كيف تتكون مركبات الفسفور العضوية؟
تتكون مركبات الفسفور العضوية في مياه البحر من مركبات قابلة للتغير ومقاومة للصهر. يتضمن تجمع مركبات الفسفور العضوية القابل للنقل كلاً من المركبات العضوية القابلة للنقل وغير المنقولة، ويمكن أن يعمل أي منهما كمصادر للفسفور P للنمو الميكروبي.
استخدامات مركبات الفوسفور العضوية:
تعد مركبات الفوسفور العضوية الآن أكبر فئة من المبيدات الحشرية وأكثرها تنوعًا. اثنان من المركبات المستخدمة على نطاق واسع في هذه الفئة هما الباراثيون والملاثيون. والبعض الآخر ديازينون وناليد وميثيل باراثيون وديكلوروفوس. وهي فعالة بشكل خاص ضد الحشرات الماصة مثل حشرات المن والعث التي تتغذى على عصائر النباتات.
يتم امتصاص المواد الكيميائية في النبات إما عن طريق رش الأوراق أو عن طريق وضع محاليل مشربة بالمواد الكيميائية على التربة، بحيث يحدث الامتصاص من خلال الجذور. عادةً ما يكون للفوسفات العضوي القليل من المفعول المتبقي وهي مهمة، لذلك، حيث تحد التفاوتات المتبقية من اختيار المبيدات الحشرية. وهي بشكل عام أكثر سمية من الهيدروكربونات المكلورة. يقتل الفوسفات العضوي الحشرات عن طريق تثبيط إنزيم الكولينستراز الضروري لعمل الجهاز العصبي.
يتم استخدام العديد من المواد المختلفة التي تحتوي على الفوسفور كإضافات FR بما في ذلك عنصر الفوسفور الأحمر وكذلك مركبات الفوسفور غير العضوية والعضوية. يمكن استخدامها بمفردها أو بالاشتراك مع البروم أو الكلور، ويمكن أيضًا استخدامها مع المواد المحتوية على النيتروجين مثل الميلامين. فيما يتعلق بقضايا الإطلاق البيئي، فإنّ هذه لها مستويات مختلفة من المتانة.
يعتمد مركب الفوسفور العضوي الشائع المتين المستخدم مع القطن على رباعي (هيدروكسي ميثيل) كلوريد الفوسفونيوم (أو كبريتيد). يتم دمج هذا مع الأمونيا لتكوين بوليمر يحتوي على كل من النيتروجين والفوسفور داخل بنية ألياف السليلوز.
بينما أنتجت الجرعات المباشرة بعض السمية ولكن ليس مسببة للسرطان، فإنّ التوافر البيولوجي من الملابس منخفض. (Pyrovatex)، تركيبة تعتمد على (N-methylol dimethylphosphopropionamide) هي مادة N-P FR متينة أخرى تستخدم مع القطن، والتي يتم تطعيمها على السليلوز عن طريق إنهاء تقليدي مقاوم للتجعد. بالنسبة للفسكوز، يمكن دمج مركبات الفوسفور العضوي في مخدر الغزل. بالنسبة للبوليستر أو الفوسفور أو إضافات FR الهالوجين يمكن دمجها كمونومر، كإضافات في الدوران المصهور، أو كطلاء أو تشطيبات، بدرجات متفاوتة من المتانة.
ما هي المخاوف المتعلقة بالفوسفور العضوي؟
تم العثور على فوسفات FR tris- (2،3، ديبروموبروبيل) ليكون مادة مضافة FR فعالة للغاية، مثل ملابس نوم الأطفال، ولكن تم سحبه لاحقًا في عام 1977 بسبب المخاوف المتعلقة بإمكانية التسبب في حدوث طفرات جينية والسرطان، بالإضافة إلى التوافر البيولوجي، حيث يمكن للأطفال امتصاص المادة الكيميائية عن طريق الجلد أو “الفم” بملابس الأطفال المعالجة بالتريس.
يستخدم البديل الدائم مجموعات الفسفينات كمؤشر مع الجليكول وثنائي ميثيل تريفثالات بحيث ترتبط شقوق الفوسفور كيميائيًا بسلسلة البوليمر الرئيسية لنقل مقاومة اللهب. يوفر البولي بروبلين مثالًا آخر لتطبيق FRs المختلفة بمستويات مختلفة من المتانة، وبالتالي التوافر البيولوجي المحتمل. معظم FRs المتاحة تجاريًا غير متوافقة مع البولي أوليفينات ويتم فقدها ببطء في البيئة.
