مرجع تخصصی آب و فاضلاب

خطرات سرب (Pb) در آب آشامیدنی

• سم‌شناسی و تأثیرات بر سلامتی

  • تجمع در بافت‌ها (عموماً استخوان‌ها و کلیه‌ها) و اثرات مزمن: اختلال در عملکرد کلیه، فشار خون بالا، ناباروری و آرتریت.

  • اثرات عصبی به‌ویژه در کودکان: کاهش ضریب هوشی (IQ)، اختلال در یادگیری، بیش‌فعالی و تأخیر در رشد عصبی–حرکتی.

  • دوزهای حاد بالای Pb می‌تواند منجر به مسمومیت حاد شود: درد شدید شکمی، استفراغ، تشنج و حتی کما.

• استانداردها و حد مجاز

  • سازمان بهداشت جهانی (WHO): حداکثر ۱۰ میکروگرم در لیتر (µg/L).

  • استاندارد اتحادیه اروپا: ۱۰ µg/L.

  • استاندارد EPA آمریکا: ۱۵ µg/L به‌عنوان «action level» برای سیستم‌های بزرگ آب‌رسانی.

شیوه‌های تصفیه و حذف سرب از آب

1. اسمز معکوس (Reverse Osmosis)

   • عبور آب از ممبرین با فاصله منافذ کمتر از اندازه‌ی یون Pb²⁺.

   • کارآیی بالای >95% در حذف Pb؛ اما نیاز به پیش‌تصفیه (حذف کلر، ذرات معلق).

2. رزین‌های تبادل یونی (Ion Exchange)

   • تبادل یون‌های Pb²⁺ با یون‌های Na⁺ یا H⁺ روی سطح رزین.

   • قابل شارژ مجدد با شست‌وشوی اسیدی یا بازی.

3. جذب سطحی (Adsorption)

   • کربن فعال: حذف Pb با تکیه بر سطح ویژه و گروه‌های عاملی سطحی.

   • بیوچار (Biochar) و زئولیت‌‌ها: مواد ارزان و کم‌هزینه با ظرفیت جذب مناسب.

   • نانومواد (نانوذرات اکسید آهن، گرافن اکسید): کارآیی بالا اما گران‌تر و نیازمند کنترل انتشار نانومواد.

4. الکترودیالیز (Electrodialysis)

   • حرکت یون‌های Pb²⁺ به سمت الکترود مخالف زیر میدان الکتریکی و حذف آن‌ها.

5. رسوب‌دهی شیمیایی (Chemical Precipitation)

   • افزودن هیدروکسید سدیم یا سدیم کربنات → تشکیل رسوب Pb(OH)₂ یا PbCO₃ → جداسازی با ته‌نشینی یا فیلتراسیون.

روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی سرب

1. آنالیز جذب اتمی (AAS)

   • Flame AAS: حد تشخیص حدود 20–50 µg/L.

   • Graphite Furnace AAS: حد تشخیص کمتر از 1 µg/L، مناسب نمونه‌های کم‌غلظت.

2. ICP–MS (Inductively Coupled Plasma–Mass Spectrometry)

   • حد تشخیص در سطح نانوگرم بر لیتر. توان تفکیک چند ایزوتوپی Pb (۲۰۶Pb، ۲۰۷Pb، ۲۰۸Pb).

3. ICP–OES (Optical Emission Spectroscopy)

   • حد تشخیص حدود 1–10 µg/L، اما با پایداری و تکرارپذیری کمتر از ICP–MS.

4. XRF (X‑Ray Fluorescence)

   • مناسب نمونه‌های جامد (رسوبات، لوله‌ها)، نه مایع؛ برای تشخیص سریع و غیرمخرب.

5. Cold Vapor AAS (CV–AAS)

   • برای Hg مرسوم‌تر است، ولی گاهی برای سنجش همزمان Pb با اصلاحات ویژه استفاده می‌شود.

روش‌های سنتی حسی و چشمی

• طعم و بو

  • سرب محلول به‌خودی‌خود رنگ یا بوی مشخصی ندارد؛ در غلظت‌های بالا ممکن است طعم فلزی یا تلخ ایجاد کند، اما این نشانه‌ی قابل اعتماد نیست.

• تغییر رنگ یا کدورت

  • رسوب‌های Pb(OH)₂ به‌صورت لایه‌های خاکستری–سفید روی ظرف یا فیلتر ظاهر می‌شوند.

• آزمون‌های رنگ‌سنجی ساده (کیت‌های آزمایش سریع)

  • کاغذهای اندیکاتور یا نوار شیمیایی که در حضور Pb تغییر رنگ می‌دهند (اغلب از کمپلکس‌سازی Pb با Dithizone یا EDTA).

• نشانه‌های فنی

  • وجود لوله‌های سربی یا سفید‌آبه در سیستم لوله‌کشی منزل، فرسودگی رنگ قدیمی روی لوله‌ها (رنگ‌های قدیمی سرب‌دار).

سایر روش‌های ساده و پیچیده

• کیت‌های الکتروشیمیایی پرتابل

  • الکتروشیمی سنج (potentiostat پرتابل) با الکترودهای شیشه‌ای کربنی یا طلا، اندازه‌گیری جریان ناشی از اکسایش Pb روی سطح الکترود.

• حسگرهای نانو

  • ‌گرافن اکسید یا نانوذرات اکسید آهن پوشش‌دار با لیگاندهای اختصاصی Pb2+؛ تغییر مقاومت الکتریکی یا سیگنال الکتروشیمیایی.

• روش DGT (Diffusive Gradients in Thin films)

  • جذب پیوسته‌ی Pb از آب عبوری بر روی رزین درون ژل؛ مناسب پایش بلندمدت و سنجش Bioavailable Pb.

• فلورسانس هسته‌ای (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy - LIBS)

  • پرتاب لیزر به سطح، یونیزاسیون و تحلیل طیفی؛ سریع و غیرمخرب، اما هزینه و تجهیزات بالا.

علائم و نشانه‌های محیطی وجود سرب

• فرسایش و زنگ‌زدگی لوله‌ها

  • لوله‌های سربی یا کرومی‌زدایی‌نشده: آزادسازی Pb در آب؛ رنگ آب ممکن است کدر یا خاکستری شود.

• اثر بر آبزیان

  • کاهش جمعیت بی‌مهرگان حساس (ماکروفیت‌ها، حشرات آبزی).

  • ایجاد رسوب سرب در رسوبات بستر رودخانه‌ها و دریاچه‌ها.

• تجمع در گیاهان آبی

  • جمع‌شدن Pb در برگ‌ها و ریشه‌ی جلبک‌ها و گیاهان هیدروفیت، از جمله نیلوفر آبی.

• آزمایش‌های بیولوژیکی

  • تست‌های سمیت روی Daphnia magna: کاهش تحرک و بقاء در غلظت‌های بالای Pb.

نکته‌ی پایانی:
به دلیل عدم وجود علائم قابل‌لمس و قابل‌اعتماد حسی در مورد سرب محلول، تنها روش اطمینان‌بخش برای تعیین حضور و غلظت Pb در آب آشامیدنی، استفاده از روش‌های تحلیلی آزمایشگاهی یا کیت‌های استاندارد شیمیایی/الکتروشیمیایی است. برای پیشگیری، تعویض لوله‌کشی‌های سربی، استفاده از فیلترهای اسمز معکوس یا رزین تبادل یونی و پایش دوره‌ای کیفیت آب توصیه می‌شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب