c (3207)

By92

c (3207)

دانشگاه آزاد اسلامی
واحد دامغان
دانشکده علوم پایه ، گروه شیمی
پایان نامه کارشناسی ارشد رشته شیمی
گرایش شیمی تجزیه
عنوان
سنتز پلیمر قالب مولکولی برای استخراج فاز جامد جیوه
با استفاده از لیگاند دی اتیل دی تیوکاربامات
استاد راهنما
دکتر حمید هاشمی مقدم
استاد مشاور
دکتربهزاد اکبری
نگارنده
عبدالسلام دولت خواه
شهریور1393
تقدیم به پدر و مادر مهربانم
خدای را بسی شاکرم که از روی کرم پدر و مادری فداکار نصیبم ساخته تا در سایه
درخت پر بار وجودشان بیاسایم و از ریشه آنها شاخ و برگ گیرم و از سایه وجودشان
در راه کسب علم ودانش تلاش نمایم.
والدینی که بودنشان تاج افتخاری است بر سرم و نامشان دلیلی است بر بودنم چرا
که این دو وجود پس از پروردگار مایه هستی ام بوده اند دستم را گرفتند و راه رفتن
را در این وادی زندگی پر از فراز و نشیب آموختند.
تقدیم به همسر عزیزم
که زلال نگاهش صفای زندگیم، گرمای کلامش گرمابخش جانم و همراهیش تنها نیاز بودنم است.
تقدير و تشکر
ژرفترين سپاس، نثار اساتيد فرزانه ای که در طول دوران تحصيل از نور وجودشان بهره برده ام، خصوصا استادان گرانقدر جناب آقای دکترحمید هاشمی مقدم که با وسعت نظر هدايت پايان نامه را به عهده داشتند.
از تمامی کسانی که در مراحل مختلف تحصيل به نحوی اينجانب را در امر يادگيری و تحقيق بويژه در تهيه پايان نامه ياری رساندند، تشکر و قدردانی می نمايم.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ل
فصل اول : گونه شناسی جیوه و کاربرد آن در صنعت و ایجاد بیماری1
1-1-تعریف گونه شناسی2
1-1-2- تعریف گونه شناسی عنصری و جز به جز کردن 3
1-2- مشکلاتی که بر سر راه گونه شناسی وجود دارد4
1-3- استراتژی گونه شناسی5
1-4- جیوه و اهمیت اندازه گیری آن 6
1-5- تاریخچه جیوه7
1-6- خواص جیوه7
1-6-1- خواص ترکیبات جیوه8
1-7- گسترش کاربردهای جیوه10
1-7-1- پراکندگی جیوه در محیط زیست10
1-8- بیماری های ناشی از قرار گیری در معرض جیوه11
1-9- تاثیر جیوه بر سلامتی12
1-10- جیوه در مواد غذایی13
1-11- اثر جیوه بر حیوانات14
1-12- اثرات فیزیولوژیکی جیوه15
1-13- موارد کاربرد صنعتی و غیر صنعتی جیوه16
1-14- آماده سازی جیوه (مراحل گونه شناسی جیوه)17
1-14-1- جدا سازی ترکیبات جیوه (مراجل گونه شناسی جیوه)17
1-14-1-1- نمونه های خاک و رسوب18
1-14-1-2- نمونه های بیولوژیکی19
1-15- مشکلات اصلی در گونه شناسی جیوه19
1-16- مروری بر تحقیقات گذشته در زمینه گونه شناسی جیوه20
فصل دوم :ریز استخراج فاز جامد با استفاده از جاذب پلیمری قالب مولکولی 22
مقدمه 23
2-1 استخراج 23
2-1-1 خصوصیات حلال 24
2-2 استخراج با حلال 25
2-3 استخراج با فاز جامد(SPE) 25
2-4 ریز استخراج با فاز جامد(SPME) 26
2-4-1 مزایای میکرو استخراج با فاز جامد 27
2-4-2 پارامترهای بهینه سازی کردن میکرو استخراج با فاز جامد 28
2-4-3 عوامل موثر بر مقدار ماده ی جذب شده 29
2-4-4 انواع روش های نمونه برداری 29
2-4-5 انتخاب روش استخراج 30
2-4-6 معایب میکرو استخراج با فاز جامد 30
2-4-7 انواع فایبرها 30
2-4-8 انواع روش های هم زدن در میکرو استخراج با فاز جامد 32
2-4-9 عوامل موثر بر میکرو استخراج با فاز جامد 33
2-4-10 کاربردهای میکرو استخراج با فاز جامد 33
2-5 سرنگ SPME 34
2-6 مروری بر تحقیقات گذشته SPME 35
2-7 انواع فازهای جامد 38
2-7-1 کربن(گرافیت) 38
2-7-2 سیلیکاژل 38
2-7-3 جاذب پلیمری 39
2-8 آشنایی با پلیمر و پایمریزاسیون 39
2-8-1 پلیمر چیست؟ 39
2-8-2 انواع پلیمر ساختاری 39
2-8-3 بسپارها از نظر اثر پذیری در برابر حرارت به دو دسته تقسیم می شوند 40
2-8-4 انواع پلیمرها بر اساس منبع تهیه 40
2-8-5 انواع روش های پلیمریزاسیون 40
2-8-5-1 پلیمریزاسیون افزایشی 40
2-8-5-2 پلیمریزاسیون تراکمی 41
2-9 پلیمرهای قالب مولکولی 41
2-9-1 مزایای پلیمرهای قالب مولکولی 42
2-9-2 عوامل سازنده یک پلیمر قالب مولکولی 42
2-9-2-1 مونومر عاملی 44
2-9-2-2 مولکول هدف(قالب) 46
2-9-2-3 عامل اتصال عرضی 46
2-9-2-4 حلال 47
2-9-2-5 آغازگر 48
2-9-3 انواع پلیمرهای قالب مولکولی 49
2-10 پلیمر قالب مولکولی کووالانسی 50
2-10-1 مزایای پلیمرهای قالب مولکولی کووالانسی 50
2-10-2 معایب پلیمرهای قالب مولکولی کووالانسی 50
