کاهش آلاینده‌های فلزی در منابع آب و خاک با فناوری نانو

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از ستاد توسعه فناوری نانو، احمد جمشیدی استادیار دانشگاه تربیت مدرس در خصوص طرح «کاهش آلاینده‌های فلزی در منابع آب و خاک با فناوری نانو» گفت: طرح حاضر با رویکردی نوین در راستای به‌سازی محیط و مدیریت مکان‌های آلوده به فلزات سنگین به انجام رسیده است. در این طرح در گام اول، نانوساختار دوستدار محیط‌زیست به روشی ساده و ارزان‌قیمت تهیه شد. سپس کارآیی آن برای حذف آلاینده کروم در محیط آب و بی‌تحرک‌سازی و کاهش ریسک انتشار آن در محیط خاک مورد ارزیابی قرار گرفت.

وی افزود: نانوساختار تولیدشده به دلیل دارابودن خاصیت مغناطیسی به سهولت از محیط جدا شده و در مقایسه با برخی جاذب‌های دیگر پسماند ثانویه کمتری تولید می‌کند. این روش از آنجا حائز اهمیت است که در برخی مواقع امکان پاک‌سازی و تصفیه خاک‌های آلوده به فلزات سنگین امکان‌پذیر نیست. از این‌رو استفاده از روشی که بتواند هم‌زمان و در محل سبب بهبود کیفیت خاک شود، بسیار مهم خواهد بود.

وی ادامه داد: با تزریق نانوساختار تولیدشده به محیط خاک، ضمن کاهش تحرک آلاینده‌های فلزی و ریسک انتشار آنها به محیط، امکان استفاده احتمالی از مکان آلوده برای کاربری‌های کشاورزی میسر می‌شود. خروجی تحقیق حاضر درستی این ادعا را تا حدی اثبات می‌کند، اگرچه نیازمند تحقیقات تکمیلی بیشتری است. خروجی‌های طرح حاضر در بهترین مجلات تخصصی پذیرش شده است و یا در مرحله داوری است.

وی در ادامه گفت: توسعه شهرنشینی و روش‌­های نامناسب دفع زباله‌های شهری و همچنین معدن­‌کاری بی­‌رویه باعث ورود فلزات سنگین به زنجیره غذایی شده است و سلامت انسان را دچار مخاطره جدی کرده است. از این رو استفاده از روش ­های حذف آلودگی از خاک، از جمله ­ بی‌تحر­ک سازی فلزات سنگین به عنوان یکی از روش‌های مهم و نوآورانه بهبود کیفیت خاک، در شرایطی که پاک‌سازی خاک امکانپذیر نیست امری مهم و ضروری به نظر می‌رسد. این رویکرد می‌تواند تحولی جدی در مدیریت سایت‌های آلوده ایجاد کند.

جمشیدی درباره فرآیند این طرح گفت: در این مطالعه ابتدا نانوذرات فریت منگنز با روش هم‌رسوبی تولید خواهد شد و امکان حذف آلودگی از محیط آبی با استفاده از این نانوذرات بررسی می­ شود. برای درک سازوکار فرآیند جذب، یک‌سری آزمون­‌ها تحت شرایط غلظت و دمای مختلف انجام خواهد شد. در ادامه برای امکان ­سنجی بی­‌تحرک‌سازی فلز سنگین در خاک، یک‌سری آزمون­ های پیوسته و ناپیوسته با استفاده از جاذب بر روی خاک آلوده شده به کروم سه ظرفیتی انجام خواهد شد.

وی با بیان اینکه برای تعیین اثرپذیری ­بی‌تحرک‌سازی کروم در خاک نیز آزمون‌های دسترسی زیستی و نشت صورت خواهد گرفت. در واقع در این طرح عدم انتشار آلاینده‌های فلزی به دقت مورد بررسی قرار گرفته است، که از مهم‌ترین نتایج طرح حاضر می‌توان به همین نکته اشاره کرد، گفت: بیشتر از ۹۰درصد آلاینده­‌ها در حضور چنین ترکیبی در خاک، امکان نشت و انتشار مجدد را ندارند و در مقایسه با مطالعات پیشین که عموماً از ترکیباتی مشکوک به ایجاد سمیت در محیط استفاده می‌کردند، ترکیب حاضر (نانوساختار تلفیقی آهن – منگنز) بسیار دوست‌دار محیط‌زیست بوده و اثر سمیت ندارد.

پژوهشگر دانشگاه تربیت مدرس درباره توسعه این طرح و تجاری‌سازی آن گفت: این ترکیب به عنوان جاذب در پکیج‌های تصفیه آب شرب قابل ‌استفاده است. از آن‌جایی‌که در برخی مناطق کشورمان آب‌های آلوده به فلزات سنگین به مصارف شرب و کشاورزی می‌رسد، این دستاورد می‌تواند برای بهبود کیفیت آب در آن مناطق مفید و مناسب باشد. برای تولید صنعتی نیاز به فضا و تجهیزات کارگاهی مناسب احساس می‌شود. همچنین بازاریابی محصول نیز نیازمند به حضور متخصصان این امر است.

وی افزود: به‌طورکلی این تحقیق نشان داد که نانوذره فریت منگنز پتانسیل بالایی در حذف کروم از آب و خاک و نیز تثبیت کروم در خاک دارد و از فریت منگنز به‌عنوان یک مسکن در کاهش اثرات مخرب کروم بر سلامتی در آب‌های زیرزمینی و خاک‌های سطحی مخصوصاً در مکان­‌هایی که استفاده از روش‌های معمول پاک‌سازی خاک امکان‌پذیر نیست می‌تواند استفاده شود. در ادامه، در صورت تأمین مالی طرح در نظر داریم کار روی رشد و پرورش محصولات کشاورزی در خاک آلوده به آلاینده‌های فلزی را در حضور ترکیب تثبیت‌کننده ساخته‌شده به انجام برسانیم تا از امکان رشد محصولات کشاورزی و عدم انتقال آلاینده‌­های خطرناک به آن محصولات در حضور چنین ترکیبی اطمینان حاصل کنیم.

مقاله حاضر ماحصل پایان‌نامه دانشجویی بهزاد عیوضی فارغ‌التحصیل مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه تربیت مدرس، گروه فرآوری مواد معدنی با راهنمایی دکتر احمد خدادادی دربان، استاد تمام دانشگاه تربیت مدرس و دکتر احمد جمشیدی زنجانی، استادیار دانشگاه تربیت مدرس و همچنین بخشی از طرح موردحمایت توسط صندوق حمایت از پژوهشگران ریاست جمهوری بوده است. این مقاله با عنوانImmobilization of hexavalent chromium in contaminated soil using nanomagnetic MnFe۲O۴ برای انتشار در مجله JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS با ضریب تأثیر ۷٫۶۵ موردپذیرش قرار گرفته است.