چكيده

Transcript

1 علوم و تكنولوژي محيط زيست دوره چهاردهم شماره سه پاييز تحليل نتايج حاصل از اندازه گيري فلزات سنگين (سرب كادميوم) هوا در محوطه سازمان انرژي اتمي فرامرز معطر 2 كريم حسين ميخچي 2 احمد محمد زاده عبدالرضا كرباسي * 4 اعظم سادات دلبري Delbari.azasadat@gail.co تاريخ دريافت: 8/4/8 تاريخ پذيرش: 8// چكيده با توجه به اهميت اندازه گيري فلزات سنگين در هوا در چارچوب اين مقاله ميزان غلظت فلزات سنگين (سرب و كادميوم) هوا اندازه گيري و تحليل گرديده است. نمونه برداري هوا توسط دستگاه نمونه برداري با حجم بالا( (High Vlou Sapler در فصول مختلف سال انجام پذيرفت و پس از آماده سازي نمونه ها ميزان غلظت فلزات سنگين به روش جذب اتمي تعيين گرديد. نتايج حاصل به وسيله نرم افزار آماري Spss مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت ميانگين غلظت سرب و كادميوم در نيمه دوم سال به ترتيب /4 μg/ و /4 بوده كه در مقايسه با مقادير استاندارد سرب و كادميوم ) /5) /5 μg/ غلظت اين فلزات از حد استاندارد كم تر مي باشد. نتايج مويد اين نكته است كه ميزان فلزات سنگين (سرب و كادميوم) وابسته به شرايط محيطي به ويژه تلاطم هوا و ميزان بارندگي بوده به طوري كه در هنگام بارندگي ميزان آلودگي به شدت كاهش يافته و در هنگام وارونگي هوا به علت تجمع آلاينده ها و عدم پخش آن ها آلودگي افزايش يافته است. نكته قابل توجه اين است كه ميزان غلظت فلزات سنگين حتي در شرايط وارونگي از ميزان استاندارد تعيين شده توسط مراجع بين المللي كم تر بوده است. واژه هاي كليدي: آلودگي هوا راكتور تحقيقاتي جذب اتمي سرب كادميوم. - دكتراي مهندسي هسته اي استاد دانشگاه آزاد اسلامي واحد علوم و تحقيقات تهران 2- دكتراي مهندسي هسته اي استاديار پژوهشكده علوم و فنون هسته اي - دانشيار دانشكده محيط زيست دانشگاه تهران 4- دانشجوي كارشناسي ارشد مهندسي محيط زيست آلودگي هوا دانشگاه آزاد اسلامي دانشكده محيط زيست و انرژي واحد علوم و تحقيقات تهران * (مسي ول مكاتبات).

2 علوم و تكنولوژي محيط زيست شماره 54 پاييز معطر و همكاران مقدمه در قرن اخير كره زمين و در واقع آن با ساكنان هاي پليمريزاسيون ورقه هاي سراميكي مواد شيميايي عكاسي مشكلات فراواني مواجه بوده اند. افزايش جمعيت انساني و به و ليتوگرافي همچنين كادميوم به دليل توانايي زياد در جذب دنبال افزايش نيازها از يك طرف و پيشرفت علوم و فنون و نوترون در راكتورهاي هسته اي استفاده مي شود. از نظر اثر ارتقاي سطح زندگي و رفاه اجتماعي از طرف ديگر همه و همه سرطان زايي برخي شواهد وجود دارد كه كادميوم از طريق EPA انسان را به تفكر بيشتر در حفظ محيط زيست سوق مي دهد استنشاقي سرطان زا است. كادميوم را در دسته مواد احتمالا سرطان زا براي انسان طبقه بندي نموده است. IARC.(5) يكي از منابعي كه انسان هر لحظه از آن استفاده نيز Cd را در گروه 2A طبقه بندي مي كند (احتمالا سرطان زا مي كند ولي لمس نمي شود هوا است كه مهم ترين عامل براي انسان) اما هيچ شواهدي از سرطان زايي آن از طريق حيات موجود زنده تنفس و داشتن اكسيژن مي باشد. انسان در خوراكي وجود ندارد و هيچ مدرك روشني از ژنوتوكسيك بودن 25 شبانه روز حدود 22 بار تنفس مي كند و حدود كادميوم ارايه نشده است (). كيلوگرم هوا به داخل ريه فرستاده مي شود. اگر چه در حالت كاربردهاي متعدد سرب در بنزين سيستم هاي تامين به عادي تنها اثرات سوء آلودگي هوا وارد برانسان توجه مي آب و بسياري از صنايع سبب شده است كه اين فلز در تمام شود اما آلودگي هوا تنها به اين اثرات محدود نمي گردد( ). مواد نامطلوب مي تواند بر انسان حيوان گياه و مواد يا محيط زيست جهاني تاثير گذاشته و اثرات سوي ي به جا گذارد. بسياري از اين مواد مضر از طريق منابعي كه در حال حاضر در كنترل انسان نمي باشد وارد اتمسفر مي شوند( 2 ). در عين حال در اكثر مناطق با تراكم جمعيت زياد خصوصا كشورهاي صنعتي منشاء اصلي آلاينده ها فعاليت انساني مي باشد. اين فعاليت ها رابطه نزديكي با الگوهاي مناسب زندگي داشته و محدود كردن آن ها معمولا تا حدي موجب تنزل كيفيت زندگي مي شود( 5 ). فلزات سنگين از آلاينده هاي خطرناك هوا است كه اثرات فيزيولوژيك زيادي برانسان داشته و به علت تجمع پذيري در بافت هاي مختلف بدن انسان باعث اختلال در سيستم هاي محيط زيست وجود داشته باشد. سرب در آب باران برف خاك گرد و غبار فاضلاب هاي شهري و صنعتي و منابع آب يافت مي شود. سرب به ندرت به شكل عنصري در محيط وجود دارد. مهم ترين عامل انتقال سرب هوا است. ذرات با قطر كم تر از يك ميكرو متر كه در هوا منتشر شده اند در اثرا عوامل جوي و حرارت ممكن است فواصل زيادي را قبل از نشست طي كنند اين حركت به صورت خشك و يا تر ايجاد مي شود به استثناي آتشفشان ها و آتش سوزي جنگل ها كه از منابع طبيعي آلودگي هستند و منجر به انتشار ذرات زيادي مي شوند كه در فواصل بسيار دور نشست مي كنند( 4 ). غلظت سرب در هوا به عوامل متعددي از جمله مجاورت با جاده ها بستگي دارد. ميزان غلظت سرب در هواي كليوي گوارشي قلبي- عروقي و... مي گردد. مطالعات شهري و روستايي استراليا (به صورت ذرات) به ترتيب در متعددي در زمينه سنجش فلزات سنگين در محيط زيست تاكنون انجام پذيرفته است (4- و -4). كادميوم يكي از فلزات سنگين مي باشد كه از نظر بيولوژيكي عنصري غير ضروري است و با غلظت هاي كم در پوسته زمين وجود دارد. مهم ترين مصرف كادميومو تركيبات آن عبارتند از: لحيم كاري وتوليد قطعات الكتريكي توليد لاستيك توليد آفت كش ها به عنوان كاتاليست در واكنش محدوده /-2/25 تعيين شده /- و است. ميزان سرب اتمسفر در خشكي /- گزارش شده است كه اين مقدار در اتمسفر اقيانوس ها كم تر مي باشد. به طور شمالي و اروپا در محدوده كلي غلظت سرب اتمسفري در آمريكاي /2-/8 ذكر گرديده است. برخي گزارش ها نيز غلظت سرب را در هواي شهرهاي

3 كاغذ صافي عبور مي دهيم. بشر اولي را مجددا با cc آب مقطر شستشو داده و جوشانيده مجددا از كاغذ صافي عبور داده و حجم نهايي را به 2cc مي رسانيم. نمونه را در بشر مخصوص ريخته و جهت اندازه گيري در دستگاه قرار مي دهيم. روش دوم: اين روش براي فيلترهاي سلولزي توصيه شده و به طور تجربي فيلتر را با 2cc اسيد نيتريك %5 در بشر cc پيركس حرارت مي دهيم تا حجم محلول به نزديك نصف برسد. سپس به محلول cc اسيد نيتريك و 5cc اسيد پركلريدريك اضافه و مجددا نمونه را حرارت مي دهيم تا جايي كه نصف اسيد تبخير شود. سپس آن را از كاغذ واتمن عبور مي دهيم و با آب مقطر دوبار تقطير شده آن را در بالن ژوژه به cc مي رسانيم. اين دو روش آزمايش در نمونه ها انجام پذيرفتن و هدف انتخاب نمودن روش مناسب تر بود نتيجه اندازه گيري نشان داد كه ميزان عناصر در هر نمونه در هر دو روش تقريبا يكي است و اختلاف آن بسيار جزي ي (/) بود. به اين جهت روش دوم به دليل عدم نياز به HF و عدم نياز به هود بسيار قوي و حمام سود انتخاب شد. غلظت استانداردهاي عناصر مورد نظر در حدود غلظت عناصر در نمونه هوا انتخاب شد و همراه با نمونه ها فيلتر سفيد به عنوان شاهد نيز انتخاب شد. تا اگر خود فيلتر در موقع استخراج فلز موادي وارد كرد اثر آن را در اندازه گيري حذف كرده باشيم. براي هر 4-5 نمونه يك شاهد همزمان آماده سازي كرديم. محاسبه غلظت فلزات سنگين (سرب و كادميوم) مشخصات هر نمونه بعد از نمونه برداري در فرم هاي محاسباتي نوشته شده و حجم هواي عبوري در آن محاسبه شده است. اگر a ميكروگرم عنصر مورد اندازه گيري در يك ميلي ليتر از محلول نمونه باشد a ميكروگرم عنصر در كل محلول مي باشد. بنابر اين مقدار عنصر در متر مكعب هوا بر حسب ميكروگرم: r a تحليل نتايج حاصل از اندازه گيري فلزات... بزرگ و پرترافيك 2-4 و در نقاط حومه شهرها /2 ذكر مي نمايند (5). در اين تحقيق با نگاهي عميق تر به مسي له آلودگي محيطي و در نظر گرفتن عواملي كه احتمال دارد در محاسبات دخالت داشته باشد به بررسي ميزان فلزات سنگين (سرب و كادميم) پرداخته شده است. همچنين تلاش شده است با دخالت تمام عوامل زيست محيطي تا حد امكان اعداد به دست آمده واقعي تر باشد. نمونه برداري راكتور تحقيقاتي سازمان انرژي اتمي ايران به طور دايم و مستمر فعاليت نمي كند بلكه بنا به ضرورت تشخيص داده شده توسط اپراتور و تعداد نمونه هاي موجود فقط چند روز در ماه كار مي كند. بنابراين برنامه نمونه برداري همزمان با كارگرداني راكتور انجام گرفت. به دليل محدوديت هاي موجود در انجام تحقيق شرايط جوي متغير و نامناسب هوا پايداري هوا و... ايستگاه نمونه برداري پشت بام ساختمان راكتور تحقيقاتي سازمان انرژي اتمي تعيين گرديد و نمونه برداري در فصول پاييز و زمستان انجام پذيرفت. نمونه برداري با استفاده از پمپ High Vlou Sapler با فلوي - ليتر در دقيقه انجام يافت نمونه ها بر روي فيلترهايي به قطر 4 و از نوع فايبر گلاس جمع آوري گرديد. روش آماده سازي نمونه انتخاب كرديم. در ابتدا دو روش را جهت حل شيميايي نمونه ها روش اول: در اين روش ابتدا فيلترهاي نمونه را در يك بشر پلي اتيلني با 2cc اسيد فلوريدريك در بن ماري تا نقطه خشك حرارت مي دهيم و سپس 2cc اسيد نيتريك به آن اضافه كرده و حرارت مي دهيم تا تنها چند قطره از اسيد باقي بماند. سپس l آب مقطر اضافه كرده و آن را به نقطه جوش رسانده و از

4 علوم و تكنولوژي محيط زيست شماره 54 پاييز معطر و همكاران 2 يافته ها و بحث نتايج به دست آمده نشان مي دهد كه غلظت فلزات سنگين (سرب و كادميوم) در روزهاي مختلف هفته متفاوت بوده و در برخي روزها به حداقل مي رسد. غلظت سرب و كادميوم در طول /4 و /4 ميكروگرم در مترمكعب هوا بود (جدول و 2). جدول - ميانگين آلودگي سرب در ماه هاي مختلف مورد اندازه گيري رديف ماه S.D X n حدبالا سال 5 حدپايين /2 /5 / /2 مهر /2 /5 / /2 2 آبان /2 /8 /8 /28 آذر /2 / /5 /452 4 دي 8 / / / /52 5 بهمن /45 / /8 /2 اسفند جدول 2- ميانگين آلودگي كادميوم در ماه هاي مختلف مورد اندازه گيري رديف ماه S.D X n حدبالا سال 5 حدپايين /4 / /5 /2 مهر / /8 / / 2 آبان /2 / / /25 آذر / / /2 / 4 دي 8 /4 /8 / /5 5 بهمن / / / / اسفند نتايج حاصل از اين بررسي مشخص نموده كه ميزان فلزات سنگين وابسته به شرايط محيطي به ويژه تلاطم هوا و ميزان بارندگي بوده به طوري كه در هنگام بارندگي ميزان آلودگي به شدت كاهش يافته و در هنگام وارونگي هوا به علت تجمع آلاينده ها و عدم پخش آن ها آلودگي افزايش يافته است. مطالعه انجام يافته روند تغييرات فلزات سنگين (سرب و كادميوم) را در طول فصول مختلف سال متفاوت نشان داد به طوري كه غلظت فلزات در فصول سرد بيش از مقدار آن در فصول ديگر سال است. افزايش شديد غلظت فلزات سنگين (سرب و كادميوم) در طول مدتي كه شهر با آلودگي شديد هوا همراه بود هماهنگ بوده و روند تغييرات آن با ساير آلاينده هاي اتمسفر نيز هماهنگ مي باشد. با توجه به اين كه ميزان فلزات سنگين (سرب و كادميوم) وابسته به شرايط محيطي به ويژه تلاطم هوا و ميزان بارندگي بوده به طوري كه در هنگام بارندگي ميزان آلودگي به شدت كاهش يافته و در هنگام وارونگي هوا به علت تجمع

5 تحليل نتايج حاصل از اندازه گيري فلزات... / آلاينده ها و عدم پخش آن ها آلودگي افزايش يافته است در هوا در اسفند ماه به ترتيب با غلظتي برابر / و جدول و 4 وضعيت جوي در مدت نمونه برداري نشان داده ميكروگرم بر متر مكعب هوا مشاهده گرديد. شده است. بيشترين غلظت سرب و كادميوم در پايداري شديد جدول - شرايط نمونه برداري از نمونه هاي هوا پاييز 5 رديف تاريخ فلوي متوسط ميانگين دما ميزان بارش فشار هوا زمان h bar () (c) Lit 2 2/5 /8 / 2 4 /2 2/5 / 25/5 / /2 5 22/5 5 / 4 2 /4 22 8/ / 5 /5 8/8 /5 22/5 8/ /5 8/ 2 2/5 8/ 2 /5 22/5 8/ 4 5 / /4 /5 /5 /5 / 2 / 5 /4 2 / /5 /8 2 2 / / 2

6 علوم و تكنولوژي محيط زيست شماره 54 پاييز معطر و همكاران 4 جدول - شرايط نمونه برداري از نمونه هاي هوا زمستان 5 زمان h رديف تاريخ فلوي متوسط ميانگين دما ميزان بارش فشار هوا bar () (c) Lit /4 /5 /2 2 /5 / 2 /2 /4 2 / / 5 /5 / 5 /8 /5 48 / 8 2 /4 / / 4 /2 2 / 2 /5 /5 5 /4 2 /5 /5 / /5 / 4 2 8/5 : 2/2 5 2 :2 2/ /4 5:5 2/4 5 :2 2/5 / 22 2/ 2 8/5 2/ 2 2/ 2 /45-/ ميكروگرم بر همان طور كه در نمودار مشاهده مي گردد ميزان اتمي با اطمينان %5 بين دو حد غلظت سرب حتي در شرايط وارونگي از ميزان استاندارد تعيين شده توسط مراجع بين المللي كم تر مي باشد بالاترين ميانگين سرب در هواي محوطه استقرار راكتور تحقيقاتي سازمان انرژي متر مكعب هوا است در حالي كه استاندارد تعيين شده از سوي /5 است.(5) EPA برابر

7 5 تحليل نتايج حاصل از اندازه گيري فلزات... نمودار - تغييرات سرب در هواي محوطه استقرار راكتورتحقيقاتي سازمان انرژي اتمي ايران سال 5 /5 NIOSH بالاترين ميانگين كادميوم در هواي محوطه استقرار راكتور تحقيقاتي با اطمينان %5 بين دو حد /-/ ميكروگرم بر متر مكعب هوا مي باشد كه از ميزان استاندار تعيين شده از سوي گرديده است( ). برابر تعيين تعيين شده توسط مراجع بين المللي كم تر است. استاندارد نمودار 2 -تغييرات كادميوم در هواي محوطه استقرار راكتور تحقيقاتي سازمان انرژي اتمي ايران سال 5

8 علوم و تكنولوژي محيط زيست شماره 54 پاييز معطر و همكاران نتيجه گيري به علت محدوديت هاي زماني مالي و همچنين شرايط نامناسب جوي نمونه برداري در فصول پاييز و زمستان (2 نمونه در پاييز و 2 نمونه در زمستان) و در يك ايستگاه (پشت بام ساختمان راكتور تحقيقاتي سازمان انرژي اتمي) صورت پذيرفت. نتايج نشان داد كه در روزهايي كه هوا در حالت پايدار بوده افزايش آلودگي هوا را به همراه داشته است و اختلاف افزايش و كاهش آلودگي در ساير روزها مربوط به باد و جريانات ناپايدار هوا است. لازم به ذكر است افزايش و كاهش فشار هوا در بيشتر اوقات با افزايش و كاهش ميانگين آلودگي هوا همسو مي باشد. بالاترين غلظت فلزات سنگين (سرب كادميوم) در اسفند ماه 5 مشاهده گرديد به طور كلي اين پژوهش نشان داد ميزان انتشار فلزات سنگين طي پاي يز و زمستان سال 5 زير حد مجاز بوده است و هيچ گونه آلودگي غير عادي مشاهده نشده است. پيشنهادات پوي ه. س و همكاران(نوسندگان ) كي نژاد سعيد ابراهيمي محمد علي ابراهيمي سيروس (مترجمان) مهندسي محيط زيست جلد دوم انتشارات دانشگاه صنعتي سهند (). تركيان ايوب اسلامي زهرا ( ) مهندسي كنترل آلودگي هوا دانشگاه صنايع و معادن ايران. خراساني زهرا () اندازه گيري عناصر جزي ي در هواي تهران با استفاده از تكنيك هاي جذب اتمي و تجزيه به روش اكتيو كردن با نوترون حرارتي پايان نامه كارشناسي ارشد بهداشت محيط. طالبي مرتضي ( 5 ) اندازه گيري سرب همراه با ذرات معلق هوا به وسيله روش هاي جذب اتمي و فلورسانس اشعه X خلاصه مقالات يازدهمين كنگره شيمي و مهندسي شيمي ايران. تهران. انجمن شيمي و مهندسي شيمي ايران دانشگاه تربيت معلم. طالبي مرتضي. كلانتري اردشير بين بيژن ( ( اندازه گيري و مطالعه روند تغييرات جيوه در هواي با توجه به بررسي به عمل آمده ميزان آلودگي محيطي محدوده سازمان انرژي اتمي زير حد استاندارد مي باشد پيشنهاد مي گردد تمهيداتي در شهر اصفهان. مجله دانشگاه علوم پزشكي و خدمات بهداشتي درماني شهيد صدوقي يزد سال 8 شماره 4 ضميمه. - نظر گرفته تا اين آلودگي به سمت صفر ميل نمايد.. صدايي مهربان كاظمي اربط ( ) بررسي اندازه افزايش امكانات مالي جهت سنجش آلاينده ها در ايستگاه هاي متعدد و امكان نمونه برداري در تمام فلزات سنگين و( سرطان زا) در هواي شهر تبريز دانشگاه تبريز مركز پژوهش محيط زيست. -2 فصول سال. عباسپور مجيد ( ) مهندسي محيط زيست.8 منابع انجام مطالعات مشابه در زمينه اندازه گيري فلزات سنگين با توجه به اهميت وجود اين آلاينده در هواي مناطق مسكوني شهر تهران. ادريسي محمد معصومي علي 2 مباني و روش هاي شيمي تجزيه دانشگاه آزاد اسلامي تهران شمال چاپ اول. جلد اول و دوم انتشارات دانشگاه آزاد اسلامي.. A.A.Baklanov and A.G.Mahura, (2)Assessent of possible airborne ipact fro, nuclear risk sites,. Christian Ludwig, Albert J. Schuler, Jorg Wochele, and Sauel Stucki (22)Measuring the Evaporation Kinetics of Heavy Metals: a New Method. -.

9 Annual Report to Departent of Energy,. 4. Review of data on heavy etals in abient air in Australis(22), Enviroent Australis تحليل نتايج حاصل از اندازه گيري فلزات.... D.Malcol,() Heavy Metals as Air Pollutants: Lead, Zinc and Cadiu. VDI Coission Report. 2. L.Rybach, B.Bucher and G.Schwarz, (2)Airborne surveys of Swiss nuclear Facility sites.. J. R. McDoald; A.P.Baronavski; L.R. Pasternack-Rafferty; V.M.Donnelly, (25)Detection and Monitoring of Airborne uclear Waste Materials,