2-11 پلیمرهای قالب مولکولی نیمه کووالانسی 51
2-12 پلیمرهای قالب مولکولی غیر کووالانسی 51
2-12-1 مراحل سنتز پلیمر قالب مولکولی 51
2-12-2 دلایلی که از روش غیر کووالانسی بیشتر استفاده می شود 51
2-13 روش های تهیه پلیمر قالب مولکولی 52
2-13-1 پلیمریزاسیون توده ای 52
2-13-2 روش پلیمریزاسیون رسوبی 52
2-13-3 پلیمریزاسیون با تورم چند مرحله ای 53
2-13-4 پلیمریزاسیون سوسپانسیون 53
2-13-5 روش پیوند زنی 53
2-14 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی 53
2-14-1 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی برای ریز استخراج با فاز جامد (SPME) 54
2-15-1 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی در حسگرها 54
2-15-2 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی در غشاء 54
2-15-3 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی در کاتالیزگرها 55
2-15-4 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی در کروماتوگرافی 55
فصل سوم : مطالعات تجربی 57
3-1 مواد مصرفی 58
3-2 دستگاه وری 58
3-2-1 التراسونیک 58
3-2-2 pH متر 58
3-2-3 بن ماری 58
3-2-4 کروماتوگرافی گازی GC 58
3-2-5 آون 59
3-2-6 همزن مغناطیسی(هیتر) 59
3-2-7 سرنگ SPME 59
3-2-8 دستگاه (IR) 60
3-3 تهیه پلیمر قالب مولکولی 5560
3-3-1 انتخاب عوامل 60
3-3-1-1 آنالیت یا نمونه 60
3-3-1-2 مونومر عاملی مناسب 60
3-3-1-3 عامل اتصال دهنده عرضی 61
3-3-1-4 حلال مناسب 61
3-3-1-5 آغازگر 62
3-3-2 روش سنتز پلیمر قالب مولکولی 62
3-4 بهینه سازی شرایط جذب فتیل جیوه کلراید در روش ریز استخراج با پلیمر قالب مولکولی 63
3-4-1 تعیین ماکزیمم طول موج جذب 63
3-4-2 بررسی اثر نمک 64
3-4-3 بررسی اثر زمان 64
3-4-4 تاثیر pH محلول بر جذب پلیمر 65
3-4-5 شناسایی فنیل جیوه کلراید توسط دستگاه GC 66
3-4-5-1 برنامه دمایی دستگاه GC برای فتالات ها 66
فصل چهارم : بحث و نتیجه گیری 67
4-1 سنتز پلیمر قالب مولکولی و پلیمر شاهد 68
4-1-1 پلیمریزاسیون پلیمر قالب مولکولی 68
4-1-2 مکانیسم سنتز پلیمر قالب مولکولی 70
4-1-3 طیف های FT-IR از پلیمر MIP و NIP 71
4-2 بهینه سازی شرایط جذب فنیل جیوه کلراید توسط پلیمر قالب مولکولی 72
4-2-1 اثر نمک بر جذب فنیل جیوه کلراید72
4-2-2 اثر زمان بر جذب فنیل جیوه کلراید73
4-2-3 اثر pH محلول بر جذب پلیمر 74
4-2-4 شناسایی فنیل جیوه کلراید توسط دستگاه GC 75
خلاصه 77
پیوست78
پیوست 1؛ طیف FT-IR از NIP، در محدوده 400-4000 cm-1 به روش قرص KBr 78
پیوست 2؛ طیف FT-IR از MIP، در محدوده 400-4000 cm-1 به روش قرص KBr 79
پیوست 3؛ طیف GC برای محلول 10 PPM فنیل جیوه کلراید80
پیوست 4؛ طیف GC برای محلول 40 PPM فنیل جیوه کلراید81
پیوست 5؛ طیف GC برای محلول 100 PPM فنیل جیوه کلراید81
پیوست 6؛تصویر TEM از NIP،……………………………………………………………………………………………………………………..84
پیوست7؛تصویر TEMاز MIP،……………………………………………………………………………………………………………………85
منابع 86
چکیده انگلیسی 91

فهرست اشکال
عنوان صفحه
مراحل استخراج فاز جامد 26
نمودار پیشرفت میکرو استخراج با فاز جامد از سال 2000 27
انواع روش های نمونه برداری در میکرو استخراج با فاز جامد A)نمونه برداری به صورت مستقیم B)از فضای فوقانی29
نمایش پوشش های پلیمری بر اساس قطبیت31
سرنگ SPME 34
تصویر کلی از پلیمریزاسیون فالب مولکولی 44
مونومرهای رایج برای تهیه پلیمرهای قالب مولکولی 45
ساختار شیمیایی اتصال دهنده های عرضی استفاده شده در سنتز پلیمرهای قالب مولکولی 47
آغازگرهای رایج مورد استفاده در سنتز پلیمرهای قالب مولکولی 49
طرح شماتیک سنتز پلیمر قالب مولکولی کووالانسی 50
پلیمرهای قالب مولکولی در غشاء 55
ساختار مونومر عاملی متاکریلیک اسید 60
ساختار اتصال دهنده عرضی اتیلن گلیکول دی متاکریلات 61
ساختار حلال مورد استفاده در این سنتز62
ساختار آغازگر مورد استفاده در این سنتز 62
مرحله آغاز پلیمریزاسیون افزایشی رادیکال آزاد MAA با استفاده از آغازگر AIBN 69
مرحله انتشار پلیمریزاسیون افزایشی رادیکال آزاد MAA 69
مکانیسم پایان پلیمریزاسیون افزایشی رادیکال آزاد MAA به روش ترکیبی 69
مکانیسم پایان پلیمریزاسیون افزایشی رادیکال آزاد MAA به روش تسهیم نامتناسب 70
طیف FT-IR 71

فهرست جداول
عنوان مقدمه
انواع فرم های جیوه در محیط زیست 10
مروری بر تحقیقات گذشته در زمینه گونه شناسی جیوه 20
پوشش های فایبری همراه با ضخامت و کاربرد 32
انواع فازهای پیوندی 39
(3-1) بررسی اثر نمک بر جذب پلیمر قالب مولکولی64
(3-2) بررسی اثر زمان بر جذب پلیمر قالب مولکولی 65
(3-3) بررسی اثر pH روی جذب 66
(3-4) برنامه دمایی دستگاه GC 66
(3-5) داده های دستگاه GC برای فنیل جیوه کلراید66
(4-1) درصد استخراج برای فنیل جیوه کلراید بر اساس نمک 73
(4-2) درصد استخراج برای فنیل جیوه کلراید بر اساس زمان 73
میزان استخراج پلیمر در pH=4-8 74
داده های دستگاه GC برای فنیل جیوه کلراید 75

فهرست منحنی ها
عنوان مقدمه
(4-2) درصد استخراج فنیل جیوه کلراید بر اساس زمان74
درصد استخراج فنیل جیوه کلراید بر حسب pH 75
سطح زیر پیک فنیل جیوه کلراید در غلظت های متفاوت 75
چکیده
در این پروژه پلیمر قالب مولکولی جهت استخراج انتخابی فنیل جیوه کلراید تهیه شد. برای تهیه این پلیمر از متاکریلیک اسید (مونومر عاملی)، اتیلن گلیکول دی متاکریلات (عامل برقراری اتصالات عرضی)، 2وˊ2-آزوبیس ایزو بوتیرو نیتریل (آغازگر)، فنیل جیوه کلراید (مولکول هدف) و کلروفرم (حلال) انجام شد. مواد اولیه پلیمریزاسیون در لوله های موئین قرار داده می شود. پس از اعمال عملیات حرارتی در نهایت لوله موئین را داخل اسید هیدرو فلوئورید انداخته تا شیشه ی آن را خورده و فیبر بیرون بییاید. حاصل پلیمریزاسیون رادیکالی تشکیل فیبر لوله ای پلیمر قالب مولکولی غیر کوالانسی (MIP) می باشد. به دلیل وجود بر همکنش های غیر کوالانسی بین مولکول هدف و مونومر عاملی مولکول هدف به کمک شستشو حذف می شود و پلیمر قالب گیری شده بدست می آید.
جهت مقایسه کارایی این پلیمر، پلیمر دیگری نیز با همین روش و همین مواد اولیه ساخته شد ( NIP پلیمر ناظر)، تنها با این تفاوت که پلیمر جدید فاقد مولکول هدف در ساختار خود است. طیف هر دو پلیمر سنتز شده از طریق اسپکتروسکوپی FT-IR مورد بررسی قرار گرفت هر دو پلیمر دارای شباهت ساختاری هستند همچنین وجود حفره در پلیمر قالب مولکولی با مقایسه دو طیف قابل توجیح می‌باشد. پلیمر قالب مولکولی سنتز شده با پلیمر شاهد مقايسه شد. خواص پليمر قالب مولکولی، قابليت تشکيل پيوند و خاصيت گزينش پذيری پليمر مورد نظر مورد بررسی قرار گرفت. همچنین جهت بهینه سازی شرایط جذب پارامترهای مختلف از قبیل pH، زمان جذب، دما و غلظت نمک بررسی شدند.
کلمات کلیدی:پلیمر قالب مولکولی، فنیل جیوه کلراید

فصل اول :
گونه شناسی جیوه و کاربرد آن در صنعت و ایجاد بیماری ها
تعريف گونه شناسی
گونه شناسي 1 كلمه اي است كه از علوم بيولوژيكي قرض گرفته شده است و به صورت يك مفهوم در شيمي تجزيه در آمده است و بيانگر فرم شيميايي ويژه يك عنصر است كه بايستي بطور منفرد مورد بررسي قرار گيرد.
دليل تاكيد بر گونه شناسي بدين جهت است كه مشخصات يك گونه از يك عنصر ممكن است چنان تاثير شديدي بر روي سيستمهاي زنده بگذارد (حتي در مقادير بسيار اندك) كه تعيين غلظت كل عنصر ارزش كمي در برابر تعيين غلظت آن گونه مورد نظر خواهد داشت.
نمونه مهم از اين نوع جيوه و قلع مي باشند كه گونه هاي معدني اين عناصر بسيار بي خطرتر از فرم آلي آنها مي باشد.
بدون شك شيميدانان تجزيه مجبور به گونه شناسي عنصري مي باشند و بايستي بدنبال روشهايي باشند كه، اطلاعات كمي و كيفي در مورد تركيبات شيميايي كه بر روي كيفيت زندگي اثر مي گذارد، قرار دهد.
قبل از تعريف گونه شناسي عنصري و گونه ها بهتر است در ابتدا اطلاعاتي تاريخي در مورد چگونگي پيدايش اين شاخه در شيمي تجزيه بيان كنيم.
شيمي تجزيه به عنوان يك علم از اوايل قرن نوزدهم ظهور نمود. مهمترين مرحله از آن انتشار كتابي از ويليام استوارد2 به نام اساس علمي شيمي تجزيه 3 در سال 1884 مي باشد. عبارت آناليز مواد ناچيز4 به قرن بيستم و شناخت اين واقعيت كه عناصر بسياري وجود دارند كه اندازه گيري غلظت آنها در مقادير بسيار كم داراي اهميت فراواني مي باشد برمي گردد. در طول دهه هاي اخير تمامي تلاشها به منظور اندازه گيري غلظت عناصر در مقادير بسيار كم متمركز گرديده است و دانشمندان روشهاي جديدي به منظور افزايش حساسيت گسترش داده اند.
تنها از دهه 1960 به بعد بود كه سوالهايي در مورد گونه هاي شيميايي مختلف عناصر جزئي و نياز به روشهاي شيميايي براي اندازه گيري آنها گسترش يافت.
اين پيشرفتها تا جايي ادامه يافت كه امروزه تحقيقات بر روي عناصر جزئي عمدتا بر روي گونه شناسي آنها متمركز است.
1-1-2. تعريف گونه شناسي عنصري و جز به جز كردن
ايوپاك5 گونه شناسي عنصري را به اين صورت تعريف نموده است:
گونه هاي شيميايي : فرم ويژه يك عنصر كه مي تواند يك ايزوتوپ، يك حالت اكسيداسيون يا الكتروني ، كمپلكس و يا ساختمان ملكولي را در برگيرد.
آناليز گونه شناسي:6 فعاليتهاي تجزيه اي كه براي شناسايي و اندازه گيري كميت برخي از گونه هاي شيميايي منفرد در نمونه انجام مي گيرد.
گونه شناسي يك عنصر: توزيع يك عنصر در ميان گونه هاي شيميايي مشخص در يك سيستم.
وقتي گونه شناسي عنصري امكان پذير نيست عبارت جز به جزكردن7 بكار مي رود كه به صورت زير تعريف مي شود:
فرايند تقسيم بندي يك آناليت يا يك گروه از آناليتها از يك نمونه مشخص مطابق خواص فيزيكي (اندازه و انحلال پذيري) يا خواص شيميايي (بطور مثال خواص تشكيل پيوند ياواكنش پذيري )
بنا بر گفته ايوپاك تعيين غلظت گونه هاي متفاوت كه مجموع غلظت كلي يك عنصر را تشكيل ميدهند، اغلب امكان پذير نيست در بيشتر موارد گونه هاي شيميايي حاضر در نمونه به اندازه كافي پايدار براي شناسايي نيستند و در طول روش ممكن است كه مقدار آن گونه در برابر گونه هاي ديگر تغيير كند.
براي مثال اين تغييرات مي تواند با تغييرات pH در طول اندازه گيريها كه باعث تغيير تعادل در بين گونه ها مي شود رخ دهد.
1-2. مشكلاتي كه بر سر راه گونه شناسي وجود دارد
در حاليكه انگيزه براي گونه شناسي عناصر در حال افزايش مي باشد اين مطلب روز به روز آشكارتر مي گردد كه با مشكلات زيادي در اين كار روبه رو هستيم.
سوالات اصلي كه با آن روبه رو مي شويم عبارتند از:
گونه اي كه مي خواهيم اندازه گيري كنيم چيست؟
چگونه بايستي گونه ها را ذخيره كنيم؟
چگونه ما مي توانيم مقادير جزئي گونه مورد نظر را شناسايي كنيم ؟
چگونه ما مي توانيم اين گونه ها را كاليبره كنيم در حاليكه بسياري از آنها بطور تجاري در بازار موجود نيستند؟
چگونه اعتبار روش خود را اثبات كنيم؟
پيشرفتهاي اخير درجهت افزايش حساسيت دستگاهاي تجزيه اي نقش قاطعي درگسترش گونه شناسي داشته است.
در حاليكه حد تشخيص اين روشها براي اندازه گيري بسياري از آلاينده ها كافي است اما اين مقدار هنوز براي اندازه گيري گونه ها در نمونه هاي حيواني و انساني كافي نيست. زيرا چنين گونه هايي بطور طبيعي در اين بافتها يافت نمي شوند و در اثر عوامل محيطي به بدن موجود زنده وارد مي گردند بنابراين مقدار آنها بسيار اندك مي باشد.
با وجود آنكه مقدار اين عناصر بسيار كم مي باشد اما اين بدين معني نيست كه وجود آنها در بدن بي ضرر مي باشد بلكه معمولا اين گونه ها با همان مقدار اندك خطرات بسياري را براي موجودات زنده به وجود مي آورند.
به منظور آنكه بتوانيم تاثير غلظت پايين گونه هاي عنصري را بدست آوريم ما مجبور هستيم كه روشهاي جداسازي و تكنيكهاي تشخيص را كه بدين منظور ما را ياري مي دهند گسترش دهيم.
اين نياز براي گونه شناسي وقتي كه قوانيني براي حد مجاز گونه هاي خاص از عناصر( بجاي غلظت كل) تصويب گردد حادتر مي گردد، زيرا هر گونه خاص ريسك سلامتي يا سود خاصي را خواهد داشت.
سميت به ميزان زيادي در ميان گونه هاي مختلف يك عنصر مي تواند متفاوت باشد. يك محصول ممكن است كه داراي غلظت كلي از يك عنصر باشد كه از حد مجاز آن كمتر باشد ولي آن مقدار داراي مقدار زيادي از جز سمي آن گونه باشد كه در نتيجه ايجاد سميت كند. البته خلاف اين امر هم صادق مي باشد.
مثال از اين مورد حضور گونه هاي آرسنيك در مواد غذايي مي باشد. اگر مقدار كل As در تعدادي از مشتقات ماهيها مانند ژلاتين فراتر از مقدار پذيرفته شده باشد محصول نبايستي رد شود چرا كه آرسنيك اغلب بصورت آرسنو بتائين8 كه يك گونه غير سمي آرسنيك مي باشد وجود دارد كه بر خلاف گونه هاي سمي آرسنيك عمل مي كند.
1-3.استراتژی گونه شناسی
استراتژي طرح دقيق، روش، هنر و يا تدبير بكاررفته به منظور رسيدن به هدف است. بطور ايده آل دانشمندان علاقه مند به دانستن هر چيز در مورد گونه هاي عنصري مورد مطالعه هستند.
براي شروع تركيب، جرم، شكل زيستي و محيط زيستي ، پايداري گونه ها، تبديل گونه ها به يكديگر و اندركنشهاي آنها با مواد خنثي و يا زنده براي آنها جالب مي باشد.
در مطالعات گونه شناسي توجه زيادي بايستي به پايداري گونه ها گردد. پايداري گونه ها بستگي به بافت و پارامترهاي فيزيكي مانند دما، رطوبت، نور UV، ماده آلي و غيره دارد. بعد از اين، ايزوله كردن و خالص سازي گونه ها مورد توجه قرار مي گيرد.
از ميان يونهاي معدني كه وارد محيط زيست مي گردند تنها سهم اندكي از آنها به فرم معدني باقي مي ماند و اكثر آنها با ليگاندهاي معدني و آلي كمپلكس مي دهند. همچنين متيلاسيون طبيعي تحت شرايط خاص بسيار شايع است. اين تركيبات جديد مي توانند بسيار سمي تر باشند چنانچه در مورد متيل جيوه صادق است و يا برعكس داراي سميت كمتري باشند مانند متيل آرسنيك. در مورد جيوه غلظت جيوه يوني در آب بسيار پايين(در حد ng/l) و مقدار متيل جيوه در حدود 1% آن مي باشد ولي متاسفانه اين مقدار در موجودات دريايي شكارچي دريايي به حد mg/g و درصد متيل جيوه آن به 90 تا صد در صد ميرسد‍‌‍.
بنابراين بطور خلاصه در آناليزهاي گونه شناسي نوع نمونه ، روش نگهداري نمونه، روش جداسازي آناليت از بافت مورد نظر، روش پيش تغليظ و در نهايت روش تشخيص بايستي با دقت بسيار زياد انتخاب گردد تا بتوان شناخت صحيحي از گونه هاي مختلف مورد جستجو بدست آورد.
1-4 جیوه و اهمیت اندازه گیری آن
جيوه به دليل خواص بي‏نظيرش براي قرنهاي متمادي است كه مورد استفاده بشر قرار گرفته است. چرخه جيوه در محيط زيست در نتيجه فعاليتهاي طبيعي و انساني مي‎باشد. فلزات سنگيني چون جيوه كه بصورت نمكهاي معدني وارد محيط زيست مي شوند ممكن است تحت تاثير تغييرات فيزيكي و شيميايي قرار گرفته و به مواد بسيار سمي‎تر كه براي سلامتي انسان تهديد بزرگي بشمار ميرود تبديل شوند. بطور مثال تركيبات معدني جيوه به الكيلهاي جيوه، مخصوصا متيل جيوه كه بسيار سمي تر از تركيبات معدني جيوه است تبديل مي‏شود. اين مواد كه تحت تاثير فرايندهاي بيولوژيكي توليد مي‏گردند، سبب آلودگي آبها مي‏شوند و از اين طريق در بدن آبزيان و ماهيها جمع مي‏گردند كه در اثر مصرف آنها مسموميتهاي شديدي ايجاد مي‏گردد.
در سالهاي 1953 و 1963 در شهرهاي ميناماتا9 و ني‏گاتا 10در ژاپن، مصرف ماهي‏هاي آلوده به تركيبات جيوه تلفات زيادي را باعث شد. اين مواد از طريق فاضلاب كارخانجات اين شهرها وارد آب رودخانه شده كه مصرف ماهيهاي موجود در اين آبها موجب مسموميت گرديد.
به دليل چرخه وسيع زيستي و زمين‏شناسي جيوه درمحيط زيست، بررسي وجود آن نياز به آناليز بافتهاي متفاوتي دارد. هوا، آب، خاك، رسوبها، زباله‏ها و بعلاوه گستره وسيعي از نمونه‏هاي بيولوژيكي از جمله مواردي هستند كه امكان آلودگي آنها به جيوه وجود دارد.
1-5 تاریخچه جیوه
كشف جيوه به زمانهاي قبل از ميلاد برمي‏گردد.از زمانهاي قديم بشر براي مقاصد مختلف از اين فلز استفاده كرده است. اولين استفاده از تركيبات جيوه را به چينيها نسبت داده‎اند، آنها از كاني اصلي جيوه، سينابر11 (سولفيد جيوه HgS) براي تهيه جوهر قرمز استفاده ميكردند. اولين شخصي كه به خود فلز جيوه توجه كرد ارسطو بود. رومي‏ها براي اولين بار از اين فلز در ملغمه‏سازي و بازيابي طلا استفاده كردند. يونانيان نيز در قرن دوازدهم ميلادي در مقياس وسيع از آن در ملغمه‏سازي استفاده كرده‎اند. اين فرايند در قرن شانزدهم در مكزيك و آمريكاي جنوبي براي توليد نقره بكار برده شد. در سرتاسر قرون وسطي جيوه براي توليد طلا و نقره و همچنين براي درمان بعضي از بيماريها مانند امراض پوستي مورد استفاده قرار مي‎گرفت] 4 [. البته امروزه به دليل شناخته شدن سميتهاي جيوه و تركيبات آن استفاده از آن كاهش يافته است.
1-6. خواص جیوه
فلز سنگين جيوه داراي عدد اتمي 80 و وزن اتمي59/200 مي باشد. رنگ آن سفيد نقره‎اي و در فشار معمول محيط بصورت مايع مي‎باشد. جرم ويژه آن 5/13 ميباشد، دماي ذوب 39/38- و دماي جوش آن 25/357 درجه سانتيگراد تحت فشار اتمسفري مي‏باشد. جيوه تنها فلزي است كه در دماي اتاق مايع است كه آن به دليل انرژي بالاي يونيزاسيون آن است. (اولين پتانسيل يونيزاسيون آن KJ/mol 1007 مي‏باشد) كه شركت دادن الكترون را در پيوند فلزي مشكل مي‏سازد. جيوه داراي فشار بخار بالايي است(Pa 16 در 20 درجه سانتيگراد) بنابراين فلز جيوه براحتي در شرايط محيطي تبخير مي‏گردد.
جيوه فلزي به ميزان زيادي ساير فلزات مانند طلا، نقره، اورانيوم، مس، سرب، پتاسيم و سديم را در خود حل مي‏كند كه به آن ملغمه12 مي‏گويند. خواص جيوه در ميان ساير فلزات غير معمول مي‏باشد زيرا كه تمايل به تشكيل پيوند كولانسي نسبت به پيوند يوني در آن بيشتر است.
1-6-1 خواص ترکیبات جیوه
جيوه داراي دو حالت اكسيداسيون (I) و (II) است كه تركيبات با درجه اكسيداسيون (II) پايداري بيشتري دارند. جيوه با درجه اكسيداسيون (I) بصورت ديمر (Hg22+) بوده كه براحتي به جيوه فلزي و جيوه(II) تسهيم نامتناسب13 مي‏گردد. تركيبات معدني جيوه (I) در آب نامحلول مي‌باشند. تركيبات آلي جيوه (I) نيز ناپايدار بوده وتنها در دماي پايين تشكيل مي‏شوند.
خواص و فعاليت شميايي جيوه به شدت وابسته به حالت اكسيداسيون آن مي‌باشد. تركيبات معدني و آلي فلزي زيادي از جيوه (II) شناخته شده است ولي تنها تعداد معدودي از تركيبات جيوه (I) شناخته شده است، پايدارترين آنهاهاليدهاي جيوه (I) مي باشند، چنانچه Hg2Cl2 بطور وسيعي در كاربردهاي شيميايي استفاده مي‏گردد كه اغلب با نام كالومل14 شناخته مي‏شود.
اغلب جيوه موجود در محيط زيست شامل آب، خاك، رسوبات و جانداران زنده به فرم جيوه آلي مي‏باشد. تركيبات آلي جيوه به وسيله حضور پيوند كولانسي Hg-C شناخته مي‏شوند، از جمله تركيبات آلي جيوه عبارتند از كلريد متيل جيوه CH3HgCl، هيدروكسيد متيل جيوه، CH3HgOH، به مقدار كمتري دي متيل جيوه(CH3)2Hg و فنيل جيوهAr2Hg. اغلب تركيبات آلي جيوه ازانحلال پذيري خوبي برخوردار نيستند و با اسيد و بازهاي ضعيف واكنش نمي‏دهند، هرچند كه هيدروكسيد متيل جيوه به مقدار زيادي به دليل پيوند هيدروژني قوي كه از طريق گروه هيدروكسيل تشكيل مي دهد در آب انحلال پذير است.
متيل جيوه نسبت به ساير نمكهاي جيوه(II) بيشترين مسموميت را ايجاد مي‏كند، بدين علت كه در بافت چربي حل مي‏شود و به گروههاي سولفيدي اسيدآمينه متصل مي‏گردد در اين شكل اين تركيب از بافتها عبور كرده و وارد خون و بافتهاي مغزي مي‏گردد، در حاليكه يونهاي Hg2+ قادر به عبور از غشاي بيولوژيكي نيستند.
نمكهاي جيوه(II) از نظر انحلال‏پذيري در آب بسيار متغييرند. چنانچه HgCl2،Hg(NO3)2 و Hg(ClO4)2 به ميزان زيادي در آب حل مي‏شوند در حاليكه HgSبسيار نامحلول در آب است (Ksp=10-54).
جدول(1-1) انواع فرمهاي جيوه در محيط زيست
شكل جيوهحد خطرتاثير بر سلامتيموقعيت در محيط زيستنوع جيوه- بخار در اتمسفر
بصورت مايع
جيوه فلزيكم تا متوسط
تبديل آن به فرم يوني و ايجاد سمييت
بصورت بخار در محيط زيستجيوه عنصريپيوندهاي يوني
بطور معمول بصورت HgSمتوسط تا زياد،Hg2+ خطرناك ‏تر است زيرا راحتر با ليگاندهاي آلي پيوند مي‏دهدآسيب رساندن به پوست و اعضاي مخاطي،حالت تهوع،از كار انداختن كليه و كبددر معادن وآبهاي تازهنمكهاي جيوه
(I) و(II)فنيل جيوه
(Arylmercury)
آلكوكسي آلكيل جيوه
(Alkoxy alkyl mercury)
متوسط تا زياد
تشكيل نمك با اسيدهاي معدني وآليتاثير آن مشابه نمكهاي جيوه مي‏باشد زيرا بسادگي توسط ارگانيسمها در سيستمهاي بيولوژيكي تجزيه ميگردددر رسوبات آب و خاكتركيبات آلي جيوهالكيل جيوه
متيل،دي متيل واتيل جيوهبالا يا بسيار بالا
بسيار سريع از عضوهاي بيولوژيكي عبور مي‏كند 1000 برابر از جيوه فلزي خطرناكتر استخطر براي چشم
بيماريهاي atuxia وdysarthria
سكته و مرگدر رسوبات، خاك، آب و تجمع آن در در ماهي و ساير حيوانات

1-7 گسترش کاربردهای جیوه
1-7-1 پراکندگی جیوه در محیط زیست
جيوه از نظر فراواني در زمين در رتبه 67 قرار دارد. تا كنون 25 كاني معدني از جيوه شناخته شده كه مهمترين آنها سينابر(سولفيد جيوه ) مي‏باشد. اين كاني مهم غالبا در روسيه، اسپانيا، مكزيك و الجزاير يافت مي‏شود.
مقدارجيوه خاك، بطور گسترده‏اي به منطقه آن از نظر زمين‏شناسي و صنعتي وابسته مي‏باشد. بطوري كه مقدار آن از Kg/mg 01/0 تا Kg/mg 5 /0 متغيير است.
