آرسنیک موجود در آب یک نگرانی جدی زیستمحیطی و بهداشت عمومی است، زیرا حتی غلظتهای پایین آن میتواند خطرات سلامتی درازمدت، از جمله ضایعات پوستی، بیماریهای قلبی عروقی و سرطان را ایجاد کند. این یک شبه فلز طبیعی است که به دلیل سازندهای زمینشناسی در آبهای زیرزمینی بسیاری از مناطق یافت میشود، اما فعالیتهای صنعتی، معدنکاری و رواناب کشاورزی نیز میتوانند در افزایش سطح آن نقش داشته باشند. اندازه گیری آرسنیک در آب در آب برای اطمینان از آب آشامیدنی سالم، رعایت استانداردهای نظارتی و اجرای راهحلهای موثر تصفیه ضروری است. در این بررسی از وبسایت «رسوب آب» در مورد اهمیت و روشهای اندازه گیری آرسنیک در آب صحبت میکنیم.
آرسنیک در آب چیست؟
آرسنیک در آب به وجود عنصر شیمیایی آرسنیک (As)، یک شبه فلز طبیعی که در آبهای زیرزمینی یا سطحی حل میشود، اشاره دارد. این عنصر میتواند به هر دو شکل معدنی مانند آرسنیت (As³⁺) و آرسنات (As⁵⁺) که بسیار سمی هستند و اشکال آلی که عموماً کمتر مضر هستند، وجود داشته باشد.
منابع آرسنیک در آب شامل سازندهای زمینشناسی طبیعی، تخلیه صنعتی، فعالیتهای معدنی و استفاده از آفتکشهای حاوی آرسنیک است. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آب آلوده به آرسنیک میتواند منجر به مشکلات جدی برای سلامتی، از جمله اختلالات پوستی، مشکلات قلبی عروقی و سرطانهای مختلف شود، و تشخیص و حذف آن را به یک نگرانی اساسی برای ایمنی آب تبدیل میکند.
اهمیت اندازه گیری آرسنیک در آب
اندازهگیری آرسنیک در آب برای حفاظت از سلامت عمومی و تضمین ایمنی محیط زیست حیاتی است. از آنجا که آرسنیک حتی در غلظتهای پایین سمی است، سطوح ناشناخته آن در آب آشامیدنی میتواند منجر به مشکلات مزمن سلامتی مانند سرطان، بیماریهای قلبی عروقی و اختلالات عصبی شود.
نظارت منظم به مقامات و مراکز تصفیه آب این امکان را میدهد که منابع آلوده را شناسایی کنند، اقدامات اصلاحی را انجام دهند و از استانداردهای نظارتی پیروی کنند. علاوه بر این، اندازهگیری دقیق، طراحی و اجرای سیستمهای مؤثر تصفیه آب را آگاه میکند و به جلوگیری از قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آن و محافظت از جوامع در برابر اثرات مضر این آلاینده نامرئی کمک میکند.
روشهای اندازه گیری آرسنیک در آب
در ادامه به روشهای اندازه گیری آرسنیک در آب اشاره میکنیم:
طیفسنجی جذب اتمی (AAS)
طیفسنجی جذب اتمی (AAS) به دلیل حساسیت و دقت بالا، روشی پرکاربرد برای تشخیص آرسنیک در آب است. در این تکنیک، نمونههای آب معمولاً با یک عامل کاهنده تصفیه میشوند تا تمام گونههای آرسنیک به یک شکل قابل اندازهگیری، اغلب گاز آرسین، تبدیل شوند. سپس نمونه وارد کوره شعله یا گرافیتی میشود، جایی که اتمهای آرسنیک نور را در طول موجهای خاص جذب میکنند.
مقدار نور جذب شده مستقیماً با غلظت آرسنیک در نمونه مرتبط است. AAS قادر به تشخیص آرسنیک در سطوح بخش در میلیارد (ppb) است که آن را برای تجزیه و تحلیل آب آشامیدنی مناسب میکند. در حالی که AAS بسیار دقیق است، به اپراتورهای ماهر و ابزار دقیق با نگهداری خوب نیاز دارد. همچنین در کار با ماتریسهای پیچیده بدون آمادهسازی گسترده نمونه محدود است. با وجود این چالشها، AAS همچنان یکی از قابل اعتمادترین روشهای آزمایشگاهی برای نظارت معمول بر آرسنیک در منابع آب است.
طیفسنجی جرمی پلاسمای جفتشده القایی (ICP-MS)
طیفسنجی جرمی پلاسمای جفتشده القایی (ICP-MS) یک تکنیک تحلیلی پیشرفته است که برای اندازهگیری سطوح بسیار کم آرسنیک در آب با دقت استثنایی استفاده میشود. در این روش، نمونههای آب ابتدا اسیدی شده و گاهی اوقات برای حذف مواد مزاحم، پیشتیمار میشوند. سپس نمونه وارد یک مشعل پلاسما میشود، جایی که دمای بالا عناصر را یونیزه میکند.
طیفسنج جرمی یونها را بر اساس نسبت جرم به بار آنها جدا میکند و امکان تشخیص بسیار حساس آرسنیک را حتی در غلظتهای بخش در تریلیون فراهم میکند. ICP-MS به ویژه برای تجزیه و تحلیل چند عنصری مفید است و اندازهگیری همزمان آرسنیک را به همراه سایر فلزات امکانپذیر میکند. اگرچه به ابزار دقیق پیشرفته و اپراتورهای ماهر نیاز دارد، اما این روش سریع، بسیار دقیق و به طور گسترده در تحقیقات، نظارت نظارتی و ارزیابی کیفیت آب استفاده میشود. توانایی آن در تشخیص غلظتهای بسیار کم آرسنیک، آن را برای اطمینان از آب آشامیدنی سالم ضروری میکند.
روشهای رنگسنجی
روشهای رنگسنجی روشی نسبتاً ساده و مقرونبهصرفه برای اندازهگیری آرسنیک در آب ارائه میدهند که اغلب در آزمایشهای میدانی و کیتهای قابل حمل استفاده میشوند. این روشها به واکنشهای شیمیایی متکی هستند که تغییر رنگی متناسب با غلظت آرسنیک ایجاد میکنند. یک رویکرد رایج شامل تشکیل گاز آرسنیک از ترکیبات آرسنیک است که سپس با یک معرف واکنش میدهد تا یک کمپلکس رنگی تولید کند.
شدت رنگ با استفاده از یک اسپکتروفتومتر اندازهگیری میشود یا به صورت بصری با یک نمودار رنگی استاندارد مقایسه میشود. اگرچه روشهای رنگسنجی به اندازه تکنیکهای آزمایشگاهی مانند AAS یا ICP-MS دقیق نیستند، اما برای آزمایش سریع در محل، بهویژه در مناطق دورافتاده یا جایی که نتایج فوری مورد نیاز است، مفید هستند. کالیبراسیون مناسب و جابجایی دقیق برای کاهش تداخل سایر مواد شیمیایی موجود در آب ضروری است. این روش به طور گسترده برای غربالگری اولیه و نظارت معمول در تصفیه آب و کاربردهای زیستمحیطی استفاده میشود.
تکنیکهای تولید هیدرید
تکنیکهای تولید هیدرید روشهای تخصصی هستند که برای افزایش تشخیص آرسنیک در آب استفاده میشوند و اغلب برای بهبود حساسیت با AAS یا ICP-MS ترکیب میشوند. در این رویکرد، آرسنیک موجود در نمونه با استفاده از یک عامل کاهنده، معمولاً سدیم بوروهیدرید، به صورت شیمیایی به گاز آرسین (AsH₃) تبدیل میشود. سپس گاز آرسین از فاز مایع جدا شده و به سیستم تشخیص وارد میشود و امکان اندازهگیری بسیار حساس در سطوح بخش در میلیارد را فراهم میکند.
تولید هیدرید، تداخل ماتریس از سایر عناصر موجود در آب را به حداقل میرساند و دقت و صحت را بهبود میبخشد. این روش به ویژه برای تشخیص گونههای آرسنیک معدنی، که سمیترین اشکال هستند، مفید است. اگرچه به جابجایی دقیق نمونه و تجهیزات تخصصی نیاز دارد، اما تکنیکهای تولید هیدرید برای رعایت مقررات، نظارت بر محیط زیست و مطالعات کیفیت آب بسیار موثر هستند و حتی در ماتریسهای پیچیده آب، نتایج قابل اعتمادی ارائه میدهند.
اندازه گیری آرسنیک در آب در آزمایشگاههای رسوب آب