مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. مشخصات و خطرات پاراکوات (Paraquat) در آب آشامیدنی

• فرمول و شیمی پایه

  • Paraquat یا ۱,۱′‑دی‌متیل‑۴,۴′‑بای‌پیریدیدیوم دی‌کلرید (C₁₂H₁₄N₂²⁺·2Cl⁻) یک گیاه‌کش قوی از خانواده پیریدینیوم است.

  • محلولیت بالا در آب (≈ 600 g/L)، پایداری شیمیایی در محیط‌های خنثی تا کمی اسیدی.

• سمیت و تأثیرات بهداشتی

  • تأثیر سیستمیک: بسیار سمی از راه بلع؛ سبب آزادسازی رادیکال‌های آزاد و اکسیدатив استرس، آسیب شدید ریوی (فیبروز)، کلیوی و کبدی.

  • حاد: تهوع، استفراغ، اسهال، درد شکمی، تنگی نفس شدید در ۲–۴ روز اول پس از بلع.

  • مزمن: مواجهه طولانی‌مدت با مقادیر کم می‌تواند منجر به آسیب کلیوی مزمن و تغییرات زیستی اکسیداتیو شود.

• استانداردها و حد مجاز

  • WHO برای پاراکوات در آب آشامیدنی حدود 0.1 µg/L را در نظر گرفته (Provisional guideline)؛ در بسیاری کشورها آب آشامیدنی باید عاری از Paraquat باشد.

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف پاراکوات

1. جذب سطحی (Adsorption)

   • کربن فعال گرانول (GAC): حذف 60–90 ٪ بسته به زمان تماس و دما.

   • بیوچار اصلاح‌شده: با گروه‌های عاملی کربوکسیلیک یا آمینی برای بهبود جذب اجسام قطبی چون پاراکوات.

2. اسمز معکوس (RO) و نانوفیلتراسیون (NF)

   • RO: حذف > ۹۵ ٪؛ نیاز به پیش‌تصفیه جهت حذف جامدات معلق.

   • NF: حذف حدود ۷۰–۸۰ ٪؛ بسته به ممبران.

3. اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)

   • O₃/H₂O₂ یا UV/H₂O₂: تولید رادیکال •OH برای تجزیه سریع paraquat به ترکیبات ساده‌تر.

   • فنتون (Fe²⁺/H₂O₂): راندمان تخریب بالای ۸۰ ٪ در pH≈3–5.

4. تخریب بیولوژیک (Bioremediation)

   • سویه‌های باکتریایی (مثلاً Pseudomonas putida) و قارچ‌های سفیدپژوه با توانایی کاهش الکتروشیمیایی paraquat.

   • راکتورهای بیوفیلتر با تهویه و تأمین منبع کربن ثانویه.

5. الکتروشیمی (Electrochemical Degradation)

   • الکترودهای گرافیتی/پلاتین در راکتور بدون جریان یا جریان‌دار برای احیای و اکسید کردن Paraquat.

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی پاراکوات

1. LC–MS/MS

   • جداسازی مستقیم در فاز مایع، تفکیک ایزومرها، حد تشخیص تا 0.01 µg/L.

2. HPLC–UV/Photodiode Array

   • استخراج جامد–مایع (SPE)، تشخیص در λ≈257 nm، حد تشخیص ~ 0.05 µg/L.

3. GC–MS پس از مشتق‌سازی

   • مشتق‌سازی با سیلان‌ها، شناسایی جرمی؛ پیچیدگی بالاتر اما حساسیت خوب.

4. ELISA Kits

   • کیت‌های ایمنی‌سنجی سریع برای پیش‌غربالگری، حد تشخیص ~ 0.1 µg/L.

5. Electrochemical Sensors

   • الکترودهای پوشش‌دار با MIP (Molecularly Imprinted Polymer)، پاسخ جریان/پتانسیل متناسب با غلظت.

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• بو و طعم:

  • Paraquat عموماً در غلظت‌های محیطی بی‌بو و بی‌طعم است.

  • در ppm بالا ممکن است طعم تلخ یا تند حس شود، اما غیرقابل‌اتکا.

• رنگ و ظاهر:

  • آب آلوده به paraquat شفاف و بی‌رنگ باقی می‌ماند؛ هیچ تغییر ظاهری نمی‌توان مشاهده کرد.

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته تشخیص

1. آزمون رنگ‌سنج با سدیم دی‌تیونی‌ت (Sodium Dithionite)

   • افزودن Na₂S₂O₄ به نمونه: کاهش Paraquat به رادیکال قرمز/آبی رنگ (Paraquat radical cation)؛ تغییر رنگ نیمه‌کمی.

2. نوارهای تست میدانی (Test Strips)

   • آغشته به MIP یا آنتی‌بادی Paraquat: تغییر رنگ با خوانش دستی یا موبایلی.

3. µPADs (Microfluidic Paper‑Based Devices)

   • کانال‌های کاغذی با مناطق واکنش Na₂S₂O₄ + Paraquat → تشخیص رنگ با دوربین موبایل.

4. Passive Samplers (POCIS)

   • جذب تدریجی Paraquat روی رزین درون کاست کاغذی در مدت ۷–۱۴ روز → نمونه‌برداری بلندمدت.

۶. علائم و نشانه‌های محیطی وجود پاراکوات

• منابع آلاینده

  • حوالی مزارع ذرت و سویا، ایستگاه‌های پرکردن سموم کشاورزی، جریان‌های آب ناشی از بارندگی پس از سم‌پاشی.

• اثر بر اکوسیستم آبی

  • سمیت حاد برای بی‌مهرگان (Daphnia magna) با LC₅₀ ≈ 0.8–2 mg/L

  • اختلال در تنفس و جابه‌جایی ماهیان در استخرهای آلوده

• شاخص‌های بیولوژیکی

  • کاهش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی (SOD, CAT) در بافت ماهی‌ها

  • تغییر توزیع گونه‌ای و کاهش تنوع بی‌مهرگان آبزی

جمع‌بندی مهندسی:
پاراکوات به‌دلیل سمیت بالا و بی‌رنگ/بی‌بو بودن، ایمن‌سازی آب آشامیدنی مستلزم «پایش دوره‌ای با LC–MS/MS یا HPLC–UV + روش‌های میدانی (آزمون Na₂S₂O₄، test strips)» و استفاده از سامانه‌های چندمرحله‌ای «Adsorption (GAC/Biochar) + AOP + Bioremediation + RO/NF» است.در میدانی می‌توان از نوارهای تست و µPADها برای غربالگری اولیه بهره برد و نمونه‌های مشکوک را برای تأیید دقیق به آزمایشگاه‌های تخصصی ارسال نمود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات کلرپیریفوس (Chlorpyrifos) در آب آشامیدنی

• ویژگی‌های شیمیایی و منشاء

  • کلرپیریفوس یک ارگانوفسفره‌ی بندباز با فرمول C₉H₁₁Cl₃NO₃PS؛ محلولیت اندک در آب (~1.4 mg/L) و تمایل به چسبیدن به ذرات معلق و رسوبات.

  • منبع: شستشوی مزارع و بستر خاک پس از سم‌پاشی در کشاورزی (ذرت، برنج، سبزی‌جات) و گاهی کاربرد در کنترل آفات شهری.

• اثرات زیست‌پزشکی

  • مهار استیل‌کولینستراز → تجمع استیل‌کولین → پرتحریکی عصبی، علائم حاد شامل تهوع، سرگیجه، لرزش، تعریق، برادی‌کاردی و در موارد شدید تشنج و فلج تنفسی.

  • اثرات مزمن: اختلالات رشد عصبی–رفتاری در کودکان بر اثر مواجهه‌ی پیش از تولد یا دوران شیرخوارگی؛ اختلال ایمنی و مشکلات تکاملی.

  • سرطان‌زایی و ژنوتوکسیسیته: در گروه 2B IARC (احتمالاً سرطان‌زا برای انسان) طبقه‌بندی شده است.

• استانداردها و حد مجاز

  • WHO: 0.03 µg/L

  • EPA آمریکا: 0.03 µg/L (MCLG) و 0.03 µg/L (MCL) برای آب آشامیدنی

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف کلرپیریفوس

1. جذب سطحی (Adsorption)

   • کربن فعال گرانول (GAC): حذف 70–95 ٪ بسته به زمان تماس و دما.

   • بیوچار (Biochar): پس از اصلاح سطح با اکسیژن‌دار کردن، ظرفیت جذب قابل‌مقایسه با GAC.

2. اسمز معکوس (RO) و نانوفیلتراسیون (NF)

   • RO: حذف > ۹۰ ٪ کلرپیریفوس.

   • NF: حذف ~ ۶۰–۸۰ ٪ بسته به ممبران و فشار عملکرد.

3. اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)

   • UV/H₂O₂ یا O₃/H₂O₂: تخریب پریمری کلرپیریفوس به متابولیت‌های کمتر سمی و در نهایت CO₂ و H₂O.

   • فنتون (Fe²⁺/H₂O₂): اکسیداسیون رادیکالی با راندمان تخریب ۸۰–۹۰ ٪ در شرایط بهینه.

4. بیورمدیشن (Bioremediation)

   • باکتری‌های جنس Pseudomonas و قارچ‌های کالچر سفید (Phanerochaete chrysosporium) توانایی تخریب کلرپیریفوس و تبدیل به TCP (3,5,6‑trichloro‑2‑pyridinol) دارند.

   • نیاز به تنظیم pH (~6.5–7.5) و تأمین منبع کربن ثانویه (مثلاً گلوکز).

5. رسوب‌دهی شیمیایی (Chemical Precipitation)

   • کاربرد محدود؛ ترکیب با Co‑precipitation روی ذرات آهن/آلومینیوم که کلرپیریفوس روی فلوک‌ها جذب می‌شود.

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی

1. GC–MS (EPA Method 507 یا 525.2)

   • استخراج جامد–مایع (SPE یا LLE) با حلال اتیل استات یا هگزان، سپس GC–MS با یونش الکترون.

   • حد تشخیص: ~ 0.01 µg/L.

2. LC–MS/MS

   • بدون نیاز به مشتق‌سازی؛ تفکیک همزمان کلرپیریفوس و متابولیت اصلی TCP.

   • حد تشخیص: ~ 0.005 µg/L.

3. ELISA Kits

   • کیت‌های آنزیمی جهت غربالگری اولیه؛ حد تشخیص ~ 0.05 µg/L.

   • مناسب برای تحلیل سریع معرفی‌شده به میدان؛ تأیید با GC–MS الزامی است.

4. Bioassays (AChE Inhibition Test)

   • تست فعالیت استیل‌کولینستراز از عصاره‌ی نمونه آب برای سنجش مجموع ترکیبات ارگانوفسفره.

   • نیمه‌کمی و سریع، ولی نیازمند استانداردسازی دقیق.

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• بو و طعم:

  • کلرپیریفوس در غلظت‌های µg/L بی‌بو و بی‌طعم است. در غلظت‌های ppm بالا ممکن است بوی شیرینی ضعیف یا روغنی حس شود، اما غیرقابل‌اتکا.

• رنگ و کدورت:

  • آب آلوده به کلرپیریفوس شفاف و بی‌رنگ است؛ هیچ تغییر ظاهری نشان نمی‌دهد.

• آزمون رسوب‌دهی با ترکیبات آهنی:

  • افزودن FeCl₃ و تنظیم pH تا 7 → تشکیل فلوک‌هایی که مقداری از ترکیب جذب می‌کنند و تیرگی جزئی در آن‌ها قابل مشاهده است (نیمه‌کمی).

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

1. نوارهای تست میدانی (Test Strips)

   • نوارهای آغشته به آنتی‌بادی اختصاصی کلرپیریفوس؛ تغییر رنگ در محدوده 0.1–1 µg/L.

2. µPADs (Microfluidic Paper‑Based Devices)

   • کانال‌های کاغذی با مناطق واکنش ELISA متمرکز؛ خوانش با موبایل.

3. سنسورهای الکتروشیمیایی پرتابل

   • الکترودهای پوشش‌دار با MIP (Molecularly Imprinted Polymers) برای کلرپیریفوس؛ پاسخ پتانسیل یا جریان.

4. Passive Samplers (POCIS)

   • رزین آنیونی برای جذب کند و پیوسته کلرپیریفوس در دوره‌های ۷–۱۴ روز.

۶. علائم و نشانه‌های محیطی حضور کلرپیریفوس

• تجمع در رسوبات

  • کلرپیریفوس و TCP در لایه‌های گل‌آلود خاک و ته‌نشینی کنار کانال‌های آبیاری یا مخازن ذخیره آب تجمع می‌یابند.

• اثر بر آبزیان

  • سمیت حاد برای Daphnia magna در غلظت‌های > ۵ µg/L (LC₅₀ ~ 8–12 µg/L).

  • اختلال در رفتار و زادآوری ماهیان کوچک (سفیدک یا ماهی قرمز) در غلظت‌های چند µg/L.

• شاخص‌های زیستی (Bioindicators)

  • افزایش فعالیت استیل‌کولینستراز در بافت کبد ماهی‌ها.

  • کاهش تنوع جمعیت حشرات آبزی (مثل Hydrophilidae) در رودخانه‌های آلوده.

جمع‌بندی مهندسی:
کلرپیریفوس به‌دلیل سمیت عصبی و زیست‌تجمع، نیازمند پایش منظم با روش‌های دقیق LC–MS/MS یا GC–MS و استفاده از سامانه‌های چندمرحله‌ای «Adsorption (GAC/Biochar) + AOP + Bioremediation + RO» برای حذف مؤثر است. در شرایط میدانی می‌توان از ELISA kits یا µPADs برای غربالگری اولیه بهره برد و نمونه‌های مشکوک را جهت تأیید دقیق به آزمایشگاه ارسال نمود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات آترازین (Atrazine) در آب آشامیدنی

• ویژگی‌های شیمیایی و منشاء

  • آترازین یک هِرْبِساید (علف‌کش) تری‌آزینی است (فرمول C₈H₁₄ClN₅)، گسترده در کشاورزی برای کنترل علف‌های هرز در ذرت، ساقه‌های شلتوک و قهوه.

  • نیمه‌عمر محیطی در آب: ۳۰–۱۰۰ روز (وابسته به دما، pH و میکروبیولوژی).

• اثرات زیان‌بار بر سلامتی

  • اختلالات غدد درون‌ریز: اثرات استروژنی ملایم، کاهش سطح تستوسترون و اثر بر محور هیپوتالاموس–هیپوفیز–گناد

  • سمیت حاد: در دوزهای بسیار بالا اختلال در سیستم عصبی مرکزی (سرگیجه، گیجی)

  • سمیت مزمن: مطالعات حیوانی نشان‌دهنده اختلالات تولیدمثلی، تأخیر رشد، اختلالات کبدی–کلیوی و افزایش احتمال برخی سرطان‌ها (مثلاً سرطان سینه و پروستات)

• استانداردها و حد مجاز

  • WHO: ۲ µg/L

  • EPA آمریکا: ۳ µg/L (Maximum Contaminant Level)

  • اتحادیه اروپا: ۰.۶ µg/L

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف آترازین

1. جذب سطحی (Adsorption)

   • کربن فعال گرانول (GAC): حذف حدود 70–90٪ بسته به زمان تماس و شرط دما

   • رزین‌های تبادل یونی آنیونی سبک: جذب انتخابی ترکیب تری‌آزین

2. اسمز معکوس (RO) و نانوفیلتراسیون (NF)

   • RO حذف > 95٪ آترازین

   • NF حذف 60–80٪ بسته به ممبران

3. اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)

   • UV/H₂O₂ یا O₃/H₂O₂: تجزیه حلقه تری‌آزینی و شکستن اتصالات C–Cl

   • فنتون (Fe²⁺/H₂O₂) برای اکسیداسیون رادیکالی

4. تخریب بیولوژیک (Biodegradation)

   • باکتری‌های جنس Pseudomonas و قارچ‌های سفیدپژوه (Phanerochaete chrysosporium)

   • راکتور بیوفیلتر یا بستر سیال با جذب اولیه و تخریب میکروبی ثانویه

5. کوآگولاسیون/فلوکولاسیون + ته‌نشینی

   • افزودن FeCl₃ یا Al₂(SO₄)₃ → جذب جاذب‌های آلی + حذف فلوک‌ها

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی آترازین

1. LC–MS/MS

   • استاندارد طلایی برای جداسازی و شناسایی کمّی تا ng/L

   • بدون نیاز به مشتق‌سازی

2. GC–MS پس از مشتق‌سازی (e.g., TMS–Derivatization)

   • حساسیت بالا ولی نیازمند مراحل آماده‌سازی بیشتر

3. HPLC–UV

   • حد تشخیص ~ 0.1–0.5 µg/L با طول موج λ≈220–240 nm

   • استخراج جامد–مایع (SPE) برای کنسانتره کردن نمونه

4. Immunoassay (ELISA Kits)

   • کیت‌های پول‌شده: غربالگری سریع با حد تشخیص ~ 0.2 µg/L

   • مناسب پیش‌غربالگری

5. Bioassays (Yeast Estrogen Screen)

   • سلول‌های مخمری گزارشگر اثرات استروژنی آترازین

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• طعم و بو

  • آترازین در غلظت‌های میکروگرم‌برلیتر بی‌بو و بی‌طعم است؛ در غلظت‌های خیلی بالا (> mg/L) ممکن است طعم تلخ یا تیز ایجاد کند، اما غیرقابل‌اتکا.

• رنگ و کدورت

  • آب حاوی آترازین شفاف و بی‌رنگ باقی می‌ماند؛ هیچ تغییر ظاهری آشکاری ندارد.

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

• نوارهای تست میدانی (Test Strips)

  • پوشش آنتی‌بادی مخصوص آترازین: تغییر رنگ نیمه‌کمی (محدوده µg/L)

• µPADs (Microfluidic Paper‑Based Devices)

  • کانال‌های کاغذی با مناطق واکنش رنگ‌سنجی بر پایه ELISA مخفف

• سنسورهای الکتروشیمیایی نانوالیاف

  • الکترودهای MIP (Molecularly Imprinted Polymers) برای آترازین: پاسخ جریان پتانسیلی

• Passive Samplers (POCIS)

  • جذب پیوسته آترازین بر روی رزین پلیمر در دوره‌های ۷–۱۴ روزه → کنسانتره‌سازی برای آنالیز LC–MS

۶. علائم و نشانه‌های محیطی وجود آترازین

• منابع شناسایی‌شده

  • حوالی مزارع ذرت و شلتوک، ایستگاه‌های کار با هِرْبِساید، کانال‌های آبیاری

• اثر بر اکوسیستم آبی

  • اختلال در رشد و تولیدمثل بی‌مهرگان (Daphnia magna) در غلظت‌های > 5 µg/L

  • تغییر در نسبت گونه‌های آفات و زنبورهای گرده‌افشان

• شاخص‌های شیمیایی

  • نسبت متابولیت‌های DEA و DIA به آترازین (> 0.5) نشان‌دهنده تخریب زیستی فعال

  • افزایش TOC خام و کاهش UV₂₅₄ (هنگام تخریب ناقص)

• بیواندیكاتورها (Bioindicators)

  • افزایش بیان ژن‌های متابولیزه‌کننده (CYP450) در ماهی‌ها

  • تجمع آترازین در برگ‌های بوته‌های کنار جویبارها

جمع‌بندی مهندسی:
به‌دلیل بی‌بو و بی‌رنگ بودن آترازین در آب آشامیدنی، پایش دوره‌ای با روش‌های دقیق LC–MS/MS یا HPLC–UV و همچنین استفاده از سامانه‌های چندمرحله‌ای «Adsorption (GAC) + AOP + Biodegradation + RO/NF» برای حذف مؤثر آن ضروری است. در میدانی می‌توان از immunoassay kits، test strips و passive samplers برای غربالگری اولیه بهره جست و نمونه‌های مشکوک را جهت تأیید دقیق به آزمایشگاه ارسال نمود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات DDT و متابولیت‌های آن در آب آشامیدنی

• ساختار و گونه‌ها

  • DDT (۱،۱،۱‑تری‌کلرو‑۲،۲‑بیس(پ‑کلرو‌فنیل)اتان) و دو متابولیت اصلی آن: DDE (دوکلرو‌دی‌کلرو‌دی‌فن‌و‌اتیلن) و DDD (دوکلرو‌دی‌کلرو‌دی‌فن‌اتان).

  • پایداری شیمیایی بالا و چربی‌دوستی قوی (log Kow≈6–7) که منجر به زیست‌تجمع و زیست‌فراگیری می‌شود.

• اثرات زیان‌بار بر سلامتی

  • سرطان‌زایی احتمالاً انسان‌زا (IARC گروه 2A برای DDT)؛ مطالعات حیوانی: سرطان کبد و لنفوم.

  • اختلالات غدد درون‌ریز: اثرات استروژنی، کاهش کیفیت اسپرم، اختلالات باروری

  • مصرف مزمن: آسیب کبدی (افزایش ALT/AST)، نابسامانی عصبی–رفتاری (تحریک‌پذیری، سردرد)

  • کودکان: تاخیر رشدی، اختلالات موتور حرکتی و کاهش IQ

• استانداردها و حد مجاز

  • WHO: ۱ µg/L (حد راهنمایی)

  • EPA آمریکا: ۰.00005 mg/L (DDT MCL)

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف DDT

1. جذب سطحی (Adsorption)

   • کربن فعال گرانول (GAC): حذف ۷۰–۹۵ ٪ بسته به زمان تماس و دانه‌بندی

   • رزین‌های تبادل یونی غیرقطبی: جذب گزینشی هیدروفوبیک

2. اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون

   • RO حذف > ۹۰ ٪ DDT/DDE/DDD

   • NF حذف ۶۰–۸۰ ٪ بسته به وزن مولکولی و ساختار

3. اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)

   • UV/TiO₂ یا O₃/H₂O₂: شکست حلقه آروماتیک و کلینه‌شدن مارپیچی

   • پیرولیز کنترل‌شده برای رسوبات متمرکز

4. کوآگولاسیون/فلوکولاسیون + ته‌نشینی

   • افزودن آلومینیوم یا آهن(III) کلراید → جذب همزمان DDT روی فلوک‌ها → رسوب و شفاف‌سازی

5. بیورمدیشن (Bioremediation)

   • قارچ‌های سفیدپژوه (Phanerochaete chrysosporium) و باکتری‌های احیاکننده (Dehalococcoides spp.)

   • راکتور بیوفیلتر یا بیوراکتور معلق با تأمین اکسیژن و مواد غذایی

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی

1. GC–MS (EPA Method 8081B)

   • استخراج مایع–مایع با حلال غیرقطبی (هگزان) یا SPME → شناسایی و کمی‌سازی دقیق DDT و متابولیت‌ها؛ حد تشخیص ng/L

2. GC–ECD (Electron Capture Detector)

   • حساسیت بالا برای ترکیبات هالوژنه؛ حد تشخیص ~ 0.01 µg/L

3. LC–MS/MS

   • بدون نیاز به مشتق‌سازی؛ تفکیک قدرتمند ایزومرها و حد تشخیص کم

4. ELISA Kits

   • کیت‌های ایمونوسانتی‌فیکسی: غربالگری سریع با حد تشخیص ~ 0.1 µg/L

5. Bioassays (DR‑CALUX)

   • سلول‌های گزارشگر AhR برای برآورد TEQ کل سموم آریلیک

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• طعم و بو

  • DDT و متابولیت‌ها در غلظت‌های محیطی بی‌بو و بی‌طعم‌اند؛ هرگونه بوی روغنی یا تلخ در ppm بالا غیرقابل‌اتکا.

• رنگ و کدورت

  • آب شفاف و بی‌رنگ باقی می‌ماند؛ هیچ تغییر ظاهری ایجاد نمی‌شود.

• آزمون میدانی ساده

  • عبور آب از کربن فعال و مشاهده تیرگی کربن (نشانهٔ کلی آلاینده‌های آلی)

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

• نوارهای تست میدانی (Test Strips)

  • آغشته به آنتی‌بادی‌های مخصوص DDT/DDE: تغییر رنگ نیمه‌کمی در ppm

• SPME–GC–MS میدانی

  • جذب غلظت بالا روی فیبر و حمل سریع به دستگاه پرتابل

• Passive Samplers (POCIS)

  • جذب DDT و متابولیت‌ها بر روی رزین پلی‌مر در دوره‌های ۷–۱۴ روزه → نمونه‌گیری بلندمدت

• حسگرهای MIP (Molecularly Imprinted Polymers)

  • الکترودهای پوشش‌دار با ساختار قالب‌زده مختص DDT → تغییر جریان الکتروشیمیایی

۶. علائم و نشانه‌های محیطی وجود DDT

• تجمع در رسوبات

  • رسوبات گل‌آلود بستر رودخانه و مخزن: لایه‌بندی با Kd بسیار بالا

• زیست‌فراگیری در زنجیره غذایی

  • تراکم DDT/DDE در بافت چربی ماهیان شکارچی (سالمون، ماهی سفید) و پرندگان آبزی (مرغان دریایی)

  • نازک شدن پوسته تخم پرندگان (مثلاً عقاب دریایی) به‌دلیل DDE

• شاخص‌های بیولوژیکی

  • فعالیت ↑ آنزیم‌های P450 در کبد ماهی‌ها

  • کاهش نرخ بقای لاروی و اختلال در تولیدمثل در گونه‌های حساس

خلاصه مهندسی:
با توجه به پایداری و زیست‌تجمع DDT و متابولیت‌ها، پایش دقیق با GC–MS/ECD و ترکیب سامانه‌های «جذب سطحی + AOP + RO/NF + بیورمدیشن» برای حذف مطمئن و کاهش بار زیستی این سموم از آب آشامیدنی ضروری است. در میدانی، نوارهای تست و passive samplers ابزار غربالگری اولیه‌اند و برای تأیید نهایی باید نمونه‌ها در آزمایشگاه‌های مرجع آنالیز شوند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات پلی‌سیکلیک آروماتیک هیدروکربن‌ها (PAHs) در آب آشامیدنی

• شیمی و منابع

  • PAHها ترکیبات آلی ساخته‌شده از دو یا چند حلقه بنزنی جوش‌خورده هستند (مثلاً بنزو[a]پیرن، نفتالین، فلورن).

  • منشأ: ناقص‌سوزی سوخت‌های فسیلی (زغال، نفت، گاز)، انتقال پساب صنایع پتروشیمی و تصفیه‌شده‌های شهری، رواناب شهرنشینی و آتش‌سوزی جنگل‌ها.

• ویژگی‌های محیطی

  • چربی‌دوستی بالا (Kow≈10³–10⁶): تمایل به جذب در رسوبات و زیست‌توده

  • پایداری نسبی: نیمه‌عمر چند روز تا چند هفته در آب

  • تغییرپذیری گونه‌ای: PAHهای سنگین‌تر سمی‌تر و پایدارترند

• اثرات بهداشتی

  • سرطان‌زایی (IARC گروه 1 برای بنزو[a]پیرن): سرطان پوست، ریه، مثانه

  • اختلالات ژنتیکی و جهش‌زایی: DNA آدکت‌های تنشن ایجاد می‌کنند

  • سمیت حاد و مزمن: آسیب کبدی، اختلال سیستم ایمنی، در مواجهه مزمن اختلالات تنفسی

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف PAHها

1. جذب سطحی با کربن فعال (GAC/PAC)

   • حذف ۷۰–۹۵ ٪ بسته به وزن مولکولی و زمان تماس

2. اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون

   • RO حذف > ۹۰ ٪ PAHها

   • NF حذف ۵۰–۸۰ ٪ بسته به ممبران

3. اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)

   • O₃/H₂O₂ یا UV/H₂O₂: شکست آروماتیک و تخریب PAH به CO₂

   • Fenton’s Reagent (Fe²⁺/H₂O₂) یا TiO₂ فوتوکاتالیز

4. هوادهی و هواگیری (Air Stripping)

   • برای PAHهای سبک (نفتالین، آنتران) مؤثر؛ حذف ۶۰–۸۰ ٪

5. بیورمدیشن

   • باکتری‌ها و قارچ‌های تخریب‌کننده (مثلاً Mycobacterium, Phanerochaete chrysosporium)

   • راکتور زیستی غشایی یا بستر متحرک آهسته

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی

1. GC–MS (EPA Method 8270D)

   • استخراج جامد–مایع (Soxhlet/LLE) یا جامد–فاز مایکروظرف (SPME) → تفکیک و شناسایی PAHها

   • حد تشخیص ~ ng/L–µg/L بسته به نمونه

2. HPLC–FLD (Fluorescence Detection)

   • مشتق‌سازی یا مستقیم با فلورسانس چندحالته → حساسیت بالا برای PAHهای سنگین

3. GC–MS/MS

   • حذف تداخل‌های ماتریسی؛ دقت و صحت افزوده

4. Immunoassay Kits (ELISA)

   • تست‌های سریع میدانی برای بنزو[a]پیرن و برخی PAHها؛ حد تشخیص ~ ng/L

5. UV–Vis/Spectrofluorimetry

   • استخراج و اندازه‌گیری فلورسانس در λ≈290–450 nm؛ ارزان و سریع ولی با تداخل

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• بو و طعم:

  • PAHها در غلظت‌های µg/L بی‌بو و بی‌طعم‌اند؛ تنها در ppm بالا ممکن است بوی روغنی یا تلخ ضعیف حس شود.

• رنگ و ظاهر:

  • آب حاوی PAH شفاف و بی‌رنگ باقی می‌ماند.

• آنجکت کردن کربن فعال

  • اضافه کردن کربن فعال به حجم نمونه و مشاهده تیرگی کربن پس از جذب نشانگر آلودگی آلی کلی

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

• نوارهای تست میدانی (Passive Samplers)

  • بستر رزینی یا کربن فعال برای جذب پیوسته و اندازه‌گیری LC–MS بعدی

• µPADs (Microfluidic Paper‑Based Devices)

  • مناطق واکنش آنیونی با کمپلکس‌های فلورسانت برای PAHهای سبک

• سنسورهای الکتروشیمی نانوالیاف

  • الکترودهای پوشش‌دار با گرافن/نانوذرات فلز برای پاسخ جریان اکسیداسیون PAH

• FT‑IR/ATR

  • تحلیل رسوبات کنسانتره‌شده برای باندهای C–H آروماتیک در λ≈3050 cm⁻¹

۶. علائم و نشانه‌های محیطی وجود PAHها

• تجمع در رسوبات

  • لایه‌های گل‌آلود کنار مجاری خروجی صنایع، گودال‌های جمع‌آوری رواناب

• اثر بر آبزیان

  • سمیت حاد برای Daphnia magna در غلظت‌های > ۱۰۰ µg/L

  • اختلال در رشد لارو ماهی‌ها و تجمع در بافت چربی ماهیان شکارچی

• شاخص‌های زیستی (Bioindicators)

  • افزایش بیان ژن‌های متابولیزه‌کننده آروماتیک (CYP450) در گونه‌های آبزی

  • تجمع PAHها در برگ‌های جلبک و ماکروفیت‌ها

• منابع آلاینده

  • نزدیکی به ایستگاه‌های خدماتی، پالایشگاه‌ها، محل‌های دفع زباله‌های سوختی

جمع‌بندی مهندسی:
با توجه به چربی‌دوستی و پایداری PAHها، پایش دقیق با روش‌های حساس GC–MS یا HPLC–FLD و به‌کارگیری روش‌های ترکیبی «جذب سطحی + AOP + RO + بیورمدیشن» برای حذف مؤثر ضروری است. در میدانی می‌توان از kits ایمنوسانتی‌فیکسی و passive samplers برای غربالگری اولیه بهره برد و نمونه‌های مشکوک را جهت تأیید دقیق به آزمایشگاه ارسال نمود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات پلی‌کلره‌د بی‌فنیل‌ها (PCBs) در آب آشامیدنی

• ویژگی‌های شیمیایی و محیطی

  • PCBs مخلوط‌های همولوگی از بی‌فنیل‌های کلردار (بالغ بر ۲۰۰ ایزومر) با چربی‌دوستی بسیار بالا و پایداری شیمیایی و حرارتی.

  • ضریب تقسیم آب/چربی (Kow) معمولاً بین ۱۰^۴ و ۱۰^۷، تمایل قوی به جذب در رسوبات و بافت‌های چربی اندامی.

• منشأ در آب آشامیدنی

  • نشت از ضایعات و محل‌های دفن سابق تجهیزات ترانسفورماتور و خازن‌های قدیمی، پساب صنایع الکترونیک، عبور با آب‌های سطحی از محوطه‌های آلوده.

• خطرات سلامتی

  • سرطان‌زایی (IARC گروه 1@2A بسته به ایزومر): افزایش خطر لنفوم، سرطان کبد و پوست

  • اختلالات غدد درون‌ریز: تأثیر بر هورمون‌های تیروئید و استروژن

  • سمیت مزمن: آسیب کبدی (افزایش آنزیم‌های ALT/AST)، اختلال عملکرد ایمنی و عصبی–رفتاری (اختلال یادگیری در کودکان)

  • تأثیرات زیست‌تجمعی: تجمع طولانی‌مدت در بافت‌های انسانی با نیمه‌عمر زیستی تا چند سال

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف PCBs

1. جذب سطحی (Adsorption)

   • کربن فعال گرانول (GAC): حذف ۸۰–۹۵ ٪ بسته به چربی‌دوستی ایزومر و زمان تماس

   • رزین‌های زیستی اصلاح‌شده (Biochar-based): ظرفیت جذب بالا و امکان احیا

2. اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون

   • RO: حذف > ۹۰ ٪ PCBs

   • NF: حذف ۷۰–۸۵ ٪، بسته به وزن مولکولی و تعداد کلر

3. اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)

   • O₃/UV یا UV/H₂O₂: تخریب حلقه بی‌فنیلی و جوانه‌زدایی کلر

   • پیرولیز تحت خلا (Pyrolysis): حذف از رسوبات

4. بیورمدیشن و بیواوغلاسیون

   • باکتری‌ها و قارچ‌های احیاکننده یا یوکسیژن‌دوست (Dehalococcoides, Phanerochaete chrysosporium)

   • راکتور زیستی همراه با تأمین الکترون‌دهنده (متانول)

5. الکتروشیمی

   • الکترودپلیمریزاسیون بر روی کاتد طلا/پلاتین برای احیای پی‌درپی PCBs به بی‌فنیل و کلر آزاد

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی

1. GC–MS (EPA Method 8082)

   • استخراج مایع–مایع یا جامد–مایع با دکسترین/هگزان → تفکیک و شناسایی ایزومرها

   • حد تشخیص ~ 0.01–0.1 µg/L

2. GC–HRMS (High Resolution MS)

   • دقت تفکیکی بالا برای تمایز PCBs و دی‌اکسین‌های ثانویه

3. ELISA Kits

   • غربالگری سریع TEQ کلی؛ حساسیت ~ 0.05 µg/L ولی تداخل بیشتر

4. Bioassay DR‑CALUX

   • سلول‌های گزارشگر AhR برای سنجش کل سمیت اکتیوژنیک

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• بو و طعم:

  • PCBs در غلظت‌ µg/L بی‌بوی و بی‌طعم هستند؛ هیچ علامت حسی مستقیمی ندارند.

• رنگ و کدورت:

  • آب آلوده به PCBs شفاف و بی‌رنگ باقی می‌ماند؛ هیچ تغییر ظاهری ایجاد نمی‌کند.

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

• نوارهای تست میدانی (Passive Sampling Strips)

  • نوارهای آغشته به کربن فعال یا رزین MIP جذب‌کننده طیف وسیعی از PCBs

• SPME–GC–MS (Solid‑Phase Microextraction)

  • جذب PCBs از مرحله گازی بالای آب روی فیبر بدون استفاده از حلال

• µPADs با رنگ‌سنجی فلورسانس فرابنفش

  • واکنش با معرف‌های مخصوص حلقه آروماتیک و اندازه‌گیری با موبایل

• سنسورهای نانوالیاف الکتروشیمیایی

  • الکترودهای پوشش‌دار با نانوذرات طلا و MIP برای پاسخ جریان احیا

۶. علائم و نشانه‌های محیطی حضور PCBs

• تجمع در رسوبات

  • رسوبات رودخانه، بستر تالاب‌ها و مخازن: لایه‌های آلوده با Kd بالا

• اثر بر آبزیان و زیست‌فراگیری

  • تجمع در چربی ماهی‌های شکارچی (ماهی سفید، سالمون) تا چند ده mg/kg

  • اختلالات تولیدمثلی و افزایش مرگ و میر لارو

• ضرورت پایش زنجیره غذایی

  • بررسی تمرکز PCBs در ماهی، صدف و گیاهان آبی به‌عنوان شاخص Bioaccumulation Factor (BAF)

جمع‌بندی مهندسی:
PCBs به‌دلیل پایداری و زیست‌تجمع بالا، نیازمند سامانه‌های چندمرحله‌ای «جذب سطحی با GAC + RO/NF + AOP/بیورمدیشن» و پایش دقیق با GC–MS یا GC–HRMS هستند. روش‌های میدانی مانند نوارهای تست و ELISA می‌توانند غربالگری اولیه فراهم کنند، اما تأیید نهایی باید در آزمایشگاه صورت گیرد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات تولوئن (C₇H₈) در آب آشامیدنی

• ویژگی‌های شیمیایی و منشأ

  • تولوئن یک ترکیب آروماتیک فرار (VOC) با نقطه جوش 110 °C و ضریب تقسیم آب/هوا بالا است.

  • منابع: نشت بنزین و نفتا، فاضلاب صنایع رنگ و رزین، ورود از طریق آب‌های سطحی آلوده و بارش شیمیایی.

• خطرات سلامتی

  • اثرات حاد: سردرد، تهوع، سرگیجه و تحریک دستگاه عصبی مرکزی در مواجهه کوتاه‌مدت با غلظت‌های بالا.

  • اثرات مزمن: آسیب کبدی و کلیوی، اختلال حافظه و تمرکز، اختلالات عصبی–رفتاری (مطالعات در مواجهه شغلی).

  • سرطان‌زایی: تولوئن طبق IARC در گروه 3 (مشخص‌نشده) قرار دارد، اما تحقیقات در مدل‌های حیوانی نگرانی‌هایی از اثرات طولانی‌مدت نشان داده‌اند.

• استانداردها و حد مجاز

  • WHO: ۷۰۰ µg/L (Guideline value)

  • EPA آمریکا: ۱ mg/L (MCL)

  • اتحادیه اروپا: ۱ mg/L برای مجموع تولوئن

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف تولوئن

1. هوادهی و Air Stripping

   • برج‌های تماس هوا–آب یا حباب‌زنی با هوا/نیتروژن: حذف تا > ۹۰ ٪ تولوئن

   • نیاز به جذب VOCهای خروجی بر روی کربن فعال

2. جذب سطحی (Adsorption)

   • کربن فعال گرانول (GAC): زمان تماس ≥ ۱۰ دقیقه برای حذف مؤثر

   • رزین‌های زئولیتی/پلیمری اصلاح‌شده: جذب گزینشی ترکیبات آروماتیک

3. اسمز معکوس (RO) و نانوفیلتراسیون (NF)

   • RO حذف ۷۰–۹۰ ٪، NF حذف ۴۰–۷۰ ٪ بسته به ممبران

   • نیازمند پیش‌تصفیه برای حذف ذرات معلق

4. اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)

   • UV/H₂O₂، O₃/H₂O₂ یا Fenton’s Reagent (Fe²⁺/H₂O₂): تخریب تولوئن به CO₂ و H₂O

5. بیورمدیشن (Bioremediation)

   • باکتری‌های تخریب‌کننده (مثل Pseudomonas putida) در راکتورهای بیوفیلتر

   • کنترل pH (~7) و تأمین اکسیژن/کربن ثانویه

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی

1. Purge‑and‑Trap GC–MS (EPA 524.2)

   • حد تشخیص ~ 0.2 µg/L

2. Headspace GC–FID

   • نمونه گرم‌شده و تعادل بخار؛ حد تشخیص ~ 1–5 µg/L

3. SPME–GC–MS (Solid‑Phase Microextraction)

   • مستقیماً جذب VOC روی فیبر SPME، حساسیت بالا و بدون حلال

4. GC–MS/MS

   • تفکیک دو مرحله‌ای برای حذف تداخل‌های ماتریسی

5. Colorimetric/VOC Tubes

   • لوله‌های میدانی (Dräger/Tubes) با پیمانه جذب و معرف رنگی؛ تشخیص ppm

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• بو:

  • در غلظت µg/L طعمی ندارد؛ در ppm: بوی شیرین و شبیه رنگ و تینر قابل شناسایی است.

• طعم:

  • در غلظت‌های بالا ممکن است طعم روغنی یا تلخ خفیف حس شود، اما غیرقابل‌اتکا.

• رنگ و کدورت:

  • آب حاوی تولوئن شفاف و بی‌رنگ است؛ هیچ تغییر ظاهری ایجاد نمی‌کند.

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

• نوارهای تست VOC (Colorimetric Tubes)

  • تغییر رنگ لوله براساس غلظت تولوئن (ppm)؛ مناسب غربالگری میدانی

• µPADs (Microfluidic Paper‑Based Devices)

  • کانال‌های کاغذی با مناطق جذب GAC و واکنش رنگی مخصوص VOC

• Passive Samplers (SPMD, POCIS)

  • جذب پیوسته تولوئن در فاز لیپیدی یا رزینی برای نمونه‌برداری طولانی‌مدت

• حسگرهای الکتروشیمی پرتابل

  • الکترودهای پوشش‌دار MIP (Molecularly Imprinted Polymers) برای تولوئن → تغییر جریان یا پتانسیل

• سنسورهای نانوفناوری

  • نانوذرات طلا/نقره با لیگاندهای آروماتیک → تغییر جذب سطح پلاسمون

۶. علائم و نشانه‌های محیطی وجود تولوئن

• منابع آلاینده

  • نزدیکی به پمپ‌بنزین‌ها، مخازن سوخت زیرزمینی، پالایشگاه‌ها و صنایع رنگ‌سازی

• اثر بر آبزیان

  • سمیت حاد برای بی‌مهرگان (Daphnia magna) در غلظت‌های > ۱۰۰ µg/L

  • اختلال در رشد و تولیدمثل ماهیان جوان

• شاخص‌های شیمیایی

  • نسبت تولوئن به سایر VOCهای نفتی (تولوئن/BTEX) بالا در نمونه‌ها

  • همبستگی مثبت بین کل BTEX و شاخص TPH (Total Petroleum Hydrocarbons)

• نشانه‌های هیدروژئوشیمیایی

  • کاهش اکسیژن محلول به‌دلیل تنفس میکروبی و افزایش BOD در آب‌های زیرزمینی آلوده

  • تغییر pH کمی اسیدی (pH 6–6.5) در پایپ‌لاین‌های با بیوفیلم

جمع‌بندی مهندسی:
تولوئن در آب آشامیدنی بی‌رنگ و در غلظت‌های پایین بی‌بو باقی می‌ماند؛ حذف ایمن آن با ترکیب «هوادهی/Air Stripping + کربن فعال + AOP + بیورمدیشن» تضمین می‌شود. پایش دوره‌ای با روش‌های حساس GC–MS یا Headspace GC–FID و غربالگری میدانی با نوارهای تست VOC یا µPADها توصیه می‌شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب