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表面活性剂的生物毒性以及水的硬度和吸附效应对于水生生物毒性的影响——结果和讨论

来源:上海谓载 浏览 13 次 发布时间:2021-11-19

3、 结果和讨论


3.1、毒性试验的一般结果


使用3种测试生物:米齐亚属latipes、大型水蚤(daphnia magna)和podocopida,测定了7种表面活性剂和3种商用洗涤剂的急性毒性。 结果如图1所示。 在所有情况下,足爪螨的EC50和/或LC50均高于宽脊稻和大型水蚤。 肥皂和LB对稻瘟病菌的毒力值高于对大型水蚤的毒力值,而其他5种表面活性剂对稻瘟病菌和大型水蚤的毒力值几乎相等。 表面活性剂可分为3类; 低毒组(AES、SOAP和AE12)、中毒组(LAS和AS)和高毒组(AE8和LB)。

图1硬度为25 ppm的水中,7种表面活性剂和3种洗涤剂对3种水生物种的急性毒性。


根据Feijtel和Plassche13报告的风险评估急性毒性数据,LAS对宽脊稻的LC50为5.9-70 mg/L(n=4),LAS对锰水蚤的EC50为0.26-55 mg/L(n=133),AE(C:12,EO:3-8)对宽脊稻的LC50为2.4-3.5 ppm(n=4),AE(C:13-15,EO:3-10)对大型水蚤的EC50为0.41-4.17 ppm(n=17)。 从我们的实验中获得的急性毒性数据(LAS对稻瘟的LC50为8 mg/L,LAS对大型水蚤的EC50为13 mg/L)与本报告相符。 另一方面,我们的AE对大稻的毒性数据(AE对大稻的EC50:约4.8 mg/L)高于风险评估数据。 毒性数据的这种差异应该是由环氧乙烷数量的差异造成的(我们的实验:8,风险评估:3-8)。 因此,我们的毒性数据大部分与风险评估数据相符。


Kikuchi14)总结了几种表面活性剂对淡水鱼类的毒性数据如下:LAS的LC50为1-10 ppm,AE的LC50为1-10 ppm,AES的LC50为略高于LAS或AE的LC50,肥皂的LC50为20-300 ppm。 菊池还总结了表面活性剂对淡水无脊椎动物的急性毒性数据如下:LAS 2-200 ppm、AE 0.2-10 ppm、AES 1-30 ppm、as 2-50 ppm和肥皂50 ppm的毒性值。 除了肥皂对大型水蚤的毒性值外,我们的实验毒性数据与菊池的数据一致。 肥皂对大型水蚤毒性的特殊性将在3.3中讨论。


液体型洗涤剂Det-3的毒性高于粉末型洗涤剂Det-1和Det-2。 这一结果可以通过关注洗涤剂的主要成分来解释。 Det-1的主要成分是AES和AE12,Det-2:Na皂和K皂,以及Det-3:AE8。 因此,含有主要表面活性剂且毒性较高的商用洗涤剂显示出较高的毒性结果。


3.2、表面张力与毒性的关系


图2显示了五种不同表面活性剂(LAS、AE8、AES、AS和SOAP)的γtox和水生毒性值之间的关系。 野生稻的γtox值与大型水蚤相近。 LAS、AE8、AES-AS和SOAP的γtox值分别为50、50、50、65-70和60mn/m。 另一方面,所有五种表面活性剂的podocopida的γtox值均低于40 mN/m。

图2 25 ppm硬度水中3种水生物种的5种表面活性剂的水生毒性(LC50或EC50)和毒性表面张力。


不同表面活性剂对稻瘟病菌和大型水蚤的γtox值影响较大。 因此,表面活性剂的急性水生毒性显然不能简单地与表面活性剂溶液的表面张力联系起来,而忽略了表面活性剂的种类。


3.3、水硬度和水硬度成分对毒性的影响


虽然表面张力不是毒性的绝对因素,但表面活性剂的急性水生毒性与表面活性剂的界面活性密切相关。 已有报道表明:水硬度对几种表面活性剂的水生毒性的影响,以及无机盐对某些表面活性剂溶液表面张力的影响。 然而,还没有研究将这三个因素联系起来。 因此,我们试图通过改变水的硬度来阐明表面活性剂溶液的表面张力与水生毒性之间的关系。


在预试验中,大型水蚤在4盐混合溶液中存活,但在CaCl2?H2O溶液或蒸馏水中不能存活。 另一方面,角鲨在所有3种水中都能存活。 因此,使用podocopida研究了水硬度成分对LAS和肥皂毒性的影响。 如图3所示,CaCl2?H2O溶液和4-盐混合溶液的毒性值没有差异。 肥皂的毒性随水硬度的增加而降低,LAS的毒性随水硬度的增加而增加。

图3在4-盐混合水和CaCl2水中,水硬度对LAS和肥皂对Podocopida的急性毒性的影响。


使用4-盐混合溶液进行肥皂和LAS的毒性试验,使用宽叶稻(图4)和大型水蚤(图5)。 在这两个结果中,随着水硬度的增加,LAS的毒性增加,肥皂的毒性降低。

图4在4-盐混合水中,水硬度对LAS和肥皂对水稻的急性毒性的影响。

图5在4-盐混合水中,水硬度对LAS和肥皂对大型水蚤的急性毒性的影响。


3.4、水硬度、表面张力和水生毒性之间的关系


LAS的水硬度、表面张力和水生毒性之间的关系如图6所示。 随着水硬度的增加,界面活性增加,临界胶束浓度(cmc)向左移动(即较低浓度),gcmc略有下降。 γtox值绘制在表面张力曲线上。 对宽吻稻、大型水蚤和大足蚤的γtox值分别约为55mn/m、45-50mn/m和35mn/m。

图6水硬度对3种水生物种LAS表面张力曲线和有毒表面张力值的影响。


肥皂和矿物成分结合形成不溶性络合物,因此使用硬水的肥皂溶液的表面张力不稳定。 因此,重复进行表面张力测量,以获得图7中的表面张力曲线。 当存在硬度组分时,皂的表面张力曲线分四个阶段变化。 最初,随着皂液浓度的增加,皂液的表面张力略有下降。 在第二阶段,表面张力值保持不变。 在第三阶段,随着肥皂浓度的增加,表面张力再次降低,直到cmc,在最后阶段,表面张力再次趋于恒定。 在第一和第二阶段,在透明液体中观察到肥皂浮渣。 在第三阶段,也观察到肥皂浮渣,但透明液体变为分散液体。 在最后阶段,肥皂浮渣消失,观察到分散液体。

图7水硬度对肥皂表面张力曲线的影响。


肥皂的毒性值绘制在图8的表面张力曲线上。 可以确定,宽脊稻和波多西稻的γtox值分别约为55 mN/m和40-45 mN/m。 然而,大型水蚤的γtox值有两个范围:硬度为5ppm时为73mn/m,硬度为25-625ppm时约为60mn/m。

图8水硬度对肥皂表面张力曲线的影响以及3种水生物种的有毒表面张力值。


在AS的情况下(图9),随着水硬度的增加,界面活性增加,cmc降低,毒性值向左移动(即较低浓度)。 另一方面,AE8的表面张力曲线几乎不受水硬度的影响(图10)。 对于任何水硬度,AS和AE8的γtox值分别在65-70 mN/m和55-60 mN/m的范围内保持不变。 如上所述,阴离子表面活性剂的毒性受水硬度的影响。 然而,在大多数情况下,每种表面活性剂的γtox值都是恒定的。

图9水硬度对烷基硫酸盐表面张力曲线的影响以及对大型水蚤的有毒表面张力值。

图10水硬度对大型水蚤AE和有毒表面张力值的表面张力曲线的影响。


3.5、泥质土壤吸附剂的作用


表面活性剂溶液中吸附剂的存在会影响表面活性剂溶液的体积浓度,因为它们会引起界面活性的变化。 因此,以淤泥作为表面活性剂吸附剂,测试了表面张力与毒性之间的关系,以阐明吸附剂的存在对表面活性剂溶液γtox的影响。 图11、图12和图13显示了存在泥质土壤时,LAS、AE8和AS的表面张力和毒性之间的关系。 在LAS和AE8的情况下,泥质土壤的存在降低了表面活性剂的界面活性和毒性。 然而,吸附剂的存在并未改变LAS和AE8的γtox值。 在AS的情况下,添加泥质土壤几乎不会对表面张力值或毒性值产生影响。



图11泥质土壤存在对LAS表面张力曲线和大型水蚤有毒表面张力值的影响。

图12泥质土壤存在对大型水蚤AE表面张力曲线和有毒表面张力值的影响。



图13泥质土壤存在对大型水蚤AS表面张力曲线和有毒表面张力值的影响。

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