أثر المنظفات الصناعية على البيئة
الأستاذ الدكتور عبدالإله خالد الشيخ حمّود
سلطنة عُمان -كلية التربية بنزوى-قسم العلوم
-----------------------------------------------------------
الملخص:
أصبحت تستخدم المنظفات الصناعية كبديل للصابون في أعمال الغسيل و التنظيف، وقد كان الكيميائي الألماني كرافت هو أول من لاحظ أن الأحماض العضوية التي تحوي مجموعة السلفونيك تعطي عند تفاعلها مع الكحولات ذات السلاسل الكربونية الطويلة استرات تكوّن رغوة عند رجها مع الماء مشابهة بذلك الصابون. و تمكنت شركة فاربين من إنتاج مادة بديلة للصابون بتفاعل حمض الكبريتيك مع بعض الكحولات ذات السلاسل الكربونية الطويلة ،كما حضر الألمان نوع جديد من المنظفات بسلفنة الهيدروكربونات بحمض الكبريتيك , و بتفاعل سلفونات دوديسيل البنزن مع هيدروكسيد الصوديوم يتشكل الملح الصوديومي لهذه السلفونات وهي المادة المستخدمة في مساحيق التنظيف. و يعتبر التايد أول منظف صناعي أعد للاستخدام في آلات الغسيل الكهربائية.
و قد استخدمت ملايين الأطنان من هذه المنظفات الصناعية و مازالت تستخدم حتى الآن ، و قد تسبب الإسراف في استخدامها في حدوث أضرار كثيرة للمجاري المائية مثل الأنهار و البحيرات حيث تذهب إليها مع مياه الصرف الصحي و تؤدي إلى حدوث رغوة كبيرة تغطي سطح الماء. و أدى ذلك إلى أضرار للبيئة و لكل ما يعيش فيها ،كما أن بعض هذه المواد قد يعود مرة أخرى إلى الإنسان عن طريق مياه الشرب و يسبب له كثيراً من الضرر.
و تتحلل المنظفات اليسرة بواسطة البكتيريا أو في جسم الكائن الحي أو بواسطة الضوء الطبيعي و أكسجين الهواء إلى مواد أخرى ليس لها أثر ضار على البيئة.
أما المنظفات العسرة فتتصف بثباتها النسبي و تحتاج إلى وقت طويل لتحللها و تسبب ضرراً كبيراً للبيئة لأنها تبقى ثابتة زمناً طويلاً و يبقى أثرها السام زمناً طويلاً أيضاً.
و عندما تكوّن المنظفات رغوة كبيرة فوق سطح المجاري المائية فهي تمنع تبادل الأكسجين بين الهواء و الماء مما يضر كثيراً بمختلف الكائنات الحية التي تعيش في الماء ، كما أن لها قدرة على استخلاص بعض الفلزات الثقيلة من الرواسب الموجودة في قيعان بعض الأنهار و البحيرات و تعيدها إلى الماء فتصبح في متناول الكائنات التي تعيش في هذه المياه مما يؤدي إلى قتلها في أغلب الأحيان. لذلك يجب عدم الإسراف باستخدام المنظفات و خاصة العسرة منها ، لما لها دور سلبي على البيئة.
أثر المنظفات الصناعية على البيئة
الأستاذ الدكتور عبدالإله خالد الشيخ حمّود
سلطنة عُمان -كلية التربية بنزوى-قسم العلوم
----------------------------------------------------
مقدمة:
أصبح استخدم المنظفات الصناعية منذ زمن طويل على نطاق واسع بديلاً للصابون في أعمال الغسيل والتنظيف.
وقد كان الكيميائي الألماني كرافت أول من لاحظ أن الأحماض العضوية التي تحتوى على مجموعة السلفونيك في تركيبها ، تعطى عند تفاعلها مع الكحولات ذات السلاسل الكربونية الطويلة ، استرات تكوّن رغوة واضحة عند رجها مع الماء ، مشابهة بذلك الصابون .
كما تمكنت شركة فاربين الألمانية من إنتاج مادة بديلة للصابون قامت بتحضيرها بتفاعل حمض الكبريتيك مع بعض الكحولات ذات السلاسل الكربونية الطويلة ، وأمكنها بهذه الطريقة إنتاج عدة أنواع من كبريتات الألكيل.
وقد تبين أن أملاح الصوديوم لهذه المواد تعطى رغوة جيدة مع الماء مثل الصابون ، وأن لها قدرة عالية على التنظيف ، وأطلق على أول منظف صناعي من هذا النوع في ألمانيا اسم ( نكال ).
وقد حضرت بعد ذلك عدة أنواع من هذه المنظفات الصناعية فقامت شركة شل البريطانية بصنع منظف صناعي من كبريتات الألكيل وأطلقت علية اسم ( تيبول ) عام 1930.
كذلك قام الألمان بتحضير نوع جديد من هذه المنظفات أثناء الحرب العالمية الثانية بسلفنة الهدروكربونات بحمض الكبريتيك ، و عرفت هذه المنظفات باسم سلفونات الالكيل .
ورغم تنوع تركيب المنظفات التي من هذا النوع إلا إن أكثر هذه المواد استعمالا هي المادة المعروفة باسم ( سلفونات دوديسيل البنزن ) وهي مادة أساسية في أغلب المنظفات الصناعية المستعملة حاليا.
و بمعاملة مادة سلفونات دوديسيل البنزن بهدروكسيد الصوديوم يتشكل الملح الصوديومي لهذه السلفونات ، وهي المادة التي تستخدم في مساحيق التنظيف .
وقد ظهر أول منظف صناعي معد للاستخدام في آلات الغسيل الكهربائية عام 1946 وعرف باسم " تايد " وتميز بقلة رغوته في الماء .
وقد استخدمت ملايين الأطنان من المنظفات الصناعية وما زالت تستخدم حتى الآن ، ويقوم فعلها المنظف أساساً على قدرتها على خفض التوتر السطحي وتشتيت المواد الدهنية والأوساخ .
وقد تسبب الإسراف في استخدام هذه المنظفات في حدوث كثير من الأضرار للمجاري المائية مثل الأنهار والبحيرات ، وهي تذهب إلى هذه المجاري المائية مع مياه الصرف ، وتؤدي إلى حدوث رغوة كبيرة تغطي سطح الماء .
ولكي نعرف مدى سمية هذه المنظفات وما تسببه من أضرار للبيئة ولكل ما يعيش فيها ، يجب التعرض إلى تركيب هذه المنظفات والمواد الأخرى التي تضاف إليها ، ونتعرف على خواصها وزمن بقائها في البيئة والزمن اللازم لتحللها وإزالة أثارها .
يمكن تقسيم المنظفات الصناعية إلى قسمين رئيسين :
- القسم الأول : يتضمن المواد ذات النشاط السطحــي التي تتأين في الماء وتعرف باسم
" المنظفات الأيونية "
-القسم الثاني : يحتوي على المنظفات التي لا تتأين في الماء ؛ ولهذا فهي تعرف باسم
" المنظفات غير الأيونية " .
والمنظفات الأيونية نوعان :
1- المنظفات الآنيونية : تعطي هذه المنظفات أيونات سالبة في الماء أي آنيونات ، ومن أمثلتها أملاح الأحماض الدهنية ذات السلاسل الكربونية الطويلة كما في الصابون ، وأملاح سلفونات الالكيل , وأملاح كبريتات الآلكيل ذات السلاسل الكربونية الطويلة .
2- المنظفات الكاتيونية : تعطي هذه المنظفات أيونات موجبة ، أي كاتيونات ؛ ولهذا يطلق عليها اسم : (المنظفات الكاتيونية)) ومن أمثلتها أملاح الأمونيوم الرباعية المتصلة بسلسلة طويلة من ذرات الكربون كما في الكيل ((بولى ايثوكسى)) اثيل ثلاثي مثيل كلوريد الأمونيوم .
أما الصنف الثانى من المنظفات الذي لا يتأين في الماء ، فهو ( المنظفات غير الأيونية ) و هي على عدة أنواع مثل: البولى أوكسى ايثين ، أو ايثوكسيلات الكحولات ، وايثوكسيلات ألكيل الفينول ، والبولى جلايكولات ، وأسترات بعض الأحماض الدهنية طويلة السلسلة .
كما يوجد منظفات أخرى غير أيونيه تحضر من السكر وحمض اللوريك ( يعزل هذا الحمض من زيت جوز الهند ) ، ويمكن استعمال أحماض دهنية أخرى في تحضير هذه المنظفات ، و لهذه المنظفات رغوة منخفضة في الماء ، وليس لها أثر ضار في البيئة ، ويستعمل بعضها في صنع بعض مواد التجميل وشامبو الأطفال وبعض التحضيرات الدوائية .
و عادة لا تستعمل مواد التنظيف ( المواد الفعالة سطحياً ) وحدها ، ولكن يضاف لها بعض المواد الأخرى التي تساعد على رفع كفاءة عملية التنظيف ، ولا تزيد نسبة مادة التنظيف ( المادة الفعالة ) عادة على 20 % من المنظف الصناعي التجاري .
و يكون تكوين خليط المنظفات الصناعية التجارية الموجودة في الأسواق كما يلي :
تركيب المنظفات الصناعية :
1) مواد فعالة سطحياً :
سلفونات ألكيل بنزين - أيثوكسيلات الكحولات - ايثوكسيلات ألكيل الفينول... الخ .
2 ) مواد مساعدة على التنظيف :
بولي فوسفات الصوديوم - كبريتات صوديوم -سليكات صوديوم - زيوليت - سترات - حمض تترولو أسيتيك .
3) إضافات تبييض :
فوق بورات - فوق كربونات - إديتا.
4 ) إضافات قلوية:
صودا- سيليكات صوديوم .
5 ) مواد لوقاية النسيج : فوسفونات .
6 ) مواد تمنع تزايد الرغوة : سيليكونات .
7 ) مواد مزهية : مشتقات الأستلبين - بيرازول .
8 ) مواد مكسبة للرائحة : عطور مختلفة .
9 ) إنزيمات :
بروتياز – أميلاز للتخلص من النشويات والبروتينات.
10 ) إضافات منع الترسيب :
بولي كربوكسيلات – كربوكسي مثيل سيليولوز ، وهي مواد تساعد على الاحتفاظ بالدهون والأوساخ معلقة في المحلول وتمنع إعادة ترسبها على سطح النسيج .
بولي كربوكسيلات – كربوكسي مثيل سيليولوز ، وهي مواد تساعد على الاحتفاظ بالدهون والأوساخ معلقة في المحلول وتمنع إعادة ترسبها على سطح النسيج .
أثرها السام على البيئة :
رغم أن الهدف الأساسي من استخدام المنظفات الصناعية هو الحصول على مزيد من النظافة , إلا أن ما يتبقى من هذه المنظفات في مياه الغسيل يذهب مع مياه الصرف إلى المياه الجوفية وإلى المجاري المائية ويدفع في هذه المياه العديد من المواد الكيميائية التي تلوث البيئة وعناصرها المختلفة .
وأغلب هذه المواد الكيميائية لها أثر سام وهي تسبب ضرراً كبيراً للكائنات الحية التي تعيش في المجاري المائية كما أن بعض هذه المواد قد يعود مرة أخرى إلى الإنسان عن طريق مياه الشرب ويسبب له كثيرا من الضرر.
لقد بينت الدراسات أن الأثر السام لهذه المواد يتوقف على عدة عوامل ، أهمها :طبيعة هذه المواد ودرجة تركيزها في المجاري المائية ، والمدة التي تبقى فيها هذه المواد دون تحلل سواء كان هذا التحلل في الوسط المائي بواسطة البكتريا أو في جسم الكائن الحي من نبات أو حيوان أو بواسطة بعض العناصر الطبيعية مثل ضوء الشمس وأكسجين الهواء .
ويعرف هذا النوع من التحلل باسم " التحلل الحيوي " ويطلق عادة على المنظفات الصناعية التي تتحلل تحت هذه الظروف في زمن قصير نسبيا اسم " المنظفات اليسرة " وهي عادة ما تتحلل إلى مواد أخرى ليس لها أثر ضار على البيئة ( مثل سلفونات الألكيل ).
أما المنظفات الصناعية التي تتصف بثباتها النسبي وتحتاج إلى وقت طويل لتحللها ، فتعرف باسم " المنظفات العسرة " وهذا النوع من المنظفات يسبب كثيرا من الضرر بالبيئة لأنها تبقى ثابتة زمنا طويلا ويبقى أثرها السام أيضا زمنًا طويلاً ( مثل سلفونات دوديسيل البنزن ).
عندما تكوّن هذه المنظفات رغوة كبيرة فوق سطح المجاري المائية ومن ثم المسطحات المائية , فهي تمنع تبادل الأكسجين بين الهواء والماء مما يضر كثيراً بمختلف الكائنات الحية التي تعيش في الماء . كذلك تسبــب هذه المنظفــات أضــراراً أخرى لهذه الكائنات ،لأن لها القدرة على استخلاص بعـــض الفلزات الثقيلة مـن الرواســب الموجــودة في قيعــان بعــض الأنهــار والبحيرات ، وتعيد نشرها في الماء ، وبذلك تصبح هذه الفلـزات الثقيـلة في متناول الكائنات التي تعيش في هذه المياه مما يسبب لها ضرراً كبيراً وقد يؤدي إلى قتلها في أغلب الأحيان .
وتزداد قدرة المنظفات على استخلاص الفلزات الثقيلة من الرواسب عندما يصل تركيزها في الماء إلى نحو 0.05 - 1 مليجرام في كل ليتر من الماء .
وتعد سلفونات ألكيل البنزين بأنواعها مواد سامة إلى حد كبير بالنسبة للطحالب عندما يصل تركيزها في الماء إلى 10 - 30 مليجراما / ليتر من الماء . وبعض الطحالب قد تحتمل هذا التركيز العالي من المنظفات ، ولكن أغلب الأسماك والقشريات لا تحتمل هذا التركيز وتتأثر به بصورة أكبر من تأثر الطحالب ، ويعد تركيز المنظفات في الماء الذي قد يصل إلى 1 - 10 مليجرامات في الليتر كافيا للقضاء على هذه الأسماك والقشريات .
وقد تصل المنظفات الصناعية في بعض الأحيان إلى مياه الشرب ، وقد وصل تركيز هذه المنظفات في مياه الشرب في بعض البلـدان إلى نحو 0.01 - 0.06 مليجرام في كل لتـر من الميـاه النقيــة ,
ولا بد أن تركيز هذه المنظفات كان أعلـى من ذلـك كثيـرا في المياه قبل تنقيتها .
وتعد المنظفات غير الأيونية مثل إيثوكسيلات ألكيل الفينول من المنظفات الصناعية الجيدة فهي تتميز بقدرتها العالية على التنظيف بالإضافة إلى أنها سريعة التحلل في الماء ، ولا يبقى أثرها في البيئـــة طويلا ولكن ما يعيب هذا النــوع من المنظفات أنها عندما تتحلل حيوياً ، لا تتحلل بصورة كاملة بل يتم في هذه العملية التخلـص من الجزء الأليفاتى فقط في جزيء المنظف ، فتزول بذلــك السلسة الهيدروكربونية ، ولكنها لا تستطيع التخلص من الجزء الاروماتي الذي يمثله الفينول ..
ورغم السرعة التي تتم بها عملية تحلل هذا النوع من المنظفات إلا أنها تؤدي إلى تكوين منتج أشد سمية من المنظف الأصلي ، وهو الفينول الذي لا يتحلل بعد ذلك ، وهو مادة شديدة السمية بالنسبة لكـل الكائنـات الحيـة التـي تعيش في الماء .
كما ذكرنا أعلاه فإن بعض المواد تضاف إلى المنظفات و ليس لها دور حقيقي في عملية التنظيف مثل المواد المزهية و العطور ، و إنما تضاف إلى المنظفات لترغيب المستهلك دون أن يؤخذ بعين الاعتبار أثرها على البيئة.
فالبيرازول و مشتقاته المستخدمة كمواد مزهية لها تأثير ضار على المدى الطويل و خاصة عندما يزداد تركيزها في الماء و تحدث اضطراباً في عمليات تكوين خلايا الدم ،كما تحدث تقلص في العضلات و ضيقاً في التنفس.
أما مادة ثلاثي بولي فوسفات التي تدخل كمادة أساسية في تركيب المنظف من أجل تثبيت إيونات الكالسيوم و المغنسيوم الموجودة في المياه ، التي تجعل المنظف الصناعي صالحاً للاستخدام في المياه العسرة ، (بذلك تتفوق المنظفات الصناعية على الصابون) ، إذ لا يصلح الصابون للاستخدام في المياه العسرة ، لأنه يترسب على هيئة أملاح كالسيوم و مغنسيوم غير ذائبة في الماء.
و قد استبدلت الفوسفات بمواد تثبيت إيونات الكالسيوم و المغنسيوم مثل حمض الستريك و أملاحه ، أو حمض تترولو أسيتيك ، أو الزيوليت أو رباعي إتيلين ثنائي أمين المعروف باسم ( إديتا ) . لأن الفوسفات تسبب أضراراً شديدة للمجاري المائية ، إذ أنها عندما تصل إلى مياه الصرف تؤدي إلى حدوث ظاهرة التشبع الغذائي ، و هي ظاهرة تحدث في مياه البحيرات عندما تصل إليها نسبة عالية من مركبات الفوسفات مسببة انتشار الطحالب بشكل هائل و تفسد مياه هذه البحيرات .
إن بدائل الفوسفات المذكورة أعلاه أقل ضراراً من الفوسفات إلا أنها من المواد المخلبية التي تستطيع استخلاص الفلزات الثقيلة من الرواسب الموجودة في قيعان البحيرات و تجعلها في متناول الطحالب و الأسماك.
و قد استخدم حمض الستريك كبديل للفوسفات لأنه مادة غير سامة و لا تسبب ضرراً للبيئة ، و يتحلل بيولوجياً بسرعة كبيرة و لا يبقى في التربة أو في الماء زمناً طويلاً ، لكن عيبه أنه يفقد قدرته على تثبيت إيونات الكالسيوم و المغنسيوم بدرجات الحرارة المرتفعة نسبياً ، فهو لا يصلح للاستعمال في عمليات الغسيل التي تجري عند 90 درجة سيليسوس أو أكثر.
كما استخدم حمض تترولو استيك بديلاً للفوسفات ، فهو يتحلل بيولوجياً بسرعة مقبولة ، إذ يتحلل 70 % منه خلال 24 ساعة و بنسبة 100% خلال ثلاثة أيام ، و هو مادة قليلة السمية ، إذ تصل جرعة قتل النصف LD50 حوالي 10 مليجرامات / ليتر من الماء بالنسبة لأغلب الكائنات الحية التي تعيش في المياه ، و قد ترتفع هذه النسبة إلى 10 جرام / لبتر بالنسبة لبعض الكائنات الحية الأخرى ، لكن نسبة حمض تترولو استيك لا ترتفع عادة إلى هذه الحدود العالية ، لذلك لا خوف منه على الأسماك أو القشريات أو الإنسان ، و عيبه الوحيد قدرته على استخلاص الفلزات الثقيلة من رواسب الأنهار و البحيرات.
