مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات توریم (Th) در آب آشامیدنی

• منشأ و فرم‌های شیمیایی

  • توریم طبیعی عمدتاً به‌صورت Th‑232 (نیمه‌عمر ∼1.4×10¹⁰ سال) در کانی‌های سنگ‌های آذرین (مانند توریولیت) و رسوبات فسیلی یافت می‌شود.

  • در آب، Th⁴⁺ به‌صورت هیدروکسیدهای پیچیده یا کمپلکس‌های کربنات/سولفات رسوب می‌کند؛ در pH خنثی–قلیایی تا حدی غیرمحلول است.

• پرتویی و سمیت

  • توریم یک آلفاپرتوز (ذرات α با انرژی ~4.0–4.1 MeV) است.

  • رسوب در استخوان و بافت نرم: تجمع Th⁴⁺ در ماتریکس کلسیمی استخوان و احیاء مداوم α → آسیب DNA و افزایش خطر سرطان استخوان.

  • حد مجاز (EPA): هیچ استاندارد فدرال خاص آمریکا؛ WHO توصیه‌ای نکرده اما برای ردیابی Gross‑alpha ≤ 0.5 Bq/L استفاده می‌شود.

  • مواجهه‌ی مزمن می‌تواند منجر به فیبروز ریوی و آسیب کبدی–کلیوی شود (مطالعات حیوانی).

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف توریم

1. رسوب‌دهی با هیدروکسید (pH Adjustment)

   • بالا بردن pH تا 9–10 با آهک یا NaOH → رسوب Th(OH)₄ → فیلتراسیون شنی یا کربنی

2. تبادل یونی کاتیونی

   • رزین‌های سولفوناته (–SO₃H) جذب قوی Th⁴⁺ دارند؛ پس از اشباع با اسید شست‌وشو می‌شوند

3. اسمز معکوس (RO)

   • حذف > ۹۰ ٪ توریم محلول؛ نیاز به پیش‌تصفیه جهت کنترل کدورت و سختی

4. جذب سطحی (Adsorption)

   • بیوچار اصلاح‌شده یا آلومینا فعال: ظرفیت ~ 0.5–2 mg Th/g بسته به سطح و گروه‌های عاملی

   • زئولیت‌های فسفات‌دار برای هم‌رسوبی ThPO₄

5. شیمی‌رسوبی با فسفات

   • افزودن Na₃PO₄ یا H₃PO₄ → تشکیل ThPO₄ (رسوب بسیار نامحلول) → جداسازی با فیلتراسیون

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی

1. Alpha Spectrometry

   • نمونه‌برداری، سانتریفیوژ یا ته‌نشینی رسوب هیدروکسیدی، تثبیت روی دیسک، شمارش انرژی آلفا → تفکیک Th‑232 از Ra‑226

   • حساسیت ~ 0.01 Bq/L

2. ICP–MS

   • هضم اسیدی نمونه و اندازه‌گیری Th⁴⁺؛ حد تشخیص ~ ng/L

   • تفکیک ایزوتوپی امکان‌پذیر (۲۳²Th vs ۲۳۰Th)

3. Gamma Spectrometry

   • Th‑232 خودش γقوی ندارد، ولی محصولات بینابینی (مثل ۲²⁸Ac) پیک 911 keV دارند؛ برای برآورد نیمه‌کمی

4. Gross‑Alpha Screening

   • شمارش کلی آلفا برای غربالگری؛ نمونه‌های با > 0.5 Bq/L نیازمند تحلیل جزئی

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• بو و طعم

  • توریم در آب بی‌بو، بی‌رنگ و بی‌طعم است؛ هیچ نشانه‌ی حسی ندارد.

• رنگ و کدورت

  • آب شفاف باقی می‌ماند؛ رسوب‌دهی مصنوعی با آهک در غلظت بالا ممکن است کدورت بدهد.

• آزمون میدانی با شمارش‌گر GM

  • قراردادن شمارش‌گر پرتابل روی بطری آب → افزایش شمارش آلفا/بتا نسبت به پس‌زمینه (نشانه غیردقیق).

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

1. Test Kits Gross‑Alpha

   • کیت‌های میکروفیلتر با کاغذ فعال آلفا → شمارش GM برای تشخیص سریع > 0.5 Bq/L

2. Passive Samplers (Diffusive Collectors)

   • رزین کاتیونی در کاست نفوذپذیر برای جذب Th⁴⁺ طی ۷–۱۴ روز → آنالیز ICP–MS

3. µPADs (Paper‑Based Devices)

   • مناطق پوشش‌داده‌شده با Arsenazo III برای توریم: تغییر رنگ آبی/بنفش (محدوده µg/L)

4. سنسورهای الکتروشیمیایی

   • الکترود پوشش‌داده‌شده با لیگاند فانتوسیلیک برای Th⁴⁺ → پتانسیل نرنستی یا تغییر جریان

۶. علائم و نشانه‌های محیطی وجود توریم

• نواحی ژئوشیمیایی

  • آب‌های زیرزمینی در مناطق گرانیتی یا رسوبات سنگ‌آهک دارای TDS و سختی بالا غالباً بار توریم دارند

• اثر بر آبزیان

  • سمیت آلفا برای Daphnia magna در غلظت‌های > ۱ mg/L (LD₅₀)

  • تجمع Th در بافت‌های سختِ ماهی‌ها و صدف‌ها (µg/g)

• شاخص‌های پرتویی

  • اندازه‌گیری دز آلفای gross در چاه‌ها و چشمه‌ها

  • پرتوسنج‌های شخصی در محل برداشت آب افزایش شمارش نشان می‌دهد

جمع‌بندی مهندسی:
توریم در آب آشامیدنی به‌دلیل بی‌بو و پرتویی بودن، نیازمند پایش دقیق با Alpha Spectrometry یا ICP–MS و حذف با سامانه‌های ترکیبی «رسوب‌دهی pH بالا + Ion Exchange + RO + Adsorption» است. برای غربالگری میدانی می‌توان از Gross‑alpha test kits و شمارش‌گر GM استفاده و نمونه‌های مشکوک را برای آنالیز کامل به آزمایشگاه ارسال نمود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب