آلودگی محیط زیست؟

[sookut 13735]

مقدمه:

 

آلودگی محیط زیست از منابع گوناگون صورت می‌گیرد. با پیشرفت تمدن بشری و توسعه فن‌آوری و ازدیاد روز افزون جمعیت ، در حال حاضر دنیا با مشکلی به نام آلودگی در محیط زیست روبرو شده است که زندگی ساکنان کره زمین را تهدید می‌کند. بطوری که در هر کشور حفاظت محیط زیست مورد توجه جدی دولتمردان است. امروزه وضعیت زیست محیطی به گونه‌ای شده است که مردم یک شهر یا حتی یک کشور از آثار آلودگی در شهر یا کشور دیگر در امان نیستند.

از نقطه نظر اکولوژيکي، آلاينده ها به دو نوع آلاينده هاي قابل تجزيه و غيرقابل تجزيه تقسيم مي شوند. آلاينده هاي غير قابل تجزيه نظير ترکيبات و نمک هاي فلزات سنگين، ترکيبات شيميايي فنلي با زنجيره طولاني، آفت کشها مثل ddt مي باشند كه در محيط، تجمع مي يابند و بر روي زنجيره غذايي وبيولوژيکي موجودات در آب اثر مي گذارند. ازدياد غلظت اين مواد روي ماهي ها، ساير موجودات آبزي و حتي گياهان آبزي اثرات سوء دارد. آنها در ترکيب با مواد ديگر باعث توليد توکسين هاي اضافي مي شوند. براي مثال ترکيب فلزات سنگين نظير مس با کادميوم و روي با نيکل، سميت آنها را چندين برابر مي کنند.

[sookut 13735]

از مواد خورنده محیط زیست می توان به موارد زیر اشاره کرد:

 

 

1) آلودگی محیط زیست و لایه اوزون:

کلروفلوئورکربنها (CFCها) در از بین بردن لایه ازن موثرند. از این ترکیبات بطور گسترده در دستگاههای سرد کننده و در افشانه‌ها (اسپری‌ها) استفاده می‌شود.

این مولکولها به علت پایداری آنها به استراتوسفر راه می‌یابند و در آنجا بر اثر تابش خورشید پیوند C-Cl شکسته می‌شود. اتم کلر حاصل به مولکول ازن حمله می‌کند و مولکول ClO را می‌دهد. این مولکول بنوبه خود با اکسیژن ترکیب شده ، مولکول 2O و اتم Cl آزاد می‌شود که مجددا در چرخه تخریب اوزون شرکت می‌کند. از این روست، در عهدنامه سال 1978 مونترال قرار این شده که از مصرف کلروفلوئوروکربنها به تدریج کاسته شود و مواد دیگری به عنوان جانشین برای آنها یافت شود و یافتن چنین ترکیباتی بطور مسلم کار شیمیدانان است.

[sookut 13735]

2)باران اسیدی:

یکی از جدی‌ترین مشکلات زیست محیطی که امروزه بسیاری از مناطق دنیا با آن روبه‌رو هستند، باران اسیدی است. این واژه انواع پدیده‌ها ، از جمله مه اسیدی و برف اسیدی که تمام آنها با نزول مقدار قابل ملاحظه اسید از آسمان مطابقت دارد را می‌پوشاند. باران اسیدی دارای انواع نتایج زیان‌بار بوم شناختی است وجود اسید در هوا نیز احتمالا بر روی سلامتی انسان اثر دارد. پدیده باران اسیدی در سالهای آخر دهه 1800 در بریتانیا کشف شد، اما پس از آن تا دهه 1960 به دست فراموشی سپرده شد. باران اسیدی به نزولات جوی که قدرت اسیدی آن بطور قابل توجهی بیش از باران طبیعی (یعنی آلوده نشده)، که خود به علت حل شدن دی اکسید کربن هوا در آن و تشکیل اسید کربونیک بطور ملایم اسیدی است، باشد، اطلاق می‌شود.

( (g) ₂CO + O ₂ H₂CO₃(aq) ↔ H

از تفکیک جزئی H₂CO₃(aq) پروتون آزاد می‌شود و PH سیستم را کم می‌کند.از اینرو PH باران طبیعی که آلوده نشده، از این منبع بخصوص حدود 5.6 است. تنها بارانی که قدرت اسیدی آن به مقدار قابل ملاحظه‌ای بیشتر از این باشد، یعنی PH آن کمتر از 5 باشد، باران اسیدی تلقی می‌شود. دو اسید عمده در باران اسیدی ،3HNOو ₄SO₂H است. بطور کلی ، محل نزول باران اسیدی در مسیر باد دورتر از منبع آلاینده‌های نوع اول ، یعنی SO₂ و نیتروژن اکسیدها است. باران اسیدی به هنگام حمل توده هوایی که آلاینده‌های نوع اول را دربردارند، بوجود می‌آیند. از اینرو باران اسیدی یک مشکل آلودگی است که به علت حمل دور برد آلاینده‌های هوا ، حدود و مرز جغرافیایی نمی‌شناسد.

[sookut 13735]

3) مواد شیمیایی آلی سمی :

واژه مواد شیمیایی سنتزی از طرف رسانه‌های گروهی برای توصیف اجسامی بکار می‌رود که عموما در طبیعت یافت نمی‌شوند. ولی توسط شیمیدانان از اجسام ساده‌تر سنتز شده‌اند. اکثریت مواد شیمیایی سنتزی که مصرف تجارتی دارند، ترکیبات آلی هستند و برای بیشتر آنها از نفت به عنوان منبع اولیه کربن در این ترکیبها استفاده شده است. کربن با کلر ترکیبهای زیادی را تشکیل می‌دهد که به علت سمی بودن آنها برای بعضی گیاهان و حشرات ، بسیاری از این قبیل ترکیبها کاربرد گسترده‌ای به عنوان آفت کش یافته‌اند. ترکیبات آلی کلردار دیگر بطور گسترده‌ای در صنایع پلاستیک و الکترونیک بکار برده شده‌اند.

 

شکستن پیوند کربن به کلر بطور مشخص دشوار است و حضور کلر همچنین واکنش پذیری سایر پیوندها را در مولکولهای آلی کم می‌کند. همین خاصیت به این معنی است که با وارد شدن ترکیبهای آلی کلردار به محیط زیست ، تخریب آنها به کندی صورت می‌گیرد و بیشتر تمایل به جمع شدن دارند و به این علت به معضل بزرگ محیط زیست محیطی تبدیل شده‌اند. اجسام آلی سمی که بطور عمده مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از: انواع آفت کشها ، حشره کشهای سنتی ، حشره کشهای آلی کلردار ، ددت ، توکسافنها ، کاربامات ، حشره کشهای

آلی فسفات‌دار ، علفکشهاو ... .

[sookut 13735]

4)فلزهای سنگین :

در دهه گذشته ورود آلاينده ها با منشاء انساني مانند فلزات سنگين به داخل محيط هاي دريايي، به مقدار زيادي افزايش يافته است كه به عنوان يک خطر جدي براي حيات محيط هاي آبي بشمار مي آيند. فلزات سنگين در يک مقياس وسيع، از منابع طبيعي و انسان ساخت وارد محيط زيست مي شوند. ميزان ورود اين فلزات سنگين به داخل محيط زيست، متجاوز از ميزاني است که بوسيله فرايندهاي طبيعي برداشت مي شوند. بنابراين تجمع فلزات سنگين در محيط زيست مورد توجه مي باشد. سيستم هاي آبي به طور طبيعي دريافت کننده نهايي اين فلزات هستند. آلاينده هايي که در آب يافت مي شوند، ناشي از پساب هاي خانگي، تخليه محصولات شيميايي، سموم، حشره کش ها و علف کش ها، تخليه صنعتي، پساب هاي راديواکتيو، هيدروکربن هاي نفتي و رنگي مي باشد.

بسیاری از فلزهای سنگین برای انسان سمی هستند و چهار فلز جیوه (Hg) ، سرب (pb) ، کادمیوم (Cd) و آرسنیک (As) فلزهایی هستند که بعلت کاربرد گسترده ، سمیت و توزیع وسیع آنها بیشترین خطر را از نظر زیست محیطی دارند. البته هیچ یک از این عنصرها هنوز به آن اندازه در محیط زیست پخش نشده که یک خطر گسترده بشمار آید. به هر حال ، هر یک از آنها در بعضی از محلات در سالهای اخیر در سطوحی سمی یافت می‌شود. این فلزها بطور عمده از مکانی به مکان دیگر از طریق هوا منتقل می‌شوند و این انتقال معمولا به صورت گونه‌هایی که روی ماده ذره ‌مانند معلق ، جذب سطحی شده یا در آن جذب شده است، صورت می‌گیرد.

بيشترين فلزات سنگين موجود در سيستم هاي آبي Pb, Hg, Cd, Zn, Cu و Ni مي باشند. اين عناصر در غلظت هاي بيش از حد آستانه، براي ارگانيسم ها، سمي مي باشند. اما تعدادي از آنها (Cu و Zn) در غلظت هاي پائين تر، براي متابوليسم ضروري هستند. يکسري عناصر، شامل As، Ag، Se، Cr، Al و آنتيموان در ايجاد مشکلات جدي در اکوسيستم هاي ساحلي- آب شيرين و مصب ها شرکت مي کنند. در ستون آب، فلزات سنگين ابتدا توسط فيتوپلانکتون، باکتري ها، قارچها و ارگانيسم هاي کوچک ديگر جذب مي شوند. سپس به ترتيب، آنها توسط موجودات بزرگتر خورده شده و عاقبت وارد بدن انسان مي شوند. فلزات سنگين زمانيکه بوسيله انسان مصرف مي شوند، اغلب اثرات قوي و زيان آوري را دارند. مواد سمي تجمع يافته، به طور پيوسته غلظتشان زياد مي شود و ممکن است بيشترين فراواني رادر يک بافت تنها داشته باشند. تجمع مواد سمي در زنجيره غذايي، ممکن است باعث افزايش غلظت ها در جانوران سطوح بالاي زنجيره غذايي، شود.

[sookut 13735]

خلاصه اي از تجمع و نقش بيولوژيکي فلزات سنگين، در جانوران دريايي و امکان خطر براي سلامتي انسان در اثر اين فلزات، در ذيل آورده شده است:

 

کادميوم:

غلظت کادميوم در آب دريا در لايه هاي سطحي 10-3 نانوگرم در ليتر، در قسمت هاي عميق تا 3500 نانوگرم در ليتر، در آب هاي شيرين 1/0 ميکروگرم در ليتر و در مناطق آلوده 230 ميکروگرم در ليتر مي باشد و عموماً به صورت ترکيب آنيوني ديده مي شود.حلاليت کادميوم در آب، تحت تاثير عواملي نظير نوع ترکيبات و pH آب است. غلظت بيش از چند ميکروگرم در ليتر کادميوم، احتمالاً ناشي از تخليه فاضلاب آلوده به کادميوم مي باشد، آب هاي بامقادير کمتر از 1 ميکروگرم در ليتر کادميوم، غير آلوده اند.ميزان جذب کادميوم در مواد غذايي، ناشي ازنحوه تغذيه جانوران است، کليه و کبد محل مناسبي جهت تمرکز کادميوم مي باشند، صدف هاي دريايي نيز از تجمع بالايي ازکادميوم برخوردارند. جذب کادميوم از طريق پوست بسيار محدود است. نيمه عمر بيولوژيک کادميوم در انسان، در بافت هاي نرم و استخوان، ده تا سي سال مي باشد. سرعت متيلاسيون کادميوم در مقايسه با عناصر جيوه، آرسنيک، سرب، بسيار کمتر بوده و تنها دو باکتري به نامهاي Pseudomonas.sp و Staphylococcus aureus قادر به متيلاسيون کادميوم، در محيط هاي آبي هستند (Who 1984).کادميوم معمولاً به طور طبيعي در آبهاي سطحي و زير زميني وجود دارد . اين عنصر ممکن است، بصورت يون هيدراته يا ترکيبات پيچيده معدني، مانند کربنات، هيدروکسيد، کلريد، سولفات و همچنين ترکيبات آلي همراه با اسيد هيوميک يافت شود. کادميوم از طريق فرسايش خاک و سنگ بستر، رسوبات آلوده اتمسفري ناشي از کارخانجات صنعتي، پساب مناطق آلوده و استفاده از لجن و کود در کشاورزي، وارد اکوسيستم هاي آبي مي شود. بيشتر کادميوم ورودي به آبهاي شيرين، ممکن است به سرعت جذب مواد معلق شده و در اکوسيستم هاي آبي منتشر شوند. رسوبات درياچه ها و رودخانه ها، حاوي 9/0-2/0 و در آبهاي شيرين کمتر از 1/0 ميلي گرم در ليتر کادميوم است. کادميوم جذب شده در رسوبات و يا محلول در آب، مي تواند وارد زنجيره غذايي شود. مسموميت موجودات آبزي با کادميوم، به عوامل ديگري نيز بستگي دارد، مثلاً کلسيم موجود در آب، اثرات سمي کادميوم را کاهش مي دهد.رودخانه هاي بسيار آلوده با کادميوم، از طريق آبياري در کشاورزي، لايروبي رسوبات و يا سيلاب ها مي توانند مناطق اطراف را آلوده کنند.کادميوم يک فلز بسيار سمي است كه عامل يکسري مرگ وميرها مي باشد. بيماري جدي ناشي از آن در انسان بيماري به نام ايتايي- ايتايي (بيماري روماتيسم يا تغيير شکل دردناک اسکلتي) مي باشد. اثرات اصلي سميت کادميوم بر روي ريه ها، کليه ها، استخوان ها مي باشد. اثرات حاد ناشي از استنشاق آن، شامل برونشيت، ذات الريه و مسموميت در کبد است. استنشاق مزمن ترکيبات کادميوم، به شکل بخارات يا گردو خاک، ايجاد ورم ريوي مي کند که در اين حالت کيسه هاي کوچک هوايي بزرگ شده و عاقبت در اثر حجم کم ريه تخريب مي شوند. هر دو استنشاق مزمن و جذب كادميوم از طريق دهان، ترشحات کليه را تحت تاثير قرار مي دهد، که در اولين مرحله دفع پروتئين توسط لوله هاي پروکسيمال کليه مي باشد. به نظر مي رسد کادميوم، مقاومت دفاعي بدن را بخصوص مقاومت ميزبان را در برابر باکتري ها و ويروس ها کاهش مي دهد.کادميوم ممکن است باعث مينرال زدايي اسکلت و افزايش شکنندگي استخوان و خطر شکستگي شود. سميت حاد با کادميوم، ممکن است باعث مرگ حيوانات و پرندگان شده و مسموميت شديد در آبزيان ايجاد کند. جذب کادميوم از ريه ها نسبت به روده موثرتر است و 50% کادميومي كه از طريق دود سيگار استنشاق شود، ممکن است جذب گردد. به طور ميانگين در افراد سيگاري غلظت کادميوم در خون 5-4 بار و در کليه 3-2 بار بيشتر از افراد غير سيگاري است.

[sookut 13735]

نيكل:

نيكل به طور گسترده در بيوسفر وجود دارد و از نظر فراواني در پوسته زمين بيست و چهارمين عنصر نسبت به عناصر ديگر مي باشد (Eisler 1998). بعلاوه نيكل يكي از عمومي ترين فلزات در آب هاي سطحي مي باشد. (USEPA 1986).

نيكل به طور طبيعي از 3 منبع اوليه شامل:

1) مواد ذره اي در آب باران

2) حلاليت مواد در بستر صخره اي

3) فاز ثانويه نفت، وارد آب هاي سطحي مي شود (Eisler 1998).

استفاده هاي صنعتي وتجاري از Ni شامل استنلس استيل، آبكاري، رنگ ها، سراميك ها مي باشد. نيكل همچنين از منابع آنتروپوژنيك (انسان ساز) وارد سيستم هاي آبي مي شود. در جريانات آبي با حداقل عوامل مزاحم آنتروپوژنيك، غلظت نيكل به طور كلي زير mg/L 10 مي باشد. در مصب ها غلظت Ni كمتر از mg/L 10 است در حاليكه در اقيانوس هاي باز به كمتر از mg/L 7/0 مي رسد .(Jenkins 1980, Eisler 1998) ورود منابع آلوده شهري ممكن است اين مقادير را به mg/L 50-10 افزايش دهد.در سيستم هاي آبي، نيكل به صورت نمك هاي محلول جذب شده يا همراه با ذرات رسي، مواد آلي و مواد ديگر مي باشد( Eisler 1998). نيكل ممكن است در رسوبات از طريق ته نشيني، كمپلكس سازي، جذب روي ذرات رس ته نشين يا ذخيره شود و يا بوسيله موجودات زنده (Biota) جذب گردد. چون فعاليت هاي ميكروبي يا تغيير در پارامترهاي فيزيكوشيميايي شامل pH، قدرت يوني و غلظت ذرات، ممكن است فرايندهاي جذب را معكوس كند، ممكن است آزادسازي نيكل از رسوبات رخ دهد.براساس علائم متعددي كه در اثر كمبود نيكل ايجاد مي شود، (بيشتر در مهره داران خاكي) و نقش ضروري آن در آنزيم هاي متنوع در باكتري ها و گياهان، ضروري بودن نيكل مورد قبول قرار گرفته است. ضرورت نيكل در سيانوباكترها، جلبكها و گياهان آبي مربوط به نقش نيكل در متابوليسم اوره آز و هيدروژناز مي باشد. مقادير كم نيكل براي توليد سلول هاي قرمز خون در بدن انسان نياز مي باشد، هر چند در مقادير بالا تا حدودي مي تواند سمي باشد. بنظر مي رسد نيكل در كوتاه مدت مشكلاتي ايجاد نمي كند اما در طولاني مدت مي تواند باعث كاهش وزن بدن، صدماتي به قلب، كبد، تحريك و حساسيت بالا شود. نيكل مي تواند در آبزيان تجمع يابد اما حضور آن در طول زنجيره غذائي بزرگنمائي ايجاد نمي كند. نيكل براي طيف وسيعي از گونه هاي جانوري شامل موش ها، جوجه ها، خوك ها، گاوها و ضروري مي باشد. اثرات كمبود آن شامل تاخير در دوره هاي حاملگي، نازايي، آنمي، جوش صورت، كاهش در ميزان هموگلوبين و هماتوكريت و كاهش فعاليت در چندين آنزيم مي شود. بيماري كمبود Ni در انسان شناسايي نشده و احتمالا به علت اينكه Ni در غذاهاي ويژه، بيش از حد نياز بكار مي رود، ضروري مي باشد.اغلب نمك هاي نيكل، كه از طريق غذا وارد بدن مي شوند، دفع مي گردند. نيمه عمر نيكل حدود 11 ساعت است. مقدار طبيعي نيكل در بدن، به طور متوسط حدود 3/7 گرم بر كيلوگرم است. بيشترين غلظت نيكل در استخوان، ريه، كليه و كبد ديده مي شود (Merian 1992). سمي ترين تركيب نيكل كه اغلب در كارخانه ها مشاهده مي شود، كربونيل نيكل است. مقادير نيكل موجود در آب دريا 5/0-1/0 نانوگرم در ليتر است. سميت نيكل به صورت آلرژي، سرطان و اختلالات تنفسي ديده مي شود. EPA حداكثر غلظت مجاز نيكل را، 20 نانوگرم در كيلوگرم در روز و حداكثر ميزان قابل تحمل روزانه را 2/1 ميلي گرم در يك انسان 60 كيلوگرمي پيشنهاد كرده است.

[sookut 13735]

واناديوم:

 

واناديوم به صورت طبيعي به مقدار 015/0 درصد در پوسته زمين وجود دارد. حد نوسان آن در محيط هاي آب شيرين بين 2/0 تا 100 ميكروگرم در ليتر و در محيط هاي دريايي بين 2/0 تا 29 ميكروگرم در ليتر تخمين زده مي شود. غلظت واناديوم در زغال سنگ و نفت خام در محدوده يك تا 1000 ميلي گرم بر كيلوگرم است. برآوردها نشان مي دهد كه هرساله حدود 65 هزار تن واناديوم به وسيله عوامل طبيعي ( آتش فشان ها و … ) ‌در محيط زيست رها مي شود. فعاليت هاي انساني نيز (بويژه صنايع فلزي) هر ساله 200 هزار تن واناديوم را به محيط وارد مي كنند. واناديوم معمولاً از منابع طبيعي و همچنين سوخت هاي فسيلي وارد محيط مي شود و در آب، خاك و هوا براي مدت طولاني مي ماند. از خصوصيات ديگر اين عنصر آن است كه در آب با عناصر و مواد ديگر تركيب شده و به رسوبات نفتي مي چسبد و به مقدار بسيار كمي در گياهان يافت مي شود، ولي از لحاظ عملكرد، شباهتي به ساختارش در بافت هاي حيواني ندارد. در محيط هاي آبي، پايدار مي باشد و در طولاني مدت اثر زيان آوري روي ارگانيسم هاي آبي به جاي مي گذارد. حداقل دوز مجاز براي بزرگساران، 3/0-1/0 ميلي گرم در روز توصيه مي شود. مقادير 100-15 ميلي گرم آن در روز ممكن است سمي باشد كه با علائمي نظير: كم خوني، التهاب و تورم چشم، التهاب ريه ها، آب مرواريد، كاهش حافظه، اسهال، كاهش اشتها و در انتها مرگ همراه است. در بيشتر موارد واناديوم سبب تغييرات بيوشيميايي در سلول مي گردد.امروزه دلايلي مبني بر اهميت واناديوم براي گياهان و حيوانات و ميكروارگانيسم ها وجود دارد. از علائم كمبود واناديوم مي توان به بيماري قلبي، افزايش ميزان تري گليسريد، كاهش رشد، تخريب ساختار دندان و استخوان ها، كاهش پايداري و مقاومت درمقابل سرطان و همچنين كاهش عمر اشاره كرد.

[sookut 13735]

5 )پساب های سلولزی:

 

پساب های صنایع چوب یکی ازآلوده ترین پساب های صنعتی به جهت ترکیبات پیچیده موجود در آنها می باشند. لیگنن و مشتقات آن از مهمترین این ترکیبات آلاینده به شمار می روند. این ماده از نظر حجم، اندازه و مقاومت در مقابل تجزیه بیولوژیکی، از اجزاء مقاوم می باشد. به همین لحاظ به کارگیری تصفیه شمیایی به دنبال تصفیه بیولوژیکی این پساب ها ضروری به نظر میرسد.

ورود این پسابها تصفیه نشده با داشتن cod در حدود 40000 و bod بالای 19000 میلی گرم بر لیتر و درصد بالای آلودگی روغنی آنبه محیط زیست موجب آلودگی منابع آبی در کنار شیوع بیماری را به دنبال خواهد داشت. در این پژوهش با توجه به ویژگی های نوع پساب، تصفیه بیولوژیکی و به دنبال آن تصفیه شیمیایی صورت گرفته است. در تصفیه بیولوژیکی از باکتری نوع هوازی که از مخزن لجن فعال کارخانه چوب و کاغذ سازی تهیه گشته استفاده شده است. همچنین عمل انعقاد، برای حذف مواد معلق وکلوئیدی در تصفیه شیمیایی که بدنبال تصفیه بیولوژیکی انجام می گیرد بکار گرفته شد.

بعضی از ترکیبات آلاینده و مولد رنگ موجود در پساب کاغذ سازی از جمله لیگنین به روش بیولوژیکی تجزیه پذیر نیستند. بنابراین در واکنش های بیو شیمیایی ، مرحله بیولوژیکی ، بخشی از بار آلودگی قابل تجزیه را حذف می نمایند و لیگنین به صورت قابل ته نشین شدن در می آیدو دی اکسید کربن را به عنوان یک مدل خنثی کننده تولید می کند.

[sookut 13735]

6) شوینده ها :

گسترش بيش از حد صنايع صابون و شوينده‌ها در جهان عليرغم دارا بودن جنبه‌هاي مثبت فراوان آلودگي‌هاي نويني را به محيط زيست وارد كرد و توجه مسئولان محيط زيست كشورها را به خود جلب نمود.

ورود شوينده‌ها به فاضلاب به لحاظ بروز مسائل و عوارض متعدد چون پديده مغذي شدن و تجزيه ناپذيري گروه سخت شوينده‌‌ها و ايجاد كف و ... سبب آلودگي منابع آبي و محيط زيست مي‌شود. در اين مقاله تركيب شيميايي شوينده‌ها، مشكلات زيست‌محيطي ناشي از شوينده‌ها و تأثيرات فسفات در محيط زيست و راهكارهاي مقابله با اين مشكلات نظير انتخاب مواد اوليه مناسب، تهيه محصولاتي با كارايي بيشتر، كاهش مواد پركننده، تجزيه‌پذيري شوينده‌ها و توليد محصولات شوينده كنسانتره بررسي و پيشنهادهايي به منظور كاهش اثرات مخرب شوينده‌ها در محيط زيست ارائه شده است.

[sookut 13735]

اثرات زيست‌محيطي شوينده‌ها و راهكارهاي مقابله با آنها

 

سالهاي زيادي است كه صنايع صابون و دترجنت به دليل ايجاد آلودگي‌هايي در آب مانند آلودگي كف و مغذي شدن توجه مسئولان محيط‌زيست را به خود جلب نموده است. دترجنتها پس از مصرف به همراه پساب به درياچه‌ها يا رودخانه‌ها ريخته مي‌شوند و بر روي محيط‌زيست تأثير مخرب مي‌گذارند.

 

آلودگي محيط زيست ناشي از مصرف دترجنتها بيشتر از نظر دو عامل قابل بررسي است:

 

1- اثر مواد مؤثر موجود در دترجنت.

2- اثر مواد پر كننده موجود در دترجنت.

 

آثار سوء حياتي شوينده‌ها بر محيط زيست عبارتند از:

1- تجمع كف بر روي آبهاي سطحي و جلوگيري از عمل اكسيژن‌گيري آب

2- توليد بو و طعم نامطبوع در آب

3- اثرات سمي بر موجودات زنده مانند انسان، موجودات آبي و گياهان

4- تخريب و انهدام اكوسيستم

5- حذف و كاهش مواد معلق آب در حضور شوينده‌ها به صورت دلخواه مقدور نيست.

6- به خودگيري ميكروبها بيماري‌زا و مساعد نمودن شرايط محيطي در جهت شيوع بيماريها

7- اشكال در امر انعقاد و ته‌نشيني و صاف كردن آب

8- وقوع پديده EUTROFICATION به لحاظ مصرف فسفاتها

9- تجزيه‌ناپذيري گروه سخت دترجنتها

10- ايجاد واكنش فيزيولوژيكي در مصرف كننده آب آلوده به بررسي برخي از مهمترين آثار سوء شوينده‌ها و راهكارهاي مقابله با آنها پرداخته مي‌شود.

همچنان كه پاك كننده بيشتري به وسيله پساب به آبهاي طبيعي اضافه مي‌شود، كف بيشتري ايجاد مي‌كند كه تأثير به‌سزايي در محيط زيست دارد. عامل ايجاد كف، سورفاكتانت پاك كننده‌ها مي باشد. وجود كف در حوضهاي هوادهي در تصفيه‌خانه‌هاي فاضلاب ميزان انتقال اكسيژن به فاضلاب را به شدت تقليل مي‌دهد به طوري كه گاهي تقليل راندمان تصفيه در اثر كف دترجنتها به 80 درصد مي‌رسد. در حوضهاي ته‌نشيني اوليه وجود ماده مؤثر دترجنت مانع ته‌نشيني كامل مواد معلق مي‌شود و چربي موجود در فاضلاب در اثر كف زياد به ساير قسمتهاي تصفيه خانه نيز راه مي‌يابد . ماهيان و آبزيان نيز از آثار سوء شوينده‌ها بي‌بهره نيستند زيرا شوينده‌ها باعث كاهش ميزان اكسيژنگيري آب مي‌شوند. شوينده‌ها قادرند حالت و كيفيت پروتئين را تغيير دهند و متابولسيم باكتري‌ها را مختل سازند و موجب كندي اعمال حياتي آنها گردند، اين امر ناشي از اثر شوينده‌ها در كاهش كشش سطحي آب مي‌باشد . غشاء ميكروارگانسيم‌ها در اثر شوينده‌ها پاره شده و موجب از بين رفتن آنزيم‌ها مي شود. اين موارد در مورد مصرف دترجنتهايي است كه ماده مؤثر آن تجزيه شونده نيست. اما مواد مؤثر تجزيه شونده در روشهاي تصفيه و ديگر موارد ياد شده اشكالات مهمي به وجود نمي‌آورد . به عنوان طرحي در جهت جلوگيري از پديده كف كردن، الكيل بنزن سولفونات‌هاي خطي LAS در جهان مورد استفاده قرار گرفتند كه جايگزين گروه آلكيلي شاخه‌دار ABS به منظور سهولت تجزيه شدند . عموماً LAS در مقايسه با ABS سريعتر و شديد‌تر تجزيه مي شود. البته سرعت تجزيه LAS با موقعيت گروه فنيلي تحت تأثير قرار مي‌گيرد. از طرفي توليد كنندگان تمام تلاش خود را صرف توسعه مواد خام دترجنت با قابليت تجزيه بيشتر كردند. يكي از اين مواد آلفااولفين سولفونات‌ بدون گروه فنيل (AOS) هستند. AOS به دليل كارآيي خوب شستشو، مانند پاك‌كنندگي، قدرت كف كنندگي و خواص آبكشي آن، يكي از بهترين سورفاكتانت‌ها مي‌باشد. پاك‌كنندگي AOS نسبت به LAS، در آبهاي سخت، كمتر كاهش پيدا مي‌كند. طبق آزمايش‌هاي انجام شده بر روي حيوانات، ايمني AOS اثبات شده است و هيچ مورد غيرعادي در آزمايش مسموميت مزمن و حاد مشاهده نشده است. با توجه به بحران نفت در سال 1973 ميلادي تمايلات شديدي براي معرفي سورفاكتانتهايي كه از مواد خام طبيعي حاصل شوند پديدار شد. يكي از اين مواد آلفاسولفوفتي‌اسيدمتيل‌استر (a-SFme) بود بعدها اين ماده نظر سازندگان دترجنت را به دليل درجه تجزيه‌پذيري زياد و قابليت پايداري در مقابل كلسيم، به عنوان سورفاكتانت آنيوني در دترجنت‌هاي بدون فسفات جلب كرد.

a-SFMe را مي‌توان از روغن موجود در خرما يا نارگيل به دست آورد. a-SFMe ساخته شده از روغن نخل، مواد فعال در سطح آنيوني داراي طول زنجير الكيل C18, C16, C14 هستند. از ديدگاه قدرت پاك كنندگي، a-SFMe با توجه به طول زنجير كربني به طريق زيرطبقه‌بندي مي‌شود: C₁₆a- SFMe>C₁₈a-SFMe>C₁₄a-SFMe نتيجه قابل ذكر اين است كه C₁₆a- SFMe و C₁₈a-SFMe به طور نسبي قدرت پاك كنندگي بالاتر از مواد فعال سطحي موجود مثل LAS و يا AS را نشان مي‌دهد. قدرت پاك‌كنندگي تقريبي a-SFMe به صورت زير مي‌باشد: C₁₆a- SFMe, C₁₈a-SFMe>LAS(C12)>AS(C12), C₁₄a-SFMe با وجود اين، a-SFMe هنوز موقعيت سورفاكتانتهاي صنعتي LAS و AS را به دست نياورده است. دليل اصلي اين امر عدم شناخت كافي تكنولوژي سولفوناسيون a-SFMe با كيفيت بالاست . نگراني كنوني محيط زيست بيشتر در مورد سازنده‌هاست. اين مواد مشكل تجزيه زيست محيطي را ندارند بلكه فرآورده‌هاي هيدروليز سازنده‌ها (ارتوفسفات‌ها) مسلماً داراي فسفر مي باشد كه باعث اشكال در فرآيند تغذيه طبيعي مي‌شود. آبي كه در آن مواد مغذي مانند نيترات و فسفات در اثر تخليه فاضلاب زياد باشد محيط خوبي براي رشد بيش از اندازه آلگها خواهد بود. اين آلگها در اثر پديده فتوسنتز با مصرف مواد غذايي موجود در آب باعث زياد شدن اكسيژن در محيط مي شوند. چون عمر اين آلگها كوتاه است و از بين رفتن بيولوژيكي آنها مستلزم صرف مقدار زيادي اكسيژن مي باشد، لذا بيلان اكسيژن محيط به هم مي‌خورد و با كاهش اين ماده حياتي، فعل و انفعالات بي‌هوازي پيشرفت مي‌كند در نتيجه به مرور لجن كف جريانها افزايش يافته و از عمق مفيد كانالها كاسته شده و انواع گياهان در اين منطقه رشد مي‌كنند و تمام منطقه به مرداب تبديل مي‌شود اين پديده EUTROPHICATION ناميده مي شود. از سالهاي 1968 و 1969 ميلادي سر و صداي آلودگي آب در اثر اين پديده در آمريكا بپا خواست و دترجنتهاي حاوي فسفات به اين جرم محكوم شدند . بنابراين يكي از مهمترين علت‌هاي مغذي شدن آب، فسفر ناشي از مصرف دترجنتهاي سنتزي خانگي است. براي حل اين مسئله و رفع اين آلودگي سعي شد كه به طور تدريجي فسفات‌هاي موجود در دترجنتها را كاهش دهند و مادة ديگري را جايگزين كنند. در يك مطالعه و تحقيق مشترك كه توسط تهيه‌كنندگان زئوليت صورت گرفت، ويژگيهاي زئوليت مناسب براي‌جايگزين‌شدن و توسعه و ترويج مصرف زئوليت در دترجنتها مطرح شد . زئوليتها، تركيبات طبيعي يا مصنوعي‌آلومينيم سيليكاتها مي باشند. ساختمان مولكولي زئوليت يك چهار وجهي با چهار اتم اكسيژن در حول يك اتم سيليس (SiO₄) مي‌باشد و رئوس اين چهاروجهي‌ها با اشتراك گذاشتن اتم اكسيژن بهم متصل مي‌شوند تا واحدهاي ساختماني كوچك ثانويه را شكل دهند كه خود با اتصال به همديگر دامنه وسيعي از چند وجهي‌ها را تشكيل مي دهند. پس از شناسايي خواص فيزيكوشيميايي منحصر به فرد زئوليت توجه بسياري از محققين علوم مختلف به اين رشته جلب گرديد و طي 30 سال گذشته توسعه فوق‌العاده‌اي در زمينه علوم مختلف پديد آمد. ساختمان و تركيب شيميايي زئوليتهاي طبيعي و فرمهاي اصلاح شده گونه‌هاي مختلف، آنها را منابع بالقوه مهمي در زمينه‌هاي كاربردي و تحقيقاتي مختلفي از جمله تبادل يون، جذب و واجذب گازها و نيز استفاده به عنوان كاتاليست نموده است . انتخاب زئوليت به عنوان جايگزين فسفاتها به دو خاصيت اساسي متكي مي باشد اول ظرفيت تعويض يوني بالا حتي در آب سرد و دوم سرعت جايگزيني بالا كه بتواند يونهايي مانند كلسيم را به سرعت اسير كند. در ميان زئوليتهاي سنتز شده انواع A و P و X مشخص شده است كه زئوليت A به فرم سديم (NaA) نسبت به كاتيون كلسيم گزينش پذيري بسيار خوبي دارد ولي نسبت به منيزيم چندان مؤثر نيست در حاليكه زئوليت X تبادل با يون منيزيم را به سرعت و به خوبي انجام مي دهد. بنابراين استفاده از مخلوط اين دو زئوليت بسيار مؤثر خواهد بود .

[sookut 13735]

استفاده از دترجنتهاي كنسانتره، راهكاري نوين

 

در اثر فشارهاي محيط زيستي در سراسر دنيا از سال 1987 ميلادي انواع جديدي از دترجنتهاي كنسانتره به بازار جهان وارد شد. دترجنتهاي كنسانتره هم در حجم و هم در وزن متراكم شده اند و وزني 5/2 به 4 و حجمي معادل 1 به 4 در مقايسه با انواع موجود دارند. استفاده از پودرهاي كنسانتره دو مزيت دارد يكي صرفه جويي در انرژي و منابع است و ديگري صرفه جويي در فضاي انبارخانه‌ها، حمل و نقل و فضاي لازم در خرده‌فروشي‌ها مي‌باشد .همراه با ورود دترجنتهاي پودري كنسانتره به بازار، مواد افزودني جديد نظير سلولز قليايي و ليپازها قليايي، فعال كننده براي پراكسيد نيز در اين زمينه معرفي شدند .

[sookut 13735]

پيشنهادها:

 

1- براي چاره جوئي رفع آلودگي پركننده‌هاي دترجنت دو راه حل پيشنهاد مي‌شود:

الف- محدود كردن مصرف فسفاتها در ساخت دترجنتها و تغيير فرمولاسيون شوينده

ب- حذف كامل فسفاتها و جانشين ساختن ماده ديگري مانند زئوليت

 

2- استفاده از مواد طبيعي در شوينده‌ها و افزايش سورفاكتانتهاي به دست آمده از مواد طبيعي

 

3- افزايش كاربرد آنزيم‌ها

 

4- افزايش توليد پودرهاي شوينده كنسانتره

[sookut 13735]

نتيجه‌گيري:

 

براي مدتي طولاني كشورهاي جهان مشغول بهره‌برداري و استفاده از منابع طبيعت مي‌باشند و اين وابستگي به محيط‌زيست بي‌شك در آينده نيز ادامه خواهد داشت. بنابراين بايد راه و روش بهره‌برداري و محافظت از منابع طبيعي را ياد بگيريم. مواد اوليه دترجنت‌ها به تدريج بايستي از ذخاير پتروشيميايي به انواع طبيعي قابل توليد و مواد روغني شيميايي تغيير يابد.

از ميان منابع مختلف طبيعي، روغن نارگيل و روغن خرما، مهمترين روغن‌ها و چربي ها در آينده خواهند شد. سورفاكتانت a-SFMe با ارزش بيولوژيكي كه در روغن خام وجود دارند، مي توانند به طور اقتصادي جداسازي شده و مورد استفاده قرار گيرد. در آينده سورفاكتانت‌هاي پتروشيميايي و سورفاكتانتهاي روغني طبيعي از نقطه نظر قيمت، پاك‌كنندگي و مزاياي اقتصادي با هم رقابت خواهند داشت. فسفاتها را عامل پديدة مغذي شدن و ايجاد مشكلات زيست‌محيطي در رودخانه‌ها و درياچه‌ها مي‌دانند، بنابراين از اوائل دهه 1970 ميلادي به تدريج موادي جهت جايگزيني فسفات معرفي شده‌اند كه هر يك نواقصي داشتند و موجب آلودگي محيط و حتي مسموميت شده‌اند. اما زئوليتها تنها موادي هستند كه صرف نظر از نامحلول بودن آنها كه مقدار مواد معلق در آب را افزايش مي دهد آلودگي محيط زيستي ندارند. اما زئوليتها توانايي حذف يونهاي كلسيم از محلول آب شستشو را دارند و به دليل سطح جذب زياد، ذرات پخش شده را به دام مي‌اندازد و مانع نشست مجدد آنها روي پارچه مي شوند. مقايسه‌اي ميان دترجنتهاي كنسانتره و انواع معمولي در جهان نشان مي‌دهد كه استفاده از دترجنتهاي كنسانتره به دليل صرفه‌جويي در انرژي و منابع و فضا مقرون به صرفه‌تر مي‌باشد.