مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات ویروس‌ها (هپاتیت A و نورویروس) در آب آشامیدنی

• منشأ آلودگی

  • ویروس‌های هپاتیت A (HAV) و نورویروس عمدتاً از آلودگی مدفوعی فاضلاب انسانی وارد منابع آب سطحی و زیرزمینی می‌شوند.

  • نفوذ از سیستم‌های لوله‌کشی آسیب‌دیده، تصفیه‌خانه‌های ناکارا یا رواناب غیربهداشتی.

• اثرات بالینی

  • HAV: تب، زردی، درد شکم، خستگی؛ دوره کمون ۱۵–۴۵ روز؛ در کودکان ممکن بدون علامت باشد اما در بزرگسالان یک‌چهارم موارد نیاز به بستری دارد.

  • نورویروس: دل‌درد، استفراغ و اسهال آبکی؛ دوره کمون 12–48 ساعت؛ خودمحدود‌شونده در 1–3 روز اما خطر دهیدراسیون در کودکان و سالمندان.

• بار عفونی پایین

  • کمتر از ۱۰–۱۰۰ اسپور ویروسی کافی است برای ایجاد عفونت 

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف ویروس‌ها

1. گندزدایی شیمیایی

   • کلرزنی: دی‌کلر آزاد (HOCl) در pH 6–7 با CT ≥ 3–6 mg·min/L حذف > 99 ٪ 

   • دی‌اکسید کلر: CT پایین‌تر (1–2 mg·min/L) برای نورویروس مؤثر است

2. گندزدایی فیزیکی

   • UV-C (254 nm): دز UV ≥ 40 mJ/cm² برای HAV و ≥ 20 mJ/cm² برای نورویروس راندمان > 99.9 ٪

3. فیلتراسیون غشایی

   • اولترافیلتراسیون (UF): حذف ذرات ≥ 0.01 µm؛ ویروس‌های ~ 0.03–0.1 µm را حذف می‌کند

   • نانو فیلتراسیون (NF)/اسمز معکوس (RO): حذف کامل (> 99.99 ٪)

4. فرآیند ترکیبی

   • پیش‌فیلتراسیون → UF → UV → کلر آزاد

   • افزودن فلوکولانت (آلوم) پیش از UF برای کاهش بار ماتریس

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی

1. RT‑qPCR

   • استخراج RNA ویروسی + یک‌مرحله‌ای یا دو‌مرحله‌ای RT‑qPCR برای ژن‌های ‌VP1 (HAV) و ژن RdRp (نورویروس)؛ حد تشخیص ~ 10–100 کپی RNA/L

2. سل‌کشت (Cell Culture)

   • میکسر جلبک یا خطوط HepG2 (HAV)؛ شمارش PFU (Plaque‑Forming Units)

   • نورویروس هنوز به‌سختی کشت می‌شود؛ غالباً از شبیه‌سازی با میکرو‌ارگانیسم‌های ژنتیکی بهره می‌برند

3. ایمونوسیستم‌ها (ELISA / ICA)

   • کیت‌های جامد فاز برای HAV: کشف آنتی‌ژن در حجم‌های بالاتر (10³–10⁴ PFU/L)

   • تست سریع کاست‌های نواری برای نورویروس در نمونه‌های غلیظ‌شده

4. بایوسنسورها ژنتیکی

   • Aptamer یا CRISPR‑Cas12a برای آشکارسازی مستقیم RNA با فلورسانس

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• بو و طعم:

  • آلودگی ویروسی هیچ نشانه‌ای در طعم یا بو ایجاد نمی‌کند.

• رنگ و کدورت:

  • آب شفاف و بی‌رنگ باقی می‌ماند؛ هیچ تغییر ظاهری یا کدورت خاصی ندارد.

• آزمون میدانی نیمه‌کمی

  • باکتر‌یاب‌های شاخص (E. coli/کلی‌فرم) به‌عنوان نشانگر ورود ویروس؛ در فقدان باکتری، احتمال ویروسی کمتر است اما صفر نمی‌شود.

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

1. غلیظ‌سازی (Concentration) با PEG یا Electropositive Filters

   • حجم‌های بزرگ (10–100 L) → فیلترهای الکتروپوزیتیو → شست‌وشوی ویروس → RT‑qPCR

2. میکروفلوئیدیک سریع (Lab‑on‑a‑Chip)

   • ادغام استخراج RNA، RT‑qPCR و خوانش فلورسانس در دستگاه کوچک قابل حمل

3. بایوسنسورهای الکتروشیمیایی

   • الکترودهای پوشش‌داده‌شده با آپتامر HAV/noro → پاسخ جریان به‌ازای اتصال ویروس

4. Passive Samplers (POCIS-like for Viruses)

   • غشاهای الکتروفیلتراسیون برای جذب پیوسته ویروس در جریان آب

۶. علائم و نشانه‌های محیطی وجود ویروس

• اپیدمی محلی

  • هم‌زمانی با موارد بالینی هپاتیت A یا اپیدمی‌های گوارشی نورویروسی در جمعیت مجاور

• شاخص‌های آبزی

  • شمارش ستارگان ستاره‌ای (واژینوموناس، کلبسیلا) ممکن هم‌راستا با آلاینده ویروسی باشد

• علائم میدانی

  • افزایش اسهال در حیوانات مرتعی/وحشی که از منبع می‌آشامند

  • ظهور جسد حیوان کوچک (راسته‌نشین‌ها) پیرامون منبع آب

جمع‌بندی مهندسی:
ویروس‌های HAV و نورویروس به‌دلیل ابعاد کوچک و عدم تغییر ظاهری نیازمند «فرآیندهای پیش‌تصفیه/فیلتراسیون UF یا NF + UV-C + کلرزنی» هستند. پایش دوره‌ای با RT‑qPCR + سل‌کشت (HAV) و ELISA/ICA (نورویروس) ضروری است. در میدانی، استفاده از روش‌های غلیظ‌سازی سریع + کیت‌های نواری برای غربالگری اولیه و ارسال نمونه‌های مثبت به آزمایشگاه برای تأیید دقیق توصیه می‌شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات پلیمرهای خردشده پلاستیکی (Microplastics) در آب آشامیدنی

• تعریف و اندازه

  • ذرات پلاستیک < 5 mm تا نانوپلاستیک (< 1 µm)، شامل پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن، پلی‌استایرن، PVC و …

• منابع ورود

  • فرسایش لوله‌های PVC، ورود ذرات از بسته‌بندی‌های پلاستیکی، شستشو و خردشدن زباله‌های آبی

• خطرات زیستی–شیمیایی

  • انتقال آلاینده‌های جذب‌شده: هیدروکربن‌های آروماتیک چندحلقه‌ای (PAHs)، فلزات سنگین، افزودنی‌های پلاستیک (فتالات، BISphenol A)

  • تحریک مکانیکی و التهابی: ذرات ریز ممکن است در روده ته‌نشین شوند و موجب التهاب مزمن یا انتقال به گردش خون شوند

  • تأثیرات طولانی‌مدت: هنوز اطلاعات قطعی محدود است، اما نگرانی از اختلال غدد درون‌ریز و انتقال ذرات به سلول‌های بدن وجود دارد

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف

1. فیلترهای غشایی

   • میکروفیلتراسیون (MF): حذف > 90 ٪ ذرات > 0.1 µm

   • اولترافیلتراسیون (UF): حذف ذرات تا ~ 0.01 µm

   • نانو فیلتراسیون (NF) و اسمز معکوس (RO): حذف تقریباً تمام ذرات و حتی برخی آلاینده‌های جذب‌شده

2. رسوب‌دهی و انعقاد–فلوکولاسیون

   • افزودن آلوم یا پلی‌یون‌های آلی → لخته‌سازی ذرات خردشده → ته‌نشینی یا فیلتراسیون شنی

3. جذب سطحی (Adsorption)

   • بیوچار و زئولیت‌های اصلاح‌شده: توان جذب ذرات ریز و آلاینده‌های سطحی

4. الکتروفوکوس

   • میدان الکتریکی بین الکترودها → مهاجرت و تجمع ذرات با بار سطحی مثبت یا منفی

5. فیلترهای ترکیبی

   • چندمرحله‌ای (MF + UF + GAC + RO) برای حذف کامل ذرات و آلاینده‌های همراه

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی

1. میکروسکوپ نوری/فلورسنت + طیف‌سنجی FTIR یا Raman

   • جداسازی ذرات از آب، مشاهده شکل و رنگ در میکروسکوپ، شناسایی پلیمر با FTIR میدانی

2. SEM–EDS (اسکن الکترونی با آنالیز انرژی‌پراکنی)

   • تعیین مورفولوژی و ترکیب عنصری پلاستیک و آلاینده‌های سطحی

3. Py–GC–MS (پایروزیس کروماتوگرافی–جرم‌سنجی)

   • تخریب حرارتی ذرات → شناسایی مونومرها و افزودنی‌ها

4. Nano‑Tracking Analysis (NTA)

   • شمارش و اندازه‌گیری ذرات نانو در محلول

5. سنجش وزن خشک و Gravimetric

   • فیلتر کردن حجم معینی از آب، خشک‌سازی و توزین برای تعیین بار میکروپلاستیک

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• بو و طعم:

  • ذرات پلاستیک معمولاً بی‌بو و بی‌طعم‌اند؛ افزودنی‌های چسبیده ممکن در ppm بالا طعم یا بو ایجاد کنند، اما غیرقابل‌اتکا

• دید چشمی و لوله آزمایش

  • ته‌نشینی ذرات معلق پس از ایستاده ماندن → مشاهده «نواری گل‌آلود» روی دیواره لوله

• غربال و مشاهده

  • عبور آب از الیاف نایلونی (mesh ~ 300 µm) → دیدن ذرات بزرگ بر روی صافی

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

1. نوارهای تست فیلترشده (Field Filtration Kits)

   • کیت‌های میدانی برای فیلتر کردن ۱–۱۰ L با فیلترهای قابل حمل و شمارش اولیه ذرات

2. µPADs (Microfluidic Paper‑Based Devices)

   • کانال‌های کاغذی با ناحیه‌های جذب و نشانگر فلورسنت برای ذرات نانو

3. حسگرهای نانوالیاف الکتروشیمیایی

   • الکترودهای پوشش‌داده‌شده با لیگاند مخصوص پلیمر → تغییر جریان یا مقاومت در حضور ذرات

4. Passive Samplers (SPAVED)

   • رزین‌های خاص یا الیاف چربی‌دوست برای جذب تدریجی میکروپلاستیک از جریان آب

۶. علائم و نشانه‌های محیطی وجود میکروپلاستیک

• شکوفایی جلبکی و رسوبات رودخانه‌ای

  • میکروپلاستیک‌ها در رسوبات ته‌نشین می‌شوند؛ نمونه‌برداری رسوب روی بستر

• اثر بر آبزیان

  • تجمع ذرات در مسیر گوارش ماهیان و بی‌مهرگان (Daphnia) → کاهش رشد و تولیدمثل

• شاخص‌های شیمیایی

  • افزایش هیدروکربن‌های جذب‌شده (PAHs) و فلزات روی ذرات رسوبی

• نمونه‌برداری «تریل آبی»

  • تور پلاستیکی (manta net) برای جمع‌آوری میکروپلاستیک سطحی و ارزیابی تراکم

جمع‌بندی مهندسی:
با توجه به تنوع ابعاد و شکل میکروپلاستیک‌ها و فقدان علائم حسی، پایش دوره‌ای با میکروسکوپ+FTIR یا Py–GC–MS و حذف با ترکیب «انعقاد–فلوکولاسیون + MF/UF + جذب (بیوچار) + RO» ضروری است. برای غربالگری میدانی می‌توان از کیت‌های فیلتر قابل حمل، µPADs و Passive Samplers بهره برد و نمونه‌های مشکوک را به آزمایشگاه مرجع ارسال نمود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات سیانو‌توکسین‌ها (Cylindrospermopsin, Saxitoxin و …) در آب آشامیدنی

• منشاء و گونه‌ها

  • سیلندروسپرموپسین (CYN): آلکالوئید سیتوتوکسیک تولیدشده توسط Cyanobacteria مانند Cylindrospermopsis raciborskii و Aphanizomenon.

  • ساکسیتوکسین‌ها (STX, NeoSTX, GTXها): مجموعه‌ای از آلکالوئیدهای نوروتوکسیک که توسط گونه‌هایی چون Alexandrium و Anabaena ساخته می‌شوند.

• سمیت و مسیرهای تاثیر

  • CYN: مهار سنتز پروتئین و اکسیداسیون گلوکز در کبد و کلیه → سیستمی از نارسایی کبدی و کلیوی.

  • STX: بلوکه‌کننده کانال‌های سدیمی غشای عصبی → فلج عضلانی به‌ویژه ماهیچه‌های تنفسی، مرگ در اثر ایست تنفسی.

• اثرات انسانی

  • مواجهه حاد: تهوع، اسهال (CYN)، سرگیجه، گزگز لب و زبان (STX)، ضعف ماهیچه‌ها.

  • مواجهه مزمن: احتمال اختلالات کبدی–ریوی (CYN) و آسیب عصبی (STX) در تماس مکرر.

• استانداردها و حد مجاز

  • WHO:

    • CYN: 1 µg/L

    • STX (معادل تئوری): 3 µg/L

  • EPA (USA): Guidance only—پایش سیانوباکتری و ممنوعیت آب‌گرفتن بالای 10⁴ سلول/mL

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف

1. انعقاد–فلوکولاسیون + فیلتراسیون

   • افزودن آلوم یا FeCl₃ → لخته‌سازی سلول‌ها و رسوبات توکسین متصل‌شده → حذف در فیلتر شنی

2. اولترافیلتراسیون (UF)

   • حذف توده سلولی (> 0.01 µm)؛ توکسین آزاد نیاز به مرحله بعد

3. کربن فعال گرانول (GAC)

   • حذف CYN تا > 90 ٪ و STX تا > 80 ٪ بسته به زمان تماس

4. اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)

   • O₃: تخریب سریع CYN، STX

   • UV/H₂O₂ یا O₃/H₂O₂: افزایش دُز رادیکال •OH برای تخریب کامل

5. اسمز معکوس (RO)

   • حذف > 95 ٪ هر دو توکسین؛ هزینه و مصرف انرژی بالا

6. بیورمدیشن

   • برخی باکتری‌ها (Arthrobacter, Alcaligenes) توانایی هضم CYN را دارند؛ STX کمتر

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی

1. LC–MS/MS

   • استاندارد طلایی برای تفکیک ایزومرها و تعیین غلظت تا ng/L

2. ELISA Kits

   • کیت ضد-Adda برای CYN (حد تشخیص ~ 0.1 µg/L)

   • کیت ضد-STX برای انواع ساکسیتوکسین‌ها (حد ~ 0.05 µg/L)

3. Protein Phosphatase Inhibition Assay (PPIA)

   • حساس برای CYN (مهار PP1/PP2A)

4. Mouse Bioassay (ابزار تاریخی؛ امروز کمتر کاربرد)

   • دوز کشنده برای STX در موش: 10 µg/kg

5. HPLC–FLD

   • مشتق‌سازی STX با پری‌کلروفرم و فلورسانس

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• بو و طعم:

  • توکسین‌ها در غلظت‌های محیطی بی‌بو و بی‌طعم‌اند.

• رنگ و توده سلولی:

  • آب شفاف باقی می‌ماند؛ اما شکوفایی سیانوباکتری به‌صورت گل‌آلودی سبز–آبی یا لایه اسکام روی سطح مشخص می‌شود.

• رصد شکوفایی

  • شمارش سلولی سریع (میدانی) با لوپ یا میکروسکوپ دستی

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

1. نوارهای تست میدانی

   • نوارهای ELISA سریع برای CYN یا STX: تغییر رنگ نیمه‌کمی (0.2–5 µg/L)

2. µPADs (Microfluidic Paper Devices)

   • واکنش لوپلیز ELISA روی کاغذ و خوانش با دوربین موبایل

3. Passive Samplers (SPATT / POCIS)

   • جذب پیوسته توکسین‌ها روی رزین‌های مخصوص برای دوره 7–14 روز

4. سنسورهای اپتیکی

   • حسگرهای فلورسانس تحریکی با Aptamer برای STX

۶. علائم و نشانه‌های محیطی وجود توکسین‌ها

• شکوفایی سیانوباکتری (HABs)

  • افزایش دما (> 20 °C)، نور زیاد، تغذیه بالا از N و P

• مرگ و مسمومیت آبزیان

  • افت ناگهانی ماهیان و بی‌مهرگان؛ گازگرفتگی سطح آب

• مسمومیت حیوانات خاک‌زی و پرندگان

  • مصرف آب آلوده منجر به فلج و مرگ سریع پرندگان و پستانداران کوچک

• شاخص‌های بیوشیمیایی

  • افزایش ALT/AST در ماهیان (CYN)

  • نشانگرهای عصبی (سنسورهای سدیمی) در بافت‌های آبزی (STX)

جمع‌بندی مهندسی:
به‌دلیل بی‌بو/بی‌رنگ بودن و سمیت شدید، سیانو توکسین‌ها نیازمند «پایش ELISA + LC–MS/MS» و ترکیب «انعقاد/UF + GAC + AOP + RO» برای حذف مؤثر‌اند. در میدانی از «شمارش سلولی، test strips، SPATT» برای غربالگری اولیه بهره ببرید و نمونه‌های مشکوک را برای تأیید دقیق به آزمایشگاه ارسال نمایید.

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

۱. نکات و خطرات رادیوم‑۲۲۶ (²²⁶Ra) در آب آشامیدنی

• منشأ محیطی:

  • ²²⁶Ra در زنجیره پرتوزایی اورانیوم‑۲۳۸ قرار دارد و از حل شدن مواد معدنی حاوی اورانینیت و هماتیت در آب‌های زیرزمینی سرچشمه می‌گیرد.

• پرتوگیری و سمیت:

  • ²²⁶Ra یک منشأ آلفاپرتوز است؛ در بدن انسان به‌ویژه در استخوان‌ها رسوب می‌کند و با ارسال ذرات آلفا به سلول‌های استخوانی آسیب می‌رساند.

  • خطر سرطان استخوان و مغز استخوان: افزایش ریسک لوکمیا و سرطان استخوان پس از مواجهه بلندمدت.

  • حد مجاز EPA آمریکا: مجموع رادیوم‑۲۲۶ و ‑۲۲۸ ≤ 5 pCi/L (~ 0.185 Bq/L) (MCLG و MCL)

  • WHO: مجموع آلفا ترشح‌شده ≤ 0.5 Bq/L

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف رادیوم‑۲۲۶

1. تبادل یونی (Ion Exchange)

   • رزین‌های کاتیونی قوی (–SO₃H) جایگزین Ra²⁺ با Na⁺ یا H⁺.

   • شارژ مجدد رزین با محلول نمک اشباع.

2. اسمز معکوس (RO)

   • حذف ~ 90–99 ٪ ²²⁶Ra؛ نیاز به پیش‌تصفیه برای حذف ذرات معلق.

3. لایم سافتنینگ (Lime Softening)

   • افزودن Ca(OH)₂ و Na₂CO₃ → بالا بردن pH → رسوب RaCO₃ و CaCO₃ → فیلتراسیون.

4. رسوب‌دهی و فیلتراسیون آهسته

   • افزودن سولفات باریم (BaSO₄) برای هم‌رسوبی RaSO₄ → جداسازی توسط شنی یا کربنی.

5. آب شیرین‌کن خورشیدی + تقطیر

   • تقطیر خورشیدی یا الکترودیزاین (electrodialysis) برای جداسازی یون‌های سنگین.

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی

1. Alpha Spectrometry

   • نمونه‌برداری، ته‌نشینی رسوب، پلاتینوم کردن، اندازه‌گیری طیف انرژی آلفا → تفکیک ²²۶Ra از ²۲۲۸Ra.

   • حساسیت ~ 0.1 mBq/L.

2. Liquid Scintillation Counting (LSC)

   • استخراج رادیوم با کریپتون یا لیچیت → مخلوط با فاز آلی → شمارش آلفا/بتا.

3. Gamma Spectrometry

   • مستقیم در ظروف Marinelli برای پیک 186 keV (²۲۶Ra → ²۱۴Pb).

   • مناسب برای غلظت‌های بالاتر (> 0.1 Bq/L).

4. Gross Alpha Screening

   • شمارش کلی ذرات آلفا برای غربالگری اولیه؛ نمونه‌های با > 0.5 Bq/L نیازمند آنالیز تفصیلی.

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• بو و طعم:

  • ²۲۶Ra شیمی‌اً بی‌اثر است و در غلظت‌های محیطی هیچ طعم یا بوی قابل‌تشخیصی ایجاد نمی‌کند.

• رنگ و کدورت:

  • آب حاوی رادیوم شفاف و بی‌رنگ باقی می‌ماند.

• آزمون میدان ساده

  • استفاده از شمارش‌گر پرتابل گایگر–مولر برای شناسایی افزایش سطح دز با مقایسه آب خام و تصفیه‌شده.

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

1. Test Kits میدانی برای Gross Alpha/Beta

   • کیت‌های سریع با ورق رسوب‌دهی آلفا؛ تعیین تقریب غلظت با شمارشگر میدانی.

2. دستگاه پرتابل Gamma Probe

   • آشکارساز NaI(Tl) یا HPGe پرتابل برای شناسایی پیک 186 keV در محل.

3. روش انالیز بالععدی (Sequential Extraction)

   • تفکیک شیمیایی ²۲۶Ra همراه با Ca/Mg برای جداسازی جزء محلول و جزء رسوب.

4. Passive Samplers (Diffusive Collectors)

   • جمع‌آوری یون‌های محلول Ra²⁺ روی رزین کاتیونی در بازه زمانی چند روزه → ارسال به آزمایشگاه.

۶. علائم و نشانه‌های محیطی وجود رادیوم‑۲۲۶

• سرچشمه‌های طبیعی

  • مناطق سنگ‌های رسوبی پورفیری و ماسه‌سنگ‌های غنی از اورانینیت (مانند ناحیه‌های معدن اورانیوم).

• شاخص‌های هیدروژئوشیمیایی

  • نسبت بالای Ra²⁺ به Ca²⁺ و Mg²⁺ در آب‌های زیرزمینی سخت

  • همبستگی مثبت بین TDS بالا و فعالیت آلفای Gross

• اثرات بیولوژیکی

  • تجمع ²۲۶Ra در استخوان‌های ماهی‌های بومی مناطق آلوده → افزایش شکستگی و توده استخوانی غیرطبیعی

• نمایه‌های پرتویی

  • افزایش دز چشمی و دز هسته‌ای پرسنل تصفیه‌خانه یا ساکنان مجاور (اندازه‌گیری شخصی)

جمع‌بندی مهندسی:
به‌دلیل فقدان علائم حسی، آگاهانه‌ترین روش «پایش دوره‌ای با Alpha Spectrometry یا LSC» است؛ و برای حذف مؤثر ²۲۶Ra، به‌کارگیری «Ion Exchange + RO یا Lime Softening + Filtration» توصیه می‌شود. در میدانی، استفاده از «Gross Alpha Test Kits + Gamma Probe پرتابل» می‌تواند برای غربالگری اولیه مفید باشد و نمونه‌های مشکوک را برای آنالیز دقیق به آزمایشگاه ارسال نمایید.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات ضدعفونی‌کننده‌ها و ضدباکتری‌ها (مثلاً تری‌کلوزان) در آب آشامیدنی

• گونه‌های مرسوم

  • تری‌کلوزان (Triclosan) و تری‌کلوکربان (Triclocarban)

  • فنول‌های کلردار (کلروهگزیدین)

  • آلدهیدها (گلوتارآلدهید) و QUATها (کوآتراکنیم) در برخی فرایندهای خاص

• خواص و پایداری

  • تری‌کلوزان: چربی‌دوست، pKa ~ 7.9 → در pH طبیعی جزئی یونیزه می‌شود

  • پایداری شیمیایی بالا، زیست‌تجمع‌پذیری در بافت بیولوژیک

• اثرات زیان‌بار

  • اختلال غدد درون‌ریز: تری‌کلوزان می‌تواند گیرنده‌های تیروئید و استروژن را مهار یا فعال نماید.

  • مقاومت میکروبی: فشار انتخابی برای ژن‌های مقاومت آنتی‌بیوتیکی (mdr1, fabI) در باکتری‌ها

  • سمیتیسیته اکوسیستم: سمیت حاد برای بی‌مهرگان و اختلال در کلرپلاست فتوسنتزی جلبک‌ها

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف

1. اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)

   • O₃/H₂O₂ یا UV/H₂O₂: شکست حلقه فنولی و حذف ≥ 90 ٪ تری‌کلوزان

   • فنتون: راندمان ۷۰–۸۵ ٪ خصوصاً در pH 3–5

2. جذب سطحی (Adsorption)

   • کربن فعال گرانول (GAC): حذف ۶۰–۹۰ ٪ بسته به زمان تماس

   • رزین‌های MIP (Molecularly Imprinted Polymers): جذب گزینشی برای ساختار فنولی

3. فرآیند بیوراکتورها

   • MBR/MBBR با سویه‌های Sphingomonas و Phanerochaete chrysosporium برای تخریب میکروبی تا ۸۰ ٪

4. غشاها (RO/NF)

   • RO: حذف > ۹۵ ٪

   • NF: حذف ~ ۷۰–۸۵ ٪ بسته به وزن مولکولی

5. تبادل یونی

   • رزین آنیونی قوی (–NR₄⁺) برای جذب تری‌کلوزان یونیزه در pH > 8

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی

1. LC–MS/MS

   • استاندارد طلایی برای تری‌کلوزان، حد تشخیص ~ 0.5–1 ng/L

2. HPLC–UV

   • تشخیص تری‌کلوزان در λ≈280 nm پس از SPE؛ حد تشخیص ~ 10–50 ng/L

3. GC–MS پس از مشتق‌سازی

   • مشتق‌سازی فنولی با BSTFA → شناسایی حساس

4. ELISA Kits

   • کیت‌های تجاری برای تری‌کلوزان: حد تشخیص ~ 1–5 ng/L، مناسب غربالگری سریع

5. Bioassays

   • تست‌های توقف رشد باکتریایی یا اندازه‌گیری مهار fabI

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• بو و طعم:

  • تری‌کلوزان در آب آشامیدنی بی‌بو و بی‌طعم است؛ هیچ علامت حسی مستقیمی ندارد.

• رنگ و کدورت:

  • آب شفاف و بی‌رنگ باقی می‌ماند؛ تری‌کلوزان هیچ تغییر ظاهری ایجاد نمی‌کند.

• آزمون ساده با GAC خانگی:

  • عبور آب از فیلتر کربن خانگی و مقایسه بوی فیلتر اشباع‌شده

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته تشخیص

1. نوارهای تست میدانی (Test Strips)

   • پوشش MIP یا آنتی‌بادی تری‌کلوزان: تغییر رنگ نیمه‌کمی (ppb)

2. µPADs (Paper‑Based Devices)

   • واکنش رنگ‌سنجی اکسیداسیون فنولی با دی‌آمینوفنازین → خوانش موبایلی

3. Passive Samplers (POCIS)

   • جذب پیوسته تری‌کلوزان روی رزین PES در دوره ۷–۱۴ روز → LC–MS/MS

4. سنسورهای الکتروشیمیایی

   • الکترودهای پوشش‌دار با گرافن/MIP: پاسخ جریان اکسیداسیون فنولی

۶. علائم و نشانه‌های محیطی وجود ضدعفونی‌کننده‌ها

• اثر بر آبزیان

  • سمیت حاد برای Daphnia magna (LC₅₀ تری‌کلوزان≈30–50 µg/L)

  • اختلال در رشد و فتوسنتز جلبک‌ها (مهار کلروفیل)

• مقاومت باکتریایی محیطی

  • افزایش بروز ژن‌های mdr1 و fabI در میکروبیوم رسوبات

• شاخص‌های شیمیایی

  • نسبت تری‌کلوزان/متابولیت‌های کلردار (MEC – Meclozan) بالا در پساب

  • همبستگی مثبت بین TOC و بار ضدعفونی‌کننده‌ها در خروجی تصفیه‌خانه‌ها

خلاصه مهندسی:
ضدعفونی‌کننده‌های فنولی مانند تری‌کلوزان به‌دلیل بی‌بو و بی‌رنگ بودن و اثرات EDC و مقاوم‌سازنده‌ی میکروبی، نیازمند پایش دقیق با LC–MS/MS + ELISA و سامانه‌های تصفیهٔ ترکیبی «AOP + Adsorption (GAC/MIP) + Bioreactor + RO/NF» هستند. در میدانی می‌توان از test strips، µPADs و POCIS برای غربالگری اولیه بهره برد و نمونه‌های مشکوک را جهت تأیید دقیق به آزمایشگاه ارسال نمود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات NSAIDها (ضدالتهاب‌های غیراستروئیدی) در آب آشامیدنی

• گونه‌های معمول: ایبوپروفن، ناپروکسن، دیکلوفناک، آسپیرین (اسید سالیسیلیک)، کتوپروفن

• منابع ورود:

  • دفع مقادیر فعال دارو از ادرار و مدفوع انسان/دام

  • عبور ناکامل از تصفیه‌خانه‌های فاضلاب شهری (حدود 30–90 ٪ عبور)

• اثرات زیست‌پزشکی:

  • اختلال اکوسیستم میکروبی: NSAIDها مهارکننده سیکلواکسیژناز باکتری‌ها هستند و می‌توانند فلور نرمال را تغییر دهند.

  • سمیت حاد–مزمن: در غلظت‌های µg/L–mg/L ممکن است اختلال کلیوی–کبدی در آبزیان ایجاد کند؛ مطالعات حیوانی افزایش آسیب همودینامیک کلیه و التهابات ریوی را نشان داده‌اند.

  • مقاومت دارویی محیطی: اثرات فشار انتخابی بر ژن‌های متابولیسم دارو (CYP450) و آنزیم‌های پلّازمینی در میکروارگانیسم‌ها

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف NSAIDها

1. اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)

   • UV/H₂O₂ یا O₃/H₂O₂: تخریب اسکلت آروماتیک و کاهش غلظت تا > 90 ٪

   • فنتون (Fe²⁺/H₂O₂): راندمان تخریب 70–85 ٪ در pH اسیدی

2. جذب سطحی (Adsorption)

   • کربن فعال گرانول (GAC): حذف 60–90 ٪ بسته به نوع NSAID و زمان تماس

   • بیوچار اصلاح‌شده: گروه‌های عاملی اکسیژنی جذب آروماتیک را افزایش می‌دهند

3. فرآیند بیورمدیشن

   • راکتورهای بیوفیلتر یا MBR با میکروارگانیسم‌های تخریب‌کننده (Pseudomonas, Bacillus)

   • افزودن co‑substrate (مثل گلوکز) برای افزایش سرعت تجزیه

4. غشاها (Membrane Processes)

   • اسمز معکوس (RO): حذف > 95 ٪

   • نانوفیلتراسیون (NF): حذف 70–85 ٪ بسته به وزن مولکولی

5. تبادل یونی

   • رزین‌های آنیونی برای حذف اسید سالیسیلیک و دیکلوفناک

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی

1. LC–MS/MS

   • استاندارد طلایی برای تفکیک همزمان ایبوپروفن، دیکلوفناک، ناپروکسن و متابولیت‌ها؛ حد تشخیص ~ ng/L

2. HPLC–UV/FLD

   • تشخیص تک‌موردی با موج طولانی λ≈220–280 nm؛ مشتق‌سازی فلورسانت برای حساسیت بیشتر

3. GC–MS پس از مشتق‌سازی

   • برای ترکیبات فرارتر یا مشتق‌های TMS

4. ELISA Kits

   • کیت‌های نیمه‌کمی برای ایبوپروفن و آسپرین؛ حد تشخیص ~ 0.1–1 µg/L

5. Bioassays

   • تست‌های التهاب‌سنج سلولی (COX‑1/2 inhibition assays) برای سنجش فعالیت زیستی باقیمانده

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• بو و طعم:

  • NSAIDها در غلظت‌های µg/L بی‌بو و بی‌طعم‌اند؛ در ppm بالا ممکن است طعم تلخ یا شیمیایی خفیف حس شود، ولی غیرقابل‌اتکا.

• رنگ و کدورت:

  • آب آلوده به داروها شفاف و بی‌رنگ باقی می‌ماند؛ بدون تغییر ظاهری.

• آزمون رسوب‌دهی ساده

  • افزودن NaOH به نمونه‌ی حاوی آسپرین: رسوب اسید سالیسیلیک سفید (نیمه‌کمی)

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

1. نوارهای تست میدانی (Test Strips)

   • مبتنی بر آنتی‌بادی یا MIP برای ایبوپروفن و دیکلوفناک؛ تغییر رنگ نیمه‌کمی (محدوده µg/L)

2. µPADs (Microfluidic Paper‑Based Devices)

   • مناطق واکنش رنگ‌سنجی بر پایه HPLC ساده‌شده یا تست COX inhibition

3. Passive Samplers (POCIS)

   • جذب طولانی‌مدت NSAIDها روی رزین HLB در دوره ۷–۱۴ روز → آنالیز LC–MS/MS

4. سنسورهای الکتروشیمیایی

   • الکترودهای پوشش‌دار با آنزیم COX‑2 یا Aptamer: پاسخ جریان یا پتانسیل

۶. علائم و نشانه‌های محیطی وجود NSAIDها

• اثر بر آبزیان

  • کاهش بقای Daphnia magna و اختلال تولیدمثل ماهیان در غلظت‌های چند µg/L

  • تغییر در رفتار شنا و تغذیه ماهیان (COX-mediated inflammation)

• شاخص‌های بیوشیمیایی

  • افزایش نشانگرهای التهابی (PGE₂) و آنزیم‌های COX در بافت ماهی‌ها

• نمایه‌های شیمیایی

  • همبستگی مثبت بین TOC و بار NSAID در پساب کشاورزی و شهری

  • نسبت ایبوپروفن/ناپروکسن بالا بیانگر مصرف انسانی خانه‌ها و بیمارستان‌ها

جمع‌بندی مهندسی:
NSAIDها به‌دلیل حضور گسترده و اثرات زیستی، نیازمند پایش دوره‌ای با LC–MS/MS و Bioassay و حذف با سامانه‌های ترکیبی «AOP + Adsorption (GAC/Biochar) + Bioremediation + RO/NF + IEX» هستند. در میدانی می‌توان از ELISA kits، test strips و POCIS برای غربالگری اولیه بهره برد و نمونه‌های مشکوک را برای تأیید دقیق به آزمایشگاه ارسال نمود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات زایلن (Xylene) در آب آشامیدنی

• ساختار و انواع ایزومر:

  • فرمول C₆H₄(CH₃)₂؛ سه ایزومر آروماتیک: اُرتو-زایلن (o‑Xylene)، متا-زایلن (m‑Xylene) و پارا-زایلن (p‑Xylene).

  • مخلوط تجاری (mixed xylenes) شامل تقریباً نسبت‌های مساوی هر سه است.

• منشأ ورود به آب:

  • نشت مخازن سوخت زیرزمینی، رواناب صنایع پتروشیمی و پالایشگاه‌ها، فاضلاب کارگاه‌های رنگ و تینر.

• خواص فیزیکوشیمیایی:

  • ضریب تقسیم آب/هوا بالا (Henry’s constant ≈ 0.13–0.18 atm·m³/mol) → فراریت بالا

  • ضریب تقسیم آب/چربی (Kow ≈ 317–2000 بسته به ایزومر) → چربی‌دوستی نسبتاً بالا

• اثرات سمی بر انسان

  • تماس حاد (بلع/بخار): سردرد، سرگیجه، تهوع، تحریک پوست و چشم، افسردگی سیستم عصبی مرکزی

  • مواجهه مزمن: اختلالات عصبی–رفتاری (اختلال حافظه، کاهش تمرکز)، اختلال کبدی و کلیوی

  • سرطان‌زایی: زایلن طبق IARC در گروه 3 (نامشخص) دسته‌بندی شده؛ شواهد ناکافی برای انسان

• استانداردها و حد مجاز

  • WHO: فاقد راهنمای مستقیم؛ توصیه به پایین نگه داشتن در حد ng/L–µg/L

  • EPA آمریکا: توصیه‌شده برای مجموع BTEX ≤ 700 µg/L (Xylene به‌طور مجزا ندارد)

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف زایلن

1. هوادهی و Air Stripping

   • برج تماس هوا–آب یا سیستم حباب‌زنی: حذف > ۹۰ ٪ زایلن به‌دلیل فراریت بالا

   • نیاز به جذب VOC خروجی بر روی ستون کربن فعال

2. جذب سطحی (Adsorption)

   • کربن فعال گرانول (GAC): حذف 70–95 ٪ بسته به زمان تماس، دما و طراحی ستون

   • رزین‌های پلیمری آروماتیک: جذب گزینشی برای ترکیبات آروماتیک VOC

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

   • RO: حذف ~ 85–95 ٪ زایلن

   • NF: حذف ~ 50–75 ٪ بسته به ممبران

4. اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)

   • UV/H₂O₂ یا O₃/H₂O₂: تجزیه حلقه بنزنی و تبدیل به CO₂ و H₂O

   • فنتون (Fe²⁺/H₂O₂): راندمان تخریب 70–90 ٪ در pH اسیدی

5. بیورمدیشن (Bioremediation)

   • باکتری‌های هوازی مثل Pseudomonas putida، Rhodococcus sp.

   • راکتورهای بیوفیلتر یا بیوراکتور معلق با تأمین اکسیژن و منبع کربن

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی

1. Purge‑and‑Trap GC–MS (EPA Method 524.2)

   • خالص‌سازی با purge بخار گاز بی‌اثر و GC–MS؛ حد تشخیص ~ 0.2 µg/L

2. Headspace GC–FID

   • نمونه گرم‌شده؛ اندازه‌گیری مستقیم بخار زایلن با FID؛ حد تشخیص ~ 1–5 µg/L

3. SPME–GC–MS (Solid‑Phase Microextraction)

   • جذب VOC روی فیبر SPME و تزریق مستقیم در GC–MS؛ حساسیت بالا و حجم کم نمونه

4. GC–MS/MS

   • تفکیک دوگانه برای حذف تداخل‌های ماتریسی و افزایش دقت

5. سنسورهای میدانی VOC

   • دستگاه‌های پرتابل با روش Purge–and–Trap ساده یا طیف‌سنجی UV

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• بو:

  • در ppm بوی شیرین و شبیه تینر/رنگ قابل‌تشخیص است؛ در µg/L معمولاً بی‌بو

• طعم:

  • تلخی یا طعم روغنی بسیار خفیف در غلظت‌های بالا (> mg/L)؛ غیرقابل‌اتکا

• رنگ و کدورت:

  • آب حاوی زایلن شفاف و بی‌رنگ باقی می‌ماند؛ هیچ تغییری در ظاهر ندارد

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

1. نوارهای تست VOC (Colorimetric Tubes)

   • شامپان‌های جذب‌کننده + معرف رنگی؛ تعیین حدود ppm

2. µPADs (Microfluidic Paper‑Based Devices)

   • کانال‌های کاغذی با مناطق جذب GAC و واکنش رنگ‌سنجی مخصوص VOC

3. Passive Samplers (SPMD / POCIS)

   • جذب پیوسته VOC در فاز لیپیدی یا رزین؛ کنسانتره‌سازی برای آنالیز GC

4. سنسورهای الکتروشیمی پرتابل

   • الکترودهای MIP (Molecularly Imprinted Polymers) پوشش‌دار برای زایلن؛ پاسخ جریان/پتانسیل

۶. علائم و نشانه‌های محیطی وجود زایلن

• منابع آلودگی

  • حوالی پمپ‌بنزین‌ها، پالایشگاه‌ها، مخازن ذخیره زیرزمینی بنزین و کارگاه‌های تینر

• اثر بر اکوسیستم آبی

  • سمیت حاد برای Daphnia magna (LC₅₀ ~ 3–10 mg/L)

  • کاهش رشد و تولیدمثل آبزیان کوچک در مواجهه مزمن

• شاخص‌های هیدروژئوشیمیایی

  • نسبت‌های xylene/toluene سیگنال‌دهنده منشاء سوختی تازه

  • همبستگی مثبت بین BTEX کل و TPH (Total Petroleum Hydrocarbons)

• بیواندیكاتورها

  • افزایش فعالیت آنزیم CYP450 در کبد ماهی‌ها

  • کاهش تنوع فتوسنتزکنندگان (جلبک‌ها) در آب‌های آلوده

جمع‌بندی مهندسی:
زایلن در آب آشامیدنی بی‌رنگ و در غلظت‌های µg/L بی‌بو باقی می‌ماند؛ حذف مؤثر آن مستلزم «هوادهی/Air Stripping + Adsorption (GAC/Resin) + AOP + Bioremediation + RO/NF» است. پایش دقیق با Purge‑and‑Trap GC–MS یا SPME–GC–MS و غربالگری میدانی با نوارهای تست VOC یا µPADs توصیه می‌شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب