مرجع تخصصی آب و فاضلاب

گروهی از شیمی‌دانان دانشگاه رایس، روش جدیدی را برای تولید نانومیله‌های طلایی بسیار خالص کشف کرده‌اند. این مواد، نانوذراتِ عصاشکل بسیار کوچکی هستند و هم‌اکنون کاربردهایشان(تشخیص بیماری و ارتقای پرده‌های نمایش الکترونیکی) در بسیاری از آزمایشگاه‌ها در سطح دنیا، در دست بررسی است.
کاشف این روش به نام اوگن زوبارف، یک استادیار شیمی دانشگاه رایس، و همکارش بیشنو خانال، یک دانشجوی کارشناسی ارشد، است. روش جدیدِ تصفیة زوبارف، بیش از ۹۹ درصد از ناخالصی‌های نانومیله‌های طلایی را تصفیه می‌کند. این روش، از نوع روش‌های فراورش و ساختی است که در گزارش مهم سال گذشتة دولت فدرال آمریکا در خصوص بررسی قابلیت اقتصادی فناوری‌نانو، آورده شده‌است. پیشرفت بزرگ در تولید نانومیله‌های تصفیه‌کننده
نانومیله‌های مطالعه‌شده به‌وسیلة زوبارف و خانال، حدود ۲۵ نانومتر قطر و حدود ۲۵۰ نانومتر طول دارند. قطر یک تک‌اتم طلا تنها در حدود یک‌سوم یک نانومتر است؛ از این رو سطح‌ مقطع هر نانومیله، تنها از چند هزار اتم طلا تشکیل یافته‌است. این نانومیله‌ها به‌دلیل شکل تیز خود در معرض نور، الکتریسیته و میدان‌های مغناطیسی، رفتاری متفاوت با کره‌ها یا دیسک‌هایی از خود نشان می‌دهند که تعداد اتم مشابهی دارند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

نانوفناوری و فاضلاب!

فاضلاب

افزایش جمعیت جهان و کاهش منابع آب آشامیدنی ، نگرانی هایی را در باره تامین آب آشامیدنی مورد نیاز کشورهای مختلف در سراسر جهان به وجود آورده است و کمبود آب که در نتیجه افزایش آلودگی های زیست محیطی شدت پیدا می کند ، سبب شده است تامین آب بهداشتی مورد نیاز مردم به یکی از مشکلات اساسی  جهان امروز تبدیل شود امراض ناشی از آلودگی منابع آب ، روزانه سبب کشته شدن هزاران و شاید ده ها هزار نفر از مردم جهان می شود . این در حالی است که امکان بازیافت آب دسترسی به یک منبع مناسب برای مصارف گوناگون را فراهم خواهد آورد . امروزه به کمک فناوری های نوین الکتریکی و مکانیکی ، به آسانی می توان آب آلوده را درکشاورزی و حتی مصارف خانگی استفاده کرد . استفاده از فیلترهای نانومتری ، تحول عظیمی را در بازیافت و استفاده مجدد از منابع آب ایجاد کرده است.

فیلترهای فیزیکی با منافذی درحد نانومتر می توانند باکتری ها، ویروس ها و حتی واحدهای کوچک پروتئینی را به صورت کامل و صد درصد غربال کنند؛ همچنین با استفاده از جداکننده های الکتریکی که به وسیله صفحات ابرخازن یون ها را جذب می کنند ، می توان نمک و مواد سنگین را نیز از آب جدا کرد.

بررسی فعالیت های پژوهشی در سطح دنیا نشان می دهد که تصفیه آب یکی از مهم ترین زمینه های کاربرد فناوری نانو در صنعت آب است و با بهره گیری از آن ، هزینه های تصفیه آب به میزان قابل توجهی کاهش خواهد یافت . استفاده از فیلترهای نانومتری به منظور افزایش بازیابی آب در سیستم های موجود و کاربرد نانو حسگرهای زیستی برای تشخیص سریع و کامل آلودگی آب از مهم ترین موارد کاربرد نانو فناوری در صنعت آب و فاضلاب است .

نانوفیلترها

 با استفاده از فناوری های نوین تولید آب نانوفیلتر شده در مقیاس انبوه امکان پذیر خواهد شد . این روش می تواند بسیاری از موانع و مشکلات موجود در روش های قبلی را ازمیان بردارد . با استفاده از نانوفیلترها ، مواد معدنی مورد نیاز برای سلامت انسان در آب باقی می ماند ومواد سمی و مضر از آن حذف می شود . دانشمندان و محققان به روش ساده ای برای تولید فیلترها با استفاده از نانولوله های کربنی دست یافته اند که علاوه بر حذف موثر آلاینده ها در مقیاس نانو و میکرو از منابع آب می تواند هیدروکربن های سنگین را نیز از نفت خام جدا کند. استفاده از نانولوله های کربنی در ساخت فیلترها سبب سهولت در پاکسازی ، افزایش استحکام ، قابلیت استفاده مجدد و مقاومت آنها در برابر گرما می شود . این فیلترها از دقت بسیار زیادی برخوردارند و می توانند ویروس هایی به اندازه 25 نانومتر را بخوبی عوامل بیماری زای بزرگتر مانند باکتری ای - کولای از آب حذف کنند . کاهش هزینه ها و همچنین کنترل مقدار آلاینده ها در آب تصفیه شده از دیگر مزایای کاربرد این روش به شمار می آید .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدمه

پدیده تبادل یون برای اولین بار در سال 1850 و به دنبال مشاهده توانایی خاک‌های زراعی در تعویض برخی از یون‌ها مثل آمونیوم با یون کلسیم و منیزم موجود در ساختمان آنها گزارش شد. در سال 1870 با انجام آزمایش‌های متعددی ثابت شد که بعضی از کانیهای طبیعی بخصوص زئولیت‌ها واجد توانایی انجام تبادل یون هستند. در واقع به رزین‌های معدنی ، زئولیت می‌گویند و این مواد یون‌های سختی آور آب (کلسیم و منیزیم) را حذف می‌کردند و به جای آن یون سدیم آزاد می‌کردند از اینرو به زئولیت‌های سدیمی مشهور شدند که استفاده از آن در تصفیه آب مزایای زیاد داشت چون احتیاج به مواد شیمیایی نبود و اثرات جانبی هم نداشتند.

اما زئولیت‌های سدیمی دارای محدودیتهایی بودند. این زئولیتها می‌توانستند فقط سدیم را جایگزین کلسیم و منیزیم محلول در آب نمایند و آنیونهایی از قبیل سولفات ، کلراید و سیلیکات‌ها بدون تغییر باقی می‌مانند. واضح است چنین آبی برای صنایع مطلوب نیست. پس از انجام تحقیقات در اواسط دهه 1930 در هلند زئولیتهایی ساخته شد که به جای سدیم فعال ، هیدروژن فعال داشتند. این زئولیتها که به تعویض کننده‌های کاتیونی هیدروژنی معروف جدید ، سیلیس نداشته و علاوه بر این قادرند همزامان هم سختی آب را حذف کنند و هم قلیائیست آب را کاهش دهند.

برای بهبود تکنولوژی تصفیه آب ، گامهای اساسی در سال 1944 برداشته شد که باعث تولید زرین‌های تعویض آنیونی شد. زرین‌های کاتیونی هیدروژنی تمام کاتیونی آب را حذف می‌کنند و رزین‌های آنیونی تمام آنیونهای آب را از جمله سیلیس را حذف می‌نمایند ، در نتیجه می‌توان با استفاده از هر دو نوع زرین ، آب بدون یون تولید کرد. همچنین پژوهشگران دریافتند که سیلیکات آلومینیم موجود در خاک قادر به تعویض یونی می‌باشد. این نتیجه گیری با تهیه ژل سیلیکات آلومینیم از ترکیب محلول سولفات آلومینیم و سیلیکات سدیم به اثبات رسید. بنابراین اولین رزین مصنوعی که ساخته شد سیلیکات آلومینیم بود. و امروزه اکثر زرین‌های تعویض یونی که در تصفیه آب بکار می‌روند رزین‌های سنتزی هستند که با پلیمریزاسیون ترکیبات آلی حاصل شده‌اند.
شیمی رزین‌ها

رزین‌های موازنه کننده یون ، ذرات جامدی هستند که می‌توانند یونهای نامطلوب در محلول را با همان مقدار اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه جایگزین کنند. رزین‌های تعویض یونی شامل بار مثبت کاتیونی و بار منفی آنیونی می‌باشد بگونه‌ای که از نظر الکتریکی خنثی هستند. موازنه کننده‌ها با محلول‌های الکترولیت این تفاوت را دارند که فقط یکی از دو یون ، متحرک و قابل تعویض است به عنوان مثال ، یک تعویض کننده کاتیونی سولفونیک دارای نقاط آنیونی غیر متحرکی است که شامل رادیکالهای آنیونی SO2-3 می‌باشد که کاتیون متحرکی مثل +H یا +Na به آن هستند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مصرف آب سخت مضرات بسیاری نیز دارا میباشد که به قرار زیر میباشد:
1- موجب رسوب مواد آهکی بروی جداره داخلی کتریها، قوریها، لوله های آب گرم، لباس شوییها، ظرف شوییها، کولرها، شوفاژها و دیگهای بخار میگردد.
2- کیفیت طعم و مزه چای و قهوه را کاهش میدهد.
3- صابون، شامپو و سایر شوینده های خانگی با آب سخت خوب کف تولید نمیکنند بنابراین بازده شستشو کاهش یافته و مصرف شوینده ها افزایش می یابد.
4- سبب خشن و زبر شدن البسه، رنگ پریدگی لباسها و خاکستری شدن لباسهای سفید رنگ میشود. عمر مفید لباسها را کاهش میدهد.
5- کارایی و راندمان شوفاژ و سایر سیستمهای گرمایشی که در آنها آب جریان دارد راکاهش میدهد.
6- سبزیها به خوبی پخته نمیگردند.
7- شستن بدن حین استحمام با آب سخت سبب میگردد قشری از نمکهای نامحلول روی پوست و موهای بدن رسوب کند. که همین امر سبب مسدود شدن روزنه ها و خارش و سوزش پوست میگردد. همچنین موها را رنگ پریده کرده و شانه کردن و برس کشیدن موها دشوار میگردد. این رسوبات رشد باکتریها را نیز تسهیل میکند.
برای کاهش سختی آب میتوانید از فیلترهای تصفیه کننده آب خانگی استفاده کنید که دارای سختی گیر میباشند. سختی گیرها با تبادل یونهای کلسیم و منیزیم با یونهای سدیم و پتاسیم غلظت املاح سخت را کاهش میدهند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

نقش آب در بدن
شما بدون غذا چند هفته، بدون آب چند روز و بدون اکسیژن چند دقیقه می توانید زنده بمانید، به عبارت دیگر به جز اکسیژن آب مهمترین عنصریست که در بدنمان داریم .
بدن شما از ۷۰- ۵۵ درصد آب تشکیل شده و تقریباً ۹۰- ۸۰ درصد خون را آب تشکیل می دهد. آب تقریباً در تمام روندهای حیاتی بدن دخیل است. کمبود آب می تواند به تغییرات ذهنی و فیزیکی منجر شود. آب نقش های زیر را ایفاد می کند:
ـ با شستن سمومی که در طی زندگی عادی تولید می شود، بدن را پاک می کند .
ـ زندگی مفاصل را تامین می کند .
ـ پوست را از خشکی محافظت می نماید .
ـ هیدراسیون احشاء داخلی را حفظ می کند .
ـ دمای بدن را کنترل می نماید .
وقتی بدن گرم می شود، آب به شکل عرق از پوست دفع می گردد. این مساله خوب است چرا که عرق از پوست شما تبخیر می شود و بدن شما سرد می شود. در واقع یک Air-Conditioner در بدن شما وجود دارد ولی برای اینکه این سیستم به کار خود ادامه دهد، نیاز به جبران آب از دست رفته بدن دارید. اگر به اندازه کافی و در حد جبران عرق از دست رفته آب ننوشید، خون غلیظ شده و جریان خون کند می شود این امر باعث می گردد که فشار بر روی قلب وارد شود. در صورتی که کمبود مایع زیاد باشد، بدن شما به اندازه کافی آب برای تولید عرق ندارد. در این نقطه درجه حرارت بدن می تواند تا حد خطرناکی بالا برود .
وجود اینکه فرد بزرگسال با جثه متوسط در روز حدود ۲ لیتر آب از دست می دهد، یک ورزشکار ممکن است در ظرف یک ساعت ورزش شدید قریب به ۳ لیتر آب از دست بدهد. در صورتی که این مایعات از دست رفته جایگزین نشوند، ممکن است دهیدراسیون عارض گردد .کم آبی با دهیدراسیون یک اثر منفی و شدید روی کارایی ورزشی دارد. در واقع حتی هیدراسیون خفیف تا حد یک درصد کاهش وزن بدن می تواند با ایجاد سرگیجه، سردرد و زمان عکس العمل کندتر باشد و می تواند بر خطر گرمازدگی بیافزاید .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آلودگی به ژیاردیا  (Giardiasis )
ژیاردیاز یک عفونت تک یاخته ای روده باریک است که توسط ژیاردیا لامبلیا ایجاد می‏شود و اغلب بدون نشانه بالینی است اما می‏تواند به صورت اسهال حاد یا مزمن تظاهر نماید.

به دلیل آنکه تعداد زیاد انگل در عمل جذب ویتامین‏های محلول در چربی و چربیها اختلال ایجاد می‏کند در عفونتهای شدید ممکن است استئاتوره، کم خونی، ضعف و کاهش وزن مشاهده گردد. 

اتیولوژی
ژیاردیا لامبلیا(G.lamblia) یک تک یاخته تاژکدار است که تروفوزوایت پهن و گلابی شکل آن بین ۵/۹ تا ۲۰ میکرون طول و ۵ تا ۱۵ میکرون عرض دارد. دارای دو هسته و چهار زوج تاژک است. کیست بیضوی آن، ۱۰ میکرون طول، ۸ میکرون عرض(به طور متوسط) و دو یا چهار هسته دارد.

وجود صفحه مکنده در سطح شکمی‏ژیاردیا چسبیدن آن را به مخاط روده تسهیل می‏نماید. PH مطلوب برای تروفوزوایت ۶ تا ۷ است و در اثر شرایط نامساعد (اسید معده) به سرعت نابود می‏گردد و به نظر نمی‏رسد که در انتشار بیماری نقشی داشته باشد مدفوع معمولا تنها حاوی کیست است اما در زمان بروز اسهال، تروفوزوایت نیز ممکن است مشاهده شود. کیست در قسمت انتهائی ایلئوم تشکیل می‏شود و قادر است به مدت ۳ ماه در آب زنده بماند. غلظتهای معمول کلر که برای تصفیه آب آشامیدنی به کار می‏رود کیست را از بین نمی‏برد. هر کیست پس از رسیدن به ژژونوم، چهار تروفوزوایت آزاد می‏کند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آنکیلوستوما (Ancylostoma) یکی از کرم‌های قلابدار است. چندین گونه آنکیلوستوما مانند آنکیلوستوما دوئودوناله، آنکیلوستوما برازیلینس و... داریم. آلودگی با کرم‌های قلابدار از شایع‌ترین آلودگی‌های کرمی انسان است. دو نوع کرم قلابدار، انکیلوستوما دوئودوناله (Ancylostoma duodenale) یا کرم قلابدار دنیای قدیم و نکاتور آمریکانوس یا کرم قلابدار دنیای جدید، حدود یک میلیارد نفر از مردم جهان را آلوده کرده و روزانه ۹ میلیون لیتر خون انسان را هدر می‌دهند. در ایران به‌ویژه مناطق چای‌کاری و برنج‌کاری شمال آلودگی به هر دو نوع کرم قلابدار شیوع دارد.

این کرم دارای دو جفت دندان قلاب مانند است، در حدود یک سانتی‌متر طول دارد و در روده کوچک انسان زندگی می‌کند. کرم بالغ در قسمت بالای روده باریک به‌سر می‌برد. هر کرم ماده روزانه ۲۰، ۰۰۰ تخم می‌گذارد که با مدفوع دفع می‌شود. در شرایط مناسب پس از ۲۴ تا ۴۸ ساعت از تخم لارو آزاد می‌شود و لارو در مدت دو هفته به صورت فیلاریفرم درمی‌آید که خاصیت آلوده کنندگی دارد و می‌تواند در خاک زندگی کند. اگر لارو فیلاریفرم از دهان، و یا پوست وارد بدن انسان شود از راه جریان خون به ششمی‌رسد و پس از ترک مویرگ‌های حبابچه‌های ششی وارد حبابچه‌ها می‌شود و سرانجام به حلق و از آنجا به روده باریک می‌رسد و در آنجا بالغ می‌شود. فاصله ورود لارو به بدن و رسیدنش به روده باریک یک هفته‌است. لارو ظرف مدت ۵ هفته بالغ می‌شود. کرم‌های قلاب‌دار در سرتاسر دنیا وجود دارند و در اکثر مناطق هر دو نوع آن ایجاد بیماری می‌کند. بیماری‌زایی در نواحی روستایی ایران و مزارع چای و برنج و مناطقی که مستراح بهداشتی ندارند و یا از کود انسانی استفاده می‌شود و افراد با پای برهنه راه می‌روند، لارو از راه پوست وارد بدن می‌شود. ممکن است هنگام ورود لارو کهیر و خیز همراه با خارش دیده شود. در مرحله نقل مکان لارو از شش‌ها به نای نیز گاهی سرفه دست می‌دهد. در مرحله بلوغ و استقرار کرم‌ها در روده عوارض جدی و متعدد بروز می‌کند. کرم به مخاط روده می‌چسبد و با دندان‌های قلاب‌وار خود خون انسان را می‌مکد. کرم با ترشح یک ماده ضد انعقادی سبب عدم انعقاد خون‌ می‌شود و در نتیجه کم‌خونی ناشی از کمبود آهن پیش می‌آید.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

ددت به عنوان اولین حشره کش سنتتیک مورد استفاده در مبارزه با آفات نباتی و ناقلین بیماریها تاثیر مثبت و منفی بسیاری بر سلامت انسانها گذارده است. تاثیر این سم تا آنجا عمیق بوده است که بسیاری از مفاهیم جدید در کنترل آفات و ناقلین از جمله تئوری مدیریت تلفیقی آفات با هدف کاهش اثرات مخرب این سم و کاهش و نهایتا حذف کاربرد آن ارائه گردیده است. کشف این ماده از جالبترین و چالش برانگیرترین کشفیات دانش بشری بوده است.

ددت از ماده ای معجزه گر تا آلوده کننده ای ممنوع                      
مهرداد ضرابی
کارشناس ارشد حشره شناسی پزشکی و مبارزه با ناقلین
کارشناس کنترل ناقلین مرکز سلامت محیط و کار

در اواخر دهه 1930 میلادی، پاول مولر شیمیدان محقق در شرکت ژژی واقع در بازل سوئیس مشغول تحقیق برای یافتن حشره کشی برای مبارزه با بید لباس بود. وی در یکی از آزمایشاتش از ترکیبی بنام دی کلرو دی فنیل تری کلرو اتان استفاده نمود که قبلا در سال 1847 توسط شیمیدانی آلمانی ساخته شده بود. مولر داخل جعبه ای شیشه ای را به این ترکیب پودری سفید رنگ و بدون بو آغشته نمود و سپس تعداد زیادی مگس خانگی را در داخل جعبه قرار داد. بدوا هیچ اتفاقی نیفتاد اما صبح روز بعد همگی مگس ها مرده بودند. دسته های جدیدی از مگس و دیگر حشرات هم که اضافه می شدند به همین ترتیب از میان می رفتند حتی پس از شسته شدن ظرف با مواد حلال هم باقیمانده بسیار ناچیز ترکیب موجود بر روی دیواره جعبه، موجب مرگ حشرات داخل آن می شد.
مولر با کشف ویژگی های این ترکیب که نهایتا نام DDT را به خود گرفت به دریافت جایزه نوبل پزشکی سال 1948 نائل آمد.
مورخ سوئیسی لوکاس استراومن می گوید:
" ددت دارای ویژگی هائی است که سایر حشره کش هافاقد آن هستند. بسیار ارزان است، می تواند بطورانبوه تولید شود، فاقد اثرات بسیار سمی بر روی انسان و حیوانات خونگرم است و می تواند تعدادزیادی حشره را در مدت زمان کوتاهی نابود کند."



ددت به جنگ وارد می شود
طی جنگ دوم جهانی، متفقین برای پیشگیری از ابتلای سربازان و شهروندان به مالاریا، تیفوس و سایر بیماری های منتقله توسط حشرات بنحو گسترده ای از ددت استفاده نمودند. یکی از اولین موفقیت های ددت کنترل طغیان گسترده تیفوس در سال 1944 ناپل بود در عین حال از این ماده در آلمان هم به عنوان یک حشره کش کشاورزی برای افزایش تولید زراعی استفاده می شد.
استراومن که برای یک گروه بین المللی به بررسی نقش شرکت های شیمیائی سوئیس در جریان جنگ دوم پرداخته است می گوید: " شرکت ژژی در آن زمان هم به متفقین و هم به آلمان ددت می فروخت. تنها در سال اول تولید این ماده، آلمانی ها سفارش خرید ده هزار تن را داده بودند که برای یک محصول تازه بسیار زیاد بود. "

ماده شیمیائی معجزه گر
موفقیت های بعدی ددت در مبارزه با مالاریا بسیار جالب توجه بود. در سال 1945 بر اساس تخمین انجام شده 75 میلیون هندی به مالاریا مبتلا شده بودند که تلفاتی بالغ بر 800000 نفر داشت. در اوایل دهه 60 ، تعداد موارد بیماری به 50000 هزار مورد کاهش یافته بود. در سال 1948 در منطقه ای که امروزه سری لانکا نام دارد تاقبل از معرفی ددت 8/2 میلیون نفر به مالاریا مبتلا شدند این عدد پس از معرفی این ترکیب تا حد 30 مورد در سال 1964 کاهش یافت. در یونان نیز تعداد موارد بیماری از یک تا دو میلیون مورد در سال به صفر رسید. همچنین در ساردینیا تعداد موارد مالاریا 75000 مورد بود که پس از پایان مبارزه در سال 1951 به 9 مورد رسید. به علاوه ددت موجب ریشه کنی مالاریا در اروپا و امریکای شمالی شده است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب