نمونه‌برداری از آلاینده‌های هوا

پژوهشگران دانشگاه علوم پزشکی همدان با همکاری دانشگاه لرستان موفق به تولید نمونه‌بردار ریز استخراج تله سوزنی برای آلاینده‌های منتشر در هوا، با جاذب‌های نانوکامپوزیت سلیکاتی نانو لوله کربنی تک دیواره، چند دیواره و نانو صفحات گرافن شدند.
محمود حیدری و همکارانش، با شبیه‌سازی شرایط محیطی در آزمایشگاه، مطالعات را در مسیری هدایت کردند تا نمونه‌بردار تله سوزنی با قابلیت‌های کاربردی برای نمونه‌برداری فیلدی تهیه شود و مورد آزمون قرار گیرد.
به نوشته سایت نانو، از جنبه‌های زیست‌محیطی برای عموم مردم یا برای نیروهای فعال و شاغل جامعه در محیط‌های شغلی و صنعتی، ارزیابی مواجهه با ترکیبات آلاینده منتشر در هوا اولین و مهم‌ترین گام برای اجرای اقدامات کنترلی است. متاسفانه بخش قابل توجهی از جمعیت کشور در شهرهای بزرگ با معضل آلودگی هوا روبه‌رویند. در کنار این‌ها روش‌های مرسوم نمونه‌برداری، استخراج و آماده‌سازی نمونه‌ها دارای مشکلاتی است.
در اغلب این روش‌ها استخراج و تعیین مقدار ترکیبات مختلف به استفاده از حلال وابسته است. برای تعیین مقدار دقیق‌تر ترکیبات مختلف و حذف عوامل مداخله‌گر، حلال‌های مورد استفاده باید تا حدامکان خالص باشد. نیاز به حلال‌های با خلوص بالا از طرفی هزینه به کارگیری این روش‌ها را افزایش داده و از طرف دیگر برای فرد آزمایشگر مخاطرات سلامتی به واسطه سمی بودن اغلب این ترکیبات حلال در برداشته و بعداز استفاده و دورریز آن‌ها مشکلات زیست‌محیطی نیز در برخواهد داشت.
به دلیل این مشکلات، تلاش‌های زیادی برای ابداع روش‌های جایگزین که بدون نیاز به حلال، اندازه‌گیری ترکیبات آلاینده زیست‌محیطی و محیطهای صنعتی را موجب شود، به اجرا درآمد که منجر به پیدایش تکنیک ریز استخراج فاز جامد (SPME) شد.
مشکلات روش‌های مرسوم با پیدایش تکنیک SPME تا حدودی برطرف شده است، اما تکنیک  SPMEنیز در نمونه‌برداری از آلاینده‌های هوا دارای مشکلاتی هم هست و از همه مهم‌تر تولید نمونه بردار و جاذب‌های تجاری آن تحت انحصار شرکت‌های خارجی است و هزینه زیادی برای تهیه آن موردنیاز است. تکنیک نوین ریز استخراج تله سوزنی (NTME) تمام مزیت‌های روش‌های ریز استخراج در نمونه‌برداری از آلاینده‌های منتشره در هوا را دارد، درعین حال روشی ارزان است و اندازه‌گیری آلاینده‌ها را با سرعت و دقت بالا انجام می‌دهد.
دراین مطالعه، نمونه‌بردار ریز استخراج تله سوزنی با جاذ‌ب‌های کامپوزیت سیلیکاتی نانو لوله کربنی تک دیواره، چند دیواره و نانو صفحات گرافن آماده شد و عملکرد آن برای نمونه‌برداری از چند ترکیب آلاینده شاخص از دسته ترکیبات آلی فرار هالوژن‌دار (HVOCS) مورد ارزیابی قرار گرفت. در مرحله بعد نمونه‌برداری از این ترکیبات در محیط صنعتی نیز انجام شد و کاربردی بودن تکنیک به عنوان نمونه‌بردار فیلدی مورد آزمون قرار گرفت.
محمود حیدری، دانشجوی سال پنجم دکترای تخصصی رشته مهندسی بهداشت حرفه‌ای دانشگاه علوم پزشکی همدان و عضو هیئت علمی دانشگاه علوم پزشکی گیلان در این‌باره گفت: مطالعه مرتبط با این تحقیق از نوع تجربی- کاربردی، با هدف ارزیابی عملکرد و کاربرد یک نمونه‌بردار جدید با جاذب‌های سنتزی نوین و نانو ساختار، جهت نمونه‌برداری و تعیین مقدار دسته‌ای از ترکیبات آلی فرار است که در دو مرحله کلی، آزمایشگاهی و نمونه‌برداری در فیلد انجام گرفته است.
وی افزود: در فاز آزمایشگاهی مطالعه مراحل اصلی در سه گام انجام شد که شامل ارزیابی عملکرد نمونه‌بردار و جاذب‌های به کار گرفته در مرحله نمونه‌برداری، نگهداری نمونه و مرحله عملکرد تجزیه‌ای بوده است.
عضو هیئت علمی دانشگاه علوم پزشکی گیلان ادامه داد: پارامترهای مورد بررسی این تحقیق در مرحله عملکرد تجزیه‌ای برای تله سوزنی با یک جاذب مرسوم تجاری و همچنین SPME با بهترین پوشش فیبری توصیه شده برای ترکیبات آلی فرار نیز انجام پذیرفت و نتایج مربوط به تکنیک و جاذب‌های مورد استفاده موضوع این رساله با یک تکنیک رایج و شناخته شده و همچنین با یک جاذب مرسوم تجاری مورد مقایسه قرار گرفت.
حیدری تصریح کرد: بعد از انجام مطالعه در فاز آزمایشگاهی و مشخص شدن رفتار نمونه‌بردار و جاذب‌ها در شرایط مختلف، از نمونه‌بردار تله سوزنی محتوی جاذب‌های سنتزی، برای نمونه‌برداری از یک ترکیب پرکاربرد ارگانوهالوژن در صنعت خشک‌شویی استفاده و کاربرد این روش، بطور عملی در یک مطالعه فیلدی آزمون شد.
وی درمورد نتایج این تحقیقات نیز گفت: نتایج این مطالعه نشان می‌دهد، تکنیک NTD حاوی جاذب‌های نانو ساختار سنتز شده در این مطالعه، روشی قدرتمند و دقیق در اندازه‌گیری ترکیبات آلی فرار است. جفت شدن این تکنیک ریز استخراج با روش‌های تجزیه دستگاهی، روشی با حساسیت و دقت بالا در شناسایی و تعیین مقدار ترکیبات آلی فرار در هوا در اختیار قرار می‌دهد.
محقق این طرح خاطرنشان کرد: بواسطه غیرتعادلی و فعال بودن این تکنیک و انطباق کامل با روش‌های تجزیه دستگاهی، تکنیک ریز استخراج تله سوزنی جهت پایش آلاینده‌های زیست‌محیطی و محیط‌های شغلی روش مناسبی است، به نحوی که هزینه‌های اندازه‌گیری را تا حد زیادی کاهش می‌دهد، ضعف سایر تکنیک‌ها بویژه تکنیک‌های جدید را برطرف می‌کند، لذا برای پایش‌های محیطی توصیه می‌شود. جاذب‌های نانوساختار سنتز شده در این مطالعه نیز عملکرد بسیار مطلوبی در مقایسه با جاذب‌های تجاری گرانقیمت دارد که به واسطه انحصار در تولید هزینه تهیه آن‌ها بالا است.
به عقیده این پژوهشگران، عوامل شیمیایی زیان‌آور در محیط‌های صنعتی و شغلی، مسبب درصد بالایی از ناراحتی‌ها و بیماری‌ها برای نیروی کار فعال کشور است و هزینه‌های بالایی را به جامعه تحمیل می‌کند. از بعد صنعتی، این طرح در تمام صنایع و مشاغلی که دچار معضل آلودگی هوا هستند و کارگران شاغل در این صنایع با آلاینده‌های شیمیایی منتشر در هوا مواجهه دارند، کاربرد دارد. چراکه ارزیابی مواجهه با ترکیبات آلاینده منتشر در هوا اولین و مهمترین گام برای اجرای اقدامات کنترلی است.
وی درمورد قابلیت تجاری‌سازی این طرح نیز گفت: مطالعه مربوط به این طرح کاملاً قابلیت تجاری شدن را دارد و در واقع بدون تجاری‌سازی و تلاش در جهت رفع مشکلات جامعه مطالعاتی از این دست ثمره‌ای درپی نخواهد داشت. درخصوص تولید نمونه‌بردار‌های تله‌سوزنی، کشور ژاپن پیشقدم شده و یک شرکت ژاپنی در این زمینه محصولاتی را تولید و روانه بازار کرده است. در این زمینه نیز لازم است حداقل برای تأمین نیازهای داخل کشور اقداماتی عملی را به اجرا درآورد و نمونه‌بردار‌های تله‌سوزنی با جاذب‌های متنوع تولید و روانه بازار کرد.
یکی از نتایج اخیر این کار تحقیقاتی که توسط دکتر محمود حیدری و همکاران وی صورت گرفته، در مجله Analytica Chimica Acta منتشر شده است.