科学发展表面活性剂

刘艳森 杜艳飞

表面活性剂是一类能使液体表面张力降低的有机化合物，具有分散、渗透、增溶、乳化、润湿、起泡、杀菌等诸多功效。自从20世纪30年代第一个合成的表面活性剂开发以来，这类产品无论在其总产量，或者是所包括的化学结构的种类，以及应用领域等方面都经历了异乎寻常的发展。近几年里，表面活性剂市场经历了多种变化，表面活性剂的应用范围也越来越广泛。更多的被应用在日用制品、食品、医药、农业消防等领域。

其中，日用制品是应用表面活性剂的重要领域之一，这类产品包括洗涤剂、餐具洗涤剂、清洗剂及个人防护制品。它们的产量极大，人们往往在使用后都会直接排放到污水系统，并因此输入到污水处理廠和表层水。大量事实证明，这类产品与环境密切相关。随着国家对环境的越来越重视，它们在环境中的命运和对环境的主要影响这个基本事实也应该被我们重视起来，然后想办法把这种对环境的伤害降到最低。

要想了解表面活性剂如何对环境构成伤害，我们就要先了解它的结构。表面活性剂是一类分子结构上含有一个亲水部分和一个疏水部分的物质。通常，疏水部分是碳氢化合物（直链或支链），而亲水部分是由离子或强的极性基因（如聚乙二醇醚集团）所组成。其中亲水部分和疏水部分在分子中相对的排列顺序可以是多种多样的。这类化合物由于这种特征结构才具有独特的性能，即界面活性。例如在水中，表面活性剂分子按如下方式分布：表面活性剂在界面处的浓度高于溶液的浓度，这种习性是由两亲结构（亲水部分和疏水部分）造成的。在相界面上，还会出现表面活性剂分子的定向排列。这样就导致体系性能的变化，即水与邻近相之间的界面张力降低、润湿性能变化以及界面处形成双电层。当溶液内部的表面活性剂一旦超过某一浓度，便会形成表面活性剂聚集胶（胶束）。因表面活性剂主要是应用在水溶液中，因此按亲水基的种类可以分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂。

当了解了表面活性剂的基本结构，我们再来谈一下它如何对环境和人类的健康安全产生影响。

1表面活性剂对水体的危害

目前绝大部分的表面活性剂在使用后未经妥善处理即排放到河流、海洋等自然水体中，常造成水体污染并出现泡沫横飞的景象，同时消耗了水中的溶解氧，影响了水体质量。表面活性剂在水体中的质量浓度过高时，会出现持久性泡沫，这些泡沫在水面形成隔离层，减弱了水体与大气间的气体交换，致使水体发臭。表面活性剂浓度的增加会使水体的表面张力快速下降，不溶或微溶于水的污染物在水中浓度增大，这种增溶行为会导致间接污染，改变水体性质。表面活性剂浓度达到一定程度时则会影响污水处理过程，增大经济投入;饮用水中若含有过多表面活性剂时，会有不良的臭味及油腻感;用含有表面活性剂的水灌溉农田，会使农作物的产量受到严重影响;大量的排放不仅对降解菌有毒害作用，而且会抑制降解菌在污染物表面的吸附。延迟污染物的降解;含氮、磷的表面活性剂还会造成水体富营养化。

2表面活性剂对土壤的影响

表面活性剂的大量排放会使其残存于土壤中，并且会向下迁移而污染地下水。这种潜在危害性也是不容忽视的。作为各种物质循环及能量交换的重要场所，土壤通常是污染物在环境中迁移、滞留和沉积的目的地，是环境污染的最终承受者，表面活性剂在土壤中的大量存在会对其造成危害。表面活性剂影响土壤性质。表面活性剂在土壤上的吸附能够显著地改变土攘的物理化学性质，当质量分数过高时会使土攘的表面从亲水性向疏水性变化，导致土壤的吸水性降低，影响土壤的持水性能。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;与污染水体同理，它会影响土壤中的降解菌，延迟其它污染物的降解。表面活性剂可与土壤中的重金属发生竞争吸附，当其质量分数过高时，能降低土壤中镉的可移动性和生物有效性，并导致矿物质和氧气的耗竭。

无论是对水体的污染还是对土壤的污染，都会通过生物链的供应最终影响到人类的健康安全。越来越多的实验已经证明表面活性剂可以通过皮肤吸收、肠吸收和代谢作用来影响人类健康。

近些年随着经济发展和消费水平的不断提高，人类对这类产品毒理学和药理学安全性的关注也在不断加强，这就使得下游企业对于表面活性剂等关键原材料的品质要求持续提高，另一方面，随着社会资源节约、环境保护意识的加强，消费者的绿色环保需求的增强也要求企业对产品的安全性、资源的可再生性、环境友好性等重视程度逐步提高。因此，采用天然可再生资源为原料生产的性能优良、更具有价格竞争优势的天然油脂基表面活性剂，日益受到重视并快速发展。例如AES、APG、MES等。这类产品不仅具有较强的去污力、与酶相容性好、抗硬水能力强，而且还具有增效特性高、节水易漂洗，最关键的是对皮肤刺激小、可降解性强，对环境污染小等诸多优点。

除了对洗涤原料的优化选择外，在生产日用洗涤剂剂方面我们也应当应遵循以下原则：

1.    严格制定使用说明书，尽量排除不希望有的副作用;

2.    如果不可能排除无意中的错用，则不应导致严重的健康问题;

3.    即使长期暴露于人类环境的个别组分中，也必须不致危及健康。

4.    集中收治废弃物，专业治理，以免对环境造成影响，加大后期治理难度和费用。

总之要跟上时代发展的步伐，科学制定发展道路，并通过规模化生产及技术创新不断降低成本，满足消费者高品质需求，使竞争优势更加突出，以达到行业的健康发展。