0
محصول تعداد قیمت - تومان
محصولات
راهنمای انتخاب محصولات
  • استخدام در چندین ردیف شغلی

    حقوق وزارت کار با مزایای کامل به همراه بیمهاستخدام کاشناس خدمات پس ار فروشاستخدام وب مستر جهت تولید محتوای سایت

    استخدام فوری در کرج
  • تعمیر و تعویض فیلتر دستگاه تصفیه آب

    تعمیر انواع دستگاه تصفیه آب خانگی و نیمه صنعتیتعویض فیلتر دستگاه تصفیه آب خانگی و نیمه صنعتیارایه کلیه قطعات و لوازم اورجینال دستگاه تصفیه آب خانگی و نیمه صنعتی

    درخواست تعمیر تصفیه آب
  • فروش ویژه انواع آبسردکن زیر قیمت بازار

    فروش انواع آبسردکن کره، تایوان، چینفروش انواع جالیوانی آب سردکن و لوازم جانبیفروش انواع مخزن آبسردکن تصفیه دار و ساده

    خرید آبسردکن
  • جشنواره فروش انواع سوداساز

    فروش سوداساز و نوشیدنی ساز درینک میت و آی سودافروش و شارژ کپسول گاز انواع سوداسازآغاز فروش فوق العاده سوداساز کلایمکس آلمان با قیمت استثنایی

    خرید سوداساز
  • جشنواره فروش دستگاه تصفیه آب

    آغاز فروش فوق العاده برترین مدلهای دستگاه تصفیه آب ، فقط برای مدت محدودانواع دستگاه تصفیه آب اورجینال و دستگاه سوداساز. ضمانت اصالت کالاتخفیف های ایده آل همراه با هدایا

    فروش فوق العاده تصفیه آب
  • سیستم های تصفیه آب بهاب

    تخصصی ترین مرکز آموزش، نقد، بررسی و ارائه خدمات اینترنتی دستگاه تصفیه آبمشاوره رایگان جهت تهیه و تیم مجرب فنی جهت سرویس دستگاه تصفیه آب شماجامع ترین فروشگاه اینترنتی دستگاه تصفیه آب ، فیلتر آب و لوازم

    تصفیه آب بهاب

به راحتی و با پاسخ به چند سوال محصول خود را بیابید

مقالات گروه شیمی آب


  • آلودگی گرمایی و تصفیه آب

    مشکلات ناشی از گرما در اکوسیستم های آب شیرین زمانی که پساب های گرم به آب دریافتی می رسند، عوارض مختلفی در زیست شناسی اکوسیستم ها به وجود می آید. گونه هایی که در مقابل گرما زبون هستند ممکن است ناپدید شوند، در حالی که سایر گونه ها، که در آب گرما ندیده کمیاب بوده اند، ممکن است چنان رشدی بکنند که موجب تغییراتی در ساختار جامعه شوند. آلودگی گرمایی می تواند تاثیر به سزایی بر روی اکوسیستم های آبی بگذارد. گونه هایی که مختص آب های گرم هستند، می توانند در آب های دریافتی جمعیت های بزرگی تشکیل دهند. میزان تنفس و رشد ممکن است تغییر کند و این امر می تواند میزان تغذیه ی موجودات را تغییر دهد. ممکن است دوره تولید مثل پیش بیفتد و رشد نیز سریع تر شود. انگل ها و بیماری ها نیز ممکن است تحت تاثیر قرار بگیرند. افزایش درجه حرارت همچنین به معنای کاهش حلالیت اکسیژن است. هر گونه کاهش در غلظت اکسیژن موجود در آب، به ویژه هنگامی که آلودگی های آلی نیز موجود باشد، ممکن است به از دست رفتن گونه های حساس منجر شود.   آب گرم از کجا می آید؟ احتمالا مخرب ترین اثر زیست محیطی یک نیروگاه برق، بسیاری از موجوداتی است که ممکن است از طریق آب مصرفی مکیده شوند. موجودات بزرگتر، مانند ماهی، بر روی صفحه های مصرف کشته می شوند، در حالی که گونه های کوچکتر از درون ماشین آلات کارخانه عبور می کنند. حتی جلبک ها نیز ممکن است با نقص عضو دائم مکانیسم فتوسنتز شان آسیب ببینند. آب مایع دما را به آرامی تغییر می دهد زیرا می تواند مقدار زیادی گرما را ذخیره کند بی آنکه تغییر زیادی در دما ایجاد نماید. این ظرفیت گرمایی بالا به محافظت از موجودات زنده در مقابل نوسانات دما کمک می کند، آب و هوای زمین را متعادل می کند،  باعث می شود آب خنک کننده ای بسیار عالی برای موتورهای خودروها، ماشین آلات نیروگاه ها و فرآیندهای صنعتی گرماده باشد. اما هنگامی که از آب در صنعت استفاده می شود، گرم است و از طریق یک لوله تخلیه به یک رودخانه ریخته خواهد شد. این افزایش دما، مقدار اکسیژن موجود در رودخانه را کاهش می دهد که می تواند سطح اکسیژنی که آزادانه در اختیار موجودات قرار دارد را تحت تاثیر گذاشته و به نوبه خود بر تنفس و اساسا شیوه ی زندگی شان تاثیر بگذارد. به عنوان مثال، سرعت سوخت و ساز تا حد زیادی به دمای بدن جانور بستگی دارد. حیوانات انواع مختلفی از سازگاری حرارتی به محیط خود را نشان می دهند. دو نوع که به خصوص شایع هستند عبارتند از اکتوترم و اندوترم. در اکتوترم (حیوانی که درجه حرارت بدنش با دمای محیط اطرافش  متفاوت است؛ هر حیوانی به جز پرندگان و پستانداران)، درجه حرارت بدن در یک محیط سرد، پایین و در یک محیط گرم، بالا خواهد بود. برای مثال، در تابستان ممکن است میزان سوخت و ساز ماهی ها بالا باشد زیرا دمای بدن شان در آب گرم افزایش می یابد. در همان زمان را با کم شدن نسبی سطح اکسیژن در دسترس مواجه می گردند چرا که آب گرم، نسبت به آب سرد، اکسیژن حل شده ی کمتری را در خود نگه می دارد. تعامل این عوامل ممکن است حیاتی باشد. به همین دلیل یک نگرانی رو به رشد در باره ی گرمایش زیستگاه های آبی توسط فاضلاب ناشی از امکانات تولید صنعتی و هسته ای، در میان محیط زیست شناسان وجود دارد. آب گرم می تواند حیوانات و گیاهانی که به زندگی در دمای پایین تر عادت کرده اند را بکشد.

  • اپیستیلبیت

     اپیستیلبیت، آلومینوسیلیکات معدنی سدیم و کلسیم هیدراته شده در خانواده ی زئولیت است. این ماده کریستال های پیزوالکتریک با تقارن مونوکلینیک و طرز رشد پهن را تشکیل می دهد؛ ویژگی دوم باعث شده است که اپیستیلبیت به گروهی که هولاندیت نمونه ای از آن است تعلق یابد. اخیرا، مطالعات انکسار پرتو X نشان داده اند که ساختار سه بعدی چارچوب آلومینوسیلیکات اپیستیلبیت دارای ویژگی هایی مشترک با موردنیت است، که بلورهای همسان را تشکیل می دهد.   ترکیب شیمیایی واحد سلولی کریستالوگرافی (کوچکترین جزء مکرر شبکه های سه بعدی) اپیستیلبیت تقریبا  CaAl2Si6O16·5H2O است. نمونه های جدا شده ای از این ماده معدنی در نیویورک، جزیره جرسی، و دیگر زئولیت هایی دیگر هم در هاوایی یافت شده است.

  • نقره و تصفیه آب

    آب دریا حاوی حدود 2-100 ppt نقره است، و غلظت این ماده در سطح دریا ممکن است حتی کمتر نیز باشد. آب رودخانه به طور کلی حاوی حدود 0.3-1 ppb نقره است. غلظت نقره در فیتوپلانکتون 0.1-1 ppm است (جرم خشک)، عامل غلظت زیستی 104-105  در آب دریا را به دنبال دارد. در صدف ها غلظتی حدود 890 ppm یافت شده است (جرم خشک). نقره ی محلول در آب عمدتا به صورت Ag+ (aq) و در آب دریا به صورت AgCl2- (aq) موجود است.   نقره به چه طریق و به چه صورتی با آب واکنش می دهد؟ نقره با آب خالص واکنش نمی دهند. این ماده هم در آب و هم در هوا پایدار است. علاوه بر این، در برابر اسید و باز نیز مقاوم است، اما هنگامی که با ترکیبات گوگردی تماس پیدا کند خورده می شود.   انحلال پذیری نقره و ترکیبات آن نقره در شرایط عادی نامحلول در آب است. این موضوع برای تعدادی از ترکیبات نقره، مانند سولفید نقره نیز صدق می کند. بعضی از سایر ترکیبات گوگرد نیز کم و بیش محلول در آب هستند. به عنوان مثال، حداکثر حلالیت در آب کلرید نقره 0.1 میلی گرم بر لیتر است. حلالیت در آب نیترات نقره 2450 گرم بر لیتر و فلوریدهای نقره به طور کلی محلول در آب هستند، اما سایر هالوژن های نقره محلول در آب نیستند.   علت وجود نقره در آب چیست؟ نقره عمدتا در آرجنیک و استفانیت موجود است، که از طریق هوازدگی از آن ها منتشر می شود. در خاک نیز عمدتا به صورت کانی های سولفید موجود است. نقره خالص طبیعی بسیار نادر است و احتمالا از طریق مکانیسم واکنشی زیر تشکیل می شود: 3 Ag2S + 2 H2O -> 6 Ag + 2 H2S + SO   قابلیت خمیدگی نقره غیر از طلا از همه ی فلزات بیشتر است. نقره به خاطر رسانایی بالای حرارتی و الکتریکی، قدرت بازتاب و رنگ سفیدش مشهور است. برای مثال در آلیاژهای مس، نیکل و تنگستن به کار می رود. آمالگام یکی از آلیاژهای نقره با محتوای بالای جیوه است. در الکترونیک، از نقره برای پریز ها استفاده می شود. کابردهای آن در جواهرات، سکه و کارد و چنگال نیز برای همه شناخته شده است. اشیاء، از جمله آینه، اغلب با یک لایه نقره پوشانده می شوند. ترکیبات نقره در تولید عکس و فیلم نقش مهمی ایفا می کنند، و در مواد شیمیایی در حال توسعه نیز از آن ها استفاده می شود. در بسیاری از فرآیندهای شیمیایی نیز به عنوان کاتالیزور عمل می کند. اکسیدهای نقره در تولید باتری استفاده می شود. رنگ های خوراکی، مواد نگهدارنده و ضد عفونی کننده نیز ممکن است حاوی نقره باشند. برای جلوگیری از تگرگ، نقره را به صورت نقره (I) به اتمسفر می افزایند. این ماده عموما یکی از فراورده های جانبی استخراج فلزات است، و می توان آن را بازیافت نمود. ایزوتوپ 110mAg  در فیزیک هسته ای استعمال می شود.   اثرات زیست محیطی نقره بر آب کدام اند؟ نقره یک ماده ی غذایی لازم برای موجودات نیست. حتی ممکن است باکتری کش باشد و موجب مهار تولید مثل قارچ می گردد. این عوارض عمدتا از یونهای Ag+  ایجاد می شود. هنگام مصرف خوراکی نقره توسط موجودات خون گرم، حدود 10٪ آن جذب می شود. گوشت پستانداران حاوی حدود 4 تا 24 ppb نقره است (جرم خشک). پستانداران عمدتا نقره  را از طریق خوراک کارخانه ای دریافت می کنند. گیاهان ممکن است نقره را جذب کنند، هر چند که هیچ کاربرد بیولوژیکی ندارد. در گذشته مقادیر بین 0.03 و 0.5 ppm (جرم خشک) را در گیاهان مشاهده نموده اند. قارچ ها و جلبک های سبز حتی ممکن است حاوی مقدار 200 ppm نقره باشند (جرم خشک). خاک حاوی مقادیر زیادی از نقره نیست. با این حال، مناطق غنی از مواد معدنی ممکن است حاوی مقادیر بالاتری باشد. در مناطق معدن مقدار نقره ی موجود در خاک تا 44 ppm یافت شده است. در خاک عادی که با هوا خشک شده باشد، غلظت نقره از 100 ppb تجاوز نمی کند. نقره و ترکیبات نقره موجود در آب برای میکرو ارگانیسم ها سمی هستند. ماهی حاوی حدود 11 ppm نقره است. سمیت نقره برای ماهی توسط آب کاهش می یابد. بسته به سختی آب، غلظت کشنده برای ماهی های آب شیرین بین 4 و 280 ppm است. گیاهان آب شیرین، بسته به گونه هایشان، بین 30 و 7500 ppb نقره را تحمل می کنند. غلظت کشنده برای دافنی تقریبا 0.25ppb ، و برای آمفی پاد ها 4500 ppb است. غلظت طبیعی نقره در خاک و آب های سطحی معمولا هیچ مشکل زیست محیطی ایجاد نمی کند.   LD50 برای ترکیبات مختلف نقره مشخص شده است. LD50  اکسید نقره برای موش های صحرایی در مصرف خوراکی، دوز 2820 میلی گرم بر کیلوگرم است، و  LD50 نیترات نقره برای موش ها در مصرف خوراکی 50 میلی گرم بر کیلوگرم است. برای سگ 2.3 گرم نیترات نقره کشنده است. دیفلورید نقره بسیار سمی است و به خوبی نیز در آب حل می شود. سمیت نقره طیف بسیار وسیعی دارد. نقره سرطان زا نیست. با این حال، زمانی که به طور مستقیم در زیر پوست حیوانات کاشته می شود می تواند باعث ابتلا به سرطان شود. نقره دارای دو ایزوتوپ پایدار و بیست و چهار ایزوتوپ ناپایدار (رادیواکتیو) است.   عوارض بهداشتی نقره موجود در آب کدام اند؟ نقره یک ماده ی غذایی لازم برای انسان است. بدن یک فرد بزرگسال حاوی حدود 2 میلی گرم نقره است. مصرف روزانه ما از نقره 20-80 میکروگرم است، که حدود 10 درصد آن جذب می شود. این مقدار سلامتمان را تهدید نمی کند. در مقادیر بیشتر، برخی از ترکیبات نقره ممکن است سمی باشد، چون یونهای نقره میل ترکیبی بالایی به هیدریل گوگرد و گروه های آمینه دارند و در نتیجه به صورت ترکیب با اسیدهای آمینه، اسیدهای نوکلئیک و سایر ترکیبات در بدن ذخیره می شود. ما مکانیسم سمیت نقره را می دانیم، بنابراین تعدادی از روش های سم زدایی آن را نیز بلدیم. به دلیل ظرفیت جذب پایین بدن برای نقره، در جذب خوراکی، مکانیسم سمی آن نسبتا پایین است. نقره ای که وارد بدن می شود، عموما در بافت همبند، پوست و چشم ذخیره شده و باعث می شود رنگ سیاه به رنگ خاکستری مایل شود. یک شخص در مدت 50 سال، می تواند حدود 9 میلی گرم نقره در بدن خود ذخیره کند. حد استاندارد برای نقره موجود در آب آشامیدنی 0.05  میلی گرم  بر لیتر است؛ البته اگر حد استانداردی تعیین کرده باشند. این موضوع عمدتا به این دلیل است که نقره ممکن است هنگام جوشیدن مواد غذایی در آب با گوگرد ترکیب شود. بلعیدن اکسید نقره مضر است، زیرا موجب سوزش چشم، دستگاه تنفسی و پوست می شود. نیترات نقره بسیار مضر تر است، زیرا یک اکسید کننده ی قوی است. این ماده موجب خوردگی شده و در جذب خوراکی به استفراغ، سرگیجه و اسهال منجر می شود. هنگام مصرف نمک نقره ممکن است بدن با تبدیل آنها به کلریدهای نقره ی نامحلول از خود محافظت کند. نقره یک باکتری کش است و بنابراین ممکن است در ضد عفونی آب استفاده شود.   برای زدودن نقره از آب، کدام یک از تکنولوژی های تصفیه آب را می توان استفاده کرد؟ نقره یونی را می توان از طریق تبادل یونی از آب زدود. بعضی از ترکیبات نقره ممکن است از طریق انعقاد ته نشین شوند. دو روش کارآمد دیگر عبارتند از فیلتر کربن فعال و فیلتر شنی. نقره در تصفیه آب برای ضد عفونی آب استخرهای شنا استفاده می شود. فقط مقادیر بسیار کمی استفاده می شود که هیچ خطری ندارد.

  • تیتانیوم و تصفیه آب

    آب دریا حاوی 1 ppb تیتانیوم است. در فیتوپلانکتون، غلظت های تیتانیوم تا 30 ppm یافت شده است (جرم خشک). آب رودخانه تنها حاوی 3 ppb تیتانیوم است. این عنصر در حالت محلول عمدتا به صورت تیتانیم غیر یونی Ti(OH)4 یافت می شود.   تیتانیوم به چه طریق و به چه صورتی با آب واکنش می دهد؟ فلز تیتانیم حاوی یک لایه سطحی از اکسید تیتانیوم است که مانع از واکنش های شیمیایی می شود. هنگامی که این لایه آسیب ببیند معمولا به سرعت بازسازی می شود. این امر نه تنها هنگامی که با هوا تماس پیدا کند، بلکه زمانی هم که با آب تماس پیدا کند رخ می دهد. مطابق مکانیسم واکنشی زیر، این واکنش هم به تولید اکسید تیتانیوم و هم به تولید گاز هیدروژنی که به شدت قابل اشتعال است، می انجامد: Ti (s) + 2H2O (g) -> TiO2 (s) + 2H2 (g) بعضی از ترکیبات تیتانیوم در آب واکنش های هیدرولیز از خود نشان می دهند، برای مثال می توان کلرید تیتانیوم را ذکر کرد.   انحلال پذیری تیتانیوم و ترکیبات آن تیتانیوم، پس از اینکه لایه ی سطحی اکسید تیتانیوم محافظش از بین برود، فقط با آب واکنش می دهد. از این رو در آب نامحلول است. ترکیبات تیتانیوم به طور کلی چندان محلول در آب نیستند. برای مثال می توان از کاربید تیتانیوم و اکسید تیتانیوم یاد کرد.   علت وجود تیتانیوم در آب چیست؟ تیتانیوم یک جزء تشکیل دهنده انواع مختلفی از سنگ ها، مانند روتیل، آناتاز، ایلمنیت، تیتانیت و بروکیت است و بنابراین در خاک فراوان است. اکسید تیتانیوم و سایر ترکیبات تیتانیوم از جمله پایدار ترین اجزای خاک هستند. در نتیجه، تنها مقدار کمی از تیتانیوم از طریق هوازدگی سنگ ها به آب می ریزد. این فلز به علت لایه سطحی محافظش که از جنس اکسید تیتانیوم است، با دوام است و توسط بدن دفع نمی شود. در نتیجه، در آن دسته از مفاصل مصنوعی و ضربان سازهای قلب که در 20 سال اول نیازی به تعویض ندارند، از آن استفاده می کنند. لایه ی اکسید از آن در برابر بسیاری از مواد شیمیایی محافظت می کند. تیتانیم در تاسیسات شیمیایی نیز استفاده می شود. بخش اعظم فلز تولید شده در موتورهای هواپیما و خودرو استعمال می شود، زیرا از نظر ثبات شبیه به فولاد و وزن آن 45 درصد کمتر است. در نتیجه یک رابطه ی بسیار عالی میان قدرت و وزن آن برقرار است. تیتانیوم به آلیاژها افزوده می شود، مثلا در تولید فولاد ضد زنگ. دوام و خواص غیر مغناطیسی تیتانیوم باعث می شود یک گزینه برای ساخت زیردریایی محسوب شود. یک ترکیب تیتانیوم که از نظر تجاری قابل توجه است، دی اکسید تیتانیوم می باشد، که به صورت یک رنگدانه در رنگ، روغن های سنتتیک، کاغذ، فیبر و مواد آرایشی استفاده می شود. با این حال، کاربرد های تیتانیوم منجر به تولید آلاینده های آبی می شود  که تخلیه مستقیم فاضلاب را غیر ممکن می کنند. کاربید تیتانیوم در برش تولید ابزار استفاده می شود، و کلرید تیتانیوم به عنوان یک کاتالیزور و ماده ی اولیه برای ساخت مه مصنوعی و رنگدانه های تیتانیوم و تیتانیوم دی اکسید به کار می رود.   اثرات زیست محیطی تیتانیوم بر آب کدام اند؟ تیتانیوم یک ماده ی غذایی لازم نیست. اما ممکن است یک عملکرد بیولوژیکی داشته باشد، زیرا بر رشد دانه و تثبیت نیتروژن توسط حبوبات اثرات مثبتی دارد. گیاهان به طور متوسط حاوی 1 ppm تیتانیوم هستند (جرم خشک). محلول تیتانیوم به سرعت در خاک حل می شود. در نتیجه، غلظت هایی تا ppm 5000 قابل تحمل هستند. این عنصر در آب خطرناک نیست، اما ترکیبات تیتانیوم هالوژنه ممکن است در آب خطرناک باشند. این مواد برای موجودات کوچک آبی سمی و مضر هستند، زیرا مقدار pH را تغییر می دهند. تیتانیوم ابتدایی برای سایر قسمت های زیست محیطی نیز خطر محسوب می شود. بسته به فرآیند تولید رنگدانه های دی اکسید تیتانیوم، ممکن است اسید سولفوریک و یا سولفات آهن تشکیل شود. تشکیل اسید سولفوریک در دریاها احتمالا اثرات منفی بر اکولوژی دریا می گذارد. این موضوع درباره ی رودخانه ها و سایر آب های سطحی نیز صدق می کند. مقدار LD50  تترا ایزوپروپیل ارتو تیتانات شناخته شده است و 7460 میلی گرم بر کیلوگرم برای موش های صحرایی به صورت مصرف خوراکی می باشد. تیتانیوم به طور طبیعی دارای پنج ایزوتوپ غیر رادیواکتیو و هشت ایزوتوپ ناپایدار است.   عوارض بهداشتی تیتانیوم موجود در آب کدام اند؟ بدن انسان حاوی حدود 700 میلی گرم تیتانیوم بوده و مصرف روزانه ما در حدود 0.8 میلی گرم است. تنها بخش کوچکی از مصرف کل روزانه توسط بدن جذب می شود. تیتانیوم نقش مهمی در هیچ یک از عملکردهای بدن بازی نمی کند. نسبتا غیر سمی است، زیرا بدن می تواند دوزهای نسبتا بالای آن را تاب بیاورد و در بدن نیز جمع نمی شود. خطرات موجود در ارتباط با تیتانیوم، به آنیون همراه آن نسبت داده می شود. برای مثال، مصرف هالوژن تیتانیوم باعث تهوع و استفراغ شده و پس از مصرف مجدد باعث تحلیل اسیدی بدن می شود. در صورت تماس آن با چشم، پوست و غشاهای مخاطی، موجب خوردگی می شود. یکی از عوارض بهداشتی تیتانیوم که به حضور آن در آب ربطی ندارد، تنفس ذرات دی اکسید تیتانیوم با اندازه های بسیار کوچک است که منجر به بیماری ریوی می شود.   برای زدودن تیتانیوم از آب، کدام یک از تکنولوژی های تصفیه ی آب را می توان استفاده کرد؟ تیتانیوم به صورت یک کاتیون در محلول های اسیدی موجود است و بنابراین می توان آن را با استفاده از تبادل یونی حذف نمود. سولفات آهنی که طی تولید رنگدانه های دی اکسید تیتانیوم تشکیل می شود، به اسید یا اکسید تبدیل شده و می توان از آن به صورت یک رسوب برای تصفیه آب استفاده کرد.

  • اکسیژن و آب_ مکانیسم واکنشی و اثرات زیست محیطی و عوارض بهداشتی

    اکسیژن فراوانترین عنصر روی زمین است. اکسیژن به صورت O2   و O3  (ازن) وجود دارد، و در تعدادی از ترکیبات از جمله مولکول های آب موجود است. می توان آن را به صورت محلول در آب مانند مولکول O2  یافت. در نتیجه، 85.7٪ از آب دریا را اکسیژن تشکیل می دهد.   اکسیژن به چه طریق و به چه صورتی با آب واکنش می دهد؟ اکسیژن گازی با آب واکنش نمی دهد. این ماده محلول در آب است و به صورت یک اکسید کننده عمل می کند: O2 + 2 H2O + 4 e- -> 4 OH-   اکسیژن می تواند مواد آلی را اکسیده کند. این فرآیند اساسا بیولوژیکی است. هر ترکیب منحصر به فرد دارای یک مکانیسم واکنشی است که با استفاده از یک تعادل الکترون می توان آن را تشریح نمود. به مثال های زیر توجه کنید (H2O حذف می شود): Fe2+ + 0,25 O2 -> Fe(OH)3 + 2,5 H+ Mn2+ + O2 -> MnO2 + 2 H+ NH4+ + 2 O2 -> NO3- + 6 H+ CH4 + 2 O2 -> CO2 + 4 H+   این مکانیسم ها نشان می دهد که آمونیوم و متان مقادیر زیادی از اکسیژن را مصرف کرده، و واکنش های اکسایش حاصله به تشکیل مقادیر بالاتر یا پایین تر اسید می انجامد. در شرایط عادی، اسید موجود در آب با HCO3-واکنش داده و CO2  را تشکیل می دهد. اتم اکسیژن بسیار واکنش پذیر است و تقریبا با تمام عناصر دیگر، به استثنای هلیم، نئون، آرگون و کریپتون، به تشکیل اکسید می پردازد. همچنین مقادیر زیادی از ترکیبات آن موجود است که با آب واکنش می دهند.   انحلال پذیری اکسیژن و ترکیبات آن حلالیت اکسیژن در آب در دمای 25 درجه ی سانتی گراد و فشار 1 بار 40 میلی گرم بر لیتر است. در هوایی با ترکیبات طبیعی، فشار جزئی اکسیژن  0.2 اتمسفر است. که همین امر انحلال پذیری 40 را نتیجه می دهد. یعنی در فشار 0.2 ، 8 میلی گرم O2 در یک لیتر از آبی که با هوا تماس پیدا می کند حل می شود. حلالیت اکسیژن به شدت وابسته به دما است و در دماهای بالاتر کاهش می یابد. حلالیت اکسیژن، با مقدار مواد جامد محلول، همبستگی منفی دارد. در نتیجه، حلالیت اکسیژن در آب شیرین، بسته به درجه ی حرارت، از حلالیت آن در آب دریا که 1-3 میلی گرم بر لیتر است بیشتر می شود. سطح اشباع رودخانه ها و دریاچه ها در مناطق کوهستانی معمولا کمتر از زمینهای پست است، زیرا این فاکتور به فشار بستگی دارد.   علت وجود اکسیژن در آب چیست؟ همانطور که قبلا توضیح داده شد، زمانی که آب با هوا تماس پیدا کند، اکسیژن به طور طبیعی در آن حل می شود. اکسیژن نیز برای مقاصد تجاری استعمال می شود. سالانه حدود 100 میلیون تن از این عنصر را برای اهداف صنعتی از هوا استخراج می کنند. از کل این مقدار، 55٪ در تولید فولاد، 25 درصد در صنایع شیمیایی، و باقی مانده نیز در بیمارستان، برای شروع کار موشک و برای برش فلز استعمال می شود. در صنایع شیمیایی از واکنش میان اکسیژن و اتیلن استفاده می شود، و اتیلن اکسید حاصله به عنوان یک ضد یخ و پلی استر مورد استفاده قرار می گیرد. اکسیژن بسیار واکنش پذیر است و بنابراین می توان از آن برای تجزیه ی مواد خطرناک استفاده کرد. همچنین ممکن است به عنوان یک سفید کننده استفاده شود. اکسیژن موجود در ترکیبات ازن برای ضدعفونی آب آشامیدنی استفاده شده است. استعمال صنعتی اکسیژن موجب آلودگی آب نمی شود.   اثرات زیست محیطی اکسیژن بر آب کدام اند؟ اکسیژن مواد دیگر را اکسیده می کند. این اتفاق برای مثال در طول آتش سوزی، حتی در موجودات زنده، در طول تخریب باکتریایی و در هنگام تبدیل فایل های فلزی رخ می دهد. همه گیاهان و حیوانات برای تنفس نیازمند اکسیژن هستند. اکسیژن بسیار ضروری است، زیرا بخشی از DNA و تقریبا تمام ترکیبات دیگری که از نظر بیولوژیکی مهم هستند، می باشد. در ریه ها، اکسیژن به اتم های آهن متصل می شود، که عناصر مرکزی هموگلوبین هستند. در مجموع 200 cm3  اکسیژن می تواند توسط این مکانیسم در خون حل شود؛ واضح است که این مقدار از مقدار محلول در آب تجاوز می کند. اکسیژن همراه با ذخایر انرژی باعث فعالیت ماهیچه ای و تولید گرما می شود. این فرایند دی اکسید کربن آزاد می کند، که ساطع شده و سپس توسط گیاهان جذب می شود. گیاهان در طول فتوسنتز اکسیژن اضافی تولید می کنند. گیاهان حاوی بین 4.1 و 4.4 درصد اکسیژن هستند (جرم خشک). اکسیژن محلول از عوامل مهم برای ثبات آب و بقای موجودات آبی است. ممکن است میکرو ارگانیسم ها با استفاده از اکسیژن، مواد آلی را در آب تجزیه کنند. مصرف اکسیژن در واحد زمان را با BOD (تقاضای بیوشیمیایی اکسیژن) نشان می دهند. آلاینده های آلی ممکن است تاثیرات منفی بر موجودات آبی بگذارند، زیرا BOD را کاهش می دهند. آلودگی حرارتی هم همین مشکل را به دنبال دارد، زیرا حلالیت اکسیژن در آب گرم کمتر است. این امر ممکن است از نتایج تخلیه ی اضافات خنک کننده های آب در آبهای سطحی باشد. در دریاچه های یوتروفیک و مناطق دریایی نسبتا محصور در خشکی، با افزایش عمق، غلظت اکسیژن به شدت کاهش می یابد. در برخی از موارد، شرایط حتی ممکن است بی هوازی باشد. تغییرات درجه حرارت فصلی در دریاچه ها، از نمونه های طبیعی اثرات دما بر غلظت اکسیژن در آب و اثرات زیست محیطی می باشد. در فصل زمستان، دما و غلظت اکسیژن موجود در آب در همه جا یکسان است. در فصل تابستان، آب در لایه های سطحی گرم تر از آب های عمیق تر بوده و در نتیجه حلالیت اکسیژن آن نیز پایین تر است. جلبک ها و گیاهان در لایه های سطحی برخلاف این روند فعالیت می کنند. آنها در دمای بالا مقدار زیادی اکسیژن تولید می کنند، که باعث می شود آب از اکسیژن اشباع شود. این گیاهان خیلی سریع میمیرند، و توسط میکرو ارگانیسم هایی که از اکسیژن استفاده می کنند تجزیه می شوند. این میکرو ارگانیسم ها در حال حاضر در لایه های سطحی منابع آب به وفور یافت می شوند. با این حال، مواد آلی اغلب در بخش های پایینی آب ته نشین شده و به صورت رسوبات باقی می مانند. این امر ممکن است موجب کمبود اکسیژن در فرایند تجزیه شود. هنگامی که یک تعادل زیست محیطی در دریاچه ها برقرار شود، ممکن است این مشکلات حل شود. با این حال، به هنگام تخلیه، کود دهی بیش از حد و غیره، مواد مغذی به آب اضافه می شود که باید تجزیه شوند و جلبک شکوفه را افزایش  دهند و ممکن است غلظت اکسیژن را کاهش داده و به سطحی برسانند که هیچ ارگانیسمی در آن زنده نمی ماند. این پدیده معمولا با نام اتروفیکاسیون شناخته می شود (مواد مغذی غنی= eutrophic ، مواد مغذی فقیر= oligotrophic). غلظت حیاتی اکسیژن برای ماهی 4 میلی گرم  O2در هر لیتر آب است.   عموما اکسیژن به صورت O2 خالص، در مقداری منتشر نمی شود که برای هیچ یک از ارگانیسم های هوازی خطرناک باشد. از لحاظ تئوری، چنین غلظت هایی قابل حصول هستند و فشار جزئی حیاتی برای هر گونه متفاوت است. اتم اکسیژن را می توان در تعدادی از ترکیبات آلی و معدنی سمی یافت. به عنوان مثال هایی برای ترکیبات سمی اکسیژن، می توان هایپر اکسیدها و پراکسید ها را نام برد. برخی از مواد در شرایط کم اکسیژن در آب سمی هستند، زیرا تنفس موجودات افزایش یافته و در نتیجه مواد با سرعت بیشتری جذب می شوند. برای موجودات بی هوازی اجباری، غلظت بالای اکسیژن سمی است. ازن زمانی که در تروپوسفر موجود باشد، یک آلاینده ی زیست محیطی محسوب می شود. در استراتوسفر به عنوان یک لایه ی محافظ عمل می کند که منعکس کننده ی اشعه ی ماوراء بنفش خورشیدی است. بدون این لایه ی ازن، زندگی بر روی زمین غیر ممکن خواهد بود. تعدادی از گونه های گیاهی به غلظت های بالای ازن در هوا حساس هستند. این علائم استرس واضحی را نشان نمی دهد، بلکه در قالب محدودیت هایی در رشد گیاهان خود را نشان می دهد. اکسیژن دارای سه ایزوتوپ پایدار و پنج ایزوتوپ ناپایدار است.   عوارض بهداشتی اکسیژن موجود در آب کدام اند؟ غلظت کل اکسیژن در بدن انسان حدود 60 درصد از وزن کل بدن است. این مقدار ممکن است به شدت متفاوت باشد، چرا که به طور عمده در مولکول های آب موجود است. همانطور که قبلا برای دیگر موجودات زنده توضیح دادیم، انسان اکسیژن را از طریق ریه ها جذب کرده، سپس آن را از طریق خون به ارگان های مختلف منتقل می کند. این اکسیژن توسط مویرگ های بسیار خوب به ارگان ها تحویل داده می شود.   اتم اکسیژن بخشی از هیدروکسیل، کربونیل، و دیگر گروه های کاربردی است و به صورت ترکیب با هموگلوبین از طریق خون منتقل شده و پس از آن به صورت میوگلوبین در عضلات ذخیره می شود. حضور اکسیژن در آب آشامیدنی مطلوب است، زیرا به تشکیل پوشش های محافظ در داخل لوله های فلزی انتقال آب کمک می کند. برای حصول این امر به غلظت 6/8 میلی گرم بر لیتر نیاز است. رادیکال های اکسیژن مسئول بیماری های اکتسابی مانند سرطان و بیماری های قلبی و عروقی هستند. هنگامی که غلظت اکسیژن موجود در هوا کمتر از 3٪ باشد، عموما مرگ از طریق خفگی رخ می دهد. در غلظت کمتر از 7٪، شخص ممکن است آگاهی اش را از دست بدهد. اکسیژن بیش از حد ممکن است کشنده باشد. غواصان ورزشی که اکسیژن خالص تنفس می کنند اغلب دچار گرفتگی می شوند. نوزادانی که در محل پرورش اطفال زودرس اکسیژن بیش از حد دریافت می کنند، عموما کور می شوند. اکسیژن به صورت ازن ممکن است به ریه ها آسیب برساند. اشکال سمی اکسیژن عبارتند از هایپر اکسیدها، پراکسیدها و رادیکالهای هیدروکسیل.   برای زدودن اکسیژن از آب، کدام یک از تکنولوژی های تصفیه ی آب را می توان استفاده کرد؟ از دلایلی که ممکن است شخصی بخواهد برای حذف اکسیژن از آب اقدام کند این است که اکسیژن ممکن است لوله های آب را خراب کند. با فرایندهای فیزیکی و شیمیایی مختلفی می توان این مشکل را حل کرد، برای مثال صمغ های تبادل یون. اصل اساسی این روش، واکنش بین هیدروژن و اکسیژن است: 2H2 + O2 -> 2H2O . این واکنش ممکن است توسط ترکیبات مختلفی کاتالیز شده و در نتیجه خود به خود به پایان برسد. اگر به مقدار کافی هیدروژن وجود داشته باشد، ممکن است صمغ های یونی که پالادیوم به آن ها افزوده شده است، غلظت اکسیژن آب را کاهش دهند.. -> N2 + 2 H2O O2 + N2H4: هیدرازین یک ترکیب کاهشی محتمل دیگر است که ممکن است به جای هیدروژن استفاده شود: O2 + N2H4 -> N2 + 2 H2O.  .   یک روش ساده تر که نمی توان در هر شرایطی استعمال نمود حذف حرارتی اکسیژن است. قابلیت انحلال گاز در آب در دمای تبخیر برابر صفر است. اصل تخلیه گاز حرارتی بر مبنای این واقعیت است. این فرایند به صورت تخلیه گازهای تحت فشار کمی بیش از فشار طبیعی (تا 5 بار)، و یا به صورت تخلیه گاز های خلاء تحت فشار کمی کمتر از فشار طبیعی عمل می کند. از سوی دیگر، غنی سازی آب با اکسیژن ممکن است به حذف آلاینده ها کمک کند. می توان توسط هوادهی مصنوعی، مثلا با هدایت آب به آبشار ها، با شستشوی آب از طریق هواده های سطحی، با قرار دادن هوا در فیلتر های فشار، با اضافه کردن هوا از طریق افزایش جریان آب (به عنوان مثال در مکان های خطرناک) و یا هوادهی با اکسیژن خالص به این مقصود دست یافت. هوادهی در کارخانه های تصفیه آب و حتی در رودخانه های وسیع قابل اجرا است. اکسیژن دارای اثر پاکسازی است، چون برای میکرو ارگانیسم ها ضروری است و چون ترکیبات را اکسیده می کند. بنابراین، آلودگی آب را توسط  BOD یا COD (تقاضای شیمیایی اکسیژن) نشان می دهند. مقدار BOD که اغلب استعمال می شود، غلظت اکسیژنی را نشان می دهد که توسط میکرو ارگانیسم ها ظرف پنج روز در 20 درجه ی سانتی گراد در یک محیط هوازی استعمال می شود تا مواد آلی را به دی اکسید کربن، آب و زیست توده ی جدید تبدیل کنند. و به عنوان میلی گرم O2  در هر لیتر فاضلاب بیان می شود. ضرب این عدد در حجم فاضلاب، مقدار مواد خطرناک را به دست می دهد. BOD در واحد زمان را بار BOD می نامند. موادی که به سختی تجزیه پذیر هستند، به دلیل کوتاه بودن زمان اندازه گیری، حذف شده اند. COD نشان دهنده ی مقدار اکسیژن (میلی گرم) لازم برای اکسید کردن تمام مواد اکسید شونده، در هر لیتر از فاضلاب است. این مواد نه تنها مواد آلی که به راحتی قابل تجزیه هستند، بلکه ترکیباتی را هم که به سختی قابل تجزیه هستند و ترکیبات مقاوم (برای مثال ترکیبات کلر آلی) را نیز شامل می شود و در نتیجه از مقدار BOD تجاوز می کند.   ازن می تواند برای تصفیه آب استفاده شود؛ برای مثال برای ضدعفونی استخر شنا و یا آب آشامیدنی. این ماده نسبت به گاز کلر ضد عفونی کننده ی قوی تری است، اما حفاظت در مقابل باکتری تنها تا مدت زمان مختصری بر جای می ماند. ازن فرم ناپایدار اکسیژن است و به همین دلیل به سرعت به  O2تبدیل می شود، که مطلوب است، زیرا ازن به ریه آسیب می زند.

