جلوگیری از نفوذ فلزات سنگین خاک به سفره های آب زیر زمینی با نانوکامپوزیت ها

اساتید و محققان دانشگاه تربیت مدرس با استفاده از مواد طبیعی، موفق به سنتز و تولید نانوکامپوزیتی شدند که به تثبیت فلزات سنگین در خاک  کمک زیادی می کند نشر و نفوذ آن‌ها به آب‌های زیرزمینی جلوگیری کند. در صنایع معدنی به طور ناخواسته، مقدار زیادی از خاک‌ های اطراف منطقه‌ عملیاتی به دنبال حمل و نقل و انباشت مواد و یا نفوذ پساب‌ها و گرد و غبار به غلظت‌های بالایی از فلزات آلوده می‌شوند.در ادامه از جم شیمی به تشریح این دستاورد علمی می پردازیم. جلوگیری از نفوذ فلزات سنگین خاک به سفره های آب زیر زمینی با نانوکامپوزیت ها می توان نقش بسیار مهمی در جلوگیری از آب های زیر زمینی و سفره های زیر زمینی داسته باشد.

این آلودگی برای اکوسیستم منطقه خطرناک بوده و باعث عدم حاصلخیزی منطقه و آلودگی سفره‌های آب زیرزمینی می‌شود. برای کاهش سریع خطر محل‌های آلوده، خصوصاً در جایی که آلودگی آب‌های زیرزمینی و مسمومیت گیاهان مطرح است، بهترین روش مقرون به صرفه و کم خطر، استفاده از روش تثبیت است.
هدی عرب یارمحمدی پژوهشگر دانشگاه تربیت مدرس، در این پژوهش اثر یک نانو افزودنی اصلاح شده در تثبیت آلاینده‌های معدنی در خاک استفاده کرده ‌است. نتایج این پژوهش نشان داده است که نانوکامپوزیت سنتز شده، قابلیت چشمگیری در بی‌تحرک‌ سازی فلزات و جلوگیری از انتشار آن‌ها در محیط دارد.
وی در معرفی اجزای تشکیل دهنده‌ این نانوکامپوزیت عنوان کرد: در سال‌‌های اخیر، بیوچار به عنوان یک ماده‌ افزودنی ارزان ‌‌قیمت برای تثبیت فلزات سنگین در خاک پیشنهاد شده ‌است. به همین دلیل در این طرح نیز نانوکامپوزیتی با پایه‌ اصلی متشکل از بیوچار طراحی شده ‌است. اغلب جاذب‌های صنعتی که عملکرد چشمگیر دارند، در صورت تجزیه در محیط، اجزای خطرناکی تولید می‌کنند، اما اجزای تشکیل دهنده‌ این نانوکامپوزیت، کیتوسان، نانورس و بیوچار هستند که هر سه طبیعی و دوستدار محیط زیست هستند. این نانوکامپوزیت به دلیل داشتن ریزمغذی‌های مورد نیاز گیاهان، می‌تواند به عنوان کود به‌کار رفته و منجر به حاصلخیزی خاک‌های آلوده شود.
عرب یارمحمدی افزود: بیوچار از پیرولیز انواع زیست‌توده قابل تولید است. در این تحقیق از پسماندهای صنعت چوب و کاغذ به‌عنوان زیست‌توده‌ اولیه استفاده شده‌است. این پسماندها روزانه در مقیاس چندین تن در کارخانه‌های چوب و کاغذ به رایگان در دسترس هستند. از نتایج این کار می‌توان در مدیریت زیست محیطی وابسته به صنایع آلوده کننده فلزی و معدنی نظیر معادن، کارخانه‌های صنایع فلزی، صنایع رنگ و مشابه آن استفاده نمود.
پیرولیز (آتشکافت) فرایندی است حرارتی و بدون احتراق که از طریق گرما دادن به مواد در فضای بدون اکسیژن آنها را تجزیه شیمیایی می کنند.
در طی این پژوهش از آزمون‌های TGA برای شناسایی رفتار حرارتی زیست‌توده‌ اولیه، آزمون FTIR ، TEM و XRD به ترتیب برای شناسایی گروه‌های عاملی، و مشاهده‌ نحوه‌ اختلاط اجزای نانوکامپوزیت و بررسی ساختار بلورین نانورس اولیه استفاده شده‌ است. پس از تعیین خصوصیات ماده، آزمون‌های جذب در مقیاس پیمانه ‌ای و ستونی انجام گرفته و همچنین فراکسیون بندی فلزات در خاک اصلاح شده با نانوکامپوزیت نیز، به کمک آزمون استخراج متوالی خاک (Soil Sequential Extraction) بررسی شده‌است.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های هدی عرب یارمحمدی- دانش آموخته دکتری مهندسی فرآوری مواد معدنی از دانشگاه تربیت مدرس- دکتر احمد خدادادی دربان- عضو هیأت علمی دانشگاه تربیت مدرس- پروفسور شورد فاندرزی (Sjoerd van der Zee) از دانشگاه وخنینگن هلند و همکارانشان است. نتایج این کار در مجله‌ Environmental Science and Pollution Research با ضریب تأثیر2/741 (جلد 25، سال 2018، صفحات 6826 تا 6837) چاپ شده است.

منبع: ستاد توسعه فناوری نانو