نانو پالایشگر آلاینده‌ها
استنشاق ذرات معلق موجود در هوا تاثيرات بسيار مخربي بر سلامتي انسان مي‌گذارد و باعث بروز بيماري‌هايي مانند آسم، سرطان ريه، بيماري‌هاي قلبي عروقي، بيماري‌هاي تنفسي، نقص‌ها هنگام تولد و مرگ زودرس مي‌شود.
به گزارش پایگاه خبری گسترش، روزنامه صمت نوشت: بنابراين پايش و اندازه‌گيري آن از اهميت بسيار زيادي برخوردار است. درحال‌حاضر در بعضي نقاط دنيا برنامه‌هاي پايشي شديدي براي پايش آلودگي‌هاي مختلف به‌ويژه ذرات معلق، از سوي نهاد‌هايي مانند سازمان جهاني سلامت و آژانس‌هاي حفاظت از محيط‌زيست درحال اجراست. ورود هر ذره، مولکول بيولوژيکي يا ترکيب مضر (جامد، مايع يا گاز) به اتمسفر هوا که منجربه ايجاد خطر براي سلامتي، آسيب‌ديدن يا بيماري موجودات زنده شده و اکوسيستم يک منطقه را تحت‌تاثير قرار دهد، به عنوان آلودگي هوا شناخته مي‌شود. اين نوع آلودگي مي‌تواند از منابع انساني يا طبيعي نشات بگيرد و به 2دسته اوليه و ثانويه تقسيم‌بندي مي‌شود. آلاينده‌هاي اوليه به طور معمول از يک فرآيند طبيعي مانند فوران آتش‌فشان يا يک فرآيند غيرطبيعي مانند آتش‌سوزي سوخت‌هاي فسيلي توليد شده و شامل موادي مانند مونوکسيد کربن، اکسيدهاي گوگرد و نيتروژن، ترکيبات آلي فرار و... مي‌شود. درحالي که آلاينده‌هاي ثانويه به طور مستقيم وارد اتمسفر نمي‌شوند و از واکنش آلاينده‌هاي اوليه با يکديگر به وجود مي‌آيند مانند پراکسي استيل نيترات که از واکنش اکسيدهاي نيتروژن و ترکيبات آلي فرار توليد مي‌شود. آلودگي ذرات معلق آلودگي ذرات معلق (PM) شامل تمام ترکيبات ميکروسکوپي جامد يا مايع مي‌شود که در اتمسفر زمين معلق هستند. طبقه‌بندي اين نوع آلودگي عموما براساس اندازه ذرات انجام مي‌شود که مهم‌ترين آنها عبارتند از PM10 که ذرات کوچک‌تر از 10 ميکرومتر را در برمي‌گيرد، 5/2 PM که ذرات کمتر از 5/2ميکرومتر را در برمي‌گيرد (شکل1) و PM1 که ذرات کوچک‌تر از 1 ميکرومتر را در برمي‌گيرد. در مجامع بين‌المللي 2مورد نخست (به‌ويژه PM10) از اهميت بيشتري برخوردار بوده و باتوجه به مضرات زياد آنها روي سلامتي انسان‌ها و ديگر موجودات زنده استانداردهايي براي پايش آنها وضع شده است. نانوحسگرهاي پايش بر آلودگي ذرات معلق در هوا رايج‌ترين و مهم‌ترين ابزار پايش آلودگي ناشي از ذرات معلق، حسگرها و به دنبال آن نانوحسگرها هستند. حسگر يا سنسور در اصل يک نوع مبدل انرژي است که مي‌تواند برخي ويژگي يا پديده‌هاي فيزيکي، شيميايي، مکانيکي و... در محيط اطرافش را تشخيص داده و آن را به طور يک سيگنال خروجي (به طور عموم به صورت يک سيگنال الکتريکي يا نوري) نمايش دهند. بر همين اساس حسگرهاي مختلفي در زمينه‌هاي گوناگون توسعه‌يافته و کاربرد بسيار زيادي پيدا کرده‌اند. دسته‌اي از حسگرها که امروزه بسيار مورد توجه قرار گرفته‌اند، نانوحسگرها هستند. نانوحسگرها در اصل حسگرهاي شيميايي، فيزيکي يا بيولوژيکي در ابعاد نانو هستند که مي‌توانند تغييرات ايجاد شده در مقياس نانو را با حساسيت و دقت بسيار بالا و به شکل کيفي يا کمي اندازه‌گيري نمايند. حساسيت زياد، قدرت تشخيص بالا و توانايي اندازه‌گيري هم‌زمان چندگونه با يکديگر، از مهم‌ترين مشخصه‌هايي هستند که باعث ايجاد اعتماد بسيار گسترده به داده‌هاي حاصل از حسگرها و نانوحسگرها شده است. در سال‌هاي گذشته استفاده از محصولات فناوري نانو به‌ويژه نانوحسگرها در حوزه پايش و اندازه‌گيري آلاينده‌هاي هوا رشد فزاينده‌اي داشته است. توسعه نانوحسگرها و تجاري‌سازي آنها نيازمند سرمايه‌گذاري در زمينه بررسي ترکيبات نانو مقياس قابل استفاده و همچنين نحوه طراحي کلي سيستم نانوحسگر است. طراحي نانوحسگرهاي تشخيص و پايش آلودگي ذرات معلق بايد به‌گونه‌اي باشد که نانوذرات مورد استفاده براي ساخت نانوحسگر به سادگي قابل بازيابي بوده و همچنين احتمال کنده شدن و ورود خود ذرات به هوا (و درنتيجه ايجاد آلودگي ذره‌اي) درحد صفر باشد. غلبه بر اين مسائل تکنيکي موجب شده بسياري از ابتکارات و طرح‌هاي اوليه به محصولات تجاري تبديل شده و به بازار راه يابند و امروزه شاهد استفاده از نانوحسگرهاي پايش آلودگي ذرات معلق در مکان‌هاي مختلف باشيم. به طور کلي اين حسگرها براساس مکانيسم عملکردشان به 2دسته اصلي تقسيم‌بندي مي‌گردند: 1- حسگرهاي نوري و 2- حسگرهاي الکتروشيميايي. حسگرهاي نوري به طور عموم از نور ليزر براي تشخيص و اندازه‌گيري ذرات معلق بهره مي‌برند و مبناي عمل آنها شمارش تعداد ذرات براساس اندازه‌گيري ميزان پراکندگي نور با استفاده از آشکارسازهاي نوري بسيار حساس مانند ديودهاي نوري است. حسگرهاي الکتروشيميايي براساس اين موضوع توسعه يافته‌اند که ذرات معلق ذراتي باردار هستند و در عمل اين حسگرها بار ذرات معلق را اندازه‌گيري کرده و ميزان آن را به غلظت ذرات معلق ارتباط مي‌دهند. گفتني است که اين حسگرها از ابزاري به نام تله‌يون نيز بهره مي‌برند که قادر است با اعمال يک ميدان الکتريکي مشخص و قابل تنظيم ذرات با اندازه خاصي را فيلتر کرده و ذرات کوچک‌تر را عبور دهد و به اين ترتيب قادر به اندازه‌گيري غلظت ذرات براساس اندازه آنها نيز است. بيشتر براي پايش و نظارت بر آلودگي ذرات معلق (يا موارد ديگر) شبکه‌اي از حسگرها در چندين منطقه از يک ناحيه جغرافيايي نصب مي‌شوند و اطلاعات حاصل از هرکدام به شکل بي‌سيم به‌وسيله امواج راديويي به محل جمع‌آوري داده‌ها ارسال مي‌شود.
ارسال نظر