غلظت جيوه در آبها نيز بسيار متغيير است. مقادير واقعي گزارش شده در گستره بين 0001/0 تا 8/2 µg /L در آبهاي تازه و 01/0 تا 22/0 µg/L در آب دريا مي‏باشد. مقدار جيوه در هوا بطور كلي متاثر از فعاليتهاي آتشفشاني و انساني است. غلظت جيوه در هواي تميز كمتر از ng/m3 01/0مي‏باشد، اين مقدار در اروپا ng/m3 8/2 در آمريكاي شمالي ng/m3 8/3 در ژاپن ng/m3 6/1 و در هاوايي بين ng/m3 18تا ng/m3 250 گزارش شده است.
جيوه درمحيط زيست در نتيجه فعاليتهاي طبيعي و انساني منتشر مي‏شود. ورود آن به اتمسفر در نتيجه گازهاي خارج شده از پوسته زمين، انتشار از آتشفشانها، فرسايش خاك و همچنين منابع انساني مي‏باشد. اغلب جيوه موجود در اتمسفر بصورت بخار جيوه فلزي است. فعاليتهاي انساني كه منجر به انتشار جيوه مي‏شوند شامل سوزاندن سوختها ومواد داراي جيوه و فعاليتهاي صنعتي مي‏باشد. مقدار جيوه در سوختهاي فسيلي و زغال سنگ در حد اg/g 100است.
1-8 بیماری های ناشی از قرارگیری در معرض جیوه
1.بیماری های عصبی
2.جیوه به سیستم عصبی مرکزی حمله می کند و اثرات نامطلوبی را در دهان،لثه ها و دندان ها بر جای می گذارد.
3.Mercurial erethism
4.بیماری های پوستی
5.بیماری های کلیوی
6.بیماریMinamata شکلی از مسمومیت جیوه
علائم ناشی از آلودگی به عنصر:
1.لرز ، تشنج ، سر درد
2.کاهش تحرک
3.لکنت زبان
4.نا شنوایی و نا بینایی
5.در کودکان باعث قرمزی پوست، خارش شدید ، تورم ، تپش قلب ، عرق بیش از حد ، بد خلقی ، ضعف وخستگی می شود.
6.بروز مشکلات مغزی
7.احساس طعم فلز در دهان
8.تهوع ودرد شکم
9.ناراحتی کلیوی
1-9 تأثیر جیوه بر سلامتی
جيوه از راه تنفس، گوارش و نيز از طريق پوست قابل جذب مي باشد، بخار جیوه به سیستم اعصاب مرکزی تمايل دارد، اما هدف اصلی Hg2+ کلیه‌ها و کبد است. تا كنون مدارك محدودي در ارتباط با سرطانزا بودن جيوه ارائه شده است.
مطالعات جهانی نشان می دهند که در نتيجه تماس مستقيم یا استنشاق بخارات جیوه، اختلالات مختلفی به وجود مي آید که برخی از آن ها عبارتند از: اختلال سیستم اتو ایمیون، اختلال در عملكرد کلیه، ناباروری، تاثیرات منفی روی جنین، مشکلات رفتاری– عصبی، ناكارآمدي قلبی، آلزایمر، تاثیرات مخرب بر سیستم عصبی مرکزی و محیطی، تاثیرات چشمی، مشکلات دهانی، نارسایی حاد تنفسی، درماتیت، دمانس، تهوع، استفراغ، اسهال، درد شکم، هماچوری، کونژکتیویت، برونشیت، پنومونی، ادم ریوی، تب بخار فلزي و اختلالات نوروسایکوتیک، اثر بر روی غده تیروئید، تولید مثل و سميت ژني.
    استنشاق mg/m3 1 بخار جيوه به ريه ها، كليه ها و سيستم عصبي آسيب زده و باعث تحريك پذيري شديد، بي ثباتي احساس،‌ لرزش، كاهش وزن، ورم لثه،‌ سردرد، كاهش رشد، التهاب ريه و آماس پوست مي شود. اين عوارض ممكن است در جمعيت هاي عمومي در مواجهه با  mg/m3 1/0 نيز مشاهده گردد.
     بعد از بخار جیوه، متیل جیوه خطرناک ترین شکل جیوه است. استفاده از متیل جیوه به‌ عنوان قارچ‌کش برای محافظت دانه‌ها سبب کاهش قابل ملاحظه پرندگانی شد که از این دانه‌ها مصرف کرده بودند و همچنین صدها مرگ در عراق و آمریکا از مصرف نانی که دانه‌های گندم آن با متیل جیوه در تماس بوده گزارش شده است. ورود سمی ترین شکل جیوه یعنی متیل جيوه به بدن انسان، بیماری میناماتا ایجاد میکند. این بیماری اولین با در دهه 1950 در خلیج میناماتای ژاپن مشاهده شد. بروز این بیماری در انسان با عوارض گوناگون عصبی از جمله اختلال در حواس پنج گانه، بروز آلزایمر در سنین پیری و در موارد حاد با مرگ بیمار، همراه است. متیل جیوه نسبت به نمک‌هایHg2+ سمّ قوی تری است، زیرا علاوه بر انحلال‌پذیري در بافت چربی، قابليت تجمع و بزرگ‌نمایی زیستی دارد. همچنین می‌تواند از سد خوني- مغزي و جفت جنین عبور کند. فرایند متیل‌دار شدن جیوه در ته‌نشست های گل‌آلود رودخانه‌ها و به ویژه در شرایط بی هوازی توسط متیل کوبالامین صورت می‌گیرد. بیش تر جیوه موجود در بدن انسان به صورت متیل جیوه بوده و اغلب از طریق خوردن ماهی وارد بدن انسان می‌شود. متیل جيوه از راه دستگاه گوارش به خصوص در سیستم عصبی مرکزی و کلیه ها توزیع شده و به صورت اختلالات عصبی تأخیری تظاهر می کند. از جمله این اختلالات: آتاکسی، پاراستزی، لرزش، کاهش بینایی، شنوایی، بویایی و چشایی، از دست دادن حافظه، دمانس پیش رونده، نکروز کانونی، تخریب سلول‌های گلیال، اختلالات حرکتی و مرگ می باشد.
سیستم عصبی احتمالاً حساسترین ارگان در برابر تماس با بخارات جیوه است. طیف وسیعی از اختلالات تنفسی، روانی، قلبی عروقی، معده ای روده ای، تولید مثلی، کبدی، کلیوی، خونی، پوستی، اسکلتی- عضلانی ایمونولوژیکی، حسی و ادراکی و ژنوتوکسیک از اثرات جیوه می تواند باشد.
1-10 جیوه در مواد غذایی
از دهه1920 و 1930 بررسی های بسیاری بر روی مواد غذایی انجام شده است در آلمان ، دفتر مرکزی گرد آوری ارزیابی داده های مواد شیمیایی است زیست محیطی(ZEBS) بر سبزیجات میوه ای ، ریشه ای ، برگی جوانه ای بویژه وزارت بهداشت برلین بر روی سبزیجات کنسرو شده ، میوه و انواع تمشک ها به گردآوری داده های 1975 ،1979 و 1982 انجامیده است.
بر پایه این داده ها اگر میزان متوسط مصرف آبمیوه و نوشیدنی مانند شراب ، آبجو و نیز شکلات در سال 1975 کمتر از 0.020 میلی گرم در هفته به ازای خوردنی های تازه رسیده است که مقدار میانگینی برای کل نواحی آلمان است (حال آن که سازمان بهداشت جهانی میزان 6/1 مقدار فوق یا حدود 0.010 میلی گرم بر کیلو گرم را برای جیوه توصیه می کند.)
آخرین بررسی های ZEBS به قرار زیر است:
آب آشامیدنی(4/18%) ، گندم (9/12%) ، در سال های 1982-1978 ، شیر (2/10%) ، آب معدنی (1/8%) مواد کنسرو شده (8/17%) مقادیر سال 1982 عمدتا به قرار زیرند:ماهی(8%) ، قهوه (2/7%) و سیب زمینی (6%) که تأکید کننده داده های تجزیه و تحلیل شده سال 1979 است.
بررسی دیگر که دقیق تر انجام شده است طیفی از خوراکی ها از جمله شیر ، شیر خشک ، پنیر و تخم مرغ ، انواع گوشت ها(و بررسی میزان منیزیم و روی آن ها علاوه بر جیوه) ، سوسیس ، گوشت ماکیان و فرآورده های گوشتی ، شیر مادران ، سرم خون و چربی و روغن گیاهی بافت های چرب ، برنج و سیب زمینی را در بر می گرفت.
1-11 اثر جیوه بر حیوانات
اکلیل مرکوری که از جمله ترکیبات جیوه هستند، دارای اثرات مخربی در موجودات زنده اند. این ترکیبات توسط عمل موجودات ریز غیرهوازی تولید می شوند. این فعل و انفعالات در گل و لای رودخانه ها یا دریاچه ها صورت می گیرد. موجودات ذره بینی این عمل را در رودهٔ بعضی از جانداران انجام می دهند. متیل مرکوری ها خطرناک ترین و سمّی ترین اکلیل مرکوری هستند که به طریق مستقیم یا غیرمستقیم وارد محیط زیست می شوند. نقش مستقیم استفاده از متیل مرکوری ها بر روی دانه ها نمایان است اما نقش دیگر آنها به صورت محصول فرعی فرآیندهای صنعتی به آب های طبیعی رها می شوند، اما زمانی که این ترکیبات توسط موجودات زیستی متیله شوند، به ترکیبات فرّاری تبدیل و از آب رها می شوند.اولین علایم شناخته شده و خطرناک متیله جیوه در اواخر سال ۱۹۵۳ در ژاپن دیده شد که توضیح آن و نحوه اثر آن در ماهی ها در آینده گفته خواهد شد.آنچه مهم است این است که غذا خطرناک ترین اثر سمّی جیوه را برای اغلب مردم نشان داده زیرا براساس شواهد علمی و تاریخی، در حالی که حد FDA برای جیوه در هوا ۵/۰ میلی گرم در کیلوگرم بوده، میزان آن در ماهی های مصرف شده در حادثه ۱۹۵۳ ژاپن بین ۵ تا ۲۰ میلی گرم در کیلوگرم بوده که در اینجا فاجعه بیشتر قابل لمس می گردد.
1-12 اثرات فیزیولوژیکی جیوه
ترکیبات اکلیل، فنیل مرکور و الکوکسی اکلیل به خوبی در چربی ها حل شده، ضمناً بسیار پایدارند. بنابراین در صورتی که در بافت های دام و انسان انباشته شوند، مکانیسم تنفسی را مختل می سازند.انواع ترکیبات کاتیونی جیوه جذب ذرات خاک گردیده، به صورت فسفات، کربنات و سولفور جیوه ته نشین شده، نمی توانند در نیمرخ خاک، انتقال یابند. لذا جابه جائی ترکیبات جیوه جز به حالت بخار ناچیز است.امروزه با توجه به توسعه کاربرد جیوه در صنایع دندانپزشکی و نیز شیوع بیماری های دهان و دندان توجه به کاربرد جیوه در پر کردن دندان و عوارض ناشی از آن نیز مورد توجه می باشد.جیوه از سمّی ترین فلزاتی است که انسان با آن مواجه است و حتی از سرب و ارسنیک نیز سمّی تر است. بخار جیوه از ماده پرکننده دندان (نقره ـ جیوه) در ۲۴ ساعت روز و ۳۶۵ روز سال آزاد می شود.تحقیقات نشان می دهد که ۱۰۰ ـ ۸۰ درصد بخار جیوه استنشاق شده، از ریه ها به خون و در نهایت به مغز و



قیمت: تومان

About the author

92 administrator

You must be logged in to post a comment.