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