در سالهای اخیر نگرانی در مورد آثار دراز مدت فلزات سنگین به عنوان آلاینده های زیست محیطی افزایش یافته است.روش مطلوب و رضایتمند برای اندازه گیری میزان فلزات سنگین و دردسترس بودن زیستی آنها باشد. و....
ادامه مقاله با خرید آن میتوانید داشته باشد
عنوان مقاله : تاثیر فلزات سنگین بر آبشش و کبد ماهی ها
شرح مختصر : در دهه گذشته ورود آلاینده ها با منشاء انسانی مانند فلزات سنگین درون اکوسیستم، به مقدار زیادی افزایش یافته است که این به عنوان یک خطر جدی برای حیات اکوسیستم زمین به شمار می آید. فلزات سنگین در یک مقیاس وسیع، از منابع طبیعی و انسان-ساخت وارد محیط زیست می شوند. میزان ورود این فلزات سنگین به داخل محیط زیست، بسیار فراتر از میزانی است که به وسیله فرایندهای طبیعی برداشت می شوند. بنابراین تجمع فلزات سنگین در محیط زیست قابل ملاحظه است. اولین عامل اثرات آلودگی فلزات در یک اکوسیستم، وجود فلزات سنگین در بیومس یک منطقه آلوده است که سلامت انسان را به مخاطره می اندازد. تجمع فلزات سنگین در آب، هوا و خاک، یک مشکل زیست محیطی بسیار مهم می باشد. در جدول تناوبی به آن تعداد ازعناصر که وزن اتمی بالائی داشته و در درجه حرارت اتاق خاصیت فلزی دارند فلز سنگین اطلاق می شود.از آنجائی که تعاریف مختلفی برای این عناصر شده و در این طبقه عناصر مختلفی قرار داده شده اند باید تنها از اصطلاح فلزات و یا شبهه فلزات استفاده نمود.بر اساس این تعارف فلزات مس تا بیسموت در جدول تناوبی که دانستیته بیشتر از 4 دارند به عنوان فلزات سنگین تعریف شده اند. بسیاری از این عناصر نه تنها برای حیات بیولوژیکی ضروری نیستند بلکه بسیار هم خاصیت سمی دارند. ارگانیسمهای زنده به مقادیر بسیار کمی از فلزات سنگین برای ادامه رشد و بقاء نیار دارند که به اصطلاح به آنها Trace Elements می گویند مثل آهن ، کبالات ، مس ، منیزیم ، مولیبدن ، وانادیم ، استرنیم و روی و اگر ازآن حداقل مورد نیاز و ضروری افزایش یابند باعث اخلال در رشد می گردند. سایر فلزات سنگین مانند جیوه ، سرب و کادمیم عناصر حیاتی نبوده و اثرات سود مندی بر حیات ارگانیسمهای زنده ندارند به طوریکه تجمع آنها در بدن موجودات زنده به خصوص پستانداران باعث بیماریهای خطرناکی می گردد.مسیرهای ورود به بدن پستانداران به طور معمول از طریق هوای آلوده که در مناطق صنعتی پس از بارندگی وارد خاک و آب زیرزمینی می شوند و همچنین از طریق دریاها و اقیانوسها می باشد.در مسمومیتهای ناشی از مصارف داروئی فلزات سنگین شامل آهن ، منیزیم ، آلومینیوم یا برلیوم می باشند. در مبحث حفاظت محیط زیست ، بهداشت و سلامت انسانها فلزاتی مانند سرب، جیوه، مس، کادمیوم ، نیکل،کروم و.. جزء گروه فلزات سنگین بوده که این عناصر و بسیاری از ترکیبات آنها به لحاظ اثرات سوء و زیانبارشان بر سلامت انسان و محیط زیست از سموم پرخطر پیرامون ما محسوب می گردند.
فهرست :
مقدمه
بیان مسئله
اهمیت تحقیق
اهداف تحقیق
محدودیت های تحقیق
فلزات سنگین
منشأ فلزات سنگین
اثر آلوده کنندگی سرب در آب دریا و ماهیان
سابقه تحقیقات در مورد آهن
اثر آلوده کنندگی آهن در آب دریا و ماهیان
بررسی غلظت سرب و روی در بافت های کبد و عضله دو گونه ماهی پرورشی کپور معمولی و قزل آلای رنگین کمان
سنجش تجمع فلزات سنگین سرب، نیکل و روی در بافتهای ماهی کفال (Liza aurata) سواحل جنوبی دریای خزر
نمونه گیری و آماده سازی نمونه ها
بحث و نتیجه گیری
بررسی نتایج زیست سنجی
بررسی نتایج آنالیز فلزات سنگین
مقایسه داده ها با استانداردهای جهانی
برخی تحقیقات انجام شده در استان های کشور
تاثیر سختی آب بر سمیت سولفات روی بر روی سیاه ماهی
فلزات سنگین ونحوه حذف آن
روش و ابزار تحقیق
حجم نمونه و روش اندازه گیری
پیشنهاد های پژوهشی
عنوان مقاله : تاثیر فلزات سنگین بر آبشش و کبد ماهی ها
شرح مختصر : در دهه گذشته ورود آلاینده ها با منشاء انسانی مانند فلزات سنگین درون اکوسیستم، به مقدار زیادی افزایش یافته است که این به عنوان یک خطر جدی برای حیات اکوسیستم زمین به شمار می ...
آب سنگین آبی است که نسبت ایزوتوپ دوتریوم در آن از حد آب معمولی بیشتر است. در آب سنگین (با فرمول D۲O) بر خلاف آب معمولی (با فرمول H۲O) به جای هیدروژن ایزوتوپ هیدروژن دوتریم با اکسیژن ترکیب شده است.
تاریخچه
هارولد یوری شیمیدان و از پیشتازان فعالیت روی ایزوتوپها که در سال 1934 جایزه نوبل در شیمی گرفت در سال 1931 ایزوتوپ هیدروژن سنگین را که بعد ها به منظور افزایش غلظت آب مورد استفاده قرار گرفت، کشف کرد.
همچنین در سال 1933، گیلبرت نیوتن لوئیس (Gilbert Newton Lewis شیمیدان و فیزیکدان مشهور آمریکایی) استاد هارولد یوری توانست برای اولین بار نمونه آب سنگین خالص را بوسیله عمل الکترولیز بوجود آورد.
اولین کاربرد علمی از آب سنگین در سال در سال 1934 توسط دو بیولوژیست بنامهای هوسی (Hevesy) و هافر(Hoffer) صورت گرفت. آنها از آب سنگین برای آزمایش ردیابی بیولوژیکی، به منظور تخمین میزان بازدهی آب در بدن انسان، استفاده قرار دادند.
آب نیمه سنگین
چنانچه در اکسید هیدروژن تنها یکی از اتمهای هیدروژن به ایزوتوپ دوتریوم تبدیل شود نتیجه حاصله (HDO) را آب نیمه سنگین می گویند. در مواردی که ترکیب مساوی از هیدروژن و دوتریوم در تشکیل مولکوهای آب حضور داشته باشند، آب نیمه سنگین تهیه می شود.
معایب آب سنگین
آب سخـت آبـی اسـت کـه حـاوی گـچ، آهـک و دیــگر املاح محلول می بـاشـد. در آب سـخـت سـطـــح برخی از املاح مـعـدنی مـحـلـول در آب بیـشـــتر است. این املاح معدنی عمدتا شامل کربنات کلسیم و کربنات منیزیم می باشند.
اما املاحی مانند بی کربناتها، سولفاتها و سیلیکات ها و هــمچنین آهن و منگنز را نیز در برمیگیرد. با آنکه نوشیدن آب سـخـت مشـکل خـاصـی بـرای سـلامـتـی شـما ایجاد نمی کنـد .
(جـز آنـکه میتواند تشکیل سنگ کلیه را افزایش دهـد) چــه بسا ممکن است در برخی موارد مزیتهایی نیز داشـتــه باشد .
(مثلا شکستگی استخوانها سریعتر جوش می خـورند و یا خوردگی را در لوله ها به حداقل میرساند)
امــا مصرف آب سخت مضرات بسیاری نیز دارا میباشد که به قرار زیر میباشد:
1- موجب رسوب مواد آهکی بروی جداره داخلی کتریها، قوریها، لوله های آب گرم، لباس شوییها، ظرف شوییها، کولرها، شوفاژها و دیگهای بخار میگردد.
2- کیفیت طعم و مزه چای و قهوه را کاهش میدهد.
3- صابون، شامپو و سایر شوینده های خانگی با آب سخت خوب کف تولید نمیکنند بنابراین بازده شستشو کاهش یافته و مصرف شوینده ها افزایش می یابد.
4- سبب خشن و زبر شدن البسه، رنگ پریدگی لباسها و خاکستری شدن لباسهای سفید رنگ میشود. عمر مفید لباسها را کاهش میدهد.
5- کارایی و راندمان شوفاژ و سایر سیستمهای گرمایشی که در آنها آب جریان دارد راکاهش میدهد.
6- سبزیها به خوبی پخته نمیگردند.
7- شستن بدن حین استحمام با آب سخت سبب میگردد قشری از نمکهای نامحلول روی پوست و موهای بدن رسوب کند. که همین امر سبب مسدود شدن روزنه ها و خارش و سوزش پوست میگردد. همچنین موها را رنگ پریده کرده و شانه کردن و برس کشیدن موها دشوار میگردد. این رسوبات رشد باکتریها را نیز تسهیل میکند.
برای کاهش سختی آب میتوانید از فیلترهای تصفیه کننده آب خانگی استفاده کنید که دارای سختی گیر میباشند. سختی گیرها با تبادل یونهای کلسیم و منیزیم با یونهای سدیم و پتاسیم غلظت املاح سخت را کاهش میدهند.
مزایای آبی که سختی آن گرفته شده است
1- عمر مفید هیترها، ظرف شوییها و ماشین لباس شوییها و لوله های آب افزایش مییابد.
2- صابون و شامپو بهتر کف تولید کرده و میزان مصرف آنها 50 درصد کاهش می یابد.
3- کف خمیر دندان افزایش می یابد.
4- بازده سیستمهای گرمایشی افزایش می یابد.
5- مدت زمان شستشوی ظرفها کاهش می یابد.
6- جرم و رسوبات کتری، قوری، لوله های آب گرم و وان حمام حذف میگردد.
7- رگه ها و لکهای ظروف پس از شستشو به حداقل رسیده و ظروف براق تر و درخشنده تر میگردند.
8- موها را نرم و لطیف کرده و شانه و برس زدن آنها راحت تر میگردد.
9- شستشوی خودرو آسانتر میگردد.
10- اصلاح ریش صورت آسانتر میگردد.
11- خشکی و زبری پوست کاهش می یابد.
12- رخت ها پس از ششتشو نرمتر و روشنتر میشوند.
کاربرد آب سنگین در راکتورهای هسته ای
راکتورهای آب سنگین نیازی به اورانیوم غنی شده ندارد و از اکسید اورانیوم طبیعی به عنوان سوخت استفاده می کند .
این فرایند, نیاز به اورانیوم غنی شده را مرتفع می کند اما طراحی این راکتورها پیچیده و تولید آب سنگین نیز هزینه بر است .
بر اساس این گزارش آب سنگین از جدا سازی نوعی از مولکول های آب با غلظت 1 در هر 7000 مولکول به دست می آید که هیدروژن آن یک نوترون بیشتر از هیدروژن عادی دارد .
این نوترون اضافه موجب می شود تا عمل کند کنندگی نوترون های پر سرعت به اندازه ای برسد که واکنش های زنجیره ای تولید انرژی از میله های سوخت آغاز شود در حالی که در راکتورهای قدرت آب سبک , اورانیوم غنی شده درحد سه و نیم درصد و بیش از آن برای انجام واکنش مورد نیاز است .
در راکتورهای آب سنگین , این ماده وظیفه خنک کردن میله های سوخت , همزمان با کند کردن نوترون های پر انرژی را به عهده دارد.
با نزدیک شدن راکتور تحقیقاتی تهران , که حدود چهل سال پیش و با قدرت 5 مگاوات راه اندازی شده است , به پایان عمر کاری خودو نیاز روز افزون کشور به انواع رادیو ایزوتوپ های صنعتی و همچنین رادیو داروها , راکتور تحقیقاتی آب سنگین اراک با قدرت 40 مگاوات طراحی و مکان آن در نزدیکی شهر خنداب در شمال غربی شهرستان اراک تعیین شد .
از آنجا که این راکتور در زمان راه اندازی به مقدار زیادی آب سنگین نیازدارد مجتمع آب سنگین اراک همزمان با پی گیری ساخت ساختمان و راکتور آماده شد و به بهره برداری رسید تا بتواند نیاز راکتور را در زمان راه‌اندازی فراهم کند.
ساخت این تاسیسات همچنین موجب آموزش متخصصان و آشنایی شرکت های داخلی با استاندارهای هسته ای می شود و می تواند راه را برای ساخت نیروگاه های قدرت آب سنگین در آینده فراهم کند .
آب سنگین به یکی از شکل‌های نادر آب به نام دوتریم اکساید(D2O) گفته میشود که در آن به جای دو اتم هیدروژن معمولی(H)، دو اتم هیدروژن سنگین(D)، یعنی هیدروژنی که دو نوترون دارد، نشسته است. با توجه به جانشینی D به جای H در آب سنگین، انرژی پیوندی بین اکسیژن هیدروژن در آب تغییر میکند و در نتیجه ویژگی‌های فیزیکی و زیست‌شناختی آب دگرگون میشود. آب سنگین در نیروگاه‌های هسته‌ای برای کاستن از سرعت نوترون‌ها و همچنین، پژوهش‌های زیست‌شناختی و مهار بیماریهای مانند سرطان و ایدز کاربرد دارد. تولید این ماده پر کاربرد از سال 1385 در ایران آغاز شده است.
تفاوت در نوترون
آب خالص ماده‌ای است بی‌رنگ، بی‌بو و بی‌مزه. فرمول شیمیایی آن H2O است، یعنی هر مولکول آب از پیوند دو اتم هیدروژن به یک اتم اکسیژن ساخته شده است. عنصر هیدروژن همانند بسیاری دیگر از عنصرهای طبیعت ایزوتوپ‌هایی دارد که عبارتند از H ۲ که با D (دوتریم) و H ۳ که با T (تریتیم) نمایش داده میشود. ایزوتوپ به صورت‌های گوناگون یک عنصر گفته میشود که جرم آنها با هم تفاوت داشته باشد. تفاوت ایزوتوپ‌های مختلف یک عنصر از شمار نوترون‌های هسته آنها ناشی میشود؛ یعنی با وجودی که شمار پروتون‌های همه‌ی اتمهای یک عنصر از جمله ایزوتوپ‌های آن با هم برابر است، شمار نوترون‌ها در ایزوتوپ‌های مختلف یک عنصر متفاوت است. از همین رو، هیدروژن معمولی(H) در هسته‌ی خود فقط یک پروتون دارد و بدون نوترون است؛ دوتریم(D) که در هسته خود یک پروتون و یک نوترون دارد و تریتیم(T) که یک پروتون و دو نوترون دارد.
بیشتر هیدروژن‌های طبیعت از نوع H یا هیدروژن معمولی است و فقط ۰۱۵۰/0 درصد آن را دوتریم تشکیل میدهد، یعنی از هر ۶۴۰۰ اتم هیدروژن، یکی دوتریم است. اکنون در نظر بگیرید که به جای یک اتم هیدروژن معمولی در مولکول آب(H2O) اتم D بنشیند. آن گاه مولکول HDO به وجود می‌آید که به آن آب نیمه‌سنگین می‌گویند. اگر جای هر دو اتم هیدروژن، دوتریم بنشیند، D2O به وجود می‌آید که به آن آب سنگین می‌گویند. ویژگی‌های فیزیکی آب سنگین تا اندازه‌ای با آب سبک یا آب معمولی تفاوت دارد. با توجه به جانشینی D به جای H در آب سنگین، انرژی پیوندی بین اکسیژن هیدروژن در آب تغییر میکند و در نتیجه ویژگی‌های فیزیکی و زیست‌شناختی آب دگرگون میشود.
تولید آب سنگین
در طبیعت از هر ۳۲۰۰ مولکول آب یکی آب نیمه‌سنگین HDO است. آب نیمه سنگین را می‌توان با روش‌هایی مانند تقطیر یا الکترولیز یا دیگر فرآیندهای شیمیایی از آب معمولی به دست آورد. هنگامی که مقدار HDO در آب زیاد شد، میزان آب سنگین نیز بیشتر میشود، زیرا مولکول‌های آب هیدروژن‌های خود را با یکدیگر عوض می‌کنند و احتمال دارد که از دو مولکول HDO یک مولکول H2O (آب معمولی) و یک مولکول D2O (آب سنگین) به وجود آید. برای تولید آب سنگین خالص به روش یا الکترولیز به دستگاه‌های پیچیده تقطیر و الکترولیز و همچنین مقدار زیادی انرژی نیاز است، به همین دلیل بیشتر از روش‌های شیمیایی برای تهیه آب سنگین استفاده می‌کنند.
کاربرد های آب سنگین
آب سنگین را بیشتر به دلیل کاربرد آن در نیروگاه‌های هسته‌ای می شناسند. اما این ماده در پژوهش‌های علمی در رشته‌های زیست‌شناسی، پزشکی، فیزیک و شیمی و مهندسی کاربردهای فراوانی دارد. که در زیر به چند مورد آن اشاره می شود.
1. طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی هسته. در طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی هسته(NMR) هنگامی که هسته مورد نظر پژوهشگر، هیدروژن و حلال هم آب باشد، از آب سنگین استفاده می‌کنند. در این حالت چون سیگنال‌های اتم هیدروژن مورد نظر با سیگنال‌های اتم هیدروژن آب معمولی تداخل میکند، می‌توان از آب سنگین بهره گرفت، زیرا ویژگی‌های مغناطیسی دوتریم و هیدروژن با هم تفاوت دارد و سیگنال دوتریم با سیگنال هیدروژن تداخل نمی‌کند.
2. کند کننده نوترون. آب سنگین در برخی از رآکتورهای هسته‌ای به عنوان کندکننده سرعت نوترون به کار می‌رود. نوترون‌های کند می‌توانند با اورانیوم واکنش بدهند. از آب سبک یا آب معمولی هم می‌توان به عنوان کند کننده استفاده کرد، اما از آنجا که آب سبک نوترون‌های حرارتی را هم جذب میکند، در رآکتورهای آب سبک باید اورانیوم غنی شده(اورانیوم با خلوص زیاد) را به کار برد، اما رآکتور آب سنگین میتواند از اورانیوم معمولی یا غنی نشده هم استفاده کند. بنابراین، تولید آب سنگین به بحث‌های مربوط به جلوگیری از گسترش سلاح‌های هسته‌ای مربوط میشود.
3. آشکار سازی نوترینو. رصدخانه نوترینوی سادبری در انتاریوی کانادا از هزار تن آب سنگین استفاده میکند. آشکارساز نوترینو در ژرفای زمین و در دل یک معدن قدیمی کار گذاشته شده تا مئون‌های پرتوهای کیهانی به آن نرسد. هدف اصلی این رصدخانه یافتن پاسخ این پرسش است که آیا نوترینوهای الکترون که از هم‌جوشی در خورشید تولید میشوند، در مسیر رسیدن به زمین به دیگر انواع نوترینوها تبدیل میشوند یا خیر. وجود آب سنگین در این آزمایش‌ها ضروری است، زیرا دوتریم مورد نیاز برای آشکارسازی انواع نوترینوها را فراهم میکند.
4. آزمون‌های سوخت و ساز در بدن. از مخلوط آب سنگین با ۱۸OH2 (آبی که اکسیژن آن ایزوتوپ ۱۸O است نه ۱۶O) برای انجام آزمایش اندازه‌گیری سرعت سوخت و ساز بدن انسان و جانوران بهره می‌گیرند. این آزمون سوخت و ساز را " آزمون آب دوبار نشان‌دار"می‌نامند.
5. تولید تریتیم. هنگامی که دوتریم رآکتور آب سنگین یک نوترون به دست می‌آورد به تریتیم، ایزوتوپ دیگر هیدروژن تبدیل میشود. تولید تریتیم به این روش به فناوری چندان پیچیده‌ای نیاز ندارد و آسانتر از تولید تریتیم به روش تبدیل نوترونی لیتیم ۶ است. تریتیم در ساخت نیروگاه‌های گرما هسته‌ای کاربرد دارد.
آب سنگین و بمب اتم
رآکتورهای آب سنگین را می‌توان به گونه‌ای ساخت که بدون نیاز به دستگاه‌های غنی‌سازی، اورانیوم را به پلوتونیوم قابل استفاده در بمب اتمی تبدیل کند. کشورهای هند، اسرائیل، پاکستان، کره شمالی، روسیه و آمریکا از رآکتورهای تولید آب سنگین برای ساختن بمب اتمی استفاده کردند. با توجه به امکان استفاده از آب سنگین در ساخت سلاح هسته‌ای، در بسیاری از کشورها دولت بر تولید یا خرید و فروش مقدار زیاد این ماده را به شدن نظارت میکند. با وجود این، در کشورهایی مثل آمریکا و کانادا می‌توان مقدار غیر صنعتی یعنی در حد گرم و کیلوگرم را بدون هیچ گونه مجوز خاصی از تولیدکنندگان یا فروشندگان مواد شیمیایی به دست آورد. هم اکنون قیمت هر کیلوگرم آب سنگین با خلوص ۹8/۹۹ درصد حدود ۶۰۰ تا ۷۰۰ دلار است.
تاریخ آب سنگین
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 16 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب* فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت) تعداد صفحه:26
فهرست:
فلزات سنگین[1]
نقش بهداشتی فلزات سنگین
شناسایی عوامل آلوده کننده آبها از نظر فلزات سنگین
فلزات سنگین (اثرات- منابع- کاربرد)
منابع
در کتب و مراجع گوناگون تعاریف و تفسیرهای مختلفی از فلزات سنگین به عمل آمده است. علت اطلاق لفظ سنگین، وزن مخصوص بالاتر از 6 گرم بر سانتیمتر مکعب میباشد، که این فلزات دارا هستند. این فلزات دارای نقاط ذوب و جوش بسیار متفاوتی میباشند.
به طوری که در این گروه جیوه Hg پائین‌ترین نقطه جوش یعنی oc87/38- و مولیبدن (Mo) بالاترین نقطه جوش یعنی c 0 4612 را دارا میباشد.
اکسید فلزات سنگین در جدول تناوبی هرچه به طرف گازهای نادر پیش برویم، در طبیعت پایدارتر است، و در سیستم بیولوژی با مولکول‌های آلی ایجاد کمپلکس‌های پایدار می‌نماید.
حضور برخی از این عناصر از نظر تغذیه حائز اهمیت میباشد. در حالی که در شرایط مشابه حضور برخی از آنها در بافت زنده مضر میباشد. نیاز پستانداران به روی و مس به مراتب بیشتر از ید و سلینیوم و غلظت آهن و روی در بافتهای حیوان ضروری‌تر از منگنز و کبالت میباشد.
برخی عناصر غیر ضروری مانند برم (Br) و ربیدیوم (Rb) و سیلیکون در مقایسه با فلزات کمیاب ضروری با غلظت بالا در بافت نرم و خون حضور دارند.
فلزات سنگین نظیر آهن- روی و مس برای تعداد زیادی از آنزیم‌ها در حکم یک کانون فعال هستند. این فلزات در غلظت‌های پائین در بدن یافت میشود، ولی اثر فوق‌العاده‌ای در بدن دارند.
فلزات سنگین نظیر نقره (Ag)، کادمیوم (Cd)، قلع (Sn)، جیوه (Hg)، سرب (Pb)، و فلزاتی که خاصیت الکترونگاتیویته زیادی دارند مانند مس، نیکل و کبالت، میل ترکیبی شدیدی با گروه‌های آمینی و سولفیدریل دارند.
آنزیم‌ها به وسیله این فلزات متلاشی شده و قدرت آنزیمی خود را از دست میدهند. به علاوه این فلزات در عمل سوخت و ساز بدن وارد شده و عمل متابولیسم را مختل می‌نمایند.