دانلود پایان نامه درباره آلودگی آب، محیط زیست، شکستگی استخوان

دانلود پایان نامه ارشد

ک وظیفه عمومی تلقی میگردد. انواعی از آلودگیها در آب خروجی از کارخانهها، نیروگاهها و پالایشگاهها وجود دارد. به همین دلیل باید نسبت به سیستمهاي آبی، انواع منابع آلودهکننده، اثرات آلودگی، روشهاي دفع آلودگی و روشهاي پیشگیري از آلودگی اطلاع کافی در دسترس جامعه باشد (Manahan, 2004).
امروزه آلودگی آبهاي طبیعی با فلزات سنگین اثرات بالقوه سمی بر موجودات زنده میگذارد. شهرنشینی و توسعه کشت و صنعت منجر به آلودگی آب با فلزات سنگین میشود (Ghaedi et al., 2010; Silva et al., 2009).
چگالی فلزات سنگین بیشتر از 5 گرم بر سانتیمتر مکعب یا 5 برابر چگالی آب است. براي مثال چگالی کادمیوم 7/8 گرم بر سانتیمتر مکعب میباشد در حالی که چگالی کلسیم و باریم به ترتیب 55/1 و 6/2 گرم بر سانتیمتر مکعب است. محدودیت منابع آبی، کمبود بارندگی، خطر بحران کم آبی و اهمیت بازیابی مجدد آب از یک سو و افزایش آلودگی آبهاي سطحی و زیرزمینی به وسیله فلزات سنگین از سوي دیگر، یافتن راه حلهاي قابل قبول زیست محیطی را در جهت حذف این مواد از منابع آبی ضروري میسازد (Mohammad and Shashi, 2001).
کادمیوم براي انسان مضر است و به اندامهایی مثل کلیهها، کبد و ریهها آسیب میرساند (Pourreza and Ghanemi, 2010). پسابهای صنعتی مهم‌ترین منابع آلودهکنندهی محیط زیست هستند، به عنوان مثال باتريها، رنگ‌دانه‌ها، پوشش فلزات، پلاستیک، کودهای شیمیایی و خالصسازی سنگ معدن روي، سرب یا مس از جمله آلودهکنندههاي محیط زیست است (Chamjangali et al., 2010).

1-2- معرفی کادمیوم

کادمیوم فلزي با عدد اتمی 48، عدد جرمی 41/112، حالت اکسیداسیون 2+ و از نظر شیمیایی شبیه به فلز روی (Zn) است (WHO, 2011). کادمیوم معمولا در محیط زیست به صورت خالص وجود ندارد بلکه به صورت یک ماده معدنی در ترکیب با سایر عناصر مانند اکسیژن (اکسید کادمیوم)، کلر (کلرید کادمیوم) و گوگرد (سولفید کادمیوم و سولفات کادمیوم) وجود دارد. کادمیوم اغلب در طبیعت به صورت کمپلکسهای اکسیدی، سولفیدی و کربناتی در سنگهای معدن مس، سرب و روی وجود دارد. ترکیبات کلریدی و سولفیدی کادمیوم به راحتی در آب حل میشوند. شناسایی نوع ترکیب کادمیوم برای پیشگیری از خطر ابتلا به عوارض نامطلوب بهداشتی حائز اهمیت است (Taylor et al., 1999).

1-2-1- خواص فیزیکی کادمیوم

کادمیوم فلزی سفید رنگ و نرم با دانسیتهی 64/8 گرم بر سانتیمتر مکعب، نقطهی ذوب 9/320 درجه سانتیگراد، نقطهی جوش 765 درجه سانتیگراد در فشار 100 کیلو پاسکال و محلول در اسید نیتریک رقیق و اسید سولفوریک غلیظ است .(WHO, 2011)
1-2-2- کاربردهای کادمیوم

فلز کادمیوم بیشتر به عنوان ضد زنگ و آبکاري فولاد به کار میرود. سولفید کادمیوم (CdS) و سلمید کادمیوم (CdSe) به عنوان رنگینه در پلاستیک مورد استفاده قرار میگیرد. ترکیبات کادمیوم در باتريهاي الکتریکی، ترکیبات الکترونیکی و راکتورهای هستهاي نیز کاربرد دارد (WHO, 2011).

1-2-3- منابع آلودهکنندهی آب

آب آشامیدنی آبی است که ویژگیهای فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی و رادیواکتیو آن در حدی باشد که مصرف آن جهت آشامیدن عارضه سوئی در کوتاه مدت یا دراز مدت برای سلامت انسان ایجاد نکند (موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، 1388(. آلودگی آب عبارت است از تغییر مواد محلول یا معلق، تغییر درجه حرارت و دیگر خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی در حدي که براي مصرف آب مقرر شده است غیر مفید سازد (ماده 1 آیین نامه جلوگیري از آلودگی آب، 1373(. منابع مستقیم کادمیوم موجود در آب عبارتند از فاضلابها، ذرات معلق موجود در هوا و منابع غیر مستقیم عبارتند از شستشوی کانیهایی که در اثر هوازدگی به وجود آمدهاند، لجن فاضلابها، محلهای تخلیه مواد زائد همراه آبهای زیر زمینی و سطحی (Merian, 1991).
کودهاي شیمیایی تولید شده از سنگ‌های فسفات یک منبع مهم پخش کنندهی آلودگی کادمیوم به شمار میرود. حلالیت کادمیوم در آب تا حد زیادي به اسیدی بودن محلول بستگی دارد و با افزایش خاصیت اسیدی آب، ترکیبات کادمیوم به شکل رسوب و معلق در آب به راحتی حل میشوند .(WHO, 2011)

1-2-4- مواجهه انسان با آلودگی کادمیوم

1-2-4-1- هوا

کادمیوم در هواي پیرامون به شکل ذرات معلق وجود دارد، اکسید کادمیوم یکی از مهمترین ترکیبات ذرات معلق است. روزانه به طور طبیعی بیشتر از 8/0 میکروگرم کادمیوم از طریق تنفس وارد بدن انسان میشود. استعمال دخانیات غلظت کادمیوم را در بدن افزایش میدهد. میانگین روزانهی وارد شدن کادمیوم به بدن، در صورت استعمال دخانیات (20 سیگار در روز) 4-2 میکروگرم میباشد (WHO, 2011).

1-2-4-2- آب

غلظت کادمیوم در آب طبیعی غیر آلوده معمولا کمتر از 1 میکروگرم در لیتر است. غلظت کادمیوم اندازهگیری شده در 110 منطقه مختلف جهان کمتر از 1 میکروگرم در لیتر بود، ماکزیمم مقدار گزارش شده 100 میکروگرم در لیتر در ریماو1 پرو بوده است. مقدار میانگین در رودخانه راین و دانوب (از رودخانههاي اروپا) در سال 1988، به ترتیب 1/0 میکروگرم در لیتر (از 02/0 تا 3/0 میکروگرم در لیتر) و 025/0 میکروگرم در لیتر بوده است. مقدار کادمیوم موجود در رسوبات نزدیک بندر روتردام، 10-1 میلیگرم بر کیلوگرم رسوب در سال 1986-1985 بود (WHO, 2011).
آلودگی آبهاي آشامیدنی در نتیجه حضور کادمیوم به عنوان ناخالصی در لولههاي گالوانیزه، لحیمهاي حاوي کادمیوم در اتصالات، گرم کنندهها، کولرهاي آبی و شیرهاي آبی است. غلظت کادمیوم در آب آشامیدنی چشمههاي کم عمق مناطقی در سوئد که خاك اسیدي دارند حدود 5 میکروگرم بر لیتر بود (WHO, 2011). تورنتون غلظت 1 میلیگرم بر لیتر را در آبهای نزدیک سنگهای معدنی حاوی کادمیوم گزارش کرده است. غلظت کادمیوم در یک آب زیر زمینی در نیوجرسی حدود 450 میکروگرم در لیتر گزارش شده است. در یک بررسی از آبهای زیر زمینی در نزدیکی مناطقی که پسابهای صنعتی تخلیه میشود، غلظت کادمیوم 6 میلیگرم بر لیتر گزارش شده است (Taylor et al., 1999).
در عربستان سعودي متوسط غلظت کادمیوم در نمونههایی از آب چاههاي خصوصی و آب جاري در لولههاي فرسوده، 126 میکروگرم بر لیتر گزارش شده است. مقادیر کادمیوم در آبهاي نرم که pH پایینتری دارند از این مقدار نیز بیشتر است. با کاهش pH خوردگی لولههای فلزی که با فلز روی یا کادمیوم آبکاری شدهاند، افزایش مییابد. در لولههایی که با روی آبکاری شدهاند، با خوردگی فلز روی که حاوی مقدار کمی کادمیوم به صورت ناخالصی است، کادمیوم وارد آب میشود (WHO, 2011).

1-2-4-3- غذا

مهم‌ترین منبع جذب کادمیوم براي کسانی که در معرض مستقیم با کارخانههاي صنعتی قرار ندارند، غذا میباشد. محصولات کشاورزي که در خاكهاي آلوده کاشته میشوند یا با آبهاي آلوده آبیاري میشوند، گوشت حیواناتی که از چراگاههاي آلوده استفاده میکنند، جگر و قلوه حیوانات حاوي غلظت زیادي از کادمیوم هستند. بسیاري از میوهها، گوشت و سبزیجات به طور معمول داراي 10، کبد100-10 و کلیه 1000-100 میکروگرم کادمیوم به ازای یک کیلوگرم ماده هستند. در حبوبات مقدار کادمیوم 25 میکروگرم به ازای هر کیلوگرم ماده است. بیشترین مقدار کادمیوم در حلزون صدفدار 1000-200 میکروگرم به ازای هرکیلوگرم ماده است. بنا بر مقادیر اندازهگیري شدهی کادمیوم در سال 1984- 1977، کادمیوم وارد شده به بدن از طریق غذا در مردم هلند20 میکروگرم براي هر نفر در روز تخمین زده شد (WHO, 2011).
غذا مهم‌ترین منبع غیر صنعتی حضور کادمیوم در جیره غذایی است. مقدار جذب از طریق غذا 35-10 میکروگرم است. جذب به طریق آب معمولاً کمتر از 2 میکروگرم در روز است. سیگار کشیدن در روز مقدار کادمیوم ورودی به بدن را افزایش میدهد. در آمریکا، اروپاي غربی و استرالیا میانگین روزانه جذب کادمیوم در مناطق دور از واحدهای آلوده صنعتی و بدون در نظر گرفتن استعمال دخانیات 25-10 میکروگرم است (WHO, 2011).
استفاده طولانی مدت از لجن فاضلاب به عنوان کود موجب تجمع کادمیوم، سرب و دیگر فلزات سنگین در خاک و گیاهان میشود. تجمع این فلزات در گیاه نهایتا موجب ورود کادمیوم به زنجیره غذایی انسان میشود. لجن فاضلاب علاوه بر افزایش غلظت فلزات سنگین در خاک، خواص شیمیایی از قبیل pH، قابلیت هدایت الکتریکی و ظرفیت تبادل کاتیونی را نیز تغییر میدهد (رحیمی آلاشتی و همکارانش، 1389(.

1-2-5- اثرات کادمیوم بر روي سلامتی

مطالعات جدید سینتیکی به طور واضح نشان داد که کادمیوم موجود در جیره غذایی توسط اثناعشر (ابتدای روده باریک) جذب میشود. کادمیوم جذب شده در یک وعدهی غذایی تا 16 روز در اثناعشر باقی میماند، بخشی از کادمیوم بعد از 64 روز جذب میشود و این یون فلزی در اثناعشر توسط جریان خون به کبد و کلیهها انتقال مییابد (Chaney et al., 2004). کادمیوم در کلیه تجمع مییابد و باعث اختلال فرآیند تصفیه، دفع پروتئینهاي ضروري و قند از بدن میشود و به کلیه آسیب میرساند. دفع کادمیوم تجمع یافته در کلیه مدت زیادی طول میکشد. عوارض دیگري که توسط کادمیوم ایجاد می‌شود شامل اسهال، شکم درد، استفراغ شدید، شکستگی استخوان، عقیم شدن و نازایی، آسیب سیستم عصبی مرکزي، آسیب سیستم ایمنی، ناهنجاريهاي روانی، آسیب احتمالی DNA و سرطان است (WHO, 2011).
مسمومیت با کادمیوم باعث نرم شدن استخوانها و نارسایی کلیه میشود. نرم شدن استخوانها به دلیل شباهت خیلی زیاد یون کادمیوم به یون کلسیم است. در غلظتهای زیاد کادمیوم در بدن یونهای کادمیوم جایگزین یونهای کلسیم در استخوان شده و باعث نرم شدن و شکستگی استخوانها میشود. یکی از بیماريهایی که در اثر مسمومیت با کادمیوم ایجاد میشود ایتای-ایتای2 است. محققان در سال 1970 عامل این بیماری را که در یک دهكده ژاپني در كنار رودخانه تینتسو3 دیده شد، آبیاری مزارع برنج توسط آبهای آلوده به کادمیوم تشخیص دادند.
حداکثر غلظت مجاز کادمیوم در فاضلابهای قابل تخلیه به آبهاي پذیرنده، تخلیه به چاههای جاذب، مصارف کشاورزی و آبیاری در ایران 1/0 میلیگرم در لیتر است. حداکثر غلظت مجاز کادمیوم در آب آشامیدنی در ایران 003/0 میلیگرم در لیتر است (موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، 1388(.

1-3- کربنات کلسیم

کربنات کلسیم (CaCO3) عمدتا به شکل کانی کلسیت است و در خاکها، سنگها، رسوبات و غیره یافت میشود. این ترکیب همچنین نقش مهمی در بافتهای بسیاری از موجودات زنده ایفا میکند و مهمترین جزء بایوژنیک4 (محصول فعالیتهای موجودات دریایی) است. حدود 55% از رسوبات شیب قاره و اعماق دریا را رسوبات غنی از کربنات (بیش از 30% کربنات کلسیم) تشکیل میدهد. کربنات کلسیم همچنین یکی از مواد معدنی برای تشخیص میزان هوازدگی است (Nehrke, 2007).
انواعی از یونهای دو ظرفیتی فلزات تمایل برای جذب و همرسوبی با کربنات کلسیم دارند. مقدار و نوع یونهای دو ظرفیتی موجود در کربنات کلسیم نشان دهنده شرایط محیطی شکلگیری آن است (Nehrke, 2007).
کربنات کلسیم برای سیستمهای محیط زیستی منافع زیادی دارد و نقش مهمی را در طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی بازی میکند. برای مثال تشکیل مقدار زیادی کربنات کلسیم در طول لولههای انتقال گاز، نفت و آب باعث انسداد در سیستمهای انتقال میشود و هزینههای انتقال را افزایش میدهد. واکنش بین کربنات کلسیم با عناصر سمی (مانند کادمیوم) و پرتوزا ناشی از فعالیتهای انسانی ممکن است ابزار جدیدی در اصلاح آلودگی ارائه دهد. به علت اهمیت و فراوانی کربنات کلسیم، در طول 30 سال گذشته به طور گستردهای سیستم کربنات کلسیم و واکنش متقابل با یونهای دو ظرفیتی مورد بررسی قرار گرفته است (Nehrke, 2007).

1-3-1- شکلهای کریستالی کربنات کلسیم (Nehrke, 2007)

کربنات کلسیم میتواند در سه شکل کریستالی بدون آب واتریت5، آراگونیت6 و کلسیت7 دارد. انحلال پذیری یا ثابت تعادلی شکلهای کریستالی کربنات کلسیم (K) در جدول 1-1 نشان داده شده است. شکلهای کریستالی دیگر کربنات کلسیم شامل سه فاز هیدراته کربنات کلسیم هستند که عبارتند از:
کربنات کلسیم بی شکل8 (ACC)،

پایان نامه
Previous Entries منبع پایان نامه ارشد با موضوع ناصر خسرو، تاریخ ادبیات، تاریخ ادبی Next Entries منبع پایان نامه ارشد با موضوع امام حسین، امام حسین (ع)، ادبیات فارسی