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 |