فناوری نانو، آلودگی هوا و محیط زیست (نتیجه یک تحقیق 11 ساله)

امروزه یکی از بزرگ ترین مشکلات زندگی صنعتی و شهری افزایش آلاینده ها و آلودگی هواست. در بسیاری مواقع با پیشرفت دستاوردهای جدید بشر علی رغم اینکه بخشی از زندگی انسان تحت اثرات مثبت قرار می گیرد اما نمی توان صدمه ی آن به طبیعت را انکار کرد. فناوری نانو و آلودگی هوا می توانند دو دشمن برای یکدیگر باشند به شرطی که از فناوری نانو به درستی استفاده شود.

انتشار گازهای خطرناک یکی از موارد است. در این رابطه کنترل و پایش میزان آلودگی از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

در این مطلب ابتدا در رابطه با نقش نانو در کنترل آلودگی هوا و نانوحسگرها صحبت می کنیم و سپس به نقل از lsspjournal.biomedcentral نتایج یک تحقیق در بازه ی زمانی 11 ساله بر روی مقالات متعدد که برخی از آن ها نیز مقالات ایرانی هستند را در حوزه ی آلودگی هوا و به طور کلی آلودگی های زیست محیطی بررسی می کنیم.


مقدمه ای درباره ی نانو

فناوری نانو با پیشرفت های روز افزون خود همراه در تلاش است تا زندگی بهتر و سالم تری را برای ما رقم بزند. نانو تکنولوژی از تلفیق علوم فیزیک، شیمی و زیست شناسی پدید آمده است و توانایی کار در سطح اتمی و ایجاد ساختارهایی با نظم مولکولی کاملاً جدید را فراهم می کند.

از نانو محصولات به صورت پودر یا الیاف بسیار نازک نیز استفاده می شود. یک نانو ماده در واقع ماده ای است که ساختار آن و اندازه کریستال‌های تشکیل دهنده یا ساختمان اتمی اش در مقیاس نانو شکل می‌گیرد.

فناوری‌ نانو برای ساخت دستگاه‌های میکروسکوپی و مولکولی در علوم دارویی، زیست محیطی و انرژی استفاده می‌شوند و می توان از آن به طور موثر در سلامت محیط زیست استفاده کرد.


نقش نانو در کنترل آلودگی در کشورهای در حال توسعه

در کشورهای در حال توسعه، نانومحصولات مانند نانولوله‌ها، نانوحسگرها، نانوکاتالیست‌ها و نانوکامپوزیت‌ها در سلامت محیط برای حذف یا کاهش آلاینده‌های 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 می تواند مهم ترین 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 سال های اخیر پیشرفت های بسیاری در زمینه ی کنترل آلودگی هوا انجام گرفته است که یکی از مهم ترین آن ها استفاده از نانو حسگرهاست.

نانو حسگرها و کنترل آلودگی هوا

نانو حسگرها با استفاده از یک تکنولوژی مدرن قادر به قادر به شناسایی محرک های فیزیکی و پاسخ به آن ها در مقیاس نانو متر هستند.

حسگرهای نانوتیوب تک لایه ای قادر به شناسایی مولکول های گازی خطرناک و جذب آن ها هستند.

مزیت این نانو حسگر ها 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 ساعت ها در هوا باقی می مانند سبب می شود تا این 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

همانطور که گفته شد انتشار گازهای سمی یکی از خطراتی است که زندگی مدرن و امروزی را تهدید کرده و می تواند خطرات جبران ناپذیری برای سلامت انسان داشته باشد اما نانتیوب های تک لایه ای با ضخامت حدودا یک نانومتر قادر به تشخیص و جذب این گازهای خطرناک هستند.

به طور کلی انتظار می رود 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.

شما می توانید مطلب تاثیر فناوری نانو بر محیط زیست را نیز مطالعه کنید.

کنترل آلودگی هوا با استفاده از فناوری نانو


در ادامه ی این مطلب نتایج یک تحقیق گسترده در در بازه ی زمانی سال های 2008 تا 2018 آورده شده است که به بررسی موضوع آلودگی هوا و آلودگی های زیست محیطی در مقالات منتشر شده در طی این سال ها پرداخته و نظریات آن ها را جمع آوری کرده است.

روش تحقیق 

همانطور که گفته شد این مطلب با توجه به مقالات منتشر شده در مجلات طی یک دوره ی 11 ساله (2008-2018) نوشته شده است و معیار انتخاب این مجلات چاپ مقاله به صورت 3 سال متوالی و داشتن حداقل 4 شماره در سال بوده است. با توجه به معیارهای انتخاب مجلات، سه مجله فارسی زبان: مجله سلامت و محیط زیست ایران (IJHE)، 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 شاخص های پراکندگی و جدولی استفاده شد.


در مورد مقالات بررسی شده

در پژوهش حاضر 774 مقاله مرتبط با 114 شماره از 3 مجله تخصصی بهداشت محیط بررسی شد. از 774 مقاله منتشر شده، بیشترین تعداد مقاله (478 مقاله – 61.7%) مربوط به مجله سلامت و محیط زیست ایران بوده است. بیشترین تعداد مقاله مربوط به 2 سال 2015 و 2016 به ترتیب 112 مقاله (14.4%) و 111 مقاله (14.3%) و کمترین تعداد مقاله مربوط به سال 2008 با فراوانی 16 مقاله (1.2%). .

بررسی 774 مقاله منتشر شده توسط مجلات نشان داد که 80 مقاله (10.3 درصد) در حوزه فناوری نانو منتشر شده است که بیشترین تعداد مقاله در این زمینه در سال 2015 با 15 مقاله منتشر شده است. از 80 مقاله منتشر شده در حوزه فناوری نانو، 66 مقاله (5/82 درصد) در مورد آلودگی آب، 9 مقاله (3/11 درصد) در مورد پساب و 5 مقاله (2/6 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 66 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.

9 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 نانوکامپوزیت های 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 نانوذرات 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 774 مقاله بررسی شده، 10.3 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 فناوری های 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 می شود. 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 و افزایش بهره وری اقتصادی است.

از 80 مقاله منتشر شده در زمینه فناوری نانو، 6.2 درصد مقالات در مورد آلودگی هوا و استفاده از نانوذرات نقره برای حذف آلاینده های قارچی موجود در هوا، 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 می یابد (لشکری زاده و اسحاقی 2017).

ارزیابی اثربخشی فناوری نانو بر آلودگی هوا نشان داد که تولید نانومواد، نانولوله‌ها، نانوکامپوزیت‌ها، نانوفیلترها و نانوذرات نمونه‌هایی از کاربرد فناوری نانو در ساخت سیستم‌های پایش هوا و کاهش آلاینده‌های هوا هستند (مطیعی و خیاط 2011).

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 محیط های 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 (Yu et al. 2012; Das et al. 2015)

علیزاده و همکاران در مطالعه‌ای با هدف تعیین کاربردهای نانوتکنولوژی در محیط‌ زیست، انرژی‌های نو و نانولوله‌های 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 می توان 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 می شود دانشمندان، اساتید، محققان و حتی دانشجویان بهداشت محیط ایران به عنوان یک کشور در حال توسعه، دانش خود را در زمینه نانوتکنولوژی از طریق مشارکت های بین رشته ای و منطقه ای و بین المللی گسترش دهند.

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *