a propilparabén klórozása idővel vízben 20 °C-on, 0,5 µM propilparabént és 50 µM szabad klórt tartalmazva.

a szülő parabéneken kívül az egész WWTP-szakaszban képződő parabének bomlástermékei aggodalomra adnak okot a környezetben, beleértve a mono – és diklórozott parabéneket is. Amikor a parabén tartalmú termékeket a lefolyóba mossák, a parabének klórozási reakcióba léphetnek. Ez a reakció akkor fordulhat elő, ha a csapvízben lévő szabad klór vagy nátrium-hipoklorit van jelen, amelyet gyakran használnak a WWTPs-ben végső fertőtlenítő lépésként. Semleges vízben a Raman spektroszkópia megerősítette, hogy a klór túlnyomórészt hipoklórsav (HClO) formájában van jelen. A parabének reagálhatnak a HClO – val, hogy elektrofil aromás szubsztitúcióval mono – és diklórozott termékeket képezzenek. A klór elektrofil támadása olyan karbokációt képez,amelyet a paraben hidroxilcsoportjából származó adományozott elektronsűrűség stabilizál. Ez a lépés endergonikus az aromaticitás elvesztése miatt, bár a hidroxilcsoport aktiváló csoportként működik, amely növeli az arányt. A bázis ezután kivonhat egy protont a klórt tartalmazó szénből, amelyet az érintett pi elektronok az aromáticitás későbbi helyreállítása követ. Mivel a hidroxilcsoport jobban aktiválódik, mint a paraben észtercsoportja, a reakció mindkét Orto helyzetben közvetlen lesz, mivel a para pozíció már blokkolva van.

az Arrhenius-egyenletet egy vizsgálatban négy szülő parabén (metil-, etil-, propil-és butilparabén) klórozásához használt aktivációs energiák kiszámításához használták, és azt találták, hogy 36-47 kJ/mol tartományban vannak. Egy másik vizsgálatban az 50-200 µM szabad klórt tartalmazó 20 °C-os (68 °F) csapvizet 0-mal megtöltötték.Az 5 µM-es propilparabént és a keverék összetételét 40 perc alatt ellenőriztük annak megállapítására, hogy a klórozás a csapvízben található körülmények között történik-e. A vizsgálat eredményei megerősítik a propilparaben eltűnését 5 perc elteltével, mind a 3-klór-propilparaben, mind a 3,5-diklór-propilparaben paraben megjelenését 5 perccel, valamint a reakcióban fennmaradó 3,5-diklór-propilparaben perzisztenciáját. Hasonló, bár gyorsabb tendenciát találtak egy tanulmányban, amelyben a reakció hőmérsékletét 35 °C-ra emelték.

4-hidroxi-benzoesav (PHBA)Edit

Általános reakció mutatja, hogy a bomlás egy szülő paraben 4-hidroxi-benzoesav keresztül a bázis-katalizált hidrolízis a észter kötés.

Nyíl toló mechanizmus mutatja a bomlás egy szülő paraben a PHBA keresztül a bázis-katalizált hidrolízis a észter bond

egy Másik jelentős paraben lebomlási termék 4-hidroxi-benzoesav (PHBA). Két mechanizmus létezik, amelyekben a parabének a PHBA-ra bomlanak. Az első lebomlási útvonal kémiailag történik. Szülő parabének könnyen alávetni bázis-katalizált hidrolízis az észter kötés, alkotó PHBA. A reakció mérsékelten lúgos körülmények között fordul elő, különösen akkor, ha a pH ≥ 8. Ez a reakció meglehetősen elterjedt a háztartási környezetben, mivel a háztartási szennyvíz pH-tartománya 6-9, a parabének pedig a kozmetikai termékekben elterjedt. Amikor a parabént tartalmazó kozmetikai termékeket a közösségi szennyvíz-beömlőbe juttatják, olyan környezetnek vannak kitéve, ahol a pH ≥ 8, és az anyaparaben bázis-katalizált hidrolízise következik be, PHBA-t képezve.

az elektronátviteli mechanizmusban az oxigén és a karbonil-szén közötti kettős kötésben lévő pi elektronok rezonálnak az oxigénre, negatív töltést hagyva az oxigénre és pozitív töltést a karbonil-szénre. Egy hidroxid-ion, amely nukleofilként működik, megtámadja a most elektrofil karbonil-szenet, így sp3 hibridizációt eredményez a karbonil-szénen. Az elektronok rezonálnak vissza, hogy kettős kötést képezzenek az oxigén és a karbonil-szén között. Az eredeti sp2 hibridizáció megőrzése érdekében a-vagy csoport elhagyja. A-vagy csoport jobban elhagyja a csoportot, mint az-OH csoport, mivel képes fenntartani a negatív töltést nagyobb stabilitással. Végül, a-vagy -, ható bázis, majd deprotonát a karbonsav alkotnak karboxilát anion.

a parabének PHBA-ba történő lebontásának második módja biológiailag A WWTPs-en belül történik. A szennyvízkezelés másodlagos tisztító fázisában az iszap felhalmozódik a másodlagos tisztító alján. A bejövő beáramló folyadék és szilárd fázisok szétválasztása után a parabének hajlamosabbak felhalmozódni az iszapban. Ennek oka a mérsékelt hidrofobicitása, amelyet körülbelül 1, 58 log Kow érték határoz meg. Ez az iszap szerves tápanyagokban koncentrálódik, következésképpen a mikroorganizmusok proliferációja közös az iszapban. Az egyik szervezet az Enterobacter cloacae, amely biológiailag metabolizálja az iszap parabéneket PHBA-ba.

bomlástermékek felhalmozódása a környezetbenszerkesztés

különböző analitikai technikák, például gázkromatográfia és nagy teljesítményű folyadékkromatográfia segítségével számszerűsítették a parabenszármazékok és bomlástermékek környezetben való felhalmozódásának pontos szintjét. Ezeket a szinteket a tercier szennyvíziszapban és a szennyvíziszapban pontosan mérték, mivel ezek azok az elsődleges utak, amelyekre a parabének és bomlástermékeik a WWTPs-ből történő kibocsátáskor jutnak el a környezetbe.

a parabének koncentrációja a tercier szennyvízmintákban µg/L-ben (balra). A parabének koncentrációja a szennyvíziszap-mintákban µg/g-ban (jobbra).

Paraben a szennyvíziszap stabilitása viszonylag magas, mivel képesek szerves anyagokkal kötődni. A talajadszorpciós együttható értékeit az amerikai Környezetvédelmi Ügynökség 1,94 (metilparaben), 2,20 (etilparaben), 2,46 (propilparaben) és 2.72 (butilparaben), amelyek mindegyike arra utal, hogy a parabének képesek tapadni az üledék és az iszap szerves részéhez, és így környezeti szempontból is fennmaradnak.

A klórozott parabéneket csak 40% – os hatékonysággal távolítják el a Wwtp-kből, összehasonlítva a szülő parabének 92-98% – os hatékonyságával. Az eltávolítási hatékonyság csökkenése a klórozott parabének csökkent biológiai lebonthatóságának, az egész Wwtp-ben megnövekedett általános stabilitásnak, valamint az alacsony log Kow-értékek miatt az iszapfázishoz viszonyított viszonylag alacsony szorpciónak tulajdonítható.

magasabb PHBA-szintek találhatók a tercier szennyvízben a parabénszármazékokhoz képest, a PHBA pedig a szennyvíziszapban a legmagasabb koncentrációban van jelen. Ezeknek a felhalmozódási szinteknek két oka van. Az első ok a PHBA szilárd részecskékre való sorb-hajlama,amely közelíthető a benzoesav magas Kd értékével, körülbelül 19. A PHBA pKa 2,7, de 6-9 közötti pH-értékű környezetben van. Mivel a pKa kisebb, mint a pH, a karbonsav deprotonálódik. A karboxilát lehetővé teszi, hogy szorbensként működjön a szilárd környezeti mátrixokon, ezáltal elősegítve aggregációját a tercier szennyvízben, de különösen a szennyvíziszapban, amely maga a szilárd mátrix. A második ok a PHBA szintjének közbenső növekedése a WWTP másodlagos tisztítófázisában biológiai folyamatokon keresztül.

A Paraben bomlástermékeivel kapcsolatos környezeti aggályokszerkesztés

több tanulmány összekapcsolta a klórozott parabéneket az endokrin károsító funkciókkal, különös tekintettel az ösztrogén hatásaira, és a klórozott parabének 3-4-szer mérgezőbbek, mint a szülő parabének. A Daphnia magna-ban a klórozott parabének által okozott általános toxicitás a sejtmembrán funkció nem specifikus megzavarása révén következik be. A klórozott parabének hatékonysága korrelál a vegyület sejtmembránokban való felhalmozódásának hajlamával. Így a klórozott parabének általában fokozzák a toxicitást, mivel észterláncaik hosszabbak a megnövekedett hidrofobicitás miatt.

a PHBA környezeti felhalmozódásának következményei szintén figyelmet szentelnek. Ha a tercier szennyvizet közösségi használatra újra felhasználják szürkevízként, veszélyt jelent az emberre. Ezek a veszélyek közé tartozik, de nem kizárólagosan, rendellenes magzati fejlődés, endokrin károsító tevékenység, és a nem megfelelő ösztrogén-elősegítő hatások. Ha a tercier szennyvíz folyókban és patakokban szabadul fel a környezetbe, vagy ha az iszapot műtrágyaként használják, az veszélyt jelent a környezeti szervezetekre. Különösen mérgező az alacsonyabb trofikus szinteken élő szervezetekre, különösen a különböző algafajokra. Valójában kimutatták, hogy az LC50 egy adott algafajra, a Selenastrum capricornutumra 0, 032 mikrogramm/liter (µg / L). Ez kevesebb, mint a phba természetes bősége a tercier szennyvízben 0 szinten.045 µg / L, ami azt jelzi, hogy a harmadlagos szennyvíz jelenlegi PHBA-szintje potenciálisan felszámolhatja a vele érintkező Selenastrum capricornutum több mint 50% – át.

a parabének eltávolítása ozonationEdit

a parabének ozonációs mechanizmusa.

az ozonáció olyan fejlett kezelési technika, amelyet a környezetben felhalmozódó parabének, klórozott parabének és PHBA mennyiségének korlátozására szolgáló lehetséges módszernek tekintettek. Az ózon rendkívül erős oxidálószer, amely oxidálja a parabéneket, és megkönnyíti azok eltávolítását, miután ezt követően átjutott a szűrőn. Az ózon elektrofil jellege miatt könnyen reagálhat az aromás parabéngyűrűvel hidroxilált termékek előállítására. Az ozonációt általában kevésbé veszélyes fertőtlenítési módszernek tekintik, mint a klórozást, bár az ozonálás több költség megfontolást igényel. Az ozonáció nagy hatékonyságot mutatott a parabének eltávolításában (98,8–100%), és valamivel alacsonyabb, 92,4% – os hatásosságot mutatott a PHBA esetében. A klórozott parabének esetében azonban mérsékelten alacsonyabb eltávolítási arány figyelhető meg (59,2–82,8%). A parabének ozonációval történő eltávolítására javasolt reakciómechanizmus mechanikusan részletes.