تعيين ميزان غلظت فلزات سنگين در هواي شهر اصفهان و بررسي منابع انتشار آنها

نويسنده: اردشير كلانتري
استاد راهنما: مرتضي طالبي، بيژن بينا
استاد مشاور:
تاريخ دفاع: 1379/01/01
مدرك: دكترا مهندسي بهداشت محيط
دانشگاه: دانشكده علوم پزشكي اصفهان، بهداشت، گروه مهندسي بهداشت محيط
چكيده: نظر به اهميت و اندازه گيري عناصر جزئي بويژه فلزات سنگين بعلت شناخت خواص سميت و سرطان زائي آنها و همچنين بعلت شركت در واكنشهاي فتوشيميايي و ايجاد ذرات آلاينده با غلظتهاي بالا كه موجب اثرات پاتولوژيك خطرناكي براي جوامع انساني شده اند اين تحقيق به مورد اجراء گذاشته شد.
اين تحقيق به چهار فصل تقسيم شده كه در فصل نخست اشاره اي به تاريخچه پيشينه موضوع و بيان اهداف تحقيق شده است. ضمن معرفي موقعيت منطقه مورد مطالعه فلزات سنگين و عناصر جزئي مورد مطالعه اين تحقيق از دو جنبه تشريح شده اند يك جنبه اثرات بيولوژيكي و جنبه ديگر انتشار و پخش آنها در هوا.
در فصل دوم مروري بر مطالعات انجام شده در زمينه هائي كه در اين تحقيق اهداف خود را دنبال مي كند انجام گرديده و هر آنچه ديگران در اين زمينه منتشر ساخته اند سعي شده بدانها اشاره اي شود. علاوه بر آن روشهائي را كه سازمانهاي مختلف در اين باره انجام و منتشر ساخته اند نيز مورد مطالعه قرار گرفته است.
در فصل سوم حاصل تجربياتي را كه خود در اين تحقيق به انجام رسانده ام ذكر شده كه با نمونه برداري شروع و سپس ضمن معرفي وسايل و مواد مورد استفاده اين تحقيق روشهاي مختلف هضم فيلترها به منظور رسيدن به روش استخراج مناسب براي هر فلز بيان شده و آنگاه روشهاي مختلف اندازه گيري و توسعه اين روشها كه جزء اهداف اين تحقيق بوده است تشريح گرديده اند.
در فصل چهارم نتايج حاصل از تجربيات فصل سوم را با ذكر جداول و اشكال همراه با بحث مربوطه ارائه نموده ايم بطوريكه در اين فصل ابتدا نتايج حاصل از اندازه گيري غلظت ذرات معلق اتمسفري ذكر شده و در جهات مختلفي اين نتايج بحث و ارتباط آن با عواملي كه در غلظت آنها مؤثر بوده بيان شده است. سپس نتايج حاصل از اندازه گيري غلظت فلزات سنگين با روشهاي مختلف هضم بمنظور انتخاب بهترين روش هضم ذكر گرديده و نهايتاً با انتخاب روش مناسب هضم نتايج استخراج و اندازه گيري فلزات سنگين را از نمونه هاي جمع آوري شده بر روي فيلتر ارائه داده ايم آنگاه فاكتور تغليظ هر يك از عناصر فلزي مورد مطالعه اين تحقيق براي هر يك از نمونه ها محاسبه و سپس با توجه به فاكتور تغليظ هر يك از عناصر منشأ موثر در انتشار آنها در اتمسفر شهر اصفهان مشخص شده است.
در قسمت ديگر نتايج حاصل از استخراج ترتيبي پنج مرحله اي ذكر گرديده كه بر اساس آن ميزان تحرك فلزات سنگين به روشهاي مختلف هضم بخوبي معين شده است سپس نتايج حاصل از اندازه گيري غلظت جيوه گازي در هوا ارائه گرديده و آنگاه نتايج حاصل از اندازه گيري سرب و كادميوم به روش تغليظ توسط آمونيوم پيروليدين دي تيوكربامات با بهينه سازي pH استخراج ذكر گرديده و بالاخره نتايج روش توسعه يافته اندازه گيري مستقيم غلظت سرب در مقايسه با روش مرطوب بيان شده است. در قسمتي ديگر از اين تحقيق نتايج حاصل از اندازه گيري گونه هاي مختلف ارسنيك معدني به روش توليد هايدرايد و اندازه گيري بوسيله طيف سنجي جذب اتمي ذكر گرديده و سپس نتايج حاصل از روش توسعه يافته اندازه گيري گونه هاي ارسنيك به روش گازكروماتوگرافي كه براي اولين بار به انجام رسيده است بيان شده است. از نتايج بدست آمده چنين استنباط مي گردد كه ميزان غلظت ذرات معلق اتمسفر تحت تاثير رطوبت نسبي محيط بوده و با افزايش درجه حرارت و كاهش رطوبت نسبي بر ميزان غلظت ذرات معلق افزوده مي شود. تغييرات غلظت ذرات به روزهاي هفته وابسته است و حداكثر غلظت در اواسطه هفته و حداقل غلظت روزهاي جمعه است و الگوي تغييرات غلظت از هفته اي به هفته ديگر همخواني دارد. با تعيين ميزان غلظت فلزات سنگين شركت كننده در بافت ذرات معلق اتمسفري به اين نتيجه مي رسيم كه ميزان غلظت ذرات نمي تواند شاخصي براي تعيين ميزان آلاينده هاي خطرناك در سطح شهر باشد لذا استقلال غلظت برخي از فلزات سنگين از غلظت ذرات اتمسفري در هواي محيط مناطق مختلف يكي از نكات مهمي است كه به آن دست يافتيم و اين خود استراتژي كنترل ذرات را بعنوان جانشين ساختن براي كنترل ذرات سمي در هوا زير سوال برده است. با توجه به مقادير فاكتور تغليظ يا EF محاسبه شده براي تمام فلزات سنگين مورد تحقيق اين پژوهش به اين نتيجه مي رسيم كه منشأ انتشار فلزاتي همچون كادميوم و سرب و روي و مس همگي از منابع انسان ساز يا در اثر فعاليت هاي انساني به محيط تزريق شده اند و بايد بگونه اي در شناسائي و كنترل منابع مسئول انتشار چنين فلزاتي همت گماشت. منشأ انتشار آهن صرفاً طبيعي بوده و منابع آنتروپوژنيك در انتشار آن نقش چندان مؤثري نداشته است. تركيباتي نظير كروم و كلسيم و نيكل از هر دو منبع يعني از منابع طبيعي و هم از منابع آنتروپوژنيك در اتمسفر شهر پراكنده مي شوند. از داده هاي بدست آمده و نمودارهاي ترسيم شده ملاحظه مي شود كه در هر سه ايستگاه انتخابي تغييرات غلظت فلزات سنگين به استثناء كروم در ماههاي مختلف سال از يك هماهنگي خاص پيروي مي نمايد. با توجه به اهميت سرب و كادميوم و لزوم اندازه گيري دقيق اين دو عنصر در نمونه ها و با عنايت به اين نكته كه غلظت اين دو عنصر بويژه كادميوم در بعضي از نمونه ها به حدي پايين است كه اندازه گيري غلظت آنها به روش جذب اتمي شعله مقدور نمي باشد لذا روش پيش تغليظ و اندازه گيري با جذب اتمي شعله مورد توجه قرار گرفت كه با توجه به درصدهاي استخراج شده كادميوم و سرب و با بهينه سازي pH روش پيش تغليظ بوسيله MIBK روش مناسبي براي استخراج اين دو عنصر را نشان مي دهد. با توجه به اين نكته كه محلولهاي اسيدي و معرفهاي شيميايي معمولاً داراي ناخالصي هاي متفاوتي مي باشند و از منابع مختلفي نيز تهيه مي شوند لذا استفاده از اسيدها براي هضم ذرات معلق اتمسفر مي تواند مقادير قابل ملاحظه اي از ناخالصي ها را بدرون نمونه منتقل نمايد لذا روش اندازه گيري مستقيم سرب را در نمونه هاي فيلتر به مورد اجرا گذاشتيم كه تجربه اي موفق بود كه حاصل آن طي مقاله اي نيز ارائه گرديد. از آنجايئكه گونه ارسنيك سه ظرفيتي از درجه سميت بالايي برخوردار است و تاكنون با روشهاي معمول توليد هايدرايد و استفاده از جذب اتمي ارسنيك كل مورد اندازه گيري قرار مي گرفت لذا به منظور تعيين دقيق گونه مورد نظر اين عنصر روش جديدي را كه براي اولين بار اجرا مي گردد توسعه داده كه به كمك گازكروماتوگرافي توانستيم چنين روشي را توسعه داده و به نتايج خوبي نائل شويم.
كلمات كليدي: