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表面張力儀在水環境檢測方面的應用——結果和討論

來源(yuan)：上海(hai)謂載瀏覽 884 次發布時間:2021-10-27

三、結果與討論

3.1 毒性試驗的一般結果

7 種(zhong)表(biao)面(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)和(he)(he)(he) 3 種(zhong)商(shang)品化劑(ji)的(de)(de)急性(xing)(xing)毒(du)(du)性(xing)(xing) 使用 3 種(zhong)測(ce)試(shi)生物(wu)測(ce)量清潔(jie)劑(ji)： oryzias latipes、daphnia magna 和(he)(he)(he) podocipida。結果如圖 1 所(suo)示。在所(suo)有(you)情況下，EC50 和(he)(he)(he)/或 LC50 podocopida 高(gao)(gao)于(yu) oryzias latipes 和(he)(he)(he) daphnia magna。 SOAP 和(he)(he)(he) LB 的(de)(de)毒(du)(du)性(xing)(xing)值(zhi) oryzias latipes 高(gao)(gao)于(yu) daphnia magna，而其他 5 種(zhong)表(biao)面(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)的(de)(de)毒(du)(du)性(xing)(xing)值(zhi) oryzias latipes 或 daphnia magna 幾(ji)乎(hu)相(xiang)等。這表(biao)面(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)可分為三類；低毒(du)(du) 組（AES、SOAP 和(he)(he)(he) AE12），中毒(du)(du)性(xing)(xing)組（LAS 和(he)(he)(he) AS) 和(he)(he)(he)高(gao)(gao)毒(du)(du)組 (AE8 和(he)(he)(he) LB)。

圖 1 7 種表面(mian)活性劑(ji)和 3 種洗滌劑(ji)的(de)急(ji)性毒性適用于 25 ppm 硬度(du)水中的(de) 3 個水生物種。

根據(ju)(ju)急(ji)性(xing)毒性(xing)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)進行風(feng)(feng)險評估(gu) 由 Feijtel 和 Plassche 報(bao)告(gao) 13)，LAS 的(de)(de) LC50 到 oryzias latipes 為(wei) 5.9-70 mg/L(n=4)，LAS 對水溞(sao)的(de)(de) EC50 漫畫為(wei) 0.26-55 mg/L (n=133), AE 的(de)(de) LC50 (C:12, EO:3-8) 絳蟲的(de)(de)濃度為(wei) 2.4-3.5 ppm (n=4)，EC50 AE(C:13-15, EO:3-10) 對大溞(sao)為(wei) 0.41-4.17 ppm (n=17)。從我們(men)(men)(men)的(de)(de)實驗(yan)中獲(huo)得(de)的(de)(de)急(ji)性(xing)毒性(xing)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)（LAS 對米食的(de)(de) LC50：8 mg/L，LAS 的(de)(de) EC50 到大水蚤：約(yue)(yue)。 13 mg/L) 與這份報(bao)告(gao)。另一(yi)方面，我們(men)(men)(men)對 AE 的(de)(de)毒性(xing)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju) oryzias latipes (AE 的(de)(de) EC50 到 oryzias latipes: 約(yue)(yue) 4.8 mg/L) 高于(yu)風(feng)(feng)險評估(gu)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)。這種(zhong)毒性(xing)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)差(cha)異(yi)應該是(shi)由環(huan)氧乙烷數(shu)(shu)(shu)量的(de)(de)差(cha)異(yi)引起的(de)(de)（我們(men)(men)(men)的(de)(de)實驗(yan)：8，風(feng)(feng)險評估(gu)：3-8）。因此，我們(men)(men)(men)的(de)(de)毒性(xing)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)主要(yao)是(shi) 對應于(yu)風(feng)(feng)險評估(gu)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)。

Kikuchi14) 總結了(le)幾種表面活性(xing)(xing)(xing)劑對淡水(shui)魚的毒(du)性(xing)(xing)(xing)數(shu)據如(ru)下： LAS 1-10 的 LC50 ppm, AE 的 LC50 1-10 ppm, AES 和(he) AS 的 LC50 略高于 LAS 或 AE，和(he) SOAP 的 LC50 20-300 百(bai)萬分之一。 Kikuchi 還總結了(le)表面活性(xing)(xing)(xing)劑對淡水(shui)無脊椎動物生物的急性(xing)(xing)(xing)毒(du)性(xing)(xing)(xing)數(shu)據如(ru)下： LAS 的毒(du)性(xing)(xing)(xing)值 2-200 ppm，AE 0.2-10 ppm，AES 1-30 ppm、AS 2-50 ppm 和(he) SOAP 50 ppm。我們的實驗(yan) 毒(du)性(xing)(xing)(xing)數(shu)據與菊池的數(shu)據一致，除了(le) 肥皂對大溞(sao)的毒(du)性(xing)(xing)(xing)值。 SOAP 對大溞(sao)毒(du)性(xing)(xing)(xing)的特殊(shu)性(xing)(xing)(xing)將(jiang)在 3.3 中討論。

液體型洗(xi)滌劑 Det-3 的(de)(de)(de)毒性(xing)高于粉末(mo)型洗(xi)滌劑 Det-1 和(he)(he) Det-2。這一結果(guo)可(ke)以通過關注(zhu)洗(xi)滌劑的(de)(de)(de)主要成(cheng)分來解釋。 Det-1 的(de)(de)(de)主要成(cheng)分是 AES 和(he)(he) AE12， Det-2:Na-SOAP 和(he)(he) K-SOAP，以及 Det-3:AE8。因此，含(han)有主要表面活(huo)性(xing)劑的(de)(de)(de)商(shang)業洗(xi)滌劑較高的(de)(de)(de)毒性(xing)表現出較高的(de)(de)(de)毒性(xing)結果(guo)。

3.2 表面張力與毒性的關系

gtox與水生毒性(xing)值(zhi)(zhi)的(de)關系五(wu)種不同的(de)表(biao)面活(huo)性(xing)劑（LAS、AE8、AES、AS 和 SOAP）如圖(tu)2所示，稻谷(gu)的(de)gtox值(zhi)(zhi)接近到大水蚤。 LAS、AE8、AES 的(de) gtox 值(zhi)(zhi) AS 和 SOAP 分(fen)別為 50、50、50、65-70 和 60 mN/m。另一方(fang)面，羅(luo)漢(han)果的(de) gtox 值(zhi)(zhi)為所有五(wu)種表(biao)面活(huo)性(xing)劑均低于(yu) 40 mN/m。

圖 2 水(shui)生毒性（LC50 或 EC50）和毒性 5 種表(biao)面(mian)活性劑(ji)對 3 種水(shui)產品的表(biao)面(mian)張(zhang)力 25 ppm 硬度水(shui)中的物種。

水(shui)稻和大水(shui)蚤的(de)gtox值很大因表(biao)面活(huo)性(xing)劑的(de)種類而(er)異。結果，很明顯，一個表(biao)面活(huo)性(xing)劑的(de)急性(xing)水(shui)生毒性(xing)不能(neng)簡單地(di) 與表(biao)面活(huo)性(xing)劑溶液的(de)表(biao)面張力有關，忽略表(biao)面活(huo)性(xing)劑的(de)種類。

3.3 水硬度和水硬度的影響毒性成分

雖然表面張(zhang)力(li)不是毒性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)絕(jue)對因素(su)，但可以(yi)肯(ken)定的(de)(de)(de)是，表面活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑的(de)(de)(de)急(ji)性(xing)(xing)(xing)水(shui)生(sheng)毒性(xing)(xing)(xing)與(yu)表面活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑的(de)(de)(de)界面活(huo)性(xing)(xing)(xing)密切相關(guan)。有報道(dao)指出(chu)：水(shui)硬度對幾種(zhong)表面活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑的(de)(de)(de)水(shui)生(sheng)毒性(xing)(xing)(xing)，以(yi)及無機(ji)鹽(yan)對某(mou)些表面活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑溶液表面張(zhang)力(li)的(de)(de)(de)影響(xiang)。然而，沒有進行任何研究把這三(san)個因素(su)聯(lian)系起來。因此，我(wo)們試圖通過改變(bian)水(shui)硬度闡明表面活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑溶液的(de)(de)(de)表面張(zhang)力(li)與(yu)水(shui)生(sheng)毒性(xing)(xing)(xing)之間的(de)(de)(de)關(guan)系。

在(zai)(zai)預測試中，大(da)型水蚤在(zai)(zai) 4 鹽(yan)混合中存活溶(rong)液(ye)，但(dan)不能(neng)在(zai)(zai) CaCl2?H2O 溶(rong)液(ye)中存活，也不能(neng) 蒸餾水。另一方面，羅漢松在(zai)(zai)所(suo)有 3 種(zhong)水中都(dou)能(neng)存活。因(yin)此，羅漢果被(bei)用來檢查水硬(ying)度成分(fen)對 LAS 和(he) SOAP 的(de)毒性(xing)。如圖 3 所(suo)示，CaCl2?H2O 之間沒有觀察到毒性(xing)值的(de)差異溶(rong)液(ye)和(he)四鹽(yan)混合溶(rong)液(ye)。肥皂的(de)毒性(xing) 隨著水硬(ying)度的(de)增(zeng)加(jia)而(er)降(jiang)低，和(he) LAS的(de)毒性(xing)隨著水硬(ying)度的(de)增(zeng)加(jia)而(er)增(zeng)加(jia)。

圖 3 水硬度對急(ji)性毒(du)性的影響 LAS 和 SOAP 到 4-鹽(yan)混合中的羅漢果水和 CaCl2 水

SOAP 和(he) LAS 使用(yong) orysias latipes 的毒(du)(du)性測試（圖 4）和(he) daphnia magna（圖 5）使用(yong) 4鹽混合(he)溶(rong)液。在這兩個結果中，LAS 的毒(du)(du)性隨著 SOAP 的增加和(he)毒(du)(du)性降(jiang)低增加水的硬度。

圖 4 水硬(ying)度對急(ji)性(xing)(xing)毒性(xing)(xing)的影響 LAS 和(he) SOAP 到 4-鹽混(hun)合中的 Orysis Latipes 水。

圖 5 水(shui)硬度對急(ji)性(xing)毒性(xing)的影(ying)響 LAS 和 SOAP 到 Daphnia Magna 的 4 鹽混合(he) 水(shui)。

3.4 水硬度、表面張力和水體毒性之間的關系

水(shui)的(de)硬(ying)度與表面張(zhang)力(li)之(zhi)間的(de)關系(xi)， LAS 的(de)水(shui)生(sheng)毒性(xing)如(ru)圖 6 所示。硬(ying)度增加，界面活性(xing)增加，臨界膠束濃度 (cmc) 向(xiang)左移動(dong)（即降(jiang)低濃度），gcmc 略有下降(jiang)。 gtox 值(zhi)是繪(hui)制在(zai)表面張(zhang)力(li)曲線上。 gtox 值(zhi)到oryzias latipes、daphnia magna 和 podocopida 分(fen)別約(yue)為 55 mN/m、45-50 mN/m 和 35 mN/m。

圖 6 水(shui)硬度對表面張力的影響 LAS 和(he)有毒表面張力值(zhi)的曲(qu)線 3 水(shui)生物種(zhong)。

肥皂(zao)和礦物(wu)成分(fen)(fen)(fen)結合形成不溶(rong)性復合物(wu)，從而(er)使肥皂(zao)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面張(zhang)力(li) 使用硬(ying)水的(de)(de)(de)溶(rong)液(ye)不穩(wen)定。因此，表(biao)(biao)面反復進(jin)行張(zhang)力(li)測量以獲(huo)得圖 7 表(biao)(biao)面張(zhang)力(li)曲(qu)線當(dang)硬(ying)度(du)成分(fen)(fen)(fen)存在時，肥皂(zao)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面張(zhang)力(li)曲(qu)線發(fa)生變(bian)(bian)化分(fen)(fen)(fen)四個階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)。最初，肥皂(zao)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面張(zhang)力(li) 隨(sui)著 SOAP 濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)增加而(er)略有下(xia)降(jiang)。在第(di)二(er)階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)，表(biao)(biao)面張(zhang)力(li)值保(bao)持持續的(de)(de)(de)。第(di)三(san)(san)階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)，表(biao)(biao)面張(zhang)力(li)再次隨(sui)著 SOAP 濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)增加而(er)降(jiang)低，直到(dao) cmc，并在最后(hou)階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)再次變(bian)(bian)得恒(heng)定。在里面第(di)一(yi)階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)和第(di)二(er)階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)，肥皂(zao)渣被(bei)觀(guan)察到(dao) 清(qing)澈(che)(che)的(de)(de)(de)液(ye)體(ti)。在第(di)三(san)(san)階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)，肥皂(zao)渣也被(bei) 觀(guan)察到(dao)，但清(qing)澈(che)(che)的(de)(de)(de)液(ye)體(ti)變(bian)(bian)成了分(fen)(fen)(fen)散的(de)(de)(de)液(ye)體(ti)。在最后(hou)階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)，肥皂(zao)渣消(xiao)失并分(fen)(fen)(fen)散液(ye)體(ti) 被(bei)觀(guan)測到(dao)。

