مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات تولوئن (C₇H₈) در آب آشامیدنی

• ویژگی‌های شیمیایی و منشأ

  • تولوئن یک ترکیب آروماتیک فرار (VOC) با نقطه جوش 110 °C و ضریب تقسیم آب/هوا بالا است.

  • منابع: نشت بنزین و نفتا، فاضلاب صنایع رنگ و رزین، ورود از طریق آب‌های سطحی آلوده و بارش شیمیایی.

• خطرات سلامتی

  • اثرات حاد: سردرد، تهوع، سرگیجه و تحریک دستگاه عصبی مرکزی در مواجهه کوتاه‌مدت با غلظت‌های بالا.

  • اثرات مزمن: آسیب کبدی و کلیوی، اختلال حافظه و تمرکز، اختلالات عصبی–رفتاری (مطالعات در مواجهه شغلی).

  • سرطان‌زایی: تولوئن طبق IARC در گروه 3 (مشخص‌نشده) قرار دارد، اما تحقیقات در مدل‌های حیوانی نگرانی‌هایی از اثرات طولانی‌مدت نشان داده‌اند.

• استانداردها و حد مجاز

  • WHO: ۷۰۰ µg/L (Guideline value)

  • EPA آمریکا: ۱ mg/L (MCL)

  • اتحادیه اروپا: ۱ mg/L برای مجموع تولوئن

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف تولوئن

1. هوادهی و Air Stripping

   • برج‌های تماس هوا–آب یا حباب‌زنی با هوا/نیتروژن: حذف تا > ۹۰ ٪ تولوئن

   • نیاز به جذب VOCهای خروجی بر روی کربن فعال

2. جذب سطحی (Adsorption)

   • کربن فعال گرانول (GAC): زمان تماس ≥ ۱۰ دقیقه برای حذف مؤثر

   • رزین‌های زئولیتی/پلیمری اصلاح‌شده: جذب گزینشی ترکیبات آروماتیک

3. اسمز معکوس (RO) و نانوفیلتراسیون (NF)

   • RO حذف ۷۰–۹۰ ٪، NF حذف ۴۰–۷۰ ٪ بسته به ممبران

   • نیازمند پیش‌تصفیه برای حذف ذرات معلق

4. اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)

   • UV/H₂O₂، O₃/H₂O₂ یا Fenton’s Reagent (Fe²⁺/H₂O₂): تخریب تولوئن به CO₂ و H₂O

5. بیورمدیشن (Bioremediation)

   • باکتری‌های تخریب‌کننده (مثل Pseudomonas putida) در راکتورهای بیوفیلتر

   • کنترل pH (~7) و تأمین اکسیژن/کربن ثانویه

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی

1. Purge‑and‑Trap GC–MS (EPA 524.2)

   • حد تشخیص ~ 0.2 µg/L

2. Headspace GC–FID

   • نمونه گرم‌شده و تعادل بخار؛ حد تشخیص ~ 1–5 µg/L

3. SPME–GC–MS (Solid‑Phase Microextraction)

   • مستقیماً جذب VOC روی فیبر SPME، حساسیت بالا و بدون حلال

4. GC–MS/MS

   • تفکیک دو مرحله‌ای برای حذف تداخل‌های ماتریسی

5. Colorimetric/VOC Tubes

   • لوله‌های میدانی (Dräger/Tubes) با پیمانه جذب و معرف رنگی؛ تشخیص ppm

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• بو:

  • در غلظت µg/L طعمی ندارد؛ در ppm: بوی شیرین و شبیه رنگ و تینر قابل شناسایی است.

• طعم:

  • در غلظت‌های بالا ممکن است طعم روغنی یا تلخ خفیف حس شود، اما غیرقابل‌اتکا.

• رنگ و کدورت:

  • آب حاوی تولوئن شفاف و بی‌رنگ است؛ هیچ تغییر ظاهری ایجاد نمی‌کند.

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

• نوارهای تست VOC (Colorimetric Tubes)

  • تغییر رنگ لوله براساس غلظت تولوئن (ppm)؛ مناسب غربالگری میدانی

• µPADs (Microfluidic Paper‑Based Devices)

  • کانال‌های کاغذی با مناطق جذب GAC و واکنش رنگی مخصوص VOC

• Passive Samplers (SPMD, POCIS)

  • جذب پیوسته تولوئن در فاز لیپیدی یا رزینی برای نمونه‌برداری طولانی‌مدت

• حسگرهای الکتروشیمی پرتابل

  • الکترودهای پوشش‌دار MIP (Molecularly Imprinted Polymers) برای تولوئن → تغییر جریان یا پتانسیل

• سنسورهای نانوفناوری

  • نانوذرات طلا/نقره با لیگاندهای آروماتیک → تغییر جذب سطح پلاسمون

۶. علائم و نشانه‌های محیطی وجود تولوئن

• منابع آلاینده

  • نزدیکی به پمپ‌بنزین‌ها، مخازن سوخت زیرزمینی، پالایشگاه‌ها و صنایع رنگ‌سازی

• اثر بر آبزیان

  • سمیت حاد برای بی‌مهرگان (Daphnia magna) در غلظت‌های > ۱۰۰ µg/L

  • اختلال در رشد و تولیدمثل ماهیان جوان

• شاخص‌های شیمیایی

  • نسبت تولوئن به سایر VOCهای نفتی (تولوئن/BTEX) بالا در نمونه‌ها

  • همبستگی مثبت بین کل BTEX و شاخص TPH (Total Petroleum Hydrocarbons)

• نشانه‌های هیدروژئوشیمیایی

  • کاهش اکسیژن محلول به‌دلیل تنفس میکروبی و افزایش BOD در آب‌های زیرزمینی آلوده

  • تغییر pH کمی اسیدی (pH 6–6.5) در پایپ‌لاین‌های با بیوفیلم

جمع‌بندی مهندسی:
تولوئن در آب آشامیدنی بی‌رنگ و در غلظت‌های پایین بی‌بو باقی می‌ماند؛ حذف ایمن آن با ترکیب «هوادهی/Air Stripping + کربن فعال + AOP + بیورمدیشن» تضمین می‌شود. پایش دوره‌ای با روش‌های حساس GC–MS یا Headspace GC–FID و غربالگری میدانی با نوارهای تست VOC یا µPADها توصیه می‌شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب