В статье автор на примере экспериментального исследования рассматривает влияние наиболее популярных синтетических моющих средств на фито- и зоопланктонные организмы, на растительные организмы в разные периоды жизнедеятельности.
Введение
Современный быт человека в настоящее время уже нельзя представить без использования различных средств. Популярность моющих и чистящих средств неуклонно растет, расширяются области их применения, увеличивается выпуск. ведь сейчас темп жизни людей носит ускоренный характер, а СМС, обладающие свойствами быстро и эффективно справляться с бытовыми проблемами (удаление пятен, жира и т. д.). Однако, после использования, они, как правило, попадают в окружающую среду [10]. В настоящее время, как никогда, актуальна проблема защиты окружающей среды, и выбор СМС, которые в меньшей степени наносят ущерб природе, имеет значительную роль.
Цель исследования — выявление экологических аспектов использования синтетических моющих средств в повседневной жизни человека.
Синтетические моющие средства (СМС¸ детергенты) — это жидкие, пастообразные и порошкообразные вещества, которые содержат поверхностно-активные вещества (ПАВ), а также другие органические и неорганические вещества, повышающие эффективность поверхностно-активных веществ. Они обладают свойством снижать поверхностное натяжение воды, что делает возможным эффективную очистку различных поверхностей. В качестве ПАВ могут использоваться различные химические соединения, такие как лаурилсульфат натрия, алкилбензолсулофат натрия, кокамидопропилбетаин и др.
ПАВ могут попадать в наш организм при вдыхании, контакте кожи с моющим средством, через одежду и плохо промытую от средств посуду и при определенной концентрации способны вызвать нарушения важнейших биохимических процессов нарушить функцию и саму целостность клетки, существенно изменяют интенсивность окислительно-восстановительных реакций, влияют на активность ряда важнейших ферментов, нарушают белковый, углеводный и жировой обмен. [2].
В рамках исследовательской работы проводилось изучение растворов синтетических моющих средств.
Исследование было проведено на базе «Точки роста» МОУ «СОШ № 4» г. Южноуральска в период с мая 2024 года по сентябрь 2024 года.
Выбор объекта исследования.
С целью определения объектов исследования было проведено анкетирование взрослого населения города Южноуральска в возрасте от 30 для 85 лет. В опросе приняло участие 90 человек. Респонденты указывали синтетические моющие средства, которыми они пользуются в быту. После обработки результатов был составлен рейтинг и отобраны 9 объектов, наиболее часто встречающихся в анкетах
Определение рН проб
На величину водородного показателя влияют вещества, растворяющиеся в воде. Добавление одних веществ повышает кислотность, других — ее понижает. Санитарно-гигиенические нормативы для водоемов разного типа водопользования (питьевого, рыбохозяйственного, рекреационных зон) устанавливают ПДК pH в интервале 6,5–8,5.
Определение рН проводилось с помощью цифровой лаборатории по биологии Releon.
Таблица 1
Результаты определения рН проб
|
Исследуемый образец |
Концентрация раствора |
Показатель рН |
Норматив для водоемов |
|
Средство для мытья посуды Fairy |
5 % |
9,05 |
в пределах 6,0–9,0 |
|
1 % |
8,60 |
||
|
Гель для стирки White Line color |
5 % |
8,45 |
|
|
1 % |
8,25 |
||
|
Дезинфицирующее средство «Белизна» |
5 % |
11,82 |
|
|
1 % |
9,53 |
||
|
Чистящий порошок «Пемолюкс» |
5 % |
9,60 |
|
|
1 % |
8,80 |
||
|
Пятновыводитель Synergetic |
5 % |
10,54 |
|
|
1 % |
10,16 |
||
|
Жидкое мыло «Absolut» |
5 % |
7,88 |
|
|
1 % |
7,76 |
||
|
Порошок стиральный Persil Color |
5 % |
10,94 |
|
|
1 % |
10,18 |
||
|
Мыло хозяйственное |
5 % |
9,52 |
|
|
1 % |
8,29 |
Таким образом, мы видим, что смещение рН в щелочную среду показали более половины исследуемых образцов. Сильнощелочную среду имеют растворы дезинфицирующего раствора «Белизна», органического пятновыводителя, жидкого мыла и стирального порошка.
Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что даже в случае смешивания растворов моющих средств и прочих сточных вод, возможно смещение уровня рН в щелочную сторону, так как все эти средства активно используются населением. Это может приводить к образованию кальциевых отложений, активному размножению микроорганизмов, поломкам фильтров, появлению неприятных запахов и помутнению воды. В воде с повышенным рН неприятно купаться из-за ощущения скользкости и раздражения кожи.
Определение фосфатов
Определение фосфатов в пробах проводилось с помощью мини-лаборатории «NILPA PRO Plus». Исследование велось в соответствии с инструкцией, количественные характеристики определялись в соответствии с цветовой шкалой, приложенной к методикам. Определение проводилось в 5 повторениях, анализировался средний результат.
Таблица 2
Результаты определения фосфатов
|
Исследуемый образец |
Концентрация раствора |
PO 4 3- ( мг/л) |
|
Средство для мытья посуды «Fairy» |
5 % |
0,25 |
|
1 % |
Не обнаружены |
|
|
Гель для стирки «White Line color» |
5 % |
0,25 |
|
1 % |
Не обнаружены |
|
|
Дезинфицирующее средство «Белизна» |
5 % |
10,00 |
|
1 % |
0,25 |
|
|
Чистящий порошок «Пемолюкс» |
5 % |
Не обнаружены |
|
1 % |
Не обнаружены |
|
|
Пятновыводитель «Synergetic» |
5 % |
2,00 |
|
1 % |
2,00 |
|
|
Жидкое мыло «Absolut» |
5 % |
Не обнаружены |
|
1 % |
Не обнаружены |
|
|
Порошок стиральный «Persil Color» |
5 % |
10,0 |
|
1 % |
0,25 |
Таким образом, учитывая тот факт, что фосфор является биогенным элементом, его присутствие в водоёмах наблюдается даже в случае отсутствия сброса сточных вод. Однако, этот элемент находит широкое в бытовой химии, поэтому его концентрация в сточных водах достаточно высока, что несет большую экологическую нагрузку, вызывает запуск процессов эвтрофикации водоёмов (ухудшение качества воды из-за избыточного поступления в водоем так называемых «биогенных элементов»), куда происходит сброс сточных вод.
Влияние моющих средств на фитопланктон
В качестве исследуемого образца использовалась одноклеточная водоросль Хлорелла обыкновенная ( Сhlorella vulgaris ).
Рис. 1. Маточная культура хлореллы
Для работы использовался 1 % раствор моющих средств. Было отобрано 100 мл каждого образца, в каждый из них поместили по 20 мл культуры хлореллы. Поставили в темное место на 7 дней. Спустя отведенное время визуально оценивалось состояние культуры (насыщенность цвета) и рассматривались образцы под микроскопом.
Рис. 2. Результат эксперимента спустя 7 дней
Таким образом, лучший результат показали образцы чистящего порошка. Насыщенность окраски раствора практически соответствовала насыщенности культуры хлореллы в чистой воде. Несколько уступала по насыщенности цвета проба хозяйственного мыла. Раствор отбеливателя показал слабое окрашивание. Остальные пробы не дали положительного результата. Растворы приобрели желто-коричневую окраску разной интенсивности и под микроскопом водоросль не удалось обнаружить.
Влияние растворов моющих средств на прорастание семян
Поскольку сточные воды оказывают влияние не только на фотопланктонные организмы, а попадают и в грунтовые воды было решено изучить воздействие компонентов моющих средств на многоклеточные организмы на разных этапах индивидуального развития.
Для этого в чашках Петри были размещены марлевые диски, смоченные в растворах проб. На диски помещались семена фасоли по 5 в каждую чашку. Оценивалось время появления корешков и развитие корневой системы растений. Эксперимент проводился в 3 повторениях для каждой пробы, анализировались средние данные. В качестве сравнения использовались семена, помещенные на диски с водопроводной водой.
