مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات نیكل (Ni) در آب آشامیدني

• فرم‌های محیطی

  • Ni²⁺: فرم محلول و معمول در آب‌های زیرزمینی و سطحی

  • کمپلکس‌های Ni با هیدرات‌ها یا اسیدهای آلی (مثلاً EDTA)

• اثرات زیان‌بار بر سلامتی

  • پوستی: در تماس مزمن با آب حاوی Ni → درماتیت تماسی، اگزما

  • تنفسی: بخار یا مه نیکل (صنعتی) → التهاب ریه، فیبروز

  • گوارشی: مواجهه‌ی مزمن از راه بلع → تهوع، استفراغ، درد شکمی

  • سیستم ایمنی و کلیوی: سرکوب ایمنی، افزایش پروتئینوری

  • سرطان‌زایی: برخی گونه‌های پودری Ni و ترکیبات کربنیل نیکل کلاس I (IARC)

• استانداردها و حد مجاز

  • WHO: ۷۰ µg/L

  • EPA آمریکا: ۱۰۰ µg/L (Maximum Contaminant Level Objective)

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف نیكل

1. رسوب‌دهی شیمیایی (Precipitation)

   • افزودن هیدروکسید قلیایی (Ca(OH)₂ یا NaOH) → رسوب Ni(OH)₂ سفید → فیلتراسیون

   • کنترل pH ~9 برای حداکثر بازیابی

2. اسمز معکوس (Reverse Osmosis)

   • حذف بالای >۹۰٪ Ni²⁺؛ نیاز به پیش‌تصفیه (حذف ذرات معلق و کلر)

3. تبادل یونی (Ion Exchange)

   • رزین‌های کاتیونی قوی (–SO₃H): تبادل Ni²⁺ با Na⁺ یا H⁺

   • رزین‌های اختصاصی نیکل (شرکت‌های معتبر)

4. جذب سطحی (Adsorption)

   • کربن فعال: حذف Ni با تکیه بر سطح ویژه و گروه‌های عاملی

   • بیوچار و زئولیت‌ اصلاح‌شده: هزینه پایین و ظرفیت مناسب

   • نانومواد اکسید آهن یا گرافن اکسید: جذب انتخابی بالا

5. الکتروشیمی (Electrocoagulation & Electrodeposition)

   • الکترودهای آهن/آلومینیوم → تولید یون‌های فلزی برای انعقاد و ته‌نشینی Ni

   • الکترودپلیشینگ: بازیابی Ni به‌صورت فلزی روی کاتد

6. فرآیندهای زیستی (Bioremediation & Phytoremediation)

   • باکتری‌ها یا جلبک‌های جذب‌کننده Ni

   • گیاهان ابرجاذب مانند Brassica juncea یا سرخس‌های خاص

۳. روش‌های آزمایشگاهی اندازه‌گیری Ni

1. Flame AAS (Atomic Absorption Spectroscopy)

   • حد تشخیص ~۲۰–۵۰ µg/L

2. Graphite Furnace AAS (GF‑AAS)

   • حد تشخیص <۰.۵ µg/L، مناسب نمونه‌های کم‌غلظت

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

   • حد تشخیص نانوگرم بر لیتر، تفکیک ایزوتوپی Ni (⁵⁸Ni, ⁶۰Ni)

4. ICP–OES (Optical Emission Spectroscopy)

   • حد تشخیص ~۱–۵ µg/L

5. Anodic Stripping Voltammetry (ASV)

   • الکترودهای طلا یا کربن اصلاح‌شده؛ حد تشخیص ~۰.۱ µg/L

6. Colorimetric Kits

   • معرف PAN (1‑فنیل‑2‑نافتولی‌ن) → کمپلکس نارنجی/قرمز قابل اندازه‌گیری اسپکتروفتومتریک

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• طعم و بو

  • Ni²⁺: در غلظت‌های بالای µg/L ممکن است طعم فلزی یا تلخ خفیف احساس شود؛ اما غیرقابل‌اتکا

• رنگ و کدورت

  • آب طبیعی حاوی Ni رنگ یا کدورت ندارد

  • پس از افزودن معرف PAN: تشکیل رنگ نارنجی مایل به قرمز

• کیت‌های میدانی (Test Strips)

  • نوارهای اندیکاتور آغشته به PAN یا دی‌تیزوون: تغییر رنگ قابل مشاهده

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

1. سنسورهای نانوفناوری

   • نانوذرات طلا/نقره با لیگاندهای تیول: تغییر جذب نوری یا سیگنال الکتروشیمیایی

2. Microfluidic Paper-Based Devices (µPADs)

   • واکنش رنگ‌سنجی PAN در ساختار کاغذی میکروفلوئیدیک

3. DGT (Diffusive Gradients in Thin Films)

   • جذب پیوسته Ni روی رزین در ژل → پایش بلندمدت غلظت Bioavailable

4. LIBS (Laser‑Induced Breakdown Spectroscopy)

   • تحلیل طیفی فوری روی نمونه‌ی خشک‌شده

5. Biosensors

   • آنزیم‌ها یا میکروارگانیسم‌های مهندسی‌شده به Ni → تغییر سیگنال الکتریکی/فلورسانس

۶. علائم و نشانه‌های محیطی

• تجمع در رسوبات

  • ورودی فاضلاب صنایع آبکاری و باتری‌سازی → لایه‌های Ni-rich در بستر رودخانه‌ها

• اثر بر آبزیان و بی‌مهرگان

  • کاهش زنده‌مانی Daphnia magna و ماهیان حساس

  • اختلال در آنزیم‌های کبدی ماهی (سیتوکروم P450)

• گیاهان ابرجاذب (Bioindicator)

  • گونه‌هایی مانند Brassica juncea یا سرخس‌های خاص افزایش رشد در خاک/آب آلوده

• نشانه‌های هیدروژئوشیمیایی

  • pH اسیدی تا خنثی (۵.۵–۷) و اکسیژن‌دار: انتشار Ni از کانی‌های معدنی

نتیجه‌گیری مهندسی:
با توجه به فقدان علائم حسی قابل اعتماد برای Ni²⁺، پایش کیفی و کمی آب با استفاده از روش‌های آزمایشگاهی حساس (GF‑AAS یا ICP–MS) و به‌کارگیری سامانه‌های چندمرحله‌ای تصفیه (رسوب‌دهی شیمیایی + Adsorption + تبادل یونی + RO) برای حذف مؤثر نیکل از آب آشامیدنی ضروری است. در محیط‌های دورافتاده می‌توان از کیت‌ها و سنسورهای میدانی برای غربالگری اولیه بهره برد و نمونه‌های مشکوک را جهت تحلیل دقیق به آزمایشگاه ارسال نمود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقاله مقایسه راندمان حذف کروم نیکل و کارمیوم از فاضلاب های صنعتی توسط کنترل کننده های PH
محمدرضا مسعودی نژاد - دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی- دانشکده بهداشت
احمدرضا یزدان بخش (شناسه پژوهشگر - Researcher ID: ۴۰۵۸)
دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی- دانشکده بهداشت
چکیده مقاله:
با توجه به رشد روز افزون جمعیت شهرها، همچنین افزایش سالیانه مصرف سرانه آب در این جوامع مخصوصاً در کشورهائی که در اقلیم خشک و نیمه خشک قرار دارند کاربرد فاضلابهای صنعتی- بهداشتی در کشاورزی و آبیاری در حال افزایش قابل ملاحظه ای می باشد. سرعت و میزان جذب فلزات سنگین توسط خاک می تواند عامل مهمی در آلودگی خاکهای کشاورزی که از پسابهای صنعتی برای آبیاری استفاده می کنند محسوب گردد. با توجه به قدرت انتشار این ترکیبات در منابع آبهای زیرزمینی و خاصیت تجمع پذیری این ترکیبات در بافتهای مختلف بدن و خواص سرطانزائی آنها که در تحقیقات مختلف به اثبات رسیده است لزوم کنترل دقیق این منابع، احساس می گردد. در ا ین مطالعه با استفاده از دو ماده هیدروکسید کلسیم و هیدروکسید سدیم به منظور کنترل pH محیط و تشکیل هیدروکسیدهای فلزی در 60 نمونه، حاوی 50 میلی گرم بر لیتر کروم (6+)، کروم (3+)، نیکل و کادمیوم بصورت جداگانه در 4 گروه با 5 غلظت و شرایط محیطی مختلف، مورد آزمایش قرار گرفت. با توجه به غلظتهای اولیه معلوم مقدار غلظت باقیمانده از طریق دستگاه جذب اتمی بوسیله شعله تعیین مقدار گردید. از بین نمونه های اندازه گیری شده غلظت 50 میلی گرم بر لیتر هیدروکسید کلسیم و 50 میلی گرم بر لیتر هیدروکسید سدیم با راندمان 80 تا 100 درصد بهترین شرایط در حذف کروم (6+)، کروم (3+)، نیکل و کادمیوم از محیط واکنش را داشته است.
کلیدواژه‌ها:
تصفیه فاضلاب صنعتی- فلزات سنگین- کروم- نیکل- کارمیوم

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

نیکل برای حفظ سلامت حیوانات ضروری است. با اینکه هیچ اثری در نتیجه کمبود نیکل در انسان دیده نشده است ولی احتمالا مقدار کمی از آن برای سلامتی انسان ضروری است. در محیط، نیکل بیشتر در خاک و رسوبات وجود دارد زیرا نیکل با ذراتی که حاوی آهن یا منگنز هستند و در خاکها و رسوبات موجود هستند، اتصال برقرار می کند.
آژانس حفاظت از محیط زیست (EPA)، حداکثر مقدار مجاز نیکل در آب آشامیدنی کودکان را ۰۴/۰ میلی گرم در لیتر تعیین کرده است. میزان مجاز نیکل در هوای محل کارهای مرتبط، یک میلی گرم در مترمکعب برآورد شده است. در حال حاضر مقدا نیکل موجود در محیطهای کار، بسیار کمتر از گذشته است و به همین دلیل علائم آلودگی با نیکل در کارگران کمتر دیده می شود.
منابع اصلی آلودگی با نیکل استعمال تنباکو، اگزوز خودرها، کودهای شیمیایی، سوپر فسفاتها، فرآورده های غذایی، روغنهای هیدروژنه، فاضلابهای صنعتی، صنایع فولاد زنگ نزن، آزمایش تجهیزات هسته ای، بکینگ پودر و ... می باشند. تنفس هوا یا دود تنباکوی محتوی نیکل و یا خوردن مواد غذایی و آب حاوی نیکل و تماس با سکه ها و فلزات حاوی نیکل، منابع اصلی آلودگی انسان با نیکل هستند.

● تاثیرات نیکل بر انسان:

متداولترین اثر نیکل بر انسان یک واکنش آلرژیک است. انسان می تواند در صورت آلودگی با منابع ذکر شده در بالا دچار حساسیت شود. اشخاصی که به نیکل حساس هستند، در صورت تماس زیاد با آن دچار یک واکنش می شوند و معمولترین واکنش، تحریک آن قسمت از پوست است که با نیکل تماس پیدا کرده است. در برخی موارد ممکن است فرد حساس، در صورت آلودگی با نیکل دچار تنگی نفس می شوند. در کارگرانی که مقادیر بالایی از نیکل را تنفس کرده بودند مشکلات ریوی، شامل برونشیت مزمن و کاهش توان ریه ها مشاهده گردید.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب