دانلود رایگان


بررسی زمین شیمی فلزات سنگین و ترکیبات آروماتیک - دانلود رایگان



دانلود رایگان در چند دهه اخیر با پیشرفت­های صنعتی، افزایش وسایل نقلیه، افزایش شهرنشینی و بهبود کیفیت زندگی مردم در تمام کشورها به­­ویژه کشورهای درحال­توسعه، مواد آلاینده

دانلود رایگان
بررسی زمین شیمی فلزات سنگین و ترکیبات آروماتیک چندحلقه ای(PAHs) در غبار خیابان کلان شهر اصفهان(شعاع 50 کیلومتری) زمین ­شیمی شهری نیز به بررسی نابه هنجاری­های ناشی از افزایش غلظت آلاینده­ها در محیط شهری و تاثیر این مسئله بر تندرستی ساکنین شهرها می­پردازد.در این مطالعه غلظت برخی از فلزات سنگین و نیز ترکیبات آروماتیک چندحلقه­ای(PAHs)، در غبار خیابان کلان­شهر اصفهان اندازه­گیری شد.نتایج تحلیل تجزیه شیمیایی نشان داد، غلظت بالای فلزات سنگین به عواملی همچون ترافیک، سایش قطعات مختلف اتومبیل( بدنه، لنت ترمز، تایر و غیره)، فرسایش سطح جاده، فرسایش و تجزیه رنگ­های به کار برده شده در خیابان و اتومبیل­ها ارتباط دارد. همچنین غلظت بالای PAHs در درجه اول ناشی از سوختن ناقص سوخت­های فسیلی است. می­توان به عواملی چون ترافیک و سایر فرایندهای درون­شهری به­عنوان مهم­ترین منابع ترکیبات آروماتیک چندحلقه­ای در غبار خیابان کلان­شهر اصفهان اشاره کرد.درجه آلودگی در تمام ایستگاه­ها بیش از 32 می­باشد، که نشان دهنده وضعیت آلودگی با درجه خیلی بالاست. طبق نظر هاکانسون در صورتی که درجه آلودگی بیش از 20 باشد سریعاً باید تمهیداتی جهت پاکسازی و یا کاهش آلاینده­ها اندیشید. همچنین با توجه به میانگین شاخص خطر برای فلزات سنگین، عنصر کادمیم در رده خطر بسیار زیاد، عناصر سرب و آرسنیک در محدوده خطر زیاد و عناصر نیکل، مس، روی و کروم در محدوده متوسط قرار دارند. در مورد PAHs باید گفت غلظت تمام این ترکیبات بیش از حد مجاز در هوای تنفسی است و تمام ایستگاه­ها آلودگی به این ترکیبات را نشان دادند.
کلید واژگان: غبار خیابان، ترکیبات آروماتیک چند حلقه­ای، درجه آلودگی، شاخص خطر.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه
1-1-مقدمه................................................................................................................................................. 2 1-2-زمین­شیمی­زیست محیطی.......................................................................................................... 3 1-3-زمین­شیمی شهری....................................................................................................................... 4
1-4-منابع ورود طبیعی عناصر به محیط........................................................................................ 6
1-5-منابع انسانزاد آلودگی.................................................................................................................. 6
1-5-1-سوخت فسیلی......................................................................................................................... 7
1-5-2-سایر فعالیت­های صنعتی....................................................................................................... 8
1-5-2-1-متالورژی............................................................................................................................... 8
1-5-2-2-تولید لوله­های سفلی و آجر.............................................................................................. 8
1-5-2-3-تولید سیمان......................................................................................................................... 9
1-5-2-4- آلودگی ناشی از حمل ونقل............................................................................................ 9 1-6- نهشت جوی آلاینده­ها................................................................................................................ 10
1-7- آلودگی محیط شهری................................................................................................................ 11
1-8-غبار خیابان..................................................................................................................................... 12
1-8-1-اثرات غبار بر سامانه­های محیطی و سلامت انسان........................................................ 13
1-8-2-فلزات سنگین در غبار خیابان در محدوده شهر............................................................. 15
1-8-2-1-روی........................................................................................................................................ 16
1-8-2-2-سرب...................................................................................................................................... 17
1-8-2-3-مس........................................................................................................................................ 19
1-8-2-4-آهن........................................................................................................................................ 21
1-8-2-5-کادمیم.................................................................................................................................. 21
1-8-2-6-کروم........................................................................................................................................ 23
1-8-2-7-مولیبدن................................................................................................................................ 25
1-8-2-8-نیکل....................................................................................................................................... 26
1-8-2-9-منگنز..................................................................................................................................... 27
1-8-2-10-آرسنیک............................................................................................................................ 28
1-8-2-11-آلومینیم.............................................................................................................................. 30
1-8-2-12-کبالت................................................................................................................................... 31
1-8-2-13-قلع...................................................................................................................................... 33
1-8-2-14-آنتیموان................................................................................................................................ 35
1-9-ترکیبات آروماتیک........................................................................................................................... 36 1-10-هیدروکربن­های آروماتیک چند­حلقه­ای.................................................................................. 37 1-10-1-ویژگی­های شیمیایی هیدروکربن­های آروماتیک چند حلقه­ای.................................... 38 1-10-2-منشا هیدروکربن­های آروماتیک چندحلقه­ای.................................................................. 41
1-10-3-ترکیبات PAH در محیط زیست........................................................................................ 49
1-10-4-راه­های ورود ترکیبات PAHبه بدن.................................................................................... 51 1-10-5-تجزیه و فروکاهی ترکیباتPAH در غبار خیابان........................................................... 52 1-11-ضرورت انجام پژوهش.................................................................................................................. 53 1-12-مطالعات پیشین ........................................................................................................................... 54
فصل دوم: منطقه مورد مطالعه
2 -1-جغرافیای منطقه مورد مطالعه....................................................................................................... 57 2-2- هواشناسی منطقه.............................................................................................................................. 59 2-3- صنعت................................................................................................................................................... 60 2-4-منابع آلاینده شهری........................................................................................................................... 61 2-5-زمین شناسی منطقه.......................................................................................................................... 62 2-5-1- زون ایران مرکزی.......................................................................................................................... 62 2-5-2-زون سنندج – سیرجان............................................................................................................... 64 2-5-3- زون زاگرس مرتفع یا زاگرس رورانده...................................................................................... 65
فصل سوم: بررسی زمین شیمی فلزات سنگین در غبار خیابان
3-1- مقدمه.................................................................................................................................................... 73 3-2-اهمیت نمونه­برداری............................................................................................................................ 74 3-3-نمونه­برداری........................................................................................................................................... 75 3-4- تفسیر نتایج فلزات سنگین در نمونه­های غبار خیابان............................................................. 77 3-4-1-تحلیل آماری داده­های نمونه­های غبار خیابان........................................................................ 78 3-4-2- آمار توصیفی فلزات سنگین...................................................................................................... 79 3-4-3-ضریب غنی شدگی....................................................................................................................... 84 3-4-4- شاخص زمین انباشت................................................................................................................. 87 3-4-5-شاخص خطر بالقوه بوم­شناختی فلات سمناک..................................................................... 89 3-4-6-ضریب و درجه آلودگی................................................................................................................. 96 3-4-7- شاخص آلودگی و شاخص تجمعی آلودگی......................................................................... 100 3-4-8-نسبت و شاخص خطر................................................................................................................. 105 3-4-9- جذب روازنه شیمیایی............................................................................................................... 112 3-5-تشخیص منبع احتمالی فلزات....................................................................................................... 113 3-6-آزمون تحلیل آماری........................................................................................................................... 116 فصل چهارم: بررسی زمین­شیمی ترکیبات آروماتیک چند حلقه­ای در غبار خیابان
4-1- مقدمه.................................................................................................................................................. 119 4-2- نمونه­برداری........................................................................................................................................ 119 4-3-تفسیر نتایج ترکیبات آروماتیک چند حلقه­ای در نمونه­های غبار خیابان.......................... 124 4-3-1- روش­های آماری........................................................................................................................... 124 4-3-2- ضریب همبستگی........................................................................................................................ 127 4-3-3- غلظت ترکیباتPAH در ایستگاه­های مختلف.................................................................... 129 4-4-نفتالن.................................................................................................................................................... 140 4-5-اسنفتیلن.............................................................................................................................................. 141 4-6- اسنفتن................................................................................................................................................ 142 4-7- فلورن................................................................................................................................................... 143 4-8- فنانترن................................................................................................................................................ 143 4-9- آنتراسن............................................................................................................................................... 144 4-10- فلورانتن............................................................................................................................................ 145 4-11-پایرن................................................................................................................................................... 146 4-12- بنزو(a) آنتراسن............................................................................................................................. 147 4-13-کرایزن................................................................................................................................................ 148 4-14- بنزو(b+k)فلورانتن......................................................................................................................... 149 4-15- بنزو(a)پایرن.................................................................................................................................... 150 4-16-مجموع هیدروکربن­های آروماتیک چند حلقه­ای.................................................................... 151 4-17-PAHهای سرطان­زا و غیر سرطان­زا.......................................................................................... 152 4-18-تعداد حلقه­های ترکیباتPAH.................................................................................................... 156 4-19- ضریب هم­ارز سمناکی................................................................................................................. 161
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات
5-1-نتیجه­گیری........................................................................................................................................ 165 5-2-پیشنهاد برای مطالعات آینده........................................................................................................ 167 - فهرست منابع و مأخذ فهرست جدول ها
عنوان و شماره صفحه
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
فصل اول
مقدمه
در چند دهه اخیر با پیشرفت­های صنعتی، افزایش وسایل نقلیه، افزایش شهرنشینی و بهبود کیفیت زندگی مردم در تمام کشورها به­­ویژه کشورهای درحال­توسعه، مواد آلاینده­ محیط زیست، افزایش چشمگیری یافته ­است. تراکم بالای جمعیت نیز باعث افزایش آلودگی محیط­های شهری شده ­است، به طوری که طبیعت به تنهایی قادر به از بین بردن این آلاینده­ها نیست. آلودگی هوا از جمله نگرانی­هایی است که جامعه امروزی بشر با آن دست به گریبان است و توجه به آن موضوعی بسیار مهم می­باشد. آلودگی هوا آمیخته­ای از مخلوط ذرات جامد و گازهای موجود در هواست، که برای سلامت انسان، حیوان و سایر جانوران موجود در یک بوم­سامانه مضر می­باشد. گسیل­های خارج شده از اگزوز اتومبیل­ها، فلزات سنگین ناشی از فرسایش قطعات ماشین­آلات، مواد شیمیایی ناشی از کارخانه­ها، گرد و غبار، و حتی گرده گیاهان، می­تواند موجب آلودگی محیط جو گردد. باید توجه داشت برخی از این آلاینده­ها دلیل بروز برخی مشکلات در مقیاس جهانی همچون نازک شدن لایه اوزون در جو زمین، و گرم شدن جهان هستند. در این پژوهش از میان خیل عظیم آلاینده­های جو، تمرکز بر روی پدیده غبار، به­ویژه غبار نهشته شده بر سطح خیابان­هاست، که از آن­ به­عنوان "غبار خیابان" یاد می­شود. این ذرات اختلالاتی همچون سوزش چشم، آسم، برونشیت، آسیب به ریه، سرطان، مسمومیت ناشی از فلزات سنگین، اثر بر روی دستگاه قلبی-عروقی، و اختلالات بینایی را به همراه دارد. از بین آلاینده­های موجود در غبار خیابان، فلزات سنگین و نیز هیدروکربن­های آروماتیک چندحلقه­ای نگرانی­ زیادی را برای پژوهشگران و دولت­ها ایجاد کرده­اند­، که دلیل این نگرانی­ها قابلیت انباشت و پایستاری زیست­محیطی آنها می­باشد. انباشت فلزات سنگین در محیط­های مختلف می­تواند باعث کاهش کیفیت محیط­زیست و اثر بر روی تندرستی انسانها به­ویژه کودکان به علت تحمل کم آنها در برابر تأثیرات فلزات سنگین و نیز بلع نا­خواسته و غیرعمدی غبار یا خاک از مسیر دست به دهان، شود. مهم­ترین اثرات تندرستی فلزات سنگین شامل صدمه به DNA، جهش­زایی، سرطان­زایی و آسیب جنینی است. از سوی دیگر، هیدروکربن­های آروماتیک چندحلقه­ای که از منابع مختلف طبیعی و انسان­زاد تولید می­شوند، می­توانند بر کیفیت هوا، آب و خاک تاثیرگذار باشند، و به طور مستقیم و یا غیرمستقیم سلامت ساکنان بوم سامانه را با خطرات جدی مواجه سازند.
1-1- زمین­شیمی زیست­محیطی
بسیاری از مباحث زیست­محیطی نیازمند آشنا بودن با اصول زمین­شیمی، و حرکت آلاینده­هاست. زمین­شیمی زیست­محیطی، نظامی است که از شیمی اجزاء سازنده گازی، مایع و جامد زمین، و نیز گونه­های زنده برای پی بردن به اثرات آلودگی فلزات سنگین بر بوم­سامانه­ها استفاده می­کند. زمین­شیمی در ارتباط با شرایط زیست­شناختی، شیمیایی و فیزیکی محیط مانند گرما، حالت ماده، اسیدینگی، پتانسیل اکسایش – کاهش، هدایت الکتریکی، فعالیت باکتریایی است. تمام این عوامل بر تحرک، گسترش، توزیع، ته­نشینی و غلظت فلزات و شبه فلزات بالقوه سمناک که به تندرستی اندامگان­ها در یک بوم­سامانه آسیب می­رساند، اثر دارند. داده­های زمین­شیمیایی زیست­محیطی، شرایط شیمیایی نابی را تعیین می­کند که در آن تهدیدی برای ساکنین یک بوم­سامانه وجود نداشته باشد، خواه این خطرات ناشی از نفوذ شیمیایی حاصل از هوازدگی سنگ­ها و تخریب آنها باشد و خواه از محیط زیستی باشد که در خطر آلودگی عناصر شیمیایی ناشی از فعالیت­های انسانی است. زمین­شیمی زیست­محیطی مناطقی را که در خطر دخالت­های شیمیایی انسانزاد و طبیعی است مشخص کرده، و ورود فلزات در غلظتی که برای محیط­زیست و ساکنین آن خطرناک است را مشخص کرده، و در نهایت سعی بر کاهش آنها در منبع انجام می­گیرد. شیمی هر سامانه زمین­شناختی طبیعی، می­تواند به صورت بالقوه تحت تاًثیر فلزات سنگینی قرار گیرد که در محیط­زیست در اثر فعالیت­های انسان وارد می­شوند. البته کمبود عناصر سنگین ضروری مانند مس، روی، سلنیم در ذخیره غذایی سبب بیماری و درنهایت مرگ می­شود. بنابراین، کنترل فلزات سنگین و حفظ تعادل بین ورود و خروج این عناصر در یک بوم­سامانه، لازم و ضروری است. عوامل مختلفی بر حرکت، گسترش، توزیع، و ته­نشینی و غلظت فلزات سنگین تأثیر می گذارند. در شرایط به شدت اسیدی، فلزات سنگین می­توانند متحرک شوند، درحالی­که برخی دیگر از فلزات غیرمتحرک شده و جذب اکسی – هیدروکسیدهای آهن و منگنز، یا جلبک­ها و سایر ذرات می­شوند و در پاره­ای موارد، فلزات بالقوه سمی همراه فلزات وارد رودخانه­ها و نهرها شده، و یک بوم­سامانه را برای دوره زمانی طولانی­ای غیرقابل زیستن می­کنند. نقش زمین­شیمیدان­ها، بررسی غلظت بالای فلزات بالقوه سمناک در یک بوم­سامانه، و با پی بردن به منابع احتمالی فلزات است. زمین­شیمیدان­ها اصول تحرک­پذیری شیمیایی در فازهای گازی، جامد و مایع را برای آشکارسازی سرنوشت و راههایی که فلزات از طریق آن وارد بوم­سامانه­ها می­شوند به کار می­برند، و غلظت طبیعی را برای هر نوع نمونه­ای که تجزیه می­شود تعیین می­کنند تا سلامت اندامگانها، و محیط­هایی که در ارتباط با آنها هستند را کنترل کنند. زمین­شیمیدان­ها به پاسخ فلزات آلاینده به شرایط فیزیکی، شیمیایی و زیست­شناختی پی می­برند و موثرترین، اقتصادی­ترین، و اجتماعی­ترین روش­ها را برای حل مشکل آلایندگی فلزات سمی موجود به کار می­برند. از این دانش برای برنامه­ریزی پروژه­های توسعه، همراه با جلوگیری از تخریب­های آتی ناشی از ورود آلاینده­های فلزی بالقوه سمی به محیط­زیست استفاده می­شود (Siegel, 2002).
1-2- زمین شیمی شهری
بر مبنای بررسی های سازمان ملل در سال 2001 ، پیش­بینی گردید که جمعیت جهان از 1/6 میلیارد نفر در سال 2000 به 3/8 میلیارد نفر در سال 2030 افزایش می­یابد. در این بررسی همچنین مشخص شد که 47% جمعیت جهان در نواحی شهری زندگی می کنند، و این میزان درسال 2030 به 50% می رسد(United Nation, 2001). از دیدگاه محیط­زیست و بهداشت، توسعه شهری می­تواند اثری فوری بر محیط­زیست و کیفیت بهداشت داشته باشد، چرا­که فعالیتهای مختلف انسانی مانند فعالیتهای شهری، خانگی، صنعتی، تجاری و کشاورزی، روزانه انواع آلاینده های سمی و بالقوه سمی را وارد محیط­زیست می کند(Nriagu, 1979, 1996; Nriagu and Pacyna, 1988). در محیط شهر که این فعالیتها شدیدتر است، گسیل آلاینده های آلی و فلزی با شتاب بیشتری انجام می­گیرد، و محیطهای شهری ناگزیر بیشتر در معرض آلودگی و تخریب محیط­زیست هستند(Nriagu, 1988; Kreimer, 1992; Thornton, 1993). فلزات در محیط­زیست تجزیه­ناپذیر و انباشت­پذیرند. بنابراین، افزایش گسیل آنها در محیط، به بروز نابهنجاری غلظت فلزی(افزایش غلظت) در بیشتر محیط­های شهری منجر می شود. حضور بلند مدت آلاینده های شهری به ویژه در خاک، غبار و در مجاورت محیط­زیست انسان، تأثیر مهمی بر در معرض قرارگیری انسان به این آلاینده ها از راه استنشاق، بلع و تماس پوستی دارد(Mielke and Reagan, 1998; Boyd et al., 1999; Mielke et al., 1999). توجه به این موضوع در سالهای اخیر به ایجاد رشته ای جدید در زمین شناسی به نام زمین شیمی زیست محیطی شهری(Urban environmental geochemistry) منجر شده ­است. زمین شیمی زیست­محیطی شهری، مطالعه برهمکنش پیچیده و روابط درونی بین عناصر شیمیایی و ترکیبات آنها، در محیط­زیست شهری است. این رشته اثرهای گذشته و جدید فعالیتهای صنعتی انسان بر شهرها و اثر عوامل زمین­شیمیایی بر گیاه، سلامت انسان و جانوران را بررسی می کند(شکل1-1).
شکل 1-1- اجزای اصلی یک محیط شهری.
بنابراین با توجه به تعریف زمین شیمی زیست­محیطی شهری، به منظور درک صحیح اثر عناصر جزئی بر محیط زیست(طبیعی و شهری) و سلامت موجودات زنده، پژوهشگر باید شناخت نسبی در زمینه زیست­شناسی زیست­محیطی، سم شناسی زیست­محیطی، آسیب­شناسی زیست محیطی، زمین­شیمی زیست­محیطی، و همه گیر­شناسی زیست­محیطی داشته باشد.
1-3- منابع طبیعی ورود عناصر به محیط
در سامانه های طبیعی، عناصر از سنگها، کانیها، کانسنگ ها، مواد، گازها و بخارات همراه با فعالیتهای آتشفشانی و چشمه های آبگرم وارد محیط می شوند. عناصری که در حین فرآیند هوازدگی و تشکیل خاک از سنگهای اولیه جدا می شوند، یا در خاک باقی می مانند و یا به آبهای سطحی و سفره های آب زیرزمینی وارد می شوند. با توجه به شرایط فیزیکی، شیمیایی و زیست­شناختی محیط، و پتانسیل زیست­دسترس­پذیری، عناصر از طریق آب یا خاک به شبکه غذایی راه می یابند.
1-4- منابع انسانزاد آلودگی
با توسعه و پیشرفت جوامع بشری، اثرات انسان­زاد بر محیط­زیستبه صورت پدیده­ای نوظهور پا به عرصه گذاشت. با گذشت زمان این اثرات به طور شگفت آوری با افزایش جمعیت، شهر نشینی و صنعتی شدن شدت گرفت(Fyfe, 1998). بنابراین بشر،محیط­زیست دست­نخورده اولیه را تحت تأثیر قرار داد. بسیاری از فعالیت های انسان که به آلودگی محیط­زیست و به­ویژه محیط جو منجر می شود، عبارت اند از:
1- استخراج منابع معدنی و فرآوری آنها
2- ذوب و خالص سازی کانسنگ­های معدنی و تولید کنستانتره
3- تولید انرژی از سوخت های فسیلی، هسته­ای، زمین­گرمایی و برقابی
4- سایر فعالیت های تولیدی و صنعتی مانند صنایع متالورژی و شیمیایی، تولید آجر و لوله، کارخانه­های سیمان، صنایع شیشه و سرامیک، رنگ و پلاستیک و تولید کود شیمیایی.
5- دفع پسماندها به ویژه زباله­های خانگی، خاکستر، فاضلاب، پسماندهای هسته­ای و سوزاندن انواع پسماندها.
6- فعالیت های کشاورزی مانند استفاده همزمان از کودهای شیمیایی و حیوانی با لجن فاضلاب، استفاده از آفت­کش ها و غیره
7- حمل و نقل شهری و جاده­ای
8- تصفیه و انتقال آب آشامیدنی(با لوله و اتصالات فلزی)
1-5-1- سوخت فسیلی
سوزاندن سوخت­های فسیلی(نفت، زغال­سنگ، گاز)، بخش اعظم نیروی تولیدی را برای مصارف خانگی و صنعتی در جهان تأمین می کند. در سال های اخیر به دلیل تولید حجم زیادیCO2،و ارتباط این گاز با اثر گلخانه ای، سوزاندن سوخت های فسیلی مورد توجه قرار گرفته است. علاوه بر این، سوزاندن سوخت های دارای غلظت بالای گوگرد در برخی مناطق منجر به تولید SO2 و SO3 شده­است که مانند گسیل کارخانه­های ذوب، منجر به ایجاد باران اسیدی می شود.
پیامد دیگر زیست­محیطی استفاده از سوخت های فسیلی برای تولید نیرو، به غلظت بسیار بالای عناصر جزئیموجود در این سوخت ها باز می­گردد. اگرچه سوخت های فسیلی عمدتاً از مواد آلی تشکیل شده اند، اما حاوی مقادیر متغیری از اجزای سازنده غیر­آلی نیز می باشند که پس از سوختن، در خاکستر تولید شده بر جای می ماند، و مقداری نیز بهجو گسیل می شود. خاکستر باقی مانده می تواند حاوی عناصر بالقوه خطرناک زیادی باشد، بنابراین در دفع این خاکستر ها باید دقت شود. به هر حال مقداری از ترکیبات غیر­آلی طی سوختن، گسیل می شوند و می توانند خاک، آب و زیست­کره را در نزدیکی نیروگاه تحت تأثیر قرار دهد.
عناصر جزئی زیادی در سوخت های فسیلی یافت شده­است. غلظت های واقعی عناصر مجزا متغیر بوده، و به منشأ سوخت بستگی دارد. به هر حال، گفته می شود که در اروپا، سوزاندن نفت و زغال­سنگ، به شدت در نهشت جوی آرسنیک، کادمیم، کروم، مس، نیکل و وانادیم نقش دارد (Ruhling, 1994). همچنین گفته می شود که سوزاندن زغال­سنگ، منبع اصلی انسانزاد سلنیم در محیط­زیست است. عناصری مانند وانادیم که در نفت غلظت زیادی دارند، در محیط های نزدیک به پالایشگاه های نفت نیز غلظت بالایی دارند (Ruhling, 1994).

1-5-2- سایر فعالیت های صنعتی
تعداد زیادی از فعالیت های صنعتی دیگر نیزاز پتانسیل ایجاد آلودگی برخوردار هستند، که در زیر به برخی از موارد مهم­تر اشاره می­شود.
1-5-2-1- متالورژی
فلزات و شبه­فلزات زیادی در آلیاژسازیبه­کار برده می شوند که فولاد، مثالی بارز از آنهاست. ساخت و بازیافت فولاد، موجب آزاد شدن بسیاری از عناصر درجو می شود که این امر، انباشت و آلودگی محیط­زیست محلی را درپی دارد(Pacyna, 1995).

1-5-2-2- تولید لوله­های سفالی و آجر
آجر و لوله به عنوان مصالح ساختمانی، اهمیت زیادی دارند. این دو فرآورده از رس و سنگ های طبیعی رس­دار ساخته می شوند. ساخت این مواد مستلزم شکل­دهی رس و سپس تا دمای بیش از 1200 درجه سانتیگراد گرما داده می­شود. در نتیجه، پخت انواع رس باعث آزاد شدن عناصری مانند سرب و رویکهجذب سطحی کانی های رسی شده­اند، در محیط زیست می­شود(Fuge & Hennah, 1989). مشکل مهم دیگر، آزاد شدن فلوئور است که در کانی های رسی و سنگ هایی که مورد استفاده قرار می گیرند، غلظت بالایی دارد. فلوئوروسیس به طور وسیعی در حیوانات اهلی شرق بریتانیا در سال 1950 رخ داد که دلیل آن وجود کارخانه های آجرسازی در این منطقه بود (Burns and Allcroft, 1964).
1-5-2-3- تولید سیمان
سیمان نیز محصول پخت سنگ های غنی از رس است. بدین ترتیب که مخلوط آهک و شیل در کوره­ای با دمای حدود 1400 درجه سانتیگراد گرما داده می شود. شیل یک سنگ غنی از ذرات رس­اندازه است، و می تواند دارای غلظت بالایی از عناصر بالقوه سمناکی باشد که در دماهای بالا در جورها می شوند.
1-5-2-4- آلودگی ناشی از حمل و نقل
وسایل نقلیه موتوری بزرگترین منبع آلودگی جو را تشکیل می دهند. وسایل نقلیه موتوری با بنزین یا گازوئیل کار می کنند و سوختن این مواد در موتور خودرو، موجب تولید گازهای خروجیغنی در کربن دیوکسید(CO2) می شود. به دلیل احتراق ناقص، کربن­مونوکسید، هیدروکربن ها و اکسیدهای نیتروژن نیز تولید می شوند. این گازها جومحیط شهر را آلوده کرده، و به نظر می رسد که ارتباط نزدیکی با بروز بیماری های تنفسی دارند. به­علاوه، گاز نیتروژن اکسید، منجر به نازک شدن لایه اوزون در استراتوسفر(پوش سپهر) جو می شود.
گازهای خروجی خودروها می تواند حاوی عناصر فلزی مانند Pb، Ni، Mnو V باشد. نیکل و وانادیم از سوخت دیزل حاصل می شوند و می توانند در گاز خروجی وسایل نقلیه دیزلی، غلظت بالایی داشته باشند،و درحال حاضر بیشتر نیکل و وانادیم جو را تشکیل می دهند. همچنین خاک حاشیه جاده ها نیز دارای غلظت بالایی از این عناصر است.
از دهه 1920، سرب به صورت تترا اتیل، و تترامتیل سرب به بنزین اضافه شد، تا احتراق آن رابهتر کند. تحقیقات نشان داد که سرب گسیل شده از سامانه اگزوز خودروها، اثر منفی بر محیط­زیست داشته و تخمین زده شده است که بیش از 75 درصد سرب محیط، از این منبع حاصل شده است. در نتیجه استفاده از سرب در بنزین، در بسیاری از کشورها ممنوع شد. البته هنوز هم در کشورهای زیادی از بنزین سرب­دار استفاده می شود. کشورهایی که افزودن سرب به بنزین متوقف شده است، ازMMT(Methylcyclopentadienyl Manganese Tricarbonyl)به عنوان جایگزین سرب استفاده می شود، که موجب گسیل منگنز از اگزوز خودروها می شود.
منشا بسیاری دیگر از فلزات آلاینده خاک حاشیه جاده­ها، وسایل نقلیه موتوری است. فلز روی در لاستیک خودروها مورد استفاده قرار می گیرد. برخی از اجزاء فولادی خودروها نیز برای کاهش خوردگی، روی­اندود(گالوانیزه) می شوند. کادمیم به عنوان یک عامل آنتی­اکسیدان در روغن ها استفاده می شود. کروم در آلیاژهای فولادی و پوشش کرومی فلزات استفاده می شود، و نیکل نیز در برخی آلیاژها مورد استفاده قرار می گیرد.این آلیاژها دومین منبع بالقوه آلودگی نیکل در محیط­زیست محسوب می شود.
1-5- نهشت جوی آلاینده­ها
بسیاری از آلاینده­های گسیل شده به جودر نهایتدر سطح زمین نهشته می شوند.این نهشته ها یا وارد محیط خاک و آب شده و توسط گیاهان جذب می شوند، و یا توسط انسان و حیوان استنشاق می شوند. منابع آلاینده جو شامل معدنکاری، ذوب و تصفیه، تولید انرژی، فرآیندهای مختلف صنعتی، سوزاندن پسماند و فعالیت های حمل و نقل می شود. علاوه بر این، ذرات بسیار ریز خاک گسیل شده به جوممکن است حاوی آلاینده­هایی باشند که جذب سطح آنها شده­اند.
درجه آلودگی جو به موقعیت جغرافیایی، شرایط آب و هوایی، و منابع بالقوه آلاینده بستگی دارد. میزان انتقال آلاینده­ها نیز بسته به گونه آنها، متغیر است. بسیاری از آلاینده­های ناشی از وسایل نقلیه به صورت ذرات درشت وجود دارند و نمی توانند فاصله زیادی را از منبع طی کنند. ولی به هر حال، انتقال به صورت گاز و هواویز می تواند آلاینده­ها را به فواصل دوری از منبع منتقل کند، و این شکل انتقال اتمسفری به عنوان دلیل اصلی آلودگی مشاهده شده در مناطقی از قطب شمال شناخته شده ­است.نهشت جوی، یک منبع عمده عناصر در محیط سطحی است. نیکلسون و همکاران(2003) نشان دادند که نهشت جویدر خاک های کشاورزی بریتانیا، منبع اصلی بسیاری از فلزات سنگین است. طبق محاسبه آنها، 85 درصد از کل جیوه ورودی، 53 درصد کادمیم، 77 درصد آرسنیک، نیکل و سرب، ونیز 48 درصد روی، از این منبع ناشی شده­است.
1-6- آلودگی محیط شهری
آلودگی محیط شهری اهمیت زیادی دارد زیرا اکثر جمعیت جهان در این محیط زندگی می کند. آلودگی شهری از منابع زیادی ناشی می شود که در این بین، وسایل نقلیه موتوری و صنایع، نقش اصلی را ایفا می­کنند. در کشورهای توسعه یافته(حتی اگر صنایع به خارج از شهر منتقل شده باشند) فعالیت های صنعتی گذشته و فعالیت­های جدید در حومه شهر، مناطق وسیعی از شهر را آلوده کرده­است. به­علاوه در بسیاری از مناطق شهری، سوخت فسیلی هنوز به عنوان منبع اصلی انرژی سامانه گرمایش خانگی استفاده می شود. یک منبع دیگر آلودگی شهری، سوزاندن کنترل نشده در گذشته بوده ­است.
مطالعات نشان داده­ است که بسیاری از آلاینده­های حاصل از منابع موجود در شهر، در مقایسه با غبار هوا و خاکهای مناطق روستایی غنی­شدگی بیشتری نشان می دهند. بنابراین، As، Cd، Cr، Pb، Hg و بسیاری از عناصر بالقوه سمناک دیگر، به عنوان آلاینده­های جدی محیط شهری لیست شده اند. خاک و غبار خیابان های مناطق شهری، در بسیاری از عناصر سمی برای انسان، غنی بوده و منبع اصلی غبارهای خانگی هستند. این غبارها یک مسیر اصلی راهیابی به بدن از راه تنفس و نیز ورود غیر عمد از طریق دست ها را نشان می دهد. اگرچه بیشتر این عناصر به صورت بالقوه برای انسان مضر هستند، اما این سرب است که به دلیل نشان دادن مشکلات جدی برای تندرستی کودکان، به شدت مورد توجه قرار گرفته­است.
سرب در محیط شهری از منابع مختلف ناشی می­شود. استفاده از سوخت سرب­دار در وسایل نقلیه، اگرچه در بیشتر کشورهای توسعه یافته ممنوع شده­است، ولی این نوع سوخت، در بسیاری از کشورهای کمتر توسعه یافته کماکان مورد استفاده قرار می گیرد. حتی در کشورهایی که بنزین سرب­دار ممنوع شده است، بیشتر سرب موجود در خاک و غبار، از گذشته بجای مانده است. اگرچه منشأ اصلی سرب غبار خیابان و خاک شهرها، می تواند مصرف این نوع سوخت باشد،اما طبق مطالعه ای که میه­لک(Mielk, 1994) در ایالات متحده آمریکا انجام داد، مشخص شد که منبع عمده دیگر سرب در خاک محیط شهر، رنگ های حاوی سرب است. علاوه بر آلاینده­های عنصری بسیاری از آلاینده­های آلی مانند دیوکسین ها و PAHها نیز از صنایع، سوزاندن سوخت های فسیلی، و دورریزها در محیط شهری رها می شوند.
1-7- غبار خیابان
غبار خیابان ذرات جامدی است که در نواحی شهری به دلایل طبیعی و انسانزاد انباشته می­شوند. باید توجه کرد سهم منابع انسانزاد در ایجاد غبار خیابان بسیار چشمگیرتر از منابع طبیعی می­باشد. غبار خیابان از لحاظ شیمیایی شباهت زیادی به هواویز­های جوی دارد، در واقع یک رابطه پویا بین هواویز­های جوی و بخش نهشته­ شده از جو مشاهده شده­ است(Rogge et al., 1993).به طور­کلی می­توان ذرات گرد و غبار را یک منبع انباشت مواد از منابع مختلف در نظر گرفت(Rogge et al., 1993) وآنها را بر اساس اندازه به چهار گروه تقسیم کرد:
- ذرات خیلی بزرگ: ذرات بزرگتر از 10 میکرون.
- ذرات بزرگ: ذرات بین 5/2 تا 10 میکرون.
- ذرات کوچک : ذرات کوچکتر از 5/2 میکرون.
- ذرات خیلی کوچک: ذرات کوچکتر از 1/0 میکرون.
ترافیک جاده و سوخت چوب دو منبع مهم و اصلی PM10 در نواحی شهری جوامع اروپایی هستند. موضوع این پژوهش آن دسته از غبارهای خیابان است که به صورت مستقیم و غیرمستقیم به ترافیک و مسائل حمل و نقل وابسته است. لازم به یادآوری است، غبار خیابان از منابع مختلف طبیعی( شامل باز­آویزش خاک، نهشت خشک و تر، مواد زیستی و مواد هوازده) و انسانزاد( شامل آلاینده­های صنعتی، گسیل از اگزوز خودروها، سایش پوشش سطح لاستیک اتومبیل­ها و لنت­ ترمز) تشکیل و با توجه به شیب بستر و جهت باد در اطراف خیابان­ها، میادین و پیاده­رو­ها نهشته می­­شود(Muschack, 1998; Sutherland and Tolosa, 2000) و اثرات مضری بر تندرستی انسان و کیفیت رواناب­های شهری بر جای می­گذارد. فلزات سنگین از مهم­ترین سازا­های غبار خیابان هستند که از مسیر اصلی شامل استنشاق، بلع و تماس پوستی وارد بدن می­شوند. محتوای اصلی غبار­ خیابان را می توان علاوه بر فلزات سنگین، سیلیکات، کربنات، و مواد آلی، مانند هیدروکربن­های آروماتیک چند­حلقه­ای بیان کرد. غبار خیابان با زمان ماندگاری کوتاه مشخص می­شود، اگرچه ممکن است دارای مقدار زیادی فلز باشد اما تنها آلاینده­هایی که اخیراً تجمع یافته­اند را شامل می­شود(Harrinson, Laxen& Wilson, 1981, p. 1379).
1-8-1- اثرات غبار بر سامانه­های محیطی و سلامت انسان­
مهم­ترین مشکل غبار خیابان وجود فلزات سنگین درآن است که در برابر تجزیه مقاوم­اند و قدرت زیست­انباشت دارند و اگر غلظت آنها از حد مجاز تجاوز کند، برای جمعیت به­ویژه کودکان که آستانه تحمل پایین­تری دارند و غبار را ناآگاهانه از مسیر دست به دهان برده و این فلزات را می­بلعند، خطرناک است(ljung et al., 2005; Acosta et al., 2009). فلزات سنگین که از راه­های مختلف وارد بدن می­شوند، ممکن است در بافت چربی بدن تجمع یافته، و یا بر سیستم عصبی مرکزی تأثیر بگذارند یا در بخش­هایی از بدن انباشته شده، و باعث اختلال در عملکرد این اندام­ها شوند. بنابراین تشخیص و تخمین در معرض­قرارگیری فلزات سنگین از طریق غبار خیابان بسیار مهم است(Nriagu, 1988).
باید توجه کرد هرچه اندازه ذرات غبار کوچکتر باشد خطر آن بیشتر است. ذرات کوچکتر از 100 میکرون به­راحتی معلق می­شوند و حین تنفس وارد بینی و دهان می­شود، ذرات کوچکتر از 10 میکرون می­تواند از گلو و بینی عبور کرده و وارد شش شوند. غبارهای قابل تنفس یعنی غبارهایی که اندازه آنها از 5/2 میکرون کوچکتر است می­تواند وارد جریان خون شود(Tanner et al., 2008). پژوهش و مطالعات پیشین نشان داده ­است که غبار خیابان شهری در مقایسه با غبار جاده­ای بین شهری، حاوی مقدار بیشتری ذرات قابل استنشاق و ذرات ریزاندازه است و قاعدتاً میزان خطر آن نیز بیشتر خواهد بود(Guito Shi et al, 2010).


دریافت فایل
جهت کپی مطلب از ctrl+A استفاده نمایید نماید




WORD


فلزات سنگین و ترکیبات آروماتیک


مقاله


پاورپوینت


فایل فلش


کارآموزی


گزارش تخصصی


اقدام پژوهی


درس پژوهی


جزوه


خلاصه


دانلود طرح کرامت واحد کار امانتداری مهارت ارتباط

بررسی خواص اساسی بایو نانو کامپوزیت نشاسته

پاورپوینت کتاب هفت ستون سیاست سطح دکتری

پاورپوینت مقدمه ‏ای بر کلان داده Big Data

تمامی نرم افزار های اددممبر واقعی و فیک(ربات ,

تحقیق درباره كودشيميائي اوره

طراحی راکتور های بیوشیمیایی استاد نصرتی

اصل قانوني بودن جرم و مجازات 7ص

قالب وردپرس پکیج جامع قالب ها و افزونه های پولی

آموزش ASP 3.0 براي مبتديان