نمونه‌برداری از آلاینده‌های منتشر شده در هوا با جاذب‌های نانوکامپوزیت

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
نمونه‌برداری از آلاینده‌های منتشر شده در هوا با جاذب‌های نانوکامپوزیت
پایگاه اطلاعات ایمنی (www.imeny.com):در این مطالعه، نمونه بردار ریز استخراج تله سوزنی با جاذب‌های کامپوزیت سیلیکاتی نانولوله کربنی تک دیواره، چند‌دیواره و نانو صفحات گرافن آماده و عملکرد آن جهت نمونه‌برداری از چند ترکیب آلاینده شاخص از دسته ترکیبات آلی فرار هالوژندار (HVOCs) مورد ارزیابی قرار گرفت. در مرحله بعد نمونه‌برداری از این ترکیبات در محیط صنعتی نیز انجام و کاربردی بودن تکنیک بعنوان نمونه بردار فیلدی مورد آزمون قرار گرفت.


پژوهشگران دانشگاه علوم پزشکی همدان با همکاری دانشگاه لرستان موفق به تولید نمونه بردار ریز استخراج تله سوزنی برای آلاینده‌های منتشر در هوا، با جاذب‌های نانوکامپوزیت سیلیکاتی نانولوله کربنی تک دیواره، چند‌دیواره و نانو صفحات گرافن شدند. این پژوهشگران با شبیه‌سازی شرایط محیطی در آزمایشگاه، مطالعات را در مسیری هدایت کردند تا نمونه بردار تله سوزنی با قابلیت‌های کاربردی جهت نمونه‌برداری فیلدی تهیه و مورد آزمون قرار گیرد.


از جنبه‌های زیست‌محیطی برای عموم مردم و یا برای نیروی‌های فعال و شاغل جامعه در محیط‌های شغلی و صنعتی، ارزیابی مواجهه با ترکیبات آلاینده منتشر در هوا اولین و مهم‌ترین گام جهت اجرای اقدامات کنترلی است. متأسفانه بخش قابل توجهی از جمعیت کشور در شهرهای بزرگ کشور با معضل آلودگی هوا روبرو است. در کنار این‌ها روش‌های مرسوم نمونه‌برداری، استخراج و آماده‌سازی نمونه‌ها دارای مشکلاتی است. در اغلب این روش‌ها استخراج و تعیین مقدار ترکیبات مختلف وابسته به استفاده از حلال است. جهت تعیین مقدار دقیق‌تر ترکیبات مختلف و حذف عوامل مداخله‌گر، حلال‌های مورد استفاده می‌باید تا حد امکان خالص باشد. نیاز به حلال‌های با خلوص بالا از طرفی هزینه بکارگیری این روش‌ها را افزایش داده و از طرف دیگر برای فرد آزمایش‌گر مخاطرات سلامتی بواسطه سمی بودن اغلب این ترکیبات حلال در برداشته و بعد از استفاده و دور ریز آن‌ها مشکلات زیست‌محیطی نیز در بر خواهد داشت. به‌دلیل این مشکلات تلاش‌های زیادی برای ابداع روش‌های جاگزین که بدون نیاز به حلال اندازه‌گیری ترکیبات آلاینده زیست‌محیطی و محیط‌های صنعتی را موجب شود به اجرا در آمد که منجر به پیدایش تکنیک ریز استخراج فاز جامد (SPME) گردید. مشکلات روش‌های مرسوم با پیدایش تکنیک SPME تا حدودی برطرف گردیده است. اما تکنیک SPME نیز در نمونه‌برداری از آلاینده‌های هوا دارای مشکلاتی هم هست و از همه مهم‌تر تولید نمونه بردار و جاذب‌های تجاری آن تحت انحصار شرکت‌های خارجی بوده و هزینه زیادی جهت تهیه آن مورد نیاز است. تکنیک نوین ریز استخراج تله سوزنی (NTME) کلیه مزیت‌های روش‌های ریز استخراج در نمونه‌برداری از آلاینده‌های منتشره در هوا را داشته در عین حال روشی ارزان بوده و اندازه‌گیری آلاینده‌ها را با سرعت و دقت بالا انجام می‌دهد.


در این مطالعه، نمونه بردار ریز استخراج تله سوزنی با جاذب‌های کامپوزیت سیلیکاتی نانولوله کربنی تک دیواره، چند‌دیواره و نانو صفحات گرافن آماده و عملکرد آن جهت نمونه‌برداری از چند ترکیب آلاینده شاخص از دسته ترکیبات آلی فرار هالوژندار (HVOCs) مورد ارزیابی قرار گرفت. در مرحله بعد نمونه‌برداری از این ترکیبات در محیط صنعتی نیز انجام و کاربردی بودن تکنیک بعنوان نمونه بردار فیلدی مورد آزمون قرار گرفت.


محمود حیدری دانشجوی سال پنجم دکتری تخصصی رشته مهندسی بهداشت حرفه‌ای دانشگاه علوم پزشکی همدان و عضو هیئت علمی دانشگاه علوم پزشکی گیلان در این باره گفت: «مطالعه مرتبط با این تحقیق از نوع تجربی-کاربردی، با هدف ارزیابی عملکرد و کاربرد یک نمونه بردار جدید با جاذب‌های سنتزی نوین و نانو ساختار، جهت نمونه‌برداری و تعیین مقدار دسته‌ای از ترکیبات آلی فرار بوده و در دو مرحله کلی، مطالعه آزمایشگاهی و نمونه‌برداری در فیلد انجام گرفته است. در فاز آزمایشگاهی مطالعه مراحل اصلی در سه گام انجام پذیرفت که شامل ارزیابی عملکرد نمونه بردار و جاذب‌های به‌کار گرفته در مرحله نمونه‌برداری، نگهداری نمونه و مرحله عملکرد تجزیه‌ای بوده است. پارامترهای مورد بررسی این تحقیق در مرحله عملکرد تجزیه‌ای برای تله سوزنی با یک جاذب مرسوم تجاری و همچنین SPME با بهترین پوشش فیبری توصیه شده برای ترکیبات آلی فرار نیز انجام پذیرفته و نتایج مربوط به تکنیک و جاذب‌های مورد استفاده موضوع این رساله با یک تکنیک رایج و شناخته شده و همچنین با یک جاذب مرسوم تجاری مورد مقایسه قرار گرفت. بعد از انجام مطالعه در فاز آزمایشگاهی و مشخص شدن رفتار نمونه بردار و جاذب‌ها در شرایط مختلف، از نمونه بردار تله سوزنی محتوی جاذب‌های سنتزی، برای نمونه‌برداری از یک ترکیب پرکاربرد ارگانوهالوژن در صنعت خشک شویی استفاده شده و کاربرد این روش، به‌طور عملی در یک مطالعه فیلدی آزمون گردید.»


وی در مورد نتایج این تحقیقات نیز افزود: «نتایج این مطالعه نشان می‌دهد، تکنیک NTD حاوی جاذب‌های نانو ساختار سنتز شده در این مطالعه، روشی قدرتمند و دقیق در اندازه‌گیری ترکیبات آلی فرار است. جفت شدن این تکنیک ریز استخراج با روش‌های تجزیه دستگاهی، روشی با حساسیت و دقت بالا در‌شناسایی و تعیین مقدار ترکیبات آلی فرار در هوا در اختیار قرار می‌دهد. بواسطه غیر تعادلی و فعال بودن این تکنیک و انطباق کامل با روش‌های تجزیه دستگاهی، تکنیک ریز استخراج تله سوزنی جهت پایش آلاینده‌های زیست‌محیطی و محیط‌های شغلی روش مناسبی بوده به نحوی که هزینه‌های اندازه‌گیری را تا حد زیادی کاهش داده، ضعف تکنیک‌های دیگر و بعضاً جدید را برطرف نموده و برای پایش‌های محیطی توصیه می‌گردد. جاذب‌های نانو ساختار سنتز شده در این مطالعه نیز عملکرد بسیار مطلوبی در مقایسه با جاذب‌های تجاری گرانقیمت داشته که بواسطه انحصار در تولید هزینه تهیه آن‌ها بالا است.»


به عقیده این پژوهشگران عوامل شیمیایی زیان آور در محیط‌های صنعتی و شغلی، مسبب درصد بالایی از ناراحتی‌ها و بیماری‌ها برای نیروی کار فعال کشور بوده و هزینه‌های بالایی را به جامعه تحمیل می‌نماید. از بعد صنعتی، این طرح در کلیه صنایع و مشاغلی که دچار معضل آلودگی هوا هستند و کارگران شاغل در این صنایع با آلاینده‌های شیمیایی منتشر در هوا مواجهه دارند، کاربرد دارد. چرا که ارزیابی مواجهه با ترکیبات آلاینده منتشر در هوا اولین و مهمترین گام جهت اجرای اقدامات کنترلی است. وی در مورد فابلیت تجاری‌سازی این طرح نیز گفت: «مطالعه مربوط به این طرح کاملاً قابلیت تجاری شدن را داشته و در واقع بدون تجاری‌سازی و تلاش در جهت رفع مشکلات جامعه مطالعاتی از این دست ثمره‌ای در پی نخواهد داشت. در خصوص تولید نمونه بردارهای تله سوزنی کشور ژاپن پیش قدم شده و یک شرکت ژاپنی در این زمینه محصولاتی را تولید و روانه بازار نموده است. در این زمینه نیز لازم است حداقل جهت تأمین نیازهای داخل کشور اقداماتی عملی را به اجرا درآورد و نمونه بردارهای تله سوزنی با جاذب‌های متنوع تولید و روانه بازار نمود.»


یکی از نتایج اخیر این کار تحقیقاتی که به دست دکتر محمود حیدری و همکاران وی صورت گرفته است، در مجله Analytica Chimica Acta (جلد 785، 27 ژوئن سال2013، صفحات 67–74) منتشرشده است.
 
بالا