مياه الصرف الناتجة عن غسيل الملابس

توجد عدة معايير في تقييم مياه الصرف الصحي الناتجة عن غسيل الملابس: درجة الحرارة، وقيمة الرقم الهيدروجيني، والمواد العالقة، والكلور _، والمواد الرسوبية، والنيتروجين الكلي، والفوسفور الكلي ، والنيتروجين الأمونيا، والطلب الكيميائي على الأكسجين (COD)، والطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD ₎ ، والمواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية. ^{[ 4 ]}

تتضمن العديد من مكونات المنظفات الشائعة مواد فعالة سطحية ، ومواد مساعدة، ومركبات مبيضة، وعوامل مساعدة. تُصنف المواد الفعالة سطحية إلى مواد أنيونية، وكاتيونية، وغير أيونية. يُعد سلفونات ألكيل بنزين الخطي (LAS) أكثر المواد الفعالة سطحية استخدامًا، وهو مادة أنيونية. أما المواد المساعدة، فتشمل ثلاثي فوسفات الصوديوم، والزيوليت A، ونيتريلوترياسيتات الصوديوم (NTA). عادةً ما تكون المركبات المبيضة هي بيربورات الصوديوم وبيركربونات الصوديوم . تُضاف الإنزيمات وعوامل التبييض الفلورية إلى المنظفات كعوامل مساعدة. ^{[ 1 ]}

المواد الفعالة سطحياً هي عوامل نشطة سطحياً، إذ تتميز بخصائص محبة للماء وكارهة للماء، وتُستخدم على نطاق واسع في عمليات الغسيل المختلفة. وبفضل ذيولها الكارهة للماء، تُصبح هذه المواد نشطة بيولوجياً. تتمتع المواد الفعالة سطحياً الأنيونية بقدرة على الارتباط بالجزيئات الكبيرة النشطة بيولوجياً، مثل الإنزيمات والحمض النووي والببتيدات، مما يُسبب تغيرات في الشحنة السطحية وطي سلسلة عديد الببتيد (بنية مختلفة). أما المواد الفعالة سطحياً الكاتيونية، فترتبط بالغشاء الداخلي للبكتيريا، مما يُؤدي إلى تفككها عبر سلسلتها الألكيلية الطويلة. بينما ترتبط المواد الفعالة سطحياً غير الأيونية بالبروتينات وغشاء الفوسفوليبيد، مما يُؤدي إلى تسرب المركبات ذات الكتلة الجزيئية المنخفضة عن طريق زيادة نفاذية الأغشية والحويصلات. وقد يُؤدي ذلك إلى تلف خطير في الخلايا أو حتى موتها. ^{[ 5 ]}

LAS وتحلله البيولوجي

يُعد سلفونات ألكيل بنزين الخطي (LAS) ذو الصيغة C ₁₂ H ₂₅ C ₆ H ₄ SO ₃ Na، والمعروف أيضًا باسم سلفونات دوديسيل بنزين الصوديوم ، أكثر المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية استخدامًا في منظفات الغسيل نظرًا لتأثيره البيئي الضئيل بسبب تحلله البيولوجي السهل.

تتألف عملية التحلل البيولوجي الكاملة في الظروف الهوائية من خطوتين: التحلل البيولوجي الأولي والتحلل البيولوجي النهائي. تبدأ الخطوة الأولى من ذرة الكربون الطرفية في السلسلة الألكيلية عبر أكسدة أوميغا، والتي قد تبدأ من أحد طرفي السلسلة أو كليهما، ثم تليها أكسدة بيتا. بعد الخطوة الأولى، تكون المادة المتبقية هي سلفوفينيل (ثنائي) الكربوكسيلات (SP(d)Cs)، وهي جزيء كبير قد يشارك في الخطوة الثانية. تحدث الخطوة الثانية فقط في وجود البكتيريا اللازمة. يتم خلالها كسر حلقة البنزين وإزالة مجموعة السلفون من أحماض السلفوفينيل أحادية وثنائية الكربوكسيل. بعد التحلل البيولوجي على مرحلتين، يتحلل LAS إلى ثاني أكسيد الكربون والماء والأملاح غير العضوية والكتلة الحيوية المتبقية. خلال عملية التحلل البيولوجي، يلزم وجود أنواع محددة من البكتيريا والأكسجين في كل من أكسدة أوميغا للسلسلة الألكيلية وعملية كسر حلقة البنزين، لذا لا يمكن أن يحدث هذا التحلل البيولوجي إلا في الظروف الهوائية . ^{[ 6 ]} في الظروف اللاهوائية أثناء عملية المعالجة، لا يُظهر مركب LAS أي تغيير. كما أثبت الباحثون أن عملية التحلل البيولوجي محدودة عند تركيز 20-40  ملغم/لتر، بل وتُثبط عند تركيزات أعلى، مما يؤدي إلى عدم اكتمال التحلل البيولوجي لمركب LAS في محطات معالجة مياه الصرف الصحي. ^{[ 7 ]}

المكونات الأساسية في المنظفات هي مواد تليين المياه، والتي يمكنها إزالة أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم عن طريق التكوين المعقد أو الترسيب في المياه العسرة التي تحتوي على مستويات عالية من الكالسيوم والمغنيسيوم.

_{يُعدّ ثلاثي فوسفات} الصوديوم ، بصيغته الكيميائية Na₅P₃O₁₀ _، مُكوّنًاشائع الاستخدام في مُنظفات الغسيل، مما قد يُؤدي إلى ظاهرة التخثّر الغذائي الناجمة عن الفوسفور (P). يُعدّ الفوسفور ضروريًا لنقل الطاقة، وتكوين الحمض النووي DNA والحمض النووي RNA، والعديد من المُستقلبات الوسيطة الأخرى. لا تستطيع الكائنات ذاتية التغذية استيعاب سوى الفوسفور الموجود في الفوسفات، بينما يُمكن تحلل مُركبات الفوسفور الأخرى، مثل ثلاثي فوسفات الصوديوم، كيميائيًا أو إنزيميًا إلى فوسفات. ^{[ 8 ]} تُوضّح الآلية أدناه. ^{[ 9 ]}

يمكن أن يؤدي فرط الفوسفور إلى إنتاج مفرط للكائنات ذاتية التغذية، مثل الطحالب والبكتيريا الزرقاء، مما يُسبب ظاهرة التخثث في مسار المغذيات غير العضوية. وينتج عن إثراء المغذيات في البحيرات والخزانات نباتات عائمة مجهرية، وطحالب، وتكوين طبقات كثيفة من نباتات عائمة أكبر حجماً قادرة على إنتاج الأكسجين من خلال عملية التمثيل الضوئي. وعندما تموت هذه النباتات وتغرق إلى القاع، فإنها تستهلك الأكسجين في عملية التحلل. وتستهلك البكتيريا التي تزدهر في هذه العملية الأكسجين أيضاً. ومع نضوب الأكسجين، تموت الأسماك، وتنتج البكتيريا اللاهوائية غازات الميثان وكبريتيد الهيدروجين والأمونيا ، مما قد يُدمر النظام البيئي.