وبالتالي فإنّ الوضع العام فيما يتعلق بأنظمة إضافة FR المختلفة هذه هو أنّه بغض النظر عن السمية المحتملة للمركبات الأم، فإنّ المخاطر السامة والبيئية المحتملة تعتمد على متانة نظام المعالجة – الركيزة. المضافات غير المعمرة لها عيوب الخسارة التي تلحق بالبيئة (إما أثناء التآكل العادي أو بعد الغسيل)، مع فقدان أداء FR والتوافر البيولوجي المحتمل للمستخدمين في البيئة المنزلية والبيئة العامة من خلال تشتت النفايات. بدلاً من ذلك، يمكن أن يكون للمعالجات المتينة انبعاثات بيئية منخفضة للغاية، حتى بعد الغسيل، وبالتالي الحفاظ على فعاليتها وتقليل مشاكل التلوث البيئي المحتملة إلى حد كبير.
كيف يتم إطلاق الفوسفور في طور البخار أثناء الحرائق؟
يعمل الفوسفور مثل FR بشكل أساسي في الطور الصلب، عن طريق تعزيز تكوين الفحم، وكذلك إلى حد ما في طور البخار. يتم تعزيز تثبيط اللهب في المرحلة البخارية من خلال وجود النيتروجين والهالوجينات. من خلال تعزيز تكوين الفحم، يتم تقليل إطلاق مركبات الكربون التي يحتمل أن تكون سامة، كما يتم الاحتفاظ ببعض الفوسفور.
أحد الاعتبارات المهمة هو الشكل الذي يتم فيه إطلاق الفوسفور في طور البخار أثناء الحرائق. تمت دراسة هذا الأمر قليلاً، ولكن بشكل عام يتأكسد الفوسفور ومركبات الفسفور العضوية بسهولة، بحيث يكون المنتج الرئيسي هو P2O5، والذي يتحلل بعد ذلك إلى H3PO4.
هذه مادة سامة بشكل معتدل، وقد تقدم بعض المساهمة الصغيرة في السمية الكلية لمخلفات الحريق السائلة من المواد المعالجة. الفوسفين (PH3) هو مركب سام آخر تم اكتشافه في بعض النفايات السائلة للحرائق (مادة شديدة السمية تسبب وذمة الرئة، مع التركيز المميت النصفي للجرذ لمدة ساعة تبلغ 44 جزء في المليون) تمّ الكشف عن بعض آثار مركبات الفسفور العضوي في منتجات الاحتراق من مواد الاحتراق، ولكن لم يتم استخدام بروتوكولات اختبار السمية المصممة للكشف عن المركبات السامة للأعصاب مع أجواء الاحتراق.
أحد الاستثناءات الخطيرة هو اكتشاف أنّ أي مصدر للفوسفور عند دمجه مع ثلاثي ميثيلول بوليول، يمكن أن ينتج فئة عصبية قوية من إسترات ثنائي كلورو فوسفات في منتجات الاحتراق. من الناحية العملية، كانت هذه مشكلة محتملة فقط مع بعض مواد تشحيم التوربينات التي تحتوي على ثلاثي ميثيلول.
قد يتطلب توافر مركبات الفوسفور العضوية غير القابلة للذوبان في الماء أو الكارهة للماء، مثل الفسفوليبيدات الغشائية، إنزيمات إضافية محددة للاستيعاب. ليمكي وآخرون قام (1995) بتقييم دور مقاومة سطح الخلية للماء، وهي خاصية قابلة للقياس لجميع الخلايا الميكروبية، على معدلات الاستخدام النسبية لمركبات P الكارهة للماء والماء. نمت البكتيريا المحبة للماء بسرعة على Pi و Gly-3-P، لكنّها لم تستطع استيعاب الركيزة الكارهة للماء أو حمض الفوسفاتيديك (PA) أو فوسفوليبيدات الغشاء (Lemke et al. ، 1995).
على العكس من ذلك، فإنّ البكتيريا ذات أسطح الخلايا الكارهة للماء تستخدم بكفاءة PA و lipid-P. يمكن أن تؤدي هذه القدرات الأيضية الخاصة بالخلية إلى تقسيم موارد DOP بين الكائنات الحية الدقيقة المتنافسة، أو إلى اختيار الأنواع وتعاقبها بعد إنتاج أو استنفاد ركيزة DOP رئيسية واحدة أو أكثر.
كشفت دراسة مثيرة للاهتمام ويحتمل أن تكون مهمة لتأثير حركة السوائل على استخدام LMW DOM المختار (وليس صراحة مركبات DOP) بواسطة البكتيريا غيرية التغذية أنّ معدل الامتصاص قد تم تعزيزه عن طريق التدفق المغامر، ولكن فقط بتركيزات DOM منخفضة التشبع (لوجان وكيرشمان ، 1991) أحد التنبؤات لنتائجهم هو أن البكتيريا المرتبطة بالجسيمات، خاصة تلك التي تغرق في عمود الماء، قد تكون أكثر أهمية لإعادة تمعدن مركبات الفوسفور العضوية في المياه العميقة من الكائنات الحية الدقيقة المنفردة المعلقة في عمود الماء.