圖(tu) 7 水硬度對表面張(zhang)力的影(ying)響(xiang) 肥皂曲線(xian)。

SOAP 的毒性值繪制在圖 8 中的表面張(zhang)力曲(qu)線上。 oryzias latipes 和 podociida 可以確定(ding)為大約 55 分別(bie)為 mN/m 和 40-45 mN/m。兩個(ge)范圍的gtox 然(ran)而，獲得了 daphnia magna 的值：73 mN/m 在水(shui)硬度為 5 ppm 和大約 60 mN/m，水(shui)硬度為 25-625 ppm。

圖 8 水硬度對表面張力的影響(xiang) 肥皂和有毒表面張力值的曲(qu)線到 3 個水生物種。

在 AS 的(de)情況下(xia)（圖 9），界面(mian)(mian)活性(xing)增加(jia)， cmc 降低，毒性(xing)值向(xiang)左(zuo)移動(dong)（即濃(nong)度(du)降低），同時水硬度(du)增加(jia)。另一方面(mian)(mian)，AE8的(de)表(biao)面(mian)(mian)張力曲線幾乎不受水硬度(du)的(de)影(ying)響（圖 10）。 gtox 值 AS 和 AE8 的(de)值恒定(ding)在 65-70 mN/m 和對于任何水硬度(du)，分(fen)別為 55-60 mN/m。如(ru)上所述，陰離子表(biao)面(mian)(mian)活性(xing)劑(ji)(ji)的(de)毒性(xing)受到影(ying)響通過水的(de)硬度(du)。然而(er)，在大多數情況下(xia)，gtox 值對每種表(biao)面(mian)(mian)活性(xing)劑(ji)(ji)來說(shuo)都是恒定(ding)的(de)。

圖 9 水硬度對表面張力的影響烷基硫酸鹽(yan)和有毒表面張力曲線 Daphnia Magna 的價值。

圖 10 水(shui)硬度對表面張力(li)的影響(xiang) AE 和有毒表面張力(li)值的曲線水(shui)蚤麥格納(na)。

3.5 泥土吸附劑的作用

表(biao)面(mian)活性(xing)(xing)劑溶液(ye)中吸(xi)附劑的(de)(de)(de)(de)存在應該對表(biao)面(mian)活性(xing)(xing)劑溶液(ye)的(de)(de)(de)(de)體積(ji)濃度有影響(xiang)(xiang)，因為(wei)它們會引(yin)起界面(mian)活性(xing)(xing) 改(gai)變。因此，表(biao)面(mian)張(zhang)力(li)之間的(de)(de)(de)(de)關系以(yi)泥(ni)(ni)土(tu)為(wei)表(biao)面(mian)活性(xing)(xing)劑進行毒性(xing)(xing)試驗吸(xi)附劑來闡明吸(xi)附劑的(de)(de)(de)(de)存在對 gtox 表(biao)面(mian)活性(xing)(xing)劑溶液(ye)。曲(qu)面(mian)之間的(de)(de)(de)(de)關系 LAS、AE8 和 AS 的(de)(de)(de)(de)張(zhang)力(li)和毒性(xing)(xing)，存在圖 11、12 和圖 13 所示為(wei)泥(ni)(ni)土(tu)。 LAS 和 AE8，表(biao)面(mian)活性(xing)(xing)劑的(de)(de)(de)(de)界面(mian)活性(xing)(xing) 減(jian)少和毒性(xing)(xing)降低的(de)(de)(de)(de)存在的(de)(de)(de)(de)泥(ni)(ni)土(tu)。然而，LAS 和 AE8 的(de)(de)(de)(de) gtox 值不會因吸(xi)附劑的(de)(de)(de)(de)存在而改(gai)變。在AS的(de)(de)(de)(de)情況下，泥(ni)(ni)土(tu)的(de)(de)(de)(de)加入對地表(biao)幾乎沒有影響(xiang)(xiang) 張(zhang)力(li)值或毒性(xing)(xing)值。