  • PFOA و PFOS بیشترین‌ کربن‌های پرفلور تولید شده در سرتاسر جهان هستند

    PFOA و PFOS چه هستند، مشکلات آنها برای سلامتی چیست و چگونه وارد آب آشامیدنی می‌شوند؟ هردو مواد شیمیایی جاندار پلی فلوریناتی هستند که استفاده‌های تجاری زیادی دارند و به گستردگی و غلظت پایین در خوراک و محیط پخش شده‌اند. رسیدگی به آنها مشکل است و از نظر زیستی افت‌ نمی‌کنند، پس در سطوح پایین در فاضلاب و آب آشامیدنی یافت شده‌اند. به تعداد بسیار زیاد در خون انسان شناسایی شده‌اند.  PFOA اسید پرفلورواکتانوئیک (C7F15COOH)، و PFOS اسید پرفلورواکتان سولفوریک (C8F17SO3H)است. ترکیبات پرفلورینات زیادی در محیط وجود دارند از جمله محصولات تجاری و محصولات ثانویه و فاضلاب‌های کارخانجات تولیدی. PFOA و PFOS پرفلوروکربن‌هایی است که بصورت گسترده‌‌ترین شکل در جهان تولید شده‌اند. هردوحاوی هشت اتم کربن هستند که اغلب زنجیره خطی دارند. هر پسوند در نام بدین معناست که تمام اتم هیدروژن‌های موجود چسبیده به اتم های کربن با اتم‌های فلورین جایگزین شده‌اند. این باعث می‌شود که از نظر بیولوژیکی مواد شیمیایی پایدار و بسیار لیپوفوبیک (چربی‌های دفع نشده) و هیدروفوبیک (آب دفع نشده) شوند، همچنین باعث افزایش خاصیت اسیدی آنها می‌شود. همچنین آنها فراریت پایینی دارند. بعنوان عوامل فعال در سطحف آنها در محصولات صنعتی و تجاری زیادی از جمله پوشش‌های دافع آب و خاک روی قالی‌ها، پارچه، چرم، فوم‌های استفاده شده در آتش‌نشانی، آبکاری، عکاسی، پوشش‌های کاغذی و افت‌کش‌ها استفاده شده‌اند. برخی از ترکیبات PFOA و PFOS را می‌توان با افت وزن بالای مولکولی پرفلوروکربن‌ها شکل داد.    ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آنها انحلال پذیری آب و حمل زیستی بسیار تحت تاثیر کاتیون مرتبط با PFOA هستند. انحلال‌پذیری نمک آمونیوم(NH4+)  PFOA در آب دست کم 50 برابر بیشتر از انحلال‌پذیری شکل اسیدی است که قبلا به شدت یونیزه شده است. انحلال‌پذیری نمک‌های  PFOS در آب تقریبا به همان اندازه شکل اسیدی است. PFOS و مواد شیمیایی مربوطه در اسکاچ گارد بودند که توسط 3M ساخته شده، اما تولید آن در امریکا است، در سال 2000 آغاز بکارکرد. اسکاچ گارد در سال 2003 دچار تغییر ساختار شد و PFOS با اسید پرفلوروبوتان سولفوریک (PBOS) جایگزین شد. نیمه عمر PBOS در انسان‌ها حدود یک ماه است که برای PFOS 4/5 سال می‌باشد. مقدار موجود و وارد شده‌ی PFOS را همچنان می‌توان در شرایط بیشتر کنترل شده استفاده کرد.  PFOA در یک برنامه نظارتی آژانس محافظت از محیط امریکا (EPA) پوشش داده شد که مشخص کرد تا سال 2010 هشت شرکت برسر کاهش انتشارات جهانی از کارخانجات، کاهش پیش مواد شیمیایی که به PFOA شکسته می‌شوند، کاهش محتوای محصول تا 95درصد، و تلاش در جهت حذف آنها از انتشارات و محصولات تا سال 2015 توافق کردند. اتحادیه اروپا استفاده از PFOS در محصولات را در سال 2006 ممنوع کرد (حداکثر محتوا 005/0 درصد وزن)، اما کاربردهای فوتولیتوگرافی، متوقف کننده مه برای آبکاری با کروم و سیال‌های هیدرولیکی هوانوردی مستثنی شدند.      رویداد در انسان‌ها و حیوانات بررسی‌های بین 1999 تا 2004، PFOA، PFOS و سایر مواد شیمیایی پرفلور را در 95 تا 100 درصد نمونه‌های خون انسانی شناسایی کرد. بررسی‌های جدیدتر نشان می‌دهند که سطح خون درحال کاهش است. متوسط غلظت سرم در جمعیت کل امریکا 08/2 میکروگرم درهر لیتر برای PFOA و 31/6 میکروگرم در لیتر برای PFOS در سال 2011 و 2012 به ترتیب از 21/5 و 4/30 میکروگرم در 1999 و 2000 بود. افرادی که نزدیک یک کارخانه صنعتی زندگی می‌کنند متوسط سطح طرح PFOA در آنها 6/83 میکروگرم در لیتر بود. برای کارگران متوسط سطح سرم PFOA 760/1 میکروگرم در لیتر و PFOS 320/1 میکروگرم در لیتر بود. در برخی کشورهای غربی گزارش شده و سطوح بالایی در برخی حیوانات وحشی در سرتاسر جهان شناسایی شده است. 100 درصد PFOS وارد شده به شکم محدودبه پروتئین در موش، میمون و پلاسمای انسان است. بررسی موش‌ها نشان داد که دست کم 95 درصد PFOS پس از ورود به شکم جذب شده و تنها 5 درصد طی 48 ساعت حذف شده است. حذف نیمه عمر PFOS در انسان‌ها 4/5 سال طول می‌کشید. برای PFOA 3/2 سال است که نشان می‌دهد هر دو انباشته می‌شوندو اینکه سطح تحمل بدن نمی‌تواند کاهش اساسی یابد تا هنگامی که خوردن آن بطرز چشمگیری کاهش یابد. PFOS در انسان‌ها اغلب به کبد و خون وارد می‌شوند، همچنین در بند ناف و شیر نیز یافت شده است. در انسان‌ها مقدار PFOS در سرم و بافت کبد مشابه است درحالیکه در حیوانات مقادیر یافت شده در کبد بالاتر از سرم است. بررسی موش‌ها نشان داد که جذب PFOS با تنفس و از طریق پوست نیز صورت می‌گیرد.    اثرات بر سلامت انسان و حیوان بررسی بسیاری از انسان‌ها روابط بین خون انسان‌ها با سطوح مختلف ترکیبات پرفلورالکیل و اثرات معکوس برسلامت انسان را بررسی کرده است. آژانس مواد سمی و ثبت بیماری (ATSDR) گفت که تفسیر آنها مشکل است چون نتایج همیشه پایدار نیستند. پایدارترین نتایج دادند که ممکن است روابطی بین افزایش کلسترول خون و سطح بالای سرم  PFOA یا PFOS وجود داشته باشد. افزایش اسید اوره می‌تواند نشان دهنده ریسک افزایش یافته فشار خون بالا باشد. امکان آسیب به کبد با اثر مشاهده شده در حیوانات می‌تواند وجود داشته باشد. هرچند، ATSDR می‌گوید که انسانها و حیوانات اغلب واکنش متفاوتی به آن مواد شیمیایی دارند و همه اثراتی که در موش‌های دوز داده شده مشاهده نشده ممکن است در انسان‌ها دیده نشود. طبق گفته‌های ATSDR، مدرک قاطعی وجود ندارد که پرفلورروالکیل باعث سرطان در انسان‌ها شود. اگرچه برخی بررسی‌ها افزایش خطر سرطان در سطوح بالای رویارویی را نشان داده‌اند، اما ناپایدار بوده و بیشتر آنها عوامل مخل دیگر مانند سیگار کشیدن را کنترل نکرده‌اند. یک بررسی چندساله نزدیک یک کارخانه دوپان در وست ویرجینیا که PFOA تولید می‌کرد، همبستگی‌های دارای ابهامی تولید کرده است. بررسی جامع استین لیند و همکاران در سال 2010 نتیجه گرفت که شواهد اپیدمیک همچنان محدود هستند و تا به امروز برای نتیجه‌گیری کلی در مورد نقش PFOA برای هرکدام از بیماری‌ها ناکافی هستند. همینطور، بررسی نتایج حاملی توسط ساویتز و همکاران در سال 2009 می‌گوید: داده‌ها پشتیبانی کمی از ارتباط PFOA یا PFOS با نتیجه حاملگی، با کمی عدم قطعیت درخصوص تشنج آبستنی و اثرات کلی تولد دارند.   رویدادن و آشکارشدن در آب شناسایی PFOS و PFOA در چندین موقعیت اغلب در نزدیک کارخانجات تولیدی و مصرف کننده مانند فرودگاه‌ها که تخلیه انجام می‌گیرد و آلودگی آب و خاک وجود دارد گزارش شده است. چندین ترکیب پرفلورینات دیگر استفاده مشترکی دارند و در محیط و در انسان‌ها شناسایی شده‌اند، اما اخیرا PFOA و PFOS بیشترین توجه را به خود جلب کرده‌اند. قاعده سونم تنظیم نشده‌ی نظارت بر آلودگی EPA (UCMR 3) داده‌هایی را برای PFOS و PFOA همچنین چهار ترکیب پرفلورینات دیگر از 35060 نمونه در 4788 منبع آب عمومی گزارش داده است. سطح رویداد و آشکارشدن از آب آشامیدنی با استفاده از روش تحلیلی بسیار حساس روش USEPA 537 بسیار پایین بود. کمترین سطوح گزارش شده (MRL) برای UCMR 02/0 میکروگرم در لیتر یا 20 بخش از هر تریلیون برای PFOS و 04/0 میکروگرم در لیتر یا 40 بهش در هر تریلیون برای PFOA بود. غلظت مرجع آب آشامیدنی و مشاوران سلامت کوتاه مدت موقتی 2/0 میکروگرم در لیتر برای PFOS و 4/0 میکروگرم در لیتر بریا PFOA است. چهار ماده شمیایی پرفلورینات دیگر عموما در حد مشابهی از رویدادن و غلظت بودند اما EPA غلظت مرجعی برای آن مواد شیمیایی نداشت.    نگرانی‌های عمومی اخیرا در چندین موقعیت‌ افزایش یافته که آلودگی آب زیرزمینی در نیوهمپشایر و ورمونت شناسایی شد. سطوح بالا به اندازه 62/0 میکروگرم بر لیتر در برخی چاه‌های خصوصی نزدیک کارخانجات تولید پلاستیک شناسایی شد. چندین ایالت مشاوران سلامت صادر شده معمولا پایین‌تر از EPA است.    محک‌های مربوط به سلامت EPA سند جامع اثرات PFOA و PFOS بر سلامتی را برای بررسی همکاران در 2014 منتشر کرده است. 03/0 میکرگرم بر کیلوگرم در روز (1/2 میکروگرم در روز) را دوز مرجع (RfD) برای PFOS و 02/0 میکرگرم بر کیلوگرم در روز (4/1 میکروگرم در روز) را بعنوان RfD PFOA پیشنهاد داد. در 19 می 2016، EPA مشاوران سلامت مادام‌العمر را از RfDهای 02/0میکرگرم بر کیلوگرم در روز برای حساس‌ترین جمعیت، زنان شیرده، و عوامل قدم قطعیت (ایمنی) 300 و کمک 20 درصدی منبع مربوطه آب آشامیدنی را منتشر کرد که معمولا محدوده اضافه‌ای ارایه می‌کند. همچنین مدارک مستدلی در مورد سرطانزا بودن برای انسان نشان داد. EPA نتیجه گرفت که آب آشامیدنی با غلظت‌های تکی یا ترکیبی PFOA و PFOS زیر 70 بخش در تریلیون باعث اثرات معکوس سلامتی طی یک عمر رویارویی نمی‌شود. آن سطوح حد چشمگیری از محافظت برای حساس‌ترین جمعیت نشان می‌دهند. همچنین در یافته‌ها، منبع اصلی رویارویی خوراک و محصولات مصرفی و معمولا موردی محلی بود که کارخانه تولیدی یا حوزه هوایی این مواد شیمایی را تولید یا استفاده می‌کرد.    فناوری تصفیه آب چندین دستگاه تصفیه آب می‌توانند PFOS و PFOA را از آب آشامیدنی حذف کنند. این فناوری‌ها شامل کربن فعال دانه‌ای (GAC) است که می‌تواند بصورت حرارتی دوباره فعال شود، تبادل آنیون و اسمز معکوس (RO) و احتمال سایر فیلتراسیون‌های غشایی. میزان تاثیر فرایندهای تبادل آنیون می‌تواند تحت تاثیر مولفه‌های دیگری در آب باشد از جمله جامدات و جانداران محلول و فرایندهای غشا را می توان با افزودن سایر مواد معدنی بهبود بخشید. غلظت ضایعات ناشی از تبادل آنیون و غشا نیازمند مدیریت مناسب است و نباید در محیط رها شود.    نتیجه‌گیری چندین مرجع اولیه آب آشامیدنی را به عنوان منبع مهم رویارویی با PFOS و PFOA شناسایی می‌کنند اما براساس نتایج بزرگ مقیاس UCMR 3، این یافته‌ها برای منابع آب عمومی معتبر نیتس. خوراک بزرگترین کمک کننده به رویارویی عمومی افراد است اما برخی رویارویی‌ها می‌توانند ناشی از تنفس یا تماس پوستی با محصولات مصرف کننده باشند. روندهایکاهشی در رویایی انسان به دلیل محدودیت‌های جلوگیری، توقف تدریجی و باقیمانده محصولات باشد و این‌ها در سطوح خونی با جمعیت کمتر نشان داده شدهاند. اینکه به استاندارهای آب آشامیدنی نیاز هست یا اگر مشاوره‌ها برای محافظت از سلامت کافی هستند جای بحث دارد. رویارویی بالا با کارگران در کارخانجات تولیدی یا محصول همچنین اقداماتی نزدیک برخی جمعیت‌ها با شرایط شغل و رهاسازی محیطی محلی ارتباط دارند. با توجه به ATSDR، بررسی‌های اپیدمی شناسی انسان در مورد جمعیت‌هایی که بسیار در معرض این مواد هستند عموما متناقض می‌باشند، اگرچه افزایش کلسترول و همبستگی‌های نسبتا کم با آنزیم‌های کبد پیشنهاد شده‌اند. EPA نتیجه گرفت شواهد مستدلی برای ریسک سرطان انسان وجود دارد اما ریسک آن پایین‌تر از مقادیر تعیین شده برای سلامتی و قابل چشم‌پوشی است. مشورت‌های جدید سلامت آب آشامیدنی برای رویارویی تمام عمر 07/0 میکروگرم در لیتر (70 بخش در هر تریلیون) برای PFOA و PFOS فردی یا کلی است که جایگزین مشورت‌های موقتی کوتاه مدت می‌شود. این نوع مواد شیمیایی اصولا پس از بلعیدن یا افت زیستی در محیط از طریق متابولیزم دچار تغییر نمی‌شوند. زمان نگهداری طولانی و انباشت زیستی پس از بلعیدن نشان می‌دهد که رویارویی‌های موثر بیشتر از آن چیزی هستند که توسط سطوح جذب روزانه نشان داده شده. ترکیبات متعدد پرفلورینات ماندگار دیگر در محیط و خون انسان تضمینی برای کنترل هستند تا پتانسیل رویارویی شغلی و محیطی انسان را به حداقل برسانند.

  • قلع Sn و تصفیه آب

    قلع و آب: مکانیسم واکنشی، اثرات زیست محیطی و عوارض بهداشتی آب دریا به طور متوسط حاوی 1-10 ppt ، و آب رودخانه حاوی 6-40 ppt قلع است. جلبک دریایی لاکوتا به طور کلی حاوی 12 ppb و صدف های دریایی حاوی بیش از 160 ppb قلع هستند (جرم خشک). قلع محلول در آب، به طور کلی به صورت SnO(OH)3-  یافت می شود و ترکیبات مونو، دی و  تری اتیلین آن را هم در آب دریا و هم در آب شیرین می توان یافت. این ترکیبات تا حدودی به ترکیبات فرار تجزیه می شوند.   قلع به چه طریق و به چه صورتی با آب واکنش می دهد؟ تحت شرایط عادی قلع در آب پایدار است. هنگامی که با بخار آب داغ تماس پیدا کند، یک واکنش صورت می گیرد که به تشکیل تینوکسید و هیدروژن می انجامد: Sn + 2 H2O -> SnO2 + 2 H2   بعضی از ترکیبات قلع در آب هیدرولیز می شوند. برای مثال می توان به قلع (IV) کلرید اشاره کرد، که هنگامی که حرارت داده شود تینوکسید را تشکیل میدهد.   انحلال پذیری قلع و ترکیبات آن قلع ابتدایی در شرایط عادی (دمای 20 درجه سانتی گراد و فشار 1 بار) در آب انحلال ناپذیر است. بیشتر ترکیبات قلع نیز در آب حل نمی شوند، برای مثال می توان قلع (IV) اکسید قلع (II) هیدروکسید، قلع (IV) سولفید و تری بوتیلین (TBT) را نام برد. دیگر ترکیبات قلع مانند قلع (II) کلرید محلول در آب هستند. حلالیت ترکیبات آلی آن در آب نسبتا بد است، اما ممکن است توسط رسوبات جذب شوند.   علت وجود قلع در آب چیست؟ تعدادی از مواد معدنی قلع به صورت طبیعی به وجود می آیند، که تنها کاسیتریت نقشی در فرآیندهای تجاری ایفا می کند. جزء اصلی تشکیل دهنده آن، قلع (IV) اکسید، محلول در آب است و در نتیجه از هوازدگی ممانعت می کند. مقدار طبیعی قلع موجود در خاک و آب نسبتا کم است. انتشار قلع از طریق فرآیندهای انسانی 110 بار بیشتر از انتشار آن از طریق پردازش های زمین شناسی است.   قلع به صورت یک لایه محافظ بر روی قوطی های آهنی کشیده می شود تا از خوردگی آن جلوگیری کند. از این ویژگی عمدتا در تولید قوطی کنسرو استفاده می شود و مقدار نسبتا زیادی از قلع ممکن است از طریق هوازدگی قوطی های جلا نخورده وارد زنجیره غذایی شود. قوطی های کنسرو تا حدی بازیافت می شوند. قلع در آلیاژهای مختلفی، مانند قلع لحیم کاری، برنز و آمالگام مخصوص دندانپزشکی موجود است. با این حال، بیشترین مقدار قلع در قوطی ها استفاده می شود.   ترکیبات قلع مانند TBT به صورت مواد افزودنی پلیمری در رنگ انتیفولینگ به عنوان ماده نگهدارنده بدنه کشتی استفاده می شوند. همچنین ممکن است لایه نازکی از آن ها به صورت پوشش محافظی بر روی شیشه و سرامیک عمل کند. قلع (II) کلرید یک عامل کاهنده است و قلع (IV) سولفید به عنوان قلع برنز در نقاشی عمل می کند. قلع (II) فلوراید را به خمیر دندان می افزایند. ترکیبات آلی آن به صورت قارچ کش، حشره کش، آفت کش و باکتری کش استفاده می شوند. علاوه بر این، به صورت تثبیت کننده های حرارتی PVC و PCB نیز استعمال می شوند. آهن ربای ابررسانا، بلوک های سیلندر موجود در موتور و ترمزهای درام حاوی این فلز هستند. اکسید TBT برای خیساندن کاغذ دیواری، به عنوان یک ماده نگهدارنده ی چوب، و برای زدودن لجن از پساب صنعتی استفاده می شود. این ماده جزئی از کپسول آتش نشانی و فاضلاب الکترو صنعتی است. هنگامی که اقدامات امنیتی ناکافی باشند، قلع و ترکیبات آن ممکن است وارد محیط زیست شوند. ایزوتوپهای رادیواکتیو قلع در فیزیک هسته ای کاربرد دارند.   اثرات زیست محیطی قلع بر آب کدام اند؟ قلع احتمالا یک ماده ی غذایی لازم برای تعدادی از موجودات زنده است. این ممکن است به علت حضورش در گاسترین باشد که یک هورمون معدوی و رودوی است. در خاک نرمالی که توسط هوا خشک شده باشد، حدود 1-20 گرم در تن قلع وجود دارد، و گیاهان حاوی 0.8-7 ppm قلع هستند (جرم خشک). گیاهان به آسانی قلع را جذب  می کنند، اما آن را مصرف نمی کنند، بلکه معمولا در ریشه های گیاه باقی می ماند. غلظت های شدید قلع موجود در خاک بالاتر از 30 ppm می باشند. در برخی از خاک های آلوده غلظت قلع تا 2000 ppm یافت شده است. حدود 1-4 ppm از قلع (IV) اکسید به طور طبیعی در بسیاری از خاکها وجود دارد، اما در برخی از خاک ها این غلظت کمتر از 0.1 ppm است. ذغال سنگ نارس یک استثنا است که ممکن است حاوی 300 ppm قلع (IV) اکسید باشد.   ترکیبات قلع در صورت مصرف خوراکی ممکن است سمی باشند. هنوز معلوم نیست که دقیقا چه مقدار قلع منجر به سمیت می شود. ترکیبات قلع آلی به طور کلی غیر سمی هستند. سمیت سایر ترکیبات قلع به شدت متفاوت است. ترکیبات قلع آلی برای باکتری ها و قارچ ها سمی بوده، اما برای حیوانات و انسان سمی نیستند. غلظت قابل تحمل این ترکیب در خاک 50 ppm  است. ترکیبات سه گانه ی قلع با میتوکندری ها ترکیب شده و ممکن است فسفر زدایی اکسیداتیو را مختل نمایند. خوشبختانه، این مواد ممکن است توسط میکروب ها در خاک تجزیه شوند. و LD50  مشتقات سه گانه برای موش های صحرایی، بسته به ترکیب واقعی، بین 4 و 50000 میلی گرم بر کیلوگرم است. TBT ممکن است مشکلات عمده زیست محیطی را به دنبال داشته باشد. این ترکیب بسیار سمی است، اما با این حال از سال 1960، در رنگ های حفاظتی برای بدنه ی کشتی ها به کار می رفت. در سال 1980 یک نفر به این نتیجه رسید که TBT باعث تغییرات جنسیتی در حلزون آبی می شود، که ممکن است به شکست باروری منجر گردد. این اتفاق در غلظت های بالاتر از 1 ppb در آب رخ می دهد و اغلب تا 90٪ جمعیت را تحت تاثیر قرار می دهد. گونه های مورد بحث در معرض انقراض بودند. هنگامی که TBT در آب موجود است، مرگ و میر موجودات دریایی افزایش می یابد. افراطی ترین غلظت های TBT در مناطق ساحلی و مناطق شکار پیدا شد.   نمونه هایی از سمیت قلع عبارتند از LD50  700 میلی گرم بر کیلوگرم برای قلع (II) کلرید، LD50  2300 میلی گرم بر کیلوگرم برای قلع (IV) کلرید برای موش های صحرایی در صورت مصرف خوراکی. 10 ایزوتوپ پایدار و 19 ایزوتوپ ناپایدار قلع وجود دارد. 113Sn  به شدت سمی و رادیو اکتیو است.   عوارض بهداشتی قلع موجود در آب کدام اند؟ بدن انسان حاوی حدود 0.2 ppm  قلع است. هیچ مدرک عینی وجود ندارد که نشان دهد قلع یک ماده ی غذایی لازم است، جز این واقعیت که آن را تشکیل دهنده هورمون گاسترین می دانند (نگاهی به سطور پیشین بیندازید). تعدادی از منابع تحقیقات پیشین ذکر کرده اند که کمبود قلع ممکن است به ریزش مو، بی اشتهایی و آکنه منجر شود. مصرف روزانه ما از قلع حدود 0.3 میلی گرم است، که 0.2 میلی گرم از آن در مواد غذایی وجود دارد و باقی مانده آن را از طریق خوردگی کنسرو می توانید جذب کنید. در مواد غذایی غلظت قلع از 200-300 گرم در تن قابل تحمل است و در گذشته غلظت های تا 700 ppm وجود داشته است. استفراغ و اسهال از عواقب مقادیر سمی قلع هستند. از 3٪ قلع (II) و 1٪ قلع (IV) است که توسط بدن جذب می شود، بیشترش دفع می شود. مقادیر کمی به کبد و استخوان راه پیدا می کند. قلع فلزی عموما برای انسان غیر سمی است، حتی به هنگام مصرف غلظت های کمی برای یک دوره زمانی طولانی.  ترکیبات طبیعی قلع به ندرت بر سلامت انسان اثر میگذارد. برخی از ترکیبات قلع عوارض نامطلوب بهداشتی بر جای می گذارند. این ها عمدتا ترکیبات آلی قلع هستند. برای مثال، اکسید TBT باعث تحریک پوست، مشکلات تنفسی، استفراغ، سردرد و اختلالات صورت می شود. در آزمایشات حیوانی معلوم شد تترا اتیل قلع که به سرعت توسط پوست و غشاهای مخاطی جذب می شود، یک گاز عصبی است و در نتیجه ممکن است برای انسان سمی باشد. قلع (IV) هیدرید یکی دیگر از گاز های عصبی سمی است. تری متیل قلع و تری اتیل قلع، سمیت خفیفی برای انسان دارند، در حالی که تری پنتیل قلع به طور کلی غیر سمی و بنابراین به صورت یک آفت کش استفاده می شود. TBT  های مذکور ممکن است اختلالات هورمونی در انسان ایجاد کنند که در نهایت می تواند به ناباروری منجر شود.   برای زدودن قلع از آب، کدام یک از تکنولوژی های تصفیه ی آب را می توان استفاده کرد؟ مانند هر فلز دیگری، قلع را می توان توسط تبادل یونی از آب خارج نمود.

  • سیلیسیوم Si و تصفیه آب

    سیلیسیوم و آب: مکانیسم واکنشی، اثرات زیست محیطی و عوارض بهداشتی. سیلیسیوم پس از اکسیژن فراوان ترین عنصر بر روی زمین است. مقادیر زیادی از سیلیسیوم را می توان در مواد معدنی مختلف یافت و در اقیانوس ها و تقریبا تمام آب های دیگر به صورت اسید سیلیسیک به مقدار زیاد موجود است. غلظت سیلیسیوم در لایه های سطحی اقیانوس 30 ppb است، در حالی که لایه های عمیق تر آب ممکن است حاوی 2 ppm سیلیسیوم باشد. رودخانه ها به طور کلی حاوی 4 ppm سیلیسیوم هستند. سیلیسیوم معمولا به هنگام حل شن یونیزه نمی شود؛ بلکه به صورت ارتو سیلیسیک اسید (H4SiO4 or Si(OH)4) موجود است. این ترکیبات حاصل انحلال آهسته سیلیکا در آب هستند. رودخانه ها مقدار زیادی سیلیسیوم را با خود به دریا می برند. به احتمال زیاد، کمتر از 20٪ سیلیسیوم حل شده در رودخانه ها توسط فرآیندهای تحول بیولوژیکی یا شیمیایی حذف شده است.   سیلیسیوم به چه طریق و به چه صورتی با آب واکنش نشان می دهد؟ سیلیسیوم هرگز به صورت آزاد در طبیعت یافت نمی شود. این ماده در فرم بلوری اش فقط تحت شرایط درجه حرارت بسیار بالا واکنش پذیر است. آب و بخار آب احتمالا تاثیر کمی بر حلالیت سیلیسیوم دارند، زیرا یک لایه ی سطحی محافظ از جنس دی اکسید سیلیسیوم به سرعت تشکیل می شود. نمونه های بسیاری از ترکیبات سیلیسیومی که با آب واکنش می دهند وجود دارد. تترا فلوراید سیلیسیوم با آب واکنش داده و به فلورید هیدروژن تبدیل می شود. تترا کلرید سیلیسیوم واکنشی بسیار خشونت آمیز با آب می دهد. سیلیسیم های گروه اول و دوم به طور کلی نسبت به فلزات ناپایدار واکنش پذیرتر اند. محصولات واکنش های معمولی عبارتند از هیدروژن و یا سیلان ها  (SiH4)، برای مثال: Na2Si + 3H2O -> Na2SiO3 + 3H2.   انحلال پذیری سیلیسیوم و ترکیبات آن حلالیت در آب ترکیبات سیلیسیوم متفاوت است. اکسید سیلیسیوم در مقایسه با سایر مواد معدنی نسبتا نامحلول در آب است. پس از انحلال تعادل زیر شکل می گیرد: SiO2(s) + 2 H2O(l) <-> H4SiO4(s)   این تعادل حاوی اسید سیلیسیک است؛ یک اسید ضعیف که در طول هیدرولیز مواد معدنی سیلیسیوم نیز تشکیل می شود: H4SiO4(s) + H2O(l) <-> H3O+(aq) + H3SiO4-(aq)   حلالیت در آب دی اکسید سیلیسیوم 0.12 گرم بر لیتر است، در حالی که برای مثال کاربید سیلیسیوم نامحلول در آب است.   علت وجود سیلیسیوم در آب چیست همانطور که قبلا توضیح داده شد، سیلیسیوم بخشی از مواد معدنی مختلف است، که ممکن است در طول جریانات اقلیمی از آن ها منتشر شده باشد. همچنین در طول فعالیت های آتشفشانی در زیر آب منتشر می شود. آب موجود در فضاهای بین رسوبات دریایی نسبت به سطح دریا سیلیسیوم بیشتری دارد. جریان های موجود باعث می شوند که سیلیسیوم موجود در رسوبات به آب دریا بریزد. هوازدگی در قطب جنوب نیز به انتشار سیلیسیوم می انجامد. سیلیسیوم از طریق تثبیت پلانکتون، ته نشین شدن رسوبات و واکنش های سیلیسیوم محلول با کانی های خاک رس (معکوس هوازدگی) به طور طبیعی از آب حذف می شود. ماده اولیه برای سیلیسیوم تولید شده برای مقاصد تجاری، شن و ماسه است. مواد معدنی مانند تالک، میکا، فلدسپار، نفلین، اولیوین، ورمیکولیت، پرلیت و کائولینیت نیز حاوی سیلیسیوم هستند. سنگ های قیمتی مانند عقیق و یاقوت نیز حاوی سیلیسیوم اند.   فرآیندهای ساخت و ساز ترکیبات سیلیسیوم موجود در شن و ماسه و سیمان به تولید سیلیکات کلسیم می انجامد. تولید شیشه و چینی بر مبنای  شن و ماسه صورت می گیرد. سیلیسیوم به عنوان یک ماده کمکی در صنایع فولاد، شیمیایی و الکترون، استفاده شده و در آنجا در دماهای بالا پردازش می شود. فولاد و آلیاژهای دیگر در نهایت برای مثلا تهیه بلوک های موتور و یا سر سیلندر استفاده می شوند. ترکیبات سیلیسیوم قابل توجه در صنعت عبارتند از ترکیبات لاستیکی یا صمغ مانند، که به طور کلی در برابر آب مقاوم بوده و همچنین در برابر فرآیندهای اکسایش و هوازدگی شیمیایی مقاومت می باشند. این ترکیبات به عنوان گریس در دمای بالا، به عنوان یک کیت برای آب بندی پنجره، سقف و لوله ها، در شلنگ های پلاستیکی و در قطعات پلاستیکی موتورهای خودرو استفاده می شوند. روغن های سیلیسیوم در لوازم آرایشی و برای اشباع نساجی استفاده می شود. در ریز تراشه ها و همچنین در  ترانزیستور و دیگر قطعات الکترونیکی این عنصر یک نیمه رسانا است.   پنل های خورشیدی از نیمه رساناهای n از جنس سیلیسیوم و آرسنیک و نیمه رساناهای p از جنس سیلیسیوم و بور تشکیل شده اند. شکل ابتدایی این عنصر در لنزهای چشمی و منشور های نور مادون قرمز به کار می رود. سیلیسیوم کاربید تقریبا به سختی الماس است و به عنوان یک ساینده استفاده می شود. کریستال های کوارتز که به طور طبیعی وجود دارند و به صورت شیمیایی تولید می شوند، زمانی که با برق تماس پیدا کنند، در فرکانس های بسیار دقیقی به ارتعاش در می آیند. این مواد ممکن است در ساعت، رادیو و تلویزیون استفاده شوند. سیلیسیوم قلیایی به مواد شوینده، چسب و مواد سفیدکننده ی منسوجات افزوده می شود.   زئولیت ها سیلیسیوم هایی هستند که به عنوان تنظیم کننده فوم در مواد شوینده استفاده می شوند. این ها بر کیفیت آب تاثیر مستقیم می گذارند. سایر ترکیبات سیلیسیوم را می توان به عنوان جاذب استفاده کرد.   اثرات زیست محیطی سیلیسیوم بر آب کدام اند؟ دی اکسید سیلیسیوم یک ماده ی غذایی لازم برای موجودات مختلف است. مکانیسم مصرف آن در حال حاضر نامشخص است. دیاتوم ها و اسفنج های دریایی از سیلیسیوم برای تقویت اسکلتشان استفاده می کنند. موهای کوچک گزنه ها نیز از سیلیسیوم تشکیل شده است. جوجه و موش نیز برای رشد استخوان به سیلیسیوم نیاز دارند. به احتمال قوی سیلیسیوم یک ماده غذایی لازم برای انسان است، زیرا پوست و بافت همبند حاوی مقدار قابل توجهی از این عنصر هستند.   سیلیسیوم برای رشد گیاه نیز ضروری است. گونه های مختلف گیاهی حاوی حدود  200- 62000 ppm سیلیسیوم هستند (جرم خشک). در ساقه و برگ گیاهانی مانند قاصدک و بامبو سیلیسیوم وجود دارد که موجب افزایش ثباتشان می گردد.   سیلیسیوم  هنگامی که در آب باشد به طور کلی بی ضرر است، زیرا به طور طبیعی در مقادیر زیاد موجود است. غلظت های بالای غیر طبیعی ممکن است رشد جلبک را محدود کند. موجودات آبی ممکن است توسط هر نوع سیلیکات ابدار که جایگزینی برای فسفات موجود در مواد شوینده است، تحت تاثیر قرار گیرند. سیلیسیوم سه ایزوتوپ طبیعی دارد که همگی غیر رادیواکتیو هستند و در حال حاضر از وجود هفت ایزوتوپ ناپایدار اطمینان داریم.   عوارض بهداشتی سیلیسیوم موجود در آب کدام اند؟ بدن انسان حاوی مقدار کل 1 گرم سیلیسیوم است که در سنین بالاتر کاهش می یابد. سیلیسیوم یک ماده غذایی لازم برای تعدادی از موجودات است، و در نتیجه برای انسان نیز یک ماده غذایی لازم در نظر گرفته می شود. موجودات عمدتا برای رشد استخوان به سیلیسیوم نیاز دارند، در حالی که این عنصر عمدتا در پوست و بافت همبند یافت می شود. مصرف روزانه ی آن ممکن است بین 20 تا 1200 میلی گرم متفاوت باشد و عمدتا با خوردن دانه ها تامین می شود. کمبود سیلیسیوم امر ناشناخته ای است. تمام انواع طبیعی سیلیسیوم، شن و ماسه و ترکیبات سیلیسیوم غیر سمی هستند. سیلیسیوم ابتدایی فاقد آثار واضح سمیت است. غلظت بالای ترکیبات سیلیسیوم محلول ممکن است عملکرد فسفر را مختل کند. تعدادی از ترکیبات سیلیسیوم بافتی فیبر مانند دارند و سرطان زا هستند، برای مثال آزبست. ذرات ریز ترکیبات سیلیسیوم ممکن است سیلیکوزیس را ایجاد کنند که یک بیماری معمولی مرتبط با کار مربوط به کارگران معدن یا سنگ شکن است. در این بیماری حفره های ریوی سخت شده و انعطاف پذیریشان کاهش می یابد و تنگی نفس و نفس نفس زدن را در پی دارد. فقط استنشاق ذرات سیلیسیوم می تواند منجر به این بیماری شود. کاشت سینه سیلیسیومی ممکن است سیستم ایمنی خودکار را مختل کرده و حتی منجر به سرطان شود. با این حال هیچ شاهد علمی برای اثبات این ادعاها وجود ندارد. سیلیسیوم در حال حاضر برای درمان قولنج و گازهای روده در قرص معده استفاده می شود. تعدادی از ترکیبات سیلیسیوم، مانند هالوژن های سیلیسیوم، خورنده و بسیار سمی هستند. تترا کلرید سیلیسیوم محرک چشم است و همچنین ممکن است مشکلات تنفسی و التهاب پوست را نیز باعث شود. در آب آشامیدنی تنها اسید سیلیسیک موجود است که نسبتا بی خطر است.   برای زدودن سیلیسیوم از آب، کدام یک از تکنولوژی های تصفیه ی آب را می توان استفاده کرد؟ سیلیسیوم به طور عمده در آب آشامیدنی به عنوان اسید سیلیسیک حاضر است و با توجه به سلامت انسان نیازی به زدودن آن نیست. می توان در تصفیه آب از ترکیبات سیلیسیوم به عنوان جاذب استفاده کرد.

  • تصفیه آب و اسید و باز موجود در آب

    اثرات تغییرات ph بر اکوسیستم آب شیرین رسوب آلوده نشده (یا باران)، در تعادل با دی اکسید کربن موجود در اتمسفر، دارای ph 5.6 است. تقریبا در همه جای جهان pH  باران پایین تر از این مقدار است. آلاینده های اصلی که مسئول رسوب اسیدی (یا باران اسیدی) هستند، عبارتند از دی اکسید گوگرد (SO2) و اکسیدهای نیتروژن(NOx) . رسوب اسیدی عمدتا بر pH آب شیرین اثر می گذارد. انتشارات نیتروژن و گوگرد از منابع طبیعی و انسانی می آیند. انتشارات طبیعی برای مثال انتشارات آتشفشان، رعد و برق، و فرآیندهای میکروبی را شامل می شوند. ایستگاه های برق و کارخانه های صنعتی، مانند استخراج معادن و ذوب سنگ معدن غنی از گوگرد و احتراق سوخت های فسیلی، بزرگترین مقادیر گوگرد و اکسیدهای نیتروژن و دیگر ترکیبات اسیدی را منتشر می کنند. این ترکیبات در نسبت های غیر معمول با بخار آب مخلوط می شوند و رسوب اسیدی با PH 4.2 تا 4.7 را ایجاد می کنند که اسیدیته ی آن بیش از 10 برابر رسوب طبیعی است. اسیدی شدن آب شیرین در یک منطقه به مقدار کربنات کلسیم (سنگ آهک) موجود در خاک بستگی دارد. سنگ آهک می تواند به عنوان بافر (خنثی کننده) اسیدی شدن آب شیرین عمل کند. در دریاچه هایی با ظرفیت بافر کمتر، اثرات رسوب اسیدی بسیار بیشتر است. بسیاری از آسیب های وارده به حیات آبزیان در مناطق حساس با ظرفیت بافری کم، در نتیجه ی «شوک اسیدی» است. این شوک در زمان ذوب شدن برف ها در بهار یا پس از یک باران غیر منتظره سنگین، با رواناب ناگهانی مقادیر زیادی از آب های بسیار اسیدی و یونهای آلومینیوم به دریاچه و رودخانه ها ایجاد می شود.   اثرات رسوب اسید بر حیات آبزیان PH طبیعی اغلب دریاچه ها، رودخانه ها و حوضچه ها ی آب شیرین، در محدوده ی 6 تا 8 است. زمانی که pH اکثر سیستم های آبی به کمتر از 6 و به خصوص زیر 5 می رسد، رسوب اسید اثرات زیست محیطی مضر زیادی دارد.   برخی از اثرات افزایش اسیدیته در سیستم های آبی عبارتند از: - زمانی کهpH  به 5 نزدیک شود، گونه های نامطلوب پلانکتون ها و خزه ها ممکن است شروع به حمله کرده و جمعیت ماهی هایی مانند ماهی خاردار دهان ریز، از بین می روند. - درpH  کمتر از 5، جمعیت ماهی ها شروع به ناپدید شدن می کند، مناطق پایین آب از مواد  بی زوال پوشیده می شود و ممکن است خزه ها بر مناطق نزدیک ساحل مسلط شوند. - درpH  کمتر از 4.5، آب اساسا عاری از ماهی است. یونهای آلومینیوم (Al3+) به مواد معدنی موجود در خاک های اطراف  متصل ده و ممکن است به دریاچه ها بریزند و در آنجا می توانند با تحریک بیش از حد تشکیل مخاط، انواع بسیاری از ماهی ها را به کشتن دهند. این امر از طریق گرفتگی آبشش ها موجب خفگی ماهی ها می شود. همچنین می تواند موجب استرس مزمن شود که ممکن است ماهی ها را نکشد، بلکه منجر به کم شدن وزن بدن و کوچکتر شدن اندازه ی آن ها شود و توان رقابت ماهی ها برای یافتن مواد غذایی و زیستگاه را کاهش دهد. به نظر می رسد که جدی ترین اثر مزمن افزایش اسیدیته در آبهای سطحی، تداخل با چرخه ی تولید مثل ماهی ها باشد. میزان کلسیم در ماهی ماده ممکن است به حدی کاهش یابد که قادر به تولید تخم نباشد و یا تخم ها موفق به عبور از تخمدان نشوند و یا در صورت بارور شدن، تخم یا لارو رشد غیر طبیعی داشته باشند (EPA, 1980). pH  شدید می تواند ماهی های بالغ و بی مهرگان را مستقیما بکشد و همچنین می تواند به ماهی های در حال رشد صدمه بزند. همچنین می تواند ماهی را از پوشش چسبناکش محروم سازد و سطح بالای pH، به دلیل قلیایی بودنش، پوست ماهی را می ترکاند. زمانی که pH آب شیرین به شدت قلیایی می شود، اثرات آن بر ماهی عبارتند از: مرگ، آسیب به سطوح بیرونی مانند آبشش ها، چشم ها و پوست و ناتوانی در دفع زباله های ناشی از سوخت و ساز بدن. pH  بالا نیز ممکن است سمیت مواد دیگر را افزایش دهد. به عنوان مثال، سمیت آمونیاک در pH 8 از سمیت آن در pH 7 ده برابر شدیدتر است. این ماده زمانی که در شرایط قلیایی یافت شود، برای حیات آبزیان مستقیما سمی است. غلظت های کمی از آمونیاک به طور کلی برای تخلیه مجاز است.

  • تصفیه آب و رایج ترین فلزات سنگین و منشأ و عوارض آن ها بخش دوم

    بخش دوم مقاله تصفیه آب و رایج ترین فلزات سنگین و منشأ و عوارض آن ها . برای مطالعه بخش اول روی لینک قبل کلیک نمایید.   بیسموت BISMUTH این عنصر فقط در صورت مصرف مقادیر گرمی لازم، درست قبل از رخ دادن علائم مسمومیت، کمی سمی محسوب می شود. تنها بین 5 تا 10 درصد از مقدار خوراکی نمک های محلول بیسموت به داخل خون جذب می شود. بیسموت از فراورده های جانبی پالایش سنگ معدن سرب و مس است. بیسموت استفاده های درمانی با عملکرد های ضد میکروبی، ضد ترشحی و ضد التهابی دارد. بیسموت ساب سالیسیلات Bismuth subcitrate (پپتو بیسمول) در معده به سالیسیلیک اسید و بیسموت نامحلول هیدرولیز می شود. می تواند در بند آوردن اسهال مسافران موثر باشد. از نظر تاریخی، بیسموت برای درمان سیفلیس استفاده شده است. از بیسموت در آلیاژهایی با نقطه ذوب پایین و لحیم کاری استفاده تجاری می شود و معمولا در سر آب پاش های «خودکار» برای مثال در ساختن آتش نشان ها به کار می رود. بیسموت اغلب یک جزء تشکیل دهنده از رنگدانه ها، رنگ ها، لعاب سرامیک، شیشه ها، و برخی از مواد نیمه رسانا است. برخی از مواد آرایشی از جمله رژ لب ممکن است حاوی اکسیدهای بیسموت به صورت رنگدانه (سفید صدفی) باشند. الکترودهای خشک باتری سلولی (کاتد) ممکن است حاوی بیسموت باشند. در مقادیر زیر گرم، هیچ اثر سمی برای بیسموت مستند نشده است. همچنین، وجود مشکلات بهداشتی به دلیل آلودگی محیط زیست توسط بیسموت نیز مستند نشده است (Tsalev p. 101, 1983). علائم فیزیولوژیکی اولیه ی ازدیاد بیسموت ممکن است یبوست یا بی نظمی روده، نفس ناپاک، تغییرات رنگ پوست و تغییرات رنگ لثه (به رنگ کبود) و ورم دهان را شامل شوند. از تست های آزمایشگاهی تجزیه و تحلیل تمام عناصر خون و مو می توان برای سنجش وضعیت بیسموت کمک گرفت. گاهی افزایش بیسموت موجود در ادرار ممکن است موجب توزیع دیسیول چلاتر ها   dithiol chelators شود (DMPS, DMSA). بیسموت دارای میل ترکیبی بسیار بالایی برای گروه های سولفیدریل  sulfhydryl است.   کادمیوم  CADMIUM این عنصر سمی موذی است که با تجمع مزمن بر عملکرد کلیوی، ریوی و بافت های قلبی و عروقی، استخوان و سیستم عصبی محیطی تاثیر می گذارد. بدون مداخله، نیمه عمر بیولوژیکی کادمیوم در انسان بیش از 20 سال است (Harrison’s Principles of Internal Medicine, 13th ed, pp 2463-64) (اصول طب داخلی هاریسون، ویراست 13هم، صص 2463-64). بروزات مزمن مرتبط با این درجه ی ازدیاد کادمیوم عبارتند از: فشار خون بالا، کاهش وزن، کم خونی میکروسیتیک-هیپوکرومیک  microcytic-hypochromic anemia، لنفوسیت lymphocytosis، پروتئینوری proteinuri ناشی از هدر رفتن میکروگلبولین بتا 2 (beta2 microglobulin)، آمفیزم emphysema و فیبروز ریوی pulmonary fibrosis (در صورتی که آلودگی از طریق استنشاق جذب شده باشد)، تصلب شرایین atherosclerosis، استئومالاسیا steomalacia، کمر درد و نوروپاتی محیطی atherosclerosis.   استنشاق حاد گرد و غبار، دود یا نمک های محلول کادمیوم ممکن است موجب سرفه، سینه پهلو و خستگی شود. بروزات سمیت کادمیوم ممکن است توسط ظرفیت حفاظتی و سم زدایی فرد کاهش یافته یا به تاخیر بیفتد. روی و ویتامین E در مقابل این سمیت محافظ هستند. متالوتیونین metallothionein و گلوتاتیون glutathione  با کادمیوم Cadmium ترکیب شده و به سم زدایی اولیه ی آن کمک می کنند. سیگار کشیدن می تواند یک منبع برای 0.1 میکروگرم کادمیوم در هر سیگار  باشد (HEW Pub. No. NIOSH 76-1 92, US Govt. Printing Ofc., 1976). (انتشارات HEW، شماره NIOSH 76-1 92، دولت امریکا، چاپ Ofc، 1976). برخی از مقامات پزشکی کادمیوم  را یکی از علل ایجاد سرطان ریه می دانند (Harrison’s Principles, 13th ed, op. cit. pp 2463) (اصول هریسون، ویراست  13ام، مأخذ ذکر شده. ص 2463). دیگر منابع حرفه ای یا محیطی آن عبارتند از: فعالیت ها ی استخراج و ذوب، رنگدانه ها و رنگ ها، آبکاری، قطعات آبکاری شده (به عنوان مثال، پیچ و مهره ها)، باتری ها (نیکل سی دی)، پلاستیک ها و لاستیک های مصنوعی، فرآیندهای عکاسی و حکاکی، درام های قدیمی برخی نسخه های ماشین آلات، نور رسان ها و سلول های فتوولتائیک، و برخی از آلیاژهای مورد استفاده در لحیم کاری و جوش کاری. «کادمیوم قرمز» که در آکریلیک های دندانی (دندان مصنوعی) استفاده می شود، می تواند یک منبع قابل توجه تماس با کادمیوم برای کسانی باشد که دندان مصنوعی یا تکنولوژی های دندانی یا دندانپزشکی می سازند یا اصلاحات ریزی (سابیدن) در دندان مصنوعی ها ایجاد می کنند. دندان مصنوعی های اکریلیک بدون کادمیوم در حال حاضر موجود است. بسته به میزان ابقاء خالص کادمیوم، ممکن است بعد از تجویز EDTA و به احتمال کمتر به هنگام تجویز DMPS، DMSA یا D-penicillamine، افزایش میزان کادمیوم موجود در ادرار رخ دهد. اندازه گیری کادمیوم خون ممکن است منجر به تشخیص نگردد (Harrison’s Principles of Internal Medicine, 13th ed., pp 2463) (اصول طب داخلی هاریسون، ویراست 13 ام، ص 2463).   سرب LEAD منابع سرب عبارتند از: رنگ های قدیمی سربی، باتری، صنعت ذوب فلزات و تهیه ی آلیاژ، بعضی از انواع لحیم، گیاهان ایروودیک، برخی از اسباب بازی ها و محصولات چینی، لعاب روی سرامیک های (خارجی)، سوخت های حاوی سرب (ترکیب روغن موتور) ، گلوله ها و قلاب های ماهیگیری، رنگ های هنری حاوی رنگدانه های سرب، و لولاهای حاوی سرب در برخی از سیستم های آب شهری. اغلب آلودگی سرب از طریق بلع دهانی غذا یا آب آلوده و یا از طریق خوردن و به دهان بردن مواد حاوی سرب توسط کودکان رخ می دهد.   درجه جذب خوراکی سرب به محتویات معده (معده خالی جذب را افزایش می دهد) و به وضعیت مواد معدنی موجود در بدن بستگی دارد. کمبود روی، کلسیم یا آهن ممکن است موجب افزایش جذب سرب شود. تماس پوستی خفیف است. استنشاق در نتیجه ی استفاده ی تقریبا جهانی از سوخت خودرو بدون سرب کاهش چشمگیری یافته است. سرب به طور گسترده در استخوان تجمع یافته و تشکیل هم heme  و هموگلوبین  hemoglobin در سلول های پیش ساز اریتروئید erythroid را متوقف می کند. سرب موجود در استخوان می تواند با تغییر وضع استخوان به بافت های نرم انتشار یابد، که رشد و تغییرات هورمونی مربوط به یائسگی و پوکی استخوان می توانند این فرایند را تسریع بخشند. سرب اثرات فیزیولوژیک و پاتولوژیک در بافت های بدن می گذارد که ممکن است ناشی از سطوح سرب نسبتا کم تا سطوح سمی حاد آن باشد. در کودکان، اختلالات رشد و مشکلات رفتاری ممکن است در سطح نسبتا پایین رخ دهد که عبارتند از: از دست دادن  IQ، از دست دادن شنوایی و رشد ضعیف. با افزایش غلظت سرب، ممکن است موارد زیر رخ دهد: اختلال در متابولیسم ویتامین D، اثرات اولیه بر روی گلبول های قرمز و آنزیمولوژی سلول های پیش ساز اریتروئید، افزایش پروتوپورفیرین گلبول قرمز، سردرد، کاهش سرعت انتقال عصبی، حس کردن طعم فلز، از دست دادن اشتها، یبوست، سنتز هموگلوبین ضعیف ، قولنج، کم خونی فرانک، لرزش، اثرات نفروتوکسیک با اختلال دفع کلیوی اسید اوریک، نوروپاتی و انسفالوپاتی. سرب در سطح نسبتا پایین می توانند به همراه دیگر عناصر سمی (برای مثال کادمیوم، جیوه) باعث مسمومیت همنیروزادی شود. ابقاء بیش از حد سرب را می توان پس از تحریک توسط (Ca-EDTA (iv یا DMSA خوراکی، با آزمایش ادرار سنجید. تجزیه و تحلیل تمام خون تنها می تواند منعکس کننده ی تماس های اخیر با سرب باشد و با کل سرب موجود در بدن همبستگی درستی ندارد. برای مشاهده مطالب مرتبط با سرب، مقالات زیر را مطالعه نمایید. سرب و تصفیه آب مکانیسم واکنشی و اثرات زیست محیطی و عوارض بهداشتی  سرب چیست و چگونه آن را از آب شرب حذف کنیم حذف سرب از آب آشامیدنی با کمک دستگاه تصفیه آب     جیوه MERCURY نشانه شناسی آن به عوامل بسیاری بستگی دارد، از جمله: شکل شیمیایی جیوه ی جذب شده و انتقال آن در بافت های بدن، حضور دیگر مواد سمی هم افزا (سرب و کادمیوم چنین اثراتی دارند)، وجود یک بیماری که باعث آلوده شدن و یا غیر فعال شدن لنفوسیت یا سرکوب کننده ی سیستم ایمنی باشد، سطح مواد شیمیایی زنوبیوتیک xenobiotic و متابولیت های سولفیدریل زا (مانند گلوتاتیون) در اندام ها، و غلظت مواد مغذی محافظ (مانند روی، سلنیم و ویتامین E).   نشانه های اولیه ی آلودگی با جیوه عبارتند از : کاهش حواس لامسه، شنوایی، بینایی و چشایی، حس کردن طعم فلز در دهان، خستگی یا عدم استقامت فیزیکی و افزایش ترشح بزاق. علائم احتمالی تماس ملایم یا مزمن عبارتند از : بی اشتهایی، بی حسی و پارستزی(خواب رفتگی)، سردرد، فشار خون بالا، کج خلقی و تحریک پذیری، و عدم کارکرد سیستم ایمنی و اختلال احتمالی در نظم ایمنی بدن. بیماری های پیشرفته ناشی از مسمومیت با جیوه عبارتند از : لرزش و ناهماهنگی، کم خونی، جنون، رفتارهای جنون آمیز، اختلالات خود ایمنی احتمالی و اختلال یا از کار افتادگی عملکرد کلیوی. توجه داشته باشید که در صورت آلودگی با جیوه در مدت زمان طولانی، ممکن است دفع کلیوی جیوه (و متابولیت های نرمال) مختل شده و سطح جیوه ی موجود در ادرار ممکن است به دلیل نارسایی کلیه تنها کمی بالا باشد یا اصلا بالا نباشد.   جیوه در مورد زیر استفاده می شود: در آمالگام های دندانی (50٪ وزن)، در چاشنی های انفجاری، در برخی از واکسن ها به شکل مایع خالص برای دماسنج ها، فشارسنج ها و تجهیزات آزمایشگاهی، در باتری ها و الکترودها (جیوه ی سفید)، در قارچ کش ها و آفت کش ها و در صنعت کاغذ. استفاده از قارچ کش / آفت کش جیوه به دلیل نگرانی های زیست محیطی کاهش یافته است، اما بقایای استفاده های پیشین جیوه باقی مانده اند. انتشارات ناشی از سوخت زغال سنگ زباله سوز های نیروگاه ها و بیمارستان ها، منابع قابل توجهی از آلودگی جیوه هستند. متیل جیوه، که شکل رایج و سمی آن است، توسط متیلاسیون موجودات زنده ی آبزی یا رسوبات (رسوبات آب شیرین و اقیانوس، هر دو) به وجود می آید. متیل جیوه در جانوران آبزی و ماهی ها تجمع می یابد و در زنجیره ی غذایی ذخیره می شود تا به غلظت های بالایی در ماهی های بزرگ و پرندگان شکاری برسد. جز از طریق ماهی، مصرف جیوه ی انسان از طریق غذا ناچیز است مگر اینکه مواد غذایی اش توسط یکی اشکال یا منابع مذکور آلوده شده باشد. مصرف روزانه ی ماهی می تواند مصرف 1 تا 10 میکروگرم جیوه در روز را موجب شود که اکثریت آن آلی است، یعنی متیل جیوه. بسته به میزان و نوع جیوه ی موجود در بدن، مدت و دوز عوامل سم زدایی، ممکن است بعد از تجویز DMPS ، DMSA  یا D-penicillamine ، افزایش جیوه ی موجود در ادرار رخ دهد. تجمع جیوه را همچنین می توان با مقایسه ی سطح جیوه ی موجود در مدفوع (مشاهدات ضرو) قبل و بعد از تست l.V  ویتامین  C  مورد ارزیابی قرار داد. تجزیه و تحلیل خون و به خصوص سلول های خونی فقط برای تشخیص تماس های اخیر یا در حال انجام (متیل) جیوه ی آلی مفید هستند.   نیکل NICKEL به غیر از مواجهات شغلی خاص، اغلب نیکل جذب شده از طریق غذا و یا نوشیدنی وارد بدن می شود و بسته به موقعیت جغرافیایی، نوع غذا، و تامین آب، مصرف آن می تواند توسط بیش از 100 عامل متفاوت باشد. بسته به شکل شیمیایی و عوامل فیزیولوژیکی، از 1 تا 10 درصد نیکل موجود در غذا ممکن است از طریق دستگاه گوارش جذب خون شود. ادرار، تماس های اخیر با نیکل را نشان می دهد و مقدار نیکل موجود در آن ممکن است با توجه به عوامل فوق، روز به روز متفاوت باشد. منابع نیکل متعدد بوده و موارد زیر را شامل می شود: سیگار (2 تا 6 میکروگرم نیکل در یک سیگار معمولی) خروجی اگزوز موتور دیزل (ذرات ممکن است حاوی 10 میلی گرم بر گرم جیوه باشند) مواد غذایی، به ویژه: کاکائو، شکلات، محصولات سویا، آجیل ها و روغن های هیدروژنه باتری های نیکل کادمیوم مواد غیر قیمتی و نیمه قیمتی دندان سازی پروتز های حاوی نیکل آبکاری، اشیاء آبکاری شده، جواهرات لباس رنگدانه ها (معمولا برای سرامیک یا شیشه) مواد کاتالیست (برای فرآیندهای هیدروژنه ی مواد غذایی، نفت و پتروشیمی) جرقه ی جوشکاری پالایش نیکل و فرآیندهای متالورژیکی    بیشترین آلودگی های بالینی مشاهده شده ی نیکل به صورت درماتوز اعم از درماتیت تماسی و درماتیت آتوپیک، بروز می یابند. با این حال، نیکل سیستم ایمنی بدن را فوق حساس می کند و باعث می شود به بسیاری از مواد مختلف پاسخ های بیش از حد آلرژنیک بدهد. از آنجا که نیکل می تواند با پیوستن به سایت ها ی آنزیم ها، جایگزین روی شود، می توانید اثرات  غیرفعال سازی یا فعال سازی بر این آنزیم ها داشته باشد. مشاهده شده است که حساسیت به نیکل در زنان، سه تا پنج برابر شایع تر از مردان است. سایر تست های آزمایشگاهی و یافته های بالینی که می تواند ازدیاد نیکل را تشخیص دهند، عبارتند از : تجزیه و تحلیل عنصر مو، ارائه ی تست های آلرژی متعدد  مربوط به حساسیت ها، درماتیت ها، تست مثبت برای «حساسیت به نیکل»، تست پروتئین ادرار و تست اسید آمینه ی ادرار (با تجزیه و تحلیل اسید آمینه ی موجود در ادرار 24 ساعته). اقدامات سم زدایی با توزیع EDTA یا عوامل سولفیدریل (DMPS، DMSA و D-penicillamine) ممکن است بسته به  بار بدن و تحرک در بافت ها، طول مدت درمان، دوز و عوامل دیگر، سطح نیکل موجود در ادرار را افزایش دهد.  برای مطالعه مقاله نیکل و تصفیه آب روی لینک قبل کلیک نمایید.    قلع TIN قلع بلعیده شده اگر به شکل غیر آلی باشد، چندان جذب نخواهد شد. پوششی از جنس اکسید سریعا بر روی قلع فلزی تشکیل می شود، و نمک ها می توانند به سرعت اکسیده شده و در نتیجه نامحلول گردند. اما قلع آلی زیست-دستیاب است و با سهولت بیشتری جذب می شود. بعضی از ترکیبات قلع آلی مانند آلکیلتین های کوتاه زنجیره می توانند جذب پوستی شده و موجب فساد چربی گردند. معمولا دریافت روزانه ی کمی از قلع (غیر سمی) توسط مواد غذایی و نوشیدنی صورت می گیرد، و این مقادیر قلع دریافتی، به نوع مواد غذایی، بسته بندی، کیفیت آب آشامیدنی و مواد لوله کشی آب بستگی دارد.   انتظار می رود که مجموع مصرف روزانه از 0.1 تا 15 میلی گرم متفاوت باشد. قلع در بسیاری از آلیاژهای فلزی و لحیم کاری موجود است. برنز، برنج و ترکیب قلع و سرب حاوی این عنصر است. رنگ، رنگدانه ها و نرم کننده های مواد سفید کننده حاوی قلع هستند. برای آبکاری ضد خوردگی اجزاء فولادی و الکتریکی نیز ممکن است از قلع استفاده شود. «قوطی های حلبی» از جنس فولاد قلع اندود با یک لایه اکسید نازک بیرونی هستند که باعث می شود سطح آن براق اما بی اثر باشد. قوطی های مواد غذایی جدید معمولا دارای پوشش های پلیمری هستند که از تماس مواد غذایی با فلز ممانعت به عمل می آورد. در گذشته برخی از خمیر دندان ها حاوی فلوراید دارای قلع بودند، یک منبع فلوراید محلول برای تقویت مینای دندان. در حال حاضر اکثر مارک های خمیر دندان حاوی فلوراید، حاوی سدیم فلوراید هستند. قلع های آلی، که معمولا اشکال سمی قلع هستند، عبارتند ا ز: آفت کش ها (تری فنیل تین و آلکیلتین) که برای حفاظت در برابر جوندگان، قارچ ها، حشرات و کنه ها استفاده می شوند، عوامل بهبودی بخش لاستیک و سیلیکون (دی آلکیلتین) و متیلینی که به صورت باکتری ولاجیکال تشکیل می شود (شبیه به متیل جیوه). سطوح نسبتا زیاد قلع موجود در ادرار ممکن است در مصرف و دفع رژیم غذایی پراکنده منعکس شود؛ ممکن است هیچ علائمی هم نداشته باشد. افزایش دو یا سه برابری سطح قلع موجود در ادرار، پس از توزیع EDTA یا عوامل سولفیدریل (DMSA، D-penicillamine و DMPS)، غیر معمول نیست. نشانه های اولیه ازدیاد مزمن قلع آلی می تواند به صورت زیر باشد: کاهش حس بویایی، سردرد، خستگی و درد عضلانی، عدم تعادل و سرگیجه.  ازدیاد قند خون و گلیکوزوری گزارش شده است. همچنین، برای قرار گرفتن در معرض قلع آلی، ممکن است سوزش بافت های تماس یافته (چشم ها، پوست، لوله های برونش یا دستگاه گوارش) رخ دهد. سپس ممکن است با کاهش لنفوسیت و لکوسیت، اختلال عملکرد ایمنی بدن رخ دهد. کم خونی خفیف نیز ممکن است عارض شود. تجزیه و تحلیل عنصر مو را می توان برای اثبات ازدیاد قلع مورد استفاده قرار داد. معمولا در نتیجه ی توزیع DMSA  یا DMPS، در بیماران مبتلا به اوتیسم، مقدار قلع موجود در ادرار افزایش می یابد.   اورانیوم URANIUM اورانیوم یک عنصر رادیواکتیو است که 10 ایزوتوپ با نیمه عمر بیش از یک ساعت دارد. U238 حدود 99٪ از اورانیوم های طبیعی را تشکیل می دهد. U238 دارای نیمه عمر 4.5X 10  در نه سال است. این ماده از طریق انتشار آلفا واپاشی انجام داده و به تولید توریم، Th234، می انجامد که گام اولیه در یک زنجیره ی فروپاشی است که در نهایت به سرب ختم می شود. در طول این فرایند فروپاشی، آلفا، بتا و گاما انتشار می یابد. از آنجا که نیمه عمر این عنصر بسیار طولانی است، خطر رادیواکتیویته تنها جزئی از آن است.     با این حال، قرار گرفتن در معرض اورانیوم با درجه سوخت هسته ای یا غنی شده (در U235 بسیار بالا است) یک خطر بهداشتی در پی خواهد داشت. نگرانی عمده از ازدیاد اورانیوم (طبیعی) بیشتر بابت سمی شیمیایی بودنش است تا رادیو شیمیایی بودن. اورانیوم یک عنصر شیمیایی واکنش پذیر است، که دارای چهار ظرفیت (3،4،5 یا 6) می باشد، و ممکن است با کربنات carbonate، فسفات  phosphate، سیترات citrate، پیروات pyruvate، ماتات matate، لاکتات lactate، و... موجود در بافت های بدن ترکیب شود. هنگامی که از طریق ادرار دفع نشود، ممکن است در کلیه ها، طحال، کبد و در استخوان (جایگزینی برای کلسیم موجود در هیدروکسی آپاتیت  hydroxyapatite) تجمع یابد. اورانیوم Uranium نفروتوکسیکی nephrotoxic است و به گلومرول glomeruli  و لوله پروگزیمال proximal صدمه می زند. خستگی عمومی از نشانه های اولیه ازدیاد اورانیوم است. آسیب کلیوی از طریق پروتئینوری، آمینواسیداوری بیش از حد و گلیکوزوری منعکس می شود. آلبومینوری و کاتالاز ادرار، یافته های مرتبط با ازدیاد اورانیوم هستند. افزایش اورانیوم موجود در مو یک یافته ی تاییدی است، تجزیه و تحلیل کامل خون و مدفوع ممکن است قرار گرفتن اخیر یا کنونی در معرض اورانیوم را اثبات کند. اورانیوم در لایه های سنگی زمین، از جیوه، نقره و کادمیوم شایع تر است و ممکن است در سطوح پایین، در آب های زمینی (آشامیدنی) موجود باشد. اغلب کاربرد تجاری اورانیوم برای سوخت هسته ای است، اما ممکن است در سرامیک ها یا شیشه های رنگی، به ویژه شیشه های زرد رنگ باستانی و یا عتیقه نیز موجود باشد.       *ن

  • تصفیه آب و رایج ترین فلزات سنگین و منشأ و عوارض آن ها بخش اول

    در اینجا، خلاصه ای از رایج ترین فلزات سنگین، منابع آن ها و باری که به بدن انسان می افزایند را مشاهده می نمایید که توسط آزمایشگاه Doctor’s Data Inc (جایگاه اطلاعات دکتر) ارائه شده اند. آزمایشگاه Doctor’s Data Inc (DDI) یک آزمایشگاه بالینی برتر با بیش از 30 سال تجربه و مختص آزمایشات عنصری سمی و ضروری است. تست های این آزمایشگاه برای تشخیص، سنجش، پیشگیری و درمان بار فلزات سنگین در انسان ها و همچنین کمبودهای تغذیه ای، عملکرد دستگاه گوارش، سم زدایی کبد، اختلالات متابولیک و بیماری هایی با منشا زیست محیطی مورد استفاده قرار می گیرند.   فلزات سنگین رایج: »آلومینیوم »آنتیموان »آرسنیک »باریم »بیسموت »کادمیوم »سرب »جیوه »نیکل »قلع »اورانیوم   آلومینیوم منابع رایج آلومینیوم زیست-دستیاب عبارتند از: ظروف آلومینیومی، ظروف تخت و به خصوص قهوه جوش ها؛ فرمولاسیون هیدروکسید آلومینیوم ضد اسید؛ برخی از انواع لوازم آرایشی و بهداشتی، به ویژه اسپری ها، و برخی از گیاهان یا محصولات گیاهی. ظروف آلومینیومی، به ویژه اگر غذاهای اسیدی مانند رب گوجه فرنگی (که حاوی سالیسیلات ها هستند) در آن ها طبخ شود، نگران کننده هستند. در لوازم آرایشی و اسپری ها، کلرید آلومینیوم ممکن است به عنوان قابض استفاده شود. در تصفیه آب، آلوم (سولفات سدیم آلومینیوم) ممکن است برای انعقاد مواد جامد پراکنده و بهبود شفافیت آب به کار رود. آلومینا و یا Al203 یک ماده ی شیمیایی بسیار پایدار است و زیست-دستیاب نمی باشد.     سیلیس حلالیت آلومینیوم را کاهش می دهد و سیلیکات آلومینیوم چندان زیست-دستیاب نیست. خاک های رس، مانند بنتونیت، حاوی آلومینیومی هستند که از نظر زیست-دستیابی فقیر است. ظروف غذایی آلومینیومی با پوششی از جنس پلیمر یا پلاستیک تولید می شوند که از تماس مستقیم مواد غذایی و آلومینیوم جلوگیری می کند، با ارائه ی چنین پوششی آسیبی به بار نمی آید. در مسیر گوارشی، فسفات ها با یون های آلومینیوم واکنش داده و فسفات آلومینیوم نامحلول را تشکیل می دهند. اگر این مسدود کننده های فسفات 100٪ کارآمد بودند، عملا هیچ آلومینیومی جذب نمی شد. بدیهی است که این فرایند تشکیل فسفات ناقص است زیرا سطوح بافت بدن (مانند مو) معمولا حاوی مقادیر قابل اندازه گیری از آلومینیوم هستند. در بدن، آلومینیوم در مسیر افزایش غلظت فسفات پیش می رود: پلاسما، سیتوزول، هسته ی سلول. مادامی که در هسته ی سلول موجود باشد، اثرات نامطلوبی بر تشکیل پروتئین می گذارد. سلول هایی با طول عمر زیاد مانند نورون مستعد تجمع طولانی مدت هستند. آلومینیوم مخدر اعصاب در نظر گرفته شده و به عنوان یک عامل ثبات دهنده (از طریق ترکیبات فسفات آلومینیوم) در گرفتاری های نوروفیبریلاتوری در بیماری آلزایمر نقش دارد (علوم، 267، صص 793-4، 1995). در سلول ها، آلومینیوم چرخه ی اسید سیتریک آنزیم دهیدروژناز ایزوسیترات که مسئول تسریع تشکیل آلفا-کتوگلوتاریک اسید است را متوقف می کند. هیپرآمونمی می تواند یکی از اثرات این توقف باشد. آلومینیوم همچنین هگزوکیناز را که یک آنزیم مرتبط با فسفر وابسته به منیزیم است را مهار می کند. بدون مداخله ی این آنزیم، آلومینیوم به طور مستمر در بدن تجمع یافته و در پیری یا به هنگام مرگ به بالاترین غلظت خود می رسد. خستگی، هیپوفسفاتمی، افزایش زمان پروترومبین و پورفیری با ازدیاد غلظت آلومینیوم مرتبط می باشد. برای اثبات افزایش بار آلومینیوم موجود در بدن می توان از تست عنصر مو کمک گرفت. برای تایید ازدیاد آلومینیوم، می توان از یک تحریک دهانی با آمینو اسید گلیسین، به مقدار 80 میلی گرم بر کیلوگرم وزن بدن (در دوزهای منقسم) ، 24 ساعت قبل از کی لیت تشخیصی EDTA و جمع آوری ادرار پس از آن استفاده نمود (منابع غذایی / نوشیدنی آلومینیوم را در طول این روش حذف کنید).   آنتیموان در موارد خاص که سطوح آنتیموان بالاتر از حد انتظار است، ممکن است علائم مرتبط و اثرات سمی موجود نباشد. علت این امر این است که آنتیموان (با نماد شیمیایی Sb) دو ظرفیتی است:  SB + 3 و Sb+5 . SB + 3 سمی تر است، اما اغلب از طریق مدفوع دفع می شود. سمیت SB + 5 کمتر است، کمتر به بافت های بدن متصل می شود و اغلب از طریق ادرار دفع می شود. آنتیموان ممکن است از طریق استنشاق گرد و غبار نمک یا اکسید جذب شود، همراه با مواد غذایی یا مایعات (آلوده) بلعیده شود، یا جذب پوستی گردد. استنشاق ممکن است در مناطق صنعتی رخ دهد که در آنجا ذوب و یا تهیه ی آلیاژی صورت می گیرد (معمولا با مس، نقره، سرب و قلع).     Sb  حدود 0.01 درصد وزن تنباکو را تشکیل می دهد. حدود 20٪ از این مقدار معمولا از طریق مصرف سیگار استنشاق می شود (کارسون و همکاران، سم شناسی و نظارت بیولوژیکی بر فلزات در بدن انسان، لوئیس پاب. ص 21، 1987). ترکیبات آنتیموان برای منسوجات و پلاستیک های ضد حریق استفاده می شود، و این عنصر ممکن است در الکترودهای باتری، سرامیک ها و رنگدانه ها یافت شود. آنتیموان می تواند از طریق تهیه ی باروت یا استفاده ی مکرر از سلاح گرم جذب شود. مطالعات اخیر، سطوح بالایی از آنتیموان را در ملافه های تهیه شده از پوست گوسفند نشان می دهد که در نیوزیلند تولید شده اند. علائم آلودگی خفیف آنتیموان ممکن است موذیانه و مختلف باشد، از جمله: خستگی، ضعف عضلانی، میوپاتی، و حس کردن طعم فلز در دهان. کلریدها و اکسیدهای هر دو ظرفیت آنتیموان می تواند جهش زا باشد و ممکن است عملکرد گلبول سفید را تحت تاثیر قرار دهد. آنتیموان می تواند به سایت های سولفیدریل (-SH) در آنزیم ها بپیوندد و با متابولیسم سلولی تداخل پیدا کند. علائم حاد آلودگی آنتیموان عبارتند از: التهاب بافت های تنفسی و پنوموکونیوز با استنشاق (مزمن) گرد و غبار آنتیموان، همولیز RBC با استنشاق بخار استیبین (SbH3) و درد معده در صورت مصرف خوراکی. تماس پوستی می تواند "لکه های آنتیموان" یا بثوراتی شبیه به آبله مرغان را ایجاد کند. کپک ها می توانند گازی به شدت مخدر عصبی به نام استیبین را از آنتیموان تولید کنند؛ استیبین فعالیت استیل کلینستلاس را متوقف می کند. تجزیه و تحلیل یک عنصر مو را می توان به عنوان تستی برای تایید افزایش بار آنتیموان در بدن استفاده نمود. تجزیه و تحلیل فلزات مدفوع را می توان برای تایید تماس/ابقاء SB + 3 سمی به کار برد. آنتیموان ممکن است در توزیع DMPS یا DMSA پس از ادرار افزایش یابد.   آرسنیک آرسنیک یک فلز پیچیده است، که انواع ترکیبات، اعم از آلی و غیر آلی را تشکیل می دهد. ترکیبات آلی آرسنیک مانند نمک های  آرسنوبتین، آرسنوکولین، آرسنوسوگار و تترامتیل آرسنیوم حاوی کربن بوده و به طور عمده در موجوداتی که در دریا می زیند یافت می شوند، با این حال گاهی اوقات نیز می توان آنها را در گونه های زنده ی روی زمین یافت. شکل های غیر آلی آرسنیک، مانند آرسنیت و آرسنات به طور کلی سمی تر هستند و عمدتا منشاء زمین شناسی دارند.     این ها را می توان در خاک کشاورزی و آب های زیرزمینی مورد استفاده برای آشامیدن یا آبیاری یافت. هنگامی که آب با مواد معدنی یا رسوبات حاوی آرسنیک تماس پیدا می کند، باعث می شود انسان و سایر موجودات زنده عمدتا از طریق مصرف روزانه غذا یا آب آلوده در معرض آن قرار بگیرند. راه های دیگر جذب آرسنیک از طریق ریه ها و پوست است. از نظر صنعتی، آرسنیک و ترکیبات آن به طور عمده در تولید آفت کش ها، علف کش ها و حشره کش و همچنین در تولید نیمه رسانا به منظور تقویت آلیاژهای مس و سرب در طول فرآیند تولید باتری استفاده می شود. با توجه به سمیت آن برای حشرات، باکتری ها و قارچ ها، آرسنیک هنوز به عنوان یک روش تحریک رشد و پیشگیری از بیماری ها به غذای حیوانات افزوده می گردد (عمدتا در پرورش صنعتی خوک و مرغ ایالات متحده آمریکا ). علاوه بر این، حدود 70 درصد از آرسنیک تولیدی جهان هر ساله برای حفظ  چوب مورد استفاده در محصولات فضای باز مانند تزئینات مسکونی، مکان های بازی، نرده ها و میزهای پیک نیک به کار می رود. اگر این محصولات قبل از سال 2004 ساخته شده و یک رنگ مایل به سبز داشته باشند، به احتمال بسیار قوی برای جلوگیری از پوسیدگی یا آسیب حشرات، به آن ها آرسنیک مالیده اند. تحقیقات نشان داده است که وقتی باران می بارد، این ماده نگهدارنده چوب متشکل از آرسنیک از چوب شسته شده و به هنگام تماس با پوست می تواند از این سطوح جدا شود.   کودکانی که در ساختمان ها یا سایر سطوحی که به آن ها آرسنیک زده اند، بازی می کنند، آرسنیک به دستشان می چسبد و سپس به هنگام فرو بردن دستشان در دهان و مالش چشم شان و یا خوردن غذا، آن را جذب می کنند. با توجه به گروه کاری محیط زیست (EWG) مقدار آرسنیک در چوب هایی که به آن آرسنیک زده اند، می تواند بسیار زیاد باشد. برای مثال، یک چوب استاندارد با مساحت 12 فوت (2 × 6) شامل 1 اونس آرسنیک خالص است که می تواند 250 بزرگسال را بکشد. برآورد شده است که کودکان در هر بازدید از زمین بازی 630 میکروگرم از آرسنیک را مصرف می کنند و تنها 5 دقیقه تماس دست با چوبی که به آن آرسنیک زده اند، می تواند تا 1260 میکروگرم به میزان فعلی آرسنیک بیفزاید. با اینکه سازمان حفاظت محیط زیست ایالات متحده (EPA) به تازگی استاندارد آرسنیک موجود در آب آشامیدنی را از 50 ppm (50 میکروگرم بر لیتر) به 10 ppm (10 میکروگرم بر لیتر) کاهش داده است، هنوز هم خطر ابتلا به سرطان و یا بیماری های دیگر وجود دارد زیرا تمام سطوح قبلی، فعلی و بعدی به هنگام تماس با بدن، با هم ترکیب می شوند.  هنگامی که غلظت آرسنیک غیرآلی در ادرار اندازه گیری می شود، مقدار جذب آرسنیک در یک فرد را نشان می دهد که معمولا از 5 تا 20 میکروگرم آرسنیک بر لیتر است، اما در بسیاری از موارد حتی ممکن است از 1000 میکروگرم بر لیتر تجاوز کند. اغلب سموم، پس از ورود به بدن، تمام اندام ها را به یک شیوه تحت تاثیر قرار نمی دهند. معمولا، یک هدف مولکولی یا اندام خاص اثر سمی اولیه را دریافت می کند و در ارتباط با آرسنیک، سیستم عصبی محیطی هدف اصلی است. نشانه های اولیه ی قرار گرفتن در معرض آرسنیک عبارتند از: تعریق بیش از حد، درد یا ضعف عضلات و تغییر رنگ پوست. به نقل از ویلیام آ. کرافت، آسیب شناس پزشکی و استاد سابق دانشکده پزشکی دانشگاه ویسکانسین، تماس حاد افراد با آرسنیک می تواند موجب ایجاد علائم مرتبط و عوارض جانبی سمیت، مانند درد روده، سوزش چشم و گلو، اسهال، سرگیجه یا تهوع، بی حسی، ناتوانی قلبی و عروقی و حتی مرگ شود.   تماس مزمن طولانی مدت و یا تجربه ی تابش حاد می تواند موجب از کار افتادن حس محیطی، از کار افتادن سیستم عصبی مرکزی، تغییرات رنگ پوست (هایپرکراتوزیس)، سرطان پوست و ریه ها یا بیماری بلک فوت (BFD)شود؛ این بیماری شکل شدید بیماری عروق محیطی (PVD) است که منجر به ایجاد قانقاریا (فساد عضو بر اثر نرسیدن خون) می شود. از آنجا که به هنگام قرار گرفتن کودکان در معرض آرسنیک، هیچ سطحی ایمن محسوب نمی شود، علائم مسمومیت آرسنیک برای آنها می تواند حتی شدیدتر باشد، مانند: از دست دادن قوه ی تکلم، تشنج، بثورات، آسیب مغزی و حتی سرطان ریه، پوست یا مثانه.   ممکن است از تجزیه و تحلیل خون، مو، ناخن و نشانگر زیستی ادرار برای تست افزایش میزان آرسنیک موجود در بدن استفاده شود. اغلب آرسنیک موجود در خون به سلول های قرمز خون می پیوندد. در هنگام بلع، آرسنیک توسط کبد به شکل متیله ای از آرسنیک تبدیل شده و با نیمه عمر 3 - 5 روز از طریق ادرار دفع می شود. از آنجا که آرسنیک به سرعت از خون پاک می شود، این نشانگر را تنها می توان در موارد مسمومیت حاد با آرسنیک یا قرار گرفتن در معرض سطوح بالای آن استفاده کرد. آرسنیک از طریق لایه ی بیرونی پوست و عرق دفع می شود. آرسنیک به پروتئین های حاوی سولفیدریل متصل شده و در مو  و ناخن تجمع می یابد که آن ها را می توان به صورت خط های افقی سفیدی به نام خطوط میس مشاهده نمود.   باریوم اغلب پس از قرار گرفتن در معرض باریوم (یک ماده مقابله) در حین انجام تست های تشخیص پزشکی (به عنوان مثال «بلع باریوم»، «مجموعه دستگاه گوارش فوقانی»، «تنقیه باریوم»، و غیره)، افزایش سطوح باریم مشاهده می شود. سطوح بالای باریم ممکن است در متابولیسم کلسیم و ابقاء پتاسیم تداخل ایجاد کند. مصرف حاد محلول های باسالت (نیترات ها، سولفیدها و کلریدها) می تواند سمی باشد. تماس مزمن با باریم ممکن است به تحریک عضلانی و قلبی، سوزن سوزن شدن اندام ها و از دست دادن واکنش های تاندون منجر شود.     باریم با توجه به تراکم بالایش، برای جذب اشعه و در سپرهای بتنی اطراف راکتورهای هسته ای و در گچ های مورد استفاده در کابین های اشعه ایکس به کار می رود. کاربرد اصلی باریم در پزشکی به عنوان رسانای متقابل است. ابقاء بلند مدت باریم ممکن است رخ دهد - پس از استفاده تشخیصی از سولفات باریم، گرانولوم روده ی بزرگ گزارش شده است. باریم تیتانات بلورین یک ترکیب سرامیکی است که در خازن ها و مبدل ها به کار می رود. باریم همچنین برای تولید رنگدانه در رنگ و شیشه های تزئینی استفاده می شود. ترکیبات انحلال پذیر باریم به شدت سمی هستند و می توان از آن ها به عنوان حشره کش استفاده کرد. آلومینات های باریم برای تصفیه ی آب، تسریع انجماد بتن، تولید زئولیت های مصنوعی و در صنایع تولید کاغذ و مینای دندان مورد استفاده قرار می گیرد. اگر چه باریم خیلی کم به صورت خوراکی جذب می شود، (کمتر از 5٪) مقدار آن در بادام زمینی و کره ی بادام زمینی (حدود 3000 نانوگرم بر گرم) ممکن است بسیار بیشتر از تخم مرغ و غذاهای آماده و منجمد مانند همبرگر، سیب زمینی سرخ کرده و سوسیس (400 تا 500 نانوگرم بر گرم) باشد. شایان ذکر است که مصرف باریم در کودکان بسیار بیشتر از بزرگسالان است. سطح باریم (و همچنین سطوح عناصر دیگر) موجود در آب را می توان با تست آب ارائه شده توسط DDI سنجید. می توان از اندازه گیری الکترولیت های خون به عنوان تستی برای تایید افزایش سطح باریم استفاده کرد، زیرا احتمالا هیپوکالمی با افزایش باریم مرتبط است.

  • تصفیه آب و مواد تبادل یون

    خاک می تواند به یون های مثبت (مانند K+ وCa2+ ) بپیوندد، زیرا حاوی کانی های خاک رس و هومیک اسیدهای آلی است. هر دوی این مواد نامحلول هستند که به عنوان بخشی از چارچوب مولکولی شان، حامل گروه های یونی با بار منفی می باشند. به عنوان مثال، در خاک رس، این گروه ها، قسمت پایانی زنجیره های سیلیکون-اکسیژن یا اتم های اکسیژن را تشکیل می دهند که حامل یک الکترون اضافی است؛ زیرا آنها به جای دو اتم معمول، تنها به یک اتم متصل هستند، و اتم های آلومینیوم نیز به جای سه اکسیژن، با چهار اکسیژن متصل هستند. تصاویر شماتیک زیر هر دو نوع ساختار یونی را نشان می دهد که در تنوع تقریبا بی نهایتی از سیلیکات ها و آلومینوسیلیکات های طبیعی و مصنوعی موجود است. یون های منفی بخشی از چارچوب هستند؛ و یونهای مثبت، در اینجا به صورت پتاسیم نشان داده شده اند، کوچک هستند و اگر این ماده ی جامد با یک محلول تماس پیدا کند، می توانند جایشان را با یون های مثبت عوض کنند. یونهای مثبت کوچک باید بتوانند به داخل و خارج حرکت کنند. اما باید بر روی سطوح و یا در شکاف های ریز ساختار مشبّک باز قرار بگیرند. دو شرط لازم برای تبادل یونی - بارهای یونی ثابت در مواد موجود و نفوذ پذیری مواد نسبت به یک محلول- در تعداد بسیار زیادی از مواد وجود دارد. بارهای ثابت ممکن است مانند مثال بالا منفی بوده، یا اینکه مثبت باشند. بار یون های متحرک باید مخالف بار یون های ثابت باشد. موادی که بار ثابت منفی دارند (مانند شکل 1) یون های مثبت یا کاتیون ها را مبادله می کنند و این فرایند تبادل کاتیون نام دارد. آن هایی هم که به بارهای مثبت ثابت دارند بارهای منفی یا آنیون ها را مبادله می کنند و گفته می شود که دستخوش تبادل آنیون می شوند. در سال 1935، که نخستین رزین های تبادل یونی توسط شیمی دانان انگلیسی، باسیل آلبرت آدامز و اریک لیتون هولمز کشف شد، پیشرفت بزرگی در فن آوری تبادل یون صورت گرفت. رزین ها، بستگان شیمیایی پلاستیک باکالیت بودند و از طریق تغلیظ پلی هیدریک  فنول ها یا اسیدهای فنول سولفونیک با فرمالدئید ساخته شدند. در سال 1944 گائتانو افدالیلیو ثبت پلیمرهای استایرن-دیوینیل بنزن را اختراع کرد که موادی با مولکول های شبکه مانند بزرگی هستند، که گروه های یونی توسط معادلات شیمیایی در آن ها گنجانده می شد. ساختار این ترکیبات ممکن است به این شکل باشد: که در آن X نشان دهنده ی گروه های یونی است، که ممکن است در مکان های مختلفی در حلقه های بنزن وجود داشته باشند. در فرمولی که نشان داده شد، دو حلقه ی اول بنزن از استایرن آمده، در حالی که سومین حلقه از دیوینیل بنزن حاصل شده است. بنابراین دیوینیل بنزن، رابطه ی متقابلی بین زنجیره های پلی استایرن ایجاد می کند، که آن ها را به یک شبکه ی سه بعدی پیوند می زند که بسته به نسبت دیوینیل بنزن به استایرن، می تواند تنگ یا گشاد شود. این نسبت را می توان به صورت ارادی تغییر داد؛ نسبت تجارتی معمولی 8 درصد است. گروه های یونی ممکن است از گروه های سولفونیک اسید، یعنی −SO3−H+  یا گروه های آمونیوم چهارتایی یعنی −CH2N+(CH3)3Cl− باشند. این دو نوع پاسخگوی حدود 90 درصد از رزین های تبادل یونی تولید شده هستند. یون های هیدروژن و یون های کلرید ممکن است توسط یون های دیگر، مانند Na+ (سدیم) یا OH− (هیدروکسید) جایگزین شوند؛ اشکال هیدروژن و هیدروکسید این رزین ها، به ترتیب، اسیدها و بازهایی بسیار قوی هستند. استایرن و دیوینیل بنزن، مایعات هستند و به صورت قطرات کروی پلیمریزه شده اند، و در نتیجه رزین ها به شکل دانه هایی هستند که حوزه هایی تقریبا کامل می باشند. این دانه ها زمانی که در آب قرار می گیرند متورم  می شوند، و گرچه صاف و نفوذ ناپذیر به نظر می رسند، در واقع در مقابل آب و یون های کوچک بسیار نفوذپذیر هستند. قطر هایشان ممکن است از چند میکرون (یک هزارم میلی متر) تا یک تا دو میلی متر متفاوت باشد. اندازه های مختلف برای مقاصد مختلف به کار می روند. گروه های یونی غیر از اسید سولفونیک و نمک آمونیوم چهارتایی ممکن است در ساختار رزین گنجانده شود. یکی نمونه ی مفید، آمینو دی استات −CH2N(CH2COOH)2 است، که که با تمام فلزات به جز فلزات قلیایی، ترکیبات کیلاتی (ساختارهایی که توسط پیوند های ثانویه به هم چسبیده می شوند) را تشکیل می دهد. ثبات این ترکیبات از فلز به فلز بسیار متفاوت است. رزین های کیلیت ساز در تجزیه ی شیمیایی، برای جداسازی و تغلیظ فلزات کمیاب مورد استفاده قرار می گیرند. رزین های حاوی گروه کربوکسیل، -COOH، که در پزشکی و بیوشیمی استفاده می شوند، نه بر پایه ی پلی استایرن، بلکه بر پایه ی اسید پلی متاکریلیک هستند:         هنوز هم نوع دیگری از مبدّل های یون، با قرار دادن گروه های مختلف یونی در مولکول های سلولز ساخته شده است. از آنجا که یون ها به جای بودن در داخل چارچوب مولکولی، بر روی سطح مولکول های نخ مانند قرار دارند، در دسترس یون ها و مولکول های بزرگ هستند. مبدّل های مبتنی بر سلولز، به ویژه در بیوشیمی مفید هستند. مبدل های مصنوعی غیر آلی از سال 1903 شناخته شده اند. آلومینو سیلیکات ها اولین نوع آن ها بودند. حدود سال 1955 مشخص شد که فسفات ها، أرسنات ها، و مولیبدات های تیتانیوم، زیرکونیم و توریم مبدّل های کاتیون خوبی هستند. و بسیاری از این مواد تا حدودی به صورت تجاری فراهم شده اند. آنها در صنعت برق هسته ای مفید هستند زیرا در برابر تشعشعات، مقاوم بوده و در مقابل برخی از زباله های رادیو اکتیو خاص، به خصوص محصول شکافت سزیم 137 که عمر طولانی دارد، انتخابی عمل می کنند. آنها برای جدا کردن این ایزوتوپ از سایر محصولات کم خطر شکافت به کار می روند. غربالگران مولکولی دسته ی دیگری از مبدّل های یون غیر آلی هستند. این مواد آلومینوسیلیکات های کریستالی با ساختار های منظم و حاوی منافذی با اندازه های مشخص هستند که تنها یون های خاصی اجازه ورود به آن ها را دارند. هنگامی که آب از این منافذ حذف می شود، این مواد به جاذب های انتخابی مولکول های گازی با اندازه و شکل های خاص، تبدیل می شوند. آنها همچنین کاتالیزور های قدرتمندی هستند. موادی که مبدل یون مایع نامیده می شوند، احتمالا باید برخلاف نامشان، به جای مبدّل های یون، در طبقه ی حلّال های آلی قرار گیرند. مولکول های این مواد حاوی زنجیره های هیدروکربنی طولانی هستند، که آنها را انحلال ناپذیر در آب می کنند، اما آنها همچنین شامل گروه های یونی هستند که یون هایی با بار مخالف را جذب می کنند. دینولین نفتالین سولفونیک اسید، (C9H19)2C10H5SO3H ، نمونه ای از مبدّل یون های مایع است.