منبع پایان نامه با موضوع محیط زیست، آلودگی هوا، دینامیکی

دانلود پایان نامه ارشد

ذرات معمولاً قلیایی هستند.
ریز ذرات خرد
این ذرات اندازه‌ای کوچکتر از 1 میکرو متر دارند اما جزء اندازه‌ای5/2PM را نیز شامل می‌شوند. این کسر اندازه شامل ذرات کوچکتر از 1میکرومتر و برخی ذرات درشت در گستره 5/2-1 میکرومتر می‌شود.

احتراق صنعتی و خانگی سوختهای فسیلی، ذرات ثانویه حاصل از تبدیل مستقیم، کاتالیکی و اکسایش فتوشیمیایی ترکیبات گوگرد و نیتروژن، و هیدروکربنهای فرار برای تولید سولفات، نیترات و اکسی هیدروکربن.

کربن عنصری و آلی مانند احتراق سوخت (دوده)، سولفاتها، نیتراتها، ترکیبات آلی متراکم شده، اکسی هیدروکربنها و فلزات جزئی، این ذران معمولاً اسیدی هستند.

برخی از آثار سوء ریز ذرات بر محیط زیست عبارتند از خطرات تندرستی قلبی – تنفسی، نهشت دوده بر روی ساختمانها، کاهش نور خورشید و از اینرو سرد شدن جهانی یا منطقه‌ای، کاهش دید در مناطق با آلودگی ذره‌ای شدید. استاندارد جدید برای غلظت ذرات 〖PM〗_2.5 و μg⁄m^3 5/6 برای یک میانگین24 ساعته در نظر گرفته شده‌است چرا که این ذرات بیش از ذرات〖PM〗_2.5 به مرگ و میر منجر می‌شوند (Moore, 2002).
نگرانی‌های خاصی در ارتباط با ذرات با قطر5/2 (〖PM〗_2.5) میکرون وجود دارد. برای تجسم اندازه این ذرات در نظر بگیرید که قطر موی انسان حدود60 میکرون تا 150 میکرون است. ذرات ریز به سهولت وارد ریه‌ها می‌شوند و از آنجا می‌توانند وارد سامانه گردش خون شده و یا برای مدت طولانی در ریه باقی بمانند ((Butkin and Keller, 2003. ریزگردهای معلق در هوا به آن دسته از مواد پراکنده جامد یا مایع اطلاق می‌شود که اندازه آنها از قطر یک مولکول(0002/0) بزرگتر و از 500 میکرومتر کوچکتر باشد. این مواد به عنوان شاخه‌ای از مواد آلاینده دارای تنوع و پیچیدگی بسیار زیادی هستند و اندازه ذرات و ترکیب شیمیایی آنها مانند غلظتشان در هوا از ویژگی مهم این مواد به شمار می‌رود.
در گروه بندی این مواد از واژه‌های مختلفی استفاده شده‌است که اغلب به اندازه و حالت ذرات (مایع یا جامد) بستگی دارد. از واژه‌های بسیار رایج در این مورد می‌توان به واژه هواویز(Aerosol) اشاره کرد، این واژه در مورد هر ماده جامد یا مایع پراکنده در هوا به کار می‌رود. به ذرات جامد معلقی که در جریان فعالیتهایی نظیر سایش و پودرکردن مواد به وجود آمده باشند گرد (Dust)و به ذرات جامدی که طی فرایند سردکردن و تراکم بخارات حاصل می‌شوند، دود یا بخار (Fume) اطلاق می‌شود. در مورد ذرات مایع پراکنده در فضا از واژه مِه (mist or fog) استفاده می‌شود. واژه دوده (soot)برای ذرات کربن تولیدشده در جریان احتراق ناقص سوختهای فسیلی به کار می‌رود. مه دود (smog) کلمه‌ای است مرکب که از دوبخش مه و دود تشکیل شده است. این واژه برای ذرات معلق به کار می‌رود، ولی امروزه به طور معمول ازآن برای بیان آلودگی هوا نیز استفاده می‌شود (عرفان منش و افیونی، 1387).

1-9-1- تأثیر ریز ذرات معلق بر انسان
ورود ریزگردهای معلق به بدن انسان تقریباً منحصراً از راه مجاری تنفسی صورت می‌گیرد و اثر آن بلافاصله عملکرد این بخش از بدن را مختل می‌کند. شدت این اثر به قدرت نفوذ ریزگردها به درون دستگاه تنفسی و درجه سمی بودن آن بستگی دارد. دامنه و شدت نفوذ ریزگردها در درون دستگاه تنفس به اندازه و بزرگی آنها بستگی دارد (دبیری، 1386).
ذرات معلقی که وارد دستگاه تنفس می‌شوند ابتدا به وسیله مو و مخاط بینی به دام می‌افتند، و در نهایت به صورت خلط از راه سرفه و شستشوی بینی از دستگاه تنفسی خارج می‌شوند، ذرات ریزتر از حفره بینی عبور کرده و وارد نای می‌شوند. این ذرات ریز نیز به وسیله مخاط نای (موکوس) غیر متحرک شده و در اثر حرکات پارویی مژکهای موجود در نای به سمت فضای حلق سوق داده می‌شوند و از آنجا از طریق بلع یا خروج به همراه آب دهان دفع می‌شوند. در هر حال بخش بزرگی از ذرات معلق به وسیله بخش بالایی دستگاه تنفس به دام می‌افتند، اما ذرات بسیار ریز همراه با هوای تنفسی وارد ریه‌ها شده و بسته به قطر در ریه‌ها انباشته و یا دفع می‌شوند. ذرات با قطر 2 تا 4 میکرون از قابلیت ته نشست زیادی در ریه‌ها برخوردارند (عرفان منش و افیونی، 1387).
ذرات معلقی که وارد ریه‌ها شده و در آنجا باقی می‌مانند از سه راه اثرات سمّی خود را اعمال می‌کنند:
ریز ذراتی که ساکن و بی‌حرکت هستند در سازوکار دفاعی مجاری تنفسی دخالت کرده و حرکت و جابجایی سلولهای دفاعی را کند کرده، یا از حرکت آنها جلوگیری می‌کنند.
بعضی از ریزگردهای معلق ممکن است حاوی مولکولهای گازی تحریک کننده و سوزش آور باشند که وارد نواحی حساس ریه‌ها شده و در آنجا جایگیر می‌شوند.
برخی از ریزگردهای معلق که ذاتاً سمناک بوده و بنابراین به طور مستقیم در بدن اثر سوء می‌گذارند. چنین ذراتی به ندرت با غلظت زیاد در هوا یافت می‌شوند. با این وجود بسیاری از مواد سمّی در غلظتهای ناچیز در هوا موجود هستند. بیشتر نگرانی در مورد این مواد به افزایش غلظت به بیش از غلظت طبیعی و مجاز مربوط می‌شود. در واقع بسیاری از فلزات
در بین ریزگردهای هوا یافت می‌شوند که خود حاصل احتراق منابع سوختی در دمای بالا، مانند دستگاههایی که از سوختهای فسیلی استفاده می‌کنند، گدازه‌های متالورژیکی و کوره بخار، کوره‌های آشغال سوز، و اتومبیل‌ها هستند.

1-10-برخی عناصر رایج در ریز ذرات معلق ناشی از ذوب کانسنگ مس

1-10-1- مس
مس با عدد اتمی29، وزن اتمی546/63 و چگالی 94/8 گرم بر سانتی متر مکعب، عنصری آهن دوست است که بیشترین غلظت آن در هسته زمین یافت می‌شود. فراوانی مس در پوسته زمین در حد متوسط است (ppm 50). اکسایش کانیهای سولفیدی به رهاشدن 〖Cu〗^(+2) که در کربناتهای کمپلکس و دیگر اکسیدها یافت می‌شود، منجر می‌گردد (Cox, 1995). مس در جزء رسی غنی از کربن آلی متمرکز می‌شود (Momcilvoic, 2004). در چرخه رسوبی،〖Cu〗^(+2) باکانیهای رسی به ویژه آنهایی که غنی از کربن آلی و اکسیدهای منگنز هستند همراه است. در محیط اکسنده (سیستمCu-H_2 O-O_2-S-CO_2) احتمالا Cu در شرایط اسیدی انحلال پذیریرتر از محیط قلیایی است (Garrels and Christ, 1965). در شرایط کاهنده انحلال پذیری Cu به مقدار زیادی کاهش می‌یابد و فلز پایدار غالب مس است. این عنصر نسبت به فلزات دیگر تمایل بیشتری به مواد آلی و فازهای جامد دارد(Leckie and Nelson, 1975). برطبق نظر(McBride and Blasiak, 1979) به دلیل تمایل زیاد Cu به کمپلکس‌سازی آلی، به نظر می‌رسد گونه‌های انحلال پذیر آلی مس بیشتر مس حل شده را در گستره وسیعی از pH تشکیل می‌دهند. مس یکی از کم تحرک‌ترین فلزات در خاک است. رایج ترین شکلهای مس در محلول خاک، کی‌لیت‌های آلی انحلال پذیر این فلز هستند. انحلال پذیری CuCO_3 به pH وابسته نیست و به نظر می‌رسد این ترکیب یک شکل غیر آلی انحلال پذیر مس در محلول خاک با pH خنثی تا قلیایی باشد، در حالیکه نیترات، کلرید و سولفات نمی‌توانند مقدار قابل ملاحظه‌ای از مس را در محلول خاک کمپلکس کنند ( Sanders and Bloomfield, 1980)). در اطراف کوره‌های ذوب هاله‌هایی از آلودگی مس تشکیل می‌شود که در آن غلظت مس در خاک سطحی با افزایش فاصله از کوره کاهش می‌یابد. این کاهش به ویژه در جهت پایین دست باد شدیدتر است. مهمترین ویژگی در مورد آلودگی خاک به مس، تمایل زیاد خاکهای سطحی برای انباشتن این فلز است. این پدیده حاصل تأثیر چند عامل است، اما مهم‌ترین عامل تمرکز مس در خاکهای سطحی بازگوکننده زیست انباشت فلز، و همچنین منابع انسان‌زاد است. مس به شکلهایی در محیط حمل می‌شود که بسته به شرایط فیزیکی و شیمیایی کم و بیش زیست دسترس پذیرند (Kabata-Pendias and Pendias, 2001). در هر حال آهنگ جذب مس در گیاه بین عناصر ضروری در زمره کمترین غلظتها قرار می‌گیرد. مس در pH کمتر از 6 به سهولت دسترس پذیر است. بیشتر مطالعات نشان می‌دهد دسترس‌پذیری مس در pH بیش از 7 کاهش می‌یابد. زیست دسترس پذیری مس در شرایط کمی اسیدی افزایش می‌یابد که دلیل آن افزایش یونهای 〖Cu〗^(+2) در محلول خاک است. این زیست دسترس پذیری به طور قابل ملاحظه‌ای تحت تاثیر pH است، به گونه‌ای که به ازای هر واحد افزایش pH ، زیست دسترس پذیری آن99%کاهش می‏یابد. در شرایط قلیایی مس رسوب کرده و ممکن است به کمبود آن در گیاه منجر شود. به همین ترتیب اگر خاک به شدت اسیدی باشد ممکن است مس شسته شده و باز به کمبود این عنصر در گیاه منجر شود. مس به صورت Cu(Ι) یا Cu(Π) در نمکهای آلی و کمپلکس آلی زیست دسترس پذیر است. تصور می‌شود واکنشهای تبادلی و مقدار نیتروژن خاک از عوامل مهم انتقال غیر فعال مس هستند (Kabata-Pendias and Pendias, 2001).

1-10-2- آرسنیک
فراوانی آرسنیک در پوسته mg/Kg 5/1است. این عنصر به شدت گوگرد دوست است و اغلب به صورت ترکیب با گوگرد در کانیهایی مانند آرسنوپیریت یافت شود. آرسنیک فلزی نیز وجود دارد. آرسنیک اکسید معمولاً به صورت محصول جانبی ذوب مس، سرب و نیکل به دست می‌آید.
تقریبا 60 درصد آرسنیک طبیعی به صورت آرسنات، 20 درصد به شکل سولفید و سولفات و 20 درصد به شکل آرسنید، اکسید، آرسنیت و چند ریخت ‌های آرسنیک عنصری است. منابع اصلی آرسنیک انسان‌زاد شامل ذوب کانسنگهای فلزی (به طور عمده تولید فلز غیر آهنی) سوزاندن سوختهای فسیلی و تولید سیمان است. گسیلهای طبیعی عمده آرسنیک که کمتر تخمین زده شده‌اند، فورانهای آتشفشانی هستند. مقدار آرسنیک حل شده در آب منفذی خاک به طور مستقیم با مقدار کل آرسنیک و به طور معکوس با آهن، منگنز، آلومینیم و کلسیم متناسب است، چرا که این عناصر کمپلکسهای پایدار انحلال‌ناپدیر و بادوامی با آرسنیک می‌سازد.
در لایه‌های خاک هوادار نزدیک سطح و در گسترهpH 9-7 آرسنیک 5 ظرفیتی غالب بوده و به شکل اکسی آنیونهای آرسنیک اسیدی (H_2 AsO_4^- وAsO_4^(-2) و〖AsO〗_3^(-2)) حضوردارد. در شرایط کمی کاهشی و pH اسیدی، آرسنیک3 از نظر ترمودینامیکی پایدار بوده و به شکل آرسنوس اسید (H_2 〖AsO〗_3 وAsO_3^- و〖AsO〗_3^(-2)) رخ می‌دهد. آرسنیک 3 در شرایط اکسنده به آرسنیک 5 تبدیل می‌شود (Merian et al, 2004). اگرچه کانیهای آرسنیک و ترکیبات آن با آسانی انحلال پذیرند، تحرکAs به دلیل جذب قوی توسط رسها، هیدروکسیدها و مواد آلی محدود می‌شود. همراهی قوی As با آهن خاک، توسط نوریش گزارش شده است. تحرک As در خاک با زمان و مقدار Al وFe خاک متناسب است. افزایش حالت اکسایشی در خاکهای غرقابی، زیست دسترس پذیری As را محدود می‌کند (Kabata-Pendias and Pendias, 2001).
جذب آرسنیک از خاک (زیست دسترس پذیری آن) به گونه‌های آرسنیکی انحلال پذیر موجود در خاک، خواص خاک، شرایط Eh و pH و فعالیت ریزاندامگانها بستگی دارد.
جذب در گیاهان بیشتر به میزان فسفات (که اغلب از کودهای کشاورزی حاصل می‌شود) و غلظت وانادات بستگی دارد چرا که رفتار آرسنات به فسفات و وانادات شبیه است. علاوه بر این میزان آرسنیک گیاهان به نوع گیاه و برای بسیاری از گیاهان به اندام خاص وابسته است (Merian et al, 2004).

1-10-3- سرب
سرب با عدد اتمی82، دارای دو حالت اکسایشی است (+2و+4). حالت چهار ظرفیتی آن یک عامل اکسنده قوی است اما در محیط سطحی زمین رایج نیست، حالت دو ظرفیتی پایدارترین حالت اکسایشی آن است. بیشتر نمکهای 〖Pb〗^(+2) با آنیونهای رایج به طور طبیعی رخ می‌دهند و انحلال پذیری کمی دارد. از میان آلاینده‌های محیط زیست، سرب به عنوان یک آلاینده پایدار که تأثیرات خطرناکی بر انسان، حیوان و بوم سامانه دارد، رقیبی ندارد (Kabata-Pendias and Mukherjee, 2007).
میانگین غلظت سرب در پوسته زمین حدودmg⁄g 14. این عنصر فراوانترین عنصر سمّی سنگین است. سرب یک گوگرد دوست قوی بوده و معمولاً در سولفیدها یافت می‌شود و کانی رایج گالن را تشکیل می‌دهد. این کانی منبع اصلی سرب بوده و دارای شماری عناصر گوگرد دوست دیگر مانند نقره، آرسنیک و جیوه است. اکسایش کانسنگهای سولفیدی به آزاد شدن یون 〖Pb〗^(+2) منجر می‌شود که به 〖Ca〗^(+2) شبیه بوده و کانیهای انحلال‌ناپذیری مانند سولفاتها

پایان نامه
Previous Entries منبع پایان نامه با موضوع زیست محیطی، مواد غذایی، افراد مبتلا، محصولات کشاورزی Next Entries منبع پایان نامه با موضوع زیست محیطی، اثرات زیست محیطی، اکسیداسیون، آلودگی هوا