مقدمه
مسأله آلودگي يكي از مهمترين و حادترين مسائل ناشي از تمدن انساني در جهان امروز به شمار مي رود چرا كه از اعماق چند هزار متري زمين گرفته تا معادن ، آبهاي تحت الارضي، بيوسفر، تروپوسفر و حتي در داخل هواپيماهاي بلند پرواز و جو خارجي زمين ، چرخه و سيستم حيات را مورد تهديد قرار داده است . مولكول آلاينده اي كه امروز از كارخانه يا منبع آلوده كنندة ديگري مثلاَ در اروپا، وارد محيط مي شود اگر تجزيه نشود يا تغيير شكل ندهد احتمالاَ بعد از چندي مي تواند در رية انسانهايي كه در قلب جنگلهاي آفريقا يا دشتهاي وسيع آسيا زندگي مي كنند وارد شود .
محيط زيست كنوني انسان در اثر فعاليتهاي آدمي همواره در معرض آلودگيهاي مختلف قرار دارند و با توجه به اختلافاتي كه انسان پرتعدادتر و پرمصرف تر از گذشته ، بر منابع محيطي وارد مي آورند لازم است به بررسي مختصري از انواع، منابع و عوارض آلوده كننده هاي محيطي بر روي انسان ، نبات، حيوانات و مواد مختلف پرداخته شود .
آلودگي براي افراد مختلف مفهوم و معني متفاوتي دارد . مردم معمولي ممكن است تحريك چشم ناشي از يك گاز يا آب آلوده را آلودگي به حساب آورند . براي كشاورزي كه يك عامل به گياهان يا حيواناتش آسيب مي رساند آلودگي محسوب مي شود اما هر گاه بخواهيم تعريف جامع و كلي براي آلودگي محيط زيست در نظر بگيريم چنين مي توان گفت كه آلودگي محيط عبارت است از «وجود يك يا چند مادة آلوده كنند در محيط زيست به مقدار و مدتي كه كيفيت يا چرخة طبيعي را بطوري كه مضر به حال انسان يا حيوان، گياه و يا اثار و ابنيه باشد تغيير دهد . به بيان ساده تر هر گاه ماده يا موادي بيگانه با غلظتي خاص وارد عناصر محيطي شوند و تعادل طبيعي آنها را بر هم بزنند صحبت از آلودگي مي شود . برای کنترل و یا حذف آلودگی می بایستی منشاء تشکیل دهنده آلودگی را شناسایی کرده و راهکارهای لازم برای رفع آنرا بیابیم.
آلودگی محیط زیست
يكي از بحران هاي امروزي كه آن را بيشتر زاييده ي گسترش تكنولوژي و پيشرفتهاي صنعتي و كشاورزي مي دانند ، آلودگي محيط زيست است . اگر کنترلی برروند رشد تصاعدی این پدیده انجام نگیرد با فاجعه محیط زیست روبرو خواهیم شد. در یک تعریف ساده، آلودگی محیط زیست عبارتست از هرگونه تغییر در ویژگیهای اجزای محیط زیست به طوری که استفاده پیشین از آنها را ناممکن کند و به طور مستقیم یا غیرمستقیم حیات موجودات زنده را به مخاطره اندازد. محيط زيست را مي توان آب، خاك، هوا و موجودات زنده دانست.
آلودگي آب
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، مي توان گفت نقش تنظيم كننده اي در طبيعت داشته و مانع تغييرات ناگهاني دما در محيط مي شود. اين در حالي است كه بخش قابل توجهي از آب مصرفي در محيط هاي خانگي، صنعتي و مزارع كشاورزي تبديل به پساب مي شود كه مي تواند منجر به آلودگي آب هاي سطحي و منابع زيرزميني و همچنين آلودگي
محيط زيست شود. به طور كلي ، اثر آلوده كننده هاي آب بر آبهاي سطحي بيشتر مشهود است ، زيرا از طرفي تخليه ي فاضلابهاي صنعتي باعث تغيير تركيب آب مي شود و از سوي ديگر ، بارندگيهاي شديد در هواي آلوده و همچنين شست و شوي زمينهاي زراعتي آغشته به كودها و آفت كشها باعث ورود بسياري مواد شيميايي در آبهاي سطحي و حتي آبهاي زير زميني مي شود.
پسابهاي گرم صنعتي گرچه فاقد مواد شيميايي هستند ، اما به علت به هم زدن شرايط زندگي آبزيان ، نوعي آلودگي معروف به آلودگي گرمايي در آب بوجود مي آورند.
فاضلاب هاي صنعتي، فاضلاب هايي هستند كه تركيب شيميايي آنها به نوع فعاليت صنعتي ايجادكننده اين نوع فاضلاب ها بستگي دارد. ورود فاضلاب هاي صنعتي به درياها سبب
آلودگي آب و در نتيجه مرگ آبزيان خواهد شد. كارخانه ها و فرآورده هاي توليدي آنها سبب آلودگي شيميايي پساب هاي صنعتي مي شود. آرسنيك، جيوه و سرب از مهم ترين تركيبات شيميايي موجود در پساب كارخانه هاي توليد كاغذ، پلاستيك و مواد شيميايي دفع آفات گياهي هستند كه سبب آلودگي محيط زيست و آب هاي جاري و سطحي مي شوند. در سال هاي گذشته بسياري از رودخانه ها با تركيبات شيميايي كه در كارخانه هاي پلاستيك سازي به عنوان ماده اوليه مورد استفاده قرار مي گرفتند، آلوده شدند كه بر اثر آن افراد ساكن در
مناطق اطراف اين رودخانه ها به علت تجمع جيوه در بافت هاي بدنشان به بيماري هاي مختلفي مبتلاشدند و علاوه بر اين به علت آلودگي آب آشاميدني با مواد شيميايي موجود در پساب اين كارخانه ها، هزاران نفر جان خود را از دست داده و يا هزاران كودك، زندگي در اين كره خاكي را با بيماري ها و نواقص مادرزادي آغاز كردند. يكي از مهم ترين پيامدهاي
نامطلوب ناشي از تخليه فاضلاب هاي صنعتي در آب هاي سطحي، مرگ ومير حيوانات آبزي بخصوص ماهي هاست كه متلاشي شدن اجساد و بقاياي اين موجودات نيز سبب افزايش آلودگي هاي زيست محيطي در آن منطقه خواهد شد.
اگرچه فاضلاب هاي صنعتي و پساب ناشي از فعاليت كارخانه ها با توجه به نوع فرآورده هاي توليدي در كارخانه هاي مختلف متفاوت است، اما افزايش تركيبات شيميايي سمي در فاضلاب كارخانه ها در مقايسه با فاضلاب هاي خانگي و همچنين برخورداري از ويژگي هاي قليايي و اسيدي بيشتر كه محيط نامناسبي را براي وجود موجودات زنده به وجود مي آورد، باعث شده است ضرورت عدم تخليه فاضلاب هاي صنعتي به آب هاي سطحي و منابع آب زيرزميني بيش از پيش مورد توجه قرار گيرد. در فاضلاب برخي از كارخانه ها مانند كارخانه هاي بهره برداري از معادن و كارخانه هاي توليد مواد شيميايي، مواد معدني بيشترين مواد آلاينده را به خود اختصاص مي دهند و اين در حالي است كه در كارخانه هاي تهيه مواد غذايي، مواد آلي بيشترين آلاينده موجود در پساب كارخانه ها هستند. با توجه به وجود مواد آلي و معدني مختلف در پساب هاي صنعتي مي توان گفت اين نوع پساب ها در مقايسه با فاضلاب هاي كشاورزي و خانگي بيشترين تاثير را در آلودگي آب ها و سلامت موجودات زنده خواهند داشت.
سمي بودن بسيار بالاي جيوه موجود در پساب هاي صنعتي يكي از بزرگ ترين نگراني هاي زيست محيطي است. پيوند جيوه با گروه هاي سولفيد ريل آنزيم ها و پروتئين منجر به غيرفعال سازي سلول هاي حياتي خواهد شد و پيامدهاي نامعلومي در شيوع بيماري هاي مزمن و حتي مرگ موجودات زنده به همراه خواهد داشت. وجود جيوه در آب خطرات قابل توجهي را به وجود مي آورد، به عنوان مثال جيوه موجب تشكيل تركيبات ارگانومتاليك يا آلي فلزي مانند متيل جيوه مي شود كه اين تركيبات مي تواند به مدت طولاني در بدن موجودات زنده تجمع يافته و باقي بماند. به علت بالابودن فشار بخار جيوه، اين ماده بسرعت در محيط پراكنده و با حركت مناسب هوا جذب گياهان و جانوران مي شود.
بررسي ها و آزمايش ها، آلودگي منطقه اي و جهاني جيوه و مسموميت ناشي از آن را در اين مناطق تاييد كرده است. با توجه به اين موضوع در سال هاي اخير استفاده از مواد جديد به منظور حذف فلزات سنگين از پساب ها مورد توجه قرار گرفته است كه در اين ميان، نانوذرات به عنوان يكي از مناسب ترين جاذب ها براي حذف فلزات سنگين شناخته شده اند. با توجه به اين كه نانوذرات ارزان و غيرسمي بوده و به ميزان قابل توجهي در دسترس هستند، فرآيند جذب آلاينده ها 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 شبكه اي از واكنش پذيري بسيار بالايي برخوردارند.
جيوه فلزي است كه در ساخت بسياري از لوازم خانگي مانند فشارسنج، دماسنج و لامپ هاي فلورسنت از آن استفاده مي شود. جيوه موجود در اين لوازم، در فضايي محصور شده است، بنابراين عارضه اي 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 كليه ها آسيب مي رساند 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 نمي شود، اما مي تواند از طريق جانوران كوچك مانند ماهي ها كه بخشي از مواد غذايي مصرفي انسان ها هستند، وارد زنجيره غذايي ما شود. معمولاغلظت جيوه موجود در ماهي ها از غلظت جيوه موجود در آبي كه ماهي ها در آن زندگي مي كنند، بيشتر خواهد بود. افزايش تجمع جيوه در بدن ماهي ها 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 ماهيچه هاي بدن مي شود كه ناشي از تغييرات ايجاد شده در مغز و نخاع است.
تأ ثیر فاضلاب وپس ابهای صنعتی كارخانجات بر آبزیان
بطور كلی ضایعات وپس آبهای صنعتی كارخانجات به صورت: مواد آلی گیاهی وجانوری ( اجسادوبقایای آنها ) _مواد آلی شیمیای( شامل: سموم گیاهی ، پاك كننده ها وهیدروكربنها) _ عناصروتركیبات معدنی _رسوبات _ مواد رادیواكتیو _حرارت _فلزات سنگین وغیره …می باشند .
اثرات ایجاد شده ناشی از فاضلابهای صنعتی در منابع آبی شور وشیرین تا حدودی یكسان است كه برخی از انها بطور خلا صه به قرار زیر می باشد .
فاضلا بهای صنعتی كا رخانجا ت شستشوی الیاف و پس ما نده های كارخانجات شیمیای كه منشأ الی دارند . به شدت آبها را قلیای كرده ، بی.ا. دی. آب را افزایش می دهند .
كارخانجات گوشت ،لبنیات ،نی شكر، به همراه تقطیر وكنسرو كردن آنها در آ بها به علّت تجزیه باكتریها ، بی.ا.دی. را افزایش واكسژن محلول را كاهش میدهند .
فاضلاب كارخانجات تولید كاغذ كه محتوی تكه های چوپ –پنتا كلروفنل –پنتا كلروفنات سدیم-متیل مركاپتان وسولفات ها ، هستند به شدت خورنده بوده وسمّ مهلكی برای ما هیان ایجاد میكنند . همچنین باكتریهای تولید كننده گاز با استفاده از سولفاتهای حاصله از تولید كاغذ ، محیط آب را آلوده وكم اكسیژن می كنند .
دسته های ماهی وقتی در چنین آب وشرایطی قرار می گیرند ،یا كوچ كرده ویا به كلی نابود می شوند.
نیروگاههای اتمیو هسته ای با ایجاد ضایعات مواد رادیو اكتیوی در كمترین زمان بالا ترین مقدار آلودگی وتغیرات را در آب وماهی ها ایجاد میكنند . این تركیبات با تغیرات ژنتیكی ما هیان منجر به مشكلات فراوان می شوند.
فاضلاب كار خانجات متالوژی مثل :
كار خانه های ذوب آهن كه از آب برای سا ختن ذغال كك استفاده می كنند ، بسیار اسیدی بوده ومواد سمّی فراوانی مانند : فنل ، سیا نوژن ، سرباره ، كك و جامدات بسیار ریز محلول در خود را وارد منا بع آبی كرده ،باعث تغیرات و مرگ ومیر ماهیان می شوند .
بطور كلی كلّیه فاضلاب های صنعتی كارخانجات كه از طرق فراوان وارد محیطهای آبی می شوند،
در مرحله اول منجر به تغیرات ،در پارا مترهای فیزیكوشیمیا ی آب شده سبب بروز مشكلات عدیدهایمی شوند .
گونه های مختلف آبزیان وماهی ها ،دامنه های محدودی از این تغیرات را می توا نند تحمّل نما یند.
همچنین برای رشد وحفظ سلامتی خود به حد معینی از پارامتر هاِی مانند : پی.اچ – درجه حرارت- اكسیژن – سختی – و….. نیاز دارند .
از بین این عوامل محیطی ، درجه حرارت اب و دامنه تغیرا ت آن مهمترین نقش را در زندگی آبزیا ن داراست . بدلیل آنكه تمام فعالیت های فیز یولوژیكی ماهیان ، اعم از تغذ یه ،رشد، تكثیر ومقاومت در برابر بیماریها متأثر از آن است. بنا بر این درجه حرارت آب از لحاظ كمّی وكیفی ، بایستی در دامنه مطلوب ومورد نیاز آبزیان باشد.
اكثر كارخانجات مانند: كارخانه های تولید انرژی الكتریكی ، از آب برای سرد كردن تأ سیسات خود
استفاده می كنند ،كه فاضلاب این نوع كارخانجات دارای آبهای با درجه حرارت بالا هستند. كه افزایش درجه حرارت خود نوعی آلودگی به حساب میآید . زیرا این گونه فاضلابهای گرم وقتی
وارد منا بع آبی میشوند ،باعث گرم شدن آبهای مسیر و خود آن منبع آبی میشوند.
این گرما باعث كاهش وزن مخصوص و ویسكوزیته آب میگردد، در نتیجه ظرفییت حمل اكسیژنی آن كاهش می یابد . یعنی آب زودتر به حالت اشباع رسیده و اكسیژن كمتری را برای رسیدن به حد اشباع قبول میكند . همچنین نسبت رسوب شدن در این گونه آبها به شدّت افزایش می یابد ، تبخیر نیز سریع شده ،شوری افزایش پیدا می كند. در این شرایط اكثر ماهیها وآبزیان در برابر این تغیرات اگر هم جزیء باشد ، واكنش نشان میدهند. به عبارت دیگر اگر این تغیرات كم ولی دایمی باشد ، می تواند فون وفلور منطقه را تغیر دهد .
با توجّه به این كه اكثر آبزیان در منابع آبی با یك درجه حرارت معین ومخصوص به خودشان رشد و تولید مثل میكنند، در اثر این تغیرات ، ماهیها یا جلوتر از حد معمول تخم ریزی میكنند ، یا اینكه هرگز تخم ریزی نخواهند كرد .
از طرف دیگر لاروهای كه زودتر بدنیا آمدند ،غذا بدست نیاورده ازبین خواهند رفف بنابراین دراین شرا یط تعادل زندگی آبزیان به هم خورده و پوشش آب توسط اجتماعات آبزی به كلی دگرگون میشود. برخی آبزیان مانند ماهیان سردآبیهم خیلی سریع تر به مرحله مرگ ومیر می رسند.
بنابراین اكثر پس آبهای كارخانجات باعث می شوند كه اجتماعات آبزی تغیر كرده ومواد غذای آب تغیركند اكثر آنها باعث می شوند كه اجتماعات آبزی تغیر نمایند ومواد غذای آب تغیر كند.
گاهی اوقات این تغیرات در دریا ودریاچه ها فراتر می شوند. یعنی باعث تغیرات ساختمانی آب آنها می گردند .
بطوری كه در این گونه آبها با شدّت گرفتن رسوب گذاری آلگها، مواد آلی ومعدنی رسوب پیدا می كنند كه تجزیه كامل آنها در كف باعث مسطح تر شدن بستر آنها می شوند .در اثر این فرایند رسوب گذاری لاروها وتخم آبزیان نابود می گردند . همچنین در بعضی از نقاط ارتفاع آب كاهش یافته وماهیان دیگر قادر نخواهند بود كه در آنجا به زیست خود ادامه دهند.
رویش گیاهان باتلاقی افزایش پیدا میكند و بتدریج كل دریاچه به زمین باتلاقی مبدل میشود. بنا براین اگر از این تغیرات جلو گیر نشود .یعنی رسوبات از كف خارج نشوند ،محیط آبی به مرداب باتلاقی مبدل خواهد شد. فلزات وتأثیر آلودگی آنها اثرات آلودگی بعضی ازفلزات ( ناشی از حمل آنها درپس آبها ی صنعتی ) مانند : مس ،سرب وجیوه شناخته شده است. ولی اثرات بعضی از فلزات دیگر مانند: كرم ، كادمیم ، كبالت ،نیكل ، كاملا مشحص نمی باشد . بنابراین وجود برخی از این مواد در گوشت ماهیها ،صدفها وغیره بعد از مصرف آن توسط انسان ،ایجاد ناراحتیهای بسیار شدیدی می كند كه بایستی از ورود این گونه آبهای صنعتی آلوده به محیطزیست آبزیان جلوگیری شود .
ماهی ها این فلزات را یا از طریق برانشی ها جذب كرده ویا از طریق تغذیه كردن وارد بدن خود میكنند.
برخی از این مواد مانند متیل جیوه دربدن ماهیها بعد از تجمع ذخیره می شوند . مثلا نوع ماهی پیكرل حدود پنج جزء در میلیون (۵ppm ) جیوه وتركیبات آن را در خود جمع و ذخیره می كند . مصرف این نوع ماهیان توسط انسان ، به مرور زمان سبب كوری ، كرولالی و در آخر مرگ می شود .
تركیبات سرب در آب از طریق زئو پلانكتون ها جذب وسپس وارد زنجیرهء غذای آبزیان میشوند كه به نوبهء خود سمّی وبرای ماهیها ایجاد مشكل می نماید ودر انسان سیستم عصبی را مختل و عضلات را شل می كند .مس وتركیبات آن در ماهیها وصدفها ، باعث سبز یا آبی شدن آنها می شوند . مقدار یك میكروگرم این تركیبات برای آبزیان كشنده است ودر نهایت در انسان باعث بروز مشكلات فراوان می گردند.
راهکارها
باتوجه به مطالب گفته شده در مورد آثار مخرّب پس آبهای صنعتی ،كه اكثر آنها آلودگی حرارتی ایجاد می كنند . بایستی قبل از ورود انها به اكو سیستمها ی مختلف آبی وایجاد هر گونه تغیرات ، از طریق متدهای گو ناگون تصفیهء آب ( مهمترین آنها تصفیه های بیو لوژیكی ) پاكسازی اولیه گردند . فاضلاب هاي صنعتي براي استفاده مجدد و بازگشت به طبيعت به تصفيه نياز دارند و عموما از روش هاي مختلفي با توجه به مصرف آب و آلودگي آن براي تصفيه پساب ها استفاده مي شود. بسياري از پساب هاي صنعتي و بخصوص پساب هاي ايجاد شده در مجتمع هاي 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 روش هاي مختلفي براي تصفيه پساب هاي صنعتي استفاده مي شود كه از بين آنها مي توان به استفاده از جاذب هاي مختلف براي جذب جيوه موجود در پساب هاي صنعتي اشاره كرد. عبور پساب هاي صنعتي از ستون هاي جاذب سبب جذب سطحي آلاينده ها مي شود تا پس از اشباع مواد جاذب، ستون هاي جاذب در معرض فرآيند دفع قرار گيرند و يا مواد جاذب جديدي جايگزين آنها شود. علاوه بر اين براي تصفيه فاضلاب هاي صنعتي مي توان از روش هاي بيولوژيكي نيز استفاده كرد كه
هريك از اين روش ها داراي معايب و مزايايي هستند. از مهم ترين معايب روش هاي متداول در تصفيه فاضلاب هاي صنعتي مي توان به هزينه بالاي آنها اشاره كرد؛ چرا كه در بسياري از روش هاي موجود ملزم به استفاده از نوعي ماده بخصوص با توجه به نوع آلودگي شيميايي ايجاد شده در پساب هاي صنعتي هستيم كه موانع و مشكلات بسياري را به همراه خواهد داشت.
اما محققان بر اين باورند كه استفاده از فناوري نانو مي تواند بسياري از اين موانع را از ميان برداشته و به عنوان روشي مناسب در صنعت آب و فاضلاب مورد استفاده قرار گيرد. يكي از مهم ترين ويژگي هاي فناوري نانو مقرون به صرفه بودن اين روش در مقايسه با روش هاي ديگر مانند استفاده از سيستم هاي آب شيرين كن است. علاوه بر اين نبود پسماند و شيرابه هاي ناشي از تصفيه آب و فاضلاب در روش هاي مبتني بر فناوري نانو سبب شده است اين روش ها به عنوان روش هاي سبز دوستدار محيط زيست مورد توجه قرار گيرد.
