات الحشرية تدريجيًا إلى الدول النامية، كما استمر إنتاج المبيدات في بلدي في الزيادة، وقد وصل الإنتاج السنوي الحالي إلى أكثر من 200،000 طن.
المبيدات الحشرية العضوية الكلورية (OCPs) هي فئة من المواد العضوية السامة التي يصعب تحللها ولها خصائص كيميائية مستقرة. وهي قابلة للذوبان بشكل عام في الدهون أو الدهون أو المذيبات العضوية. تتراوح كتلتها الجزيئية النسبية عمومًا بين 300 إلى 400، بما في ذلك المبيدات الحشرية الأقدم والأكثر استخدامًا على نطاق واسع وهي الـ دي دي تي وسداسي كلورو البنزين (CHCH)، بالإضافة إلى الليندين، والـ دي دي تي، والكلوردان، وسباعي الكلور، والألدرين، والديلدرين، وما إلى ذلك.
على الرغم من اختلاف التركيب الكيميائي وسمية مبيدات الآفات الكلورية العضوية، إلا أن خواصها الفيزيائية والكيميائية متشابهة بشكل أساسي، مثل انخفاض التطاير، والخواص الكيميائية المستقرة، وصعوبة التحلل، وفترة بقائها الطويلة.
تم إدراج الـ دي.دي.تي، والألدرين، والكلوردان، والديلدرين، والإندرين، والميركس، والتوكسافين في قائمة الملوثات العضوية الثابتة في اتفاقية استكهولم. إن سداسي كلور حلقي الهكسان (HCH) هو أحد الملوثات ذات الأولوية الـ 129 التي حددتها السلطة الفلسطينية في الولايات المتحدة.
تتميز المبيدات العضوية الكلورية بقابلية منخفضة للذوبان في الماء، وسيتم امتصاصها بواسطة جزيئات التربة بعد دخولها إلى البيئة، ويمكن أن تصل فترة الاحتفاظ بها إلى عدة سنوات. علاوة على ذلك فإن الكائنات المائية الموجودة في البيئة لديها قدرة قوية على إثراء المبيدات الحشرية الكلورية العضوية. بعد دخول المبيدات العضوية الكلورية إلى جسم الإنسان عبر السلسلة الغذائية، يمكن أن تتراكم في أنسجة مثل الكبد والكلى والقلب.
ونظرًا لأن المبيدات الحشرية الكلورية العضوية شديدة السمية وصعبة التحلل، فإنها ستستمر في التراكم في الطبيعة وتسبب تلوثًا ثانويًا. ولذلك فقد حظرت بلادي إنتاجها واستخدامها منذ السبعينيات.
تم تطوير مبيدات الفوسفور العضوية المستخدمة بشكل شائع الآن لتحل محل مبيدات الآفات الكلورية العضوية. تمثل مبيدات الآفات الفسفورية العضوية أكثر من 80% من إجمالي كمية المبيدات الحشرية، بما في ذلك الترايكلورفون، والديميثوات، والديكلورفوس، وباراثيون الميثيل، والمالاثيون، والباراثيون، وما إلى ذلك، مع كتلة جزيئية نسبية تتراوح بين 275 و375، وهي مادة يصعب تحللها بيولوجيًا. مادة عضوية.
القيمة اللوغاريتمية لذوبان مبيدات الفسفور العضوي في الماء هي 1 ~ 2 ملغم / لتر. وهذا النوع من المركبات أسهل في التحلل من المبيدات الحشرية الكلورية العضوية، وبالتالي فإن وقت الاحتفاظ بها في البيئة يكون أقصر. نظرًا لقابليتها الجيدة للذوبان في الماء، فإن عملية امتزاز الرواسب والتراكم الحيوي أقل أهمية، ولكنها مادة شديدة السمية، وآلية سميتها هي تثبيط إنزيم الكولينستراز في الكائنات الحية.
-صبغة صناعية-
تشير الأصباغ إلى المواد العضوية التي يمكنها تلوين الألياف والمواد الأخرى، وتنقسم إلى فئتين: طبيعية وصناعية.
وتنقسم الأصباغ الطبيعية إلى أصباغ نباتية، مثل الأليزارين وغيره، وأصباغ حيوانية، مثل الترايكولوما. الأصباغ الاصطناعية، والمعروفة أيضًا باسم الأصباغ الاصطناعية، يتم تقطيرها بشكل أساسي من قطران الفحم (أو معالجتها بالبترول) ومعالجتها بالمعالجة الكيميائية، المعروفة باسم "أصباغ قطران الفحم". نظرًا لأن الأصباغ الاصطناعية كانت مصنوعة بشكل أساسي من أطراف الفينيل كمواد خام في المراحل الأولى من التطور، فإنها تسمى أحيانًا "أصباغ الأنيلين".
بالمقارنة مع الأصباغ الطبيعية، تتمتع الأصباغ الاصطناعية بمزايا الألوان الزاهية وقابلية الغسيل والمتانة. رابعا، يمكن إنتاجها بكميات كبيرة. يتم استخدامها على نطاق واسع في صناعات مثل المنسوجات والطباعة والصباغة وصناعة الورق والأدوية والمواد الغذائية.
وتنقسم الأصباغ إلى أصباغ آزو، وأصباغ مباشرة، وأصباغ مشتتة، وأصباغ كبريتية حسب تركيبها الكيميائي. من بينها، تعتبر أصباغ الآزو هي الأكثر استخدامًا من حيث التنوع أو الكمية. يحتوي هيكل جزيئات صبغة الآزو على حلقات بنزين وروابط "-N=N-"، والتركيب الجزيئي مستقر نسبيًا. تحتوي مياه الصرف الصحي الناتجة عن عملية إنتاج أصباغ الآزو على تركيز عالٍ من المواد العضوية واللون، ومن الصعب أن تتحلل بشكل طبيعي بعد تصريفها في البيئة. في كثير من الأحيان، يتسبب مصنع الأصباغ في تلوث المياه الجوفية لنهر أو قريتين، ويكون له تأثير "مسبب". ليس من السهل أن تتحلل حتى لو بقيت في البيئة لفترة طويلة، وهو أمر ضار للغاية بصحة الإنسان.
في الوقت الحاضر، الأصباغ المستخدمة في البلدان حول العالم هي في الأساس أصباغ صناعية، ويقدر إنتاجها السنوي بحوالي 800,000 طن، ولا يزال تنوع وكمية الأصباغ في تزايد. صناعة الأصباغ هي صناعة كيميائية دقيقة مهمة. تستخدم العديد من الصناعات الأصباغ المختلفة، مثل المنسوجات والطباعة والصباغة وصناعة الورق وصناعة الأغذية وما إلى ذلك، والتي تصرف كمية كبيرة من مياه الصرف الصحي التي تحتوي على أصباغ صناعية مختلفة في البيئة.
الخصائص الرئيسية للأصباغ الاصطناعية هي التركيب المعقد، التركيز العالي، اللونية العالية، صعوبة التحلل، وضعف التحلل البيولوجي. إذا تم تفريغها مباشرة، فإنها سوف تسبب تلوثا خطيرا للمسطحات المائية المحيطة بها. يصعب تحلل عدد كبير من الأصباغ الاصطناعية، وقد ثبت أن بعضها سام للإنسان. عند التركيزات العالية، يكون لجميع الأصباغ تقريبًا تأثير مثبط على الكائنات الحية، كما أن الأصباغ الكاتيونية لها أيضًا تأثير مثبط على الكائنات الحية الدقيقة عند التركيزات المنخفضة.