نقش تجهیزات آزمایشگاهی در شناسایی و کنترل عوامل آلودگی هوا

آلودگی هوا موضوع پیچیده ای است که تهدیدات قابل توجهی برای محیط زیست و سلامت انسان به همراه دارد. آلودگی هوا زمانی ایجاد می شود که آلاینده های که نتیجه فعالیت های انسانی و فرآیندهای طبیعی است، وارد هوا می شود. این آلاینده ها نه تنها رفاه و سلامت انسان ها و سایر موجودات را به خطر می اندازند، بلکه تاثیر مسقیمی بر از بین بردن پایداری کره زمین دارند. در حال حاضر یکی از مضوعات مطرح که پژوهشگران در حوزه های مختلف علوم به آن توجه ویژه دارند، بحث پایداری یا Sustainability است.

به طور کلی پایداری یک هدف اجتماعی بزرگ برای همزیستی  طولانی مدت روی زمین است. به معنای دیگر برآوردن نیازهای خود بدون توانایی نسل های آینده برای تامین نیازها. این یک تعریف کلی است ما علاوه بر منابع طبیعی به منابع اجتماعی و اقتصادی نیز نیاز داریم. پایداری فقط در بحث زیست محیطی نیست. البته کنترل آلودگی هوا یکی از مهم ترین مسائه مورد بحث در پایداری است که در این مقاله از جنبه ای متفاوت به آن نگاه خواهیم کرد.

انواع آلودگی هوا

قبل از پرداختن به نقش تجهیزات آزمایشگاهی در شناسایی و کنترل عوامل آلودگی هوا، بهتر است آشنایی مختصری با انواع آلودگی هوا داشته باشیم. معمولا آلودگی های هوا شامل موارد زیر است:

ذرات معلق (PM)

به ذرات ریز معلق در هوا که می توانند جامد یا مایع و دارای اندازه متفاوت باشند، مانند گرد و غبار یا دوده، گفته می شود. این ذرات می توانند از منابعی مانند گازهای گلخانه ای صنایع، اگزوز وسایل نقلیه، طوفان های گرد و غبار و … ناشی شوند. PM می تواند مشکلات تنفسی ایجاد کند و به تشکیل مه و مه دود کمک کند.

تخریب لایه ازن

لایه ازن که اطراف زمین را پوشانده است به نوعی از انسان ها و سایر موجودات و اکوسیستم ها در برابر زمین محافظت می کند. تخریب لایه ازن عمدتا به وسیله واکنش نور خورشید با کلروفلوئوروکربن ها (CFCs) و آلاینده هایی مانند اکسیدهای نیتروژن و ترکیبات آلی فرار عمدتاً از وسایل نقلیه، نیروگاه ها و تاسیسات صنعتی ساطع می شوند، اتفاق می افتد.

اکسیدهای نیتروژن (NO_x)

اکسیدهای نیتروژن از احتراق سوخت های فسیلی به ویژه در وسایل نقلیه، بویلرهای صنعتی و نیروگاه ها تولید می شوند. این ترکیبات به تشکیل دود و باران اسیدی کمک می کنند. تنفس اکسیدهای نیتروژن در هوا باعث بروز مشکلات تنفسی می شوند.

گوگرد دی اکسید (SO_۲)

ترکیبات گوگردی نیز می توانند از سوزاندن سوخت های فسیلی مانند، نفت، زغال سنگ، گازوئیل و … در هوا انتشار پیدا کنند. این ترکیبات می توانند سیستم تنفسی را تحریک کنند و افرادی که مستعد بروز مشکلات تنفسی هستند را تحت تاثیر جدی قرار دهند.

کربن مونوکسید (CO)

کربن مونوکسید گازی بی رنگ و بی بو است که در اثر احتراق ناقص سوخت های فسیلی تولید می شود. این گاز می تواند از اگزوز خودروها، فرآیندهای صنعتی و سیستم های گرمایشی منازل خارج شود. سطوح بالای CO می تواند منجر به سردرد، سرگیجه و حتی مرگ شود.

ترکیبات آلی فرار (VOCs)

ترکیبات آلی از منایع مختلفی می توانند مانند رنگ ها، حلال ها، چسب ها، پوشش ها، رزین و … خارج شوند. این گازها می توانند در تخریب لایه ازن نقش داشته باشند.

اهمیت پایش آلودگی هوا با استفاده از تجهیزات آزمایشگاهی

شناسایی، اندازه گیری و آنالیز دقیق آلاینده های هوا برای ارائه استراتژی های کنترل موثر بسیار مهم است. تجهیزات آزمایشگاهی دانشمندان و محققان را قادر می سازد تا آلاینده های مختلف موجود در هوا را بررسی کنند.

از کلیدی ترین مسائل در بحث کنترل آلودگی هوا، اندازه گیری غلظت آلاینده هاست. تجهیزاتی مانند اسپکترومترها دقیقا می توانند غلظت آلاینده های مختلف ازجمله مواد آلی فرار را اندازه گیری کنند. همین غلظت آلاینده ها بر کیفیت هوایی که تنفس می کنیم تاثیر دارند.

تجهیزات تخصصی آزمایشگاهی علاوه بر اندازه گیری غلظت آلاینده ها، به پژوهشگران در شناسایی انواع آلاینده ها و منبع آن ها نیز کمک می کند. آنالیز ایزوتوپی، طیف سنجی جرمی، انواع تکنیک های آنالیز عنصری و … به تعیین منشا آلاینده ها کمک می کنند. این آلاینده ها می توانند از وسایل نقلیه، فعالیت های صنعتی و منابع طبیعی به هوا انتسار پیدا کنند. اطلاعاتی که از این دستگاه ها به دست می آید به مقامات کمک می کند تا اقدامات موثر در زمینه کنترل آلودگی هوا را پیاده سازی کنند و مسببان آن را مسئول و پاسخگو بدانند.

علاوه بر این، استفاده از تجهیزات آزمایشگاهی تخصصی به پژوهشگران در مطالعه واکنش های شیمیایی که در جو رخ می دهد نیز کمک می کند. با شبیه سازی شرایط جوی در محیط های کنترل شده، دانشمندان می توانند شکل گیری و رفتار آلاینده ها را بررسی کنند. نتایج به دست آمده در تدوین نقشه راه با هدف کاهش آلودگی ها و تاثیرات مضر آن بر سلامت انسان ها و اکوسیستم ها بسیار مفید است.

تجهیزات آزمایشگاهی مورد نیاز در شناسایی و اندازه گیری غلظت آلاینده های هوا

نمونه برداری از هوا و تبدیل ان به نمونه ای که به وسیله دستگاه های آزمایشگاهی قابل اندازه گیری باشد، بسیار پیچیده و تخصصی است و بحث درباره روش های نمونه برداری و آماده سازی آن در این مجال نمی گنجد. نمونه های هوا به روش های خاص و به وسیله فیلترها و حلال ها قابل آنالیز در دستگاه های آزمایشگاهی می شوند. انتخاب و خرید تجهیزات آزمایشگاهی مناسب برای این منظور از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در ادامه برخی از مهم ترین دستگاه های آزمایشگاهی که کاربرد مهم در آنالیز آلودگی های هوا دارند معرفی می کنیم.

یکی از مهم ترین دستگاه هایی که در این زمینه استفاده می شود، دستگاه کروماتوگرافی گازی است که با دقت بسیاری بالایی که دارد می تواند به محققان این حوزه در شناسایی و اندازه گیری غلظت عناصر آلاینده هوا کمک کند. از مزایای استفاده از این دستگاه می توان به نیاز به مقدار بسیار کم نمونه و متصل بدون آن به کتابخانه برای شناسایی مواد اشاره کرد.

دستگاه های طیف سنجی که برمبنای جذب و انتشار نور به وسیله نمونه کار می کنند، اطلاعات ارزشمندی در خصوص آلودگی های هوا در اختیار دانشمندان قرار می دهند. طیف های به دست آمده از نمونه ها با استفاده از دستگاه های اسپکترومتر مانند اثر انگشت منحصر بفرد است و با تحلیل آن توسط پژوهشگران نتایج مهمی از ترکیب انواع آلاینده ها در نمونه، منشا آلودگی ها و مقدار هرکدام به دست می آید. از این روش هم برای تحلیل های کیفی و کمی استفاده می شود.

سخن پایانی

تجهیزات آزمایشگاهی نقش مهمی در شناسایی و کنترل آلودگی هوا دارند و  به عنوان خط اصلی در مبارزه با آلودگی هوا شناخته می شوند. دانشمندان و سیاست گذاران از طریق اندازه گیری دقیق، شناسایی منابع آلودگی و مطالعه واکنش های شیمیایی، می توانند تصمیمات آگاهانه ای برای مهار آلودگی هوا بگیرند. نتایج به دست آمده از این دستگاه ها راه را برای مداخلات سیاسی موثر و پیشرفت‌های تکنولوژیکی هموار می‌کند که در نهایت منجر به هوای پاک‌تر و سالم‌تر برای همه می‌شود. توسعه و استفاده مستمر از تجهیزات آزمایشگاهی پیشرفت تکنولوژی دستگاه ها در تلاش‌های مداوم ما برای مبارزه با آلودگی هوا مؤثر خواهد بود.