و قد استخدم الزيوليت ( ألومينو سيليكات ، الذي يوجد في الطبيعة ) أيضاً كبديل للفوسفات في صناعة بعض المنظفات ، وهو ذو نشاط كيميائي قليل و لا يتدخل في العمليات الحيوية للكائنات الحية و يعمل عن طريق تبادل الايونات ، فهو يثبت إيونات الكالسيوم و المغنسيوم و لا يتحلل بيولوجياً و لا يؤثر على الأسماك أو القشريات حتى إذا وصلت نسبته في الماء إلى 500 مليجرام / ليتر ، و هو تركيز لا يصل إليه الزيوليت أبدا ً، و قد تبين بتحليل المياه الخارجة من آلات الغسيل التي تستخدم منظفات تحتوي على الزيوليت أن نسبته لا تزيد عن 100 مليجرام / ليتر، و هذا التركيز سينخفض عند اختلاط مياه الغسيل مع مياه الصرف الأخرى ، لذلك فإن استخدام الزيوليت بديلاً للفوسفات يعتبر أمراً جيداً لأنه صديق للبيئة و ما يعيش فيها من كائنات حية.
و لقد استخدامت ال إديتا بديلاً للفوسفات لأنها تثبت ايونات الكالسيوم و المغنسيوم و تساعد على التبييض ، و عيبها أنها صعبة التحلل حيوياً و تبقى زمناً طويلاً في البيئة ، كما أنها تستطيع أن تكوّن مركبات مخلبية مع الكثير من الفلزات الثقيلة مثل الزئبق و الرصاص و الكادميوم و الزنك و تستخلصها من الرواسب الموجودة في قيعان المجاري المائية ، لذلك لا يسمح بإضافتها بنسبة تزيد على 0.5 %.
و تبلغ الجرعة المميتة للإديتا نحو 10 مليجرامات / ليتر عن طريق مياه الشرب . و قد وجدت نسبة منها في مياه الشرب تتراوح بين 0.01-0.045 مليجرام / ليتر. و لم يعرف حتى الآن التأثير التراكمي لهذه المادة على جسم الإنسان .
و أغلب المنظفات السائلة يسهل تحللها بيولوجياً ، و يقل تركيزها في مياه الغسيل عند اختلاطها بمياه الصرف الأخرى ، و لا يصل تركيزها إلى الحدود الضارة في المياه الداخلة إلى محطات تنقية المياه و هي تتحلل أثناء عمليات تنقية المياه ، لذلك لا خوف منها على مياه الشرب.
الاستنتاجات:
نستنتج مما سبق ما يلي :
1- يجب عدم الإسراف باستخدام المنظفات و خاصة العسرة منها ، لما لها دور سلبي على البيئة.
2- يجب عدم استخدام المنظفات الحاوية على إديتا بديلاً للفوسفات لأنها صعبة التحلل حيوياً و تبقى زمناً طويلاً في البيئة
و تستخلص الفلزات الثقيلة مثل الزئبق و الرصاص و الكادميوم و الزنك من الرواسب الموجودة في قيعان المجاري المائية .
3- يجب الإقلال من استخدام المنظفات الحاوية على البيرازول و مشتقاته كمواد مزهية لما لها من تأثير ضار على الصحة.
4- يفضل استخدام المنظفات السائلة لأنها تتحلل بسهولة بيولوجياً.
5- يفضل استخدم حمض الستريك كبديل للفوسفات ( لأنه منتج طبيعي ) في درجات الحرارة دون 90 سيليسيوس ، و لأنه يتحلل بيولوجياً بسرعة كبيرة و لا يبقى في التربة أو في الماء زمناً طويلاً.
6- يفضل استخدام المنظفات التي تحوي على الزيوليت لأنه صديق للبيئة و ما يعيش فيها من كائنات حية .
تعليقات