گروهی از دانشمندان حسگری را برای تشخیص آرسنیک در آب، غذا و خاک ایجاد کرده‌اند که می‌تواند محتوای کلی و شکل مولکول‌هایی را که حاوی آن در غلظت‌های بسیار کم هستند، همانطور که در مجله “Journal of Applied Physics” منتشر شده است، شناسایی کند .
در آلودگی منابع آب آشامیدنی و طبیعی یکی از مقصران اصلی آرسنیک است که عنصری فراوان و سمی در پوسته زمین است
امروزه آرسنیک عامل آلودگی آب های زیرزمینی در بیش از 100 کشور شناخته شده است و می تواند باعث بیماری های تهدید کننده زندگی، به ویژه برای جمعیت کشورهای در حال توسعه شود. چنین شرایطی نیازمند روش‌های موثر و قابل اعتماد برای تشخیص آرسنیک در آب، غذا و خاک است.
تیمی از دانشمندان فرانسوی سطوح نانوساختار نقره ای را ساختند که به تشخیص آرسنیک، حتی در غلظت های بسیار پایین، حساس است.
سنسورها از طیف‌سنجی رامان پیشرفته سطحی (SERS) استفاده می‌کنند. وقتی یک مولکول حاوی آرسنیک به سطح می‌چسبد، لیزر نیز به آن ضربه می‌زند. ترکیب آرسنیک نور لیزر را پراکنده می کند و یک امضای قابل شناسایی ایجاد می کند که حضور آن را نشان می دهد.
دومینیک ووگنر، نویسنده این مطالعه توضیح می‌دهد: «آرسنیک به اشکال مختلف در آب وجود دارد، بنابراین مهم است که بتوانیم گونه‌ها و همچنین محتوای کلی آن را کمیت کنیم.» با استفاده از SERS، ما می‌توانیم حتی آلاینده‌ها را شناسایی و مشخص کنیم. در کمترین غلظت. این شامل آرسنیک است که طبق توصیه سازمان جهانی بهداشت نباید از 10 ppb تجاوز کند.
در آلودگی منابع آب آشامیدنی و طبیعی یکی از مقصران اصلی آرسنیک عنصری فراوان و سمی در پوسته زمین است.
این تیم عملکرد تشخیص و گونه زایی دو بستر SERS را مقایسه کرد. یکی از آنها با تبخیر حرارتی معمولی تهیه شد که در آن مواد حرارت داده می شود تا تبخیر شود. دیگری با یک فرآیند شیمیایی ایجاد شده است که در آن لایه ای بر روی یک ماده با غوطه ور کردن آن در یک مایع و ایجاد واکنش شیمیایی بر روی آن رسوب می کند. به گفته ووگنر، دومی بسیار حساس تر و تولید نسبتاً آسان و ایمن است.
او توضیح می‌دهد: «تکنیک ما برای توسعه این بستر SERS ساخت آسان است، زیرا فیلم‌های بدون الکترولیت را می‌توان به راحتی روی بسترهای مختلف رسوب داد. علاوه بر این، ترکیبات اولیه دارای سمیت محیطی پایینی هستند که یک مزیت برای اندازه‌گیری‌های تشخیص در هم آب طبیعی و هم آب آشامیدنی».
این تکنیک انحراف از روش‌های مرجع موجود برای ردیابی گونه‌زایی آرسنیک است که زمان‌بر و پرهزینه هستند. روش‌های مرسوم نیز نیاز به پیش تصفیه نمونه‌ها در آزمایشگاه دارند، بنابراین برای آزمایش‌های میدانی در محل مناسب نیستند.
علاوه بر این، روش جدید از یک بستر جامد استفاده می کند که امکان بازجویی نوری را فراهم می کند. برنارد دوساردیه، نویسنده این مطالعه، توضیح می‌دهد: «سیستم‌های تشخیص نوری با کمتر «نویز» بودن، بسیار حساس‌تر از سیستم‌های الکترونیکی هستند.
او در پایان می‌گوید: “در عین حال، آنها نسبت به میدان‌های الکترومغناطیسی سرگردان حساسیت کمتری دارند. علاوه بر این، تکنیک SERS امکان اندازه‌گیری مستقیم خواص فیزیکوشیمیایی را فراهم می‌کند، در حالی که سیستم‌های الکترونیکی و برخی دیگر از سیستم‌های نوری غیرمستقیم هستند.”
سوالات متداول آرسنیک در آب چاه خصوصی
آرسنیک یک آلاینده طبیعی است که در برخی از آب‌های زیرزمینی ماساچوست، معمولاً در سفره‌های زیرزمینی در بخش مرکزی ایالت و دره رودخانه Merrimack وجود دارد. آب آشامیدنی از چاه‌های سنگ بستر، که چاه‌های حفر شده یا آرتزین نیز نامیده می‌شود، و از چاه‌های کم عمق یا حفر شده، ممکن است حاوی آرسنیک باشد.
فهرست مطالب
آرسنیک چگونه می تواند بر سلامت من تأثیر بگذارد؟
استاندارد نظارتی برای آرسنیک در آب آشامیدنی چیست؟
در مورد حمام کردن/دوش گرفتن یا موارد دیگر چطور؟
آیا در آبم آرسنیک دارم؟
کجا می توانم آب چاه خود را از نظر آرسنیک آزمایش کنم؟
اگر میزان آرسنیک آب من بالا باشد چه کاری می توانم انجام دهم؟
برای اطلاعات بیشتر یا سوالات با چه کسی می توانم تماس بگیرم؟
آرسنیک از کجا می آید؟
آرسنیک (نماد شیمیایی As) به طور طبیعی در خاک و سنگ بستر در بخش‌هایی از ماساچوست وجود دارد. در طول دهه 1800 در نیوهمپشایر استخراج تجاری آرسنیک وجود داشت، اما از سال 1985 آرسنیک مورد استفاده در ایالات متحده وارد شده است. فعالیت هایی که ممکن است باقیمانده آرسنیک را به جا بگذارند عبارتند از:
- سمپاشی باغ سیب
- دفع خاکستر زغال سنگ
- استفاده از مقداری چوب تحت فشار
آرسنیک هنگامی که در آب حل می شود، حتی در غلظت های بالا، هیچ بو، طعم و رنگی ندارد، بنابراین تنها تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی می تواند وجود و غلظت آن را تشخیص دهد.
آرسنیک چگونه می تواند بر سلامت من تأثیر بگذارد؟
مصرف آرسنیک می تواند اثرات مزمن (دراز مدت) و حاد (کوتاه مدت) سلامتی داشته باشد.
اثرات حاد می تواند شامل موارد زیر باشد:
- حالت تهوع
- استفراغ
- اثرات عصبی مانند بی حسی یا احساس سوزش در دست ها و پاها
- اثرات قلبی عروقی
- کاهش تولید گلبول های قرمز و سفید خون که ممکن است منجر به خستگی شود
اثرات مزمن عبارتند از:
- تغییرات در رنگ پوست
- ضخیم شدن پوست
- زائده های کوچک ذرت مانند، به ویژه روی دست ها و پاها
قرار گرفتن مزمن در معرض آرسنیک نیز با افزایش خطر ابتلا به سرطان پوست، مثانه و ریه مرتبط است. همچنین شواهدی وجود دارد که قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آرسنیک می تواند خطر ابتلا به سرطان کلیه و پروستات را افزایش دهد. عوامل زیر خطرات سلامتی را تعیین می کنند:
- غلظت آرسنیک در آب شما،
- مقدار آبی که در روز مصرف می کنید،
- مدت زمانی که آب مصرف کرده اید،
- دریافت آرسنیک در رژیم غذایی (در غذاهایی که می خورید) و
- حساسیت فردی شما به آرسنیک
استاندارد نظارتی برای آرسنیک در آب آشامیدنی چیست؟
استاندارد فعلی آب آشامیدنی یا حداکثر سطح آلودگی (MCL) از آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) 0.010 میلی گرم در لیتر یا قسمت در میلیون (ppm) است. این برابر با 10 ug/L (میکروگرم در لیتر) یا 10ppb است. در سال 2001، EPA بر اساس خطرات سرطان مثانه و ریه، MCL تنظیمی را از 50ppb به 10ppb کاهش داد. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آب آشامیدنی حاوی آرسنیک در سطوح بالاتر از ppb 10، شانس ابتلا به سرطان را افزایش می دهد. برای سطوح پایین تر شانس کمتر است.
اگر سطح آرسنیک آب شما بالاتر از ppb 10 است، باید آب آشامیدنی را از منبع دیگری تهیه کنید یا یک دستگاه تصفیه خانگی نصب کنید. سطوح بالای 10 ppb خطر ابتلا به مشکلات سلامتی طولانی مدت یا مزمن را افزایش می دهد. هر چه سطح و طول مدت قرار گرفتن در معرض بیشتر باشد، خطر بیشتر است. اگر بچه دارید یا باردار هستید، کاهش غلظت آب آرسنیک بسیار مهم است. کودکان به دلیل مصرف بیشتر آب بر اساس وزن بدن در معرض خطر بیشتری هستند.
زنان باردار باید قرار گرفتن در معرض آرسنیک خود را کاهش دهند، زیرا آرسنیک ممکن است در شیر مادر وجود داشته باشد و از جفت عبور کند و باعث افزایش تماس و خطر برای جنین شود.
اگر سطح آرسنیک آب شما بالاتر از 200ppb باشد، باید فوراً نوشیدن آب را متوقف کنید تا زمانی که بتوانید آب را از منبع دیگری تهیه کنید یا تصفیه را نصب کنید.
در مورد حمام کردن/دوش گرفتن یا موارد دیگر چطور؟
مگر اینکه سطح آرسنیک شما بیش از 500ppb باشد، دوش گرفتن، حمام کردن و سایر مصارف خانگی بی خطر هستند. آرسنیک از طریق پوست جذب نمی شود و در هوا تبخیر نمی شود.
آیا در آبم آرسنیک دارم؟
اگر یک چاه خصوصی در سنگ بستر ساخته شده است، باید آب را برای تعیین وجود آرسنیک آزمایش کنید. برای فهرست قابل جستجو آزمایشگاه‌های دارای مجوز MassDEP، پیوند زیر “منابع اضافی” را در زیر ببینید. هزینه آزمایش آرسنیک برای صاحب خانه ممکن است بین 15 تا 30 دلار باشد.
کجا می توانم آب چاه خود را از نظر آرسنیک آزمایش کنم؟
پایگاه داده آنلاین آزمایشگاه های تایید شده در اینجا قرار دارد: https://eeaonline.eea.state.ma.us/DEP/Labcert/Labcert.aspx
برای استفاده از این ابزار، آرسنیک را در کادر با عنوان “آنالیت” و “قابل شرب” از لیست کشویی با عنوان “ماتریکس” انتخاب کنید، سپس روی “جستجو” کلیک کنید. نتایج، از جمله اطلاعات تماس، در پایین صفحه نمایش داده می شود.
برخی از آزمایشگاه های فهرست شده در نتیجه جستجو ممکن است آب را برای افراد آزمایش نکنند. لطفاً قبل از هماهنگی برای آزمایش با آزمایشگاه (ها) تماس بگیرید. همچنین به «یافتن یک آزمایشگاه معتبر برای آزمایش آب»، پیوند زیر مراجعه کنید.
لطفاً توجه داشته باشید که گنجاندن در این لیست به این معنی نیست که MassDEP هر یک از این آزمایشگاه‌ها یا محصولات آنها را تأیید می‌کند. گواهی MassDEP به سادگی به این معنی است که آنها معیارهای نظارتی ماساچوست برای آزمایش نمونه های آب را برآورده می کنند.
منابع اضافی
اگر میزان آرسنیک آب من بالا باشد چه کاری می توانم انجام دهم؟
اگر سطح آرسنیک در آب چاه شما بالاتر از ppb 10 باشد، چندین روش تصفیه وجود دارد. قبل از انتخاب روش درمانی، این عوامل را در نظر بگیرید:
- دو نوع یا گونه آرسنیک در آب وجود دارد: “آرسنیک 3” و “آرسنیک 5”. این مهم است زیرا حذف آرسنیک 3 از آب بسیار دشوار است و باید قبل از حذف آن به آرسنیک 5 تبدیل شود. یک آزمایشگاه می تواند با هزینه اضافی تعیین کند که چه مقدار از هر نوع آرسنیک در آب شما وجود دارد. از آزمایشگاه بپرسید که آنها برای این فرآیند به چه چیزی نیاز دارند زیرا ممکن است برای آزمایش به نمونه های اضافی نیاز داشته باشد. اکسیدان هایی که می توانند آرسنیک 3 به 5 را تبدیل کنند عبارتند از: کلر مایع (سفید کننده)، پراکسید هیدروژن و ازن. کلر در دسترس ترین اکسیدان برای تصفیه آب خانگی است.
- شما باید تصمیم بگیرید که آیا می خواهید درمان نقطه استفاده (در شیر آب)، نصب شده در زیر سینک آشپزخانه با یک شیر آب مخصوص برای آب آشامیدنی، یا درمان کل خانه (نقطه ورودی) که تمام آب ورودی به خانه را تصفیه می کند. .
- سایر ترکیبات احتمالی موجود در آب، مانند آهن و منگنز، ممکن است مانع از کارآیی حذف آرسنیک شوند و باید قبل از تیمار آرسنیک حذف شوند. روش‌ها یا سیستم‌های حذف آرسنیک شامل تبادل آنیون، اسمز معکوس، آلومینا فعال و انواع دیگر فیلترهای رسانه‌ای جذبی است. هر روشی مزایا و معایب خود را دارد. اطلاعات مربوط به این روش های درمانی به شرح زیر است:
- واحدهای تبادل آنیون با استفاده از همان اصل نرم کننده آب کار می کنند. در این حالت، آرسنیک با کلرید مبادله می شود. این سیستم ها به طور کلی برای تصفیه آب برای کل خانه استفاده می شوند و به طور کلی نیاز به تعمیر و نگهداری کمی دارند.
- اسمز معکوس (RO) یک سیستم تصفیه نقطه استفاده است و معمولاً برای حذف شن و ماسه که ممکن است سیستم را کثیف کند به پیش فیلتراسیون نیاز دارد. RO در حذف آرسنیک 3 موثر نیست.
- هر دو سیستم تصفیه نقطه استفاده و کل خانه از فیلترهای جذبی استفاده می کنند. انواع مختلفی از محیط های جذبی موجود است، از جمله آلومینا فعال (AA) و انواع دیگر، از جمله برخی با مواد اختصاصی. آلومینا فعال و بسیاری از محیط های جذب دیگر یا آرسنیک 3 را حذف نمی کنند یا بسیار کارآمد نیستند. کارایی حذف بستگی به pH آب دارد و ممکن است برای تنظیم pH نیاز به پیش تصفیه داشته باشد. برای حذف قابل توجه آرسنیک 3، یک نصب معمولی از یک کارتریج رسانه ای جاذب با یک کارتریج پیش اکسیداسیون در جلوی آن استفاده می کند. تقریباً هر شش ماه یکبار هزینه تعویض کارتریج های رسانه جذبی وجود دارد. می توانید رسانه های استفاده شده را به عنوان زباله های غیر خطرناک دور بیندازید.
- سیستم های نقطه استفاده عموما از اسمز معکوس و محیط های جذبی استفاده می کنند. یک نظرسنجی اخیر توسط دپارتمان خدمات زیست محیطی نیوهمپشایر (NHDES) نشان داد که هزینه متوسط برای نصب یک سیستم تصفیه نقطه استفاده 1200 دلار و میانگین هزینه نگهداری سالانه 343 دلار است. سیستم های تصفیه RO ارزان تر از سیستم های رسانه های جذبی هستند.
- سیستم های تصفیه کل خانه معمولا از محیط های جذبی و تبادل آنیون استفاده می کنند. همان بررسی NHDES نشان داد که هزینه متوسط 3000 دلار برای نصب یک سیستم تصفیه خانه کل، با میانگین هزینه نگهداری سالانه 550 دلار است. سیستم های تصفیه تبادل آنیونی معمولاً ارزان تر از سیستم های رسانه های جذبی هستند.
بررسی NHDES هزینه‌های نصب و نگهداری عملیات پیش‌اکسیداسیون را که ممکن است به غلظت آرسنیک 3 نیاز داشته باشد، شامل نمی‌شود.
بیشتر منابع طبیعی آب آلوده به آرسنیک است
یک مطالعه جدید توسط سازمان زمین شناسی ایالات متحده و مراکز کنترل و پیشگیری از بیماری ها تخمین می زند که حدود 2.1 میلیون نفر در ایالات متحده ممکن است آب آشامیدنی خود را از چاه های خانگی خصوصی که دارای غلظت بالایی از آرسنیک در نظر گرفته می شود، تامین می کنند، که گمان می رود از منابع طبیعی باشد.
جو آیوت، هیدرولوژیست USGS و نویسنده اصلی این مطالعه گفت: «حدود 44 میلیون نفر در 48 ایالت پایین تر از آب چاه های خانگی استفاده می کنند. اگرچه مطمئن هستیم که تحقیقات ما به مالکان کمک می‌کند بفهمند که آیا در منطقه‌ای با خطر بالاتر آرسنیک زندگی می‌کنند یا خیر، تنها راه برای اطمینان از آنچه در آب آنها وجود دارد، آزمایش آن است.
محققان با استفاده از استاندارد 10 میکروگرم آرسنیک در لیتر – حداکثر میزان آلاینده مجاز برای منابع آب عمومی – نقشه‌هایی از ایالات متحده را تهیه کردند که مکان‌هایی را که احتمالاً سطوح بالاتر آرسنیک در آب‌های زیرزمینی وجود دارد و تعداد افراد ممکن است نشان دهد. استفاده از آن.
تقریباً تمام آرسنیک موجود در آب‌های زیرزمینی که برای این مطالعه آزمایش شده و برای نقشه‌برداری احتمالات استفاده می‌شود، احتمالاً از منابع طبیعی است، و فرض بر این است که اساساً از سنگ‌ها و مواد معدنی که آب از آنها عبور می‌کند، می‌آید.
این یافته‌ها اهمیت همکاری مالکان خصوصی چاه‌ها با مقامات محلی و ایالتی خود را برای تعیین بهترین راه برای آزمایش و در صورت لزوم تصفیه منابع آب نشان می‌دهد.
آیوت گفت: “خوشبختانه، در بیشتر مناطق کشور و با اقدامات حفاظتی مناسب، اکثر صاحبان خانه می توانند آب آشامیدنی با کیفیت خوب را از چاه های خصوصی دریافت کنند.” “اما این مطالعه یادآوری خوبی است که آزمایش معمول و محتاطانه آب، از جمله تعامل آن با سیستم تامین آب، اولین قدم ضروری است تا صاحبان خانه و خانواده‌هایشان بتوانند با اطمینان از شیر آب خود آب بنوشند.”
محققان با استفاده از نمونه‌های آب از بیش از 20000 چاه خانگی، یک مدل آماری ایجاد کردند که احتمال وجود آرسنیک بالا در چاه‌های خانگی در یک منطقه خاص را تخمین می‌زند. آنها از این مدل در ترکیب با اطلاعات جمعیت چاه های داخلی ایالات متحده برای تخمین جمعیت در هر شهرستان از قاره ایالات متحده با غلظت بالقوه بالای آرسنیک در چاه های خانگی استفاده کردند.
یکی از مفروضات اساسی مطالعه ما این است که احتمال آرسنیک بالا را می توان با یک مدل آماری تخمین زد. ما همچنین فرض می کنیم که جمعیت مصرف آب خانگی با اطلاعات سرشماری مورد استفاده در این مطالعه نشان داده می شود.
برخی از مکان‌هایی که تخمین زده می‌شود بیشتر افراد ممکن است سطوح بالایی از آرسنیک در آب چاه‌های خانگی خصوصی داشته باشند عبارتند از:
· بسیاری از غرب – واشنگتن، اورگان، نوادا، کالیفرنیا، آریزونا، نیومکزیکو
بخش هایی از شمال شرق و غرب میانه – مین، ماساچوست، نیوهمپشایر، نیوجرسی، مریلند، میشیگان، ویسکانسین، ایلینوی اوهایو، ایندیانا
· برخی از ایالت های ساحلی جنوب شرقی اقیانوس اطلس – فلوریدا، ویرجینیا، کارولینای شمالی، کارولینای جنوبی
آیوت گفت: «اگرچه چاه‌های با آرسنیک بالا می‌توانند در تمام ۴۸ ایالت مجاور رخ دهند، اما در برخی ایالت‌ها شیوع بیشتری نسبت به سایرین دارد. “این مطالعه آلاسکا و هاوایی را شامل نمی شود.”
محقق یک یادداشت احتیاطی ارائه کرد که در حالی که این مطالعه تخمین‌های ایالتی و شهرستانی را ارائه می‌دهد، اما قرار نیست آنها جای اطلاعات دقیق‌تر یا محلی را بگیرند که ممکن است در برخی مناطق در دسترس باشد.
قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آرسنیک در چاه های خانگی ممکن است باعث مشکلات مرتبط با سلامتی از جمله افزایش خطر ابتلا به سرطان شود. آزمایش و در صورت لزوم تصفیه آب یک راه موثر برای کاهش یا از بین بردن نگرانی است. برگه اطلاعات CDC ، و همچنین آژانس CDC برای مواد سمی و ثبت بیماری، اطلاعات بیشتری را ارائه می دهد .
در نهایت، این مطالعه نه تنها باید در ارزیابی احتمال قرار گرفتن افراد در معرض آرسنیک در آب چاه خانگی مفید باشد، بلکه نتایج این مطالعه ممکن است به سایر محققان کمک کند تا موقعیت‌هایی را ارزیابی کنند که در آن پیامدهای نامطلوب سلامتی مانند سرطان یا پیامدهای نامطلوب تولد ممکن است ایجاد شود. به عوامل محیطی مربوط می شود.
تامین آب عمومی توسط EPA ایالات متحده تنظیم می شود، اما نگهداری، آزمایش و تصفیه منابع آب خصوصی تنها بر عهده صاحب خانه است. حدود 44 میلیون نفر در ایالات متحده آب آشامیدنی خود را از چاه‌های خصوصی تامین می‌کنند، اما بررسی‌ها نشان می‌دهد که بسیاری از صاحبان خانه‌ها از برخی آزمایش‌های اولیه که باید برای کمک به اطمینان از آب آشامیدنی سالم در خانه انجام شود، بی‌اطلاع هستند.
مطالعه “تخمین جمعیت چاه خانگی با آرسنیک بالا در ایالات متحده” توسط JD Ayotte، L. Medalie، SL Qi، LC Backer، و NT Nolan به صورت آنلاین در Environmental Science and Technology در دسترس . است