از خطرات و عوارض هالومتان ها بر سلامتی چه می دانید؟

ترکیبات شیمیایی مختلفی امروزه شناخته‌شده‌اند. برخی از این ترکیبات مفید و برخی دیگر نیز برای انسان مضر هستند. برخی از ترکیبات شیمیایی نیز هم دارای مزایا و هم دارای عوارضی در مصرف هستند. هالومتان ها دسته‌ ای از ترکیبات مضر هستند که به عنوان آلاینده های زیست محیطی شناخته شده و عوارض زیادی بر سلامت دارند. در این میان تری ‌هالومتان ‌ها از اصلی ‌ترین ترکیبات جانبی ناشی از گندزدایی ها بوده و سرطان ‌زایی آن ها نیز ثابت شده است. در ادامه این مطلب به عوارض و خطرات و همین‌طور کاربرد هالومتان ها می پردازیم. همچنین منابع و نحوه تشکیل انواع هالومتان نیز بررسی خواهد شد. از مهم ترین ترکیبات هالومتان می توان به کلروفرم، برموفرم، دی برمو کلرومتان اشاره نمود.

نشریه علمی جهان شیمی فیزیک قبلا هم به بررسی ترکیبات دیگری همچون هالواستیک ها، بایوساید ها، قرص کلر، دترجنت و… پرداخته است. با ما همراه باشید تا با روش های حذف هالومتان ها بیشتر آشنا شوید.

هالومتان چیست

هالو متان‌ها ترکیباتی شیمیایی هستند که در آن‌ها، یک یا سه اتم هیدروژن متان (CH4) با اتم های هالوژن مانند Cl، Br، I و F جایگزین شده است. تری هالومتان ها را با نام THM می شناسند و از آلاینده های زیست محیطی و مخرب بشمار می آیند. هالو متان‌ها ترکیباتی سرطان زا بوده و باید از تشکیل آن ها ممانعت نمود. تری هالومتان هایی را که تمام اتم های هالوژن جاینشین شده آن ها یکسان باشد را، هالوفرم می نامند. اصلی‌ ترین محصولات جانبی حاصل از گندزدایی به این ترکیبات اختصاص یافته است و سرطان‌زایی این ترکیبات همواره مسئله ای نگران کننده خواهد بود. کلروفرم، برموفرم، دی برمو کلرومتان و برمو دی کلرو متان از مهم ترین و نگران کننده ترین ترکیبات هالو متان بشمار می روند.

هالو متان‌ها هم به صورت طبیعی در محیط‌ های دریایی و هم به‌ وسیله انسان تولید و وارد طبیعت می شوند. هالومتان ها در برخی از فرآیندهای آزمایشگاهی به عنوان عامل مبرد، حلال، عامل دودزا و انجام واکنش کاربرد دارند. هالو متان هایی نظیر کلرو فلوئورو کربن‌ ها موسوم به CFC نیز امروزه بسیار نگران کننده هستند. قرار گرفتن این ترکیبات در معرض اشعه ماورا بنفش خورشید موجب تهدید و تخریب لایه اوزون می گردد که یک لایه محافظتی برای اطراف زمین است.

منابع هالومتان ها

جالب است بدانید به ترکیبات  آلی که هنگام ترکیب با کلر منجر به ایجاد تری هالو متان‌ها می شوند، پیش ساز گفته می شود. مواد هیومیک موادی هستند که از فساد بقایای گیاهان حاصل می شوند. این ترکیبات از مهم‌ ترین پیش سازها برای تولید ترکیبات آلی ناشی از گندزدایی با کلر هستند. درواقع وجود هیومیک ها در آب موجب واکنش با کلر و تشکیل هالو متان‌ها می گردد.

اغلب مواد هیومیک به طور طبیعی به محیط ‌های آبی وارد شده و درصد بالایی از آن ها از فرآیند های تصفیه ای رد می شوند. طی فرآیند کلرزنی آب مقادیر بالای این ترکیبات موجب تشکیل هالو متان‌های جهش زا و سرطان زا می گردد. بنابراین با تشکیل این ترکیبات، تلاش هایی برای حذف مواد هیومیک از آب قبل از کلر زنی صورت گرفته است.

انواع هالومتان

کلروفرم

کلروفرم مایعی بی رنگ بوده و با فرمول شیمیایی CHCl_۳ شناخته می شود. بخارات این ماده سمی و اعتیاد آور است و تنفس آن در طولانی مدت کشنده خواهد بود. تری کلرومتان در موارد زیر کاربرد دارد.

• در تولید کلرودی فلوئورمتان ها استفاده می شود. این ترکیبات به عنوان خنک کننده در سیستم های تهویه خانگی و همین طور فریزرهای بزرگ به کار می روند.
• در تولید فلوئوروپلیمرها نیز از کاربرد این هالومتان استفاده می شود.
• به عنوان حلال کاربرد دارد.
• در خاموش کننده های آتش عامل انتقال دهنده حرارت است.
• در تهیه رنگدانه ها و آفت کش ها کاربرد دارد.

جالب است بدانید که کلروفرم از متداول ترین فرآورده های جانبی فرآیند کلرزنی است. حدود ۸۰ درصد از تری هالومتان های تشکیل شده و موجود در محیط زیست را همین وع کلر دار تشکیل می‌دهد.

برموفرم

بروموفرم حلالی آلی و بی رنگ است. این ماده ضریب شکست و چگالی بسیار بالایی داشته و دارای بوی شیرینی شبیه به کلروفرم است. در حال حاضر استفاده اصلی از این ماده به عنوان یک معرف آزمایشگاهی صورت می پذیرد.

پیدایش تری هالومتان ها در آب

گندزدایی از مهم ترین و معمول ترین فرایند های تصفیه آب است. گندزدایی با هدف حذف باکتری ها، ویروس ها و… صورت می پذیرد. کلر سال هاست که به دلیل اقتصادی بودن و داشتن قدرت تاثیر بالا در گندزدایی آب های آشامیدنی مورد استفاده قرار می گیرد.

در اثر واکنش گند زداهایی مانند کلر با مواد آلی موجود در آب، محصولات جانبی هالوژنه داری مانند انواع هالومتان، هالواستیک اسید، هالوآلدهید، هالواستونیتریل ها و… تشکیل می شود. در آب کلرزنی شده، از واکنش بین مواد هیومیک و فولویک با کلر تزریقی به آب هالومتان ها تولید می شوند.

همچنین pH، دما، غلظت هیومیک ها، نوع و غلظت کلر باقیمانده از عوامل موثر بر پیدایش هالو متان‌ها هستند. با تنظیم pH تشکیل تری هالو متان‌ها افزایش خواهد یافت. با افزایش دما نیز واکنش های سریع تر رخ داده و مصرف کلر افزایش خواهد یافت. این افزایش منجر به تشکیل محصولات جانبی خطرناک و سمی خواهد شد.

روش های حذف هالومتان ها

تحت هیچ شرایطی نمی توان گندزدایی آب را حذف یا به مخاطره انداخت. درواقع عوامل بیماری وبا و حصبه و… طی گند زدایی در تصفیه خانه ها از آب حذف می شوند. بنابراین حذف مرحله گندزدایی امری غیرممکن خواهد بود.

بنابراین برای ممانعت از تشکیل ﺗﺮی ﻫﺎﻟﻮ متان‌ها باید چاره ای اندیشید. یکی از روش ها بدین صورت است که میزان ﻣﻮاد آلی ﻣﻮﺟﻮد در آب را قبل از فرآیند ﺑﻪ ‫کارگیری کلر ﺑﻪ ﺣﺪاﻗﻞ رﺳﺎﻧﺪ. ﻣﻮاد آلی ﻣﻮﺟﻮد در آب ﺧﺎم طی عملیاتی تصفیه و از آب حذف می گردند. این فرآیندها شامل: اﻧﻌﻘﺎد، لخته سازی، ته نشینی و فیلتراسیون است. با این فرآیندها ترکیبات آلی تا حدود زیادی حذف می گردند.

قبل از ته نشینی و یا پس از فیلتراسیون از عملیات پیش کلر زنی استفاده می گردد. درست در همین مرحله است که امکان تشکیل حداکثری ﺗﺮی هالو متان‌ها رخ خواهد داد. در این مرحله آب حاوی ﻣﻮاد آلی ﺧﺎم زیادی بوده و این مواد آلی ﺑﻪ راحتی ﺑﺎ کلر ترکیب گشته و ﺗﺮی ﻫﺎﻟﻮﻣﺘﺎن تشکیل می شود. ﺣﺬف این ترکیبات در عملیات تصفیه مشکل بوده و این ترکیبات عمدتا در آب تصفیه ﺷﺪه باقی خواهند ماند. بنابراین بهتر است از مرحله پیش کلر زنی اﺟﺘﻨﺎب ﻧﻤﻮده و با این روش از واکنش کلر و مواد آلی جلوگیری نمود. این‌گونه احتمال تشکیل تری هالو متان‌ها نیز کاهش خواهد یافت.

فواید کلر زنی پس از فیلتراسیون

ﻛﻠﺮ زنی با پودر کلر و قرص کلر ﭘﺲ از فیلتراسیون امکان تشکیل ﺗﺮی ﻫﺎﻟﻮﻣﺘﺎن ها را کاهش می دهد. با این روش بیشتر ﻣﻮاد آلی ﻣﻮﺟﻮد در آب در عملیات اﻧﻌﻘﺎد، ﻟﺨﺘﻪ سازی و ﺗﻪ نشینی ﺣﺬف ﺷﺪه و ﻫﻨﮕﺎم فیلتراسیون آب، ﺑﺨﺶ باقیماﻧﺪه ﻣﻮاد آلی نیز در فیلتر به دام افتاده و حذف می گردند.  بدین ترتیب در آب تصفیه ﺷﺪه مقدار ﻣﻮاد آلی به حداقل رسیده و در نتیجه انواع ﻫﺎﻟﻮﻣﺘﺎن های کمتری در عملیات گندزدایی ﺑﻪ وﺟﻮد خواهند آمد.

‫ ﺗﺮی ﻫﺎﻟﻮﻣﺘﺎن های ایجاد شده در آب را نمی توان طی عملیات تصفیه به راحتی حذف نمود. فرآیند هایی پیشگیرانه نظیر کاربرد کربن اکتیو، ‫هوادهی و اﺳﺘﻔﺎده از ازن یا دیگر عوامل اکسیداتیو (به جای کلر) نتایج رﺿﺎیت بخشی را در پی خواهد داشت.

استفاده از کربن اکتیو

اﺳﺘﻔﺎده از ﭘﻮدر کربن ﻓﻌﺎل و یا کربن ﻓﻌﺎل داﻧﻪ ای در ﺣﺬف ﻫﺎﻟﻮ متان‌ها می تواند ﻣﻮﺛﺮ عمل کند. کربن فعال علاوه بر جذب این ترکیبات، قادر به حذف نمودن ﺳﺎیر ﻣﻮاد آلی ﻧﺎﻣﻄﻠﻮب موجود در آب ‫نیز خواهد بود.

کاربرد کربن ﻓﻌﺎل داﻧﻪ ای مستلزم هزینه و دﻗﺖ بیشتری است. در این مورد لایه ﺟﺎذب باید در ﻓﻮاﺻﻞ کوتاهی تعویض و یا احیا گشته و میزان ﺟﺬب در ﻫﻨﮕﺎم بهره برداری به خوبی کنترل گردد.

هوادهی پس از کلر زنی

برای حذف تری هالو متان‌ها این روش بسیار مطلوب است. اگر برای ﺑﻬﺒﻮد ﺑﻮ و ‫ﻣﺰه آب، ﭘﺲ از ﻛﻠﺮ زنی از هوادهی استفاده شود، ﺑﺨﺶ عظیمی از ﻛﻠﺮوﻓﺮم تشکیل ﺷﺪه در آب ﺑﻪ ﻫﻮا رفته و به این ترتیب از ‫آب ﺣﺬف می گردد. البته زمان هوادهی بسیار مهم است و باید بعد از کلرزنی صورت گیرد. برخی واﺣﺪﻫﺎی تصفیه برای ﺟﺬب آﻫﻦ، ﻣﻨﮕﻨﺰ و سولفید ﻫﻴﺪروژن از هوادهی استفاده ‫می کنند. توجه شود که این هوادهی در ﺣﺬف ﻛﻠﺮوﻓﺮم یا سایر هالو متان‌ها نقشی ﻧﺪارد.

اﺳﺘﻔﺎده از پیش اکسیداسیون ها به جای کلر زنی

اگر به جای کاربرد کلر از ازن و یا دی اکسید کلر در مرحله گندزدایی استفاده شود، امکان تشکیل انواع هالومتان کاهش خواهد یافت. اما معایبی برای استفاده از این روش ها تعریف شده است. هزینه زیاد، تجهیزات و سیستم های پیشرفته برای تماس موثر، احتمال تشکیل سایر ترکیبات ناخواسته و بهره برداری پیچیده از معایب استفاده از این روش ها بشمار می آید.

بعلاوه کاربرد ترکیباتی همچون دی اکسید کلر امکان تشکیل محصولات جانبی نظیر کلریت و کلرات که سمی هستند را افزایش خواهد داد.

بنابراین بهترین راهکار برای کاهش تولید تری هالومتان کنترل واحد های اﻧﻌﻘﺎد، لخته سازی و ‫ته نشینی است. هرچه این مراحل بهتر انجام شوند، مواد آلی بیشتری حذف شده و به این ترتیب با کاهش پیش ماده های تولید هالو متان‌ها، تولید این ترکیبات نیز کاهش خواهد یافت.

تاثیر مقدار هیومیک بر تولید هالومتان ها

آنالیز نمونه های آبی مختلف نشان داده است که افزایش غلظت مواد آلی در آب، موجب افزایش دوز کلر مصرفی شده و بنابراین احتمال تشکیل ترکیبات هالو متان نیز افزایش خواهد یافت. بنابراین هرچه غلظت هیومیک موجود در آب کمتر باشد، هالو متان‌های کمتری تولید می گردد. همان طور که اشاره شد با روش های مختلفی می توان این ترکیبات آلی را از آب حذف نموده و میزان آن ها را کاهش داد.

عوارض هالو متان ها

تری هالومتان ها بوی خاصی در آب ندارند. اما ترکیباتی هستند که از لحاظ فیزیولوژیکی موجب خطراتی در سلامتی خواهند د. وجود این ترکیبات و ورود آن ها به بدن موجب جهش ژنی و سرطان می گردد.

تحقیقات نشان داده اند که هالو متان‌های موجود در آب و محیط زیست عامل ۹ درصد از سرطان های مثانه و ۱۵ درصد از سرطان های روده را سبب می شوند. در ادامه به برخی از عوارض و خطرات دیگر این ماده برای انسان اشاره شده است.

• تولد زود هنگام نوزادان
• مرده زایی
• سقط جنین
• عقب ماندگی رشد داخل رحمی نوزادان
• و…

سخن آخر

در این مطلب به بررسی خواص و ویژگی و کاربرد و خطرات انواع هالومتان پرداختیم. این ترکیبات به طور عمده از محصولات جانبی گند زدایی (گندزدا) آب ایجاد شده و خطرات زیادی را بر سلامت انسان ها دارد. برای حذف یا کاهش این ترکیبات روش های مختلفی ارائه شده است که می تواند مورد استفاده قرار گیرد. این ترکیبات سرطان زا بوده و عوارض بدی در بدن ایجاد خواهند نمود. بنابراین باید تمهیداتی برای کاهش میزان تولید آن ها صورت گیرد.