Con lo sviluppo dell'industria chimica e l'uso diffuso di sostanze chimiche, un gran numero di composti organici chimici sintetici entrano nell'ambiente attraverso vari canali. Alcuni di questi composti possono essere rapidamente degradati dai microrganismi presenti nell'acqua o nel suolo.
Tuttavia, esistono anche molti composti che hanno strutture e proprietà chimiche diverse dalla materia organica naturale. Al momento non è stato trovato alcun sistema microbico in grado di decomporre efficacemente tali composti. Di conseguenza, tali composti mostrano le caratteristiche di essere difficili da degradare da parte dei microrganismi, facendo sì che questi composti esistano e si accumulino nell'ambiente per lungo tempo. Alcuni di essi sono altamente tossici e possono avere effetti "a tre rischi", rappresentando una minaccia per la salute umana.
-Attivatore-
Il componente base del detersivo sintetico è il tensioattivo e la sua struttura molecolare è caratterizzata da asimmetria. L'intera molecola del tensioattivo può essere divisa in due parti: una è un gruppo apolare cioè lipofilo (lipofilo), detto anche gruppo idrofobo (gruppo idrofobico C) o gruppo lipofilo: gli altri due sono gruppi idrofili polari, detti gruppi idrofili (gruppo idrofobo).
Pertanto, le molecole di tensioattivo hanno proprietà anfifiliche. Le acque reflue domestiche e le acque reflue industriali che utilizzano tensioattivi contengono una grande quantità di tensioattivi. Ad esempio, il principio attivo del detersivo è il dodecil solfonato, che è un tipico tensioattivo. Il suo gruppo idrofilo è -OS03 e il suo gruppo idrofobo è una catena idrocarburica contenente un anello benzenico.
I tensioattivi sono generalmente suddivisi in diversi tipi in base alla struttura chimica della molecola del tensioattivo. Poiché il gruppo idrofilo del tensioattivo contiene solitamente solo carbonio e idrogeno, la differenza nella lipofilicità non è molto evidente. Tuttavia, i gruppi idrofili nelle varie molecole di tensioattivo possono essere molto diversi, quindi le persone classificano sempre i tipi di tensioattivi in base alla struttura e alle proprietà dei gruppi idrofili nelle molecole di tensioattivo.
In base al tipo di ioni, possono essere suddivisi in tensioattivi ionici e tensioattivi non ionici, mentre i tensioattivi ionici possono essere suddivisi in tensioattivi anionici, tensioattivi cationici, tensioattivi anfoteri, ecc. in base al tipo di ioni tensioattivi generati nell'acqua. Inoltre, ci sono alcuni tensioattivi speciali.
Negli ultimi anni, l'industria dei detersivi nel mio paese si è sviluppata rapidamente e la sua produzione è aumentata di anno in anno. Esistono due tipi di tensioattivi: 1, 2-amminobenzene solfonato, comunemente noto come detergente duro (in breve ABS), contiene fosforo ed è facile da produrre molta schiuma, perché la sua base ha molte catene e ha 4 atomi di carbonio atomi, è una materia organica difficilmente biodegradabile.
Comunemente utilizzato prima degli anni '60: l'2-amminobenzene solfonato lineare, comunemente noto come detergente morbido (in breve LAS), appartiene alla materia organica biodegradabile, ha sostituito l'ABS, la schiuma è notevolmente ridotta, ma contiene ancora fosforo. Il fosforo è uno dei principali elementi che causano l'eutrofizzazione dei corpi idrici.
Tra i tensioattivi attualmente più utilizzati nel mio paese, i tensioattivi anionici (principalmente 2-aminobenzene solfonato LAS lineare) rappresentano il 70% del totale, i tensioattivi non ionici rappresentano il 20% del totale e altri rappresentano 10%.
Il LAS è una sostanza difficilmente biodegradabile. Il suo utilizzo diffuso provoca inevitabilmente l’inquinamento dell’ambiente acquatico. È elencato come inquinante di seconda classe negli standard ambientali del mio paese.
I tensioattivi (CLAS) nelle acque reflue esistono in due forme: stato disperso e adsorbimento sulla superficie di particelle colloidali. I tensioattivi anionici hanno la funzione di inibire e uccidere i microrganismi e inibiscono anche la degradazione di altre sostanze tossiche. Allo stesso tempo, la formazione di schiuma dei tensioattivi nell'acqua ridurrà il tasso di riossigenazione e il grado di ossigenazione dell'acqua, causando il deterioramento della qualità dell'acqua. Se viene scaricato direttamente nel corpo idrico senza trattamento, causerà problemi di eutrofizzazione nei laghi, nei fiumi e in altri corpi idrici: il LAS può emulsionare altri inquinanti nel corpo idrico, aumentare la concentrazione di inquinanti e aumentare la tossicità di altri inquinanti, provocando inquinamento indiretto.
I detersivi sintetici non sono ampiamente utilizzati solo nella vita familiare quotidiana, ma anche nell'industria delle fibre tessili, nell'industria della carta, nell'industria del cuoio e nell'industria alimentare.
-plastificante-
Da quando Hyatt utilizzò il cervello stecco come plastificante per il nitrato di cellulosa nel 1868, i plastificanti si sono sviluppati rapidamente. Ha la produzione e il consumo maggiori tra tutti gli additivi per la lavorazione della gomma e della plastica e ha il maggior numero di varietà.
La produzione di plastificanti nel mio paese è iniziata a metà degli anni-1950, ma la velocità di sviluppo è stata relativamente lenta. Si è sviluppato rapidamente a partire dagli anni ’90. Nel 2023, ci sono più di 300 importanti produttori di plastificanti in tutte le province, regioni autonome e comuni ad eccezione del Tibet. Si stima che la capacità di produzione annuale raggiunga i 2 milioni di tonnellate e ci sono dozzine di grandi imprese con una capacità di produzione annua di oltre 10,000 tonnellate.
Allo stato attuale, le varietà di plastificanti tendono ad essere complete. I plastificanti possono essere suddivisi in ftalati, altri benzoati, esteri dell'acido dibasico alifatico, esteri fosforici, epossidici, esteri di poliacidi benzenici, aceto di petrolio, paraffina clorurata e plastificanti poliestere in base alla loro struttura chimica.
I plastificanti ritardanti di fiamma includono paraffina clorurata, paraffina liquefatta e plastificanti fosfatici, plastificanti resistenti agli agenti atmosferici e alla luce includono olio di soia epossidico, olio di semi di cotone epossidico, olio di lino epossidico, enzimi epossidici e altri plastificanti epossidici, plastificanti resistenti all'inquinamento includono BBP, plastificanti di estrazione i plastificanti resistenti includono plastificanti poliestere, i plastificanti non tossici includono acetato di tributile butile, ecc., i plastificanti resistenti al freddo includono DOS DOA DOG ED3, ecc. Inoltre, sono disponibili DOP di grado isolante, di grado alimentare e di grado farmaceutico.
Al giorno d'oggi, ci sono dai 30 ai 40 plastificanti comunemente usati. Diversi plastificanti comuni sono mostrati nella figura seguente.
I plastificanti sono principalmente composti di acido acetico, che sono i componenti principali della plastica sintetica. Sono composti difficili da biodegradare e sono anche inquinanti tossici. Le acque reflue industriali portano plastificanti dell'acido acetico nell'ambiente naturale. Una volta entrati nel corpo umano attraverso la catena alimentare, possono causare nefriti tossiche e avere effetti inibitori e anestetici sul sistema nervoso centrale.
-Antiparassitari sintetici-
Attualmente esistono più di 1.000 tipi di pesticidi sintetici prodotti e utilizzati nel mondo. La produzione globale di pesticidi chimici (in termini di principi attivi) è di circa 2 milioni di tonnellate, principalmente organoclorurati, organofosforici e carbammati, tra cui gli erbicidi sono 800,000 tonnellate (40%), gli insetticidi sono 700,{{7 }} tonnellate (35%), i fungicidi sono 400,000 tonnellate (20%) e altri sono circa 100,000 tonnellate. Con il continuo aumento degli sforzi di protezione ambientale nei paesi sviluppati, la produzione di pesticidi si è gradualmente spostata verso i paesi in via di sviluppo e anche la produzione di pesticidi nel mio paese ha continuato ad aumentare e l'attuale produzione annua ha raggiunto più di 200,000 tonnellate.
I pesticidi organoclorurati (OCP) sono una classe di sostanze organiche tossiche, difficili da degradare con proprietà chimiche stabili. Sono generalmente solubili in grassi, lipidi o solventi organici. La loro massa molecolare relativa è generalmente 300~400, compresi i primi e più utilizzati insetticidi DDT ed esaclorobenzene (CHCH), nonché lindano, DDT, clordano, eptacloro, aldrin, dieldrin, ecc.
Sebbene le strutture chimiche e la tossicità dei pesticidi organoclorurati varino, le loro proprietà fisiche e chimiche sono fondamentalmente simili, come bassa volatilità, proprietà chimiche stabili, difficile decomposizione e lungo periodo residuo.
DDT, aldrin, clordano, dieldrin, endrin, mirex e toxafene sono inclusi nell'elenco degli inquinanti organici persistenti della Convenzione di Stoccolma. L'HCH è uno dei 129 inquinanti controllati prioritari identificati dall'Autorità Palestinese.
I pesticidi organoclorurati hanno una bassa solubilità in acqua e verranno assorbiti dalle particelle del terreno dopo essere entrati nell'ambiente e il periodo di ritenzione può durare diversi anni. Inoltre, gli organismi acquatici presenti nell’ambiente hanno una forte capacità di arricchire i pesticidi organoclorurati. Dopo essere entrati nel corpo umano attraverso la catena alimentare, i pesticidi organoclorurati possono accumularsi in tessuti come fegato, reni e cuore.
Poiché i pesticidi organoclorurati sono estremamente tossici e difficili da decomporre, continueranno ad accumularsi in natura e a causare inquinamento secondario. Pertanto, il mio paese ne ha vietato la produzione e l’utilizzo a partire dagli anni ’70.
I pesticidi organofosforici comunemente utilizzati oggi sono stati sviluppati per sostituire i pesticidi organoclorurati. I pesticidi organofosforici rappresentano oltre l'80% della quantità totale di pesticidi, inclusi triclorfon, dimetoato, diclorvos, metil parathion, malathion e parathion, ecc., con una massa molecolare relativa di 275 ~ 375, che è un materiale difficile da biodegradare materia organica.
Il valore logaritmico della solubilità dei pesticidi organofosforici in acqua è 1~2 mg/L. Questo tipo di composto è più facile da degradare rispetto ai pesticidi organoclorurati, quindi il suo tempo di ritenzione nell'ambiente è più breve. A causa della sua buona solubilità in acqua, il suo processo di adsorbimento dei sedimenti e di bioaccumulo è meno significativo, ma è una sostanza altamente tossica e il suo meccanismo di tossicità consiste nell'inibire l'enzima colinesterasi degli organismi.
-Tintura sintetica-
I coloranti si riferiscono a sostanze organiche in grado di colorare fibre e altri materiali e si dividono in due categorie: naturali e sintetici.
I coloranti naturali si dividono in coloranti vegetali, come l'alizarina, ecc.: coloranti animali, come il tricoloma. I coloranti sintetici, noti anche come coloranti artificiali, sono principalmente distillati dal catrame di carbone (o lavorati dal petrolio) e lavorati mediante processi chimici, comunemente noti come "coloranti di catrame di carbone". Poiché i coloranti sintetici erano costituiti principalmente da rami fenilici come materie prime nelle prime fasi di sviluppo, a volte vengono chiamati "coloranti all'anilina".
Rispetto ai coloranti naturali, i coloranti sintetici presentano i vantaggi di colori brillanti, lavabilità e durata. In quarto luogo, possono essere prodotti in serie. Sono ampiamente utilizzati in settori quali quello tessile, della stampa e della tintura, della fabbricazione della carta, della medicina e dell'alimentazione.
I coloranti sono suddivisi in coloranti azoici, coloranti diretti, coloranti dispersi e coloranti allo zolfo in base alla loro struttura chimica. Tra questi, i coloranti azoici sono quelli più utilizzati in termini di varietà o quantità. La struttura delle molecole di colorante azoico contiene anelli benzenici e legami "-N=N-" e la struttura molecolare è relativamente stabile. Le acque reflue scaricate dal processo di produzione dei coloranti azoici hanno un'elevata concentrazione e cromaticità di materia organica ed è difficile degradarsi naturalmente dopo essere state scaricate nell'ambiente. Spesso una fabbrica di tintura provoca l'inquinamento delle falde acquifere di un fiume o di due villaggi e ciò ha un effetto "causante". Non è facile degradarsi anche se rimane a lungo nell'ambiente, il che è estremamente dannoso per la salute umana.
Attualmente, i coloranti utilizzati nei paesi di tutto il mondo sono principalmente coloranti sintetici, con una produzione annua stimata di circa 800,000 tonnellate, e la varietà e la quantità di coloranti sono ancora in crescita. L'industria dei coloranti è un'importante industria della chimica fine. Molte industrie utilizzano vari coloranti, come il tessile, la stampa e la tintura, la fabbricazione della carta, l'industria alimentare, ecc., che scaricano nell'ambiente una grande quantità di acque reflue contenenti vari coloranti sintetici.
Le caratteristiche principali dei coloranti sintetici sono composizione complessa, alta concentrazione, elevata cromaticità, difficile degradabilità e scarsa biodegradabilità. Se scaricato direttamente, causerà un grave inquinamento ai corpi idrici circostanti. Un numero considerevole di coloranti sintetici sono difficili da biodegradare e alcuni hanno dimostrato di essere tossici per l’uomo. Ad alte concentrazioni, quasi tutti i coloranti hanno un effetto inibitorio sugli organismi e anche i coloranti cationici hanno un effetto inibitorio sui microrganismi a basse concentrazioni.