حذف فلزات سنگين از پساب‌هاي صنعتي با استفاده از نانومواد راهي براي كاهش آلودگي‌هاي زيست‌ محيطي‌

واضح آرشیو وب فارسی:جام جم آنلاین: حذف فلزات سنگين از پساب‌هاي صنعتي با استفاده از نانومواد راهي براي كاهش آلودگي‌هاي زيست‌ محيطي‌
جام جم آنلاين: آب ، مايعي حياتي است كه نقش بسيار مهمي در حفظ و بقاي موجودات زنده دارد و انجام بيشتر واكنش‌ هاي شيميايي نيز مستلزم وجود محيط آبي است. با توجه به خواص ويژه و منحصر به فرد كه اين ماده از آن برخوردار است، مي‌توان گفت نقش تنظيم‌كننده‌اي در طبيعت داشته و مانع تغييرات ناگهاني دما در محيط مي‌شود.

اين در حالي است كه بخش قابل توجهي از آب مصرفي در محيط‌هاي خانگي، صنعتي و مزارع كشاورزي تبديل به پساب مي‌شود كه مي‌تواند منجر به آلودگي آب‌هاي سطحي و منابع زيرزميني و همچنين آلودگي محيط زيست شود.

امروزه بسياري از كشورها براي تصفيه پساب‌ها با مشكلات بسيار زيادي مواجه هستند كه مي‌تواند عواقب جبران‌ناپذيري در محيط‌ زيست و سلامت انسان‌ها و ديگر موجودات زنده به همراه داشته باشد.

با توجه به اهميت اين موضوع، از بين بردن آلودگي ناشي از پساب‌ها با استفاده از فناوري‌هاي نوين از موضوعات مهمي است كه در سال‌هاي اخير مورد توجه قرار گرفته و تاكنون موفقيت‌هاي بسياري در زمينه كاربرد روش‌هاي جديد به دست آمده كه مي‌تواند نقش بسيار مهمي در تضمين سلامت موجودات زنده داشته باشد.

در طبيعت، تنها انسان‌ها سبب آلودگي آب نمي‌شوند، بلكه حيوانات نيز با توليد فاضلاب يا پساب باعث آلودگي آب‌ها مي‌شوند. با توجه به اين كه حدود 70 درصد آب معدني در سطح جهان صرف كشاورزي و آبياري گياهان مي‌شود و 23 درصد آن نيز در صنايع مورد استفاده قرار مي‌گيرد، مي‌توان به اين نتيجه رسيد كه در كشورهاي در حال توسعه و توسعه‌يافته، كشاورزي و صنعت در مقايسه با اين كه مصارف خانگي تنها 7 درصد از آب معدني را به خود اختصاص مي‌دهد، بيشترين تاثير را در آلودگي آب‌ها داشته باشند.

فاضلاب‌هاي صنعتي، فاضلاب‌هايي هستند كه تركيب شيميايي آنها به نوع فعاليت صنعتي ايجادكننده اين نوع فاضلاب‌ها بستگي دارد. ورود فاضلاب‌هاي صنعتي به درياها سبب آلودگي آب و در نتيجه مرگ آبزيان خواهد شد. كارخانه‌ها و فرآورده‌هاي توليدي آنها سبب آلودگي شيميايي پساب‌هاي صنعتي مي‌شود.

آرسنيك، جيوه و سرب از مهم‌ترين تركيبات شيميايي موجود در پساب كارخانه‌هاي توليد كاغذ، پلاستيك و مواد شيميايي دفع آفات گياهي هستند كه سبب آلودگي محيط‌ زيست و آب‌هاي جاري و سطحي مي‌شوند.

در سال‌هاي گذشته بسياري از رودخانه‌ها با تركيبات شيميايي كه در كارخانه‌هاي پلاستيك‌سازي به عنوان ماده اوليه مورد استفاده قرار مي‌گرفتند، آلوده شدند كه بر اثر آن افراد ساكن در مناطق اطراف اين رودخانه‌ها به علت تجمع جيوه در بافت‌هاي بدنشان به بيماري‌هاي مختلفي مبتلا شدند و علاوه بر اين به علت آلودگي آب آشاميدني با مواد شيميايي موجود در پساب اين كارخانه‌ها، هزاران نفر جان خود را از دست داده‌ و يا هزاران كودك، زندگي در اين كره خاكي را با بيماري‌ها و نواقص مادرزادي آغاز كردند.

يكي از مهم‌ترين پيامدهاي نامطلوب ناشي از تخليه فاضلاب‌هاي صنعتي در آب‌هاي سطحي، مرگ‌ومير حيوانات آبزي بخصوص ماهي‌هاست كه متلاشي شدن اجساد و بقاياي اين موجودات نيز سبب افزايش آلودگي‌هاي زيست‌محيطي در آن منطقه خواهد شد.

ورود فاضلاب‌هاي صنعتي به آب‌هاي سطحي، زمينه مناسبي را براي فعاليت باكتري‌هاي موجود در آب در محيط‌ بي‌هوازي و بدون نياز به مصرف اكسيژن فراهم مي‌كند كه علاوه بر ايجاد بوي نامطبوع در آب‌ها، مواد سمي و قابل اشتعالي را نيز در آب به وجود خواهد آورد و بنابراين محيط نامناسبي را براي زندگي موجودات آبزي ايجاد خواهد كرد.

فاضلاب‌هاي صنعتي و پيامدهاي آن‌

به گفته مهندس يزدان رضازاده، از محققان حوزه نانوفناوري و مجري اين طرح تحقيقاتي، شوينده‌ها يكي از مهم‌ترين و شناخته‌شده‌ترين مواد شيميايي موجود در فاضلاب‌هاي صنعتي هستند كه با توجه به افزايش مصرف آنها، آلودگي آب‌ها را در ابعاد و زمينه‌هاي مختلفي تحت تاثير خود قرار خواهند داد.

عدم تجزيه شوينده‌هاي مصنوعي مورد استفاده در صنايع مختلف به وسيله ميكروارگانيسم‌ها و همچنين ايجاد كف فراوان در آب‌هاي سطحي مشكلات بسياري را در تصفيه فاضلاب‌هاي صنعتي به‌وجود مي‌آورد و به همين علت، در بسياري از كشورها براي مصرف اين نوع شوينده‌ها ممنوعيت‌هايي در نظر گرفته شده است.

تركيباتي حاوي ازت كه به علت افزايش مصرف كودهاي شيميايي در بخش كشاورزي به مقدار فراوان در آب‌هاي سطحي يافت مي‌شوند، از ديگر مواد شيميايي موجود در پساب‌هاي صنعتي و كشاورزي هستند كه نه‌تنها با ايجاد گل و لاي در بستر رودخانه‌ها سبب كاهش عمق درياچه‌ها مي‌شوند كه در نتيجه كاهش شديد اكسيژن موجود در آب‌ها، باكتري‌هاي هوازي را به باكتري‌هاي بي‌هوازي تبديل مي‌كنند.

فاضلاب‌هاي صنعتي براي استفاده مجدد و بازگشت به طبيعت به تصفيه نياز دارند و عموما از روش‌هاي مختلفي با توجه به مصرف آب و آلودگي آن براي تصفيه پساب‌ها استفاده مي‌شود. بسياري از پساب‌هاي صنعتي و بخصوص پساب‌هاي ايجاد شده در مجتمع‌هاي پتروشيمي آلودگي بسيار بالايي از فلز جيوه دارند كه سبب اختلال در رشد موجودات آبزي و ديگر موجودات زنده خواهد شد.

با توجه به پيامدهاي آلايندگي فلزات سنگين، از روش‌هاي مختلفي براي تصفيه پساب‌هاي صنعتي استفاده مي‌شود كه از بين آنها مي‌توان به استفاده از جاذب‌هاي مختلف براي جذب جيوه موجود در پساب‌هاي صنعتي اشاره كرد. عبور پساب‌هاي صنعتي از ستون‌هاي جاذب سبب جذب سطحي آلاينده‌ها مي‌شود تا پس از اشباع مواد جاذب، ستون‌هاي جاذب در معرض فرآيند دفع قرار گيرند و يا مواد جاذب جديدي جايگزين آنها شود.

علاوه بر اين براي تصفيه فاضلاب‌هاي صنعتي مي‌توان از روش‌هاي بيولوژيكي نيز استفاده كرد كه هريك از اين روش‌ها داراي معايب و مزايايي هستند. از مهم‌ترين معايب روش‌هاي متداول در تصفيه فاضلاب‌هاي صنعتي مي‌توان به هزينه بالاي آنها اشاره كرد؛ چرا كه در بسياري از روش‌هاي موجود ملزم به استفاده از نوعي ماده بخصوص با توجه به نوع آلودگي شيميايي ايجاد شده در پساب‌هاي صنعتي هستيم كه موانع و مشكلات بسياري را به همراه خواهد داشت.

اما محققان بر اين باورند كه استفاده از فناوري نانو مي‌تواند بسياري از اين موانع را از ميان برداشته و به عنوان روشي مناسب در صنعت آب و فاضلاب مورد استفاده قرار گيرد. يكي از مهم‌ترين ويژگي‌هاي فناوري نانو مقرون به صرفه‌ بودن اين روش در مقايسه با روش‌هاي ديگر مانند استفاده از سيستم‌هاي آب‌شيرين‌كن است.

علاوه بر اين نبود پسماند و شيرابه‌هاي ناشي از تصفيه آب و فاضلاب در روش‌هاي مبتني بر فناوري نانو سبب شده است اين روش‌ها به‌عنوان روش‌هاي سبز دوستدار محيط‌زيست مورد توجه قرار گيرد.

خطر در كمين است‌

به گفته رضازاده، اگرچه فاضلاب‌هاي صنعتي و پساب ناشي از فعاليت كارخانه‌ها با توجه به نوع فرآورده‌هاي توليدي در كارخانه‌هاي مختلف متفاوت است، اما افزايش تركيبات شيميايي سمي در فاضلاب كارخانه‌ها در مقايسه با فاضلاب‌هاي خانگي و همچنين برخورداري از ويژگي‌هاي قليايي و اسيدي بيشتر كه محيط نامناسبي را براي وجود موجودات زنده به وجود مي‌آورد، باعث شده است ضرورت عدم تخليه فاضلاب‌هاي صنعتي به آب‌هاي سطحي و منابع آب زيرزميني بيش از پيش مورد توجه قرار گيرد.

در فاضلاب برخي از كارخانه‌ها مانند كارخانه‌هاي بهره‌برداري از معادن و كارخانه‌هاي توليد مواد شيميايي، مواد معدني بيشترين مواد آلاينده را به خود اختصاص مي‌دهند و اين در حالي است كه در كارخانه‌هاي تهيه مواد غذايي ، مواد آلي بيشترين آلاينده موجود در پساب كارخانه‌ها هستند. با توجه به وجود مواد آلي و معدني مختلف در پساب‌هاي صنعتي مي‌توان گفت اين نوع پساب‌ها در مقايسه با فاضلاب‌هاي كشاورزي و خانگي بيشترين تاثير را در آلودگي آب‌ها و سلامت موجودات زنده خواهند داشت.

سمي بودن بسيار بالاي جيوه موجود در پساب‌هاي صنعتي يكي از بزرگ‌ترين نگراني‌هاي زيست‌محيطي است. پيوند جيوه با گروه‌هاي سولفيد ريل آنزيم‌ها و پروتئين منجر به غيرفعال‌سازي سلول‌هاي حياتي خواهد شد و پيامدهاي نامعلومي در شيوع بيماري‌هاي مزمن و حتي مرگ موجودات زنده به همراه خواهد داشت.

وجود جيوه در آب خطرات قابل توجهي را به وجود مي‌آورد، به عنوان مثال جيوه موجب تشكيل تركيبات ارگانومتاليك يا آلي فلزي مانند متيل جيوه مي‌شود كه اين تركيبات مي‌تواند به مدت طولاني در بدن موجودات زنده تجمع‌يافته و باقي بماند. به علت بالا بودن فشار بخار جيوه، اين ماده بسرعت در محيط پراكنده و با حركت مناسب هوا جذب گياهان و جانوران مي‌شود.

بررسي‌ها و آزمايش‌ها، آلودگي منطقه‌اي و جهاني جيوه و مسموميت ناشي از آن را در اين مناطق تاييد كرده است. با توجه به اين موضوع در سال‌هاي اخير استفاده از مواد جديد به منظور حذف فلزات سنگين از پساب‌ها مورد توجه قرار گرفته است كه در اين ميان، نانوذرات به عنوان يكي از مناسب‌ترين جاذب‌ها براي حذف فلزات سنگين شناخته شده‌اند.

با توجه به اين كه نانوذرات ارزان و غيرسمي بوده و به ميزان قابل توجهي در دسترس هستند، فرآيند جذب آلاينده‌ها با استفاده از اين ذرات، جايگزين جديد و مناسبي براي عمل تصفيه پساب خواهد بود. بعلاوه نانوذرات نه به علت مقدار بالاي مصرف، بلكه به علت داشتن اشكال كريستالي منحصربفرد و داشتن آرايش شبكه‌اي از واكنش‌پذيري بسيار بالايي برخوردارند.

جيوه فلزي است كه در ساخت بسياري از لوازم خانگي مانند فشارسنج، دماسنج و لامپ‌هاي فلورسنت از آن استفاده مي‌شود. جيوه موجود در اين لوازم، در فضايي محصور شده است بنابراين عارضه‌اي ايجاد نخواهد كرد اما اگر دماسنج بشكند، مقدار زيادي از جيوه موجود در اين فضا از طريق تنفس و در مدت زمان كوتاهي از طريق تبخير وارد بدن خواهد شد كه آثار مضر بسياري در بدن ايجاد خواهد كرد.

جيوه به اعصاب مغز و كليه‌‌‌ها آسيب مي‌رساند و سبب سوزش چشم و ريه و همچنين تحريك پوست بدن و اسهال و استفراغ خواهد شد. اگرچه جيوه به طور طبيعي در مواد غذايي يافت نمي‌شود، اما مي‌تواند از طريق جانوران كوچك مانند ماهي‌ها كه بخشي از مواد غذايي مصرفي انسان‌ها هستند، وارد زنجيره غذايي ما شود.

معمولا غلظت جيوه موجود در ماهي‌ها از غلظت جيوه موجود در آبي كه ماهي‌ها در آن زندگي مي‌كنند، بيشتر خواهد بود. افزايش تجمع جيوه در بدن ماهي‌ها سبب افزايش قرمزي رنگ بدن آنها خواهد شد. جيوه بر تمركز اعصاب اثر نامطلوبي داشته و سبب كاهش بينايي و ايجاد اختلال در هماهنگي حركات ماهيچه‌هاي بدن مي‌شود كه ناشي از تغييرات ايجاد شده در مغز و نخاع است.

آزمايش‌هاي انجام شده روي نمونه‌هاي پساب جيوه ساختگي و پساب‌هاي جمع‌آوري شده از مجتمع پتروشيمي بندر امام نشان مي‌دهد استفاده از نانومواد قابليت حذف اين فلز را تا 97/99 درصد افزايش مي‌دهد كه در نهايت، به استانداردهاي آب آشاميدني مي‌رسد.

در حال حاضر، در كشور ما مشكلات زيادي براي تصفيه اين پساب‌ها وجود دارد. خورموسي يك محيط نيمه‌بسته است كه به صورت يك شبكه از بسترهاي گلي در بندر امام و بندر ماهشهر شكل گرفته است. اين منطقه يكي از باارزش‌ترين اكوسيستم‌هاي دنياست كه به صورت يك شاخه مثلثي‌شكل در منتهي‌اليه شمال غربي خليج‌فارس قرار دارد.

وجود گونه‌هاي مختلف آبزي از يك طرف و عمق زياد خور كه در برخي نقاط به بيش از 70 متر مي‌رسد، از سوي ديگر، آن را به يكي از شگفتي‌هاي طبيعت تبديل كرده است اما متاسفانه اين منطقه با ارزش يكي از آلوده‌ترين مناطق خليج فارس است. جاري شدن فاضلاب سمي چند مجتمع پتروشيمي از يك طرف و گذر كشتي‌هاي نفتكش از سوي ديگر، مشكلات زيست‌محيطي بسياري را براي مردم و آبزيان ايجاد كرده است.

ورود آلاينده‌هايي مثل جيوه در اين منطقه، بسيار خطرناك است و با توجه به اين كه برخي واحدهاي صنعتي از جيوه به عنوان كاتاليزور استفاده مي‌كنند، مي‌توان گفت خطرات زيادي در اين منطقه وجود دارد كه استفاده از فناوري نانو مي‌تواند تاثير قابل توجهي در از بين بردن آنها داشته باشد.

فرانك فراهاني‌جم‌
سه شنبه 30 مهر 1387

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: جام جم آنلاین]

[مشاهده در: www.jamejamonline.ir]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 2240]