خطرات دیاکسینها و فونالها در آب آشامیدنی
۱. خطرات دیاکسینها و فونالها در آب آشامیدنی
- ساختار و ماهیت شیمیایی - دیاکسینها (PCDDs) و فونالها (PCDFs) گروهی از ترکیبات کلردار آلی پایدار و چربیدوست هستند. 
- بیش از ۲۰۰ گونهٔ متفاوت، که ۷۷ نوع PCDD و ۱۳۰ نوع PCDF وجود دارند. 
- سمیترین گونه معمولاً 2,3,7,8‑TCDD (بهعنوان عامل مرغ فاجعه) است. 
 
- ویژگیهای محیطی - پایداری بالا: مقاومت در برابر تجزیه حرارتی و شیمیایی 
- چربیدوستی: تمایل به جذب در رسوبات آلی و زیستتوده آبزیان 
- زیستتجمع و زیستفراگیر: صعود در زنجیرهٔ غذایی و غلظت بالاتر در گوشت و چربی ماهی 
 
- اثرات زیستی–سومی - سرطانزایی: گروه 1 IARC، مرتبط با سرطانهای کبد، ریه، پوست و لنفوم 
- اختلالات غدد درونریز: اثر بر متابولیسم استروژن و تیروئید 
- نوزادان و کودکان: تأخیر در رشد، نقص عصبی–رفتاری، اختلال ایمنی 
- سیستم ایمنی و تولید مثل: کاهش سلولهای دفاعی، اختلال باروری، سقط جنین 
 
۲. شیوههای تصفیه و حذف
- جذب سطحی (Adsorption) - کربن فعال دانهای (GAC) و کربن فعال پودری (PAC): کارآیی بالا در حذف دیاکسینها تا > 90 ٪ 
- رزینهای زیستی اصلاحشده: افزایش ظرفیت جذب با افزودن گروههای قطبی 
 
- اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون - RO: حذف > ۹۵ ٪، اما نیازمند پیشتصفیه برای کاهش گرفتگی ممبران 
- NF: حذف مولکولهای بالای 200–300 دالتون، مناسب برای دیاکسینها 
 
- اکسیداسیون پیشرفته (AOPs) - UV/H₂O₂ یا O₃/H₂O₂: تخریب پیوند کلر–آگزیژن و شکست حلقه دیاکسینی 
- TiO₂ فوتوکاتالیز: اکسیداسیون سطحی زیر تابش UV 
 
- فرآیندهای حرارتی–شیمیایی - جوشش (Thermal Desorption): استخراج دیاکسینها از رسوبات و کربن فعال 
- پیرولیز کنترلشده: تخریب در دماهای بالا زیر احتراق کامل 
 
- بیورمدیشن و بیواوغلاسیون - باکتریها و قارچهای خاص (Dehalococcoides, Phanerochaete chrysosporium) 
- افزودن مواد جاذب آلی (پپتید، سوبسترا) جهت افزایش قابلیت دسترسی میکروبی 
 
- الکتروشیمی - الکترودپلیمریزاسیون برای اکسایش و احیای گونههای کلردار 
- الکترودهای پوششدار با نانوذرات برای تخریب الکتروشیمیایی 
 
۳. روشهای اندازهگیری آزمایشگاهی
- GC–HRMS (Gas Chromatography–High Resolution Mass Spectrometry) - استاندارد طلایی: تفکیک گونهها بر اساس وزن دقیق و الگوهای ایزوتوپی 
- حد تشخیص ng/L (پیکوگرم بر لیتر) 
 
- GC–MS/MS - تفکیک و تشخیص دو مرحلهای، حساسیت بالا و حذف تداخلهای ماتریسی 
 
- Bioassayها (DR‑CALUX, XenoScreen) - سلولهای گزارشگر با بیان ژن لوکالیزر در برابر لیگاندهای AhR 
- غربالگری سریع برای برآورد TEQ (Toxic Equivalency) 
 
- ELISA - کیتهای ایمونوسانتیفیکسی برای غربالگری اولیه 
- حساسیت کمتر از GC–MS، اما سریع و کمهزینه 
 
- Passive Samplers (SPMD, POCIS) - جذب دیاکسینها از گذر زمان بر روی میکروجلی 
- مناسب پایش بلندمدت آبهای سطحی و زیرسطحی 
 
۴. روشهای سنتی حسی و چشمی
- طعم و بو - دیاکسینها و فونالها در غلظتهای محیطی هیچ طعم یا بوی قابلتشخیصی ندارند. 
 
- تغییر رنگ یا کدورت - مولکولهای دیاکسینی در آب شفاف باقی میمانند؛ هیچ تغییر ظاهری ایجاد نمیکنند. 
 
- رسوبدهی شیمیایی ساده - با افزودن کربن فعال و سپس مشاهده تیرگی یا رنگگرفتن آن میتوان به وجود آلودگی آلی پی برد ولی غیرکمی است. 
 
۵. سایر روشهای ساده و پیشرفته
- سنسورهای نانوفناوری - نانوذرات طلا یا نقره پوششدار با لیگاندهای خاص برای پیوند با حلقههای کلردار → تغییر جذب سطحی 
 
- حسگرهای الکتروشیمیایی پرتابل - الکترودهای پوششدادهشده با پلیپیرول و مولکولهای زیستی (MIP) 
 
- Microfluidic & µPADs - دستگاههای کاغذی میکروفلوئیدیک با مناطق جذب PAC و معرف رنگسنج، مناسب میدانی 
 
- تحلیل طیفی FT‑IR/ATR - شناسایی باندهای ارتعاشی C–Cl و ساختار آریل–اکسیژن در نمونههای کنسانتره 
 
۶. علائم و نشانههای محیطی
- تجمع در رسوبات - لایههای پلکانی با غلظت بالا در تهنشینهای مناطق صنعتی (سوزاندن زباله، پالایش نفت) 
 
- اثر بر آبزیان و زنجیره غذایی - تجمع TEQ بالا در چربی ماهیهای شکارچی (ماهی تن، مارلین) 
- بروز تغییرات رفتاری و رشد ناقص بچهماهیها 
 
- شاخصهای زیستی (Biomarkers) - فعالیت ↑ CYP1A1 در ماهیها و کامبینادورهای دریایی 
- تغییر بیان ژن AhR و تولید ROS در نمونههای بیولوژیک 
 
- منابع آلاینده - سوزاندن پسماندهای کلردار، تولید مواد شیمیایی کلردار (پلیوینیل کلراید)، معادن آلومینیوم و کاغذسازی 
 
جمعبندی مهندسی:
دیاکسینها و فونالها بهدلیل پایداری و سمیت بالا، نیازمند سیستمهای تصفیهٔ چندمرحلهای «جذب سطحی با GAC/PAC + اکسیداسیون پیشرفته + اسمز معکوس/نانوفیلتراسیون» و پایش دقیق با GC–HRMS و بیواسیها هستند. روشهای میدانی مبتنی بر ELISA و سنسورهای نانوفناوری میتوانند غربالگری سریع انجام دهند، ولی تأیید نهایی باید در آزمایشگاه با تجهیزات دقیق صورت گیرد.
نکات و خطرات روی (Zn) در آب آشامیدنی
۱. نکات و خطرات روی (Zn) در آب آشامیدنی
- فرمهای شیمیایی - Zn²⁺: فرم غالب محلول در آب 
- کمپلکسهای هیدروکسیدی یا کربناتی در pH بالا 
 
- نقش زیستی و سمیت - روی یک عنصر ضروری برای متابولیسم است؛ دوزهای کم تا حدود ۲–۳ میلیگرم در لیتر (< mg/L) معمولاً بیضرر یا حتی مفیدند. 
- مواجهه حاد با Zn²⁺ در دوزهای بالا (> ۵ mg/L) میتواند باعث تهوع، استفراغ، درد شکمی و اسهال شود. 
- مواجهه مزمن بسیار بالا (دهها mg/L) ممکن است به اختلال در جذب مس و آهن و علائم کمخونی و اختلالات گوارشی منجر شود. 
 
- استانداردها و حد مجاز - WHO (خط راهنمای طعم/بو): ۳ mg/L 
- EPA آمریکا (Secondary MCL برای طعم/کدورت): ۵ mg/L 
 
۲. شیوههای تصفیه و حذف Zn
- رسوبدهی شیمیایی (Precipitation) - بالا بردن pH با افزودن آهک هیدراته یا NaOH → تشکیل رسوب Zn(OH)₂ → حذف با تهنشینی یا فیلتراسیون 
- افزودن کربنات سدیم → رسوب ZnCO₃ 
 
- اسمز معکوس (RO) - حذف > ۹۰٪ Zn²⁺ با ممبرانهای نیمهتراوا؛ نیاز به پیشتصفیه برای جلوگیری از گرفتگی ممبران 
 
- تبادل یونی (Ion Exchange) - رزینهای کاتیونی قوی (گروه –SO₃H) → تبادل Zn²⁺ با Na⁺ یا H⁺ 
- رزینهای اختصاصی با لیگاندهای آمید یا اتر برای جذب گزینشی 
 
- جذب سطحی (Adsorption) - کربن فعال: سطح ویژه بالا و گروههای عاملی اکسیژندار 
- بیوچار: ارزان، قابلیت شارژ مجدد 
- زئولیت اصلاحشده یا مواد نانو (اکسید آهن/سیلیکا نانو): ظرفیت و گزینشپذیری بالاتر 
 
- الکتروشیمی (Electrocoagulation / Electrodeposition) - الکترودهای آهن/آلومینیوم → تولید یونهای فلزی و هیدروکسیدها → انعقاد و تهنشینی Zn 
- در ولتاژ مناسب امکان رسوب Zn فلزی روی کاتد (بازیابی و بازیافت) 
 
- فرآیندهای زیستی (Bioremediation/Phytoremediation) - باکتریها یا جلبکهای خاص (مثل Chlorella spp.) جذبکننده Zn 
- گیاهان ابرجاذب مانند Brassica juncea در سیستمهای خاک-آب 
 
۳. روشهای اندازهگیری آزمایشگاهی Zn
- Flame AAS (Atomic Absorption Spectroscopy) - حد تشخیص ≈ ۱۰–۲۰ µg/L؛ کاربرد گسترده برای نمونههای آب آشامیدنی 
 
- Graphite Furnace AAS (GF‑AAS) - حد تشخیص < ۱ µg/L؛ مناسب نمونههای بسیار کمغلظت 
 
- ICP–OES (Optical Emission Spectroscopy) - حد تشخیص ≈ ۵–۱۰ µg/L؛ اندازهگیری چند عنصر همزمان 
 
- ICP–MS (Inductively Coupled Plasma–Mass Spectrometry) - حد تشخیص نانوگرم بر لیتر؛ تفکیک ایزوتوپی Zn (۶⁴Zn, ۶⁶Zn, ۶⁸Zn) 
 
- Colorimetric (Zincon or 4‑(2‑pyridylazo)resorcinol – PAR Method) - تشکیل کمپلکس رنگی زرد/نارنجی با PAR → اندازهگیری اسپکتروفتومتریک (λ≈500–550 nm) 
- Kits میدانی بر پایه Zincon: تغییر رنگ آبی در حضور Zn²⁺ 
 
- Anodic Stripping Voltammetry (ASV) - الکترود طلا/کربن اصلاحشده → حد تشخیص ~۰.۱ µg/L 
 
۴. روشهای سنتی حسی و چشمی
- طعم و بو - Zn²⁺ محلول طعم قابل تشخیصی ندارد؛ در غلظتهای خیلی بالا ممکن است تلخی یا طعم فلزی خفیف حس شود، اما غیرقابلاتکا 
 
- تغییر رنگ یا کدورت - آب طبیعی حاوی Zn شفاف و بیرنگ است 
- پس از افزودن NaOH یا کربنات سدیم در نمونه آزمایشی، رسوب سفید Zn(OH)₂ یا ZnCO₃ قابل مشاهده است 
 
- کیتهای میدانی - نوارهای تست بر پایه Zincon یا PAR: تغییر رنگ قابل مشاهده چشم به آبی/نارنجی 
 
۵. سایر روشهای ساده و پیشرفته
- سنسورهای نانوفناوری - نانوذرات طلا/نقره با لیگاند تیو (thiol) → تغییر جذب سطح پلاسمون در حضور Zn²⁺ 
 
- Microfluidic Paper‑Based Devices (µPADs) - کانالهای کاغذی با مناطق واکنش PAR → تشخیص سریع و ارزان 
 
- DGT (Diffusive Gradients in Thin Films) - جذب تدریجی Zn روی رزین در ژل → پایش Bioavailable Zn در بلندمدت 
 
- LIBS (Laser‑Induced Breakdown Spectroscopy) - تحلیل طیفی فوری روی نمونه خشکشده 
 
- حسگرهای بیولوژیکی (Biosensors) - آنزیمها یا میکروارگانیسمهای اصلاحشده با قابلیت تشخیص Zn → تغییر پتانسیل یا فلورسانس 
 
۶. علائم و نشانههای محیطی وجود Zn
- منابع آلاینده - فاضلاب صنایع فلزکاری، باتریسازی، رویهسازی (galvanizing) 
- فرسایش لولههای رویگالوانیزه در شبکه توزیع آب 
 
- تجمع در رسوبات - تشکیل لایههای Sn-rich/Zn‑rich در بستر رودخانهها و مخازن 
 
- اثر بر آبزیان - مقادیر بالا (> ۵۰ µg/L) → کاهش رشد و زادآوری Daphnia magna و ماهیان جوان 
- تغییرات در آنزیمهای پمپ مس (ATPase) در صدفها و ماهیان 
 
- گیاهان نشانگر (Bioindicator) - گونههایی مانند Thlaspi caerulescens یا سرخسها تجمع Zn بالا در برگها دارند 
 
- هیدروژئوشیمی - pH خنثی تا قلیایی و شوری زیاد (TDS بالا) میتواند میزان حلشدن Zn را افزایش دهد 
 
جمعبندی مهندسی:
با توجه به بیبو و بیرنگ بودن Zn²⁺ در آب، تنها پایش آزمایشگاهی دورهای (AAS/ICP–MS یا روشهای رنگسنجی میدانی با کیتها) و بهکارگیری سامانههای تصفیه چندمرحلهای (رسوبدهی شیمیایی + Adsorption + تبادل یونی + RO) تضمینکننده حذف مؤثر و ایمن روی از آب آشامیدنی است. در مناطق روستایی میتوان از کیتهای میدانی برای غربالگری اولیه بهره برد و نمونههای مشکوک را برای تأیید به آزمایشگاه ارسال نمود.
نکات و خطرات نیكل (Ni) در آب آشامیدني
۱. نکات و خطرات نیكل (Ni) در آب آشامیدني
- فرمهای محیطی - Ni²⁺: فرم محلول و معمول در آبهای زیرزمینی و سطحی 
- کمپلکسهای Ni با هیدراتها یا اسیدهای آلی (مثلاً EDTA) 
 
- اثرات زیانبار بر سلامتی - پوستی: در تماس مزمن با آب حاوی Ni → درماتیت تماسی، اگزما 
- تنفسی: بخار یا مه نیکل (صنعتی) → التهاب ریه، فیبروز 
- گوارشی: مواجههی مزمن از راه بلع → تهوع، استفراغ، درد شکمی 
- سیستم ایمنی و کلیوی: سرکوب ایمنی، افزایش پروتئینوری 
- سرطانزایی: برخی گونههای پودری Ni و ترکیبات کربنیل نیکل کلاس I (IARC) 
 
- استانداردها و حد مجاز - WHO: ۷۰ µg/L 
- EPA آمریکا: ۱۰۰ µg/L (Maximum Contaminant Level Objective) 
 
۲. شیوههای تصفیه و حذف نیكل
- رسوبدهی شیمیایی (Precipitation) - افزودن هیدروکسید قلیایی (Ca(OH)₂ یا NaOH) → رسوب Ni(OH)₂ سفید → فیلتراسیون 
- کنترل pH ~9 برای حداکثر بازیابی 
 
- اسمز معکوس (Reverse Osmosis) - حذف بالای >۹۰٪ Ni²⁺؛ نیاز به پیشتصفیه (حذف ذرات معلق و کلر) 
 
- تبادل یونی (Ion Exchange) - رزینهای کاتیونی قوی (–SO₃H): تبادل Ni²⁺ با Na⁺ یا H⁺ 
- رزینهای اختصاصی نیکل (شرکتهای معتبر) 
 
- جذب سطحی (Adsorption) - کربن فعال: حذف Ni با تکیه بر سطح ویژه و گروههای عاملی 
- بیوچار و زئولیت اصلاحشده: هزینه پایین و ظرفیت مناسب 
- نانومواد اکسید آهن یا گرافن اکسید: جذب انتخابی بالا 
 
- الکتروشیمی (Electrocoagulation & Electrodeposition) - الکترودهای آهن/آلومینیوم → تولید یونهای فلزی برای انعقاد و تهنشینی Ni 
- الکترودپلیشینگ: بازیابی Ni بهصورت فلزی روی کاتد 
 
- فرآیندهای زیستی (Bioremediation & Phytoremediation) - باکتریها یا جلبکهای جذبکننده Ni 
- گیاهان ابرجاذب مانند Brassica juncea یا سرخسهای خاص 
 
۳. روشهای آزمایشگاهی اندازهگیری Ni
- Flame AAS (Atomic Absorption Spectroscopy) - حد تشخیص ~۲۰–۵۰ µg/L 
 
- Graphite Furnace AAS (GF‑AAS) - حد تشخیص <۰.۵ µg/L، مناسب نمونههای کمغلظت 
 
- ICP–MS (Inductively Coupled Plasma–Mass Spectrometry) - حد تشخیص نانوگرم بر لیتر، تفکیک ایزوتوپی Ni (⁵⁸Ni, ⁶۰Ni) 
 
- ICP–OES (Optical Emission Spectroscopy) - حد تشخیص ~۱–۵ µg/L 
 
- Anodic Stripping Voltammetry (ASV) - الکترودهای طلا یا کربن اصلاحشده؛ حد تشخیص ~۰.۱ µg/L 
 
- Colorimetric Kits - معرف PAN (1‑فنیل‑2‑نافتولین) → کمپلکس نارنجی/قرمز قابل اندازهگیری اسپکتروفتومتریک 
 
۴. روشهای سنتی حسی و چشمی
- طعم و بو - Ni²⁺: در غلظتهای بالای µg/L ممکن است طعم فلزی یا تلخ خفیف احساس شود؛ اما غیرقابلاتکا 
 
- رنگ و کدورت - آب طبیعی حاوی Ni رنگ یا کدورت ندارد 
- پس از افزودن معرف PAN: تشکیل رنگ نارنجی مایل به قرمز 
 
- کیتهای میدانی (Test Strips) - نوارهای اندیکاتور آغشته به PAN یا دیتیزوون: تغییر رنگ قابل مشاهده 
 
۵. سایر روشهای ساده و پیشرفته
- سنسورهای نانوفناوری - نانوذرات طلا/نقره با لیگاندهای تیول: تغییر جذب نوری یا سیگنال الکتروشیمیایی 
 
- Microfluidic Paper-Based Devices (µPADs) - واکنش رنگسنجی PAN در ساختار کاغذی میکروفلوئیدیک 
 
- DGT (Diffusive Gradients in Thin Films) - جذب پیوسته Ni روی رزین در ژل → پایش بلندمدت غلظت Bioavailable 
 
- LIBS (Laser‑Induced Breakdown Spectroscopy) - تحلیل طیفی فوری روی نمونهی خشکشده 
 
- Biosensors - آنزیمها یا میکروارگانیسمهای مهندسیشده به Ni → تغییر سیگنال الکتریکی/فلورسانس 
 
۶. علائم و نشانههای محیطی
- تجمع در رسوبات - ورودی فاضلاب صنایع آبکاری و باتریسازی → لایههای Ni-rich در بستر رودخانهها 
 
- اثر بر آبزیان و بیمهرگان - کاهش زندهمانی Daphnia magna و ماهیان حساس 
- اختلال در آنزیمهای کبدی ماهی (سیتوکروم P450) 
 
- گیاهان ابرجاذب (Bioindicator) - گونههایی مانند Brassica juncea یا سرخسهای خاص افزایش رشد در خاک/آب آلوده 
 
- نشانههای هیدروژئوشیمیایی - pH اسیدی تا خنثی (۵.۵–۷) و اکسیژندار: انتشار Ni از کانیهای معدنی 
 
نتیجهگیری مهندسی:
با توجه به فقدان علائم حسی قابل اعتماد برای Ni²⁺، پایش کیفی و کمی آب با استفاده از روشهای آزمایشگاهی حساس (GF‑AAS یا ICP–MS) و بهکارگیری سامانههای چندمرحلهای تصفیه (رسوبدهی شیمیایی + Adsorption + تبادل یونی + RO) برای حذف مؤثر نیکل از آب آشامیدنی ضروری است. در محیطهای دورافتاده میتوان از کیتها و سنسورهای میدانی برای غربالگری اولیه بهره برد و نمونههای مشکوک را جهت تحلیل دقیق به آزمایشگاه ارسال نمود.
خطرات کروم ششظرفیتی (Cr⁶⁺) در آب آشامیدنی
۱. خطرات کروم ششظرفیتی (Cr⁶⁺) در آب آشامیدنی
- شیمی و فرمهای کروم - Cr³⁺ (تریوالان) نسبتاً غیرسمی و پایدار در آبهای خنثی تا قلیایی 
- Cr⁶⁺ (هگزاکروم) بهصورت کرومات (CrO₄²⁻) یا دیکرومات (Cr₂O₇²⁻)، بسیار سمی و حلشونده 
 
- اثرات زیانبار - سرطانزایی: Cr⁶⁺ در تماس مزمن با مخاط ریه و دستگاه گوارش میتواند کارسینوژن باشد. 
- اختلالات گوارشی: درد شکم، اسهال، استفراغ در مواجهات حاد. 
- کلیوی و کبدی: آسیب سلولی، افزایش آنزیمهای کبدی، نارسایی کلیه. 
- پوستی و چشمی: در تماس پوست یا چشم (مثلاً پرتاب قطرات آلوده)، التهاب، اگزما، تحریک شیمیایی. 
 
- استانداردها و حد مجاز - WHO: ۵/۵ µg/L برای Cr⁶⁺ در آب آشامیدنی 
- EPA آمریکا: ۱ µg/L (فرعی برای کل کروم اما توصیهشده برای Cr⁶⁺) 
- اتحادیه اروپا: ۵۰ µg/L برای کل کروم (معمولاً Cr⁶⁺ کمتر از ۱۰ µg/L توصیه میشود) 
 
۲. شیوههای تصفیه و حذف Cr⁶⁺
- احیا شیمیایی (Chemical Reduction) - افزودن سولفیت سدیم یا سولفات آهن(II) → تبدیل Cr⁶⁺ به Cr³⁺ → رسوبدهی با هیدروکسید 
- کنترل pH (~6–8) برای بهینهسازی سرعت احیا 
 
- رسوبدهی (Co‑precipitation & Precipitation) - پس از احیا: افزودن سود کاستیک یا آهک هیدراته → رسوب Cr(OH)₃ → جداسازی با تهنشینی/فیلتراسیون 
- Co‑precipitation با Fe(OH)₃ یا Al(OH)₃ جهت جذب Cr 
 
- جذب سطحی (Adsorption) - کربن فعال و کربن سولفوره: سطح بالا برای کرومات 
- رزینهای تبادل یونی آنیونی: جذب CrO₄²⁻ 
- بیوچار و زئولیت اصلاحشده: ارزان و پرظرفیت 
 
- اسمز معکوس (RO) و نانوفیلتراسیون - حذف بالای >۹۰٪ Cr⁶⁺؛ نیاز به پیشتصفیه برای حذف ذرات معلق و کلر 
 
- الکتروشیمی (Electrocoagulation / Electrochemical Reduction) - الکترودهای آهن یا آلومینیوم → تولید یونهایی که Cr⁶⁺ را احیا و تهنشین میکنند 
- الکترودپلیشینگ (Electrodeposition) برای بازیابی Cr 
 
- بیورمدیشن (Bioremediation) - باکتریهای احیاکننده Cr⁶⁺ (مثلاً Pseudomonas spp.) برای تبدیل بیولوژیک به Cr³⁺ 
 
- فرآیندهای غشایی پیشرفته - پلیمرهای اصلاحشده با لیگاندهایی که کرومات را بهصورت انتخابی جذب میکنند 
 
۳. روشهای اندازهگیری آزمایشگاهی Cr⁶⁺
- Colorimetric (Diphenylcarbazide Method) - واکنش Cr⁶⁺ با 1,5‑diphenylcarbazide → کمپلکس ارغوانی → اندازهگیری اسپکتروفتومتریک (λ ≈ 540 nm) 
- حد تشخیص ~۱ µg/L 
 
- ICP–MS (Inductively Coupled Plasma–Mass Spectrometry) - حد تشخیص نانوگرم بر لیتر؛ تفکیک ایزوتوپی Cr (⁵²Cr, ⁵⁴Cr) 
 
- ICP–OES (Optical Emission Spectroscopy) - حد تشخیص ~۵–۱۰ µg/L، برای نمونههای با غلظت بالاتر مناسب 
 
- Ion Chromatography (IC) Coupled with ICP–MS - جداسازی کرومات از سایر گونهها و اندازهگیری با حساسیت بالا 
 
- Anodic Stripping Voltammetry (ASV) - الکترود طلا/کربن اصلاحشده برای اندازهگیری Cr⁶⁺ پس از الکترولیت احیا 
 
۴. روشهای سنتی حسی و چشمی
- طعم و بو - کرومات محلول: بیبو و بیطعم؛ حتی در غلظتهای نسبتاً بالا نیز شناسایی حسی ممکن نیست. 
 
- تغییر رنگ - افزودن 1,5‑diphenylcarbazide در میدان عملی: تشکیل رنگ بنفش قابل مشاهده 
 
- کیتهای میدانی (Test Strips) - نوارهای آغشته به diphenylcarbazide یا رزینهای آنیونی: تغییر رنگ از زرد به ارغوانی 
 
۵. سایر روشهای ساده و پیشرفته
- حسگرهای نانو - نانوذرات طلا/نقره با لیگاندهای آمینه یا تیول: تغییر جذب سطح پلاسمون در حضور Cr⁶⁺ 
 
- Biosensor - آنزیمها یا میکروارگانیسمهای اصلاحشده با قابلیت تشخیص کرومات: تغییر سیگنال الکتریکی یا فلورسانس 
 
- DGT (Diffusive Gradients in Thin Films) - جذب تدریجی Cr⁶⁺ روی رزین در ژل → مناسب پایش بلندمدت 
 
- LIBS (Laser‑Induced Breakdown Spectroscopy) - تحلیل طیفی فوری روی نمونه خشکشده آب 
 
- Microfluidic Paper-Based Analytical Devices (µPADs) - طراحی ارزان و پرتابل برای واکنش رنگسنجی Cr⁶⁺ در میکروکانالهای کاغذی 
 
۶. علائم و نشانههای محیطی
- تجمع در رسوبات - ورودی فاضلاب صنایع فولاد، رنگسازی و دباغی → رسوب کرومات در بستر رودخانه 
 
- اثر بر آبزیان - سمیت بالا برای بیمهرگان (Daphnia magna) و ماهیان حساس → کاهش جمعیت و تنوع زیستی 
 
- گیاهان نشانگر (Bioindicator) - گونههایی چون Spartina alterniflora در تالابهای آلوده به کروم دیده میشوند 
 
- نشانههای هیدروژئوشیمیایی - آبهای اسیدی (pH زیر 6) و اکسیژندار (O₂ زیاد) باعث تثبیت Cr⁶⁺ میشوند 
 
نتیجهگیری مهندسی:
برای اطمینان از حذف کامل Cr⁶⁺ از آب آشامیدنی، استفاده از سامانههای ترکیبی «احیا شیمیایی + رسوبدهی + Adsorption + RO» همراه با پایش دورهای با روشهای اسپکتروفتومتری رنگسنجی و ICP–MS توصیه میشود. در شرایط میدانی، کیتهای رنگسنجی و نوارهای تست میتوانند برای غربالگری اولیه به کار روند و نمونههای مشکوک جهت تأیید دقیق به آزمایشگاه ارسال شوند.
خطرات کادمیوم (Cd) در آب آشامیدنی
۱. خطرات کادمیوم (Cd) در آب آشامیدنی
- فرمهای محیطی - Cd²⁺: فرم غالب و محلول در آب 
- کمپلکسهای آلی–کادمیوم (با اسیدهای آلی): گاهی در آبهای طبیعی وجود دارد 
 
- اثرات زیانبار بر بدن - کلیوی: آسیب توبولی (پروتئینوری، گلوکوزوری)، از دست رفتن عملکرد فیلتراسیون 
- استخوان: پوکی استخوان و دردهای شدید (سندرم Itai‑Itai) 
- تنفسی: در مواجهه بخارات Cd (بیشتر صنعتی) → التهاب ریه و آمفیزم 
- سرطانزایی: احتمال کارسینوما ریه و پروستات در مواجهات مزمن 
 
- استانداردها و حد مجاز - WHO: ۳ µg/L 
- EPA آمریکا: ۵ µg/L (Maximum Contaminant Level Goal) 
 
۲. شیوههای تصفیه و حذف کادمیوم
- اسمز معکوس (Reverse Osmosis) - حذف Cd²⁺ تا >۹۰٪؛ نیاز به پیشتصفیه برای حذف کلر و ذرات معلق 
 
- رزینهای تبادل یونی - رزینهای کاتیونی قوی (–SO₃H): تبادل Cd²⁺ با Na⁺ یا H⁺ 
- شارژ مجدد از طریق شستوشوی اسیدی 
 
- جذب سطحی (Adsorption) - کربن فعال: سطح ویژه بالا، گروههای عاملی اکسیژندار 
- بیوچار و زئولیت اصلاحشده: ظرفیت مناسب و هزینه کم 
- نانومواد اکسید آهن یا گرافن اکسید: کارآیی بالا در سطح نانو 
 
- رسوبدهی شیمیایی (Precipitation) - افزودن هیدروکسید سدیم یا آهک (Ca(OH)₂) → رسوب Cd(OH)₂ → جداسازی با فیلتراسیون 
- افزودن سولفید سدیم → رسوب CdS با جداسازی راحت 
 
- الکتروشیمی (Electrocoagulation / Electrochemical Removal) - تولید یونهای آهن یا آلومینیوم از الکترودها → جذب و تهنشینی Cd 
- الکترودپلیشینگ (Electrodeposition) برای بازیافت Cd 
 
- بیورمدیشِن (Bioremediation) - باکتریها یا جلبکهای جذبکننده Cd برای کاهش بار آلاینده 
 
- فیتورمدیشِن (Phytoremediation) - گیاهان ابرجاذب مثل Thlaspi caerulescens جهت استخراج Cd از خاک و آب 
 
۳. روشهای اندازهگیری آزمایشگاهی
- Flame AAS (Atomic Absorption Spectroscopy) - حد تشخیص ~۵–۱۰ µg/L 
 
- Graphite Furnace AAS (GF‑AAS) - حد تشخیص <۰.۵ µg/L، مناسب برای نمونههای کمغلظت 
 
- ICP–MS (Inductively Coupled Plasma–Mass Spectrometry) - حد تشخیص نانوگرم بر لیتر، تفکیک ایزوتوپهای Cd (۱۰⁶Cd, ¹⁰⁸Cd) 
 
- ICP–OES (Optical Emission Spectroscopy) - حد تشخیص ~۱–۵ µg/L، سریع ولی با دقت کمتر از MS 
 
- Anodic Stripping Voltammetry (ASV) - آنودیک استریپینگ روی الکترود طلا یا کربن → حد تشخیص ~۰.۱ µg/L 
 
- Colorimetric (Dithizone Method) - استخراج Cd–Dithizone در استخراج آلی → اندازهگیری جذب نوری 
 
- XRF (X‑Ray Fluorescence) - بیشتر برای نمونههای جامد و رسوبات، اما پس از غلظتسازی آب نیز کاربرد دارد 
 
۴. روشهای سنتی حسی و چشمی
- طعم و بو - Cd²⁺ در غلظتهای متداول: بیبو و بیطعم 
 
- تغییر رنگ یا کدورت - خود Cd رسوب رنگی ایجاد نمیکند؛ پس از رسوبدهی شیمیایی (CdS سیاه یا Cd(OH)₂ سفید) قابل مشاهده است 
 
- کیتهای میدانی (Test Kits) - نوارهای رنگسنجی یا ویالهای آماده با معرف Dithizone: تغییر رنگ از زرد تا قرمز/قهوهای 
 
- آزمون رسوبدهی ساده - افزودن محلول قلیایی به آب: تشکیل رسوب سفید Cd(OH)₂ پس از چند دقیقه 
 
۵. سایر روشهای ساده و پیشرفته
- حسگرهای نانوفناوری - نانوذرات طلا/نقره با لیگاند تیولدار: تغییر جذب سطحی پلاسمون → تشخیص اسپکتروفتومتریک 
 
- حسگرهای الکتروشیمیایی پرتابل - الکترودهای کربن اصلاحشده با نانوکلاسترهای فلزی: اندازهگیری فوری Cd²⁺ 
 
- DGT (Diffusive Gradients in Thin Films) - جذب پیوسته Cd از آب عبوری به رزین در ژل → پایش بلندمدت 
 
- LIBS (Laser‑Induced Breakdown Spectroscopy) - نیاز به نمونه خشکشده، تحلیل سریع طیفی 
 
- بیوسنسورها (Biosensors) - آنزیمها یا سلولهای میکروبی مهندسیشده به Cd: تغییر سیگنال الکتریکی یا فلورسانس 
 
۶. علائم و نشانههای محیطی
- تجمع در رسوبات و زیستتوده - رسوب Cd in sediments، بهویژه کنار منابع صنعتی (معدن، باتریسازی) 
- زیستتجمع در جلبکها و بایومس گیاهی آب 
 
- آبزیان و بیمهرگان - کاهش بقاء و باروری Daphnia magna و ماهیان حساس 
- تغییرات آنزیمی در ماهیها (سیتوکروم P450) 
 
- گیاهان ابرجاذب - گونههایی مانند Thlaspi و Arabidopsis halleri در خاکها و آبهای آلوده رشد میکنند 
 
- نشانههای هیدروژئوشیمیایی - pH اسیدی (زیر ۶) و COD/BOD بالا در آبهای آلوده Cd را تشدید میکند 
 
- منابع اصلی آلاینده - فاضلاب صنایع باتری، رنگسازی، پوششهای فلزی 
- رسوبات معدن و پسماندهای فلزی 
 
نتیجهگیری مهندسی:
با توجه به فقدان علائم حسی قابل اعتماد برای Cd²⁺ محلول، ضروری است پایش مستمر با روشهای آزمایشگاهی (GF‑AAS یا ICP‑MS) صورت گیرد و سیستمهای چندمرحلهای تصفیه مانند «رسوبدهی شیمیایی + جلوگیری از مجدد آزادسازی (pH کنترلشده) + Adsorption با بیوچار یا رزین تبادل یونی + RO» برای حصول اطمینان از حذف کامل کادمیوم به کار گرفته شوند. در مناطق دورافتاده میتوان از کیتهای میدانی برای غربالگری اولیه و نمونهبرداریهای دورهای بهره برد.
خطرات آرسنیک (As) در آب آشامیدنی
خطرات آرسنیک (As) در آب آشامیدنی
۱. فرمهای شیمیایی و رفتاری محیطی
- آرسنیت (As³⁺): سمیتر، قابل حل در آب، در شرایط کم اکسیژن پایدار 
- آرسنات (As⁵⁺): کمتر سمی، در آبهای سطحی و چاههای هوادار غالب 
- آرسناتآلی (مثلاً آرسنوبتائین): عمدتاً در غذاهای دریایی، در آب آشامیدنی نادر 
 ۲. تأثیرات زیان بار بر سلامتی
- حاد: گاستروانتریت شدید، اسهال خونی، استفراغ 
- مزمن: - سرطانی: کارسینوم پوست، ریه، مثانه و کبد 
- غیرسرطانی: تغییرات پوستی (پررنگی یا نکروز)، نوروپاتی محیطی (بی حسی و گزگز)، دیابت نوع ۲، فشار خون بالا 
 
- تجمع در بافتها: استخوان و ناخنها، قابل اندازهگیری در نمونههای بیولوژیک 
 ۳. استانداردها و حد مجاز
- WHO: ۱۰ µg/L 
- EPA آمریکا: ۱۰ µg/L (Maximum Contaminant Level) 
شیوههای تصفیه و حذف آرسنیک
۱. اکسیداسیون + رسوبدهی (Co-precipitation)
- افزودن آهن(III) کلراید یا زاج آهن → اکسیداسیون As³⁺ به As⁵⁺ → همرسوبی با هیدروکسید آهن → جداسازی با تهنشینی یا فیلتراسیون 
- لایم سافتنینگ (افزودن Ca(OH)₂) → تشکیل کمپلکس کربنات–آرسنات 
 ۲. جذب سطحی (Adsorption)
- آلومینا فعال (Al₂O₃): ظرفیت بالا برای As⁵⁺ 
- اکسید آهن/هیدروکسید آهن (FeOOH، Fe₂O₃·nH₂O) 
- زئولیت اصلاحشده و بیوچار 
 ۳. تبادل یونی
- رزینهای تبادل آنیونی سلولزی یا پلیمری برای جذب As⁵⁺ 
 ۴. اسمز معکوس (RO)
- حذف کلی گونههای آرسنیک تا بیش از ۹۰٪ 
- نیاز به پیش تصفیه جهت حذف ذرات معلق و کلر 
- نانوفیلتراسیون - ممبرانهایی با اندازه منافذ کوچکتر از هیدراتهای آرسنیک 
 
- فرآیندهای غشایی الکتروشیمیایی - الکتروکوآگولاسیون: تولید یونهای آهن/آلومینیوم از الکترودها → تهنشینی آرسنیک 
 
- پایلوت بنتونیت و زئولیت - فیلترهای بستر ثابت با مواد اصلاحشده برای جذب پیوسته 
 
روشهای اندازهگیری آزمایشگاهی
- Hydride Generation AAS (HG‑AAS) - تبدیل آرسنیک به گازی ArH₃ → اندازهگیری جذب اتمی → حد تشخیص ~۰.۵ µg/L 
 
- ICP–MS - تفکیک ایزوتوپی As (۷۵As)، حد تشخیص نانوگرم بر لیتر 
 
- ICP–OES - حد تشخیص ~۵–۱۰ µg/L 
 
- Atomic Fluorescence Spectrometry (AFS) - حساسیت بالا، حد تشخیص ~۰.۱ µg/L 
 
- Colorimetric (Gutzeit Method) - واکنش با سیانورمسدیم (NaBH₄) → تولید آرسین (ArH₃) → جذب نوری رنگ یدید طلا–دیاتیوکاربامات 
 
- XRF - برای نمونههای متمرکز یا تبخیرشده؛ سریع ولی با حد تشخیص بالاتر 
 
- Electrochemical (DPV/ASV) - والسامترى پالس تفاضلى (DPV) یا انودیک استریپینگ (ASV) بر روی الکترودهای طلا/کربن اصلاحشده 
 
روشهای سنتی حسی و چشمی
- طعم و بو - آرسنیک محلول در آب: بیبو، بیطعم 
- در غلظتهای بسیار بالا: ممکن است تلخی خفیف احساس شود ولی قابل اتکا نیست 
 
- تغییر رنگ یا کدورت - رسوب Fe–As پس از افزودن زاج آهن: تهنشینی لایه خاکستری مایل به قهوهای 
 
- کیتهای میدانی (Test Kits) - نوارهای رنگسنجی مبتنی بر دیاتیوکاربامات یا گیگی](Gutzeit)؛ تغییر رنگ زرد تا قرمز در حضور As 
 
- آزمون شیشهی سربی - اضافه کردن اسید کلریدریک و NaBH₄ به نمونه در لوله سربی → تولید گاز آرسین → تغییر رنگ کاغذ یدید نقره 
 
روشهای ساده و پیشرفته
- سنسورهای نانومواد - نانوذرات طلا یا نقره با لیگاند تیول: تغییر پلاسمون سطحی → تشخیص اسپکتروفتومتریک 
 
- Biosensor - آنزیمهای ترانساکتاز یا باکتریهای مهندسیشده: تغییر پتانسیل یا جریان 
 
- DGT (Diffusive Gradients in Thin Films) - جذب آرام As به رزین در ژل → پایش غلظت Bioavailable 
 
- LIBS - تحلیل طیفی سریع بر روی نمونهی خشکشده 
 
- فلورسانس ناشی از پالس لیزر (Laser‑Induced Fluorescence) - کاربرد محدود در نمونههای حاوی کمپلکسهای فلورسانت آرسنیک 
 
علائم و نشانههای محیطی
- نشانههای هیدروژئوشیمیایی - آبهای زیرزمینی در مناطق آتشفشانی یا مرجانی: غلظت بالای As 
- پاچ خنثی تا قلیایی و اکسیژن پایین: آزادسازی As³⁺ از خاک 
 
- اثر بر آبزیان - کاهش تنوع بیمهرگان آبزی (حساسیت به سمیّت آرسنیک) 
- تجمع در بافتهای ماهی و بیمهرگان 
 
- علامتهای زیستی (Bioindicator) - گیاهانی مانند Pteris vittata (سرخس آرسنیک دوست) رشد برجسته در خاکهای آلوده 
 
- فعالیتهای انسانی - معادن طلای قدیمی، پالایشگاههای مس و روی: منبع مهم انتشار آرسنیک 
- چاههای عمیق کشاورزی در مناطق با سنگ مادر آرسنیکدار 
 
جمعبندی مهندسی:
پایش دورهای کیفیت آب زیرزمینی با روشهای آزمایشگاهی (HG‑AAS یا ICP–MS) و بهکارگیری سامانههای ترکیبی تصفیه (اکسیداسیون + Co‑precipitation + Adsorption + RO) برای حذف مؤثر آرسنیک ضروری است. در موارد روستایی میتوان از کیتهای میدانی برای غربالگری اولیه استفاده و سپس نمونهها را در آزمایشگاه تأیید کرد.
خطرات جیوه (Hg) در آب آشامیدنی
خطرات جیوه (Hg) در آب آشامیدنی
- فرمهای محیطی - جیوه فلزی (Hg⁰): بخار سمی، قابلیت اکسید شدن به Hg²⁺ 
- جیوه غیرآلی (Hg²⁺): محلول در آب، قابلیت واکنش با لیگاندها 
- متیلجیوه (CH₃Hg⁺): زیستتجمعیاب، سمیترین گونه برای انسان 
 
- اثرات سمی بر بدن - عصبی–رفتاری: لرزش (tremor)، اختلال تمرکز، اختلال حافظه، بیشفعالی یا خوابآلودگی؛ در کودکان باعث کاهش توان هوشی و تاخیر رشد عصبی–حرکتی میشود. 
- کلیوی: نکروز توبولی، پروتئینوری 
- کبدی: آسیب سلولی و سیروز خفیف در مواجهات مزمن 
- سیستم ایمنی: سرکوب ایمنی، افزایش خطر عفونت 
- جنینی–تکوینی: عبور از جفت و خون–مغز در جنین، نقص رشد مغزی و حرکتی 
 
- استانداردها و حد مجاز - WHO: ۶ µg/L (مجموع گونههای Hg) 
- EPA آمریکا: ۲ µg/L (حد اکشنلول برای Hg) 
 
شیوههای تصفیه و حذف جیوه
- اسمز معکوس (RO) - حذف انواع گونههای Hg تا >90٪ با ممبرانهای نیمهتراوا. 
 
- تبادل یونی - رزینهای سولفور-ایمپریگنیتد (Sulfide‑impregnated) یا تیولدار، تبادل Hg²⁺ با یونی مانند Na⁺. 
 
- جذب سطحی (Adsorption) - کربن فعال و کربن سولفوره: ظرفیت بالا برای Hg⁰ و Hg²⁺ 
- بیوچار و زئولیت: ارزان، قابل شارژ مجدد 
- نانومواد اکسید آهن یا نانوسِل (Nano‑cellulose) اصلاحشده: جذب انتخابی برای متیلجیوه 
 
- رسوبدهی شیمیایی (Chemical Precipitation) - افزودن سدیم سولفید یا Na₂S → تشکیل HgS (رسوب سیاه) → جداسازی با فیلتراسیون 
- افزودن هیدروکسید قلیایی (NaOH) → رسوب Hg(OH)₂ 
 
- تقطیر بخار (Steam Stripping / Distillation) - جداسازی بخار Hg⁰ از آب با اضافه کردن سولفید سدیم برای احیای Hg²⁺ → جذب بخار روی کربن فعال 
 
- فرآیند زیستی (Bioremediation) - باکتریهای گوگرددوست (Sulfate‑reducing bacteria) جهت رسوبدهی بیولوژیک HgS 
 
- الکتروشیمی (Electrochemical Removal) - الکترودهای طلا یا کربن-نقره برای الکتروپلاسیون Hg روی سطح الکترود 
 
روشهای اندازهگیری آزمایشگاهی
- Cold Vapor Atomic Absorption (CV‑AAS) - استاندارد طلایی برای Hg⁰؛ حد تشخیص ~0.1 µg/L 
 
- Atomic Fluorescence Spectrometry (AFS) - حساسیت بالاتر از CV‑AAS، حد تشخیص ~0.01 µg/L 
 
- ICP–MS (Inductively Coupled Plasma–Mass Spectrometry) - تفکیک ایزوتوپی Hg، حد تشخیص در سطح نانوگرم بر لیتر 
 
- ICP–OES (Optical Emission) - حد تشخیص ~1–5 µg/L، کاربرد کمتر نسبت به CV‑AAS 
 
- Dithizone Colorimetric - استخراج آلی (Cl₂CH₂) + Dithizone → کمپلکس رنگی قرمز مایل به قهوهای؛ اندازهگیری با اسپکتروفتومتر 
 
- XRF (X‑Ray Fluorescence) - مناسب نمونههای جامد (رسوبات)، سریع و غیرمخرب؛ برای آب نیاز به خشک کردن و پریکانسنتراسیون 
 
- Electrochemical Sensors - الکترودهای میکرو و نانو با پوشش نانوذرات طلا یا کربن اصلاحشده؛ اندازهگیری لحظهای 
 
روشهای سنتی حسی و چشمی
- طعم و بو - جیوه محلول در غلظتهای معمول طعم یا بوی قابلتشخیصی ندارد. 
 
- تغییر رنگ یا کدورت - رسوب سیاه یا خاکستری HgS روی جداره ظروف پس از تهنشینی شیمیایی. 
 
- کیتهای تیپ تست (Test Strips) - نوارهای آغشته به اتحادیه Dithizone یا EDTA که در حضور Hg²⁺ تغییر رنگ میدهند (قرمز/قهوهای). 
 
- تست پایه خاکگیر - ریختن محلول سولفید سدیم در نمونه؛ تشکیل رسوب سیاه نشاندهنده Hg 
 
سایر روشهای ساده و پیشرفته
- سنسورهای نانوفناوری - نانوذرات نقره یا طلا با لیگاندهای تیولدار: تغییر جذب نوری یا الکتروشیمیایی در حضور Hg²⁺ 
 
- DGT (Diffusive Gradients in Thin Films) - جذب تدریجی Hg بر روی رزین درون ژل، پایش پیوسته 
 
- LIBS (Laser‑Induced Breakdown Spectroscopy) - پرتاب پالس لیزری به نمونه خشکشده، تحلیل طیفی فوری؛ تجهیزات گران 
 
- حسگرهای بیوسنسور - آنزیمها یا سلولهای میکروبی اصلاحشده به لیگاند Hg؛ تغییر پتانسیل یا جریان 
 
علائم و نشانههای محیطی
- رفتار آبزیان - مسمومیت و کاهش جمعیت بیمهرگان (Daphnia)، ماهیان حساس 
- تجمع Hg در بافتهای ماهیها (خصوصاً انواع چرب مانند ماهی تن) 
 
- تجمع در رسوبات - لایهبندی HgS سیاه در بستر رودخانه و مخازن 
 
- اثر بر گیاهان آبی - کندی رشد و کلروز برگها در رسوبات آلوده 
 
- منابع احتمالی - فاضلاب صنعتی (کل چاهسازی، معدن، نیروگاه ذغالسوز) 
- رسوب فرسوده در سیستمهای قدیمی لولهکشی 
 
نتیجهگیری مهندسی:
به دلیل فقدان علائم حسی و بصری قابلاتکا برای Hg محلول، توصیه میشود پایش کیفی و کمی آب با روشهای آزمایشگاهی استاندارد (CV‑AAS یا AFS) و استفاده از واحدهای تصفیه چندمرحلهای (اسمز معکوس+کربن فعال سولفوره) برای اطمینان از حذف کامل جیوه از آب آشامیدنی بهصورت دورهای انجام شود.




