مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات بنزن (C₆H₆) در آب آشامیدنی

• منشأ و خواص شیمیایی

  • بنزن یک ترکیب آروماتیک فرار (VOC) با نقطه جوش 80 °C و ضریب تقسیم آب/هوا بالا است.

  • منابع: نشت مخازن سوخت زیرزمینی، پساب پالایشگاه‌ها و پتروشیمی‌ها، ورود از طریق رودخانه‌های آلوده و بارش شیمیایی.

• خطرات سلامتی

  • سرطان‌زایی (IARC گروه 1): لوسمی حاد میلوئیدی (AML) و سایر اختلالات خونی

  • اثرات حاد: سرگیجه، سردرد، تهوع، تحریک چشم‌ها و دستگاه تنفسی در تماس با بخار یا قطرات پراکنده

  • اثرات مزمن: آسیب مغز استخوان (آگرانولوسیتوز)، اختلال سیستم ایمنی، اختلال باروری و آسیب کبدی

• استانداردها و حد مجاز

  • WHO: ۱۰ µg/L

  • EPA آمریکا: ۵ µg/L (MCL)

  • اتحادیه اروپا: ۱۰ µg/L

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف بنزن

1. جذب سطحی (Adsorption)

   • کربن فعال گرانول (GAC): کارآیی بالا در حذف VOCها؛ زمان تماس ≥ 10 دقیقه

   • رزین‌های زئولیتی/پلیمری اصلاح‌شده: ظرفیت جذب گزینشی برای ترکیبات آروماتیک

2. هوادهی سطحی و حباب‌زنی (Air Stripping)

   • برج‌های تماس هوا–آب یا حباب‌زنی فشار پایین؛ حذف > ۹۰ ٪ بنزن

   • نیاز به پساشویی گاز و جذب VOC در کربن فعال

3. اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون

   • ممبران‌های RO حذف حدود ۸۰–۹۰ ٪ بنزن

   • NF کمتر مؤثر برای VOCهای فرار اما می‌تواند بخشی از سامانه چندمرحله‌ای باشد

4. اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)

   • O₃/H₂O₂ یا UV/H₂O₂ برای تخریب بنزن به CO₂ و H₂O

   • Fenton’s Reagent (Fe²⁺/H₂O₂) در حالت کنترل‌شده

5. بیورمدیشن (Bioremediation)

   • باکتری‌های تخریب‌کننده (مثل Pseudomonas putida) در بیوراکتورها یا فیلترهای زیستی آهسته

   • نیاز به تنظیم pH (~7) و تأمین منبع کربن ثانویه

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی

1. Purge‑and‑Trap GC‑MS

   • استاندارد EPA Method 524.2: حد تشخیص ~ 0.2 µg/L

   • نمونه‌های آبی با purge بخار آرگون یا ازت، طیف‌سنجی جرمی

2. Headspace GC–FID

   • نمونه گرم و فشار متعادل → اندازه‌گیری مستقیم با شعله‌ایونش

   • حد تشخیص ~ 1–5 µg/L

3. GC–MS/MS

   • تفکیک و تشخیص دوگانه برای حذف تداخل ماتریسی

4. HPLC–UV (کمتر معمول)

   • مشتق‌سازی بنزن با مشتق‌های فلورسنت برای خوانش UV/Fluorescence

5. Colorimetric Kits

   • کیت‌های میدانی Hach یا LaMotte: واکنش بنزن با معرف‌های خاص و سنجش با اسپکتروفتومتر میدانی

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• بو:

  • بنزن در غلظت‌های پایین (µg/L) بو ندارد.

  • در ppm: بوی شیرین و شبیه بنزین یا تولوئن قابل شناسایی است.

• طعم:

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

• تغییر رنگ یا کدورت:

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

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

• نوارهای تست VOC (Colorimetric Tubes)

  • لوله‌های پرتابل با پک مواد جذب‌کننده و معرف‌های رنگی: تغییر رنگ با شدت متناسب ppm

• µPADs (Microfluidic Paper‑Based Devices)

  • کانال‌های کاغذی با مناطق جذب GAC و واکنش رنگی → خوانش موبایل

• سنسورهای الکتروشیمی پرتابل

  • الکترودهای پوشش‌دار با فیلم‌های مولکولی Imprinted برای بنزن → تغییر جریان/پتانسیل

• Passive Samplers (SPMD, POCIS)

  • جذب بنزن روی دی­زون یا لیپیدها به مدت طولانی → کنسانتره‌سازی نمونه

• حسگرهای نانوفناوری

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

۶. علائم و نشانه‌های محیطی

• منابع آلودگی شناسایی‌شده

  • نزدیکی به ایستگاه‌‌های سوخت، پالایشگاه‌ها، سکوی بارگیری نفت، صنایع رنگ و رزین

• اثر بر آبزیان

  • سمیت حاد برای برنجاسازان (Daphnia magna) در غلظت‌های > ۵۰ µg/L

  • اختلال در رشد و تولیدمثل ماهیان جوان

• شاخص‌های شیمیایی

  • نسبت بالای بنزن به سایر هیدروکربن‌های فرار (مثل تولوئن، اتیل بنزن) در نمونه‌ها

  • همبستگی مثبت بین TPH (Total Petroleum Hydrocarbons) و بنزن

• نشانه‌های هیدروژئوشیمیایی

  • کاهش اکسیژن محلول در آب‌های زیرزمینی آلوده به بنزن به‌دلیل تنفس میکروبی

  • تغییر قابل‌توجه پ‌اچ در محدوده کمی اسیدی (pH 6–6.5)

جمع‌بندی مهندسی:
بنزن در غلظت‌های میکروگرم‌برلیتر بی‌رنگ، بی‌بو و مخفی باقی می‌ماند؛ تنها پایش‌های حساس آزمایشگاهی (Purge‑and‑Trap GC–MS یا Headspace GC–MS) و سامانه‌های چندمرحله‌ای «کربن فعال + هوادهی/Air Stripping + AOP + بیورمدیشن» می‌توانند حذف مطمئن آن را از آب آشامیدنی تضمین کنند. برای نظارت میدانی می‌توان از نوارهای تست VOC و µPADها برای غربالگری اولیه بهره برد و نمونه‌های مشکوک را جهت تأیید دقیق به آزمایشگاه ارسال نمود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب