مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات ترکیبات پرفلوئوروشده (PFAS) مانند PFOA و PFOS در آب آشامیدنی

• ویژگی‌های شیمیایی و پایداری

  • PFAS گروهی از ترکیبات شامل زنجیره‌های هیدروکربنی با اتم‌های فلوئور جایگزین‌شده‌اند؛ مهم‌ترین نمونه‌ها PFOA (پرفلوئورواکتان‌اسید) و PFOS (پرفلوئورواکتان‌سولفونات) هستند.

  • پیوند C–F قوی‌ترین پیوند آلی است؛ در نتیجه PFAS بسیار پایدار و زیست‌تجمع‌پذیرند.

• اثرات زیست‌پزشکی و سمیّتی

  • تجمع در بدن: نیمه‌عمر زیستی PFOA در انسان ~ ۳–۴ سال، PFOS ~ ۵ سال.

  • اختلالات هورمونی: تداخل در محور تیروئید و استروژن، کاهش تراز هورمون‌های تیروئیدی T₄/T₃.

  • سمیت مزمن: مطالعات اپیدمیولوژیک ارتباط PFAS با افزایش کلسترول خون، افزایش خطر سرطان کلیه و بیضه، افت ایمنی واکسیناسیون در کودکان، کاهش باروری و وزن تولد پایین را نشان می‌دهند.

• استانداردها و راهنمایی‌ها

  • WHO: پیشنهادی برای مجموع PFOA+PFOS ≤ 0.1 µg/L

  • EPA آمریکا (Lifetime Health Advisory): PFOS و PFOA هرکدام 0.004 µg/L (4 ng/L)

  • اتحادیه اروپا: 0.1 µg/L برای مجموع 20 PFAS منتخب در آب آشامیدنی

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف PFAS

1. جذب سطحی با کربن فعال گرانول (GAC)

   • حذف مؤثر PFOS (زنجیره طولانی) تا > 90 ٪؛ برای PFOA (زنجیره کوتاه) کارایی کمتر است.

   • نیاز به تعویض دوره‌ای ستون و مدیریت پساب ثانویه.

2. رزین‌های تبادل یونی آنیونی قوی (SAX/IEX)

   • حذف > 95 ٪ گونه‌های زنجیره بلند و کوتاه؛ امکان بازیابی و احیای رزین.

3. اسمز معکوس (RO) و نانوفیلتراسیون (NF)

   • حذف بالای > ۹۰–۹۸ ٪ برای اکثر PFAS؛ تولید آب پساب شور با تمرکز بالا.

4. الکتروشیمیایی (Electrochemical Oxidation)

   • در محلول آبی یا بر روی الکترود ویژه (مثلاً بوروئیدی) PFAS را به CO₂ و فلوئوراید می‌شکند؛ فناوری در حال توسعه با مصرف انرژی نسبتاً بالا.

5. پیرولیز و سوزاندن با دمای بالا

   • برای لجن و رسوبات حاوی PFAS؛ دماهای > 1,000 °C برای شکست پیوند C–F مورد نیاز است.

6. Advanced Oxidation Processes (AOPs)

   • به‌تنهایی معمولاً کافی نیستند، اما در ترکیب با فرایندهای دیگر (مثلاً پلی‌فلوئوراید تجمیعی) می‌توان راندمان را افزایش داد.

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی

1. LC–MS/MS (EPA Method 537.1 / 533.0)

   • جداسازی و کمی‌سازی PFOA, PFOS و ده‌ها PFAS دیگر در سطح ng/L.

2. HRMS (High‑Resolution MS)

   • کشف PFAS ناشناخته و اصطلاحاً “Unknown Peak Screening”.

3. TOP Assay (Total Oxidizable Precursor Assay)

   • اکسیداسیون پیش‌تصفیه PFAS پیش‌ماده (Precursors) به PFAAs قابل‌اندازه‌گیری → برآورد بار کلی «قابلیت آزادسازی».

4. Combustion Ion Chromatography (CIC)

   • اندازه‌گیری مجموع فلوئوراید – تعیین «Total Organic Fluorine» (TOF) و «Extractable Organofluorine» (EOF)

5. ELISA Kits و Bioassays

   • کیت‌های ایمونولوژیک برای PFOA/PFOS: غربالگری سریع (حد تشخیص ~ 1–10 ng/L)، نیاز به تأیید LC–MS/MS.

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• بو و طعم:

  • PFAS در سطوح محیطی بی‌بو و بی‌طعم هستند و هیچ نشانه حسی مستقیم ندارند.

• رنگ و کدورت:

  • آب آلوده به PFAS شفاف و بی‌رنگ باقی می‌ماند؛ هیچ تغییر ظاهری ایجاد نمی‌کند.

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

1. نوارهای تست میدانی (Test Strips / Pocket Sensors)

   • پوشش رزین SAX یا حسگر اپتیکی با انتخاب‌پذیری محدود؛ تغییر رنگ در مقابل PFOS/PFOA ≥ 0.1 µg/L.

2. µPADs (Microfluidic Paper‑Based Devices)

   • استفاده از آنتی‌بادی‌ها یا MIP برای تشخیص رنگ‌سنجی PFAS در پلاسما یا آب.

3. Passive Samplers (POCIS / SPMD)

   • جذب پیوسته PFAS از جریان آب برای دوره‌های 14–28 روزه → نمونه‌برداری با غلظت‌سازی بالا.

4. آنالیز فلوئوراید آزاد (Ion‑Selective Electrode)

   • پس از اکسیداسیون پیش‌تصفیه (AOP یا خورشیدی) برای تخمین TOF; نتیجه نیمه‌کمی.

۶. علائم و نشانه‌های محیطی وجود PFAS

• منابع آلودگی

  • پایگاه‌های هوایی و کاربری AFFF (کف‌های آتش‌نشانی)، کارخانه‌های تورتوژنی و رنگ‌سازی، محل‌های دفن ضایعات الکترونیکی و صنایع تفلون‌کاری.

• اثر بر اکوسیستم آبی

  • تجمع PFAS در بافت ماهی‌ها (ماهی قزل‌آلا، سالمون) و آبزیان بالادستی; قابلیت زیست‌فراگیری در زنجیره غذایی.

  • سمیت حاد برای Daphnia magna (LC₅₀ ~ 10–100 µg/L بسته به PFAS) و کاهش بقای لارو ماهیان.

• شاخص‌های شیمیایی و بیوشیمیایی

  • نسبت PFOS/PFOA بالا در آب‌های اطراف پایگاه‌های آتش‌نشانی.

  • افزایش آنزیم‌های کبدی (ALT/AST) و تغییرات در بیان ژن‌های حامل PPARα در ماهی‌ها و جوندگان.

جمع‌بندی مهندسی:
نظر به پایداری و زیست‌تجمع PFAS، پایش دوره‌ای آب آشامیدنی با ترکیبی از «LC–MS/MS + TOP Assay + CIC» و استفاده از سامانه‌های چندمرحله‌ای «رزین IEX + GAC + RO + الکتروشیمی» برای حذف مؤثر این ترکیبات ضروری است. در شرایط میدانی می‌توان از test strips و passive samplers برای غربالگری اولیه بهره برد و نمونه‌های مشکوک را جهت تأیید دقیق به آزمایشگاه‌های مرجع ارسال نمود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب