مقدمه

بعد از چندین دهه، وجود مشکلات محیطی بسیاری، باعث تخلیه فلزات سنگین آلوده­کننده آب و خاک از کارخانه­های صنعتی شیمیایی، الکترونیک، استخراج فلزات و خودروسازی شده است. در میان مشکلات محیطی، آلودگی آب به وسیله فلزات سنگین یک شکل محیطی جدی می­باشد که در پیشرفت پژوهش با هدف کاهش و یا حذف آن­ها به روش­های مختلف نتیجه می شود. فلزات سنگین که اثرات سمی جدی را در وجود انسان­ها نشان می­دهند برای حذف شدن مشکلات زیادی را دارند، همچنین به خوبی توسط حیوانات آبزی و گیاهان و محصولات کشاورزی جذب می­شوند و در نهایت از طریق زنجیره غذایی وارد بدن انسان می­شوند.

روش­های زیادی برای حذف فلزات سنگین موجود می باشد که یکی از این روش­ها، جذب سطحی می­باشد. جاذب­های متفاوتی برای حذف فلزات سنگین و سمی موجودند که بسترهای سیلیکا یکی از مورد توجه­ترین آنهاست. زیرا این ترکیب­ها فوائد زیادی مانند دسترسی مناسب به مکان­های فعال، سرعت انتقال جرم درون نانو ساختارها و پایداری خوب هیدروترمال را دارا می­باشند.

۱ تعریف آلودگی آب و تاریخچه

به هرگونه ناخالصی آب­­های سطحی و زیر زمینی که برای حیات موجودات زنده مضرند آلودگی آب اطلاق می‌شود. آب یک ماده ضروری جهت زندگی بر روی زمین و جزئی از بدن همه موجودات زنده است. برخی در آن زیسته و برخی آن را می‌نوشند. گیاهان و جانوران برای زندگی خود به آبی تقریباً خالص نیازمندند و در صورت آلودگی آن به مواد شیمیایی و میکرو ارگانیسم‌های مضر ادامه حیات برایشان نا ممکن خواهد گشت. آنچنان که در برخی موارد آلودگی شدید باعث مرگ ماهی ها، پرندگان و دیگر حیوانات و حتی گاهی منجر به انقراض گونه ای خاص گشته است. آلودگی به نهرها، دریچه ها، و مناطق ساحلی چشم اندازی نامطلوب خواهد بخشید و ماهی‌ها و نرم تنان صید شده از آب آلوده مخل سلامت بشر بوده و افرادی که از این آب های ناسالم استفاده کنند، در صورت استمرار طولانی مدت دچار سرطان و یا تولید کودکان ناقص می گردند.

در نوامبر 1986 بر اثر ریزش موادی شامل جیوه و انواع مواد آلی سمی مانند آفت کش‌ها در رودخانه راین(rayn) تمام آبزیان از شهر بال سوئیس تا ساحل هلند کشته شدند. در سال های اخیر با غرق شدن تانکرهای بزرگ نفتی اقیانوس پیما یا به گل نشستن آنها آسیب هایی به حیات دریایی وارد آمد. در سال 1969 برای آلودگی آب تعریفی ارائه دادند: عبارت است از افزایش مقدار هر معرف اعم از شیمیایی، فیزیکی یا بیولوژیکی که موجب تغییر خواص و نقش اساسی آن در مصارف ویژه اش می‌شود[1].

۲ عوامل آلوده کننده آب

آب یکی از مهم ترین و بنیادی ترین عامل حیات موجودات زنده است، از این نظر جلوگیری از آلودگی آب نیز به همان نسبت مهم و مورد توجه است. عوامل آلوده کننده آب بسیار گوناگونند و می‌توانند هم منابع آبهای زیر زمینی و هم آب های سطحی را آلوده کنند[1] .

۳ عوامل آلوده کننده آب های زیر زمینی

کانی‌های موجود در معادن سطحی که در اثر تغییر و تبدیل به عوامل آلوده کننده مبدل می‌شود. مثلاً آب جاری سطحی (حاصل از باران و ... ) هنگام عبور از معادن زغال سنگ، دی سولفید آهن (II) (پبریت(pyrite)) همراه با زغال سنگ را در خود حل کرده و سپس در اثر واکنش آن را به اسید سولفوریک تبدیل می‌کند. اسید حاصل ضمن عبور از لایه‌های مختلف مخازن زیر زمینی موجب آلوده شدن آن می‌شود.

جمع شدن فاضلاب های شهری به ویژه اگر در یک حوزه آهکی و یا شنی وارد شوند از آن جهت که در معرض  باکتری‌ها قرار گیرند و تجزیه شوند مستقیما و به راحتی به مخازن زیر زمینی نفوذ پیدا کرده و موجب آلوده شدن آن‌ها می‌شود[1].

۱-۳ ضایعات رادیواکتیوی

یکی از عوامل آلوده کننده مهم منابع آبی زیر زمینی است که امروزه یکی از راه های رفع آنها که در حقیقت مشکل بزرگی برای صاحبان تکنولوژی هسته ای نیز به شمار می‌رود دفن آنها در زیر زمین است. علاوه بر دفن ضایعات رادیواکتیو در زیر زمین همه انفجارهای هسته ای زیر زمینی نیز موجب آلوده شدن آبهای زیر زمینی می‌شود [1].

۲-۳ شایع ترین فعالیت‌های انسانی در زمینه ی آلودگی آب های زیر زمینی

۱-۲-۳ فضولات انسانی و حیوانی حاوی باکتری و نیترات

نیترات و باکتری دو ماده آلاینده مهم هستند که در فضولات انسانی و حیوانی یافت می‌شوند. چاه‌های فاضلاب و سپتیک تانک ها می‌توانند باعث آلودگی باکتریایی و نیتراتی آب شوند. همچنین دامداری هایی که مقدار زیادی از حیوانات را نگهداری می‌کنند می‌توانند باعث این آلودگی شوند. هم سیستم‌های سپتیک تانک و چاه‌های فاضلاب و هم فضولات حیوانی باید طوری مدیریت شوند که از آلودگی جلوگیری شود. محل‌های جمع آوری فاضلاب و زباله‌ها نیز می‌توانند منشأ آلودگی باشند.

کودکان و سالمندان و افراد دچار نقص دستگاه ایمنی به علت ایذر یا سرطان به باکتری‌های منتقل شونده از آب حساس ترند. کودهای شیمیایی نیز ممکن است مشکل نیترات را تشدید کنند. نیترات زیاد برای نوزادان خطرناک است و ممکن است باعث ایجاد سندروم(syndrome) نوزاد کبود شود که ناشی از اختلال انتقال اکسیژن در خون است.

در دامداری‌های صنعتی و متمرکز هزاران حیوان در فضای کوچکی بزرگ می‌شوند. مقدار زیادی فضولات حیوانی در این نوع دامداری‌ها ممکن است سلامت منابع آب را تهدید کند. در این موارد باید روش مناسبی برای دفع فضولات بکار رود. نمک‌های ناشی از مقادیر زیاد فضولات نیز ممکن است آب‌های زیر زمینی را آلوده کند.

۲-۲-۳ فلزات سنگین

فعالیت هایی مانند حفر معدن و ساختمان سازی ممکن است مقادیر زیادی از فلزات سنگین را به منابع آب زیر زمینی مجاور وارد کند. برخی از باغهای قدیمی ممکن است حاوی مقادیر زیادی آرسنیک باشند که زمانی به عنوان آفت کش به کار می‌رفت. این فلزات در مقادیر بالا برای سلامتی خطرناک است.

۱-۲-۳ کودها و آفت کش ها

کشاورزان برای افزایش رشد محصولات و جلوگیری از آسیب حشرات از کودها و حشره کش‌ها استفاده می‌کنند. این ترکیبات همچنین در باغ‌های حومه شهر نیز به کار می‌روند. مواد شیمیایی در این ترکیبات ممکن است نهایتاً به آب ‌های زیر زمینی راه یابد. این نوع آلودگی به انواع و مقادیر مواد شیمیایی مورد استفاده و کاربرد آنها بستگی دارد. شرایط محیطی محلی مانند نوع خاک یا میزان بارش باران و برف فصلی نیز بر این نوع آلودگی موثر است.

بسیاری از کودها حاوی اشکالی از نیتروژن هستند که می‌تواند به صورت    ماده ی زیان­بار نیترات در آید. این نیترات به سایر منابع نیترات که در بالا ذکر شد اضافه می‌شود. برخی از سیستم‌های زهکشی زیر زمینی در کشاورزی، کودها و آفت کش‌ها را در خود جمع می‌کنند. این آب آلوده می‌تواند باعث آلودگی آب‌های زیر زمینی و نهرها و رودخانه‌های محلی شود.

به علاوه مواد شیمیایی مورد استفاده برای نابود کردن حشرات و سایر بندپایان مزاحم در ساختمان‌ها نیز ممکن است آلاینده باشد. میزان مشکل ایجاد شده به مقدار و نوع ماده شیمیایی مورد استفاده برای این کار دارد. همچنین نوع خاک و مقدار آبی که از خاک می‌گذرد در میزان آلودگی موثر است.

۳-۳ مواد و فاضلاب‌های صنعتی

بسیاری از مواد شیمیایی زیانبار به طور گسترده ای در صنایع و کارخانجات محلی به کار می‌روند. این مواد ممکن است اگر به درستی دفع نشوند باعث آلودگی آب آشامیدنی شوند. شایع ترین منابع آلاینده‌های صنعتی اینها هستند:

۱-۳-۳ کارخانه‌های محلی

 اینها شامل کارخانه‌های مجاور، طرح‌های صنعتی و حتی کسب و کارهای کوچکی مانند پمپ بنزین و خشک شویی‌ها می‌شوند . در همه ی این مکان‌ها انواع گوناگونی از مواد شیمیایی به کار می‌روند که به دفع با مراقبت دقیق نیاز دارند. دفع نادرست و رها شدن این مواد شمیایی یا پسمانده‌های صنعتی می‌تواند منابع آب      زیر زمینی را تهدید کند.

۲-۳-۳ نشت تانک ها و لوله‌های زیر زمینی

فرآورده‌های نفتی، مواد شمیایی و فاضلاب هایی که در محفظه‌ها یا لوله‌های زیر زمینی ذخیره می‌شوند ممکن است نهایتاً به آب‌های زیر زمینی راه یابند. این لوله‌ها و تانک‌ها اگر به درستی ساخته یا نصب نشوند نشت خواهند داد . تانک‌ها یا لوله‌های فولادی ممکن است به مرور زمان خورده شوند. امکان نشت تانک های حاوی نفت یا مواد شیمیایی در مزارع قدیمی و به حال خود رها شده بسیار زیاد است.

۴-۳ فاضلاب‌های خانگی

دفع نادرست ترکیبات خانگی که به طور بسیار رایجی مورد استفاده قرار می‌گیرد ممکن است آب‌های زیر زمینی را آلوده کند. از جمله این مواد حلال ها، روغن موتور استفاده شده ، رنگ ها، حلال‌های رنگ ها، صابون‌ها و مواد شوینده و پاک کننده ممکن است نهایتاً آب آشامیدنی را آلوده کنند. این وضعیت معمولاً هنگامی که چاه‌های فاضلاب و سپتیک تانک‌ها به طورنامناسب مورد استفاده قرار می‌گیرند رخ می‌دهد.

۵-۳ سرب و مس

وسائل لوله کشی خانگی شایع ترین منبع سرب و مس در آب آشامیدنی هستند. آب ممکن است به تدریج باعث خورده شدن لوله‌ها شود و این مواد به درون آب خانه ها نشت کند. میزان اسیدی یا قلیایی بودن آب خانه شما (که با PH بیان می‌شود) در میزان خورده شدن لوله‌ها موثر است. درجه حرارت یا میزان مواد معدنی آب هم در این زمینه نقش دارد. سرب و مس در لوله ها، سه راهی‌ها یا سایر وسائل مربوط به آب مانند شیرها و سینک ظرفشویی به کار می‌روند.

سرب می‌تواند باعث آسیب جدی به مغز، کلیه ها، دستگاه عصبی و سلول‌های قرمز خون شود. قدمت وسائل و موادی که در لوله کشی خانه به کار رفته اند هم مهم است به خصوص در مورد لوله‌های مسی و سه راهی حاوی سرب این فلزات حتی در مقادیر کم می‌توانند زیانبار باشند.

سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا میزان مجاز سرب را در آب آشامیدنی 15 بخش در هر یک میلیارد بخش تعیین کرده است. در دهه‌های اخیر نیز در این کشور تنها به لوله‌ها،سه راهی‌ها و شیرهای بدون سرب اجازه استفاده در سیستم‌های آب آشامیدنی داده می‌شود.

۴ عوامل آلوده کننده آب های سطحی

۱-۴ آلوده کننده‌های صنعتی

بسیاری از ضایعات صنعتی به آبزیان زیان های جدی می‌رسانند. این ضایعات برای خنثی شدن، مقدار زیادی از اکسیژن محلول در آب را به مصرف رسانیده و موجب کاهش اکسیژن مورد نیاز برای آبزیان می‌شوند وآنها را تهدید به مرگ می‌کنند. از طرف دیگر بسیاری از این ضایعات سمی بوده و موجب مسمومیت آبزیان می‌شود. مانند فلزات سنگین جیوه، سرب، مس و ... . وارد شدن ترکیبات فسفر دار و نیتروژن دار در آب موجب رشد جلبک هایی می‌شود که ضمن ایجاد بو و مزه غیر طبیعی آب، اکسیژن آب را مصرف کرده و باعث کاهش میزان آن و بروز صدمات و تلفات آبزیان می‌شود [1].

۲-۴ فاضلاب خانگی

کلیه پاک کننده‌ها که وارد آب‌های سطحی می‌شوند ترکیباتی را در آب وارد می‌کنند که اگر خنثی نشوند و یا توسط میکروارگانیسم‌ها تجزیه و تخریب نشوند به صورت سمی مهلک زیان بسیاری برای آبزیان به بار می‌آورند. در این پساب‌ها انواع موجودات ریز میکروب ها و ویروس‌ها و چند نوع مواد شمیایی معین وجود دارد که عمده ترین آن آمونیاک و نیز مقداری اوره می‌باشد. این فاضلاب‌ها باید از مسیرهای سر بسته به محل تصفیه هدایت گردند. جهت خنثی سازی محیط قلیایی این فاضلاب‌ها که محیط مناسب برای رشد و نمو میکروب هاست از کلر استفاده می‌شود [1].

۳-۴ فاضلاب های کشاورزی

در این فاضلاب‌ها سموم کشاورزی مانند هیدروکربن های هالوژنه DDT     (dichloro diphenyl trichloro ethane)آلودین ترکیبات فسفر دار نظیر پاراتیون وجود دارد. مخصوصاً ترکیبات هالوژنه بسیار خطرناک هستند. هنگامی که توأم با کشاورزی در لایه‌های زمین نفوذ نمایند یا به بیرون از محیط کشاورزی هدایت شوند باعث ایجاد فاضلاب‌های کشاورزی فوق العاده خطرناک می‌شوند.

۴-۴ آلاینده‌های بیولوژیکی

 از دفع پساب‌های بیمارستانی و مراکز بهداشتی شهری ناشی می‌شود.

۵-۴ آلاینده‌های شیمیایی

یکی از انواع آلاینده‌های موجود در فاضلابهای شهری می‌باشد که بیشتر این آلاینده‌ها از دفع پسابهای خانگی شامل مصرف شوینده هاست که روز به روز مصرف آنها بیشتر می‌شوند. این آلاینده‌ها به علت وجود عامل حلقوی در ساختمان مولکول شوینده (ABS) ، غیر قابل تجزیه بیولوژیکی در تصفیه خانه‌ها هستند.

 امروزه در کشور ژاپن و آمریکا، شوینده حلقوی را تبدیل به خطی نموده اند که قابل تجزیه بیولوژیکی در تصفیه خانه‌ها است. ولی در اکثر کشورها به علت ارزان بودن هنوز هم از این ماده در صنعت شوینده‌ها استفاده می‌شود.

۵ انواع اصلی آلاینده ها

از حیث نحوه آلایش، آلاینده‌های شیمیایی ، بیولوژیکی و مواد فیزیکی هستند که موجب کاهش کیفیت آب می‌گردند اما از لحاظ نوع آلاینده به هشت دسته اصلی تقسیم می‌شوند که هر یک مضرات مربوط به خویش را به دنبال دارد . این هشت مورد شامل :

1- مواد آلی زائد    2- آفت کش‌ها و علف کش ‌ها  3- زباله‌های خطرناک    4- مواد آلی زائد 5- رسوبات  6- میکرو ارگانیسم‌های مضر  7- آلودگی گرمایی  8- فلزات سنگین  می‌باشد[1].

۱-۵ مواد نفتی

نفت و مشتقات آن به عنوان سوخت، روان کننده، اشیاء پلاستیکی و بسیاری موارد دیگر کاربرد دارند. علت اصلی ورود مشتقات نفت به دورن آب، نشت آن از  کشتی ها، کامیون‌های تانکر، خط لوله و مخازن زیر زمینی ذخیره این مواد می‌باشد. نفت وارد شده به محیط علاوه بر سمی بودن در اثر بلع به پر پرندگان و خز حیوانات نیز آسیب جدی می‌رساند، که غالباً به مرگ آنها منجر می‌گردد. علاوه بر این خود نفت نشت کرده می‌تواند به مواد آلاینده دیگری چون پلی کلرات بی فنیل ها(pcb) آلوده گردد [1].

۲-۵ آفت کش‌ها و علف کش ها

موادی که جهت از بین بردن گیاهان و موجودات موذی در جاهایی چون مزارع و باغ ها به کار می‌روند توسط آب باران به جویبارها منتقل شده و خطرات بهداشتی و اکولوژیکی(ecological) را در پی دارند برخی از این مواد قابلیت تجزیه باکتریایی را دارا بوده و یا درصد کمی فاسد شده و به مواد بی ضررتر یا کم ضرر تر تبدیل می‌شوند اما برخی از این مواد ماندگاری بالایی داشته و تا مدتها خطر بالقوه خویش را حذف می‌کنند. هنگامی که جانوران از گیاهان آلوده به سموم غیر قابل تجزیه (مثل کلردان یا DDT) تغذیه می‌کنند این سموم وارد بافت‌های مختلف اندام‌های آنها می‌گردد و هنگامی که دیگر جانوران این حیوانات آلوده را بخورند این سم در طول زنجیره غذایی به یک پله بالاتر انتقال خواهد یافت. در طی این انتقال به پله‌های بالاتر تمرکز سم در بدن موجودات افزایش می‌یابد. این تمرکز حیوانات پله‌های بالای هرم غذایی را به سرطان ، مشکلات تولید مثلی و حتی مرگ تهدید می‌کند. بسیاری از مخازن ذخیره آب آشامیدنی دنیا توسط فعالیت گسترده شیمیایی به آفت کش‌ها آلوده شده اند. نیترات ها، آلاینده هایی که غالباً از رواناب(fertilizer)‌های زراعی نشأت می‌گیرند می‌توانند باعث بیماری methemoglobinemia در نوزادان گردد که یک نوع کم خونی مرگ آور است و اصطلاحاً به آن سندروم کودک آبی اطلاق می‌گردد[1].

۳-۵ زباله‌های خطرناک

مواد شیمیایی هستند که یا سمی بوده یا انفعالی (قادر به ایجاد گازهای سمی یا منفجره)، خورنده (قادر به پوشاندن فولاد) و یا مشتعله می‌باشند. در صورت عدم حمل و ذخیره صحیح این مواد می‌توانند وارد آب گشته و خطرات فراوانی را ناشی گردند. به طور مثال در سال 1969 رودخانه "Cuyahoga" درcleveland  ایالتohio آمریکا چنان به زباله‌های خطرناک آلوده شد که ضررات زیادی رابه آن ایالت وارد کرد. Pcb‌ها که گروهی از پر کاربردترین مواد در تجهیزات الکتریکی چون ترانسفورمرها هستند می‌توانند بر اثر عواملی چون نشت نفت وارد محیط گشته و در طی زنجیره غذایی به درصدهای خطرساز و سمی خود در بدن موجودات زنده برسند [1].

۴-۵ مواد آلی زائد

در صورت ورود رواناب‌ها و برخی دیگر مواد مغذی به آب، گیاهان و خزه‌های آبی رشد بیش از حدی را بروز خواهند داد. در هنگام مرگ این گیاهان بدنشان توسط میکرو ارگانیسم‌های اکسیژن خوار تجزیه شده و در طی این فرایند تجزیه، میکروارگانیسم ها اکسیژن موجود در آب را مصرف می‌نمایند. درصد اکسیژن در چنین آب هایی گاهی آنچنان پایین می‌آید که موجب مرگ موجودات وابسته به آن‌ها مثل ماهی‌ها می‌گردد. به چنین فرایندی که اکسیژن آب را تا حد خطر آفرینی کم می‌کند انباشتگی (Eutrophication) گفته می‌شوند.

۵-۵ رسوبات

ذرات خاکی هم که به دلایل مختلف وارد رودها، دریاچه‌ها و اقیانوس‌ها گشته و در بستر آن ته نشین می‌شوند در صورت انباشتگی زیاد می‌توانند جزء آلاینده‌ها به شمار آیند. فرسایش ناشی از حذف درختان حافظ خاک نیز که غالباً در نزدیکی      آبرا هه‌ها به وجود آمده و یا بر اثر حمل خاک توسط آب های زراعی یا بارندگی روی معادن و اطراف جاده‌ها پیش می‌آید می‌تواند با افزایش بیش از  حد مواد معدنی آب باعث انباشتگی در رودها و دریاچه گردد. همچنین نشست رسوبات در کف منابع آب با پوشاندن سنگریزه‌های بستر، محل تخمگذاری ماهی هایی چون salmon و trout (دو نوع قزل آلا) را نابود کرده و باعث تخریب زیستگاه آنان می‌گردد[1].

۶-۵ میکرو ارگانیسم‌های مضر

یک تحقیق انجام گرفته در سال 1994 توسط موسسه کنترل و پیشگیری امراض آمریکا (CDC) تخمین زد که سالانه 900 هزار نفر از مردم آمریکا به خاطر میکرو ارگانیسم‌های موجود در آب آشامیدنی بیمار شده و از این تعداد حدود 900 نفر می‌میرند. بسیاری از میکرو ارگانیسم‌ها که به طور طبیعی در اکثر آب‌های طبیعی به تعداد کم موجودند جزء آلاینده‌های آب آشامیدنی به شمار می روند که می‌توانند منجر به ایجاد بیماری‌هایی به خصوص در افراد مسن و خردسال شود. در سال 1993 ظهور Cryptospondium در آب آشامیدنی شهر Milwaukee از ایالت Wisconsin منجر به بیماری بیش از 400 هزار نفر گشت که از این تعداد 100 نفر جان باختند.

۷-۵ آلودگی گرمایی

انسان از آب رودها، دریاچه‌ها و حتی اقیانوس‌ها جهت خنک کردن دستگاه‌های صنعتی و تجهیزات نیروگاه‌ها استفاده می‌نماید. این غالباً با دمایی بیشتر به منبع اصلی خود باز گردانده می‌شود. تغییرات کوچکی در دمای آب یک منطقه می‌تواند باعث راندن ماهی‌ها و موجودات زنده منطقه از آن آب و کشیده شدن و جایگزینی دیگر موجودات در آن گردد. آلودگی گرمایی می‌تواند باعث تسریع فرایندهای بیولوژیکی در گیاهان و جانوران و کاهش مقدار اکسیژن آب گردد. در نتیجه آلودگی گرمایی باعث مرگ جانداران نزدیک به منطقه تخلیه می‌گردد. یکی دیگر از عوامل ایجاد آلودگی گرمایی را نیز می‌توان قطع درختان و گیاهان سایه انداز بر روی جویبارها بر شمرد[1]. .

۸-۵ فلزات سنگین

حضور فلزاتی چون مس، سرب، جیوه ، و سلنیوم در آب از منابع مختلفی چون صنایع، اگزوز خودروها، آفت کش ها، معادن و حتی از خاک طبیعی نشات می‌گیرند. فلزات سنگین هم مانند آفت کش‌ها با آب وارد گیاهان شده و از گیاهان به جانوران و همین طور دست به دست انتقال یافته و در پله‌های بالایی هرم غذایی، تمرکز آنها در بدن موجودات باعث ایجاد مسمومیت ناگهانی و یا بیماری‌های مزمنی مشابه آنچه در مورد آفت کش‌ها ذکر شده می‌گردد[1].

فلزات سنگین از جمله آلاینده‌های زیست محیطی هستند که مواجهه انسان با بعضی از آنان از طریق آب و مواد غذایی می‌تواند مسمومیت‌های مزمن و بعضاً حاد خطرناکی را ایجاد نمایند که از جمله آنان می‌توان به فلزاتی نظیر سرب، کادمیوم، جیوه ، نیکل و روی در انواع نان وسرب ، کادمیوم، جیوه، آلومینیوم، آرسنیک، روی، مس و آهن در انواع نمک اشاره کرد. در دهه گذشته ورود آلاینده‌ها با منشأ انسانی مانند فلزات سنگین به داخل محیط‌های دریایی به مقدار زیادی افزایش یافته است که به عنوان یک خطر جدی برای حیات محیط‌های آبی به شمار می‌آیند. فلزات سنگین در یک مقیاس وسیع، از منابع طبیعی و انسان – ساخت وارد محیط زیست می‌شوند. میزان ورود این فلزات سنگین به داخل محیط زیست بسیار فراتر از میزانی است که به وسیله ی فرآیندهای طبیعی برداشت می‌شوند.

آلاینده‌ها به دو نوع آلاینده‌های قابل تجزیه و غیر قابل تجزیه تقسیم می‌شوند. آلاینده‌های غیر قابل تجزیه نظیر ترکیبات  نمک‌های فلزات سنگین، ترکیبات شیمیایی فنولی با زنجیره بلند، آفت کش‌ها مثل DDT می‌باشند که در محیط تجمع می‌یابند و بر زنجیره ی غذایی و بیولوژیکی موجودات در آب اثر می‌گذارند. اولین عامل اثرات آلودگی فلزات در یک اکوسیستم(ecosystem) ، وجود فلزات سنگین در بیومس یک منطقه آلوده است که سلامت انسان را به مخاطره می‌اندازد. تجمع فلزات سنگین در آب، هوا و خاک، یک مشکل زیست محیطی بسیار مهم می‌باشد. فلزات سنگین ابتدا توسط فیتو پلانکتون(phytoplankton) ، باکتری ها، قارچها و ارگانیسم‌های کوچک دیگر جذب می‌شوند، سپس به ترتیب، توسط موجودات بزرگتر خورده شده و عاقبت وارد بدن انسان می‌شوند. فلزات سنگین زمانی که به وسیله ی انسان مصرف می‌شوند اغلب اثرات قوی و زیان آوری را دارند. مواد سمی تجمع یافته، به طور پیوسته غلظت شان زیاد می‌شود و ممکن است بیشترین فراوانی را در یک بافت ویژه داشته باشند. تجمع مواد سمی در زنجیره ی غذایی ممکن است باعث افزایش غلظت‌ها در جانوران سطوح بالای زنجیره غذایی شود [2].

۶ مسمومیت

مسمومیت به مجموعه واکنش هایی گفته می‌شود که بعد از آلودگی با مواد مضر سلامتی، سم‌های تولید شده برخی میکرو ارگانیسم ها، افزایش مقدار یک ماده معمول در بدن، اتفاق می‌افتد.

ریشه لغوی intoxoication از کلمه ی یونانی Toxicon به معنای ماده شیمیایی مضر گرفته شده است. انواع مسمومیت عبارت است از: مسمومیت غذایی، مسمومیت ناشی از مواد دفع آفات و حشره کش‌ها و مسمومیت ناشی از فلزات سمی سنگین موجود در محیط مثل جیوه، خطری برای ارگانیسم‌های جاندار محسوب می‌شوند. بعضی از قدیمی ترین بیماری‌های انسان را می‌توان به مسمومیت با فلزات سنگین در رابطه با توسعه معادن فلزات، تصفیه و استفاده از آنها نسبت داد. حتی با وجود شناخت فعلی از خطرات فلزات سنگین، میزان وقوع مسمومیت در حد قابل ملاحظه ای باقی مانده و نیاز به اقدامات پیشگیری کننده و درمان موثر همچنان احساس می شود [2].

۷ منشأ آلاینده‌ها

آلودگی فلزات سنگین یک مشکل موجود، و در حال توسعه در جهان می‌باشد. در طول دهه‌های گذشته دولت‌های کشوری و فدرالی(Federal) آئین نامه ای محیطی را برای محافظت کیفیت آب‌های سطحی و زیر زمینی از آلودگی فلزات سنگین مانند کادمیوم ، مس، سرب، جیوه و روی وضع کرده اند. در واکنش به این آئین نامه تنظیمی     کمپانی های زیادی توسعه داده شدند و محصولات شیمیایی را برای از بین بردن فلزات سنگین از فاضلاب ها، ارائه دادند. علاوه بر این بعضی از این محصولات قبلاً برای حذف آلودگی فلزات سنگین از آبهای سطحی و زیر زمینی استفاده شده است[3]. فلزات سنگین مثل سرب، مس، کادمیم، روی و نیکل از جمله بیشترین آلودگی‌های عمومی هستند که در فاضلاب‌های صنعتی یافت می‌شوند. این فلزات حتی در غلظت‌های کم نیز می‌توانند برای موجودات زنده که انسان‌ها را هم شامل می‌شود سمی باشند [4].

استعمال صنعتی آب یکی از منابع اصلی آلودگی آب می‌باشد. در میان آلودگی‌های آب، فلزات سنگین به دلیل ماندگاری، حجیم بودن و سمیت از اهمیت خاصی برخوردارند [5]. صنایعی مثل معدن، استخراج فلزات، کارخانجات ماشین، صنایع شیمیایی و الکترونیکی، آبکاری فلزات، قلیاکاری، کارخانجات ذخیره سازی باتری و ... هر ساله مقدار زیادی از فلزات سنگین آب های زائد را تولید می‌کنند. بخش که درون آب ریخته می‌شود و از بین برده نمی شود منجر به آلودگی محیط آبی (جانوران و گیاهان آبزی) می‌شود. زیرا فلزات سنگین مشکلی برای فساد زیستی و نابودی در شرایط طبیعی دارند. آنها معمولاً به وسیله ی گیاهان و حیوانات آبزی بلعیده می‌شوند و به طور کامل به خاک وارد شده واز طریق زنجیره غذایی وارد بدن انسان‌ها شده و به مرور زمان غنی سازی شده و در بدن گسترش می‌یابد. این انباشتگی در بدن به طور جدی سلامت انسان را به خطر می‌اندازد. بیماری‌های میناماتا(Minamata) و ایتای ایتای(Itai-Itai) فقط سبب آلودگی محیطی با آبهای زائد که به ترتیب شامل جیوه و کادمیم می‌باشند هستند. بنابراین فلزات سنگنین درون فاضلاب‌ها به طور جدی محیط را آلوده کرده و انسان را به خطر می‌اندازد[6].

با توجه به تخلیه مقدار زیادی از فلزات آلوده در فاضلاب، صنعت آبکاری یکی از پر خطرترین صنایع شیمیایی است. فاضلاب‌های معدنی ناشی از این صنایع که شامل فلزات سمی مثل کروم، کادمیوم، مس، نیکل و روی می‌باشد تمایل به انباشته شدن در زنجیره غذایی دارند. به دلیل قابلیت انحلال بالای آنها در محیط‌های آبی فلزات سنگین می‌توانند به وسیله ی ارگانیسم‌های زنده جذب می‌شوند. اگر این فلزات بیش از غلظت مجاز بلعیده شوند ممکن است به طور جدی سبب از بین رفتن سلامتی شوند. بنابراین پرداخت به فاضلاب‌های آلوده به فلزات سنگین قبل از تخلیه آنها به محیط الزامی است [7].

۸ انواع فلزات سنگین

۱-۸ کادمیوم

غلظت بیش از چند میکروگرم در لیتر کادمیوم، احتمالاً ناشی از تخلیه فاضلاب آلوده به کادمیوم می‌باشد. آب‌های با مقادیر کمتر از 1 میکرو گرم در لیتر کادمیوم، غیر آلوده اند. میزان جذب کادمیوم در مواد غذایی، ناشی از نحوه تغذیه جانوران است. کلیه و کبد محل مناسبی جهت تمرکز کادمیوم می‌باشند، صدف‌های دریایی نیز از تجمع بالایی از کادمیوم برخوردارند. جذب کادمیوم از طریق پوست بسیار محدود است. نیمه عمر بیولوژیک(biologic) کادمیوم در انسان، در بافت‌های نرم و استخوان، ده تا سی سال می‌باشد. کادمیوم معمولاً به طور طبیعی در آب‌های سطحی و زیر زمینی وجود دارد. مسمومیت موجودات آبزی با کادمیوم، به عوامل دیگری نیز بستگی دارد مثلاً کلسیم موجود در آب اثرات سمی کادمیوم را کاهش می‌دهد. رودخانه‌های بسیار آلوده با کادمیوم، از طریق آبیاری در کشاورزی، لایروبی رسوبات و یا سیلاب‌ها می‌توانند مناطق اطراف را آلوده می‌کنند. کادمیوم، فلزی بسیار سمی است که عامل مرگ و میر بوده، بیماری جدی ناشی از آن در انسان بیماری روماتیسم یا تغییر شکل دردناک اسکلتی است. اثرات اصلی سمیت کادمیوم بر ریه ها، کلیه‌ها و استخوان هاست. کادمیوم، مقاومت در برابر باکتری‌ها و ویروس‌ها را کاهش می‌دهد و ممکن است باعث مینرال زدایی اسکلت و افزایش شکنندگی استخوان شود. سمیت حاد با کادمیوم، ممکن است باعث مرگ حیوانات و پرندگان شده و مسمومت شدید در آبزیان ایجاد کند.

۲-۸ وانادیوم

فعالیت‌های انسانی (به ویژه صنایع فلزی) هر ساله 200 هزار تن وانادیوم را به محیط وارد می‌کنند. وانادیوم معمولاً از منابع طبیعی و همچنین سوخت‌های فسیلی وارد محیط می‌شود و در آب، خاک و هوا برای مدت طولانی می‌ماند. وانادیوم در محیط‌های آبی پایدار بوده و در طولانی مدت اثر زیان آوری روی ارگانیسم‌های آبی به جای می‌گذارد.

۳-۸ سرب

سرب به دو روش وارد بدن انسان و حیوانات می‌شود و در آنها مسمومیت ایجاد می‌کند؛ یکی از طریق ورود به زنجیره غذایی از راه تغذیه از عناصر این زنجیره و دیگری از طریق تنفس هوای آلوده به سرب. از طریق تغذیه، غلظت هایی از سرب که وارد بدن انسان و جانداران می‌شود بیشترین میزان در کبد و پس از آن در آبشش، کلیه و البته خوشبختانه کمترین آن در عضله تجمع می‌یابد.

۴-۸ نیکل

نیکل یکی از عمومی ترین فلزات در آب‌های سطحی می‌باشد. ورود منابع آلوده شهری ممکن است این مقادیر را بیش از پنج برابر حالت عادی افزایش دهد. مقادیر کم نیکل برای تولید سلول‌های قرمز خون در بدن انسان نیاز می‌باشد، هر چند در مقادیر بالا تا حدودی می‌تواند سمی باشد. به نظر می‌رسد نیکل در کوتاه مدت مشکلاتی ایجاد نمی کند اما در طولانی مدت می‌تواند باعث کاهش وزن بدن، صدماتی به قلب، کبد، تحریک و حساسیت بالا شود. نیکل می‌تواند در آبزیان تجمع یابد اما حضور آن در طول زنجیره ی غذایی بزرگنمایی ایجاد نمی کند. اغلب نمک‌های نیکل که از طریق غذا وارد بدن می‌شوند دفع می‌گردند. نیمه عمر نیکل حدود 11 ساعت است و بیشترین غلظت آن در استخوان، ریه، کلیه و کبد دیده می‌شود. سمی ترین ترکیب نیکل که اغلب در کارخانجات مشاهده می‌شود کربونیل نیکل است. سمیت نیکل به صورت آلرژی، سرطان و اختلالات تنفسی دیده می‌شود.

یون نیکل (II) یکی از فلزات سنگین است که در بخارات فاضلاب های صنایعی از قبیل پردازش معادن، آبکاری، لعاب دادن ظروف چینی، کارخانجات سولفات مس، باتری و ... وجود دارد. حداکثر غلظت مجاز نیکل در فاضلابها در u.s برای تخلیه کارخانجات، 38000 لیتر است.

غلظت های بالای نیکل سبب سرطان ریه، بینی و استخوان می‌شود. تب پوست بیشترین اثر تماس مکرر با نیکل در سکه و جواهر سازی می‌باشد. سمیت شدید نیکل (II) سبب سردرد، سرگیجه، حالت تهوع و استفراغ، درد قفسه سینه،سرفه، تنگی نفس و یرقان می شود[4].

۵-۸ جیوه

منشأ اصلی جیوه، سوخت ذغال سنگ و نفت و مشتقات آن بوده و تخریب فیزیکی و شیمیایی سنگ ها، سالانه در حدود 230 تن جیوه به دریاها و اقیانوس‌ها می‌افزاید. انواع ترکیبات جیوه، سمیت متفاوتی دارندو از این جهت، ترکیبات بویایی جیوه مانند فنیل مرکور(phenyl mercur) و الکوکسی الکیل(alkoxy alkyl) ، کمترین سمیت و ترکیبات اکلیل، بیشترین سمیت را دارند. بر اساس خاصیت سمی جیوه بر موجودات زنده، استفاده از جیوه و ترکیبات آن در قارچ کش‌ها اهمیت زیادی دارد. اکلیل مرکوری(aklyl mercury) که از جمله ترکیبات جیوه هستند دارای اثرات مخربی در موجودات زنده اند. این ترکیبات توسط عمل موجودات ریز غیر هوازی تولید می‌شوند. این فعل وانفعالات در گل و لای رودخانه‌ها یا دریاچه‌ها صورت می‌گیرد. موجودات ذره بینی این عمل را در روده ی بعضی از جانداران انجام می‌دهند. متیل مرکوری‌ها خطرناک ترین و سمی ترین اکلیل مرکوری هستند که به طریق مستقیم یا غیر مستقیم وارد محیط زیست می‌شوند. نقش مستقیم استفاده از متیل مرکوری‌ها بر روی دانه‌ها نمایان است اما نقش دیگر آن‌ها به صورت محصول فرعی فرآیندهای صنعتی به آب‌های طبیعی رها می‌شوند، اما زمانی که این ترکیبات توسط موجودات زیستی متیله شوند به ترکیبات فراری تبدیل و از آب رها می‌شوند. اولین علائم شناخته شده و خطرناک متیله جیوه در اواخر سال 1953 در ژاپن دیده شد که توضیح آن و نحوه اثر آن در ماهی‌ها در آینده گفته خواهد شد. آنچه مهم است این است که غذا خطرناک ترین اثر سمی جیوه را برای اغلب مردم نشان داد، زیرا بر اساس شواهد علمی و تاریخی، در حالی که حد (Food and Drug administration)FDA برای جیوه در هوا 5 میلی گرم در کیلوگرم بوده، میزان آن در ماهی‌های مصرف شده در حادثه ی سال 1953 ژاپن بین 5 تا 20 میلی گرم در کیلوگرم بوده که در اینجا فاجعه بیشتر قابل لمس می‌گردد.

۱-۵-۸ اثرات فیزیولوژیکی جیوه

ترکیبت اکلیل، فنیل مرکور و الکوکسی الکیل به خوبی در چربی‌ها حل شده و بسیار پایدارند. بنابراین در صورتی که در بافت‌های دام و انسان انباشته شوند، مکانیسم تنفسی را مختل می‌سازند. انواع ترکیبات کاتیونی جیوه جذب ذرات خاک گردیده، به صورت فسفات، کربنات و سولفور جیوه ته نشین شده و نمی توانند در نیمرخ خاک انتقال یابند. لذا جابه جایی ترکیبات جیوه جز به حالت بخار ناچیز است. امروزه با توجه به توسعه کاربرد جیوه در صنایع دندان پزشکی و نیز شیوع بیماری‌های دهان و دندان توجه به کاربرد جیوه در پر کردن دندان و عوارض ناشی از آن نیز مورد توجه می‌باشد.

تحقیقات نشان می‌دهد که 100-80 درصد بخار جیوه استنشاق شده، از ریه‌ها به خون و در نهایت به مغز و سایر ارگان‌ها و بافت‌های بدن می‌رسد. در مورد ناباروری مربوط به جیوه، مطالب جالب توجهی وجود دارد. در بسیاری از موارد زنان و مردان به خاطر مواجهه با مقادیر زیاد جیوه ناشی از پر کردن دندان و جیوه موجود در غذا و محیط نابارور می‌شوند. بیش از 1500 سال از مصرف آمالگام به عنوان ماده ترسیمی در دندانپزشکی می‌گذرد. آمالگام آلیاژی است که از 60-45 درصد جیوه ساخته شده که با نقره، قلع، روی و مس مخلوط می‌شود و جهت ترمیم و بازسازی قسمت‌های از بین رفته ی دندان‌ها به کار می‌رود. به طور متوسط هر فرد حداقل ده گرم جیوه در دندان‌های پر کرده خود با آمالگام دارد. در مطالعات انجام شده سطح مواجهه روزانه بیش از حد ایمنی بوده است. به طور متوسط از آمالگام دندان، روزانه 3-5/0 میکروگرم جیوه وارد بدن می‌شود. جیوه در فرم جامعه ناپایدار بوده، لذا بخار جیوه از ماده پر کننده دندان به صورت یون‌های جیوه و ذرات فلزی به طور مداوم آزاد می‌شود بنابراین جیوه از طریق مخاط دهان، ریه‌ها و دستگاه گوارش جذب می‌شود. امروزه در بیشتر کشورهای پیشرفته، استفاده از آمالگام برای زنان و کودکان محدود و ممنوع شده است و مواردی مانند طلا، چینی و سمغ‌های مرکب جایگزین آن شده اند.

یکی از مسائل مهم تاریخی در مورد جیوه، مسمومیت ناشی از جیوه متیله (mercuremethyle) می‌باشد که سبب اختلال در سیستم اعصاب و بروز مسمومیت جیوه متیله و مرگ در خرچنگ ها، صدف‌ها و ماهی‌ها شده است. در سال 1953 میلادی بیماری اسرارآمیز در شهر مینی تامای(minitama) ژاپن شایع شد که 45 نفر در اثر آن جان سپردند. بیماران دردهای بسیار سختی کشیدند و کودکان افلیج، کور یا کر به دنیا آمدند .

یک بررسی طولانی نشان داد که بیماری میناماتا(minamata) ناشی از متیل جیوه ای است که در تهیه ازت به کار می‌رود و بعد از راه فاضلاب دفع شده، آنها را آلوده می‌کند. زیان‌های جیوه بسیار زیاد است و با تغلیظ در ماهی‌ها سبب شکستن کروموزوم‌ها و نابودی سلول‌های اعضای بدن به خصوص سلول‌های اعصاب گردیده و در ایجاد پیری زودرس نقش دارد.

مصارف (کاربردهای) جیوه معمولاً در صنایع پلاستیکی، کشاورزی (قارچ کش هاو مواد ضد عفونی کننده بذر) و دندانپزشکی و منشأ اصلی آن از ذغال سنگ، نفت و مشتقات آنها می‌باشد. جیوه در صنایع به سه شکل فلز، ترکیبات آلی و ترکیبات معدنی استفاده می‌شود. فلز جیوه مایعی نقره ای رنگ است. ترکیبات آلی جیوه شامل گروه‌های هیدروکربنی آروماتیک یا آلیفاتیک و ترکیبات معدنی جیوه معمولاً شامل نمک‌های جیوه نظیر کلریدها یا اکسیدهای جیوه می‌باشد. بیشترین مصرف جیوه در تولید دستگاه‌های الکتریکی نظیر لامپ بخار جیوه در بزرگراه‌ها و هچنین روشنایی کارخانجات، کلیدهای الکتریکی بی صدا در منازل و باتری‌های جیوه ای می‌باشد. با توجه به تأثیر خاصیت سمی جیوه بر موجودات زنده، استفاده از جیوه و ترکیبات آن در قارچ کش ها، اهمیت زیادی دارد. این موارد برای نابود کردن قارچ در مواد رنگی و کشاورزی به کار می‌روند. در کشاورزی ترکیبات آلی جیوه به منظور پوشش‌های دانه ای به کار برده می‌شوند تا از رشد قارچ روی بذرهای کشاورزی جلوگیری کنند. جیوه فلز بسیار سنگین است و دو برابر آهن سنگینی دارند. چون جیوه سنگین ترین مایع شناخته شده در حرارت‌های معمولی است، این فلز مایع برای پیشگویی وضع هوا کاربرد مهمی دارد. دانیل گابریل فارنهایت در سال 1714 میلادی دما سنج جیوه ای را اختراع نمود که همچنان مورد استفاده می‌باشد.

۶-۸ مس

مس یکی از عناصر اساسی است که اهمیت حیاتی برای بدن انسان‌ها دارد. مس در بدن در کبد، کلیه و جگر، مغز، قلب و استخوان‌ها قرار دارد که این اعضا بیش از نصف مس را در بدن در بردارند. مس همچنین به عنوان یک کوفاکتور(co-factor) در آنزیم‌های مختلف و رنگدانه‌های اساسی مس عمل می‌کند. تقریباً همه ی مس در بدن محدود به پروتئین است. مس فلزی سنگین است که در شکل آزاد سمی است . یون مس(II) تمایل به اتصال به سلول‌های پوست و جلوگیری از فرآیند انتقال از طریق دیوارهای سلول دارد. مقدار بیش از اندازه مس می‌تواند سبب سوخت و ساز غیر عادی شود. بنابراین یک نیاز بحرانی برای سنجش به موقع سطح موجود مس در محیط‌های آبی وجود دارد. غلظت مس در آب‌های آشامیدنی معمولاً خیلی پایین است( 20≥).  غلظت مس در دریاچه‌ها و رودخانه‌ها در محدوده ی 1000-5/0 با میانگین غلظت 1 می‌باشد در آب های زیر زمینی میانگین غلظت مس تقریباً 5 است. سطح مس در نمونه آبهای طبیعی پایین است، تعیین مقدار مس از نمونه       آب های طبیعی لازم است و توجه زیادی را می‌طلبد[8].

مس (II) یک فلز سنگین رایج در فاضلاب هاست. غلظت بالای این یون نه تنها رشد گیاهان و جانوران آبزی را به خطر می‌اندازد و مانع پاکی و تصفیه آب می‌شود بلکه باعث آسیب رساندن به سلامتی انسان‌ها نیز می‌شود[9] .

جدول ۱ اثرات فلزات سنگین بر موجودات و میزان سمیت آنها را نشان می‌دهد.

جدول ۱ فلزات سنگین در آب و میزان سمیت و اثرات آن‌ها بر موجودات

a) Environmental Protection Agency (EPA), The USA

b) Environmental Protection Department (EPD), Hong Kong SAR

c) Pollution control Department (PCD), The ministry of Natural Resources and Environment, Thailand

 

۹ روش‌های حذف فلزات سنگین

روش های مختلفی برای حذف فلزات سنگین و خارج نمودن آنها از محیط از جمله پساب‌های صنعتی وجود دارد که به طور عمده شامل روشهای شیمیایی و بیولوژیکی می‌گردد.

برای از بین بردن فلزات سنگین فاضلاب‌ها روش‌های زیادی ارائه شده است که شامل روش‌های حذف شیمیایی، روش تبادل یون، روش‌های الکترولیتی، روش جذب سطحی، روش اسمز معکوس(reverse-osmosis) ، روش الکترو دیالیز(electrodialytic) ، تبخیر غلظتی، حذف زیستی، استخراج حلال، لخته شدن، فرایند تفکیک پیوسته و غیره می‌باشد. به هر حال مشروط به دلایل اقتصادی و فنی این روش‌ها اکثراً در داخل و خارج پذیرفته شده اند. این روش‌ها هم باعث کاهش مقدار زیادی از محصول فاضلاب می‌شوند و هم کیفیت حذف آلودگی را بهبود می‌بخشند[7،6،4]. می‌دانیم با وجود آلودگی جدی محیط توسط فلزات سنگین، تعداد زیادی از آنها مثل نقره، سرب و مس گرانبها هستند و می‌توانند برای کارهای وسیع، بازیابی و مجدداً مورد استفاده قرار گیرند. بنابراین حذف و بازیافت فلزات سنگین از فاضلاب مورد توجه بیشتری هستند و توجه بیشتری را برای فوائد اقتصادی و بوم شناختی می‌طلبد[10].

استخراج فاز جامعه یکی از مهم ترین روش‌های جداسازی است که فوائد زیادی مثل سادگی، گزینندگی، قابلیت استفاده مجدد، قابلیت انعطاف در انتخاب فاز جامد، مصرف پایین حلال‌های آلی یا عدم نیاز به حلال‌های سمی، هزینه پایین و زمان استخراج پایین را دارند.

در روش استخراج فاز جامد (solid-phase extraction (SPE)) اساس عمل بر جذب سطحی است که معمولاً بر جاذب پلیمری غیر قطبی (فاز معکوس) به واسطه ی نیروهای واندروالسی یا فعل و انفعال‌های هیدروفوبیک استوار است. در هر حال به دلیل اینکه بیشتر فلزات یونی هستند به وسیله ی جاذب‌های پلیمری تثبیت نمی شوند. بیشتر کاربرد SPE اساساً بر جذب سطحی یون‌های فلزی سنگین به عنوان کی لیت(chelate) یا کمپلکس‌های معدنی در شکل طبیعی می‌باشد. به هر حال در بعضی موارد عامل کی لیت ساز ممکن است مستقیماً به نمونه برای کی لیت شدن با انواع عناصر اضافه شود، کی لیت به نگهداشتن بر یک جاذب فاز جامد کمک می‌کند. گزینندگی جاذب پلیمری فاز جامد عمدتاً مربوط به گزینندگی عامل کی لیت ساز است که با یون‌های فلزی و گروه‌های عاملی در ساختار جاذب کی لیت شده است]8[.

چندین ترکیب جاذب می‌توانند یون‌های فلزی محلول را به دام اندازند که شامل ذغال فعال، زئولیتها(zeolites) و خاک رس می‌باشند. این ترکیبات وقتی عاملدار می‌شوند دارای ظرفیت بارگذاری یون فلزی نسبتاً بالا و بستگی زیاد برای انتخاب یون‌های فلزی می‌شوند. این کارآیی استثنایی می‌تواند به حضور لیگاند‌های سطح مرزی نسبت داده شود که می‌تواند به طور ویژه با جذب سطحی انتخابی با یون‌های فلزی وفق داده شود. این اکسیدها و پلیمرهای عاملدار شده در پیش تغلیظ یون‌های فلزی برای سنجش محلول‌های چند جزئی و برای حذف اجزای سمی از رودهای آلوده استفاده می‌شوند [11].

در بحث روش‌های بیولوژیک نیز مدل‌های مختلفی ارائه شده است. یکی از مدل‌ها روش احیای باکتریایی سولفات می‌باشد به این ترتیب که باکتری‌های احیا کننده سولفات ترکیبات آلی مانند متانول و اتانول را با استفاده از سولفات اکسید نموده و بی کربنات و سولفید هیدروژن ایجاد می‌نماید. در مرحله ی بعد سولفید هیدروژن با یون‌های فلزات سنگین ترکیب و سولفید‌های نا محلول به شکل لجن متراکم رسوب می‌نماید.

 

روش‌های دیگری نیز برای حذف فلزات سنگین وجود دارند که عبارتند از:

- حذف فلزات سنگین آب با استفاده از ذرات نانو و پدیده ­ی اسمز

- حذف فلزات سنگین به روش جذب بیولوژیکی از محلول‌های آبی

- حذف فلزات سنگین از محیط آبی توسط جذب سطحی بر روی پوست موز اصلاح شده

-  استفاده از خاک اره در حذف فلزات صنعتی

- حذف و یا کاهش غلظت فلزات سنگین سمی از محیط آبی به کمک امواج فرا صوتی

- پاکسازی پساب‌های معدنی از کاتیون‌های سنگین با استفاده از زئولیت‌های طبیعی ایران

مراجع

[1] John hart, Encarta 2004 Encyclopedia “ water pollution”

[2]ستاد فناوری نانو.

[3] M. M.Matlock, B.S.Howerton, K.R.Henke,D. A.atwood “A pyridine-thiol ligand with multiple bonding sites for heavy metal precipitation” J. Hazardous materials B82(2001)55–63.

[4] E.Malkoc,Y.Nuhoglo “Investigations of nickel(ɪɪ) removal from aqueous solutions using tea factory waste” J. Hazardous materials B127 (2005)120–128.

[5] K.Kadirvela, K.Thamaraiselvi, C.Namasivayam “Removal of heavy metals from industrial wastewaters by adsorption onto activated carbon prepared from an agricultural solid waste” j.Bioresource Technology 76(2001)63-65.

[6] X.Ying, Z.Fang “Experimental research on heavy metal wastewatertreatment with dipropyldithiophosphate” j. Hazardous materialsB137(2006)1636–1642.

 

[7] T.Agustionokurniawan, G.Y.S.Chan, W.H.Lo, S.Babel “Physico–chemical treatmenttechniques for wastewaterladen with heavy metals” J. chemical Engineering 118(2006)83–98.

 

[8] S.Sonmez, U.divrikli, L.elci “New use of polypyrrole-chloride for selective preconcentrationof copper prior toits determination of flame atomic absorption spectrometry” J.Talanta82(2010)939–944.

 

[9] X.Xue, F.li “Removal of Cu(II) from aqueous solution by adsorption onto functionalized SBA-16mesoporous silica” J.microprous and mesoporous materials116(2008)116–122.

 

[10] H.yong, R.xu, X.xue, F.li, G.li “Hybrid surfactant-templatedmesoporous silica formed in ethanoland its application for heavy metal removal” J.Hazardous materials 152(2008)690–698.

 

[11]L.mercier, T.J.pinnavaia “Heavy Metal Ion Adsorbents Formed by the Grafting of a ThiolFunctionality to Mesoporous Silica Molecular Sieves: Factors Affecting Hg(II) Uptake” Environ.sci.Technol.1998,32,2749-2754.