جلوگیری از انتشار فلزات سنگین به سفره‌ آب زیرزمینی با فناوری نانو

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از ستاد توسعه فناوری نانو، در صنایع معدنی به طور ناخواسته، حجم زیادی از خاک‌های اطراف منطقه‌ عملیاتی به دنبال حمل و نقل و انباشت مواد یا انتشار پساب‌ها و گرد و غبار به غلظت‌های بالایی از فلزات آلوده می‌شوند.

این آلودگی برای اکوسیستم منطقه خطرناک بوده و باعث عدم حاصلخیزی منطقه و آلودگی سفره‌های آب زیرزمینی می‌شود. برای کاهش سریع خطر محل‌های آلوده، خصوصاً در جایی که آلودگی آب‌های زیرزمینی و مسمومیت گیاهان مطرح است، گزینه‌ی مقرون به صرفه و کم خطر، استفاده از روش تثبیت است.

از این رو پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس با استفاده از موادی طبیعی و دوستدار محیط زیست، نانوکامپوزیتی سنتز کرده‌اند که می‌تواند منجر به تثبیت فلزات سنگین در خاک شده و از انتشار آن‌ها به آب‌های زیرزمینی جلوگیری کند. این نانوکامپوزیت همچنین به دلیل داشتن ریزمغذی‌های مورد نیاز گیاهان، می‌تواند به عنوان کود نیز به‌کار رفته و منجر به حاصلخیزی خاک‌های آلوده شود.

 هدی عرب یارمحمدی، دانش آموخته‌ دکتری مهندسی فرآوری مواد معدنی از دانشگاه تربیت مدرس گفت: در این پژوهش اثر یک نانوافزودنی اصلاح شده در تثبیت آلاینده‌های معدنی در خاک بررسی شده‌است. نتایج این پژوهش نشان داده که نانوکامپوزیت سنتز شده، قابلیت چشمگیری در بی‌تحرک‌سازی فلزات و جلوگیری از انتشار آن‌ها در محیط دارد.

وی افزود: از آنجا که برای پیش‌بینی عملکرد هر ماده‌ اصلاح کننده‌ ساده‌ترین روش، استفاده از مدل‌های ژئوشیمیایی نظیر HP است؛ در این تحقیق نیز امکان این پیش‌بینی بررسی و نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی شده‌است.

عرب یار محمدی خاطر نشان کرد: جلوگیری از انتشار فلزات در خاک و ورود آن‌ها به آب‌های زیرزمینی بزرگترین اثر این افزودنی خواهد بود. همچنین قابلیت استفاده از شبیه‌ساز HP سرعت پیش‌بینی مهندسی عملکرد ماده را در خاک‌های آلوده افزایش خواهد داد.

وی در معرفی اجزای تشکیل دهنده‌ این نانوکامپوزیت عنوان کرد: در سال‌های اخیر، بیوچار به عنوان یک ماده‌ افزودنی ارزان‌قیمت برای تثبیت فلزات سنگین در خاک پیشنهاد شده‌است. به همین دلیل در این طرح نیز نانوکامپوزیتی با پایه‌ اصلی متشکل از بیوچار طراحی شده‌است.

وی عنوان کرد: اغلب جاذب‌های صنعتی که عملکرد چشمگیر دارند، در صورت تجزیه در محیط، اجزای خطرناکی تولید می‌کنند، اما اجزای تشکیل دهنده‌ این نانوکامپوزیت، کیتوسان، نانورس و بیوچار هستند که هر سه طبیعی و دوستدار محیط زیست هستند. در کنار آن به دلیل ماهیت بیوچار بودن، به تقویت خاک و حاصلخیزی آن کمک خواهند کرد.

وی با بیان اینکه در این تحقیق از پسماندهای صنعت چوب و کاغذ به‌عنوان زیست‌توده‌ اولیه استفاده شده‌است، گفت: این پسماندها روزانه در مقیاس چندین تن در کارخانه‌های چوب و کاغذ به رایگان در دسترس هستند.

به گفته‌ این محقق از نتایج این کار می‌توان در مدیریت زیست محیطی وابسته به صنایع آلوده کننده فلزی و معدنی نظیر معادن، کارخانه‌های صنایع فلزی، صنایع رنگ و مشابه آن استفاده کرد.

وی خاطر نشان کرد: در طی این پژوهش از آزمون‌های TGA برای شناسایی رفتار حرارتی زیست‌توده‌ی اولیه، آزمون FTIR ،  TEM و XRD به ترتیب برای شناسایی گروه‌های عاملی، و مشاهده‌ نحوه‌ اختلاط اجزای نانوکامپوزیت و بررسی ساختار بلورین نانورس اولیه استفاده شده‌است.

این محقق ادامه داد: پس از تعیین خصوصیات ماده، آزمون‌های جذب در مقیاس پیمانه‌ای و ستونی انجام گرفته و همچنین فراکسیون بندی فلزات در خاک اصلاح شده با نانوکامپوزیت نیز، به کمک آزمون استخراج متوالی خاک (Soil Sequential Extraction) بررسی شده‌است.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های هدی عرب یارمحمدی- دانش آموخته دکتری مهندسی فرآوری مواد معدنی از دانشگاه تربیت مدرس- دکتر احمد خدادادی دربان- عضو هیأت علمی دانشگاه تربیت مدرس- پروفسور شورد فاندرزی (Sjoerd van der Zee) از دانشگاه وخنینگن هلند و همکارانشان است. نتایج این کار در مجله‌ Environmental Science and Pollution Research با ضریب تأثیر۲/۷۴۱ (جلد ۲۵، سال ۲۰۱۸، صفحات ۶۸۲۶ تا ۶۸۳۷) چاپ شده است.