چکیده:
محققان در حال امتحان روش‌های جدیدی جهت پاکسازی آب برای شهرهای کوچک و افرادی هستند که از آب چاه استفاده می‌کنند. بعضی از این راه‌ها در از بین بردن آلاینده‌هایی که به سختی نابود می‌شوند موفق بوده و برخی دیگر هزینه تصفیه آب را کاهش خواهند داد.

تعداد کلمات: 1200 / تخمین زمان مطالعه: 6 دقیقه

مترجم: رزیتا ملکی‌زاده

دیوید رِخو یکی از مهندسان دانشگاه ماساچوست است که با تبدیل انبار بزرگی در حومه شهر، آزمایشگاهی در سطح جهانی ساخته است. به همین دلیل بسیاری کارشناسان تمایل داشته از این آزمایشگاه استفاده کنند. این افراد می‌خواهند فناوری‌های نوین خود در زمینه تصفیه آب آشامیدنی را مورد آزمایش قرار دهند.

او به منظور حفظ شهرت این آزمایشگاه، قصد دارد سال آینده یک ساختمان جدید و البته به صورت سیار ضمیمه آن کند. این آزمایشگاه سیار با نام Mobile Water Innovation Laboratory‎، قصد دارد فناوری‌های نوین و مقرون به صرفه را برای آزمایش جوامع محلی فراهم سازد.

آزمایشگاه دیوید رخو و همکارانش در دانشگاه ماساچوست، جهت آزمایش آخرین فناوری‌های تصفیه آب آشامیدنی

آب آشامیدنی برخی کشورها به شدت تحت نظارت قرار داشته و بسیار پاک می‌باشد. اما با این وجود اخیراً چندین مورد مسمومیت آب حتی در این کشورها گزارش شده است. شاید معروف‌ترین آنها در سال 2014 در شهر فلینت میشیگان رخ داد که موجب بوجود آمدن بحران سرب شد. سرب از جمله فلزات سنگین سمی است که در بسیاری لوله‌های آب در سراسر این کشور مورد استفاده قرار می‌گیرد. مطالعات صورت گرفته نشان می‌دهند که این امر می‌تواند افراد را بیمار ساخته و آی کیو (IQ) کودک در حال رشد را به طور دائم کاهش دهد. تغییری که در نحوه تصفیه آب آشامیدنی شهر فلینت ایجاد شد، موجب گشت حدود 99000 شهروند فلینتی که بسیاری از آنها کودک بودند را در معرض سطوح افزایش یافته سرب قرار دهد. سرب از جمله فلزات سنگین سمی است که در بسیاری لوله‌های آب در سراسر این کشور مورد استفاده قرار می‌گیرد.

چنین حوادثی نقاط ضعف در نحوه تصفیه آب را خاطر نشان می‌سازد. همچنین میزان اعتماد بسیاری از مردم نسبت به آب لوله کشی را متزلزل می‌سازد.

فلینت تنها بحران بوجود آمده نبود. در سالهای 2013 تا 2014، 42 مورد مسمومیت آب آشامیدنی توسط مرکز کنترل و پیشگیری بیماری‌ها گزارش شد. این حادثه منجر به بیمار شدن بیش از 1000 نفر شد که از آن میان 13 تن جان باختند. مسبب اصلی این بیماری باکتری لژیونلا و برخی انواع مواد شیمیایی، سموم یا انگل شناخته شد.
بسیاری از آلاینده‌ها تنها زمانی ایجاد مشکل می‌کنند که فرد ماه‌ها تا سالها در معرض آنها قرار گرفته باشد.اما این تنها بخشی از ماجرا است. بسیاری از آلاینده‌ها تنها زمانی ایجاد مشکل می‌کنند که فرد ماه‌ها تا سالها در معرض آنها قرار گرفته باشد. به عنوان مثال اثرات سرب بلافاصله خود را نشان نمی‌دهد. تمام اینها نشان می‌دهد که چرا علاقه زیادی به یافتن راه‌هایی جهت ضد عفونی بهتر آب آشامیدنی، از بین بردن مواد سمی و شناسایی اشکال در نحوه تصفیه آب وجود دارد.

نحوه تصفیه آب آشامیدنی
به گفته دیوید سِدلاک فناوری حاضر قادر به از بین بردن اکثر آلاینده‌ها است. او مهندس زیست محیط است که در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی مشغول به کار می‌باشد. این آلاینده‌ها، میکروبها، آرسنیک، نیترات و سرب را شامل می‌شوند. اما وی به آلاینده‌های دیگری نیز اشاره می‌کند که «از بین بردن یا تغییر آنها کار بسیار دشواری است». از جمله این آلاینده‌ها می‌توان به مواد شیمیایی صنعتی همچون انواع مورد استفاده در عملیات ضد آب و ضد لک ساختن پارچه و مانند آن اشاره کرد.

کشورهای کوچک در اکثر مواقع توانایی مالی جهت تهیه بهترین و گرانبهاترین تجهیزات دفع آلاینده‌های چالش برانگیز را ندارند. بنابراین رخو قصد دارد به منظور کمک به چنین کشورهایی، به روشهای جدید و ارزان‌تری دست یابد.

بعضی محققین در حال افزودن فناوری‌هایی جهت مقابله با آلاینده‌های مضر و جدید هستند. بعضی دیگر، روشهایی را امتحان می‌کنند که با سیستم‌های آب موجود کار کند. در حالی که هدف عده‌ای دیگر از بین بردن آلاینده‌ها از منبع آنها است.

آزمایشگاه سیار جهت آزمایش فناوری‌های نوین آب آشامیدنی متشکل از مجموعه‌ای از فیلتر، لوله و مواد شیمیایی

راه حل‌های ارائه شده توسط فناوری نوین
تیم رخو در حال آزمایش فِرات (ferrate) به عنوان جایگزین چندین مرحله تصفیه آب است. فرات یونی است که شکلی از شارژ الکتریکی آهن به حساب می‌آید. این ماده باکتریهای موجود در آب را از بین می‌برد. اما فایده دیگری نیز دارد و آن شکستن آلاینده‌های مبتنی بر کربن به مواد شیمیایی کمتر مضر است.

در آخر فرات موجب می‌شود یونهای فلز منگنز در آب کمتر حل شوند. به گفته رخو و همکارانش این کار موجب آسانتر فیلتر شدن آنها می‌شود.

بنا به گفته جوزف گودویل مهندس زیست محیط شاغل در دانشگاه رُد آیلند واقع در کینگزتون، فرات با توجه به فوائد فراوانی که دارد، می‌تواند به پاکسازی ساده و مؤثر آب کمک کند. فِرات همچنین می‌تواند نیاز به مواد ضد عفونی کننده قوی را برطرف سازد. برخی از این مواد مانند کلر می‌توانند محصولات جانبی خطرناکی را تولید کنند.

بعضی تأسیسات تصفیه آب از گاز اوزون جهت از بین بردن آلاینده‌ها استفاده می‌کنند. اما این کار گران تمام می‌شود. به گفته رخو فِرات به دلیل ارزان‌تر بودن، برای تأسیسات کوچک‌تر تصفیه آب می‌تواند گزینه مناسبی به حساب آید. آزمایشگاه سیار او درست در سال آینده قصد دارد تصفیه آب با فِرات را در شهر کوچک گلاستر واقع در ایالت ماساچوست امتحان کند.

برین چاپلین مهندس شاغل در دانشگاه ایلینوی واقع در شیکاگو عنوان می‌کند که برخی غشاهای فیلتراسیون آب ممکن است به وسیله ذرات کوچک مسدود شوند. رفع مسدود شدگی فیلتر موجب اتلاف انرژی می‌شود. این امر همچنین موجب افزایش هزینه تصفیه آب می‌شود. از نظر چاپلین الکتریسیته می‌تواند این مشکل را رفع نموده و مزایای دیگری نیز به همراه داشته باشد.

غشاء الکتروشیمیایی که می‌تواند آلاینده‌ها را از طریق واکنش‌های شیمایی در سطح غشاء درهم شکند

تیم او نوعی غشاء الکتریکی باردار شده را که از اکسید تیتانیوم یا دی‌اکسید تیتانیوم ساخته شده است، مورد آزمایش قرار دادند. این غشاء الکتروشیمیایی نه تنها آب را فیلتر می‌کند بلکه همانند یک الکترود نیز عمل می‌نماید. واکنش‌های شیمیایی واقع در چنین غشاء باردار شده‌ای می‌توانند آلاینده نیترات را به گاز نیتروژن تبدیل کنند. همینطور این غشاء می‌تواند مولکولهای آب را تجزیه کرده، یونهای واکنش پذیری را بوجود آورد که می‌توانند میکروبهای عفونت‌زا را در آب از بین ببرند. این واکنشها همچنین از چسبیدن ذرات به غشاء جلوگیری می‌کنند. مواد شیمیایی بزرگ مبتنی بر کربن مانند بنزن اکنون در این عملیات کوچکتر و کمتر مضر می‌شوند.

به گفته چاپلین، این غشاء‌های جدید در آزمایشات آزمایشگاهی در از بین بردن آلایند‌ه‌ها موفق عمل کردند. طی آزمایشی یک غشاء، 67 درصد نیترات را به سایر مولکولها تبدیل ساخت.

کریستوف هایجینز مهندس زیست محیط از دانشکده کلورادو اشاره می‌کند که مواد شیمیایی صنعتی تحت عنوان PFA دو چالش را پیش روی دانشمندان قرار می‌دهند. تنها انواع بزرگتر، به طور مؤثری توسط ماده بکار رفته جهت فیلترینگ در بسیاری فیلترهای معمولی آب یعنی کربن فعال شده از بین می‌روند. اما مولکولهای کوچکتر همچنان در آب باقی می‌مانند. علاوه بر این، فیلتر کردن راه حل ساده برای این آلاینده‌ها به حساب نمی‌آید. فیلتر کردن راه حل ساده برای آلاینده‌های صنعتی به حساب نمی‌آید

بنابراین او و همکارانش در حال کار بر روی فرایندی جهت از بین بردن مواد شیمیایی PFA هستند. ابتدا آنها از یک فیلتر ویژه با حفره‌های کوچک جهت جذب این مولکولها از آب استفاده می‌کنند. سپس سولفیت را به ترکیب متمرکز شده این مواد شیمیایی می‌افزایند. سپس با استفاده از اشعه ماوراء بنفش، سولفیت الکترونهای واکنش پذیر را بوجود می‌آورد. این الکترونها پیوندهای سخت کربن ـ فلورین موجود در مولکولهای مواد شیمیایی صنعتی را در هم شکسته و در عرض 30 دقیقه ترکیب اشعه ماوراء بنفش ـ سولفیت تقریباً یک نوع از مواد شیمیایی PFA را به طور کامل از بین می‌برند.

آنها بزودی این فرایند را پیش از آنکه در سیستم آب شهری و چاه‌ها مورد استفاده قرار دهند، در پایگاه هوایی پترسون امتحان می‌کنند.

برگرفته از سایت sciencenewsforstudents

شیوه‌های نوین پاکسازی منابع آلوده آب آشامیدنی

تازه های مقالات

بیشترین بازدید هفته