بخشی از مقاله
چکیده :
حفاظت از محیط زیست رهیافتی موثر و برخاسته از تجارب کارگزاران و تحلیل گران محیط زیست در سراسر جهان است. با توجه به اهمیت انسان به عنوان هدف توسعه از یک سو و محیط زیست بعنوان بستر فعالیت انسانی از سوی دیگر، وجود محیط زیستی سالم برای نسل کنونی و آینده از اهمیت ویژه ای برخوردار است. ذرات مضر معلق در هوا مانند سرب، مس، روی،آهن، کروم و نیکل می تواند ناشی از فعالیتهای مختلف انسانی از جمله ترافیک سنگین خودروها می باشد.
افزایش میزان ذرات بسیار ریز در هوا که قطر کمتر از 10 میکرومتر دارند، می تواند به افزایش بیماری های قلبی و تنفس نسبت داده شود و شواهد روبه رشد حاکی از آن است که نانو ذرات در این محدوده می توانند به شش ها نفوذ کنند و التهاب ایجاد کنند و می توانند در سایر اندام های بدن بخش شوند. به کمک فناوری نانو تغییرات آلودگی به صورت موضعی قابل بررسی خواهد بود. در این مقاله با استفاده از کاتالیزورهای زیست محیطی برای تصفیه خروجی اگزوز اتومبیلها و پالایش آب و هوا به عنوان جایگزین ارزان قیمت مورد توجه قرار گرفته است.
مقدمه:
هر یک از شاخههای علوم برای خود موضوع خاصی دارند و اساس تمایز شاخههای مختلف، تفاوت در موضوعات مورد بحث آنهاست. بر این اساس مجموعه دانستههای انسان درباره موجود زنده و اختصاصات آنها در چهارچوب دانش زیست شناسی جمع بندی میگردند. اما به دلیل وسعت موضوع شاخههای فرعی زیست شناسی انتظام یافته و هر یک از شاخهها ، موجودات زنده را در یخش های مختلف بررسی و تحقیق مینماید. یکی از این شاخه های علوم اکولوی می باشد. اکولوژی را با عبارات زیر میتوان تعریف کرد: مطالعه روابط متقابل بین موجودات زنده و محیط ، مطالعه ساختمان و کیفیت وقوع پدیدههای زیستی در طبیعت .
مباحثی که در اکولوژی مطرح میشود به صورت زیر است. تولید و تجزیه اکوسیستمها ، جریان ماده و انرژی در اکوسیستمها ، چرخههای بیوژئوشیمیایی ، هرمهای اکولوژیک و زنجیرههای غذایی، انواع زیستگاهها ، آلودگیهای زیست محیطی. اکولوژی از بین دانشهای بشر تنها رشتهای که به عواقب علم و تکنولوژی می اندیشد و نگران افزایش علم و دخالت انسان در محیط است. بعضی محققین، اکولوژی را “علم ضد علم” نامیدهاند چون سعی دارد نقش ترمز را روی ماشین علم و قدرت انسان بازی کند.
اولین اصل اکولوژی این است که هر موجود زنده یک رابطه دائمی با دیگر عناصری که محیط زیست را می سازند دارد. اکوسیستم یعنی هر موقعیتی که از آن یک رابطه فعال بین ارگانیسم و محیط زیست وجود دارد. اکوسیستم دربر گیرنده دو ماهیت است:
1 حیات در تمامیتش 2 محیطی که حیات در آن وجود دارد. در اکوسیستم موجودات از طریق زنجیره غذایی به هم مرتبط هستند. انرژی خورشید از طریق پدیده فتوسنتز زنجیره حیات را از پایین به بالا می پیماید: 1 گیاهان 2 جانوران 3 پستانداران، حال به دنبال چرخه منی این پدیده ها که همان آلاینده های مضر است می پردازیم.
همان طورکه می دانیم برای کنترل دقیق آلاینده ها ابتدا باید به سراغ منابع آنها برویم، لذا شناسایی منشاء آلودگی بسیار مهم است. به کمک فناوری نانو تغییرات آلودگی به صورت موضعی قابل بررسی خواهد بود. معمولا وقتی متوجه می شویم چه ضرری به محیط زده ایم که خیلی دیر شده است..
فناوری نانو این امکان را ایجاد کرده است که مواد طوری مصرف شوند که به طور موثری ورود آلاینده های ناشی از فعالیت های انسانی به محیط زیست را کم کنند. حرکت با برنامه به سمت برخی صنایع منجر به کاهش آسیب به طبیعت خواهد شد. این کار به کمک فناوری نانو امکان پذیر است.
نانو در همه سوی ما در طبیعت وجود دارند ذرات نانویی معلق در هوا بیشترین تأثیر را روی سلامت انسان دارند. از ذرات معدنی در ازآب گرفته تا نانو ذرات معلق در هوا که از طریق آتش و احتراق به دست می آیند. با این همه منشاء خیلی از آن ها بشری است.
حدود %60 از ذرات نانو در محیط به علت حمل و نقل جاده ای است و %27 دیگر ناشی از سایر فرآینده های احتراقی - مثل فعالیت نیروگاه ها - می باشد. ذرات نانویی معلق در هوا بیشترین تأثیر را روی سلامت انسان دارند .مشخص شده است که افزایش میزان ذرات بسیار ریز در هوا که قطر کمتر از 10 میکرومتر دارند - یادآور می شویم که هر میکرومتر معادل 1000 نانومتر است - ، می تواند به افزایش بیماری های قلبی و تنفس نسبت داده شود و شواهد روبه رشد حاکی از آن است که نانو ذرات در این محدوده می توانند به شش ها نفوذ کنند و التهاب ایجاد کنند و می توانند در سایر اندام های بدن بخش شوند.
برای کنترل نانوذرات به دو چیز احتیاج داریم: کاهش یا جلوگیری از آزاد شدن نانو ذرات حاصل از احتراق و شناسایی دقیق آلاینده های محیط زیست کاهش نانوذرات می تواند با بهره گیری از فیلترهایی با منافذ نانومتری برای فرآیندهای احتراق دست یافتنی باشد. برای مثال ذرات نانومتری اکسید سریوم راندمان موتورهای دیزلی را افزایش و مقدار آلودگی ها را کاهش می دهند. شناسایی آلاینده ها نیز با شماری از روش های تحلیلی که قبلاً وجود داشته و هنوز هم به کار می روند و دانشمندان نانو در حال توسعه بیشتر آنها هستند، قابل حصول است. این روش های اندازه ذرات، شکل و واکنش پذیری شیمیایی آن ها - تمام جنبه هایی که فعالیت نانوذرات را نشان می دهد - را می سنجند.
محیط زیست آلوده همگان را بر این اندیشه وا می دارد که چطور می توان محیطی سالم تر فراهم کرد . .با تغییرات خاصی در صنایع به کمک فناوری نانو می توان موادی ساخت که در بستر طبیعت قابل هضم بوده و یا دوباره می توان آن ها را به کالای دیگری تبدیل کرد. گازهای سمی با توسعه پیل های سوختی حذف می شوند و انرژی های تجدید پذیر جای انرژی های فسیلی را خواهند گرفت.
چنانچه مراقبت ها از محیط با دقت انجام شود، قبل از وقوع یک خطر بزرگ اقدامات سنجیده برای مقابله با آن صورت می گیرد و در نهایت اگر خطر از حد معمول گذشت می توان از راه کارهای فناوری نانو استفاده کرد و آسیب های محیطی را کاهش داد. در آینده انرژی های جدیدی به کمک فناوری نانو موثر تر خواهند بود. برای مثال، سلول های خورشیدی، باد، موج دریا و انرژی زمین گرمایی ممکن است با استفاده از مواد پیشرفته با بازده بیشتر انرژی تولید کنند. با پیشرفت در باتری ها و پیل های سوختی هیدروژنی انرژی با بازده بیشتری هم مصرف می شود. نانوحسگرها اجازه خواهند داد تا اثر فعالیت های بشر بر محیط زیست خیلی سریع قابل شناسایی و پیگرد باشد.
فناوری نانو همچنین در پالایش آلودگی های موجود و استفاده صحیح از منابعی که در اختیار ماست به ما کمک می کند. نشت گازهای مهلک یکی از خطرات روزمره زندگی صنعتی است. متاسفانه هشداردهنده های موجود در صنعت اغلب بسیار دیر موفق به شناسایی اینگونه گازهای نشتی می شوند. این نوع حسگرها از نانوتیوب های تک لایه به ضخامت حدود یک نانومتر ساخته شده اند و می توانند مولکول های گازهای سمی را جذب کنند. آنها همچنین قادر به شناسایی تعداد معدودی از مولکول های گازهای مهلک در محیط هستند. محققان مدعی اند که این حسگرها برای شناسایی گازهای بیوشیمیایی جنگی، آلاینده های هوا و حتی مولکول های آلی موجود در فضا کاربرد خواهند داشت.
بوجود آمدن انقلاب صنعتی موجب تولید بی حد و حصر آلاینده هاگردیده است. این آلاینده ها سیاره زمین را تحت تاثیر جدی خود قرار داده است. محققین کره زمین را به 9 قسمت به شرح زیر تقسیم می کنند: تغییر آب و هوا، سرعت از بین رفتن تنوع زیستی، تداخل با چرخه های نیترون و فسفر، تقلیل لایه اوزون، اسیدی شدن اقیانوس، استفاده از آب شیرین، آلودگی های شیمیایی، نحوه استفاده از زمین.
شکل -1 نمایی از تقسیم بندی 9 گانه زمین
همانطر که در شکل 1 نشان داده شده فقط قست مرکزی سبز رنگ نمادی از فضای سالم است.. بقیه شکاف های مثلثی نشان دهنده تخمین وضعیت موجود ذکر شده است.
-1جذب گننده گاز های سمی: نشت گازهای مهلک یکی از خطرات روزمره زندگی صنعتی است. متاسفانه هشداردهنده های موجود در صنعت اغلب بسیار دیر موفق به شناسایی اینگونه گازهای نشتی می شوند. این نوع حسگرها از نانوتیوب های تک لایه به ضخامت حدود یک نانومتر ساخته شده اند و می توانند مولکول های گازهای سمی را جذب کنند. آنها همچنین قادر به شناسایی تعداد معدودی از مولکول های گازهای مهلک در محیط هستند. محققان مدعی اند که این حسگرها برای شناسایی گازهای بیوشیمیایی جنگی، آلاینده های هوا و حتی مولکول های آلی موجود در فضا کاربرد خواهند داشت.
-2 تصفیه فتو کاتالیستی آب :در فرایندهای فوتوکاتالیستیغالباً، از لامپهای کم فشار جیوهای استفاده شدهاست. با توجه به محتوای جیوه، این لامپها نوعی خطر زیستمحیطی محسوب میگردند. در این راستا، لامپ »ال ایی دی - << - LED ، با توجه به بهرهگیری از فناوری نیمههادی در تولید نور، فاقد آلودگی جیوهای است.