Таблица 3
Влияние проб на прорастание семян
|
Исследуемый образец |
Концентрация раствора |
PO 4 3- ( мг/л) |
|
Средство для мытья посуды Fairy |
5 % |
Главный корень 2,0 см, есть боковые корешки |
|
1 % |
Главный корень 2,2 см, есть боковые корешки |
|
|
Гель для стирки White Line color |
5 % |
Главный корень 2,0 см, боковые корешки отсутствуют |
|
1 % |
Главный корень 2,5 см, боковые корешки отсутствуют |
|
|
Дезинфицирующее средство «Белизна» |
5 % |
Семя сгнило |
|
1 % |
Главный корень 2,7 см, есть боковые корешки |
|
|
Чистящий порошок «Пемолюкс» |
5 % |
Главный корень 5,0 см, есть боковые корешки |
|
1 % |
Главный корень 5,0 см, есть боковые корешки |
|
|
Пятновыводитель Synergetic |
5 % |
Главный корень 2,0 см, боковые корешки отсутствуют |
|
1 % |
Главный корень 2,1 см, есть боковые корешки |
|
|
Жидкое мыло Absolut |
5 % |
Главный корень 1,3 см, боковые корешки очень короткие |
|
1 % |
Главный корень 2,8 см, есть боковые корешки |
|
|
Порошок стиральный Persil Color |
5 % |
Главный корень 1,5 см, боковые корешки отсутствуют |
|
1 % |
Главный корень 2,0 см, боковые корешки отсутствуют |
|
|
Мыло хозяйственное |
5 % |
Главный корень 1,9 см, боковые корешки отсутствуют |
|
1 % |
Главный корень 2,5 см, боковые корешки отсутствуют |
|
|
Водопроводная вода (контроль) |
Главный корень 5,3 см, боковые корешки хорошо развиты |
В результате эксперимента отмечено, что наилучший результат был в пробе чистящего порошка «Пемолюкс». Хорошо сформирован главные корень и развиты боковые корешки. Отрицательный результат отмечался во всех образцах дезинфицирующего средства «Белизна». Корешков не было ни на одном семени, большая часть из них сгнили.
Влияние растворов моющих средств на укоренение верхушечных черенков
В качестве показателей учитывали скорость корнеобразования верхушечных черенков. Сравнительная оценка показателей их роста и развития позволяет оценивать степень воздействия компонентов моющих средств. Для опыта были взяты побеги Руэллии Девоса ( Ruellia devosiana Jacob-Makoy ex É.Morren ) с 3–4 междоузлиями.
На 8 сутки эксперимент был окончен по причине гибели некоторых черенков. Длина корешков была измерена и данные внесены в таблицу. При этом, у растений в пробах чистящего порошки и геля для стирки наблюдается рост корешков. Длина самого большого составила 2 см. Растения с нормальным тургором и готовы к высаживанию в грунт.
В пробах отбеливателя, жидкости для мытья посуды, дезинфицирующего средства, хозяйственного мыла, стирального порошка наблюдалась потеря тургора у черенков на 3 сутки. Очевидно, подобное явление вызвано чрезмерным количеством солей в пробах, превышающим концентрацию соли в клетках растения и, согласно закону осмоса, поступление воды происходит из растения в раствор, а не наоборот, так же образованием пленки моющего средства на части черенка, помещенного в раствор, препятствующей дыханию этой части растения. Черенки, помещенные в эти пробы, почернели и сгнили.
Анализируя результаты двух экспериментов по влиянию моющих средств на растительные образцы, и сопоставив их с результатами обнаружения фосфатов, можно сделать вывод, что входящие в состав моющих средств остатки фосфорной кислоты, приводят к гибели одноклеточных растений, ингибируют развитие семян, препятствуют образованию корневой массы у растений, что негативно сказывается на их развитии. Лучший результат в пробах с чистящим средством «Пемолюкс», был сопоставим с пробой водопроводной воды.
Влияние синтетических моющих средств на животные объекты
При изучении экологических аспектов влияния синтетических моющих средств проводилось изучение их воздействия на планктонных животных.
Влияние растворов синтетических моющих средств на инфузорию-туфельку ( Paramécium caudátum )
Рис. 3. Инфузория-туфелька
Для исследования был отобран нижний слой культуры. Визуально, с использованием светового микроскопа, оценивалось состояние животных. Все инфузории были активны. Под наблюдением в световой микроскоп в каплю с животными вносилась капля раствора моющего средства 1 % концентрации в десятикратном разбавлении. Раствор вносился с одного края капли, смешивание жидкостей происходило постепенно. Первоначально наблюдался отрицательный хемотаксис, инфузории перемещались в чистую часть капли. Позднее наблюдалось неестественное движение животных. Они начали вращаться вокруг своей оси. Спустя 30 минут движение животных не наблюдалось. Ситуация не изменилась и при добавлении нескольких капель чистой воды.
Все пробы моющих средств показали одинаковый результат.
Затем, в пластиковые контейнеры было отобрано по 100 мл воды с культурой инфузории спустя сутки после кормления. В каждый контейнер помещено по 10 мл раствора исследуемых моющих средств. Контейнеры были промаркированы и оставлены при комнатной температуре на 7 дней. Затем с использованием светового микроскопа проводилось оценивание активности инфузории. В контейнере с растворами чистящего средства и хозяйственного мыла наблюдались единичные экземпляры инфузорий. Они были достаточно активны, но меньших размеров по сравнению с маточной культурой. В пробе с жидким мылом «Абсолют» так же были отмечены животные. В остальных пробах инфузории обнаружены не были.
Влияние растворов синтетических моющих средств на Коловратку Филодина (Philodina)
Рис. 4. Коловратка Филодина
Эксперименты проводились те же, что и для инфузории. Перед началом эксперимента в поле зрения светового микроскопа находились коловратки активно передвигающиеся в капле на предметном стекле и прикрепленные к субстрату. Все объекты проявляли активность. Спустя 5 минут после внесения моющих средств в каплю с животными активность животных резко снизилась, свободно передвигающиеся коловратки замерли на месте, втянули коловращательный аппарат и не подавали признаков жизни. Количество коловраток, прикрепленных субстрату визуально резко сократилось. Затем, к исследуемым объектам добавили несколько капель чистой воды и продолжили наблюдение. В образцах чистящего порошка и хозяйственного мыла спустя 30 минут отмечалось движение небольшого количества животных. Каждые 15 минут добавлялась капля чистой воды и по истечении 2 часов наблюдений было отмечено восстановление активности животных. В образцах с добавлением стирального порошка, отбеливателя и дезинфицирующего средства активных животных отмечено не было. В остальных образцах активность животных и их количество сократилось, отмечались лишь единичные экземпляры.
Для второй части эксперимента были использованы растворы средства для мытья посуды, геля для стирки, чистящего порошка, жидкого мыла «Absolut», мыла хозяйственного. Было отмечено увеличение численности животных в образцах чистящего средства и мыла хозяйственного. Коловратки были активны с функционирующим коловращательным аппаратом. В пробе жидкого мыла «Absolut» так же отмечалась активность животных, но визуально увеличение численности не наблюдалось. В пробах средства для мытья посуды, геля для стирки отмечалось снижение численности животных, но они были достаточно активны.
Влияние растворов синтетических моющих средств на Дафнию Пулекс (Daphnia pulex)
Рис. 5. Дафния Пулекс
Эксперимент проводился с использованием светового микроскопа. В каплю воды с животными помещали каплю 1 % раствора СМС в десятикратном разбавлении. Во всех пробах отмечалось постепенное снижение активности животных, замирание, затем прекращение функционирования внутренних органов. В пробах стирального порошка, отбеливателя и дезинфицирующего средства гибель особей наблюдалась через 4 минуты после внесения исследуемого раствора. В пробе, содержащей средство для мытья посуды животные погибли спустя 4 минуты, 30 секунд. В пробе геля для стирки и жидкого мыла и чистящего порошка гибель отмечена через 5 минут. В пробе хозяйственного мыла прекращение жизнедеятельности дафний отмечена спустя 6 минут 45 секунд.
2 часть эксперимента не проводилась.
Таким образом было установлено негативное влияние синтетических моющих средств на зоопланктон. Наиболее устойчивы к воздействию компонентов СМС оказались коловратки. Неслучайно их, как и инфузории, используют для биологической очистки сточных вод. Коловратки — это микроскопические сложные организмы, которые служат фильтраторами, удаляющими из воды мелкие твердые частицы. Они встречаются в естественных условиях в аэробных лагунах, процессах с активным илом, в капельных фильтрах и в резервуарах окончательного осаждения и являются важным фактором при удалении взвешенных бактериальных клеток и водорослей из водной толщи.
Токсическое воздействие СМС на животных обусловлено составом моющих средств и композициями смесей. Повреждающее действие ПАВ связано с их способностью к воздействию с липидами и белкaми, которое приводит к резкому увеличению проницаемости клеточных мембран, что может привести к их рaзрушению. Так же в связи с тем, что основным свойством ПАВ является понижение поверхностного натяжения воды на границе раздела фаз, то они способны изменять дисбаланс 0 2 — режима и потребление 0 2 живым организмом. Это ведет к расстройству дыхательной функции — наблюдаются симптомы удушья (асфиксии), снижение поверхностного натяжения жидкости влияет на прохождение 0 2 через полупроницаемые мембраны [2].
