科學發展表面活性劑

劉艷森 杜艷飛

表面活性劑是一類能使液體表面張力降低的有機化合物，具有分散、滲透、增溶、乳化、潤濕、起泡、殺菌等諸多功效。自從20世紀30年代第一個合成的表面活性劑開發以來，這類產品無論在其總產量，或者是所包括的化學結構的種類，以及應用領域等方面都經歷了異乎尋常的發展。近幾年里，表面活性劑市場經歷了多種變化，表面活性劑的應用范圍也越來越廣泛。更多的被應用在日用制品、食品、醫藥、農業消防等領域。

其中，日用制品是應用表面活性劑的重要領域之一，這類產品包括洗滌劑、餐具洗滌劑、清洗劑及個人防護制品。它們的產量極大，人們往往在使用后都會直接排放到污水系統，并因此輸入到污水處理廠和表層水。大量事實證明，這類產品與環境密切相關。隨著國家對環境的越來越重視，它們在環境中的命運和對環境的主要影響這個基本事實也應該被我們重視起來，然后想辦法把這種對環境的傷害降到最低。

要想了解表面活性劑如何對環境構成傷害，我們就要先了解它的結構。表面活性劑是一類分子結構上含有一個親水部分和一個疏水部分的物質。通常，疏水部分是碳氫化合物（直鏈或支鏈），而親水部分是由離子或強的極性基因（如聚乙二醇醚集團）所組成。其中親水部分和疏水部分在分子中相對的排列順序可以是多種多樣的。這類化合物由于這種特征結構才具有獨特的性能，即界面活性。例如在水中，表面活性劑分子按如下方式分布：表面活性劑在界面處的濃度高于溶液的濃度，這種習性是由兩親結構（親水部分和疏水部分）造成的。在相界面上，還會出現表面活性劑分子的定向排列。這樣就導致體系性能的變化，即水與鄰近相之間的界面張力降低、潤濕性能變化以及界面處形成雙電層。當溶液內部的表面活性劑一旦超過某一濃度，便會形成表面活性劑聚集膠（膠束）。因表面活性劑主要是應用在水溶液中，因此按親水基的種類可以分為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑和兩性表面活性劑。

當了解了表面活性劑的基本結構，我們再來談一下它如何對環境和人類的健康安全產生影響。

1表面活性劑對水體的危害

目前絕大部分的表面活性劑在使用后未經妥善處理即排放到河流、海洋等自然水體中，常造成水體污染并出現泡沫橫飛的景象，同時消耗了水中的溶解氧，影響了水體質量。表面活性劑在水體中的質量濃度過高時，會出現持久性泡沫，這些泡沫在水面形成隔離層，減弱了水體與大氣間的氣體交換，致使水體發臭。表面活性劑濃度的增加會使水體的表面張力快速下降，不溶或微溶于水的污染物在水中濃度增大，這種增溶行為會導致間接污染，改變水體性質。表面活性劑濃度達到一定程度時則會影響污水處理過程，增大經濟投入;飲用水中若含有過多表面活性劑時，會有不良的臭味及油膩感;用含有表面活性劑的水灌溉農田，會使農作物的產量受到嚴重影響;大量的排放不僅對降解菌有毒害作用，而且會抑制降解菌在污染物表面的吸附。延遲污染物的降解;含氮、磷的表面活性劑還會造成水體富營養化。

2表面活性劑對土壤的影響

表面活性劑的大量排放會使其殘存于土壤中，并且會向下遷移而污染地下水。這種潛在危害性也是不容忽視的。作為各種物質循環及能量交換的重要場所，土壤通常是污染物在環境中遷移、滯留和沉積的目的地，是環境污染的最終承受者，表面活性劑在土壤中的大量存在會對其造成危害。表面活性劑影響土壤性質。表面活性劑在土壤上的吸附能夠顯著地改變土攘的物理化學性質，當質量分數過高時會使土攘的表面從親水性向疏水性變化，導致土壤的吸水性降低，影響土壤的持水性能。表面活性劑與土壤中各種離子的交換反應會改變土壤溶液的pH值;與污染水體同理，它會影響土壤中的降解菌，延遲其它污染物的降解。表面活性劑可與土壤中的重金屬發生競爭吸附，當其質量分數過高時，能降低土壤中鎘的可移動性和生物有效性，并導致礦物質和氧氣的耗竭。

無論是對水體的污染還是對土壤的污染，都會通過生物鏈的供應最終影響到人類的健康安全。越來越多的實驗已經證明表面活性劑可以通過皮膚吸收、腸吸收和代謝作用來影響人類健康。

近些年隨著經濟發展和消費水平的不斷提高，人類對這類產品毒理學和藥理學安全性的關注也在不斷加強，這就使得下游企業對于表面活性劑等關鍵原材料的品質要求持續提高，另一方面，隨著社會資源節約、環境保護意識的加強，消費者的綠色環保需求的增強也要求企業對產品的安全性、資源的可再生性、環境友好性等重視程度逐步提高。因此，采用天然可再生資源為原料生產的性能優良、更具有價格競爭優勢的天然油脂基表面活性劑，日益受到重視并快速發展。例如AES、APG、MES等。這類產品不僅具有較強的去污力、與酶相容性好、抗硬水能力強，而且還具有增效特性高、節水易漂洗，最關鍵的是對皮膚刺激小、可降解性強，對環境污染小等諸多優點。

除了對洗滌原料的優化選擇外，在生產日用洗滌劑劑方面我們也應當應遵循以下原則：

1.??? 嚴格制定使用說明書，盡量排除不希望有的副作用;

2.??? 如果不可能排除無意中的錯用，則不應導致嚴重的健康問題;

3.??? 即使長期暴露于人類環境的個別組分中，也必須不致危及健康。

4.??? 集中收治廢棄物，專業治理，以免對環境造成影響，加大后期治理難度和費用。

總之要跟上時代發展的步伐，科學制定發展道路，并通過規模化生產及技術創新不斷降低成本，滿足消費者高品質需求，使競爭優勢更加突出，以達到行業的健康發展。