林锦汉表面活性剂安全.pptx

L/O/G/O表面活性剂对环境和人类的安全性研究化 工 学 院 -林 锦 汉 传统观念上认为，表面活性剂是一类即使在很低浓度时也能显著降低表（界）面张力的物质。随着对表面活性剂研究的深入，目前一般认为只要在较低浓度下能显著改变表（界）面性质或与此相关、由此派生的性质的物质，都可以划归表面活性剂范畴。 2 没有买卖就没有杀害对于咱们化学我也给出一个标语- 3 4 5 6 英国著名界面化学家Ckint说：“冰淇淋是我们最爱的食物；有了洗涤剂我们的生活才如此美好。若没有表面活性剂，这两样东西都不会有。这真是太可悲了。” 7 面包/鸡蛋类:防止小麦粉中直链淀粉的疏水作用,从而防止老化/回生,降低面团粘度,便于操作,促使面筋组织的形成,提高发泡性,并使气孔分散/致密,促使起酥油乳化/分散,从而改善组织和口感。例如,在面包中加入面粉量的0.2%0.3%的单甘酯,可有效地防止老化,使面粉变得柔软。添加面粉量0.2%0.5%的蔗糖酯(HLB11以上),可提高发泡效果,并且有润湿性,使面包/蛋糕口感更绵软。 8 饼干类:使起酥油乳化/分散,改善组织和口感,提高面团亲水性,便于配料搅拌,提高发泡性,使气孔分散/致密。 9 面条类:减少成品水煮时淀粉的溶出,降低损失,增强弹性/吸水性和耐折断性,提高面团的亲水性,降低面团粘度,便于操作。例如,在面条中加入小麦粉量0.3%0.5%的大豆磷脂,可增强产品的韧性,即使煮熟后也不会延伸变形。 10 常见的化妆品一般都是膏状或乳霜状的，其中既含有油也含有水，而且分散得非常均匀。水油不相容，那如何能使它们在护肤品中和平共处呢？表面活性剂在这时就发挥了重要的作用乳化作用（Emulsification）。在水性环境中，表面活性剂形成胶束，把油的小颗粒包裹在胶束的中心，相当于在油颗粒外面套上了一件亲水的外衣，使它们能够自在又均匀地分散在水中，形成稳定的乳液（emulsion）。而当乳液被涂到皮肤上时，这些胶束就会破裂，从而释放出油颗粒（通常即是化妆品的有效成分）被皮肤吸收。 11 据中国经济景气月报2010年3月报道，2009年我国仅洗涤用品总量己达692.9万吨，专家预测全世界洗涤剂总量将从2000年的5000万吨增加到2050年的12000万吨 12 一、英文名： Disodium Monolauryl Sulfosuccinate二、化学名：月桂基磺化琥珀酸单酯二钠三、化学结构式: ROCO-CH2-CH(SO3Na)-COONa四、产品特性1. 常温下为白色细腻膏体，加热后（70）为透明液体；2. 泡沫细密丰富；无滑腻感，非常容易冲洗；3. 去污力强，脱脂力低，属常见的温和性表面活性剂；4. 能与其它表面活性剂配伍，并降低其刺激性；5. 耐硬水，生物降解性好，性能价格比高。五、技术指标：1.外观（25）： 纯白色细腻膏状体2.含量 （%）： 48.050.03.Na2SO3（%）： 0.504.PH值（1%水溶液）： 5.57.0六、用途与用量：1.用途：配制温和高粘度高度清洁的洗手膏（液）、泡沫洁面膏、泡沫洁面乳、 泡沫剃须膏，也可配制爽洁无滑腻的泡沫沐浴露、珠光香波等。2.推荐用量：1060%。13 一、英文名：Cocoamidopropyl Betaine二、化学名：椰油酰胺丙基二甲胺乙内酯三、化学结构式：RCONH(CH2)3N+(CH3)2CH2COO- 四、产品特性:1.有优良的溶解性和配伍性;2.具有优良的发泡性和显著的增稠性;3.具有低刺激性和杀菌性，配伍使用能显著提高洗涤类产品的柔 软、调理和低温稳定性;4.具有良好的抗硬水性、抗静电性及生物降解性。五、技术指标:1.外观（25oC）： 微黄色透明液体 2.活性物（%）： 3013.氯化钠 （%）： 6.0 4.PH值（1%水溶液）：5.0-7.0六、用途与用量:1.用途：广泛用于中高级香波、沐浴液、洗手液、泡沫洁面剂等和家居洗涤剂配制中；是制备温和婴儿香波、婴儿泡沫浴、婴儿护肤产品的主要成分；在护发和护肤配方中是一种 优良的柔软调理剂；还可用作洗涤剂、润湿剂、增稠剂、抗静电剂及杀菌剂等。2.推荐用量：香波和浴液中为3-10%；美容化妆品中为1-2%。14 表面活性剂对环境危害分析土壤环境中表面活性剂的危害性分析 水体环境中表面活性剂的危害性分析 表面活性剂生物效应的危害性分析 15 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。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90%189%。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45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。 16 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。直链烷基苯磺酸钠（Linear Alkylbenzene Sulfonates)别名 阴离子表面活性剂土壤环境中表面活性剂的危害性分析 17 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（ critical micell concentration ）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。 18 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嗅和味，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，抑制了其它有毒物质的降解，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。 19 20 无磷配方 成为广告标语 21 表面活性剂生物效应的危害性分析 表面活性剂对水生植物的影响表面活性剂对水生动物的影响表面活性剂对陆生植物的影响表面活性剂对陆生动物的影响 表面活性剂对微生物的影响表面活性剂对人体的影响22 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。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。23 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。遭受污染的鱼类通过食物链进入人体，对人体内各种酶产生抑制作用，影响肝脏和消化系统，降低人体对疾病的抵抗能力。 24 LC50 ：（Lethal Concentration 50，致死中浓度/半致死浓度/半数致死浓度）表示杀死 50% 防治对象的药剂浓度，单位为PPm 。半数致死浓度是衡量存在于水中的毒物对水生动物和存在于空气中的毒物对哺乳动物乃至人类的毒性大小的重要参数。毒物的致死效应与受试动物暴露时间有密切关系。如果用 LC50表示水中毒物对水生生物的急性毒性，必须在LC50前标明暴露时间，如24小时LC50、48小时LC50和96小时LC50等。如果用LC50表示空气中毒物对哺乳动物的急性毒性，一般是指受试动物吸入毒物2小时或4小时后的试验结果，可不注明吸入时间，但有时也可写明时间参数。 25 表面活性剂对水生动物的影响 26 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。 27 表面活性剂对陆生植物的影响表面活性剂对陆生植物的影响植物种类影响小麦较低浓度的表面活性剂能够促进小麦淀粉酶活性及根芽生长，但随其浓度的增加，淀粉酶活性及根芽生长将受到强烈的抑制；可使小麦根中多环芳烃的含量下降，却提高了小麦叶中多环芳烃的含量；表面活性剂能促进镉在小麦叶中的积累，导致细胞膜脂过氧化水平大大高于单纯镉污染下的水平。 黄豆表面活性剂能加剧Al 3+对玉米幼苗的毒害作用，使细胞脂质过氧化作用加剧，质膜透性上升，叶绿素含量下降，当表面活性剂浓度在CMC以上时，玉米光合速率及蒸腾速率急剧降低。树木表面活性剂经由气孔可在很短时间内穿透树叶，导致接近气孔处叶肉细胞的细胞质开始退化，叶片气孔扩张。 28 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。表面活性剂还可使猪肝脏中的SOD酶活力、MDA、NO、胆固醇含量改变，致使肝组织细胞出现不同程度充血及脂变，这种肝脏一旦流入市场，将危害人体健康。 29 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，使疏水性污染物的生物可利用性降低，但这种抑制性也同样出现在亲水性的污染物中。 30 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。表面活性剂对微生物的影响 31 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。但非离子表面活性剂毒性也很大，Zigterman和Regan得出非离子表面活性剂对土壤中的微生物生长影响很大，能够刺激抗体分泌物的产生，破坏液相膜，增加表皮的穿透交换能力。 表面活性剂对微生物的影响 32 化学合成表面活性剂最早出现在十九世界初，由德国化学家以人工合成原料作为洗洁剂，但只限供于工业用途。到了1933年，美国成功地自石油副产物（焦油）中提炼出石化表面活性剂，之后随着洗衣机的普及化，石化合成清洁剂自此深入每个家庭之中。非离子表面活性剂中，壬基酚聚乙氧基醇类（NPEO）约占市场的八成 ，为工业洗涤及去除油污之主要成份，广用于清洗工业及乳化工业，过去皆认为是安全无虞的，但其 代谢衍生物壬基(苯)酚（NP）在水环境中不易被分解，且其化学结构与动物及人类之雌性荷尔蒙酷似，被视为环境荷尔蒙的一种。 33 34 35 36 化学合成表面活性剂的成分结构在自然界是看不到的，微生物难以分解，当我们使用清洁剂做家事或用化妆品清洁、沐浴保养肌肤时，一方面，洗发水、沐浴露、洗面奶、护肤品中的化学成分会进入体内，另一方面，所有的清洁剂都会排入水中，如果是天然成份则微生物可以加以分解吸收变成养分，回归入大自然的一部分，但是难以分解的化学合成表面活性剂则会被一般动植物吸收或食入，经过食物链再进入人体，人体同样无法分解这些化学成分，因而逐渐会累积，影响荷尔蒙及生理分泌系统，造成生理系统的失衡，还能使细胞变性，而导致病变！ 37 表面活性剂的特性是使油脂与水溶合，因此会破坏皮肤表皮的皮脂保护膜，进而破坏角质层，再溶解颗粒层的油脂，长期下来则使肌肤表层的防护壁丧失作用而无法抵抗异物侵入，最终侵害基底层细胞后渗透进入肌肤内部微血管，因此进入到人体血液循环系统，在人体内部循环伤害。化学合成表面活性剂不但是清洁用品、保养品、化妆品的主要原料，并且也广泛使用在外用药膏、纤维柔软加工剂（衣物）方面，这些物品都是直接接触在人体皮肤上，使用时则因长期接触而产生皮肤上的异常，如美发业、餐饮厨房工作者的手部，常见粗糙、指掌角皮症（富贵手）等现象，这些都是受到化学合成界面活性剂的影响。 38 表面活性剂对人体的影响 表面活性剂对人体的影响主要可分为对皮肤的影响和进入体内产生的影响两方面：现代生活大部分的洗涤剂、护肤美容产品主要成分都是表面活性剂，长期使用会对皮肤产生刺激作用，使表皮老化，产生一定程度的损伤，重者可引起表皮坏死、腐肉形成和断裂；表面活性剂进入人体后产生的影响有很大一部分是通过作用于人体内的酶实现的，在一定浓度下，表面活性剂使原本不该活化的酶被激活，而在高于一定浓度时，酶的活性又被抑制，打乱了人体正常的生理功能，表面活性剂的毒性就通过种种病症表现出来。 39 其中口服进入人体的量最大表面活性剂进入人体后的毒性与其进入人体的途径有关系表面活性剂的进入途径口服皮肤渗透注射 表面活性剂对人体的影响 40 国外一些人体实验结果表明，LAS 的摄入可使血红蛋白、红细胞以及白细胞数量发生变化，使血清蛋白成比例地变化，胆固醇含量升高。表面活性剂对人体消化系统也有一定影响，主要是影响消化与吸收功能，溶解消化道黏膜的脂肪，改变其渗透性，从而影响营养物质的吸收。尤其是人工合成的表面活性剂易在人体内积聚，难于降解。表面活性剂对人体的影响 41 表面活性剂的降解 完整的表面活性剂生物降解需经历 3 个过程：初级生物降解（母体分子结构消失，特性发生改变）；达到环境可以接受的程度（降解得到的任何产物不再导致污染）；最终生物降解（完全转化为二氧化碳和水等无机质和代谢物）。 42 表面活性剂的降解 现在人们对 LAS 的降解研究得最多，一般认为其生物降解主要包含 3 种作用机理：通过 -氧化作用使烷基链上的末端甲基氧化以及通过 -氧化作用或 -氧化作用使长链分子断开形成短链的磺基苯羧酸；氧化开裂作用使苯环打开；脱磺酸过程去除取代的磺酸盐。 43 表面活性剂的降解 表面活性剂的生物降解对环境既有正面效果也有负面效果 44 表面活性剂的降解 正面影响主要是表面活性剂被去除，并在其被降解去除过程中，可以增加了环境中碳氢化合物的吸收速度，可使一些其它污染物作为协同代谢物被降解。 45 负面影响主要表现在以下几个方面：表面活性剂的生物降解会导致环境中矿物质和氧气的耗竭表面活性剂对降解菌有毒害作用，会抑制降解菌在污染物表面的吸附，减小其对污染物的吸收转化速率。表面活性剂降解产生的代谢中间产物的毒性可能比原有表面活性剂的毒性更大。表面活性剂作为优先生物可利用的基质被降解，从而延迟了土壤中其他有机污染物的降解。 46 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。 47 结语所以，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的才可向环境排放。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。 48 49 返回50