Заключение
Анализируя результаты проведенного исследования, можно сделать вывод, что СМС, несмотря на их пользу в экономии нашего времени, также наносят значительный вред окружающей среде и здоровью людей. Утилизированные сточные воды, содержащие остатки СМС, оказывают подавляющее влияние на рост и развитие различных биологических объектов.
Чтобы защитить водоёмы от компонентов СМС нужно, в первую очередь, стараться не сливать сточные воды в водоёмы, а делать это в специальных местах. Существуют множество методов очистки воды. В качестве традиционных методов очистки сточных вод от ПАВ наиболее используемыми являются: сорбционные методы, флотация и реагентная обработка. Но это только лишь часть проблем, связанных с использованием СМС. Доведение до минимума этого вреда зависит только от нас самих. Разумно бы было полностью отказаться от применения СМС в пользу натуральных моющих и чистящих средств, хотя бы в быту, но современный человек не сможет этого сделать. И тогда нам надо хотя бы научиться использовать СМС грамотно, с умом, заботясь о нашей природе.
Перспективы дальнейшего исследования заключаются в исследовании натуральных чистящих средств и перспектив их использования в быту.
Литература:
- Ю. Н. Такин, М. В. Савченко, М. З. Нижарадзе, Л. А. Иванова. Влияние порошков синтетических моющих средств на иммунологическую систему и липидный обмен экспериментальных животных. [электронный ресурс]/Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-poroshkov-sinteticheskih-moyuschih-sredstv-na-immunobiologicheskuyu-sistemu-i-lipidnyy-obmen-eksperimentalnyh-zhivotnyh/viewer
- Ю. В. Новиков и др. Гигиеническая характеристика неионогенных поверхностно-активных веществ [электронный ресурс]/Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/gigienicheskaya-harakteristika-neionogennyh-poverhnostno-aktivnyh-veschestv/viewer. (Дата публикации 14.01.1981)
- Основные сведения о жесткости воды в химии — определение, формула [электронный ресурс]/Режим доступа: https://wika.tutoronline.ru/himiya/class/11/osnovnye-svedeniya-o-zhestkosti-vody-v-himii--opredelenie-formula
4. СМС (синтетические моющие средства) [электронный ресурс]/Режим доступа: https://himija-online.ru/organicheskaya-ximiya/mylo-sms/sms-sinteticheskie-moyushhie-sredstva.html
5. Шиц Леонид Александрович. Синтетические моющие средства [электронный ресурс] Большая российская энциклопедия/Режим доступа: https://bigenc.ru/c/sinteticheskie-moiushchie-sredstva-a95755
- Синтетические моющие средства [электронный ресурс]/Режим доступа: https://www.osnmedia.ru/1000/sinteticheskoe-moyushhee-sredstvo/
7. Синтетическое моющее средство [электронный ресурс]/Режим доступа: https://profsnabvl.ru/stati/sinteticheskie-moyushchie-sredstva/
- Синтетические моющие средства [электронный ресурс]/Режим доступа: https://morgau.cap.ru/news/2023/11/22/sinteticheskie-moyuschie-sredstva?ysclid=m1z0pz9nny791642610
9. Негативное влияние синтетических моющих средств, содержащих фосфаты, на здоровье населения и окружающую среду [электронный ресурс]/Режим доступа: http://www.adm-jd-mo.ru/507-negativnoe-vliyanie-sinteticheskih-moyuschih-sredstv-soderzhaschih-fosfaty-na-zdorove-naseleniya-i-okruzhayuschuyu-sredu.html#gsc.tab=0
- Лыгин С. А., Нуртидинова Р. Р. Экологические аспекты использования синтетических моющих средств в быту и промышленности. [электронный ресурс]/Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/ekologicheskie-aspekty-ispolzovaniya-sinteticheskih-moyuschih-sredstv-v-bytu-i-promyshlennosti/viewer
- Общий фосфор и фосфатные соединения в стоках: ПДК, причины появления, методы определения [электронный ресурс]/Режим доступа: https://vistaros.ru/stati/analizatory/fosfaty-v-stokah.html
12. Органические поверхностно-активные вещества (ПАВ) [электронный ресурс]/Режим доступа: https://proplast.ru/articles/pav/
