تاثیر فناوری نانو در کاهش آلودگی هوا و محیط زیست

نشت گازهای مهلک یکی از خطرات روزمره زندگی صنعتی است. یکی از نیازهای مهم و اساسی در ارتباط با آلودگی محیط زیست کنترل و پایش مستمر آلودگی هوا است. بر همین اساس پیشرفتهای موثر در زمینه کنترل آلودگی هوا صورت گرفته است که یکی از آنها استفاده از فناوری نانو در کنترل و و پایش آلودگی هوا است محققان در پژوهش با عنوان «بررسی تاثیر فناوری نانو در کاهش آلودگی هوا و محیط زیست آورده اند نانو حسگرها یکی از این تکنولوژیهای مدرن هستند که قادر به شناسایی و ارائه پاسخ به محرکهای فیزیکی در مقیاس یک نانومتر هستند .

در این پژوهش که توسط غزاله رسانه عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد فلاورجان و مریم خادمی دهکردی عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد فلاورجان انجام شده نشان . می دهد حسگرها از نوع نانوتیوبهای تک لایه ای به ضخامت یک نانومتر توانایی جذب مولکولهای گازی سمی را دارند آنها همچنین قادرند به شناسایی تعدادی از مولکولهای گازی مهلک در محیط بپردازند این در حالی است که هشدار دهنده های موجود در صنعت اغلب بسیار دیر موفق به شناسایی گازهای نشتی میشوند.

محققان میگویند در حال حاضر میتوان موارد متعددی از کاربرد مواد نانوساختاری در حفظ محیط زیست از قبیل نانو فیلترها برای تصفیه پسابهای صنعتی، نانوپودرها برای تصفیه گازهای آلاینده خروجی از خودروها و واحدهای صنعتی و نانولوله ها برای ذخیره سازی سوخت کاملا تمیز هیدروژن را برشمرد. تاثیرات مستقیم و غیرمستقیم فناوری نانو بر محیط زیست و آلودگی هوا از جنبه های مختلف قابل بررسی است دورنمای استفاده از این فناوری نوین بسیار گسترده است.

امروزه در دنیا از نانوتکنولوژی به عنوان یک تکنولوژی کلیدی و تاثیرگذار بر ،علم تکنولوژی و صنعت یاد می.شود فناوری نانو از دانشها و فناوریهای گوناگونی مانند ،فیزیک ،شیمی بیولوژی و مهندسی بهره میگیرد علیرغم اینکه فناوری نانو تاکنون در زمینه محیط زیست کاربرد صنعتی نداشته است، اما بسیاری معتقدند که این فناوری میتواند راه های جدیدی برای بهبود و ارتقای فناوریهای زیست محیطی ارائه کند.

چند کاربرد از فناوری نانو در کاهش آلودگی هوا و محیط زیست

در تحقیقات دانشمندان همیشه طبیعت نقش الهام دهنده ای داشته است اکثر سیستمهای زیستی موجود در طبیعت در ابعاد نانو .هستند. با به کار گرفتن اصول زیستی حاکم بر این ساختارها دانشمندان میتوانند تحت شرایط آزمایشگاهی با استفاده از اصول فیزیک ،شیمی مهندسی و فناوری نانو به سنتز، تعیین ویژگی و ساخت مولکولها و وسایل زیستی در حد نانو بپردازند به کارگیری این واقعیات منجر به ظهور فناوری جدید نانو زیست فناوری شده است. بعضی از مهمترین کاربردهای علمی شناخته شده فناوری نانو در زمینه محیط زیست و آلودگی هوا نانوحسگرها نانو فیلترها و کاتالیزورهای زیست محیطی هستند. فناوری نانو یک حوزه در حال رشد و گسترش است اما همراه با این گسترش و خلق فرصتهای نو برای ایجاد صنایع کاربردها و محصولات جدید ممکن است اثرات زیان آوری را بر سلامت انسان و محیط زیست تحمیل کند در مقیاس نانو خصوصیات مواد دستخوش تغییرات بسیاری میشود. به تبع این تغییرات پیش بینی شناسایی ارزیابی و کنترل ریسکهای بهداشتی ایمنی و زیست محیطی ناشی از نانو مواد نیز با چالش مواجه میشود . نانوذرات به دلیل اندازه کوچک و سطح ،زیاد واکنش پذیری بسیار زیادی از خود نشان میدهند همین خصوصیت سبب میشود تا نسبت به ذرات درشت تر ریسک حریق و انفجار بیشتری ایجاد کند. سالهاست که از نانوذرات مهندسی شده و مواد متخلخل ،نوساختار به عنوان ،کاتالیست برای افزایش سرعت واکنشها یا کاهش دمای لازم برای واکنش گازها و مایعات به شکل موثری استفاده می.شود بسته به ترکیب و ساختار آنها تعدادی از نانو مواد ممکن است باعث واکنشهای کاتالیستی اولیه و افزایش خطر آتش گرفتن و انفجار شوند که تنها با توجه به ترکیب شیمیایی آنها قابل پیش بینی نیست پژوهشگران میگویند نانوذرات به علت داشتن سطح وسیع ،ویژه ممکن است در زمان استفاده دارای الکتریسیته ساکن زیادی ،شوند، به طوری که با پخش شدن در هوا ابر قابل انفجاری را تشکیل داده و میتوانند خود به خود مشتعل .شوند مانند نانوپودر ،آهن بنابراین ضروری است کلیه مسئولان و مدیران محیط های کاری نانو پس از انجام ارزیابیهای لازم جهت کنترل ریسکهای بهداشتی و ایمنی نانو مواد اقدامهای لازم را به عمل آورند. استانداردهایی برای اینکه فناوری نانو بتواند به ایجاد کنترلهای اختصاصی و در نتیجه حفظ سلامتی و ایمنی کارکنان و محیط زیست در محیطهای کاری نانو کمک کند، ایجاد شده است.

این استانداردها در کلیه محیطهای کاری نانو کاربرد داشته میتواند توسط مدیران متخصصان و کارکنان این محیطها با هدف ایجاد محیط کار سالم، حفظ سلامت کارکنان آموزش ،کارکنان تهیه آئین نامه های کار اختصاصی و تهیه تجهیزات و امکانات ایمنی مورد نیاز به کار گرفته شود. با توجه به اینکه در سال های اخیر ایران در حال اوج گیری در زمینه پژوهشهای نانو ،است عقلانی به نظر میرسد که در سمت و سوی برنامه های کلان آب در کشور از فن آوری نانو به عنوان یک پشتیبان قوی استفاده شود.

بر اساس این پژوهش آنچه از توانمندیهای فنآوری نانو ارائه شد به این معنی است که میتوان از این پژوهشها برای حفظ محیط زیست در آینده ای نه استفاده کرد و در کنار استفاده از منابع طبیعی با کمک فن آوریهای پیشرفته بتوان به تعاملی پایدار با طبیعت .رسید با اینکه نقش نانوتکنولوژی در چندان دور همه ابعاد انکار ناپذیر است اما جنبه دیگر این توانمندی خطرات احتمالی مرتبط با استفاده از محصولات فناوری نانو است.

باید آیین نامه هایی جهت انجام ایمن و سالم استفاده از محصولات نانو تهیه و تدوین شود تا بر اساس آن بتوان کنترل و نظارت بر کلیه فعالیتهای نانوتکنولوژی را اعمال کرد در واقع دولتها موظفند علاوه بر تدوین استراتژی ملی و تصویب چارچوب سازمانی برای نانو تکنولوژی شرایط قانونی تحقیق و توسعه را مشخص کنند از این رو پیشنهاد میشود یکی از این زیر ساختهای قانونی قانون ایمنی نانو باشد. در واقع ایمنی نانو به سیاستها و روشهای اتخاذ شده جهت اطمینان از کاربرد بیخطر محصولات نانو از نظر محیط زیست و سلامت انسان اطلاق می.شود از این رو تدوین این سیاستها و قوانین امری ضروری به نظر میرسد .

این پژوهش در سومین کنفرانس بین المللی پژوهش در علوم و تکنولوژی ارائه شد.

نقش نانو در کنترل آلودگی در کشورهای در حال توسعه

در کشورهای در حال توسعه نانو محصولات مانند نانولوله ها ،نانوحسگرها نانوکاتالیستها و نانوکامپوزیتها در سلامت محیط برای حذف یا کاهش آلاینده های آب هوا، خاک فاضلاب و مواد غذایی استفاده میشوند آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (US) (EPA) گزارش می دهد که چالش های بهداشتی و زیست محیطی زیادی در قرن بیست و یکم وجود دارد و فناوری نانو میتواند مهمترین آلاینده ها را از هوا، آب، خاک و خاک سبز شناسایی اندازه گیری و حذف کند.

ایران یکی از کشورهای در حال توسعه است و از سوی دیگر استفاده از فناوریهای نوین مانند فناوری نانو برای کاهش مشکلات بهداشت محیطی در ایران حائز اهمیت است.

کنترل آلودگی هوای ایران با نانو تکنولوژی

فناوری نانو و آلودگی هوا چگونه به یکدیگر مرتبط می شوند؟

در سالهای اخیر پیشرفتهای بسیاری در زمینه کنترل آلودگی هوا انجام گرفته است که یکی از مهمترین آنها استفاده از نانو حسگرهاست. نانو حسگرها و کنترل آلودگی هوا

نانو حسگرها با استفاده از یک تکنولوژی مدرن قادر به قادر به شناسایی محرکهای فیزیکی و پاسخ به آنها در مقیاس نانو متر هستند. حسگرهای نانوتیوب تک لایه ای قادر به شناسایی مولکولهای گازی خطرناک و جذب آن ها هستند.

مزیت این نانو حسگرها نسبت به هشدار دهنده های صنعتی این است سریعا موفق به شناسایی گازهای نشتی می شود.

عملکرد نانو در کاهش آلودگی هوا

یکی از راهکارهای کنترل میزان آلودگی هوا پایش مستمر آن است استفاده از نانو حسگرهایی که تا ساعتها در هوا باقی میم ذرات اطلاعات. جمع آوری شده در خود را با سرعت بالایی به پایگاه داده ارسال کنند.

عملکرد نانو حسگرها در جلوگیری از انتشار گازهای سمی مانند سبب می شود تا این همانطور که گفته شد انتشار گازهای سمی یکی از خطراتی است که زندگی مدرن و امروزی را تهدید کرده و میتواند خطرات جبران ناپذیری برای سلامت انسان داشته باشد اما نانتیوبهای تک لایه ای با ضخامت حدودا یک نانومتر قادر به تشخیص و جذب این گازهای خطرناک هستند.

به طور کلی انتظار میرود تا با پیش رفت تکنولوژی و کاربرد نانو در زندگی روزمره از این تکنولوژی حمایت همه جانبه و قوی تری صورت بگیرد تا در آینده بتوانیم شاهد اثرات هر چه بیشتر آن بوده و به محیط زیست و سلامت مردم کمک کنیم.

کنترل آلودگی هوا با استفاده از فناوری نانو

ادامه ی این مطلب نتایج یک تحقیق گسترده در در بازه ی زمانی سالهای ۲۰۰۸ تا ۲۰۱۸ آورده شده است که به بررسی موضوع آلودگی هوا و آلودگی های زیست محیطی در مقالات منتشر شده در طی این سالها پرداخته و نظریات آنها را جمع آوری کرده است.

روش تحقیق

همانطور که گفته شد این مطلب با توجه به مقالات منتشر شده در مجلات طی یک دورهی ۱۱ ساله (۲۰۰۸-۲۰۱۸ نوشته شده است و معیار انتخاب این مجلات چاپ مقاله به صورت ۳ سال متوالی و داشتن حداقل ۴ شماره در سال بوده .است با توجه به معیارهای انتخاب مجلات سه مجله فارسی زبان مجله سلامت و محیط زیست ایران (LJHE) ، مجله مهندسی بهداشت محیط (JEHE) و مجله تحقیقات در بهداشت محیط (JREH) نیز مورد بررسی قرار گرفتند.

پس از بازدید از سایت ،مجلات چکیده و سپس متن کامل مقالات بررسی شد مقالاتی با تمرکز بر استفاده از فناوری نانو در هر یک از موضوعات بهداشت محیط آب هوا، فاضلاب ،پسماند غذا تشعشع و غیره در این مطالعه گنجانده شد جمع آوری داده ها از طریق چک لیست انجام شد. برای تهیه چک

لیست از روش علم سنجی استفاده شد که روشی نوین برای شناسایی موضوعات و زیرشاخه های علمی در حوزه های مختلف است.

با توجه به محتوای مقالات متغیرهایی مانند فراوانی مقالات به تفکیک مجلات و ،سال تعداد مقالات بر اساس ،موضوع نوع فناوری نانو در هر یک از موضوعات بهداشت محیط در چک لیست ثبت شد پس از جمع آوری داده ها اطلاعات کلیه مقالات کدگذاری و وارد نرم افزار Excel شد. سپس برای آمار توصیفی از شاخصهای پراکندگی و جدولی استفاده شد.

در پژوهش حاضر ۷۷۴ مقاله مرتبط با ۱۱۴ شماره از ۳ مجله تخصصی بهداشت محیط بررسی شد از ۷۷۴ مقاله منتشر ،شده بیشترین تعداد مقاله (۴۷۸) مقاله - ۶۱۰۷) مربوط به مجله سلامت و محیط زیست ایران بوده است. بیشترین تعداد مقاله مربوط به ۲ سال ۲۰۱۵ . و ۲۰۱۶ به ترتیب ۱۱۲ مقاله (۱۴.۴٪) و ۱۱۱ مقاله (۱۴.۳٪) و کمترین تعداد مقاله مربوط به سال ۲۰۰۸ با فراوانی ۱۶ مقاله (%1.2)

بررسی

۷۷۴ مقاله منتشر شده توسط مجلات نشان داد که ۸۰ مقاله (۱۰۰۳) (درصد در حوزه فناوری نانو منتشر شده است که بیشترین تعداد مقاله در این زمینه در سال ۲۰۱۵ با ۱۵ مقاله منتشر شده است از ۸۰ مقاله منتشر شده در حوزه فناوری نانو ۶۶) مقاله (۸۲/۵) (درصد در مورد آلودگی ،آب، ۹ مقاله ۱۱/۳ درصد) در مورد پساب و ۵ مقاله ۶/۲) (درصد در مورد آلودگی هوا منتشر شده است.

مقالات در رابطه با فناوری نانو کنترل آلودگی هوا و محیط چه می گویند؟

بررسی موضوعی مقالات منتشر شده در زمینه نانوتکنولوژی در مورد آلودگی آب نشان داد که ۶۶ مقاله از نانولوله های کربنی برای حذف آلاینده هایی مانند مواد آلی طبیعی سورفکتانت،ها هیدروکسی بنزن ،فنل دی متیل فتالات در آب استفاده کرده اند.

در مقالات منتشر شده بیان شد که نانولوله های کربنی به دلیل سطح ویژه ،بالا ساختارهای ،کوچک توخالی و انعطاف پذیری و خاصیت ارتجاعی بالا به عنوان جاذب برای حذف انواع مختلف آلاینده ها موثر هستند.

۹ مقاله منتشر شده در زمینه استفاده از فناوری نانو در حوزه فاضلاب در مورد استفاده از نانوذرات دی اکسید تیتانیوم نانوذرات آهن ،منیزیم، تصفیه فاضلاب مصنوعی با نانوکامپوزیتهای کیتوزان و استفاده از نانولوله های کربنی برای حذف آلاینده های فاضلاب بود.

پنج مقاله در مورد استفاده از فناوری نانو در زمینه آلودگی هوا در مورد استفاده از نانو ذرات نقره برای حذف آلودگی قارچی موجود در هوا، حذف استایرن از جریان هوا با استفاده از نانوذرات اکسید روی منتشر شد.

آلودگی هوا

این مطالعه نشان داد که از مجموع ۷۷۴ مقاله بررسی شده ۱۰.۳ درصد مقالات با موضوع فناوری نانو در بهداشت محیط منتشر شده است که نشان دهنده کمبود تحقیقات مرتبط با فناوری نانو در بهداشت محیط در ایران و توجه دانشمندان علوم بهداشتی و فناوریهای نوین است که نیازمند توجه بیشتری است زیرا با استفاده از فناوری نانو در حوزه بهداشت محیط، علاوه بر کاهش و حذف آلاینده های محیطی منافع اقتصادی نیز ایجاد میشود. به عنوان مثال یکی از مطالعات نشان داد که یکی از مزایای استفاده از فناوری نانو در محیط زیست علاوه بر کاهش مصرف انرژی و کنترل آلاینده ها کاهش هزینه ها . افزایش بهره وری اقتصادی است.

از ۸۰ مقاله منتشر شده در زمینه فناوری نانو ۶۲ درصد مقالات در مورد آلودگی هوا و استفاده از نانوذرات نقره برای حذف آلاینده های قارچی موجود در هواء حذف استایرن از جریان هوا با استفاده از نانوذرات اکسید روی بود.

استفاده از فناوری نانو در مسائل آلودگی هوا باید بیشتر مورد توجه قرار گیرد زیرا طبق تحقیقات انجام شده کارایی نانوتکنولوژی در کاهش آلودگی هوا به اثبات رسیده است. به عنوان مثال در نتایج یکی از مطالعات بیان شد که آلودگی هوا در کشورهای توسعه یافته با استفاده از فناوری نانو کاهش م لشکری زاده و اسحاقی (۲۰۱۷

ارزیابی اثر بخشی فناوری نانو بر آلودگی هوا نشان داد که تولید ،نانومواد ،نانولوله ها نانو کامپوزیتها نانوفیلترها و نانوذرات نمونه هایی از کاربرد فناوری نانو در ساخت سیستمهای پایش هوا و کاهش آلاینده های هوا هستند (مطیعی و خیاط (۲۰۱۱)

بررسی موضوعی مقالات منتشر شده در زمینه نانوتکنولوژی در مورد آلودگی آب نشان داد که تعدادی از مقالات از نانولوله های کربنی برای حذف آلاینده هایی مانند مواد آلی ،طبیعی سورفکتانت ها هیدروکسی بنزن فنل و دی متیل فتالات در محیطهای آبی استفاده کرده اند.

در سال های اخیر نانوذرات کربنی از جمله نانولوله های کربنی به دلیل توانایی آنها در جداسازی آلاینده هایی مانند فلزات ،سنگین رادیونوکلئیدها، ترکیبات آلی و معدنی ،خطرناک توجه دانشمندان را به خود جلب کرده اند 2015 .Yu et al. 2012; Das et al)

علیزاده و همکاران در مطالعه ای با هدف تعیین کاربردهای نانوتکنولوژی در محیط زیست انرژیهای نو و نانولوله های کربنی فناوری مناسبی هستند که میتوانند به طور انتخابی برخی از گازها را در جریانی حاوی مخلوطی از گازها جذب کنند از این قابلیت نانولوله ها میتوان برای حذف گازهای خطرناک از بنزین خودروها و همچنین آلاینده های زیست محیطی و سایر مقاصد صنعتی استفاده کرد علیزاده و شرکت شاهرودی).

نتیجه گیری

نتایج این مطالعه نشان داد که مقالات منتشر شده در زمینه فناوری نانو در حوزه بهداشت محیط و آلودگی هوا کم است با توجه به تاثیر مثبت فناوری نانو بر سلامت محیط زیست در کشورهای توسعه یافته توصیه میشود ،دانشمندان ،اساتید محققان و حتی دانشجویان بهداشت محیط ایران به عنوان یک کشور در حال توسعه دانش خود را در زمینه نانوتکنولوژی از طریق مشارکتهای بین رشتهای و منطقه ای و بین المللی گسترش دهند.