نانو ذرات منتشره در هوای محیط زیست

نانو ذرات منتشره در هوای محیط زیست: چالش ها و چشم انداز

فرمت: WORD  تعداد صفحات: 7

چکیده:

یکی از حیطه هایی که امروزه بحث نانو فناوری در آن وارد شده است، آلودگی هوای ناشی از نانو ذرات است. نانو ذرات یا ذرات فوق العاده ریز به ذرات با قطر کمتر از nm100 اطلاق می گردد. امروزه احتمال عوارض متعددی در اثر مواجهه با نانو ذرات گزارش شده که از آن جمله می توان به عوارض قلبی عروقی، تنفسی، تغییر ضربان قلب، پاسخ های التهابی، آسیب DNA، کبد و کلیه و… اشاره نمود. وسایل نقلیه به تنهایی منبع تقریباً نیمی از نانو ذرات منتشره به محیط زیست می باشند. با توجه به نقش قابل توجه وسایل نقلیه موتوری در تولید نانو ذرات در محیط زندگی، ارزیابی وضعیت آنها در هر کشور و اقدامات اصلاحی بر روی آنها در راستای کاهش تولید و انتشار نانو ذرات و نیز سنجش تراکم و پراکنش نانو ذرات در محیط های شهری، اهمیت انکارناپذیری دارد.

رایجترین وسایل مورد استفاده در بررسی نانو ذرات هوابرد انواع شمارشگرهای ذرات، کلاسیفایرها، ایمپکتورهای میکرواریفیسی، دستگاه های سنجش مساحت سطحی ذرات می باشند که بسته به نوع هدف مطالعه و سایر پارامترهای تأثیرگذار، انتخاب و مورد استفاده قرار می گیرند.

در برنامه های جامع پایش و کنترل آلاینده های هوای شهرها بخصوص کلانشهرها، باید یرنامه ویژه ای برای نانو ذرات هوابرد تدوین و به اجراء درآورند. در این راستا یکی از مهمترین راهکارها، کاهش نانو ذرات هوابرد منتشره از وسایل نقلیه است. امروزه مطابق با استاندارد Euro IV استفاده از فیلترهای مخصوص همراه با تله برای خودروهای گازوئیلی (DPF) و استفاده از انواع کاتالیست ها برای خودروهای بنزینی و گازسوز الزامی است.

1- مقدمه:

نانو فناوری، فناوری است که بر پایه دستکاری تک تک اتم ها و مولکول ها به منظور تولید ساختاری پیچیده با خصوصیات اتمی استوار می باشد. نانو فناوری واژه نوینی است که منجر به توسعه بسیاری از علوم گشته است. یکی از حیطه هایی که امروزه بحث نانو فناوری در آن وارد شده است، آلودگی هوای ناشی از نانو ذرات است. نانو ذرات یا ذرات فوق العاده ریز به ذرات با قطر کمتر از nm100 اطلاق می گردد (1 و 2). تا اوایل دهه 1950م توجه به ذرات از لحاظ بیماریزایی و تدوین استانداردهای مواجهه شغلی و زیست محیطی عمدتاً به ذرات با قطر میانه 10 میکرون (PM₁₀) معطوف بود اما پس از آن PM_2.5 به عنوان ملاک تدوین استانداردها انتخاب گردید. در سال های اخیر توجه به تراکم ذرات با قطر زیر میکرون و حتی در حد نانومتری در تدوین استانداردها مورد تأکید قرار گرفته است(1). بررسی حوادث مهمی چون مه دود لندن در سال 1952 م ثابت نموده که اثرات بالقوه شدید بهداشتی با مواجهه با ذرات معلق کوچکتر از PM₁₀ و PM_2.5 مرتبط است(2). مطالعات اخیر نشان داده است که بعضی از ذرات در مقیاس نانومتری سمی تر از همان ذرات در رنج میکرومتری می باشند که عمدتاً علت آنرا مساحت سطحی بیشتر آنها ذکر می کنند (1، 3 و 4)

در حالی که مواجهه با نانو ذرات در طول سالهای متمادی رخ داده و با بیماریهای متعددی مرتبط بوده، ظهور نانو فناوری باعث تولید و مصرف مواد نانومتری جدید گشته که سؤالات و علاقمندی های زیادی را در این زمینه ایجاد نموده است. سه سؤال اساسی که پژوهش های آتی باید به آنها پاسخ دهند عبارتند از:

1. آیا مخاطرات بهداشتی به نانو مواد مهندسی شده مرتبط است؟(خواص ذاتی موادی که می توانند باعث آسیب گردند)
2. آیا ریسک بهداشتی بالقوه از طرف نانو مواد (که به مواجهه خارجی، دز داخلی و پاسخ بیولوژیکی مرتبط است) وجود دارد؟
3. چگونه می توان ریسک های بالقوه بهداشتی نانو مواد را حذف یا به حداقل رساند؟

نانو ذرات از راه های مختلف می توانند وارد بدن شوند که مهمترین آن، روش استنشاقی است. مدل سازی ته نشینی ذرات در ریه نشان داده است که ذرات با قطر 1-0.1 میکرون کمترین احتمال ته نشینی در ریه را با هر مکانیسمی دارند اما ذرات با قطر کمتر از 100 نانومتر به میزان بیش از 90 درصد جرمی در دستگاه تنفسی ته نشین می شوند. ته نشینی نانو ذرات در ناحیه حبابچه ای ریه ها 5-2 برابر کل ذرات قابل استنشاقی (با قطر کمتر از 2 میکرون) است به طوری که 50 درصد نانو ذرات در محدوده حبابچه ای ریه ها ته نشین می گردند(1). نانو ذرات استنشاق شده به راحتی از دیواره ریه و حتی از غشاء بعضی از سلول ها عبور نموده و اثرات خود را اعمال می نمایند. امروزه احتمال عوارض متعددی در اثر مواجهه با نانو ذرات گزارش شده که از آن جمله می توان به عوارض قلبی عروقی، تنفسی، تغییر ضربان قلب، پاسخهای التهابی، آسیب DNA ، کبد و کلیه و… اشاره نمود (6-1). آسیب بافتی ناشی از نانو ذرات علاوه بر اندازه آنها به قابلیت حمل مواد شیمیایی دیگر مثل فلزات و هیدروکربن ها توسط این ذرات نیز مرتبط است.

امروزه عمده استانداردهای بهداشتی و زیست محیطی ذرات معلق در هوا به صورت وزنی است و شامل کلیه ابعاد ذرات هوابرد است. بررسی های جدید نشان می دهد که اثرات مواجهه با ذرات ریز و فوق العاده ریز، بیشتر با مساحت سطحی و تعداد آنها مرتبط است (1، 4 و 9) در مطالعه ای که در آلمان انجام شده مشخص شده است که میزان ابتلا و مرگ و میر افراد با تراکم تعدادی ذرات نانو بیشتر از تراکم جرمی آنها ارتباط دارد. لذا یک گرایش کلی در جهت انجام مطالعات و پژوهش در راستای تدوین استاندارد مواجهه با این نوع ذرات ایجاد شده است.

طبق بررسیهای انجام شده پس از وسایل نقلیه موتوری، احتراق سوخت های فسیلی و فرآیندهای صنعتی بیشترین سهم تولید نانو ذرات را دارند. وسایل نقلیه به تنهایی منبع تولید و انتشار 1/43 درصد از نانو ذرات اتمسفر می باشند به طور متوسط حدود 6 درصد زمانی افراد صرف رانندگی یا سفر با وسایل نقلیه می شود که در این مدت 50 درصد مواجهه روزانه با نانو ذرات اتفاق می افتد(7). کلیه وسایل نقلیه اعم از وسایل نقلیه دیزلی، گازسوز و بنزینی می توانند منبع تولید نانو ذرات باشند که البته سهم های متفاوتی دارند. با توجه به نقش قابل توجه وسایل نقلیه موتوری در تولید نانو ذرات در محیط زندگی، ارزیابی وضعیت آنها در هر کشور و اقدامات اصلاحی بر روی آنها در راستای کاهش تولید و انتشار نانو ذرات و نیز سنجش تراکم و پراکنش نانو ذرات در محیطهای شهری، اهمیت انکارناپذیری دارد. در این راستا در کشورهای مختلف از یک دهه قبل مطالعات گسترده ای آغاز شده است که به برخی از آنها اشاره می گشود:

Kittelon D.B و همکارانش وضعیت انتشار نانوذرات را در بزرگراه های مینه سوتا با هدف تعیین مشخصات آنها مورد بررسی قرار دادند. داده ها در شرایط مختلف ترافیکی، در کنار بزرگراه و مناطق مسکونی مجاور بزرگراهها برای برآورد تراکم نانو ذرات و تخمین میزان انتشار آنها در هر کیلومتر بر حسب نوع سوخت وسایل نقلیه جمع آوری گردید. نتایج مطالعه آنها نشان داد که تراکم نانو ذرات 10⁶-10⁴ ذره در هر cm3 بود. سرعت وسایل نقلیه، بار موتور، دمای اگزوز و میزان جریان اگزوز همگی باعث افزایش میزان انتشار نانو ذرات می گردید. در مناطق مسکونی با فاصله m 20-10 از بزرگراه تراکم نانو ذرات به میزان قابل توجهی کمتر از تراکم های جاده ای بود اما توزیع اندازه ذرات مشابه بود. در مناطق مسکونی با فاصله m700-500 از بزرگراه تراکم بسیار کمتر و ذرات درشتتر از ذرات جاده ای بودند. میزان انتشار ذرات بزرگتر از nm3 در حدود 10⁴× 9/9-1.9 ذره در هر کیلومتر و 10¹⁵×11-2.2 ذره به ازاء هر کیلوگرم سوخت خودروهای بنزینی بود.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ روش های کنترلی در مواجهه شغلی با نانو ذرات

⇐ روش های مدیریت ریسک نانو ذرات

⇐ ایمنی در مقیاس نانو