Введение
В настоящее время на рынке бытовой химии наблюдается огромный ассортимент моющих средств. Многие выбирают шампунь по цене и приятному запаху, однако это никак не связано с качеством продукта. Основная масса потребителей покупая шампунь, не читают его состав, и не обладают информацией о токсичности тех или иных компонентов.
Гипотеза: предположим, что не все моющие средства (шампуни) одинаково безопасны для здоровья человека. Цель: исследовать возможность применения биологических объектов для оценки безопасности моющих средств.
Объекты исследования: моющие средства – шампуни различных марок. Предмет исследования: свойства моющих средств, с точки зрения их безопасности для здоровья человека.
Этапы работы:разработать анкеты и провести опрос у различных возрастных групп людей о том какие шампуни они используют в повседневной жизни; провести аналитический обзор по вопросам: рынка шампуней, компонентного состава шампуней, возможности применения метода биотестирования для анализа токсичных свойств шампуней; провести эксперимент, с использованием метода биотестирования почвы; провести анализ полученных результатов; сделать выводы и дать рекомендации.
Методы исследования: изучение и анализ литературы по теме; наблюдение и анкетирование; анализ полученных результатов; проведение эксперимента.
Обзор литературы
Состав шампуней варьируется, но в нем чаще всего встречаются следующие компоненты: детергенты (или сурфактанты); ПАВ (бывают жесткими и мягкими); антиоксиданты; антисептики; вещества-носители; хелаты; смягчающие вещества; эмульгаторы; увлажнители; лубрикаторы (смазочные вещества); протеины; силиконы; УФ-фильтры; разные виды кондиционеров; функциональные и лечебные добавки; консерванты; загустители; отдушки; растворители; витамины [1].
Основным компонентом шампуня являются вещества, обладающие моющим действием – детергенты или, как их еще называют, поверхностно-активные вещества (ПАВ). На этикетке любого шампуня детергент обычно располагается одним из первых. Моющие свойства входящих в шампунь детергентов (в одном шампуне их может быть несколько) и определяют его качества. Концентрация детергентов в шампунях различна, в средствах для жирных волос она выше, для сухих волос – ниже. Практически во всех современных шампунях используются синтетические детергенты, которые называются сурфактантами. Ниже приводятся наиболее употребительные суфрактанты в порядке улучшения их качества (мягкости): Ammonium Lauryl Sulfate (аммония лаурил сульфат); Ammonium Laureth Sulfate (аммония лаурет сульфат); Sodium Lauryl Sulfate (натрия лаурил сульфат); Sodium Laureth Sulfate (натрия лаурет сульфат); TEA Layril Sulfate (ТЕА лаурил сульфат). В большинстве шампуней применяются первые два сурфактанта. Они дешевы, обладают хорошими моющими свойствами, легко смываются с волос. Основной их недостаток – дерматологическая жесткость [2].
Лаурилсульфат натрия (додецилсулфат натрия) − натриевая соль лаурилсулфокислоты, анионоактивное поверхностно-активное вещество [3]. Это один из самых вредных ингредиентов косметики, входящих в состав большинства шампуней. Он разрушает структуру белков, и относится к раздражающим, но не канцерогенным веществам. Кокамидопропилбетаин – вещество, обладающее различными свойствами (мягкий вспомогательный ПАВ, не раздражающий кожу, обладает хорошими очищающими и пеноформирующими свойствами). Однако является токсичным для иммунной системы и провокации аллергий. Пропиленгликоль также используется в составах моющих средств.
Методы исследования
В почве накапливаются разнообразные соединения естественного и антропогенного происхождения, обуславливающие ее загрязненность и токсичность. Почва может быть сильно загрязненной, но нетоксичной или слабо токсичной и наоборот – слабозагрязненной, но сильно токсичной. Определить степень токсичности почвы можно с помощью биотестирования [4].
Биотестирование − использование в контролируемых условиях биологических объектов (тест-объектов) для выявления и оценки действия факторов (в том числе и токсических) окружающей среды на организм, его отдельную функцию или систему организмов. В зависимости от целей и задач токсикологического биотестирования в качестве тест-объектов применяются различные организмы: высшие и низшие растения, бактерии, водоросли, водные и наземные беспозвоночные и другие. Например, используют различные культуры: лук репчатый (Allium cepa); кресс-салат посевной (Lepidium sativum); редис посевной (Raphanus stivus); овес посевной (Avena sativa L.) [4].
Основная часть
Для того, чтобы выяснить у различных возрастных групп людей какой шампунь они применяют в повседневной жизни, были разработаны анкеты и проведено анкетирование различных возрастных групп. В ходе анкетирования были опрошены школьники 8-х классов (МБОУ СОШ № 99), обучающиеся вуза 1, 2 курса (ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»), взрослые (преподаватели). Все участники анкетирования были разделены на следующие группы: 1 группа – школьники 8-х классов (40 опрошенных человек, из них: мальчики – 22, девочки – 18); 2 группа – обучающиеся 1 курса (80 опрошенных человек, из них: мужчины – 31, женщины – 49); 3 группа – обучающиеся 2 курса (70 опрошенных человека, из них: мужчины – 18, женщины – 52); 4 группа – взрослые (преподаватели) (30 опрошенных человека, из них: мужчины – 9; женщины – 21).
Анализ ответов на вопрос «Каким шампунем Вы пользуетесь в повседневной жизни», показал, что наиболее часто используемыми марками шампуней являются Shamtu (30 %), Timotei (20 %), Garnier Fructis (20 %), Чистая линия (10 %), Wella (10 %), Elsev (10 %).
Анализ ответов на вопрос «Смотрите ли Вы на состав шампуня, когда его приобретаете?» (рис. 1) показал, что более 70 % опрашиваемых не смотрят на состав шампуня, и не выбирают марку шампуня исходя из его состава.
Рис. 1 – Ответ на вопрос «Смотрите ли Вы на состав шампуня, когда его приобретаете?
На вопрос «Как Вы думаете является ли шампунь безопасным для здоровья человека?» около 90 % опрашиваемых ответили, что считаю применение шампуня безопасным для здоровья человека. Таким образом, исходя из анкетирования можно сделать вывод, что: практически все опрашиваемые считают применение шампуня безопасным для здоровья человека; мало кто из опрашиваемых перед выбором марки шампуня смотрит на его состав; выявлены марки шампуней наиболее часто применяемые опрашиваемыми в жизни.
Среди комплекса факторов окружающей среды, подлежащих гигиеническому контролю, большого внимания заслуживают товары бытовой химии, в том числе и шампуни, в связи с их массовым производством и использованием, разнообразием компонентов, входящих в состав рецептур, а также с возможным прямым воздействием на организм человека [5]. Для эксперимента в качестве биологического объекта для биотестирования применялись семена овса.
В качестве почвы был выбран полностью готовый почвогрунт «Универсальный». В качестве моющих средств применялись шампуни - «Shamtu», «Timotei», «Garnier Fructis», «Чистая Линия». Далее им присваивались номера. В качестве загрязнителей рассматривались наиболее значимые их составляющие: ЭДТА и ПАВ (в частности лаурилсульфат натрия). Основным компонентом моющих средств являются сурфактанты, а именно лаурилсульфат натрия. Шампуни использовали в качестве загрязнителей почвы и ее верхних горизонтов.
В эксперименте семена овса по 50 шт. высаживали в почву, предварительно загрязненную исследуемыми веществами в количествах равных 2 %, 5 %, 10 %, 20 % от массы почвы. Для сравнения полученных результатов исследовали контрольный образец почвы. Необходимую влажность почвы всех образцов поддерживали путем добавления дистиллированной воды. На протяжении опыта (14 дней) поддерживалась температура 25 – 26 оС и рассеянный солнечный свет [6]. Через 14 дней исследовали качественные показатели растений - длину корня, длину побега, общую массу, процент всхожести семян [7]. Измерения проводили для отмытых растений, при отсутствии земли на корневой системе, и обсушивании их на фильтровальной бумаге. Всхожесть растений подсчитывали визуально, по количеству взошедших растений. Далее проводили обработку результатов, вычисления среднего значения по длине корня и побега. Общую массу измеряли взвешиванием растений на технических весах. Эксперименты проводили параллельно, результаты представлены средние. Для всех контрольных проб были получены усредненные данные. Злаковая культура хорошо показывает изменения количественных показателей: всхожесть, длина надземной (lн) и подземной (lп) частей, общая масса (lн/ lп). По литературным данным, уменьшение соотношения длин надземной и подземной растения (lн/ lп), прямо пропорционально загрязненности почвы.
На первом этапе исследований были определены параметры токсичности рассматриваемых шампуней. В выбранный для исследования почвогрунт высаживали зерна овса, и далее загрязняли исследуемыми шампунями в пределах концентраций от 2 до 20 % мас. Через 14 дней после посева было произведено измерение приоритетных показателей. Полученные данные представлены на рис. 2, 3 для образцов №1 и №3, аналогичные были получены для образцов №2 и №4.
Рис. 2 – Результаты изменения качественных показателей растений в зависимости от концентрации образца №1 в почве
Рис. 3 – Результаты изменения качественных показателей растений в зависимости от концентрации образца №3 в почве
По результатам исследования определены ряды токсичности для всех моющих средств для концентрации 20 % мас. (табл. 1). По полученным в результате эксперимента рядам токсичности видно, что наиболее токсичным шампунем является - образец №3 (всхожесть 5,8 %). Наименее токсичным является шампунь - образец №1 (всхожесть 53 %).
Таблица 1
Ряды токсичности моющих средств при концентрации загрязнителя 20 % мас.
|
Показатель качества почвы |
Ряды токсичности моющих средств при концентрации загрязнителя 20 % мас. |
|
Ряды токсичности моющих средств по всхожести зерен овса |
Образец №3 > Образец №2 > Образец №4> Образец №1 |
|
Ряды токсичности моющих средств по соотношению длин надземной и подземной частей растения (lн/lп) |
Образец №1 > Образец №3 > Образец №4 > Образец №2 |
Результаты исследования показывают сложный характер воздействия шампуней на процесс роста зерен овса. В первую очередь необходимо отметить различный химический состав шампуней. Соотношение компонентов в смеси также оказывает значительное влияние на токсические свойства.
Далее проводили исследование токсичности основных компонентов шампуней ПАВ (лаурил сульфат натрия), ЭДТА. В почву высаживали зерна овса и загрязняли исследуемыми загрязнителями (ЭДТА, лаурилсульфат натрия) в пределах концентраций от 0,1 до 5 мас. %. Полученные данные для каждого вида загрязнителя представлены на рис. 4-5.
Рис. 4 – Результаты изменения всхожести зерен овса в зависимости от вида загрязнителя и его концентрации в почве
Рис. 5 – Результаты изменения общей массы растения в зависимости от вида загрязнителя и его концентрации в почве
Рис. 6 – Результаты изменения соотношения длин надземной и подземной частей растения в зависимости от вида загрязнителя и его концентрации в почве
Определены ряды токсичности для исследуемых веществ для концентрации загрязнителя 5 % мас. и представлены в табл. 2.
Таблица 2
Ряды токсичности веществ при концентрации загрязнителя 5 % мас.
|
Показатель качества почвы |
Ряды токсичности моющих средств при концентрации загрязнителя 5 % мас. |
|
Ряды токсичности загрязнителей по всхожести зерен овса |
ЭДТА ≥ Пропиленгликоль ≥ Лаурилсульфат натрия |
|
Ряды токсичности загрязнителей по соотношению длин надземной и подземной частей растения (lн/lп) |
ЭДТА ≥ Пропиленгликоль ≥ Лаурилсульфат натрия |
Полученные экспериментальные данные показывают, что даже при низких концентрациях (5 % мас.) данных веществ, в почве наблюдается выраженный токсический эффект. Всхожесть на почве с содержанием ЭДТА (5 % мас.) ниже, чем на почве с содержанием лаурилсульфата натрия (5 % мас.) и составляет соответственно 1,5 % и 40 %. При исследовании компонентов моющих средств было выявлено: наиболее токсичным компонентом исследуемых шампуней является ЭДТА, содержание которого в почве в количестве 5 % мас. приводит практически к нулевой всхожести зерен овса; пропиленгликоль – доля данного соединения в токсичности моющих средств внушительна, всхожесть зерен овса для пропиленгликоля составляет 12 %. Результаты исследования компонентов шампуней объясняют более высокую токсичность шампуня образца №3 за счет повышенного содержания пропиленгликоля и ЭДТА.
Заключение
Таким образом, проведя теоретические и экспериментальные исследования можно сделать вывод, что:
- при исследовании токсикологических свойств шампуней методом биотестирования было выявлено, что все показатели качества проростков уменьшаются с увеличением концентрации загрязнителя;
- определены ряды токсичности по всхожести и соотношению длин надземной и подземной частей растения (lн/lп) для концентрации загрязнителя (шампуня) 20 % мас., и для всех исследуемых компонентов моющих средств при концентрации загрязнителя 5 % мас.;
- результаты биотестирования полученные на почвогрунте «Универсальный» показали, степень токсичности шампуней зависит от количественного и качественного содержание их компонентов;
- полученные экспериментальные данные по рядам токсичности показывают, что лаурилсульфат натрия, составляющий около 50 % шампуня, является наименее токсичными компонентом и даже при таком высоком содержании практически не оказывает вредного воздействия. Содержание в шампуне ЭДТА, пропиленгликоля повышает токсичность моющего средства;
- изучение токсичности композиций шампуней на стадии их разработки, при выборе компонентов рецептур и их оптимальных соотношений является одним из основных критериев гигиенического прогнозирования, направленного на создание безвредных для здоровья человека товаров бытовой химии.
Библиографическая ссылка
Пугачев Я.В. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА БИОТЕСТИРОВАНИЯ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ МОЮЩИХ СРЕДСТВ // Старт в науке. – 2020. – № 1. ;URL: https://science-start.ru/ru/article/view?id=1843 (дата обращения: 23.11.2024).