شیمی

خلاصه: آدمي براي بهتر زيستن تلاش مي كند و براي رسيدن به اين هدف هر راهي را امتحان مي كند،ليكن بعضي از اين فعاليتها باعث آسيب رساندن به خود و محيط زندگي اش مي شود، آلودگي آب و همچنين هوا در همين مقوله مي گنجد، بهمين خاطر انسان عوامل آلوده كننده محيط زيست خود را شناسايي كرده و در صدد از بين بردن و يا به حداقل رساندن آنها بر مي آيد.

بخش اول : آب

مقدمه: آب مايه حيات يك موجود زنده است و اكثر قريب به اتفاق واكنشهاي شيميايي در محيط آبي صورت
 مي گيرد. خواص و ويژگي هاي منحصر بفرد آب از جمله وجود همزمان به سه حالت جامد، مايع و گاز در طبيعت ، بالا بودن قابليت انحلال، ظرفيت گرمايي، گرماي نهان تبخير، كشش سطحي، چگالي حالت مايع از حالت جامد آن ، باعث تمايز آشكار آن از ساير مواد شده است. آب بعد از گذر در مراحل چرخه خود دوباره به جايگاه قبلي برمي گردد.

آب بعد از مصارف گوناگون خانگي، صنعتي و كشاورزي تبديل به پساب مي شود بنابراين براي جلوگيري از آلودگي آب و محيط زيست توسط اين پسابها بايد راهكارهايي براي تصفيه و استفاده مجدد از آنها اتخاذ كرد.

تعريف آلودگي آب : ويلبردر سال 1969 ميلادي براي آلودگي آب تعريفي ارائه كرد: آلودگي آب عبارت است از افزايش مقدار هر معرف اعم از شيميايي، فيزيكي يا بيولوژيكي كه موجب تغيير خواص و نقش اساسي آن در مصارف ويژه اش شود.

طبقه بندي آبهاي آلوده

1- آبهاي آلوده شده بوسيله كارخانجات و مراكز صنعتي بشدت سمي هستند و براي بازگشت دوباره به محيط زيست بايد بصورت دقيق تصفيه شوند. از مهمترين تركيبات شيميايي موجود در پسابهاي صنعتي مي توان آرسنيك، سرب، كادميوم و جيوه را نام برد. از مهمترين فجايع آلودگي با جيوه به فاجعه آلودگي آب رودخانه ميناماتاي ژاپن با تركيبات ارگانومركوري كه بعنوان كاتاليزور در كارخانه پلاستيك سازي استفاده مي شود، مي توان اشاره كرد كه طي آن مردم اطراف رودخانه به مرض اسرارآميزي مبتلا شدند و هزاران نوزاد ناقص الخلقه و فوت تعدادي از مردم، نتيجه آلودگي آب با پساب اين كارخانه بود.

2- فاضلابهاي كشاورزي : سموم دفع آفات نباتي و كودهاي شيميايي كه از ضروريات توسعه كشاورزي و افزايش توليد هستند باعث ايجاد فاضلابهاي كشاورزي مي شوند، [1] در اين فاضلابها، سموم كشاورزي مانند هيدروكربنهاي هالوژنه، آلودين، تركيبات فسفردار نظير پاراتيون و DDT وجود دارند كه در اين بين تركيبات هالوژندار بسيار خطرناك هستند. اين سموم با آب موجود در اثر بارندگي و يا آبياري زمينهاي كشاورزي به اعماق زمين رفته و آبهاي زيرزميني را آلوده مي كند.

3- فاضلابهاي خانگي : در اين پسابها انواع موجودات ريز، ميكروبها، ويروسها و مواد شيميايي مانند آمونياك و اوره وجود دارند. براي خنثي سازي محيط قليايي اين فاضلابها از تركيبات كلر استفاده مي شود. از انواع آلاينده هاي اين دسته مي توان آلاينده هاي بيولوژيكي نظير پسابهاي بيمارستاني و مراكز بهداشتي شهري و آلاينده هاي شيميايي ناشي از شوينده ها (در پودرهاي شوينده از فسفاتها استفاده مي شود) [2] را نام برد. گندزدايي آب به معني از بين بردن يا غيرفعال كردن موجودات زنده ذره بيني و بيماري زاي موجود در آن است، اين فرايند با استفاده از مواد شيميايي همچون كلر و تركيبات آن، برم، پتاسيم پرمنگنات و اوزون (گازي است به رنگ آبي كمرنگ و با بوي مخصوص، چگالي آن 5/1 برابر اكسيژن است. نقطه جوش نرمال اوزون ºc 112-  و نقطه ذوب نرمال آن 250- درجه سلسيوس است. كمي بيشتر از اكسيژن در آب حل مي شود و واكنشپذيري آن از اكسيژن بيشتر است، از تخليه الكتريكي آرام در درون گاز اكسيژن حاصل مي شود) [3] انجام مي گيرد، در گندزدايي عوامل فيزيكي چون گرما، پرتوهاي گاما و پرتوهاي فرابنفش نيز مورد استفاده قرار مي گيرد. [4]

4- ساير آلوده كننده ها نظير مواد جامد و رسوبات، مثلاً آب جاري سطحي (حاصل از باران و ... ) بهنگام عبور از معادن زغال سنگ، دي سولفيد آهن ( II) (پيريت) را در خود حل كرده و سولفوريك اسيد حاصله باعث آلوده شدن سفره هاي زيرزميني مي شود، مواد راديواكتيو حاصل از دفن ضايعات راديواكتيو و نيز انفجارات هسته اي زيرزميني [5] و [6]، مواد نفتي و آلوده كننده هاي حرارتي مثل نيروگاه ها  نيز آلاينده هاي آب هستند [7]. منظور از آلودگي حرارتي و گرمايي اين است كه چون اين راكتورها براي خنك كردن دستگاهها مقدار قابل توجهي آب مصرف مي كنند، بهمين علت دماي آب رودخانه اي را كه از آن استفاده مي كنند بالا مي برند، از آنجا كه بعضي از جانداران آبزي حتي در مقابل كمي اختلاف دما حساس هستند، گرم شدن آب باعث مرگ آنها مي گردد، همچنين اين راكتورها ممكن است مواد راديواكتيو در آب وارد كنند. [8]

بيماريهاي ناشي از آبهاي آلوده

1-    بيماريهايي كه آب بطور مستقيم و از طريق ميكروارگانيسم ها در انتقال آنها دخالت دارد مانند حصبه (تيفوئيد)، وبا ، شبه حصبه (پارا تيفوئيد)، اسهال آميبي و باسيلي.

2- بيماريهايي كه بطور غيرمستقيم بوسيله آب منتقل مي شوند مانند مالاريا، پيوك و بيلارزيوس.

3- فلوئوروزيس دندان : چنانچه ميزان فلوئور آب بيش از 2 تا 3 ميلي گرم در ليتر باشد در دوره كلسيم سازي دندان يعني در سنين صفر تا 12 سالگي باعث پيدايش دانه ها و لكه هاي متعدد در ميناي دندان مي گردد.

4- آرژيريا Argyria : وجود بيش از 2 ميلي گرم نقره در هر ليتر آب و ورود دائمي آن به بدن باعث بروز بيماري آرژيريا مي گردد. اين بيماري همراه با كبودي پوست، تغيير رنگ پلكهاي چشم و مخاط لب و دهان شروع شده و فرد مبتلا در اثر عوارض جانبي جان مي دهد.

5- بيماري مت همو گلوبينميا Methemoglobinemia : مصرف آبهايي كه بيش از 50 ميلي گرم در ليتر يون نيترات دارند باعث ايجاد اين بيماري بخصوص در اطفال مي گردد كه ناشي از تركيب اين يون با هموگلوبين خون و تشكيل مت همو گلوبين مي شود. اين ماده مانع از رسيدن اكسيژن به نسوج شده و در نتيجه
خفگي هاي موضعي و نهايتاً مرگ را سبب خواهد شد.

6- بيماري هاي قلبي – عروقي و همچنين مغزي : اگر سختي آب كمتر از 100 الي 150 ميلي گرم در ليتر باشد اين بيماريها را باعث خواهد شد.

7- مسموميت سربي : اين ماده را فاضلابهاي صنعتي و ... وارد آب مي كند كه باعث انباشته شدن سرب در بدن و كم اشتهايي، كم خوني، درد شكمي و عضلاني و فلج تدريجي بدن مي شود.

8- بيماريهاي ناشي از جيوه ( آسيب به دستگاه اعصاب مركزي انسان) و آرسنيك (سرطانزا) [5] و [6].

بخش دوم: هوا

مقدمه: هوا از طريق تنفس وارد بدن انسان شده و ادامه حيات آن را تضمين مي كند، حال اگر به عللي اين هوا آلوده و مسموم باشد باعث مختل شدن زندگي آدمي و بيماريها در او خواهد شد.

آلودگي هاي هوا به دو صورت ممكن است اتفاق بيفتد كه طبيعي (آتشفشانها، طوفانهاي صحرايي و مردابها و باتلاقها) و مصنوعي (بتوسط انسان) مي تواند باشد، آلودگي هوا سبب از بين رفتن اندامهاي مويي شكل دستگاه تنفسي بنام سيليا مي شود كه حركات رو به بالاي آنها باعث بيرون رفتن مواد زائد مجاري تنفسي بصورت خلط
 مي شود. عوامل آلوده كننده مصنوعي هوا را مي توان به دو گروه عمده تقسيم كرد كه آلودگي هاي ناشي از صنايع و نيز ناشي از وسائط نقليه را شامل مي شود. عواملي چون كربن دي اكسيد، كربن مونوكسيد، گوگرد
دي اكسيد، اكسيدهاي نيتروژن و هيدروكربنهاي نسوخته و ذرات معلق سرب (بنزين اتومبيلها اغلب داراي ماده اي از تركيبات سرب بنام تترا اتيل سرب است كه براي بهسوزي بنزين همراه برميد اتيلن به آن اضافه شده است) و گرد و خاك ( مانند كارخانه هاي سيمان، گچ و آهك و نيز كارخانه ها و كارگاه هاي توليد كاني ها) [1] و ذرات معلق ديگر (بطور عمده از سوختن نفت كوره حاصل مي شود) [8] باعث آلودگي هوا مي شوند كه همه اين
آلاينده ها را در دسته آلوده كننده هاي نوع اول قرار مي دهند و اما آلوده كننده هاي نوع دوم نظير اوزون تروپوسفري، گوگرد تري اكسيد و سولفوريك اسيد و نيتريك اسيد مي باشند. [7]

اثرات حاصل از آلودگي هوا: پديده هايي همچون اثر گلخانه اي كه باعث افزايش دماي كلي كره زمين شده و عواقب خاص خود را دارد، وارونگي هوا و ايجاد هوايي گرم و ساكن، مه دود فوتوشيميايي (smog) كه باعث
كم شدن ديد انسان و مشكلات تنفسي مي شود، باران اسيدي كه باعث آسيب رسيدن به گياهان و جانوران و انسان
 مي شود و تبعات زيست محيطي و اقتصادي دارد.

تعريف آلودگي هوا : آلاينده ماده اي است كه توليد و پراكنده شدن بيش از اندازه آن در محيط زيست به سلامتي انسان و ديگر جانداران آسيب برساند. [9]

اکسيد کننده‌های فتوشيميايي و اثرات آنها : اکسيد ‌کننده‌ها يا اکسيد کننده‌های کامل دو عبارتی هستند که برای توصيف مقادير اکسيد ‌‌کننده‌های فتوشيميايی بکار می‌روند و معمولا نشان‌دهنده قدرت اکسيد کنندگی هوای اتمسفر می‌باشند. ازن (O3) که اکسيد‌ کننده فتوشيميايی اصلی است، در حدود 90 درصد از اکسيد کننده‌ها را بخود اختصاص می‌دهد. ساير اکسيد کننده‌های فتوشيميايی مهم در کنترل آلودگی هوا عبارتند از: اکسيژن نوزاد (O) ، اکسيژن مولکولی برانگيخته (O2) ، پروکسی آسيل نيترات (PAN) ، پروکسی پروپانول نيترات (PPN) ، پروکسی بوتيل نيترات (PBN) ، دی اکسيد نيتروژن (NO2) ، پراکسيد هيدروژن (H2O2) و آلکيل نيتراتها.

اثرات اکسيد‌کننده‌ها بر سلامتی انسان می‌تواند موجب سرفه ، کوتاهی نفس ، گرفتگی راه عبور هوا ، گرفتگی و درد قفسه سينه ، عملکرد نامناسب ششها ، تغيير سلولهای قرمز خون ، آماس خشک و سوزش چشم ، بينی و گلو شوند. اکسيد ‌کننده‌های اصلی که به گياهان آسيب می‌رسانند، عبارتند از PAN , O₃ که از خلال روزنه‌های موجود در برگ وارد گياه شده و در متابوليسم سلول گياهی دخالت می‌کنند. علائم بوجود آمده از تماس گياه با PAN عبارتند از برونزه شدن ، براق شدن و نقره‌ای شدن سطح زيرين برگها.
تماس متناوب اکسيد ‌کننده‌ها با گياهان موجب کاهش محصولات می‌شود. اکسيد‌ کننده‌ها به سرعت با رنگها ، الاستومرها (اکسيد ‌کننده‌ها) الياف پارچه‌ای و رنگهای نساجی واکنش نشان داده ، آنها را اکسيد می‌کند. [7]

 منابع

1- شيمي و اجتماع، دكتر محمدرضا ملاردي و دكتر احمد نصيراحمدي، چاپ دوم 1370

2- كتاب شيمي 1 سال اول دبيرستان، 1374

3- شيمي عمومي جلد اول، چارلز مورتيمر، مركز نشر دانشگاهي، چاپ ششم 1367

4- مجله رشد آموزش شيمي، دوره بيستم، شماره 3، بهار 1386

5- اصول تصفيه و بهداشت، حسن اميربيگي، انتشارات انديشه رفيع، 1383

6- تصفيه آب تهران، محمدرضا خاني، كاميار يغمائيان، مجتمع آموزشي و فني تهران، 1373

7- سايت شبكه رشد  www.daneshnameh.roshd.ir

8- كتاب شيمي سال اول دبيرستان، 1367

9- كتاب شيمي يك و زندگي اول دبيرستان ، 1385