آلودگی هوا و تاثیر آن بر سلامتی انسان‌ها

آلودگی هوا و تاثیر آن بر سلامتی انسان‌ها وجود ذرات کوچک شیمیایی یا عناصر بیولوژیک که باعث تغییرات در وضعیت اتمسفر می‌شود، همان آلودگی هواست.آلاینده‌ها را می‌توان به عنوان اولیه یا ثانویه تقسیم‌بندی کرد. آلاینده‌های اولیه عناصری هستند که به طور مستقیم از یک فرآیند منتشر می‌شوند.

وجود ذرات کوچک شیمیایی یا عناصر بیولوژیک که باعث تغییرات در وضعیت اتمسفر می‌شود، همان آلودگی هواست. آلاینده‌ها را می‌توان به عنوان اولیه یا ثانویه تقسیم‌بندی کرد. آلاینده‌های اولیه عناصری هستند که به طور مستقیم از یک فرآیند منتشر می‌شوند. برای مثال خاکستر که از یک آتشفشان و یا گاز منوکسیدکربن که از اگزوز ماشین خارج می‌شود و آلاینده‌های ثانویه به صورت مستقیم متصاعد نمی‌شوند بلکه آنها وقتی شکل می‌گیرند که آلاینده‌های اولیه فعل و انفعالاتی انجام می‌دهند یکی از مثال‌های مهم آلاینده‌های ثانویه گاز ازن است. ● بعضی از آلاینده‌های اولیه ▪ اکسیدهای نیتروژن (NO۲ ) بخصوص دی اکسید نیتروژن که از سوخت و سوزهای با درجه حرارت بالا متصاعد می‌شود که آن را می‌توان به صورت غباری قهوه‌ای رنگ بر بالای آسمان شهرها مشاهده کرد. ▪ دی اکسید کربن (CO۲)، یک گاز از خانواده گازهای خانه سبز (گلخانه‌ای) است که از احتراق و بازدم متصاعد می‌شود. ▪ آمونیاک (‌NH۳) متصاعد شده از فرآیندهای کشاورزی ▪ بوهای متصاعد شده از زباله، فاضلاب و فرآینده‌های صنعتی ● آلاینده‌های ثانویه ▪ منابع متمرکز مانند خروجی دودکش‌های نیروگاه‌ها، کارخانجات، مراکز سوزاندن زباله‌های شهری ▪ منابع متحرک مانند اتومبیل‌ها، هواپیما و غیره ▪ ذرات به‌وجود آمده به دلیل سوختن کنترل شده کشاورزی و جنگلی ▪ اتومبیل‌هایی که باعث متصاعد شدن مواد آلاینده می‌شود ▪ دفن زباله در گودال‌های زمینی که باعث تولید گاز متان می‌شود. ● منابع طبیعی آلاینده‌ها ▪ غبار از منابع طبیعی، معمولا از نواحی وسیع که عاری از سبزینه هستند ▪ گاز متان متصاعد شده از حیوانات پس از هضم غذا برای مثال در گاوها ▪ گاز رادون متصاعد شده از تخریب رادیو اکتیو در لایه‌های کره زمین ▪ دود و دی اکسید کربن از آتش‌سوزی‌های طبیعی ▪ وقوع آتش‌فشان ● کیفیت هوا داخلی (‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌IAG) گاز فورمالدهاید(h۲co)که از مواد ساختمانی مثل موکت‌ها و تخته نئوپان متصاعد می‌شود. رنگ‌ها وتینر‌ها که از خود ترکیبات ارگانیک قابل انفجار متصاعد می‌کنند. آلاینده‌های دیگر مانند استفاده از خوشبوکننده‌ها، سوزاندن چوب در اجاق و شومینه باعث اضافه شدن مقدار زیادی از ذرات موجود در هوا می‌گردد. برخی از مرگ و میر مرتبط با هوای آلوده ممکن است به دلیل استفاده از سم‌های حشره‌کش در داخل محیط‌هایی که فاقد گردش هوای مناسب هستند اتفاق می‌افتد و لباس‌های خشکشویی شده برای چند روز از خود گازهای همچون تتراکلراتیلن متصاعد می‌کنند. مرگ‌ومیرناشی از منوکسیدکربن معمولا به دلیل دودکش‌های نامناسب شومینه‌ها و یا سوزاندن ذغال در محیط‌های داخلی به وقوع می‌پیوندد. مسموم شدن با منوکسیدکربن حتی از شعله‌هایی که به‌درستی تنظیم نشده‌اند به وقوع می‌پیوندد. آلاینده‌ها از منابع بیولوژیک هم در محیط‌های داخلی یافت می‌شوند. حیوانات خانگی دندر تولید می‌کنند و انسان‌ها گردی از لایه‌ای کوچک پوست و موی‌های تخریب شده برجای می‌گذارند. حشرات ریز در رختخواب‌ها، فرش‌ها و موکت و مبلمان تولید آنزیم‌ها و مدفوع به سایز میکروبی می‌نمایند. کپک‌ها در داخل دیوارها ایجاد می‌شوند و تولید میکوتوکسنین‌ها می‌کنند. سیستم‌های تهویه مطبوع نیز بارور کننده بیماری لینجر و همچنین کپک‌ها می‌شوند. ● اثرات روی سلامتی مردم جهان هر ساله حتی بیشتر از حوادث رانندگی جان خود را براثر آلودگی هوا از دست می‌دهند. دلایل مستقیم مرگ و میر مرتبط با آلودگی هوا شامل بیماری‌هایی همچون آسم تحریک شده، برونشیت، بیماری‌های قلب و ریه و آلرژی‌های تنفسی را می‌توان نام برد. از اثراتی که آلودگی هوا بر سلامتی دارد می‌توان از تغییرات کوچک بیوشیمیایی و فیزیولوژیی تا مشکلات تنفسی، خس و خس سینه، سرفه باشد. عکس‌العمل‌های هر شخص به آلودگی‌ها بستگی به نوع آلودگی که آن شخص در معرض آن قرار گرفته و میزان قرارگیری در معرض آلودگی، وضعیت سلامتی و ژنتیکی او دارد.

اثرهای مخرب فناوری نانو بر محیط زیست

اثرهای مخرب فناوری نانو بر محیط زیست

 

‎. ذرات نانو و فناوری نانو جدای از مفید بودن می‌توانند, خطرات احتمالی نیز داشته باشند؛ بنابر این, باید مسائل مربوط به ایمنی و خطرهای احتمالی همراه با این روش‎های جدید را در نظر گرفت. ذرات نانو ممکن است سرعت جهش (mutation) باکتری‎ها را افزایش دهد و تهدیدی بالقوه برای محیط زیست و سلامت انسان باشد؛ به رغم اینکه فناوری نانو محصولات موجود را مؤثرتر و کارآمدتر می‌کند، اندازه این ذرات که جزء خواص مهم آنهاست، می تواند سلامتی و محیط زیست را تهدید ‌کند. این ذرات از گرده‌های گل و گیاهان و مواد حساسیت‎زای معمولی نیز کوچکترند و حساسیت ایجاد می‎کنند. این ذرات, به سیستم دفاعی و ایمنی بدن موجودات زنده و انسان حمله می‎کنند. بعضی از این ذرات, پس از تنفس به کیسه‌های هوایی ریه‌ها آسیب می‎رسانند که در این بین, ماکروفاژها سعی می‌کنند آنها را از بین ببرند و مانع از عبور این ذرات و ورود آنها به خون شوند, ولی ماکروفاژها در تشخیص ذرات با قطر کمتر از 70 نانومتر با مشکل روبهرو می‌شوند‎ و این ذرات می‌توانند به آسانی در خون نفوذ کنند. گزارش شده است که نانوذرات مانند کربن سیاه و دی‌اکسیدتیتانیوم که در فرایندهای صنعتی کاربرد زیادی دارد و به آلودگی هوا نیز کمک می‌کند، موجب ایجاد التهاب و جراحت‎های پوستی می‎شود و در ریه باقی می‎ماند و انباشته می‌گردد. ذرات اکسید روی و دی‌‌اکسید تیتانیوم سبب تولید رادیکال‎های آزاد در سلول پوستی می‎شود و به DNA آسیب می‌رساند و این آسیب به DNA موجب جهش (mutation) می‌شود و تغییراتی در ساختمان پروتئین به وجود می‌آورد که ممکن است سبب سرطان و تومور شود. به نظر می‌رسد که فعال شدن (اکتیویته) سطح و اندازه ذره, از عوامل اصلی در سمی بودن نانو ذرات است. منابع احتراق مانند اجاق‏های خوراک‎پزی گازی، احتراق گاز صنعتی و انواع وسایل گرم‎کننده خانگی موادی را تولید می‌کند که حاوی صدها یا هزاران نانولوله کربنی است و ساختارهای نانو کریستالی دارد. شواهد حاکی از آن است که نانولوله‌های کربنی فراوری‎نشده, «آئروسل» را در هنگام جابه‎جا کردن به وجود می‎آورد. کارخانه‎هایی که موادی بر پایه نانولوله‌های کربنی مانند فولرن تولید می‌کنند، می‌توانند باعث از بین رفتن گلوتامین و آسیب اکسیداتیو بر مغز ماهیان شود. همچنین, فولرن در خاک حرکت می‎کند و با کرم‎های خاکی جذب می‎شود و به این ترتیب, وارد زنجیره غذایی می‎گردد.نانوذرات طبیعی احتراق باحتمال مهمترین منبع تولید ذرات نانوی طبیعی در محیط زیست است. انتشار نانوذرات ساخته‎شده در محیط ‌زیست خطرناکتر از ذرات طبیعی است؛ زیرا آنها مواد جدیدی هستند و انسان‌ها و موجودات زنده دیگر ممکن است مکانیزم‎های دفاعی کافی در برابر آنها را نداشته باشند. بررسی‌ها نشان می‌دهد که به طور کلی ذرات نانوکربنی و دی‌اکسیدتیتانیوم سمی‌تر از ذرات بزرگ همان مواد هستند.

نانو تکنولوژی در محیط زیست

غشای نانو فیلتراسیون استفاده از غشای نانوفیلتراسیون جهت حذف نمک های چندظرفیتی عناصری مانند کلسیم، آهن، منگنز، اورانیوم و برخی آفت کشها، راهکار دیگری است که توسط فناوری نانو ارائه می‌گردد.
تصفیه آبهای سطحی و زیرزمینی و نیز حذف میکروارگانیزم ها و کاهش تیرگی و سختی آب و دفع شوری و نمک زدایی آب از دیگر فواید فنا وری نانو می‌باشد.- نانو ذراتوجود نانوذرات در رنگ ها باعث می‌شود که رنگها با خواص مطلوب و بهبودیافته با مصرف حلال های کمتر تولید شوند. فعالیت سطحی بالای نانو ذرات نشان دهنده یکی از جالب ترین خصوصیات این مواد می‌باشد که می‌تواند کاربردهای وسیعی در صنعت داشته باشد. انتظار می‌رود فناوری نانو نقش مهمی در حذف آلاینده‌ها ایفا کند، اصلاح خاک آلوده با استفاده از این فناوری به راحتی صورت پذیرد و همچنین در توسعه فرآیند تولید سبز که انتشار و تولید مواد زائد را کاهش ‌دهد، مهم واقع شود. فناوری نانو موجب کاهش مصرف مواد خام مورد نیاز شده و بنابراین از منابع طبیعی محافظت می‌نماید. بطور کلی فناوری نانو با کارآمدکردن دستگاه ها و ابزار مورد استفاده در بخش های مختلف و نیز با کاهش مصرف ماده خام و انرژی گامی مؤثر در جهت حفاظت از منابع طبیعی و محیط زیست برداشته است. 2- تأثیرات مخرب فناوری نانو بر محیط زیست ذرات نانو و فناوری نانو جدای از مفید بودن می‌توانند دارای خطرات احتمالی نیز باشند، بنابراین باید مسائل مرتبط با ایمنی و خطرات احتمالی همراه با این روش های جدید را در نظر گرفت. ذرات نانو ممکن است سرعت جهش(mutation) باکتریها را افزایش دهند و تهدیدی بالقوه برای محیط زیست و سلامت انسان باشند. علیرغم اینکه فناوری نانو محصولات موجود را مؤثرتر و کارآمدتر می‌نماید، اندازه این ذرات که جزء خواص مهم آنها است، می تواند سلامتی و محیط زیست را تهدید ‌نماید. این ذرات از گرده‌های گل گیاهان و مواد حساسیت زای معمولی نیز کوچکتر هستند و می‌توانند تولید حساسیت نمایند. این ذرات می‌توانند به سیستم دفاعی و ایمنی بدن موجودات زنده و انسان حمله کنند. بعضی از این ذرات می‌توانند پس از تنفس به کیسه‌های هوایی ریه‌ها آسیب برسانند که در این بین ماکروفاژها سعی می‌کنند تا آنها را از بین ببرند و مانع از عبور این ذرات و ورود آنها به خون شوند ولیکن ماکروفاژها در تشخیص ذرات با قطر کمتر از 70 نانومتر دچار مشکل می‌شوند و این ذرات می‌توانند به آسانی در خون نفوذ نمایند. گزارش شده است که نانوذرات مانند کربن سیاه و دی‌اکسیدتیتانیوم که در فرآیندهای صنعتی کاربرد زیادی دارند و به آلودگی هوا نیز کمک می‌کنند، موجب ایجاد التهاب و جراحت های پوستی شده و در ریه باقیمانده و انباشته می‌گردند. ذرات اکسیدروی و دی‌‌اکسید تیتانیوم باعث تولید رادیکال های آزاد در سلول پوستی شده و به DNA آسیب می‌رسانند و این آسیب به DNA موجب جهش (mutation) می‌شود و تغییراتی در ساختمان پروتئین به وجود می‌آورد که ممکن است باعث سرطان و تومور شود.

نقش ترکیبات آلی فرار (VOC) در آلودگی هوا

نقش ترکیبات آلی فرار (VOC) در آلودگی هوا

نویسنده: فرناز قاضی کیانی

    ترکیبات آلی، ترکیباتی هستند که دارای کربن و هیدروژن باشند. این ترکیبات در بدن تمامی موجودات زنده یافت می شود. بیشتر ترکیبات آلی که مورد استفاده قرار می گیرند ساخته دست بشر هستند. بعضی از این ترکیبات به صورت مایع وجود دارند و برای ایجاد بخار به یک مرحله اضافی مانند گرم شدن یا سرد شدن احتیاج دارند. این دسته از مواد آلی، ترکیبات پایدار هستند. گروهی دیگر از ترکیبات آلی ناپایدارند و گروهی دیگر به ترکیبات آلی فرّار معروفند. یک ترکیب آلی در صورتی فرّار نامیده می شود که یک بخار (گاز) در دمای متعادل محیط و فشار نرمال اتمسفر بوجود آورد. برخی از این بخارات در صورت استنشاق بیش از اندازه، خطرناک هستند.
    بعضی از ترکیبات آلی فرّار موجب جلوگیری از رشد طبیعی گیاهان می شوند و گروهی دیگر از ترکیبات آلی و فرّار باعث تشکیل اُزن و مه دود (Smog) می شوند.
    به طور معمول این ترکیب در طبیعت یافت می شود ولی ورود مقادیر زیاد VOC به اتمسفر پایینی (هوای نزدیک به ما) باعث بوجود آمدن مقادیری اُزن خطرناک می شود. اُزن در اتمسفر بالایی، یک لایه مهم محسوب می شود که زمین را از آسیب های اشعه ماورای بنفش خورشید محافظت می کند. به طور کلی اُزن در اتمسفر نزدیک زمین یک ترکیب خطرناک است که با سایر ترکیبات موجود در هوا ترکیب شده و موجب تشکیل »مه دود« می شود.
    »مه دود« شبیه ابر قهوه ای رنگ ناخوشایندی است که در اطراف بیشتر شهرها معلق است و باعث بروز بیماریهای تنفسی و قلبی شده و به محیط زیست آسیب می رساند.
    بهترین راه برای پیشگیری از افزایش اُزن و ایجاد مه دود، جلوگیری از پخش مواد آلی فرّار در محیط زیست است.
    
    تعریف آلاینده های خطرناک هوا (HAPs)
    یک آلاینده خطرناک، ترکیب آلی فرّاری است که نسبت به سایر ترکیبات، خواصِ زیانبار بیشتری دارد، به بیانی دیگر آثار زیانبار ترکیبات HAP خیلی شدیدتر از ترکیبات VOCs است. بر اساس تحقیقات انجام شده در امریکا، ترکیبات (HAPs) در سال باعث هزاران مورد مرگ سرطانی می شود. همچنین این مواد باعث بروز نقص های مادر زادی در نوزادان و اختلال در سیستم عصبی مرکزی می شوند. چنانچه این ترکیبات به طور تصادفی، در حجم زیاد، وارد هوا شوند منجر به مرگ خواهند شد. این ترکیبات به محیط زیست نیز آسیب های جدی می رسانند.
    خوشبختانه اکسیداسیون ترکیبات VOC و HAP ، آثار مخرب شدید آنها را از بین می برد.
    
    اکسیداسیون ترکیبات HAPs و VOCs
    اکسیداسیون باعث می شود که ترکیبات آلایندة هوا شکسته شده و دوباره به صورت ترکیبات بی ضرر درآیند. واکنش اکسیداسیون هیدروکربنها که در حضور گرما و اکسیژن انجام می شود به صورت زیر است:
    
    CnH2m+(n+m/2)O2=>nCo2+H2O+Heat
    این ترکیبات در واکنشهای اکسیداسیون گرمایی هوای آلوده، گرم و شکسته می شوند، سپس دوباره پیوند تشکیل داده و به صورت ترکیبات بی ضرر دی اکسیدکربن و بخار آب درآمده و مقداری انرژی آزاد می شود. در طی واکنشهای کاتالیزوری، اکسیداسیون ترکیبات آلاینده موجود در هوا با یک کاتالیزور (مانند پلاتین، پالاریم، رودیم و غیره) واکنش می دهند که این واکنش باعث شکسته شدن آسانتر پیوندهای این ترکیبات می شود.
    این مکانیسم یعنی شکستن ترکیبات
    زیان آور به ترکیبات بی ضرر و آزاد سازی مقداری انرژی، اساس تمام روشهای اکسیداسیون است. اکسیداسیون گرمایی برای شکسته شدن ترکیبات به گرمای زیادی نیاز دارد، در نتیجه برای تامین این دماها مقادیر بالایی سوخت لازم است که تامین این مقدار سوخت خود هزینه بالایی در بردارد. استفاده از کاتالیزور در این واکنش باعث کاهش هزینه یاد شده می شود.
    روش اکسیداسیون مناسب ترین روش برای کنترل آلودگی هوا است و برای انجام آن موارد زیر ضرروی است:
    
    دما: بسته به نوع ماده آلی فرّار (VOC) که باید از بین برود، دمای خاصی مورد نیاز است، تا آن ماده بتواند اکسید شود.
     زمان: میزان زمان لازم بستگی به این دارد که یک ترکیب چه مدت زمانی لازم دارد تا در یک دمای خاص اکسیده شود. برای مثال بنزن به دمای227 درجه سانتیگراد و سکون24 صدم ثانیه زمان، نیاز دارد تا99 درصد آن توسط یک اکسیداسیون کاتالیزوری از بین برود.
    اما در یک اکسیداسیون گرمایی، برای تخریب99 درصد بنزن به دمای794 درجه سانتیگراد و زمان سکون1 ثانیه نیاز داریم.
    گردش هوا: شرایط ثابتی است که برای هر دستگاه طراحی می شود و سوختن مخلوط مناسبی از VOC و اکسیژن را تضمین می کند.
    بنابراین کنترل ترکیبات VOC زمانی محقق خواهد شد که واکنش اکسیداسیون کامل VOC با ترکیب مخلوط مناسبی از اکسیژن و مواد آلاینده در مدت زمان مناسب انجام شود.
    منبع:
    Anguil Environmental System Introduction to Pollution Control

اثرات MTBE در آلودگی منابع آب

مقدمه:

Methyl tert-butyl ether
Chemical name	2-Methoxy-2-methylpropane
Other names	Methyl tert-butyl ether Methyl t-butyl ether MTBE tBME
Chemical formula	C5H12O
Molecular mass	88.15 g/mol
CAS number	[1634-04-4]
Density	0.7404 g/cm³
Melting point	−109 °C
Boiling point	55.2 °C
Flash Point	-10 °C
Refractive index	1.369
SMILES	CC(C)(C)OC
NFPA 704	3 1 0

متیل ترسیو یک ماده آلی مصنوعی اکسیژن دار است که پس از اثبات جنبه های سوء بهداشتی و زیست محیطی سرب بعنوان جایگزین آن معرفی و امروزه در ایران و برخی از کشورای جهان بصورت گسترده در بنزینهای بدون سرب استفاده می شود.توجه به این ماده در دهه ۷۰ میلادی آغاز و مصرف آن در دهه ۸۰ و ۹۰ میلادی در جهان افزایش یافت. در ابتدای انتخاب و استفاده از این ماده در سوخت مزایای زیست محیطی آن مورد توجه بود که مهمترین آنها افزایش عدد اکتان بنزین٫ کاهش نشر گازهای آلاینده منتشر از اگزوز خودرو مانند منواکسید کربن و ازن ٫ حذف سرب از بنزین به همراه تاثیر بهبود نسبی کیفیت هوا ٫تولید آسان و سهولت اختلاط با بنزین می باشد ولی اکنون پس از گذشت چند سال از مصرف آن در دنیا مشخص شده است که MTBE دارای امکان تاثیرات سوء روی بدن انسان و مضرات زیست محیطی بودند و آلودگی آبها زیر زمینی از مهمترین جنبه های زیست محیطی آن می باشد . در آمریکا از سال ۱۹۹۷ تا ۲۰۰۱ میلادی دو سیستم تامین کننده نیاز آب شرب شهری بخاطر آلودگی MTBE برای این منظور غیر قابل استفاده شدند.در سانتامونیکای آمریکا حداقل ۵۰ درصد از کل آب شهری که از منابع زیرزمینی تامین می شدبرای شرب غیر قابل استفاده گردید بطوریکه ۵/۳ میلیون دلار برای جایگزینو تامین آب شرب منطقه هزینه شد. وجود MTBE در کالیفرنیا در نمونه های شهری عموما با مقادیر کمتر از ۲mg/l گزارش شده است. در شرایط خاص در جاهایی که قایقهای موتوری استفاده می شد غلظت این ماده در آن آبها به۱۲ppm هم می رسد. در تحقیقی که در سال۱۹۹۶ توسط USGS در ۱۶ شهر آمریکا انجام شد ٫ مقدار MTBE موجود در آبهای سطحی بین µg/L 100-2/0 گزارش شد که غلظتهای بیشتر بین ماه های اکتبر تا مارس واقع شده است.(۳).در آمریکا به خاطر تاثیرات این ماده در انسان و محیط زیست به ویژه آلودگی منابع آب اعتراضات فراوانی نسبت به ادامه مصرف آن وجود دارد ودر بعضی مناطق استفاده از MTBEممنوع شده است در این مقاله برسی توانایی MTBEدر آلودگی منابع آب سه محور اصلی مورد توجه است تاثیرات MTBE روی سلامتی انسان چگونگی ورود MTBE به منابع آب وسرنوشت MTBE در منابع آب خصوصیات MTBE :
متیل ترسیو بوتیلاتر یک ترکیب آلی با فرمول شیمیایی C5H12O می باشد در دما وفشار استاندارد مایعی بی بیرنگ ٫ قابل اشتعال و قابل احتراق است . جرم مولکولی آن ۱۵/۸۸ بوده و دارای نقطه ذوب ۹-ـ درجه سانتی گراد ونقطه جوش ۶/۵۳ - ۲/۵۵ درجه سانتی گراد می باشد . چگالی این ماده ۷۴۴/۰ ۷۵۸/۰ گزارش شده است . انحلال پذیری MTBE در آب بسیار بالاست 540mg/L گرارش شده است
تاثیرات MTBE روی سلامت انسان:

بررسی مسائل زیست محیطی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی

لطفا به این لینک مراجعه فرمایید.

حذف سریع یون های سرب و کادمیوم از نمونه های آبی و پساب

حذف سریع یون های سرب و کادمیوم از نمونه های آبی و پساب با استفاده از ترکیب مزوپوری SBA_15 عامل دار شده

چکیده

 یونهای فلزات سنگین از مهمترین آلوده کننده های منابع اب و محیط زیست هستند و می توانند برای انسان و اکوسیستم خطراتی به همراه داشته باشند.سنتز جاذبهایی برای حذف این یونهای سمی از پسابها پیوسته یک موضوع تحقیقاتی مهم در فعالیتی کنترل آلودگی محیط زیست می باشد. این مطالعه پتانسیل ترکیب سیلیکاتی نانو حفرهSBA_15عامل دار شده با گروههای اتیلن دی آمین را برای حذف و یا پیش تغلیظpbوCdاز نمونه های آبی مورد بررسی قرار می دهد.اثر چندین متغییر(مقدار جاذب زمان به هم خوردن محلول PHو اثر حضورسایر کاتیون ها در محیط )مطالعه شد.pbوCd درPHبالاتر از 5/4 و پس از 15 دقیقه هم خوردن محلول بطور کامل حذف می شوند.ماکزیمم ظرفیت جاذب به ترتیب 360(±4/1)میکرو گرم و 100(±6/0)میکرو گرم از pbو Cdبر میلی گرم جاذب به دست آمد.نوع و مقدار اسید برای بازیابی آزمایش شد و فاکتور تغلیظ 200 بدست آمد.امکان کاربرد به روش(به هر دو منظور حذف و پیش تغلیظ)برای نمونه های فاظلاب آزمایشگاه تحقیقاتی شیمی بررسی گردید.

لیلا حاجی آقا بابایی-صفدر حیدری-علیرضا بدیعی

دانشگده شیمی دانشگاه آزاد اسلامی شهر ری تهران

دانشکده شیمی دانشگاه تهران 

مرجع

کاتالیزورهای زیست محیطی نویدبخش کاستن از آلاینده ها

"تترا آمیدو ماکروسایکلیک لیگند ها (TAMLs)" کتالیزورهایی سازگار با محیط زیست هستند که کاربردها فراوانی در کاهش و یا زدودن آلاینده ها دارند. دانشمندان این کاتالیزورها را نخستین نمونه "شیمی سبز" می دانند.

تری کالینز، مخترع این کاتالیزور از دانشگاه کارنگی ملون امریکا معتقد است که این کاتالیزورها این توانمندی را دارند که کاربردهای گسترده تر و موثرتری از آنچه قبلا به اثبات رسیده است، داشته باشند.
این کاتالیزورها اکسیداسیون، نخستین مشابه های بسیار موثر آنزیم های پروکسی دیاز هستند که اگر با پروکسید هیدروژن همراه شوند، می توانند الاینده های زیانبار را به موادی با سمیت کمتر تبدیل کنند.
Fe-TAMLs که از عناصر معمولی بیوشیمی ، کربن، هیدروژن، نیتروژن و اکسیژن قرار گرفته در پیرامون کانونی از جنس آهن راکتیو تشکیل می شوند درجه سمیت بسیار کمتری دارند و با غلظت های بسیار بسیار کم قابل استفاده هستند. از این گذشته ترکیب آنها، پیوندهای فوق العاده محکمی ایجاد می کند که عناصر واسطه ای که در اثنای واکنش با پروکسید هیدروژن به وجود می آیند و فوق العاده واکنش پذیر هستندنیز نمی توانند آنها را متلاشی کنند.
کالینز استاد شیمی و مدیر مرکز علوم سبز در دانشگاه کارنگی ملون است. او می گوید با شناخت دقیق مکانیک واکنش ها، می توان این کاتالیزورها را به نحوی تنظیم کرد که قدرت تاثیر آنها بازهم بیشتر شود.
تحقیقات گروه "کالینز" نشان داده است که Fe- TAMLsتوانمندی فوق العاده ای برای تهیه جایگزین هایی پاک و بی خطر برای رویه های صنعتی موجود هستند و می توانند راه هایی را برای رفع دیگر مشکلات حاد زیست محیطی که در حال حاضر راه حلی ندارند، ارایه دهند.
اثر این کاتالیزور ها در متلاشی کردن ترکیبات استروژنی، پاک کردن پساب های کارخانجات نساجی، کاهش آلاینده های سوختی، تصفیه پالپ (خمیر کاغذ) و فراورده های جانبی فرآیند تولید کاغذ و زدون نوعی آلودگی ناشی از میکروب سیاه زخم ثابت شده است.
علاقمندان برای مطالعه بیشتر در این زمینه می توانند به نشانی زیر مراجعه کنند.
http://www.chem.cmu.edu/groups/Collins/index.html.
مرجع: مجله شیمیدان

آلودگی محیط زیست با نفت

نفت اگرچه یک منبع بسیار با ارزش جهت تولید انرژی و بسیاری از مواد شیمیایی است اما بی توجهی در مراحل استخراج و انتفال آن می تواند آلودگی های زیست محیطی فراوانی را باعث شود که بعضا غیر قابل جبران هستند. آلوده شدن محیط زیست به مواد نفتی در بعضی موارد بصورت طبیعی حادث می شود. در این مورد در بعضی مناطق نفت خیز جهان بعلت نزدیک بودن منابع نفتی به سطح زمین می تواند نفت همچون چشمه ای جوشان از دل زمین خارج شود و محیط پیرامون خود را به این ماده آلوده کند. بروز چنین مواردی بسیار نادر می باشد و بیشترین آلودگی های نفتی ناشی از نفت خام یا فراورده های آن ناشی از فعالیتهای انسانی است. یعنی متخصصین در این امور در گرایشهای مختلف ابتدا به شناسایی مناطق نفت خیز می نمایند بعد تخمین ظرفیت می شود و داستان ادامه می یابد تا استخراج انجام شود. از آنجا که معمولا مناطق نفت خیز اکثرا در بستر دریا ها و مناطق ساحلی قرار دارند در هنگام استخراج نشت نفت در مسیرهای مختلف استخراجی می تواند به آبهای دریا و یا اقیانوس و همینطور به ساحل و زمینهای مجاور آن راه یابد و محیط زیست را آلوده کند. مسیر دوم در ایجاد آلودگی های نفتی در مسیر انتقال این ماده جهت تحویل به مقصدی دیگر انجام می گیرد که می تواند در اثر نشت از لوله ها انتفال باشد و یا ناشی از تانکرهای اقیانوس پیمای نفت کش این نشت صورت گیرد. این راه نشت نفت به محیط زیست در مسیرهای مختلف استخراج و انتقال اگرچه اکثرا غیر عمدی و یا در اثر سهل انگاری ما انسانها اتفاق می افتد اما در بسیاری از موارد هم کاملا عمدی بوده است بطور مثال حتما از رسانه های مختلف خبرهای همچون مورد حمله قرار گرفتن کشتی های نفت کش و یا دکلهای نفتی در درگیری ها و جنگهای مختلف را شنیده و یا دیده باشید بطور مثال در جنگ ایران و عراق و همینطور جنگ عراق با کویت و غیره و همینطور خرابکاری های که عده ای مخالف یک حکومت بر سر لوله های انتقال و یا چاههای نفتی ایجاد کرده اند و باعث آلودگی نفتی شده اند. از آنجا که نفت از مواد شیمیایی مختلفی تشکیل شده است راه یافتن آن به محیط زیست ما می تواند بسیاری از مشکلات را به بار آورد که بسیاری از این مشکلات امروزه شناخته شده اند و شاید بسیاری دیگر هم بعدها شناخته شوند. وقتی نفت خام به سطح زمین و یا آب راه پیدا می کند قسمتهای سبک آن که بسیار سمی هم هستند مثل بنزن و تولوئن سریع بخار می شوند و هوای آن منطقه را آلوده می نمایند اما قسمتهای سنگین تر ترکیبات نفتی برای مدتهای طولانی در محیط زیست باقی می ماند و خاک زمین و آب دریاها و اقیانوسها و همینطور سواحل آنها را آلوده می کند. در این میان جانداران دریایی دچار آسیب شده و از بین می روند. پرندگان دریایی که در سطح آب شنا می کنند سریعا به مواد نفتی آغشته می شوند و پرهای آنان بسیاری از خصوصیات حیاتی خود را از دست می دهند بدین ترتیب پرنده قدرت پرواز را از دست می دهد و نمی تواند محیطش را عوض کند و خیلی سریع توسط شکارچیانش صید می شود. این پرها همچنین نمی توانند دمای بدن پرنده را حفظ کنند و با تغییرات دمایی این موجودات سریعا تلف می گردند. ورود ترکیبات مختلف نفتی به دستگاه گوارش آنان سبب صدمات شدید و در نهایت مرگ آنها می شود. سایر موجودات دریازی از کوچکترین آنها یعنی میکروبها تا بزرگترین آنها یعنی نهنگها هم از این آلودگی ها بر حذر نبوده و این ترکیبات سمی می تواند آنها را نابود کند.بنابر این اگرچه نفت و ترکیبات حاصله از آن برای حیات ضروری هستند اما بی توجهی در تولید و انتقال آن و آلوده شدن محیط زیست به این مواد می تواند حیات را از انسانها و سایر موجودات این کره خاکی بگیرد. 

مرجع

پلاستیک های زیستی

● ارمغان بیوتکنولوژی برای محیط زیست

اطرافمان انباشته از پلاستیک شده است. هر کاری که انجام می دهیم و هر محصولی را که مصرف می کنیم، از غذایی که می خوریم تا لوازم برقی به نحوی با پلاستیک سروکار داشته و حداقل در بسته بندی آن از این مواد استفاده شده است. در کشوری مثل استرالیا سالانه حدود یک میلیون تن پلاستیک تولید می شود که ۴۰ درصد آن صرف مصارف داخلی می شود. در همین کشور هرساله حدود ۶ میلیون بسته یا کیسه پلاستیکی مصرف می شود. گرچه بسته بندی پلاستیکی با قیمتی نازل امکان حفاظت عالی از محصولات مختلف خصوصاً مواد غذایی را فراهم می کند ولی متاسفانه معضل بزرگ زیست محیطی حاصل از آن گریبان گیر بشریت شده است. اکثر پلاستیک های معمول در بازار از فرآورده های نفتی و ذغال سنگ تولید شده و غیرقابل بازگشت به محیط هستند و تجزیه آنها و برگشت به محیط چند هزار سال طول می کشد. به منظور رفع این مشکل، محققان علوم زیستی در پی تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر از منابع تجدیدشونده مثل ریزسازواره ها و گیاهان هستند.  

ادامه....

زباله طلای سیاه

زباله طلای سیاه

مواد زائد جامعه که پس‌مانده ناخواسته زندگی بشری است ،خود موجبات مسائلی نظیر انتقال بیماریها ، ازدیاد حشرات موذی و موش، بو و منظره نامطبوع و گاهی اوقات آتش سوزی و تصادفات و صدمات بدنی گردیده است. ازدیاد جمعیت از یک طرف و افزایش تولید سرانه مواد زائد از خانه‌ها ، کارخانه‌ها و مؤسسات و تخریب و تغییرات در بناها و فضاهای سبز و گیاهان از طرف دیگر ابعاد مسأله را از نظر حجم مواد و مسائل حمل و نقل و دفع نهایی بصورت تصاعدی افزایش داده است ؛ زیرا دفع میزان محدود مواد زائد آسان است ولی وقتی به هزاران تن در روز افزایش یافت ، مسائل پخش در محیط و بیماریهای منتشره توسط مگس ، سوسک ، موش ، گربه ، سگ و مسائل ماشین‌آلات حمل و نقل و هزینه تهیه وسائل انتقال و دفن یا دفع نهایی به طریق دیگر همگی در هم ضرب می‌شود و ابعاد بهداشتی و اقتصادی مسأله به حالت وحشتناکی بزرگ و مشکل‌آفرین خواهند شد.

عدم مدیریت صحیح و مقررات صریح برای جمع‌آوری و دفع و بازیافت بیش از 38 هزار تن زباله در روز در ایران که تقریباً 76% آن مواد قابل تبدیل به کود بوده و هزاران تن پلاستیک و کاغذ و کارتن را در بردارد ، اکنون به شکلی بی‌رویه به دل خاک سپرده شده و یا در حوالی شهرها پراکنده می‌شوند که صرف‌نظر از خطرات بهداشتی زیانهای اقتصادی کلانی را نیز در بردارند.

طبق یک محاسبة کلی هموطنان ما در زمینه‌های مختلف سالانه متحمل هزینه‌هایی حدود 8 میلیارد تومان برای جمع‌آوری و دفع زباله می‌شوند که قسمت بزرگی از آن با اعمال مدیریت صحیح و بکارگیری تکنولوژی مناسب کاهش پذیر است ؛ زیرا 80% این هزینه به مخارج پرسنلی و ماشین‌آلاتی منحصر می شود که صرف جمع‌آوری و حمل زباله می‌گردد و مبادرت به بازیافت مواد از زباله که استفاده مجدد از آنها را در پی دارد ، پاسخ‌گوی بسیاری از هزینه‌های گزاف دفع زباله می‌شود. کاهش 50% از حجم زباله‌های شهری در اثر بازیافت ، صرفه‌جویی در مواد اولیه و کاهش آلودگی‌های محیط زیست که مثلاً در اثر بازیافت کاغذ ، 74% در آلودگی هوا و 35% در آلودگی آب بررسی شده است (4). بین کشورهای جهان آلمان ، انگلیس ، هلند و به ویژه ژاپن که نیمی از زباله‌های خود را بازیافت می‌کند، در این زمینه برنامه‌های بسیار وسیعی را به اجرا گذاشته و موفقیّت‌های بسیاری را کسب نموده‌اند. بازیافت زباله که در همه روش‌ها مطرح می‌شود ، با توجه به مقدار و نوع و مواد متشکله زباله جایگاه اقتصادی ویژه‌ای دارد. ایجاد صنایع کمپوست و ترتیب برنامه‌های دفع بهداشتی زباله‌های بیمارستانی با دستگاه زباله‌سوز و یا هر روش پیشرفته دیگر و از همه مهمتر بازیافت مواد از زباله در مراکز تولید ، به شکلی که از هرگونه وابستگی به خارج مبرا باشد، از جمله اهداف این طرح است.

بازیافت به دو صورت امکان‌پذیر است : نخست استفاده مجدد، مانند پرکردن مجدد شیشه‌های نوشابه و دوم بازیافت ، مانند استفاده مجدد از لاستیکهای کهنه که به روکشی برای خیابانها بدل می‌شوند.

ارزشمندترین مادة بازیافت شده از زباله بر حسب درآمد ، انواع مختلف فلزات است. هر چند که تعداد زیادی از مواد دیگر زباله مانند استخوان ، کاغذ ، کارتن ، پارچه ، پلاستیک ، مو ، فضولات کشتارگاه‌ها و غیره نیز اهمیت ویژه‌ای دارند و لیکن همة مواد بازیافتی از زباله ارزش ورود به صنعت بازیافت را ندارند.

عوامل مؤثر بر بازیافت

یکی از عوامل مؤثر و غالب در بازیافت عامل اقتصادی است. افزایش چشمگیر و مؤثر قیمت نفت و محصولات آن محرکی است تا تمامی کشورهای صنعتی نسبت به کشف امکانات بازیافت مواد ، بعنوان جلوگیری از افزایش قیمت نفت اقدام کنند. در زمینة دفن در زمین معمولاً مناطق پست و کم‌ارتفاع به عنوان اراضی محل دفن انتخاب می‌شوند و نهایتاً پس از فشردن و متراکم کردن جهت جلوگیری از نشت هرگونه مادة سمی به آبهای زیرزمینی ، با لایه‌ای از خاک رس پوشش داده می‌شوند. بیشتر این زمین‌ها در شهرهای بزرگ در نواحی کم جمعیت واقع شده‌اند و کامیونهای حامل زباله باید فرسنگ‌ها راه بپیمایند و مقدار زیادی گازوئیل و یا بنزین مصرف کنند تا به جایگاه دفن بهداشتی زباله برسند که مستلزم هزینه و نیروی کار زیادی است و از اشکالات موجود در روش دفن زباله ، موضوع ناهماهنگی و نامتجانس بودن مواد است.

بازیافت زباله معمولاً بر سایر روش‌های دفع همچون دفن یا سوزاندن مقدم است ، زیرا علاوه بر صرفه‌جویی در هزینه ، انرژی و منابع طبیعی ، آلودگی محیط را نیز کاهش می‌دهد.

طبق یک بررسی، جمع‌آوری مواد قابل بازیافت برای هر تن زباله حدود 35 دلار و دفن روزانه هر تن مواد زائد در یک محل حــدوداً تا 80 دلار هزینه در بردارد. بازیافت تا 50% یا بیشتر حجم مواد پس مانده را کاهش داده و هزینه‌های سیستم جمع‌آوری زباله‌ها را بطور مؤثر کاهش می‌دهد. کشور ژاپن موفق‌ترین برنامه بازیافت را در سطح جهان به خود اختصاص داده است. حدود یک سوم زباله‌های ژاپن سوزانده شده و فقط یک ششم آن دفن می‌گردد(4).

خانواده‌های ژاپنی پس‌مانده‌های خانگی خویش را در هفت قسمت جداگانه و در روزهای مختلف جمع‌آوری و بازیافت می‌نمایند.

در آمریکا روزانه تعداد 2 میلیون درخت قطع می‌شود که ضرر بزرگی به محیط زیست است. بازیافت کاغذ در یک روز یکشنبه موجب جلوگیری از قطع 7500 درخت می‌شود و با بازیابی یک تن آلومینیم 4 تن بوکسیت و 700 کیلوگرم ذغال کک نیز ذخیره شده و باعث جلوگیری از ورود 35 کیلوگرم آلومینیم فلوراید به هوا می‌شود(4).

عــــمل بازیابی مصرف انرژی و آلودگی هوا را کاهش می‌دهد. با بازیابی بطری‌های پلاستیکی 60-50% انرژی مصرفی برای ساختن بـــطری‌های نو صرفه‌جویی می‌شود (4).

در ایران با جمعیت حدود 60 میلیون نفر ، روزانه بیـش

از 38 هزار تن زباله تولید می‌شود که هزینه‌های جمع‌آوری و دفع آنها تنها در شهرها روزانه حدود 21 میلیون تومان برآورد می‌شود. طبق یک بررسی فقط بهای کاغذ و کارتن و پلاستیک جدا شده از زباله که به ترتیب 27/8% و 11/4% کل زباله‌های پنج شهر کوچک و بزرگ کشور را تشکیل می‌دهد که رقم قابل توجهی است. بررسی‌های اخیر که در شهرهای مختلف کشور انجام گرفته است، نشان می‌دهد که مواد آلی از 6/76-35% و کارتن از 7/4 – 9/2% و پلاستیک از 3/6-1/2% مهمترین اجزای قابل بازیافت زباله کشور ما را تشکیل می‌دهند (4). و لیکن علیرغم اینکه فرهنگ بازیافت مواد از قدیم در ایران موسوم بوده است در سالهای اخیر ، بازیافت بی‌رویه ( زباله دزدی ) مواد بعلت تنوع مواد، در عدم مدیریت صحیح و نیز محدودیت ورود مواد اولیه خطرات و بحران‌های بهداشتی خاصی را در کشور به وجود آورده است. کاغذ ، آلومینیم ، لاستیک و مواد پلاستیکی و شیشه از جمله زواید بسیار با ارزش هستند که می‌توان آنها را بازیابی کرد.

بازیافت کاغذ

معمولاً کاغذهای باطله مثل روزنامه ، مجلات و غیره قابل بازیافت هستند ، ولی کاغذ شیرهای پاکتی ، نوشابه‌ها، کاغذهـــای فتوکپی ، آلومینیومی و شاید کامپیوتری برای استفادة مجدد چندان مناسب نیستند. استفاده مجدد از پس‌مانده‌های کاغذی موجب احیای جنگلها و منابع طبیعی می‌گردد که خود اقدامی اساسی برای مقابله با آلودگی هواست. منافع اقتصادی و عدم وابستگی در جهت ورود خمیر کاغذ از خارج ، محاسن زیر را نیز در پی دارد :

صرفه‌جویی در مصرف انرژی ، کمک مستقیم به سیستم

جمع‌آوری و دفع زباله‌های تولیدی ، کاهش بار آلودگی و نهایتاً عادت دادن مردم به جلوگیری از اسراف و تبذیر از نتایج بازیافت کاغذ است.

در کشور ما مصرف سرانة کاغذ سالانه بالغ بر 11 کیلوگرم است. تولید یک تن خمیر کاغذ 40 کیلوگرم ضایعات آلوده‌ساز وارد محیــط می‌کند که از جنبه بهداشتی قابل تعمق است (4). محاسبه کلی بهای کاغذهای بازیافت شده از زباله در جهان می‌تواند سهم عظیمی از هزینه‌های جمع‌آوری و دفع زباله را بخوبی جبران نماید و تحقیقات نشان داده است که اگر در پروسه تولید کاغذ ، مقداری کاغذ باطله به مخلوط اصلی اضافه شود به همان مقدار از بار آلودگی آب و هوای حاصل از این پروسه کاسته می‌شود.

بازیافت پلاستیک

مصرف پلاستیک به علت سبکی.........بقیه در ادامه مطلب

استانداردهای حفظ کیفیت هوا

حفظ کیفیت هوا عبارتی است که تمامی عملیات لازم را برای کنترل کیفیت اتمسفر توصیف می‌کند.

مقررات کنترل و سیاستهای کنترلی ، مجوز قانونی جهت اجرای سیاستهای کنترل ابداعات جدید ، مربوط به گازهای متصاعد شده در اتمسفر ، شبکه نظارت بر اتمسفر ، سیستم اطلاعات حفاظتی ، تاسیس سازماندهی نهادها ، سیستم مربوط به تجزیه و تحلیل شکایات درباره آلودگی هوا و عملیات نمونه‌برداری از گازهای خازج شونده از دودکش ، از جمله عناصر ضروری حفظ کیفیت هوا به شمار می‌روند.

کیفیت هوای اتمسفر و استانداردهای مربوط به گازهای آزاد شده شامل استانداردهای اول که متکی بر معیارهای کیفیت هوا ، ایمنی و حفظ سلامت جامعه را در دامنه‌ای گسترده رعایت نموده است در حالی که استانداردهای ثانوی که آنها نیز متکی بر معیارهای کیفیت هوا هستند جهت حفظ رفاه عموم از قبیل کارخانه‌ها ، حیوانات ، اموال و مواد پی‌ریزی شده‌اند. برای پایین آوردن آلودگی به کمتر از استانداردهای کیفیت هوای اتمسفر ، استانداردهای ملی مواد متصاعد شده با تکیه بر در دسترس بودن تکنولوژی کنترل وضع گردیدند.

● شاخصهای کیفیت هوا
آژانس حفاظت محیط زیست ، شورای کیفیت محیط زیست ، در توسعه شاخص استانداردهای آلاینده (PSI) به منظور گردآوری عوامل پیچیده‌ای که مجموعا کیفیت هوا را بوجود می‌آورند، با یکدیگر همکاری کرده و این شاخص اندازه‌ گیریهای مربوط به هوا را برای ۵ معیار اصلی آلاینده‌ها از صفر تا ۵۰۰ درجه بندی می‌نمایند. آلاینده‌های مربوط عبارتند از: منو اکسید کربن ، دی اکسید سولفور ، کل ذرات معلق اکسید کننده‌های فتوشیمیایی یا ازن و دی اکسیدکربن اگر غلظت هر یک از آلاینده اصلی بیش از مقدار پیش بینی شده برای کیفیت هوا در هر ایستگاه کنترل آلودگی باشد در آن روز معین ، کیفیت هوا درناحیه مورد نظر ناسالم است.

حتی اگر غلظت چهار آلاینده اصلی دیگر پایینتر از حد استاندارد ملی باشد. تنها هنگامی که اندازه گیری مربوط به همه پنج آلاینده‌ها دارای مقدار شاخص یا کمتر از مقداری که کمتر از نصف حد تعیین شده توسط استاندارد است باشد، اصطلاحا گفته می‌شود که کیفیت هوا خوب است.
 

▪ اعمال استانداردها اعمال استانداردهای کیفیت هوای اتمسفر ، استانداردهای آزاد شدن گازها برای صنایع جدید و ساکن موجود و استانداردهای آزاد شدن موادی برای آلاینده‌های خطرناک وظیفه نهادهای ایالتی شمرده می‌شود. علاوه بر کنترل منابع ساکن موجود نهادهای ایالتی کنترل آلودگی هوا نیز باید به بررسی و مرور طرحهای ارائه شده برای توالی منابع جدید ساکن بپردازند. نهادهای ایالتی برای رفع مقررات ضروری طرح‌ریزی شده جمعیت جلوگیری از رسیدن غلظتهای آلاینده‌ها در اتمسفر به حدودی که برای سلامت انسان خطرناک هستند، دارای اختیار و قدرت می‌باشند.

در وهله اول که به آن مرحله هوشیاری گفته می‌شود. اولین مرحله کنترل آغاز می‌شود. در مرحله هشدار بر عملکرد دستگاههای خاکستر ساز و وسائط نقلیه محدودیتهایی اعمال می‌شوند. در مرحله سوم ، علاوه بر تعیین حد اضطراری بر اجاقهای سرباز ، عملکرد خاکسترسازها ، واحدهای صنعتی و اتومبیلها کنترلهای شدید اعمال می‌شود. نهادهای ایالتی باید به کنترل انتشار گازهای آلاینده خطرناک بپردازد یعنی آن دسته از آلاینده‌هایی که می‌توانند در افزایش مرگ و میر یا شیوع بیماریهای جدی ناتوان کننده برگشت ناپذیر نقش داشته باشند.ایالتها باید به رعایت استانداردهای ملی مواد آزاد شده در اتمسفر ، وضع شده برای پنج ماده خطرناک (پنبه نسوز ، بریلیم ، جیوه ، وینیل کلراید و بنزن) ملزم باشند.

● منبع نشر آلاینده عبارتست از روشن کردن منابع آلودگی هوا در یک ناحیه مشخص و تعریف انواع و مقدار آلودگی که این منابع ممکن است بوجود آورند، نشر آلاینده‌ها ، تناوب ، تداوم و مقدار نسبی نشر آلودگی مربوط به هر منبع. پنج آلاینده صلی هوا که معمولا در یک منبع انتشار آلودگی در نظر گرفته می‌شوند، عبارتند از: منو اکسید کربن ، هیدروکربنها ، اکسیدهای نیتروژن و اکسیدهای گوگرد. با این وجود اندازه گیری اکسید کننده‌های فتوشیمیایی (یا ازن) در شاخصهای استاندارد آلاینده‌ها جایگزین اندازه گیری هیدروکربنها در بسیاری از منابع نشر آلودگی شده است.
 

● منابع نشر آلودگی ▪ منابع نشر آلودگی عبارتند از:
    ـ حمل ونقل وسائط نقلیه یا منابع متحرک احتراق
    ـ منابع ساکن احتراق
    ـ فرآیندهای صنعتی
    ـ دفع مواد زاید جامد و فعالیتهای متفرقه.

آگاهیهای مربوط به کمیت و کیفیت موارد مورد استفاده فرآیند شده سوخته شده در چهار گروه منبع را از طریق پرسشنامه‌ها ، تماس مستقیم با مدیران ، اتاقهای بازرگانی یا سازمانهای تحقیقاتی ، مطبوعات و مجلات ، منابع اطلاعاتی ، آژانسهای ایالتی و یا منابع مطلع می‌توان بدست آورد. با جمع آوری اطلاعات از راههای مذکور می‌توان از این آگاهیها با توجه به عامل نشر برای تعیین آلودگی در یک جامعه مشخص و همچنین برای محاسبه سرعت نشر آلاینده استفاده کرد.

باران اسیدی

یکی از مشکلات جدی محیط زیست که امروزه بشر در اکثر نقاط جهان با آن درگیر است، باران اسیدی می‌باشد. باران اسیدی به پدیده‌هایی مانند مه اسیدی و برف اسیدی که با نزول مقادیر قابل توجهی اسید از آسمان همراه هستند، اطلاق می‌شود.

باران هنگامی اسیدی است که میزان PH آب آن کمتر از ۵،۶ باشد. این مقدار PH بیانگر تعادل شیمیایی بوجود آمده میان دی‌اکسید کربن و حالت محلول آن یعنی بی‌کربنات در آب خالص است.
باران اسیدی دارای نتایج زیانبار اکولوژیکی می‌باشد و وجود اسید در هوا نیز بر روی سلامتی انسان اثر مستقیم دارد. همچنین بر روی پوشش گیاهی تأثیرات نامطلوبی می‌گذارد.

در چند دهه اخیر میزان اسیدیته آب باران ، در بسیاری از نقاط کره زمین افزایش یافته و به همین خاطر اصطلاح باران اسیدی رایج شده است. برای شناخت این پدیده سوالات زیادی مطرح گردیده است که به عنوان مثال می‌توان به این موارد اشاره کرد: چه عناصری باعث تغییر طبیعی باران می‌شوند؟ منشا این عناصر چیست؟ این پدیده در کجا رخ می‌دهد؟

معمولا نزولات جوی به علت حل شدن دی‌اکسید کربن هوا در آن و تشکیل اسید کربنیک بطور ملایم اسیدی هستند و PH باران طبیعی آلوده نشده حدود ۵.۶ می‌باشد. پس نزولاتی که به مقدار قابل ملاحظه‌ای قدرت اسیدی بیشتری داشته باشند وPH آنها کمتر از ۵ باشد، باران اسیدی تلقی می‌شوند.
 

● تاریخچه پدیده باران اسیدی در سالهای پایانی دهه ۱۸۰۰ در انگلستان کشف شد، اما پس از آن تا دهه ۱۹۶۰ به دست فراموشی سپرده شد. « اسمیت » در سال ۱۸۷۳ واژه باران اسیدی را برای اولین بار مطرح کرد. او پی برد که ترکیب شیمیایی باران تحت تاثیر عواملی چون جهت وزش باد ، شدت بارندگی و توزیع آن ، تجزیه ترکیبات آلی و سوخت می‌باشد. این محقق متوجه اسید سولفوریک در باران شد و عنوان نمود که این امر ، برای گیاهان و اشیا واقع در سطح زمین خطرناک است.
« موتا » و « میلو » در سال ۱۹۸۷ عنوان داشتند که دی‌اکسید کربن با اسید سولفوریک و اسید نیتریک عوامل اصلی تعیین کننده میزان اسیدی بودن آب باران هستند، چرا که در یک فاز آبی به صورت یونهای نیترات و سولفات در می‌آیند و چنین یونهایی به آب باران خاصیت اسیدی می‌بخشند.
 

● عوامل موثر در اسیدیته باران آب باران هیچگاه ، کاملا خالص نبوده و با پیشرفت صنعت بر ناخالصیهای آن افزوده شده است. ناخالصی طبیعی باران بطور عمده ناشی از نمکهای دریایی است و گازها و دودهای ناشی از فعالیت انسان در فرآیند ابرها دخالت می‌کنند.
آتش سوزی جنگلها نیز ، از جمله عواملی است که در میزان اسیدیته آب باران نقش دارد. فرآیندهای بیولوژیکی ، آتشفشانی و فعالیتهای انسان ، مواد آلوده کننده جو را در مقیاس محلی ، منطقه‌ای و جهانی در فضا منتشر می‌کنند. به عنوان مثال ، در صورت وجود جریانات باد در نواحی صنعتی ، مواد خارج شده از دودکشهای کارخانه‌ها در سطح وسیعی در فضا پراکنده می‌شوند.
 

▪ اسیدهای موجود در باران اسیدی اسیدهای عمده در باران اسیدی ، اسید سولفوریک و اسید نیتریک می‌باشد. بطور کلی این اسیدها به هنگام حمل توده هوایی که آلاینده‌های نوع اول مثل و را دربر دارند، بوجود می‌آیند. از این رو معمولا محل نزول باران اسیدی دورتر از منبع آلاینده‌ها می‌باشد. باران اسیدی یک مشکل آلودگی است که به علت حمل دوربرد آلاینده‌های هوا توسط باد حد و مرز جغرافیایی نمی‌شناسد.
 

▪ منابع تولید دی‌اکسید گوگرد بطور کلی در مقیاس جهانی بیشتربوسیله آتشفشانها و توسط اکسایش گازهای گوگرد حاصل از تجزیه گیاهان تولید می‌شود. این دی‌اکسید گوگرد طبیعی معمولا در قسمتهای بالای جو انتشار می‌یابد. بنابراین غلظت آن در هوای پاکیزه ناچیز می‌باشد. منبع عمده تولید ناشی از فعالیتهای انسانی احتراق زغالسنگ می‌باشد.

دی‌اکسید گوگرد بوسیله صنعت نفت به هنگام پالایش نفت یا تصفیه گاز طبیعی مستقیما یا به صورت در هوا انتشار می‌یابد. بیشتر کانیهای با ارزش در طبیعت به صورت سولفید یافت می‌شود. بنابراین هنگام استخراج و تبدیل آنها به فلز آزاد مقداریدر هوا آزاد می‌شود و در اثر ترکیب با ذرات ریز بخار آب به تبدیل می‌گردد و در اثر کاهش دما در قسمتهای بالای جو به صورت باران اسیدی به زمین برمی‌گردد.

● منابع تولید اکسیدهای نیتروژن در هوای غیر آلوده به مقدار کم در اثر ترکیب اکسیژن و نیتروژن موجود در هوا هنگام رعد و برق ، وجود دارد و همچنین مقداری هم از رها شدن اکسیدهای نیتروژن از منابع زیستی حاصل می‌شود، اما که به عنوان آلاینده جوی محسوب می‌شود، از نیروگاهها و دود اگزوز خودروها ناشی می‌شود.
 

● باران اسیدی در آمریکای جنوبی پیرامون معضل باران اسیدی ، به ویژه در مورد مناطق صنعتی که میزان PH کمتر از ۳ دارند، تاکنون مقالات زیادی منتشر شده است. با وجود این بعضی از محققین معتقدند که برخی از این مقالات مستند نیستند و PH طبیعی باران توسط فعالیتهای مختلف انسانی ، چنان تغییر می‌کند که تعیین یک استاندارد ، غیرممکن می‌باشد. در ارتباط با این مطلب می‌توان مثالهایی از آمریکای جنوبی زد. جایی که میزان PH آب باران ، هم در جنگلهای آمازون و هم در شهرهای سائوپائولو و ریدوژانیرو و باربر ۴،۷ است.

▪ در جنگل آمازون موارد زیر در اسیدی شدن تاثیر اساسی دارند:
۱) د اسیدسولفوریک که خود از اکسید شدن سولفید هیدروژن (از مواد فرار مناطق مردابی) تشکیل می‌شود.
۲) اسید آلی که از سوختن مواد آلی بوجود می‌آید.
عملکرد و آثار بارانهای اسیدی که بطور طبیعی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است، ما را به سوی رخدادهای زیستی فاجعه‌آمیز هدایت می‌کند. با وجود اینکه این پدیده منشا طبیعی دارد، محققان بر این باورند که عملکرد انسان در این رابطه بسیار تاثیر گذار است.
 

● باران قلیائی نکته مهمی که باید به آن اشاره کرد، این است که در بعضی از مواقع ، PH آب باران حتی در جو بسیار آلوده هم در ۵،۶ ثابت باقی می‌ماند. دانشمندان این مسئله را به حضور ترکیبات قلیائی در کنار اسید نسبت می‌دهند.
چنانچه میزان ترکیبات قلیائی شدیدا افزایش یابد، PH باران به بیش از ۷ نیز می‌رسد. در این صورت به جای باران اسیدی ، باران قلیائی خواهیم داشت. ضمنا گروهی از عناصر شیمیایی در جو وجود دارند که حالت اسیدی را طی واکنشهایی خنثی می‌کنند. خاک بیایانها ، منبع طبیعی و با ارزش این عناصر قلیایی است. از جمله منابع غیرطبیعی عناصر قلیایی آلوده کننده جو می‌توان به کارخانه‌های تولید کننده سیمان و فعالیتهای استخراج معادن اشاره نمود.
 

● اثرات بوم شناختی باران اسیدی آلاینده‌های نوع اول هوا مانند و آب باران را چندان اسیدی نمی‌کنند، اما این آلاینده‌ها می‌توانند طی چند ساعت یا چند روز به آلاینده‌های نوع دومی مثل و تبدیل شوند که هر دو در آب بسیار انحلال پذیر و جز اسیدهای قوی می‌باشند. در واقع تمام قدرت اسیدی در باران اسیدی ، به علت وجود این دو اسید است.
میزان تأثیر باران اسیدی بر روی حیات زیست شناختی در یک منطقه به ترکیب خاک و صخره سنگی که در زیر لایه سطحی زمین آن منطقه واقع است، بستگی دارد. مناطقی که در زیر لایه سطحی زمین گرانیت یا کوارتز دارند، بیشتر تحت تاثیر قرار می‌گیرند، زیرا خاک وابسته به آن ، ظرفیت کمی برای خنثی کردن اسید دارد. چنانچه صخره سنگی در زیر لایه سطحی زمین از نوع سنگ آهک یا گچ باشد، اسید بطور موثر خنثی می‌شود، زیرا کربنات کلسیم به صورت باز عمل کرده و با اسید وارد واکنش می‌شود.
 

● تاثیر روی اکوسیستم آبی دریاچه‌های اسیدی شده به علت شسته شدن سنگها بوسیله یون هیدروژن دارای غلظتهای بالای آلومینیوم هستند. قدرت اسیدی بالا و غلظتهای بالای آلومینیوم عامل اصلی کاهش جمعیت ماهیهاست. ترکیب زیست شناختی دریاچه‌های اسیدی شده به شدت دچار تغییر می‌شود و تکثیر ماهیها در آبهای دارای قدرت اسیدی بالا کاهش می‌یابد. وقتی PH خیلی پایین‌تر از ۵ باشد، گونه‌های اندکی زنده مانده و تولید مثل می‌کنند. آب دریاچه‌های اسیدی شده اغلب زلال و شفاف می‌باشد و این به علت از بین رفتن زندگی گیاهی و جانوری این دریاچه‌ها می‌باشد.
 

● تاثیر روی گیاهان و جنگلها تاثیر باران اسیدی بر روی جنگلها و محصولات کشاورزی را به دشواری می‌توان تعیین کرد. ولی با این وجود بررسیهای آزمایشگاهی حاکی از این هستند که گیاهان زراعی رشد یافته در شرایط بارانهای اسیدی رفتار متفاوتی نشان می‌دهند. محصولات برخی افزایش یافته و محصولات گروهی کاهش می‌یابد.
آلودگی هوا اثرات بدی روی درختان دارد. اسیدی شدن خاک ، مواد غذایی موجود در آن را شسته و از بین می‌برد. باران اسیدی که در جنگلها می‌ریزد، ازن و سایر اکسنده‌های هوا ، که درختان جنگلی در معرض آنها قرار دارند، تاثیر نامطلوبی روی درختان و پوشش گیاهی می‌گذارد و این تاثیرات نامطلوب وقتی با خشکسالی ، دمای بالا و بیماری و … همراه باشد، ممکن است باعث خشک شدن درختان شود.

جنگلهای ارتفاعات بالا بیش از همه تحت تاثیر ریزش باران اسیدی هستند. قدرت اسیدی در مه و شبنم بیش از باران است، زیرا در مه و شبنم آبی که موجب رقیق شدن اسید شود، کمتر است. درختان برگ ریز که با باران اسیدی آسیب می‌بینند، به تدریج برگهای خود را از بالا به پائین از دست می‌دهند و اکثر برگهای خشک شده در بهار بعدی تجدید نمی‌شوند.

▪ بعضی از اثرات مهم باران های اسیدی که « فومارو » در سال ۱۹۹۷ نیز به آنها اشاره کرده است، عبارتند از:
ـ مضر برای انسان :
ایجاد تنگی نفس ، برونشیت ، التهاب ریه ، آنفلوآنزا و سرماخوردگی

ـ تخریب جنگلها :
ریختن برگها ، تخریب ریشه توسط باکتریها، کاهش روند رشد ، تقلیل میزان محصول دهی ، کم شدن قدرت حیات.
 

ـ خطرناک برای دریاچه‌ها :
مرگ صدها گونه زیستی
 

ـ تسریع در خوردگی مواد :
خوردگی وسایل نقلیه و بناهای تاریخی

کاربرد فناوری نانو در پاکسازی محیط‌زیست

یکی از مهم‌ترین کاربردهای فناوری نانو در محیط‌زیست، تصفیه آلاینده‌های آب‌های زیرزمینی با نانوذرات nZVIا1 است که بازده قابل توجهی دارد، اما نامشخص بودن خصوصیات اساسی این فناوری، مشکلاتی در ارتباط با استفاده بهینه و یا ارزیابی خطرات آن از لحاظ انسانی و اکولوژیکی به وجود آورده است.
در این مقاله به سه مورد اساسی که باعث سوء تفاهم در مورد این فناوری می‌شود، اشاره می‌شود:
1. nZVIهایی که در تصفیه آب‌های زیرزمینی به کار می‌روند، بسیار بزرگتر از ذراتی هستند که تأثیرات حقیقی در اندازه نانو را نشان می‌دهند.
2. واکنش‌پذیری بالای این ذرات عمدتاً حاصل سطح ویژه بالای آنهاست.
3. تحرک nZVI تقریباً در تمامی شرایط، کمتر از چندمتر است. لذا استفاده از آن در تصفیه به حداقل می‌رسد.
هنوز سؤالات زیادی در مورد این فناوری وجود دارد، مثلاً اینکه چگونه nZVI به سرعت جابه‌جا خواهد شد؟ این جابه‌جایی به سمت چه محصولاتی است؟ آیا این مواد در محیط‌زیست قابل تشخیص هستند؟ و اینکه چگونه تغییرات سطح nZVI باعث تغییر طول عمر و تأثیر آن روی تصفیه خواهد شد؟
کاربردهای نویدبخش فناوری نانو در محیط‌زیست بسیار زیاد است. این مطلب در «پیشرفت محیط‌زیستی» به عنوان یکی از هشت زمینه پیشرو فناوری نانو که از جانب NNI تعیین شده، منعکس شده است. در واقع، تقریباً تمام برنامه‌های NNI (پدیده‌های بنیادی، مواد، روش‌ها، اندازه‌گیری و غیره) جنبه‌های محیطی دارند. نگرانی‌های زیست محیطی تقریبا در تمام 11 سازمان حاضر در برنامه NNI قابل مشاهده است.
بیشتر کاربردهای زیست محیطی فناوری نانو در سه مقوله جای می‌گیرند که عبارتند از:
1. محصولات بی‌خطر برای محیط‌زیست یا محصولات با قابلیت تحمل بالا، مثلاً شیمی سبز
2. تصفیه موادی که به ذرات خطرناک آلوده شده‌اند
3. حسگرهایی برای ذرات محیطی
با اینکه معمولاً این سه مقوله در زمره مواد شیمیایی یا مواد نانوبیولوژیکی تلقی می‌شوند، باید توجه کرد که این موارد می‌توانند در خصوص عوامل میکروبی و مواد زیست‌محیطی نیز کاربرد داشته باشند. فناوری نانو، نقش مهمی در بهبود روش‌های کشف و پاکسازی عوامل زیست محیطی مضر دارد.
دو فناوری متعارف تصفیه که در فناوری نانو نیز از آنها استفاده می‌شود، عبارتند از: جاذبه و واکنش درجا و غیردرجا. در فناوری تصفیه جاذبه‌ای به کمک فرایند جداسازی، آلاینده‌ها و بویژه فلزات، را جدا می‌کنند؛ در حالی که فناوری واکنشی باعث تجزیه آلاینده‌ها می‌شود. گاهی اوقات تمام روش‌ها به سمت تولید محصولات کم‌ضررتر است، مثلاً در مواردی که آلاینده‌ها آلی باشند محصولاتی مثل CO2 و O H2 تولید می‌شود.
در فناوری درجا، پاکسازی آلودگی در محل آلودگی صورت می‌گیرد؛ در حالی که در فناوری غیردرجا، عملیات پاکسازی پس از انتقال مواد آلوده‌کننده به مکان مطمئن، انجام می‌شود. مثلاً، آب‌های زیرزمینی آلوده به سطح زمین پمپ شده و پاکسازی آنها در راکتورهای واقع در سطح زمین انجام می‌شود.

فناوری نانو غیردرجا
مثالی برجسته از فناوری نانو برای تصفیه آلاینده‌ها از طریق جذب سطحی، تک لایه‌های خودآرا روی پایه میان‌حفره‌ای یا SAMMS است. SAMMS از طریق خودآرایی یک لایه از عوامل سطحی فعال شده بر روی پایه‌های سرامیکی میان حفره‌ای به وجود می‌آید که باعث ایجاد موادی با سطح ویژه بسیار بالا (تقریباً 1000m2/g) می‌شود. خصوصیات جذبی این مواد را به‌گونه‌ای می‌توان تنظیم کرد که آلاینده‌های خاص نظیر: جیوه، کرومات، آرسنات، پرتکنتات، و سلنیت را جذب کند.
پلیمرهای درخت‌سانی، نوع دیگری از مواد نانوساختار هستند که از پتانسیل تصفیه آلاینده‌ها برخوردارند. نمونه‌های جدید این روش، شامل اولترافیلتراسیون بهبود یافته با درخت‌سان‌ها به منظور حذف Cu ا+2 از آب و حذف آلاینده‌های Pbا+2 از خاک است. این دو نوع نانوساختار جاذب که در فرایندهای غیردرجا استفاده می‌شوند، می‌توانند مواد پرخطر را با غلظت بالای در سطح خود جمع کنند.
تجزیه آلاینده‌ها به کمک فناوری نانو بر خلاف تصفیه از طریق جذب، مختص آلاینده‌های آلی است. روش رایج، تصفیه آلاینده‌های آلی فوتواکسیداسیون2 به وسیله کاتالیزورهای نیمه‌رسانا (مثل TiOا2) است. قابلیت فوتوکاتالیست‌های کوانتومی (اندازه ذره تقریباً 10 نانومتر) مدت‌هاست که در تجزیه آلاینده‌ها شناخته شده است.
در هر حال، همان‌طور که هنگام توضیح فناوری‌های جاذب گفته شد، فوتواکسیداسیون به وسیله نیمه‌هادی‌های نانوساختار، روشی غیردرجاست. زیرا به نور نیاز دارد و باید در یک راکتور طراحی شده برای این کار، انجام شود.

فناوری نانو درجاتجزیه درجای آلاینده‌ها بر دیگر روش‌ها ارجحیت دارد زیرا از نظر اقتصادی مقرون به صرفه‌تر است. تصفیه درجا، مستلزم تداخل آلاینده‌ها با عملیات پاکسازی است و این امر، مانع اصلی در توسعه و بسط این نوع فناوری‌هاست.
امکان تزریق نانوذرات (واکنشی و جذبی) در محیط‌های متخلخل آلوده نظیر خاک‌ها، رسوبات و محیط‌های آبی، باعث شده است تا این روش از پتانسیل بالایی برخوردار باشد. در این روش یکی از دو امکان زیر باید وجود داشته باشد:
1. ایجاد نواحی واکنشی درجا با نانوذراتی که تقریباً بی‌حرکت هستند
2. ایجاد توده نانوذرات واکنشی که به سمت مناطق آلوده حرکت می‌کنند؛ البته به شرطی که این نانوذرات به اندازه کافی متحرک باشند (شکل 1).

شکل 1: سه روش کاربرد ذرات Fe برای تصفیه آب‌های زیرزمینی:
a) یک سر واکنشی نفوذپذیر مرسوم که از Fe گرانولی با اندازه میلی‌متری ساخته شده است
b) یک ناحیه پاکسازی واکنشی که به وسیله تزریق پی‌درپی نانوذرات Fe، شکل گرفته است.
c) پاکسازی آلاینده‌های فاز مایع بدون آب (DNAPL) به وسیله تزریق نانوذرات متحرک

در بخش‌های b و c، نانوذرات با نقاط سیاه و نواحی تحت تأثیر آنان با رنگ روشن معین شده‌اند.
در شکل b، فرض این است که نانوذرات در محیط‌های متخلخل، تحرک اندکی دارند، در حالی که در شکل c، نانوذرات به منظور تحرک بیشتر، تغییر و بهبود یافته‌اند.
توجه کنید که واکنش، تنها زمانی رخ می‌دهد که آلاینده‌ها به صورت محلول در آب‌های زیرزمینی بوده و یا مثل DNAPL به سطوح Fe متصل باشند.
تشریح بیشتر تحرک در جای نانوذرات، درک این مطلب را آسان می‌سازد زیرا تحرک در جای نانوذرات، معمولاً باعث ایجاد سوء تفاهم در فهم مطلب می‌شود.
گرچه در تصفیه درجا، از نانوذرات گوناگونی نظیر دوقطبی غیریونی، پلی‌یورتان و یا فلزات نجیبی روی پایه آلومینا استفاده می‌شود، اما تا به حال بیشترین توجه به نانوذرات حاوی nZVI معطوف شده است. تمایل به استفاده از nZVI برای تصفیه، باعث بهبود شیمی تصفیه و یا گزینه‌های توسعه آن شده است. این امر منجر به انتقال بسیار سریع این فناوری از مرحله آزمایشگاهی به مرحله نیمه صنعتی شده است. کاربردهای تجاری nZVI در تصفیه، به سرعت رایج شده و بازارهای رقابتی شدیدی در زمینه مواد حاوی nZVI و تأمین‌کنندگان خدمات آن به وجود آورده است.
در مورد اصول اساسی فناوری تصفیه مبتنی‌بر nZVI و کاربردهای آن در محیط‌زیست، تصورات نادرستی وجود دارد. گرچه این مطالب بسیار به هم وابسته‌اند، ولی ما می‌توانیم آنها را در سه گروه تقسیم کنیم: ریخت‌شناسی ذره، واکنش‌پذیری و تحرک.
در ادامه، نکات کلیدی سه دسته بالا را توضیح می‌دهیم تا بتوانیم به یک جمع‌بندی در مورد این فناوری دست یابیم و از این طریق به پیشرفت‌های زیست محیطی فناوری کمک کنیم.

ویژگی‌های نانوذراتریخت‌شناسی
تعریف‌های گوناگونی در مورد اندازه نانو ارائه شده است، اما باید به این نظریه اشاره کرد که اندازه نانو محدوده‌ای از اندازه مولکول‌ها و مواد است که ذرات در این محدوده، خواص بی‌همانند یا به‌طور کیفی، متفاوت با ذرات بزرگ‌تر از خود دارند.
بیشتر نمونه‌های دارای این خواص، اندازه‌ای در محدوده کوچک‌تر از 10 نانومتر دارند زیرا در این محدوده، اندازه ذرات به اندازه آنها در شرایط مولکولی پایدار نزدیک‌تر است.
یکی از این مثال‌ها، محدوده کوانتومی است و به این علت به وجود می‌آید که با کاهش اندازه ذرات، باند گپ3 افزایش یافته، باعث به وجود آمدن برخی ویژگی‌های مفید در فوتوکاتالیست‌های نیمه هادی می‌شود که در بخش فناوری‌های غیردرجا توضیح داده است.
خصوصیات دیگری که در اندازه‌های زیر 10 نانومتر تغییر می‌کنند، سطح ویژه است که در شکل (2) نشان داده شده است.

شکل 2: سطح ویژه با این فرض که ذرات به صورت کرومی با ذره براوردی از قطر زیاد دایره‌ای هندسی و چگالی 7.6g/cm3 هستند (بر پایه میانگین چگالی‌های FeO وO4 Fe3 خالص).

از نظر کیفی، عوامل دیگری را نیز می‌توان یافت که در تعیین این خصوصیات دخالت دارند، مثل نسبت اتم‌های سطحی به اتم‌های توده و قسمتی از حجم ذره که شامل ضخامت محدود لایه سطحی است (حجم سطحی).
آماده‌سازی nZVI برای استفاده در کاربردهای تصفیه‌ای، به‌طور معمول در این محدوده- بین چند 10 تا چند 100 نانومتر- انجام می‌شود. علاوه‌بر این، ذرات nZVI حتی تحت شرایط آزمایشگاهی هم تمایل دارند که به هم بپیوندند و متراکم شوند و در نتیجه مجموعه‌هایی تولید می‌شود که اندازه آنها ممکن است نزدیک چند میکرون شود. یعنی nZVI و مواد مرتبط با آن که در کاربردهای تصفیه محیط‌زیست استفاده می‌شوند، خصوصیات فوق‌العاده مورد انتظار برای نانوذرات حقیقی را از خود نشان نخواهند داد و اغلب همانند کلوئیدهای محیط‌زیست رفتار خواهند کرد.

واکنش‌پذیری
واکنش‌پذیری زیاد نانوذرات می‌تواند حاصل سطح ویژه بالای نانوذرات، چگالی بیشتر نواحی واکنش‌پذیر روی سطوح ذره و یا افزایش واکنش‌پذیری این نواحی بر روی سطح باشد.
این عوامل، مجموع سه نتیجه واضح و کارا را در مورد nZVI در پی داشته است:
1. تجزیه آلاینده‌هایی که واکنش چندانی با ذرات بزرگ‌تر نمی‌دهند، مانند پلی‌فنیل‌های کلرینه شده
2. تجزیه بسیار سریع‌تر آلاینده‌هایی که پیش از این با سرعت‌های مناسبی با ذرات بزرگ‌تر واکنش نشان می‌دادند، مانند اتیلن‌های کلرینه شده
3. دسترسی به محصولات مطلوب‌تر با تجزیه آلاینده‌هایی که به وسیله مواد بزرگ‌تر سریعاً تجزیه می‌شوند، اما باعث به وجود آمدن محصولات فرعی نامطلوبی مثل تتراکلریدکربن می‌شوند.
از این سه دسته تأثیرات واکنشی، دومین دسته (تجزیه سریع‌تر آلاینده‌های قابل تجزیه) بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. علت این تأثیر به‌رغم اینکه مسئله‌ای بسیار کاربردی، بنیادی و مهم تلقی می‌شود، کمتر شناخته شده است.
ما برای تجزیه تتراکلرید کربن به وسیله nZVI، نسبت ثابت سرعت‌های نرمال شده برحسب سطح ویژه ksa را با ثابت سرعت‌های نرمال شده برحسب جرم km مقایسه کردیم. نتایج نشان داد که ksa برای نانوذرات nZVI برابر این پارامتر در ذرات میلی‌متری nZVI است، اما km آن بزرگ‌تر از ذرات میلی‌متری است (شکل 3). بنابراین تجزیه سریع‌تر تتراکلرید کربن به وسیله nZVI به خاطر سطح ویژه بالای آن است، نه به خاطر بیشتر بودن فراوانی نقاط واکنش‌پذیر روی سطح و یا واکنش‌پذیرتر بودن این نقاط. این نتیجه ممکن است در مورد سایر آلایند‌ه‌هایی که با nZVI واکنش می‌دهند نیز صدق کند، اما اطلاعات ما در این مورد ناکافی است.

شکل 3: مقایسه ثابت‌های سرعت احیای CLا4 به وسیله nZVI و دو نوع Fe در اندازه‌های میلی‌متری. مناطق نمودار، تقریباً برمبنای 50 داده از منابع مختلف هستند.

باید توجه داشت که این تحلیل شامل ترکیبات دوفلزی nZVI با کاتالیزورهای فلزات نجیب، مثل Pd، Ni و Cu نیست. این مواد دو فلزی، معمولاً دارای مقادیر ksa بالایی هستند، ولی این افزایش در درجه اول، نتیجه تأثیر خاصیت کاتالیستی فلزات نجیب است که در مورد فلزات بزرگ‌تر نیز مشاهده می‌شود.
اما این مشکل وجود دارد که افزایش واکنش‌پذیری معمولاً با کاهش انتخاب‌پذیری همراه است و موجب واکنش nZVI با مواد غیرهدف شامل اکسیژن غیرمحلول و آب و در نتیجه پایین آمدن بازده تصفیه با nZVI می‌شود. شکل 3 منجر به پیدایش نیاز به تزریق ذرات به سیستم و در نتیجه بالا رفتن هزینه عملیات خواهد بود.
با محدود کردن مواد ناخواسته (مواد غیرهدف شامل اکسیژن و آب) به وسیله گیرنده‌های ارزان‌تر، می‌توان طول عمر کوتاه nZVI را مفیدتر کرد البته به این شرط که ذرات، تحرک قابل ملاحظه‌ای از خود نشان دهند.

حرکتنانوذرات در محیط‌های متخلخل، تحرک زیادی دارند زیرا اندازه آنها از اندازه سوراخ‌‌های محیط‌های متخلخل بسیار کوچک‌تر است، اما اینکه ما فرض کنیم علت تحرک نانوذرات تنها به همین مطلب ختم می‌شود، بسیار ساده‌انگاری کرده‌ایم. معمولاً دو عامل، تعیین کننده تحرک نانوذرات در محیط‌های متخلخل اشباع هستند.
1. تعداد برخوردهای نانوذرات با محیط متخلخل به ازای واحد جابه‌جایی
2. ضریب چسبندگی (احتمال اینکه هر برخورد، منجر به حذف ذره از جریان شود)
برخورد ممکن است در نتیجه سه عامل رخ دهد: حرکت براونی، بازدارنده‌ها (عواملی که مانعی از حرکت نانوذره می‌شوند) و رسو‌ب‌گذاری گرانشی.
نانوذرات در محیط‌های متخلخل، اغلب حرکت براونی دارند. برای ذرات بزرگتر از 400 نانومتر با چگالی بالا (مثلاً 7.68g/cm2 برای ذرات آهن خالص) تأثیر جاذبه می‌تواند عاملی بسیار مهم باشد. با استفاده از روش بازده Single- Collector که به وسیله Tufenkji و Elimelech ارائه شده و تئوری فیلتراسیون deep-bed، این امکان وجود دارد که بتوان فاصله جابه‌جایی را که در آن، 99 درصد حذف نانوذرات به عنوان تابعی از خواص سطحی و ضریب چسبندگی صورت می‌گیرد، محاسبه کرد. شکل (4) نشان می‌دهد که محدوده فاصله جابه‌جایی در شرایط سطحی متعارف، از چند میلی‌متر تا چند ده‌متر متناسب با ضریب چسبندگی است.
ضریب چسبندگی گزارش شده برای nZVI معمولی در انواع محیط‌های متخلخل، بین 14/0 تا یک است و این به معنی فاصله جابه‌جایی چند سانتی‌متر در محیط‌های متخلخل در شرایط آب‌های زیرزمینی است (شکل 4). این امر موجب ایجاد علاقه قابل ملاحظه‌ای برای تغییر سطح نانوذرات در جهت افزایش فاصله جابه‌جایی شده است.

شکل 4: فاصله جابه‌جایی که در آن، بیش از 99 درصد نانوذرات حذف می‌شوند. در ضرایب چسبندگی، شرایط سطحی به شکل زیر است:
تخلخل= 36.0، سرعت= 1.0m/day
اندازه ذرات خاک= 3.0 میلی‌متر
چگالی نانوذرات= 7.6g/cm3
به این ترتیب، ضرایب چسبندگی کوچک‌تری برای این‌گونه نانوذرات و سایر نانوذرات گزارش شده است (001/0 برای نانوذرات Fe که سطح آنها بهبود یافته است و 0001/0 برای نانوذرات دارای پایه کربنی). اما حتی این ضرایب چسبندگی کوچک هم به‌طور قطعی باعث تحرک بیشتر (بیش از چندمتر) نانوذرات در آب‌های زیرزمینی نمی‌شود؛ بجز در آب‌های زیرزمینی با سرعت حرکت بسیار زیاد.
خطرات
مباحث ریخت‌شناسی، واکنش‌پذیری و تحرک نانوذرات در زمینه تصفیه محیط‌زیست، نشان می‌دهند که دانش ما در مورد فرایندهای پایه در این فناوری، هنوز ناکافی است. به علاوه، خطرات احتمالی آن برای سلامت انسان و محیط‌زیست، انجام این روش در مقیاس انبوه را با مشکل مواجه کرده است. مخصوصاً با توجه به کاربردهای درجای nZVI (یا مواد وابسته) برای تصفیه محیط‌های متخلخل، هنوز تحقیقات مستقیم و قابل ملاحظه‌ای که خطرات آن را مورد توجه قرار دهد، انجام نشده است. برخی گروه‌ها، وضعیتی احتیاطی (پیشگرانه) را پذیرفته‌اند و کاربردهای در جای نانوذرات برای تصفیه را ممنوع کرده‌اند، اما برخی گروه‌ها آن را توصیه کرده‌اند. در واقع، تحقیقات در این زمینه باید به‌طور موازی صورت گیرد. این معما که چگونه می‌توان از نانوذرات برای تصفیه استفاده کرد، باید بزودی و با استفاده از نتایج تحقیقات در حال انجام، قابل حل و دسترسی باشد. مهم‌ترین این خطرات، استنشاق ذرات ریزی است که از طریق هوا جابه‌جا می‌شوند.
به هر حال، می‌توان نتیجه گرفت که گرچه از nZVI و مواد مرتبط با آن، در کاربردهای تصفیه‌ای در جا استفاده می‌شود، اما یکی از مواد ویژه در دسترس ما هستند. آنها کوچک‌تر، واکنش‌پذیرتر، مقاوم‌تر و متحرک‌تر بوده و در عین حال، ممکن است برای انسان و محیط‌زیست خطرآفرین باشند.

فلزات سنگین و محیط زیست

 در دهه گذشته ورود آلاینده ها با منشاء انسانی مانند فلزات سنگین به داخل محیط های دریایی، به مقدار زیادی افزایش یافته است که به عنوان یک خطر جدی برای حیات محیط های آبی بشمار می آیند. فلزات سنگین در یک مقیاس وسیع، از منابع طبیعی و انسان ساخت وارد محیط زیست می شوند. میزان ورود این فلزات سنگین به داخل محیط زیست، متجاوز از میزانی است که بوسیله فرایندهای طبیعی برداشت می شوند. بنابراین تجمع فلزات سنگین در محیط زیست مورد توجه می باشد. سیستم های آبی به طور طبیعی دریافت کننده نهایی این فلزات هستند. 

آلاینده هایی که در آب یافت می شوند، ناشی از پساب های خانگی، تخلیه محصولات شیمیایی، سموم، حشره کش ها و علف کش ها، تخلیه صنعتی، پساب های رادیواکتیو، هیدروکربن های نفتی و رنگی می باشد.

         از نقطه نظر اکولوژیکی، آلاینده ها به دو نوع آلاینده های قابل تجزیه و غیرقابل تجزیه تقسیم می شوند. آلاینده های غیر قابل تجزیه نظیر ترکیبات و نمک های فلزات سنگین، ترکیبات شیمیایی فنلی با زنجیره طولانی، آفت کشها مثل DDT می باشند که در محیط، تجمع می یابند و بر روی زنجیره غذایی وبیولوژیکی موجودات در آب اثر می گذارند. ازدیاد غلظت این مواد روی ماهی ها، سایر موجودات آبزی و حتی گیاهان آبزی اثرات سوء دارد. آنها در ترکیب با مواد دیگر باعث تولید توکسین های اضافی می شوند. برای مثال ترکیب فلزات سنگین نظیر مس با کادمیوم و روی با نیکل، سمیت آنها را چندین برابر می کنند.

        فلزات سنگین در رسوبات کف تجمع می یابند. در نتیجه اکوسیستم هایی مثل بنادر یا مناطق ساحلی صنعتی که با ورود مزمنی از فلزات روبرو هستند، دارای بیشترین رسوبات آلوده می باشند. این ویژگی ها در محیط های واجد رسوبات، بعلت تاثیرات سمی و قابلیت تجمع زیستی فلزات در نمونه های بیولوژیکی موجود در رسوبات، منجر به تاثیرات اکولوژیکی زیاد می شوند. اولین عامل اثرات آلودگی فلزات در یک اکوسیستم، وجود فلزات سنگین در بیومس یک منطقه آلوده است که سلامت انسان را به مخاطره می اندازد.

         تجمع فلزات سنگین در آب، هوا و خاک، یک مشکل زیست محیطی مهم می باشد. در سالهای اخیر چندین تکنولوژی با هدف کاهش یا برداشت فلزات سنگین موجود در محیط آلوده، توسعه یافته است. در این میان تکنولوژی هایی که براساس استفاده از میکروارگانیسم ها، پایه ریزی شده است مورد توجه قرار گرفته اند.

نقش بیولوژیکی فلزات سنگین و خطرات سلامتی انسان

        بیشترین فلزات سنگین موجود در سیستم های آبی Pb, Hg, Cd, Zn, Cu و Ni می باشند. این عناصر در غلظت های بیش از حد آستانه، برای ارگانیسم ها، سمی می باشند. اما تعدادی از آنها (Cu و Zn) در غلظت های پائین تر، برای متابولیسم ضروری هستند. یکسری عناصر، شامل As،  Ag،  Se، Cr،  Al و آنتیموان در ایجاد مشکلات جدی در اکوسیستم های ساحلی- آب شیرین و مصب ها شرکت می کنند.

        در ستون آب، فلزات سنگین ابتدا توسط فیتوپلانکتون، باکتری ها، قارچها و ارگانیسم های کوچک دیگر جذب  می شوند. سپس به ترتیب، آنها توسط موجودات بزرگتر خورده شده و عاقبت وارد بدن انسان می شوند.

        فلزات سنگین زمانیکه بوسیله انسان مصرف می شوند، اغلب اثرات قوی و زیان آوری را دارند. مواد سمی تجمع یافته، به طور پیوسته غلظتشان زیاد می شود و ممکن است بیشترین فراوانی رادر یک بافت تنها داشته باشند. تجمع مواد سمی در زنجیره غذایی، ممکن است باعث افزایش غلظت ها در جانوران سطوح بالای زنجیره غذایی، شود. خلاصه ای از تجمع و نقش بیولوژیکی فلزات سنگین، در جانوران دریایی و امکان خطر برای سلامتی انسان در اثر این فلزات، در ذیل آورده شده است:

کادمیوم:

        غلظت کادمیوم در آب دریا در لایه های سطحی 10-3 نانوگرم در لیتر، در قسمت های عمیق تا 3500 نانوگرم در لیتر، در آب های شیرین 1/0 میکروگرم در لیتر و در مناطق آلوده 230 میکروگرم در لیتر می باشد و عموماً به صورت ترکیب آنیونی دیده می شود.

حلالیت کادمیوم در آب، تحت تاثیر عواملی نظیر نوع ترکیبات و pH آب است. غلظت بیش از چند میکروگرم در لیتر کادمیوم، احتمالاً ناشی از تخلیه فاضلاب آلوده به کادمیوم می باشد، آب های بامقادیر کمتر از 1 میکروگرم در لیتر کادمیوم، غیر آلوده اند.

میزان جذب کادمیوم در مواد غذایی، ناشی ازنحوه تغذیه جانوران است، کلیه و کبد محل مناسبی جهت تمرکز کادمیوم می باشند، صدف های دریایی نیز از تجمع بالایی ازکادمیوم برخوردارند. جذب کادمیوم از طریق پوست بسیار محدود است. نیمه عمر بیولوژیک کادمیوم در انسان، در بافت های نرم و استخوان، ده تا سی سال می باشد. سرعت متیلاسیون کادمیوم در مقایسه با عناصر جیوه، آرسنیک، سرب، بسیار کمتر بوده و تنها دو باکتری به نامهای Pseudomonas.sp و Staphylococcus aureus قادر به متیلاسیون کادمیوم، در محیط های آبی هستند (Who 1984).

کادمیوم معمولاً به طور طبیعی در آبهای سطحی و زیر زمینی وجود دارد . این عنصر ممکن است، بصورت یون هیدراته یا ترکیبات پیچیده معدنی، مانند کربنات، هیدروکسید، کلرید، سولفات و همچنین ترکیبات آلی همراه با اسید هیومیک یافت شود. کادمیوم از طریق فرسایش خاک و سنگ بستر، رسوبات آلوده اتمسفری ناشی از کارخانجات صنعتی، پساب مناطق آلوده و استفاده از لجن و کود در کشاورزی، وارد اکوسیستم های آبی می شود.

بیشتر کادمیوم ورودی به آبهای شیرین، ممکن است به سرعت جذب مواد معلق شده و در اکوسیستم های آبی منتشر شوند. رسوبات دریاچه ها و رودخانه ها، حاوی 9/0-2/0 و در آبهای شیرین کمتر از 1/0 میلی گرم در لیتر کادمیوم است. کادمیوم جذب شده در رسوبات و یا محلول در آب، می تواند وارد زنجیره غذایی شود. مسمومیت موجودات آبزی با کادمیوم، به عوامل دیگری نیز بستگی دارد، مثلاً کلسیم موجود در آب، اثرات سمی کادمیوم را کاهش می دهد.

رودخانه های بسیار آلوده با کادمیوم، از طریق آبیاری در کشاورزی، لایروبی رسوبات و یا سیلاب ها می توانند مناطق اطراف را آلوده کنند.

کادمیوم یک فلز بسیار سمی است که عامل یکسری مرگ ومیرها می باشد. بیماری جدی ناشی از آن در انسان بیماری به نام ایتایی- ایتایی (بیماری روماتیسم یا تغییر شکل دردناک اسکلتی) می باشد. اثرات اصلی سمیت کادمیوم بر روی ریه ها، کلیه ها، استخوان ها می باشد. اثرات حاد ناشی از استنشاق آن، شامل برونشیت، ذات الریه و مسمومیت در کبد است. استنشاق مزمن ترکیبات کادمیوم، به شکل بخارات یا گردو خاک، ایجاد ورم ریوی    می کند که در این حالت کیسه های کوچک هوایی بزرگ شده و عاقبت در اثر حجم کم ریه تخریب می شوند.  هر دو استنشاق مزمن و جذب کادمیوم از طریق دهان، ترشحات کلیه را تحت تاثیر قرار می دهد، که در اولین مرحله دفع پروتئین توسط لوله های پروکسیمال کلیه می باشد. 

به نظر می رسد کادمیوم، مقاومت دفاعی بدن را بخصوص مقاومت میزبان را در برابر باکتری ها و ویروس ها کاهش می دهد.

کادمیوم ممکن است باعث مینرال زدایی اسکلت و افزایش شکنندگی استخوان و خطر شکستگی شود.

سمیت حاد با کادمیوم، ممکن است باعث مرگ حیوانات و پرندگان شده و مسمومیت شدید در آبزیان ایجاد کند. جذب کادمیوم از ریه ها نسبت به روده موثرتر است و 50% کادمیومی که از طریق دود سیگار استنشاق شود، ممکن است جذب گردد. به طور میانگین در افراد سیگاری غلظت کادمیوم در خون 5-4 بار و در کلیه 3-2 بار بیشتر از افراد غیر سیگاری است.

نیکل:

 نیکل به طور گسترده در بیوسفر وجود دارد و از نظر فراوانی در پوسته زمین بیست و چهارمین عنصر نسبت به عناصر دیگر می باشد (Eisler 1998). بعلاوه نیکل یکی از عمومی ترین فلزات در آب های سطحی می باشد. (USEPA 1986). نیکل به طور طبیعی از 3 منبع اولیه شامل: 1) مواد ذره ای در آب باران 2) حلالیت مواد در بستر صخره ای 3) فاز ثانویه نفت، وارد آب های سطحی می شود (Eisler 1998). استفاده های صنعتی وتجاری از Ni شامل استنلس استیل، آبکاری، رنگ ها، سرامیک ها می باشد. نیکل همچنین از منابع آنتروپوژنیک (انسان ساز) وارد سیستم های آبی می شود. در جریانات آبی با حداقل عوامل مزاحم آنتروپوژنیک، غلظت نیکل به طور کلی زیر mg/L 10 می باشد. در مصب ها غلظت Ni کمتر از mg/L 10 است در حالیکه در اقیانوس های باز به کمتر از mg/L 7/0 می رسد .(Jenkins 1980, Eisler 1998) ورود منابع آلوده شهری ممکن است این مقادیر را به mg/L 50-10 افزایش دهد.

در سیستم های آبی، نیکل به صورت نمک های محلول جذب شده یا همراه با ذرات رسی، مواد آلی و مواد دیگر می باشد( Eisler 1998). نیکل ممکن است در رسوبات از طریق ته نشینی، کمپلکس سازی، جذب روی ذرات رس ته نشین یا ذخیره شود و یا بوسیله موجودات زنده (Biota) جذب گردد. چون فعالیت های میکروبی یا تغییر در پارامترهای فیزیکوشیمیایی شامل pH، قدرت یونی و غلظت ذرات، ممکن است فرایندهای جذب را معکوس کند، ممکن است آزادسازی نیکل از رسوبات رخ دهد.

براساس علائم متعددی که در اثر کمبود نیکل ایجاد می شود، (بیشتر در مهره داران خاکی) و نقش ضروری آن در آنزیم های متنوع در باکتری ها و گیاهان، ضروری بودن نیکل مورد قبول قرار گرفته است. ضرورت نیکل در سیانوباکترها، جلبکها و گیاهان آبی مربوط به نقش نیکل در متابولیسم اوره آز و هیدروژناز می باشد.

مقادیر کم نیکل برای تولید سلول های قرمز خون در بدن انسان نیاز می باشد، هر چند در مقادیر بالا تا حدودی می تواند سمی باشد. بنظر می رسد نیکل در کوتاه مدت مشکلاتی ایجاد نمی کند اما در طولانی مدت می تواند باعث کاهش وزن بدن، صدماتی به قلب، کبد، تحریک و حساسیت بالا شود. نیکل می تواند در آبزیان تجمع یابد اما حضور آن در طول زنجیره غذائی بزرگنمائی ایجاد نمی کند.  

نیکل برای طیف وسیعی از گونه های جانوری شامل موش ها، جوجه ها، خوک ها، گاوها و ضروری می باشد. اثرات کمبود آن شامل تاخیر در دوره های حاملگی، نازایی، آنمی، جوش صورت، کاهش در میزان هموگلوبین و هماتوکریت و کاهش فعالیت در چندین آنزیم می شود. بیماری کمبود Ni در انسان شناسایی نشده و احتمالا به علت اینکه Ni در غذاهای ویژه، بیش از حد نیاز بکار می رود، ضروری می باشد.

اغلب نمک های نیکل، که از طریق غذا وارد بدن می شوند، دفع می گردند. نیمه عمر نیکل حدود 11 ساعت است. مقدار طبیعی نیکل در بدن، به طور متوسط حدود 3/7 گرم بر کیلوگرم است. بیشترین غلظت نیکل در استخوان، ریه، کلیه و کبد دیده می شود (Merian 1992). سمی ترین ترکیب نیکل که اغلب در کارخانه ها مشاهده می شود، کربونیل نیکل است. مقادیر نیکل موجود در آب دریا 5/0-1/0 نانوگرم در لیتر است. سمیت نیکل به صورت آلرژی، سرطان و اختلالات تنفسی دیده می شود.

 EPA حداکثر غلظت مجاز نیکل را، 20 نانوگرم در کیلوگرم در روز و حداکثر میزان قابل تحمل روزانه را 2/1 میلی گرم در یک انسان 60 کیلوگرمی پیشنهاد کرده است.

وانادیوم:

وانادیوم به صورت طبیعی به مقدار 015/0 درصد در پوسته زمین وجود دارد. حد نوسان آن در محیط های آب شیرین بین 2/0 تا 100 میکروگرم در لیتر و در محیط های دریایی بین 2/0 تا 29 میکروگرم در لیتر تخمین زده  می شود. غلظت وانادیوم در زغال سنگ و نفت خام در محدوده یک تا 1000 میلی گرم بر کیلوگرم است. برآوردها نشان می دهد که هرساله حدود 65 هزار تن وانادیوم به وسیله عوامل طبیعی ( آتش فشان ها و … ) ‌در محیط زیست رها می شود. فعالیت های انسانی نیز (بویژه صنایع فلزی) هر ساله 200 هزار تن وانادیوم را به محیط وارد می کنند. 

وانادیوم معمولاً از منابع طبیعی و همچنین سوخت های فسیلی وارد محیط می شود و در آب، خاک و هوا برای مدت طولانی می ماند. از خصوصیات دیگر این عنصر آن است که در آب با عناصر و مواد دیگر ترکیب شده و به رسوبات نفتی می چسبد و به مقدار بسیار کمی در گیاهان یافت می شود، ولی از لحاظ عملکرد، شباهتی به ساختارش در بافت های حیوانی ندارد. در محیط های آبی، پایدار می باشد و در طولانی مدت اثر زیان آوری روی ارگانیسم های آبی به جای می گذارد.

حداقل دوز مجاز برای بزرگساران، 3/0-1/0 میلی گرم در روز توصیه می شود. مقادیر 100-15 میلی گرم آن در روز ممکن است سمی باشد که با علائمی نظیر: کم خونی، التهاب و تورم چشم، التهاب ریه ها، آب مروارید، کاهش حافظه، اسهال، کاهش اشتها و در انتها مرگ همراه است. در بیشتر موارد وانادیوم سبب تغییرات بیوشیمیایی در سلول می گردد.

امروزه دلایلی مبنی بر اهمیت وانادیوم برای گیاهان و حیوانات و میکروارگانیسم ها وجود دارد. از علائم کمبود وانادیوم می توان به بیماری قلبی، افزایش میزان تری گلیسرید، کاهش رشد، تخریب ساختار دندان و استخوان ها، کاهش پایداری و مقاومت درمقابل سرطان و همچنین کاهش عمر اشاره کرد.

نقش رسوب دهنده های الکترواستاتیکی(ESP )در کنترل آلودگی هوا(Ele

نقش  رسوب دهنده های الکترواستاتیکی(ESP  )در کنترل آلودگی هوا(Electrostatic precipitator)

از مشکلات اساسی آلودگی هوا ناشی از صنایع وجود ذرات معلق است که از دودکش صنایع خارج شده و وارد هوا م شود . این مسئله در بسیاری از صنایع وجود دارد . سازمان بهداشت جهانی و سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا قوانین مربوط به انتشار ذرات معلق را وضع کرده اند لذا صنایع برای مقابله با این مشکل با وسایل مختلف کنترل واکنش نشان داده اند . یکی از وسایل عمده جمع آوری ذرات معلق که امروزه به کار م رود رسوب دهنده های الکترو استاتیکی است

آنها م توانند حجم زیاد گاز را با محدوده وسیعی از دما های ورودی –فشار – حجم غبار و شرایط گاز اسیدی را مهار کرده و ذرات را در محدوده وسیعی از اندازه با راند مان جمع آوری 99% مورد جدا سازی قرار دهند. برای آشنایی با کار رسوب دهنده های الکترو استاتیکی باید چگونگی عملکرد قوانین فیزیکی را در آن بررسی کرد.

تئوربی ترسیب :اصولا هر ذره بار مثبت یا منفی داشته و یا م توان به ان بار مثبت یا منفی داد. چنانچه به تمام ذرات در یک جریان گازی بار منفی داده شود و در مسیر حرکت یک جریان گازی یک صفحه متصل به زمین که بار مثبت دارد قرار بگیرد ذرات دارای بار منفی به سمت صفحه دارای بار مثبت حرکت کرده و گرفتار خواهند شد ذرات سریعاً رویه صفحه جمع شده و یک لایه غبار را تشکیل م دهند . لایه های غبار روی هم انباشته م شوند تا توسط زدن یک ضربه به صفحه و یا به وسیله شستن صفحه با یک مایع از روی صفحه جدا شوند

باردار کردن ذرات:در هر ESP از الکترودهایی استفاده م شود که م توانند الکتریسیته را هدایت یا منتقل کنند.یک جریان منفی مستقیم با ولتاژ بالا که دارای تناوب م باشد به الکترود تخلیه متصل م شود تا یک میدان الکتریکی منفی را به وجود آورد.

این میدان به سه ناحیه تقسیم م شود :

1-قویترین میدان دقیقاً در مجاورت الکترود تخلیه م باشد.

2- میدان در ناحیه ی بین الکترود های تخلیه و جمع آوری ضعیفتر است و ناحیه بین الکترودی خوانده م شود.

3-ضعیفترین میدان نزدیک الکترود رسوب دهنده است.

ناحیه اطراف الکترود تخلیه جایی است که فرایند باردار کردن ذرات آغاز م  شود .

 تخلیه (تولید الکترون آزاد):چندین حادثه خیلی سریع در ناحیه کوچکی در اطراف الکترود تخلیه رخ می دهد . ولتاژ اعمال شده افزایش داده می شود تا یک تخلیه را ایجاد نماید که م تواند مثل یک نور آبی درخشان در اطراف الکترود مشاهده شود . الکترون های آزاد به وجود آمده از میدان الکتریکی منفی که آنها را دفع می کند .سریعا می گریزند و الکترون ها هر چه سریعتر از الکترود تخلیه دور می شوند. این شتاب گرفتن موجب می شود که الکترون های آزاد دانه به دانه به ملکولهای گاز برخورد کنند و الکترون ها ی درون ملکولها را از بین ببرند.

به علت نابودی یک الکترون ملکولهای گاز دارای بار مثبت می شوند. پس از این مرحله ملکولهای گاز یونیزه می شوند و الکترون های آزاد بیشتر و بیشتر  یون های مثبت فراوان تری به وجود می آورند.

ملکولهای گازی دارای بار مثبت به طرف الکترود های تخلیه منفی عقب کشیده می شوند. گر چه ملکولها هزاران مرتبه بزرگتر از الکترون های کوچک می باشند و کند حرکت می کنند اما می توانند سرعت بگیرند و به طرف الکترود های تخلیه فلزی کشیده شده و به آن برخورد کنند.

جمع آوری ذره : وقتی یک ذره باردار به الکترود جمع آوری کننده متصل به زمین رسید بار روی زره فقط تا حدودی تخلیه می شود . بار به آهستگی به صفحه جمع آوری کننده نفوذ می کند بخشی از بار باقی می ماند و بر نیرو های چسبندگی و پیوستگی بین ملکولی که ذره را بر روی صفحه نگه می دارد تاثیر می گذارد . این نیرو های چسبندگی موجب می شوند ذرات به سطوح غیر مشابه شان روی یکدیگر نگه داشته شوند.

حذف ذره : گرد و غباری که در یک ضخامت معین بر الکترود جمع آوری کننده تجمع یافته است بسته به نوع الکترود جمع آوری کننده به وسیله یکی از دو فرایند زیر حذف می شوند:

1-در الکترود های جمع آوری کننده لوله ای شکل فرایند حذف معمولا بوسیله ی پاشیدن آب انجام می شود.

2- در الکترود های جمع آوری صفحه ای فرایند حذف توسط ضزبه زدن با یک وسیله مکانیکی انجام خواهد گرفت. 

مرجع

میکرو ارگانیسم ها، نظافت چیان محیط زیست

میکرو ارگانیسم ها، نظافت چیان محیط زیست

نفت خام و محصولات آن، چه در هنگام استخراج و چه در مواقع حمل و نقل زمینی و دریایی، در نتیجه رخدادها و تصادف ها سبب آلودگی خاک، آب و یا به طور کلی محیط زیست می شوند. وجود هیدروکربن های نفتی در سطح دریا و در خشکی تهدیدی جدی برای اکوسیستم به شمار می آید، زیرا برای محیط زیست به شدت مضر و سرطان زا هستند. وجود نفت خام در سطح زمین، سبب آتش سوزی، آلودگی آب های زیر زمینی و آلودگی هوا نیز می شود، به همین دلیل پاک سازی این آلودگی ها باید هر چه سریع تر انجام گیرد تا محیطی ایمن و عاری از خطر داشته باشیم. برای پاک سازی و آلودگی زدایی مواد نفتی، روش های استاندارد و معمول زیادی وجود دارد که به علت هزینه بالا و پایین بودن کارایی محدود می شوند. پاک سازی بیولوژیک مواد نفتی، پروسه هایی هستند که ترکیبات سمی را به مواد غیر سمی و بی خطر تبدیل می کنند. این عمل در نتیجه فعالیت های متابولیک میکروارگانیسم هایی که قادرند از مواد نفتی به عنوان منبع انرژی و کربن خود استفاده کنند، صورت می گیرد. عرضه این فناوری می تواند بسیار مفید باشد، زیرا قادر است بدون ایجاد خلل در محیط زیست طبیعی، ترکیبات سمی مواد نفتی را به مواد غیر سمی تبدیل کند. در مقایسه با دیگر فناوری های پاک سازی مانند سوزاندن و دفن لجن های نفتی، روش بیولوژیک، بسیار ارزان تر و مقرون به صرفه تر است. امروزه تعداد بی شماری از میکروارگانیسم هایی که قادر به تجزیه نفت هستند، شناخته شده اند. با مطالعات وسیع روی این میکروارگانیسم ها و با روش های افتراقی و کشت توانسته اند گونه های شاخص و کارآمد را جداسازی کنند.

هنگامی که میکروارگانیسم ها هیدروکربن های نفت خام را می شکنند، نخستین مرحله این پروسه، اضافه کردن گروه هیدروکسیل به انتهای زنجیره آلکان و یا به حلقه غیر اشباع هیدروکربن آروماتیک چند حلقه ای است که در نتیجه یک الکل شکل می گیرد. این مرحله از واکنش، به وسیله قارچ های میکروسکوپی انجام می گیرد. پس از این مرحله، باکتری ها و مخمر ها الکل را به آلدهید و بی درنگ آلدهید را به اسید کربوکسیلیک تبدیل می کنند و سرانجام پس از طی یک زنجیره بلند از واکنش های احیا، محصولات نهایی یعنی آب، دی اکسید کربن و بیوماس تشکیل می شود. این واکنش ها آنزیم های درون سلولی و برون سلولی که به وسیله این میکروارگانیسم ها سنتز می شود، انجام می گیرد. عقیده بر این است که ترکیبات با وزن مولکولی پایین به وسیله آنزیم های درون سلولی تجزیه و ترکیبات نفتی با وزن مولکولی بالا به وسیله آنزیم های میکروبی برون سلولی شکسته می شوند. تمام این محصولات نهایی غیر سمی هستند و از بیوماس پس از پایان یافتن پروسه های فرآوری بیولوژیک، می توان به عنوان کود استفاده کرد.

پاک سازی بیولوژیک آلودگی های نفتی به وسیله میکروارگانیسم ها بسیار آسان است زیرا باکتری های تجزیه کننده هیدروکربن های نفتی در حالت طبیعی به طور گسترده در طبیعت (محیط های آبی و خشکی) توزیع شده اند. تحقیقات نشان داده است که جمعیت این گونه باکتری ها حدود یک درصد از کل جمعیت میکروبی جهان است. این گونه باکتری ها که چربی دوست هستند، به سمت مواد نفتی جذب می شوند. هنگامی که یک منطقه با مواد نفتی آلوده می شود، جمعیت آنها افزایش می یابد و به حدود ده درصد از کل جمعیت می رسد. پس می توان انتظار داشت که این روش در محیط زیست به طور طبیعی صورت می پذیرد ولی سرعت آن بسیار کند است؛ از این رو ما می توانیم با استفاده از روش های میکروبیولوژی و بیوتکنولوژی نوین، این پروسه بیولوژی را تقویت کنیم و به طور انحصاری به خدمت خود درآوریم.

در سال ۱۹۹۷ شرکتی به نام TERI پس از چندین سال تحقیق روی باکتری های تجزیه کننده نفت خام و لجن های نفتی موفق به تولید ترکیباتی به نام oil zapper شدند. این مواد شامل باکتری های تجزیه کننده نفت، به علاوه یک رشته مواد حامل آلی (به صورت پودر) برای حفظ و نگهداری این باکتری ها هستند. این ترکیب از پنج گونه باکتری تشکیل شده است که قادرند بخش‌های آلیفاتیک، آروماتیک، آسفالتین و ترکیبات نیتروژنی، گوگردی و اکسیژنی را در نفت خام و لجن های نفتی به سرعت تجزیه و در نهایت تولید مواد و ترکیبات بی خطری مانند آب، دی ‌اکسید کربن و بیوماس کنند.

تماس روزانه با آلاینده‌های سمی

 

دید کلی

قوانین محیط زیست ، کیفیت هوای محیط باز را بهبود بخشیده است. اما به مشکلات فضای بسته توجه زیادی نشده است. تصور کنید قاتلی آزاد است، کسی که به قربانیان خود شلیک می‌کند و می‌گریزد. بدون شک بررسی‌های پلیس با مشاده صحنه جنایت و جستجوی دقیق نشانه و سرنخ همراه است. آنها از جسد عکس می‌گیرند، انگشت نگاری می‌کنند و از شهود بازجویی می‌کنند. گلوله ، آزمایش می‌شود. سپس فرد مسئول ، این اطلاعات را برای تشخیص دقیق آنکه چه کسی مجرم است، بکار می‌برد.

اما در نظر بگیرید که پلیس روش دیگری اتخاذ کند. چه خواهد شد اگر آنها تصمیم بگیرند با آزمودن تمام سلاحهایی که اخیرا آتش شده‌اند، شروع کنند؟ مطمئنا اسلحه مورد نظر یکی از همین سلاحهاست و آنها درست می‌گویند، حتی ممکن است موفق به شناسایی قاتل بشوند، اما پیش از آن باید برای آزمودن سریع همه سلاحهای گرمی که در درست مامورات قانون ، سربازان و شکارچیان کبک است، انرژی فراوانی صرف کنند. در دنیایی با منابع نامحدود ، احتمالا آنها پیش از آنکه به پیدا کردن مقصر نزدیک شوند، وقت و پول بسیاری را هدر می‌دهند.

در کمال تعجب ، اداراتی که مسئولیت حفاظت از عموم مردم را در برابر آلاینده های سمی به عهده دارند، از شیوه دوم تبعیت می‌کنند. غالب قوانین زیست محیطی تنها مقدار ضایعاتی را که بالقوه خطرناکند، در آب و هوا کنترل می‌کنند، نه میزان تماس واقعی مردم با این آلاینده را.

تمرکزبه نشر به جای تماس واقعی

تمرکز بیشتر به نشر به جای تماس ، اساسا این واقعیت را که مواد سمی تنها در صورتی که به بدن برسند، برای سلامتی مشکل ایجاد می‌کنند، نادیده می‌گیرد.

این غفلت تا حدودی قابل درک است. برای مدتهای مدید ، اطلاعات کمی درباره میزان تماس بیشتر شهروندان در معرض آلودگی‌هایی که تحت پوشش مقررات ملی است، وجود داشت. قانون گذاری به ندرت عده افرادی را که آلاینده ای خاص بر آنها اثر می‌گذارد و شدت تاثیر یا منابع خاص ماده شیمیایی مضر را با قطعیت می‌شناختند. در نتیجه مقامهای مسئول غالبا روی محدود ساختن منابع آشکار ، مثل خودروها و کارخانه‌ها ، متمرکز شدند و در شناسایی و تعیین بسیاری از منابع مهم که کمتر آشکارند، با شکست مواجه شدند.

خوشبختانه ، دانش ارزیابی میزان تماس افراد با مواد سمی پیشرفت کرده است. دانشمندان بویژه ، دستگاههای تجزیه‌ای بسیار حساس و ابزارهای نمایشگر قابل حمل را ابداع کرده‌اند. پژوهشگران این تجهیزات را در مقیاس بزرگ بکار برده‌اند تا نشان دهند که افراد در کجا و چگونه در معرض مواد شیمیایی بالقوه خطرناک واقع می‌شوند.

<>

تماس شخصی

در سال 1980، اولین تلاش جدی برای برآورد تماس روزمره عموم مردم در معرض مواد سمی آغاز شد. این برنامه ، ابتدا به وسیله پژوهشگاه تری انگل در کارولینای شمالی و سایر سازمانهای پژوهشی پیمانکار انجام گرفت و سپس توسعه یافت و تا حدود بیست و چهار برنامه مطالعاتی را در 14 ایالت امریکا در برگرفت. پژوهشگران تحت حمایت بخش خصوصی با استفاده از همان روشها در ایالت پانزدهم (آلاسکا) و در یک استان کانادا ، مطالعات مشابهی انجام دادند.

در اغلب این بررسی‌ها ، دستگاههای نمایشگر بکار می‌رفت. این دستگاهها آن‌قدر سبک و کوچک بود که افراد می‌توانستند ضمن انجام فعالیتهای معمول خود ، آن را حمل کنند. این ابزارها نشان داد که چه آلودگی‌هایی و به چه مقدار در نزدیکی افراد وجود دارد. در پاره ای موارد ، پژوهشگران ، اندازه‌گیریهایی روی غذا و آب مصرفی نیز انجام دادند. آنها ، در مواردی ، مقدار آلاینده های مختلف خون را روی نمونه‌های تنفسی تعیین کردند.

این مطالعات ، فراوانی ترکیبات آلی فرار ، منوکسید کربن ، آفت‌کشها یا ذرات خطرناک را در زندگی روزمره بیش از 3000 نفر آزمود. این افراد در واقع به‌عنوان نماینده جمعیتی بودند که در نواحی شهری و حومه آمریکای شمالی زندگی می‌کردند. نمونه‌ها با جزئیات کافی تجزیه شیمیایی شدند تا مواد شیمیایی که افراد هر روزه در معرض آن هستند، مشخص شود.

بیشتر در این بررسی‌ها ، ترکیبات فرار بویژه برای بررسی حدود 30 ماده شیمیایی مختلف که بسیاری از آنها عوامل شناخته شده سرطان در انسان و جانوران‌اند، آزمایش شد.

نتایج تحقیقات

اینکه تماسهایی که اغلب مردم با این مواد دارند، خطر بزرگی برای سلامتی آنها دارد یا خیر روشن نیست، زیرا تخمین حداقل مقدار لازم هر ترکیب برای آنکه باعث بیماری شود بسیار سخت است. هنوز هم نتایج مطالعات گیج کننده است: تماس اغلب شهروندان با آلاینده هایی که بالقوه سمی‌اند، در محیطهای بسته اساسا پاکیزه تصور می‌شوند، مثل منازل ، ادارات و خودروها و نه محیطهای باز ، خیلی محتمل است.

قرار گرفتن در معرض آلودگی در محیطهایی که معمولا مورد توجه قوانین زیست محیطی‌اند مثلا کارخانجات یا صنایع محلی در مقایسه قابل صرف نظر کردن است. حتی در شهرهای بایون و الیزابت در نیوجرسی که در آنها واحدهای فراورش شیمیایی زیادی وجود دارد، ثابت شده است که مقدار ترکیب آلی فرار در فضای بسته از فضای باز بیشتر است. مشخص شده است که منابع اصلی معمولا محصولات مصرفی‌ ، از خوشبوکننده‌های هوا ، پاک‌کننده‌ها و انواع مصالح ساختمانی‌اند.

معضل آلودگی به بنزن در محیطهای بسته

آیا اقلامی که هرروزه بشر با خوشحالی وارد منازل خود می کند، بیش از آلودگی‌های صنعتی برای سلامتی او مضرند، حتی در مورد اجتماعاتی که در محاصره واحدهای صنعتی هستند؟ پاسخ خیلی کوتاه ، بلی است. مثلا بنزن که غلظت زیاد آن در بدن ایجاد لوسمی (سرطان خون) می‌کند، در بنزین و بعضی محصولات خانگی وجود دارد. همچنین ، این ماده یکی از حدود 4000 ماده شیمایی است که در دود دخانیات یافت می‌شود، بنابراین زندگی با یک نفر سیگاری ، فرد را به مقدار زیاد در معرض بنزن قرار می‌دهد.

در سال 1985، پژوهشگران همه شواهد موجود را درباره آنکه چگونه چند صد نفر که در 5 ایالت مختلف بودند در معرض این ترکیب قرار گرفتند، جمع بندی کردند. ایشان دریافتند میانگین غلظت بنزنی که این افراد تنفس کرده بودند، نزدیک به سه برابر میزان آن در فضای باز بود. طبق محاسبات نزدیک به 45 درصد از کل تماس جمعیت آمریکا با بنزن ، از سیگار (یا تنفس دود سیگار دیگران) ، 36 درصد از تنفس بنزین یا مصرف انواع محصولات متداول (مثل چسب) و 16 درصد از سایر منابع خانگی (نظیر رنگها یا بنزین ذخیره شده در زیرزمینها یا توقفگاهها) ناشی می‌شود و تنها 3 درصد از میانگین میزان تماس افراد به آلودگی صنعتی نسبت داده می‌شود.

قانونگذاران به بیراهه می روند.

در مقابل ، قانونگذاری معمولا تنها به مقدار کل بنزنی که در محیط عمومی رها می‌شود، توجه می‌کنند که بیشترین سهم را در آن ، خودروها (82 درصد) ، صنعت (14 درصد) و منابع خانگی (3 درصد) دارند. سیگار تنها 1/0 درصد کل را شامل می‌شود. پژوهشگران نشان دادند که با قطع کامل نشر بنزن از واحدهای صنعتی این مشکل ابدا حل نمی‌شود. در حالی‌که کاهش متوسط دود سیگار ( کوچکترین منبع بنزن در جو ) به میزان قابل ملاحظه‌ای احتمال بیماری‌های ناشی از بنزن را کم می‌کند.

<>

سایر منابع عمده آلوده کننده

بسیاری دیگر از ترکیبات آلی فرار که در غلظتهای زیاد خیلی سمی‌اند، در محیطهای بسته فراوانتر از محیطهای بازند. مثلا تتراکلرو اتیلن (موسوم به پرکلرو اتیلن یا پرک) که مشخص شده عامل سرطان حیوانات آزمایشگاهی است، در خشک شویی‌ها مصرف می‌شود. بنابراین وقتی مردم در ساختمانی که امکانات دارد، زندگی می‌کنند، لباسهایی را که اخیرا خشک‌شویی شده است، می‌پوشند یا لباسهای حاوی این ماده شیمیایی را در کمد خویش نگه می‌دارند، بیشترین حد تماس اتفاق می‌افتد.

مواد ضد بید ، ضدعفونی کننده‌های توالتها و بوگیرها منابع اصلی تماس با پارادی‌کلرو بنزن‌اند که در جانوران باعث سرطان میشود. مطالعات متافقا" نشان داده است که تقریبا همه تماس با پارادی‌کلرو بنزن از منبع داخل منزل ناشی می‌شود نه از نشر صنعتی یا زباله‌های مضر.

راههای پیشگیری از تماس

با آنکه تخمین خطرهای سلامتی با قطعیت همراه نیست، روشن است که تماس کمتر با ترکیبات فرار سمی بهتر است، اغلب مردم می‌توانند با اجتناب از محصولاتی که حاوی چنین آلودگیهایی‌اند، تماس با مواد بالقوه مضر را محدود کنند. اما اجتناب از سایر بخارهای مضر مشکل است. مثلا ، منابع اصلی تماس با کلروفرم (که گازی است نگران کننده ، زیرا در حیواناتی که در معرض غلظت زیاد آن قرار می‌گیرند سرطان ایجاد می‌کند) دوش آب ، آب جوش و مواد شوینده لباسهاست.

این ماده از کلری که برای تصفیه منابع آبی مصرف می‌شود، تشکیل می‌گردد. از آنجا که مردم ملزم به استفاده از آب لوله‌کشی هستند، تنها راه به حداقل رساندن تماس با کلروفرم ، نوشیدن آب بطری (یا آب شیر که از یک صافی زغالی مرغوب رد شده باشد) و بهبود تهویه در حمام و لباسشویی‌هاست.

پیشگیری از تماس با منوکسید کربن

جریان هوای خوب نیز می‌تواند به کاهش تماس با منوکسید کربن کمک کند. منوکسید کربن ، محصول احتراقی ناقص است، اکسیژن خون را کاهش می‌دهد و تنفس مقادیری از آن که معمولا در محیطهای بسته وجود دارد، بویژه برای افرادی که ناراحتی قلبی دارند، مضر است. با آنکه مطالعات انجام گرفته در اوایل دهه 1980 نشان می‌داد که مقدار کربن منوکسید در افراد درون وسایط نقلیه موتوری یا نزدیک به آنها به شدت افزایش می‌یابد، سایر تحقیقات نشان داد که لوازم خانگی ، مثل بخاری‌های گازی با عملکرد ضعیف ، کباب‌پزها و کوره‌ها نیز می‌توانند باعث شرایط بسیار ناسالم- حتی مرگ - شوند.

خوشبختانه ، در آمریکا ، هماهنگ با کاهش مقدار نشر کربن منوکسید از خودروها که طبق قوانین فدرال انجام گرفت، مقدار آن در محیطهای باز نیز رو به کاهش گذاشت. پیشرفت بیش از این مشکل خواهد بود. زیرا در مجموع مردم آمریکا هم‌اکنون در محیطهای بسته بیش از محیطهای باز در معرض کربن منوکسید قرار دارند.

خطر ذرات معلق

نگرانی زیست محیطی دیگری که در محیطهای بسته بیشتر است، خطر ذرات معلق در هواست. در یک بررسی ، پژوهشگران نمایشگرهای کوچکی را برای جمع آوری ذرات داخل و اطراف 178 منزل واقع در کنار رودخانه کالیف بکار بردند. نتایج نشان داد که ذرات با قطر 10 میکرون یا کمتر وجود دارند که برای نفوذ در ریه به قدر کافی کوچکند.
در عین ناباوری ، تماس روزانه ، از آنچه که با توجه به اندازه گیری همزمان مقدار ذرات معلق در نمونه‌های هوا در محیطهای بسته و باز انتظار می‌رفت، حدود 60 درصد بیشتر بود.

حداقل بخشی از این افزایش تماس به آن دلیل است که افراد در هوا شناورند نیستند، بلکه ابر غبار حامل ذرات محیط اطراف خود را ضمن حرکت جابه جا می‌کنند. این پژوهشگران نشان دادند که اکثر این ذرات ریز بر اثر احتراق (مثل سیگار ، پخت و پز ، سوختن شمع یا آتش چوب) تشکیل می‌شوند. پیدا شدن چنین آلاینده‌هایی در محیطهای بسته مشکل آفرین است، زیرا مطالعات همه گیری شناسی اخیرا ارتباط افزایش غلظت ذرات ریز در محیطهای باز را با مرگ زودرس نشان داده است.

غلظت آفت کشها در محیطهای بسته

نتایج مطالعات آلاینده های محیطهای بسته که در اواخر دهه 1980 که در جکسون ویل و اسپرنیگ فیلد انجام گرفت، نگرانی بیشتری را موجب شد. بررسی کنندگان دریافته‌اند که در این دو محل ، غلظت آفت کشها در هوای محیطهای بسته دست کم 5 برابر (نوعا 10 برابر یا بیشتر) از هوای باز بیشتر است و این حشره کشهایی را شامل می‌شود که مصرف آنها تنها در محیطهای باز مورد تایید است.

مواد شیمیایی که در پی ساختمان این منازل علیه موریانه‌ها بکار رفته بود، به درون منازل راه یافته بود. این مواد سمی ممکن است از طریق کفش افراد یا از طریق خاک به شکل گاز وارد خانه‌ها شده باشد. کلردان (در سال 1988 از فهرست محصولات مصرفی در منازل حذف شد) و سایر آفت کشها که هوای بسته را آلوده می‌کنند، بیش از آنچه که در مواد غذایی یافت می‌شوند، باعث تماس می‌شوند.

بعلاوه ، گاهی مردم ، آفت کشهای نامناسب را مستقیما روی سطوح محیطهای بسته بکار می‌برند، بدون آنکه بدانند خودشان را تا حد زیادی در معرض آنها قرار می‌دهند. حتی خانه‌دارهای روشنفکر نیز غالبا بکار بردن مواد شیمیایی را خطرناک نمی‌دانند. آفت کشها که در محیط باز طی چند روز تخریب می‌شوند، ممکن است در قالبها که آنها را از تخریب به وسیله نور خورشید و باکتریها محافظت می‌کنند، سالها باقی بمانند. این پایداری را می‌توان با اندازه گیری آفت کش د.د.ت (دی کلرودی فنیل تری کلرواتان) که در سال 1972 بدلیل سمی بودن ، مصرف آن در آمریکا ممنوع شد، نشان داد.

در بیش از نصف خانه هایی که بررسی شد، غلظت هفت ترکیب آلی سمی موسوم به هیدروکربنهای آروماتیک چند حلقه‌ای (ترکیباتی که از احتراق ناقص حاصل شده و باعث سرطان در جانوران شده و تصور می‌شود که در انسان نیز سرطان بوجود می‌آورد)، بیش از مقدار مجاز در خاک نواحی پرجمعیت مسکونی بوده است.

انسان کوچک ، مشکلات بزرگ

آفت کشها و ترکیبات آلی فرار که در محیطهای بسته وجود دارند، هر ساله باعث 300 مورد سرطان در آمریکا می‌شوند، این مواد برای افراد غیر سیگاری به اندازه رادون (گاز پرتوزا طبیعی که از طریق پی وارد بسیاری از منازل می‌شود) یا دود غیر مستفیم سیگار تهدید کننده‌اند. غبار سمی منازل بخصوص برای بچه‌های کوچک که کف خانه بازی می‌کنند، روی قالی‌ها می‌خزند و مرتبا دستها را در دهان قرار می‌دهند، خطرناک است.

کودکان بسیار مستعدند، اندامهای در حال رشد آنها بیشتر آماده آسیب دیدگی است، آنها کسر کوچکی از وزن بدن بزرگسالان را دارند و ممکن است 5 برابر بیشتر از آنها غبار ببلعند، بطور متوسط 100 میلی گرم در روز.

<>

تخمین تقریبی میزان آلودگی

قبل از سال 1990، زمانی که سازمان حفاظت از محیط زیست و وزارت مسکن و شهرسازی آمریکا روشهای استاندارد را برای نمونه‌برداری غبار قالیها ، مبلمان و سایر سطوح تبیین کردند، برآورد کمی خطر موجود برای بچه ها مشکل بود. با این حال از آنوقت روشهای بهبود یافته به دانشمندان این امکان را دادند تا بیانی واقعی از میزان تماس ارائه کنند. مثلا ما هم اکنون قادریم تخمین بزنیم که هر کودک شهری بطور متوسط روزانه 110 نانوگرم بنزوپیرن ، سمی‌ترین هیدروکربن آروماتیک چند حلقه‌ای را می‌بلعد.

اگر چه به سختی می‌توان با قطعیت گفت گه این مقدار چه اندازه احتمال ابتلای طفل به سرطان را در بعضی از نقاط بدن افزایش می‌دهد، ولی این مقدار هشدار دهنده بوده و با آنچه کودک می‌تواند از کشیدن سه نخ سیار بدست آورد، معادل است.

همچنین تحقیقات نشان داد که غبار خانگی برای بچه‌ها منبع اصلی تماس با کادمیم ، سرب و سایر فلزات سنگین و همچنین پلی‌کلرو بی‌فنیلها و سایر آلاینده های آلی پایدار است. قالی‌ها بیش از همه مشکل آفرینند، زیرا حتی اگر مرتب به روش متداول با جاروبرقی تمیز شوند، باز هم در عمقشان ترکیبات سمی (و همچنین باکتریهای خطرناک و حساسیت آورهای مولد آسم) عمل می‌کنند. قالبهای با پرز و موی بلند مشکلاتی بیش از قالبهای صاف دارند، کیفهایی که با چوب ، کاشی با مکالئوم پوشیده می‌شوند، بسیار آسان تمیز می‌شوند و مناسبند.

مقابله

بیرون آوردن کفش از پا ، پیش از ورود ، حتی بیش از پاک کردن کفش در کاهش مقدار آلاینده های سمی محیط داخل که محیط بیشتر منازل را آلوده می‌کند (مثل سرب رنگهای کنده شده و آفت کشهای خاک اطراف پی ساختمان) موثر است. افراد می‌توانند با اعمال این نکات برای جلوگیری از ورود غبار و بکار بردن جاروبرقی‌های موثر (انواعی که به برسهای گردان مجهزند و ترجیحا مجهز به حسگرهای غبار) ، مقدار سرب و بسیاری از مواد سمی دیگر را در قالی‌هایشان تا یکدهم (یا ، در بعضی موارد ، یک صدم) کاهش دهند.

ناآگاهی

بدبختانه بیشتر مردم از حضور همیشگی آلودگی‌ها در فضای بسته و روشهای کاهش آن بی‌اطلاع اند. روش ابتکاری انجمن ریه آمریکا در پیدا کردن راه چاره آن است که داوطلبان آموزش دیده را به منازل بفرستد تا از منازل بازدید و به ساکنان آن در محدود ساختن خطرهای زیست محیطی خانگی ، کمک کنند.

مشکل با قانون

هم‌اکنون یافته‌های فراوانی از مطالعات چند جانبه درباره ‌تماس روزانه مردم در اختیار است و همگی به یک نتیجه گیری اشاره می‌کنند که همان آلاینده های تحت پوشش قوانین زیست محیطی در فضای باز ، معمولا به میزان بیشتر در عموم اماکن مسکونی وجود دارند. این موقعیت ، دست کم تا حدودی نتیجه تلاش سه دهه اخیر در کنترل نشر از خودروها و صنایع در بهبود کیفیت هوای محیط باز بوده است.

از بین صدها آلاینده هوا که تحت کنترل قوانین جاری قرار دارند، تنها اوزون و گوگرد دی‌کسید در محیط باز بیشترند. بنابراین عجیب است که هنوز توجه بیشتری به آلودگی‌های محیط بسته که تشخیص منابع اصلی آن مشکل نیست، معطوف نشده است. در واقع ، آنها درست زیر دماغ مردمند: ضدبیدها ، آفت کشها ، حلالها ، بوبرها ، پاک کننده ها ، لباسهای خشک شویی شده ، قالبهای غبار آلوده رنگ ، نئوپان ، چسبها و دود ناشی از پخت و پز و گرمایش تنها بعضی از این مواردند.

شناخت روش های آموزش محیط زیست به کودکان

پژوهشگران معتقدند بهترین شیوه نهادینه کردن عادت های مثبت، آموزش، آن هم آموزش این عادت ها از دوران کودکی است. حفاظت از محیط زیست هم عادتی است که باید از کودکی آموخته شود تا به یک باور ذهنی تبدیل شود. این باور کودک را موظف می کند تا از یگانه زیستگاهی که در آن زندگی می کند به بهترین وجه ممکن پاسداری کند.

آنچه در پی می خوانیم نکاتی ساده و عملی برای آشنا کردن کودک با محیط زیست و حفاظت از آن است.

استفاده بهینه از کاغذ ؛ نقاشی کردن یکی از نخستین مهارت ها و علایق کودکان است. اغلب کودکان به محض آنکه بتوانند قلم به دست بگیرند، نقاشی می کشند. بنابراین نخستین آموزش ها باید از همین نقطه آغاز بشود. به کودک توضیح بدهیم مدادی که با آن نقاشی می کند چطور ساخته شده است. سپس به او یاد بدهیم که با استفاده بهینه از مداد رنگی ها و نتراشیدن بی رویه آنها، می تواند به حفاظت از جنگل ها و درختان کمک کند.

گام بعدی برگه های نقاشی است. علاوه بر دفتر نقاشی که برای او می خریم، برگه های باطله یی که یک روی آنها سفید و قابل استفاده است را دور نریزیم و روی میز کودک، کنار مداد رنگی های او قرار بدهیم تا برای نقاشی از این برگه ها استفاده کند. شیوه درست شدن کاغذ را برای او توضیح بدهیم و سپس به او شرح بدهیم که با استفاده مناسب از کاغذها می تواند مانع از قطع درختان برای تولید کاغذ بشود.

بازیافتی ها را دریابیم؛ با جمع آوری وسایل دورریختنی منزل یا وسایل شخصی فرزندمان و استفاده مجدد از آنها مساله بازیافت و جمع آوری زباله ها را به او بیاموزیم. به طور مثال با کمک فرزندمان قوطی های نوشابه (Can) را جمع کنیم. آنها را بشوییم و با بریدن در آنها، از این قوطی ها جا قلمی برای روی میز تحریر فرزندمان درست کنیم. از این قوطی ها یا ظرف های پلاستیکی مواد شوینده می توانیم به عنوان گلدان هم استفاده کنیم.

بازی با طبیعت؛ برای آنکه کودک را با طبیعت و وجود موجودات مختلف در طبیعت یا نعمت های طبیعی مثل باران آشنا کنیم، بازی ها و آزمایش های ساده یی را همراه او انجام بدهیم. مثلاً هنگام بارش باران ظرف های خالی مواد شوینده، بطری های خالی شیر و... را جلوی پنجره یا حیاط بگذاریم تا آب باران داخل شان جمع شود. سپس از فرزندمان بخواهیم با آب باران جمع شده در این ظرف ها، گلدان های منزل را آبیاری کند. این آزمایش به صورت ساده و عملی جمع شدن آب باران در دریاها و اقیانوس ها را به کودک نشان می دهد. علاوه بر این او را با فواید نزولات آسمانی آشنا می کند.

حفاظت از انرژی را بیاموزیم؛ چند لحظه قبل از شروع برنامه مورد علاقه او تلویزیون یا رادیو را از برق بیرون بکشید. در جواب اعتراض او توضیح بدهید که اگر از انرژی برق یا هر انرژی دیگری بی رویه استفاده کنیم، هنگام نیاز ضروری به آن، این انرژی در اختیار ما نخواهد بود. تلویزیون یا رادیو را روشن کنید تا این نبودن برق و لذت دوباره داشتن برق و تماشای تلویزیون در ذهن او بماند. درباره انواع انرژی، شیوه های تولید آن و... برای او توضیح بدهید.

دانه بکاریم؛ برای آنکه فرزندمان مفهوم حفاظت از خاک و آب را به درستی دریابد، همراه او باغبانی کنیم. با کاشتن تخم سبزی ها یا دانه هایی مثل آفتابگردان در حیاط منزل یا گلدان او را با مراحل رشد گیاه، نیاز گیاه به خاک خوب، آب سالم، نور خورشید و... آشنا کنیم. برای درک بهتر او، بهتر است یک نمونه کوچک را با خاک نامناسب (مثل خاک آغشته به نفت) یا آب ناسالم (آب مخلوط شده با مواد شوینده) رشد بدهیم تا کودک به خوبی تاثیر آلودگی آب و خاک بر گیاهان را ببیند. مقایسه گیاه سالم و بیمار مفاهیم را به خوبی به او می آموزد. بازدید از گلخانه ها و پارک ها ارتباط او را با محیط زیست بیشتر می کند.

با آشغال ها بازی کنیم؛ آموزش جدا کردن زباله های خشک و تر و جمع آوری و دفع زباله ها نکته دیگری است که باید به خوبی به کودک آموخته شود. برای این کار چند کیسه زباله انتخاب کنیم و آن را در محل مناسبی بگذاریم. روی هر کیسه با برچسب، نوع زباله یی را که باید درون آن بریزیم مشخص کنیم. مثلاً مواد پلاستیکی، قوطی های فلزی، ظرف های شیشه یی و کاغذ (برای جلوگیری از آلودگی بهتر است فقط زباله های خشک را برای این کار جمع آوری کنیم). سپس از فرزندمان بخواهیم تا برای جمع آوری و تفکیک زباله ها ما را همراهی کند. به این ترتیب او را با مساله جمع آوری، تفکیک و دفع صحیح زباله آشنا کرده ایم.

کاردستی بسازیم؛ ابتدا برای فرزندمان توضیح بدهیم که پارچه، چوب، کاغذ و... چطور تهیه می شوند. سپس با استفاده از پارچه های اضافی برای او وسایل مختلفی مثل عروسک، جاجورابی، جامدادی و... بسازیم. هر چقدر با استفاده از مواد به ظاهر دورریختنی مثل کاغذ، پارچه، چوب، پلاستیک (مثل ظرف های خالی مواد شوینده) و... وسایل جدید بسازیم به همان نسبت ارزش مواد را به فرزندمان آموخته ایم. از طرفی به او می آموزیم که به جای آشغال سازی می توان از موادی که به ظاهر دورریختنی به نظر می رسند، وسایل قابل استفاده ساخت.

یک روز بدون انرژی؛ ماهی یک بار، روز بدون انرژی در منزل اعلام کنیم. در این روز خاص بازی با اسباب بازی ها یا استفاده از وسایل برقی یا باتری یی، تماشای تلویزیون و... استفاده از تلفن همراه و... ممنوع است. در این روز فقط باید از وسایلی که با انرژی کار نمی کنند، استفاده کنیم (مثلاً بازی با اسباب بازی های غیربرقی و باتری یی و...). با این کار فرزندمان ارزش و اهمیت انرژی ها، جایگاه آنها در زندگی امروز و ضرورت حفظ این منابع و جلوگیری از به هدر رفتن این منابع با ارزش را می آموزد.

گردش علمی؛ هفته یی یک بار گردش علمی ترتیب بدهیم یا اینکه در برنامه های تفریحی خانواده، آموزش های علمی را به طور غیرمستقیم بگنجانیم.

مطالعه؛ با خرید کتاب های علمی درباره طبیعت، حیات وحش، حفاظت از محیط زیست، زباله ها و راه های بازیافت و دفع زباله و... او را به طور غیرمستقیم به سوی آشنایی با مفاهیم علمی و شیوه های حفاظت از محیط زیست سوق می دهیم. فراموش نکنیم برای مطالعه فرزندمان را اجبار نکنیم؛ همین که کتاب ها را در معرض دید او بگذاریم و همراه او برای خرید کتاب به کتابفروشی برویم، کافی است.
www.cnn.com

کاهش NOx با کاتالیست انتخابگر یا SCR

کاهش NOx با کاتالیست انتخابگر یا SCR

---

اکسید های نیتروژن یا NOx ها از خطرناک ترین الاینده های محیط زیست محسوب میشوند که تاکنون روش های زیادی برای حذف ان ها از دود کارخانه ها و مراکز صنعتی معرفی شده اند.
اما یکی از بهترین روش ها استفاده از کاتالیزور برای حذف این الاینده خطرناک با روش SCR است.
در این روش از یک بستر کاتالیستی همراه با آمونیاک برای کاهش NOx استفاده می­شود.
یک سیستم SCR به طور ابتدایی شامل شبکه تزریق آمونیاک و یک بستر کاتالیست درون یک رآکتور شیمیایی است.
انواع مختلفی از کاتالیست­ها در SCR استفاده می­شود فلزات متنوعی می­توانند در رنج دمایی پایین (550-350 درجه فارنهایت) استفاده شوند مانند پنتواکسید وانادیوم. تیتانیوم دی اکسید نیز یک کاتالیست رایج برای رنج دمایی 500-800 درجه فارنهایت است.
سیستم­هایSCR در حال حاضر بر روی کارخانجات و کوره­های زغال گرم شده نصب شده و نتایج تنظیم کنترل دقیق NOx را حاصل کرده است.
سیستم SCR قادر به کاهش NOx بین 70 تا 90% خواهد بود که بالاترین میزان کاهش NOx در میان روش های حذف آن است.