up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله نانو PDF
QR code - نانو

نانو

نانو در محيط زيست

نانوتکنولوژي بعنوان يک فنا وري کاربردي در دهه هاي اخير مورد توجه قرار گرفته است. کاربرد اين فناوري در حوزه هاي مختلف، متفاوت است. اين فناوري با توليد محصولات متنوع در بخش هاي شيمي، انرژي و محيط زيست کاربرد فراواني دارد. البته قبل از استفاده از محصولات اين فناوري در محيط زيست، لازم است ارزيابي دقيقي از تأثيرات مثبت و منفي کاربردآنها بر محيط زيست صورت گيرد. در مطلب زير به برخي جنبه هاي مثبت و منفي استفاده از فناوري نانو در محيط زيست پرداخته شده است.
● مقدمه
فناوري نانو از همگرايي علوم فيزيک، شيمي و زيست شناسي به وجود آمده است. نانو داراي ريشه يوناني مي باشد. اين فنا وري توانايي کار در سطح اتم و ايجاد ساختارهايي که نظم مولکولي کاملاً جديدي دارند را فراهم مي آورد. ماده اصلاح شده در مقياس نانو، خصوصيات جديد و مفيدي را دارا مي گردد که قبلاً در آن مشاهده نمي شد.
بسياري از متخصصان، محققان، مهندسان و دانشمندان علوم اجتماعي و سياستمداران معتقدند که فناوري نانو موجب تغييرات مهمي در جامعه مي شود و اين تغييرات مي تواند به اهميت تغييرات حاصل از ساخت کامپيوتر ارزيابي شوند. فناوري نانو اين امکان را ايجاد مي کند که مواد جديدي توليد کنيم، موادي که به صورت بالقوه مي تواند اثرات مثبت يا منفي روي محيط زيست و بهداشت داشته باشند.
۱) تأثيرات سودمند فناوري نانو بر محيط زيست
فناوري هاي اميدبخش شامل حسگرها يا سنسورها و ساير دستگاه هاي به کار رفته براي آشکار سازي آلودگي و برطرف نمودن آنها مي باشد. برخي کاربردهاي سودمند فناوري نانو در ذيل آورده شده است:
▪ سنسورها ياحسگرها
انواع گسترده اي از حسگرهاي زيستي و روش هاي مربوطه در طي چند سال گذشته در بازار معرفي شده اند. اين دستگاههاي آناليتکي از عناصر تشخيص بيولوژيکي تشکيل مي شوند که با آشکارسازي هاي سيگنال مرتبط هستند (مثلاً آنزيمها، ميکروارگانيزم ها و غيره). اين دستگاهها نسبت به حضور و غلظت آناليست واکنش داده و پاسخي قابل اندازه گيري توليد مي کنند. نانو مواد و نانو ساختار هاي جديد مانند نانوذرات، نانوکريستال ها، نانو لوله هاي کربني، نانوالياف و فيلم نازک بعنوان دستگاه هاي حسگر مشخص شده اند، نانوذرات کاربردهاي بسياري در سنسورها دارند.
نانوذرات، نانوکريستال هاي نيمه هادي درخشان و نقاط کوانتومي دسته اي از نانوحسگرهايي هستند که توانايي آشکار کردن سموم موجود در محيط را دارند و مشخص شده است که نانو کريستال ها و نقاط کوانتومي همراه با پادتن ها مي توانند بطور همزمان چهار نوع سم را آشکار نمايند.
اين نوع نانوسنسورها براي آشکارسازي همزمان چند آلاينده در نمونه هاي آب يا خاک با ظرفيت آشکارسازي حساسيت بالا به کار مي رود، تحقيقات زيادي بر روي نانوساختارهاي لوله اي و متخلخل از قبيل نانو لوله هاي کربني انجام شده است، اين نانوساختارها در حسگرهاي زيستي براي افزايش کيفيت و فعاليت بيومولکول هاي ساکن استفاده مي شوند. خواص ابعادي، شيمي سطح و الکترونيک نانولوله هاي کربني آنها را به موادي ايده ال براي استفاده در حسگرهاي شيميايي و بيوشيميايي تبديل نموده است.
پيش بيني مي شود که فناوري نانو موجب افزايش حساسيت حسگرها و توليد ارزان و خودکار آنها گردد و بتواند در آزمايشگاه و خارج از آن جهت آشکارسازي سريع مواد سمي و بيماريزا ( پاتوژن ) به کار رود.
نسل جديدي از نانوذرات به منظور حذف هيدروکربنهاي آروماتيک چندحلقه اي که به سختي از آب يا خاک آلوده حذف مي شوند، طراحي شده است.
▪ غشاي نانو فيلتراسيون
استفاده از غشاي نانوفيلتراسيون جهت حذف نمک هاي چندظرفيتي عناصري مانند کلسيم، آهن، منگنز، اورانيوم و برخي آفت کشها، راهکار ديگري است که توسط فناوري نانو ارائه مي گردد.
تصفيه آبهاي سطحي و زيرزميني و نيز حذف ميکروارگانيزم ها و کاهش تيرگي و سختي آب و دفع شوري و نمک زدايي آب از ديگر فوايد فنا وري نانو مي باشد.
نانو ذرات
وجود نانوذرات در رنگ ها باعث مي شود که رنگها با خواص مطلوب و بهبوديافته با مصرف حلال هاي کمتر توليد شوند. فعاليت سطحي بالاي نانو ذرات نشان دهنده يکي از جالب ترين خصوصيات اين مواد مي باشد که مي تواند کاربردهاي وسيعي در صنعت داشته باشد.
انتظار مي رود فناوري نانو نقش مهمي در حذف آلاينده ها ايفا کند، اصلاح خاک آلوده با استفاده از اين فناوري به راحتي صورت پذيرد و همچنين در توسعه فرآيند توليد سبز که انتشار و توليد مواد زائد را کاهش دهد، مهم واقع شود. فناوري نانو موجب کاهش مصرف مواد خام مورد نياز شده و بنابراين از منابع طبيعي محافظت مي نمايد. بطور کلي فناوري نانو با کارآمدکردن دستگاه ها و ابزار مورد استفاده در بخش هاي مختلف و نيز با کاهش مصرف ماده خام و انرژي گامي مؤثر در جهت حفاظت از منابع طبيعي و محيط زيست برداشته است.
۲) تأثيرات مخرب فناوري نانو بر محيط زيست
ذرات نانو و فناوري نانو جداي از مفيد بودن مي توانند داراي خطرات احتمالي نيز باشند، بنابراين بايد مسائل مرتبط با ايمني و خطرات احتمالي همراه با اين روش هاي جديد را در نظر گرفت. ذرات نانو ممکن است سرعت جهش(mutation) باکتريها را افزايش دهند و تهديدي بالقوه براي محيط زيست و سلامت انسان باشند. عليرغم اينکه فناوري نانو محصولات موجود را مؤثرتر و کارآمدتر مي نمايد، اندازه اين ذرات که جزء خواص مهم آنها است، مي تواند سلامتي و محيط زيست را تهديد نمايد. اين ذرات از گرده هاي گل گياهان و مواد حساسيت زاي معمولي نيز کوچکتر هستند و مي توانند توليد حساسيت نمايند. اين ذرات مي توانند به سيستم دفاعي و ايمني بدن موجودات زنده و انسان حمله کنند. بعضي از اين ذرات مي توانند پس از تنفس به کيسه هاي هوايي ريه ها آسيب برسانند که در اين بين ماکروفاژها سعي مي کنند تا آنها را از بين ببرند و مانع از عبور اين ذرات و ورود آنها به خون شوند وليکن ماکروفاژها در تشخيص ذرات با قطر کمتر از ۷۰ نانومتر دچار مشکل مي شوند و اين ذرات مي توانند به آساني در خون نفوذ نمايند. گزارش شده است که نانوذرات مانند کربن سياه و دي اکسيدتيتانيوم که در فرآيندهاي صنعتي کاربرد زيادي دارند و به آلودگي هوا نيز کمک مي کنند، موجب ايجاد التهاب و جراحت هاي پوستي شده و در ريه باقيمانده و انباشته مي گردند. ذرات اکسيدروي و دي اکسيد تيتانيوم باعث توليد راديکال هاي آزاد در سلول پوستي شده و به DNA آسيب مي رسانند و اين آسيب به DNA موجب جهش (mutation) مي شود و تغييراتي در ساختمان پروتئين به وجود مي آورد که ممکن است باعث سرطان و تومور شود.
بنظر مي رسد که اکتيويته سطح و اندازه ذره عوامل اصلي در سمي بودن نانو ذرات باشند. منابع احتراق مانند اجاق هاي خوراکپزي گازي، احتراق گاز صنعتي و انواع وسايل گرم کننده خانگي موادي را توليد مي کنند که محتوي صدها يا هزاران نانولوله کربني هستند و ساختارهاي نانو کريستالي دارند. شواهد حاکي از آن است که نانولوله هاي کربني فرآوري نشده مي توانند آئروسل را در طي جابجا کردن به وجود آورند. کارخانجاتي که موادي بر پايه نانولوله هاي کربني مانند فولرن توليد مي کنند، مي توانند باعث از بين رفتن گلوتامين و آسيب اکسيداتيو بر مغز ماهيان شوند. همچنين فولرن در خاک مي تواند حرکت کرده و توسط کرم هاي خاکي جذب شود و به اين ترتيب وارد زنجيره غذايي شود.
نانوذرات طبيعي احتراق احتمالاً مهمترين منبع توليد ذرات نانوي طبيعي در محيط زيست مي باشند. انتشار نانوذرات مهندسي شده در محيط زيست خطرناک تر از ذرات طبيعي است، زيرا آنها مواد جديدي هستند و انسان ها و موجودات زنده ديگر ممکن است داراي مکانيزم هاي دفاعي کافي در مقابل آنها نباشند. بررسي ها نشان مي دهد که بطور کلي ذرات نانوکربني و دي اکسيدتيتانيوم سمي تر از ذرات بزرگ همان مواد هستند.
● جمع بندي و تحليل
در سالهاي اخير، پيشرفتهاي سريع علوم و فنون به وي ژه در زمينه نانوتکنولوژي، تحولاتي بزرگ را در زمينه هاي پزشکي، کشاورزي، صنعت، محيط زيست و علوم پايه زيستي در پي داشته است.
امروزه نقش نانوتکنولوژي در همه ابعاد روشن است، اما جنبه ديگر اين توانمندي، خطرات احتمالي مرتبط با استفاده از محصولات فناوري نانو است که در صورت رعايت نکردن قوانين و مقررات خاص ايجاد مي شود. بنابراين ضمن تاکيد بر اهميت فناوري نانو، لازم است آيين نامه هايي جهت انجام ايمن و سالم استفاده از محصولات نانو تهيه و تدوين گردد تا بر اساس آن بتوان کنترل و نظارت بر کليه فعاليتهاي نانوتکنولوژي را اعمال کرد. در واقع دولتها موظفند که علاوه بر تدوين استراتژي ملي و تصويب چارچوب سازماني براي نانوتکنولوژي، شرايط قانوني تحقيق و توسعه را مشخص نمايند. از اينرو پيشنهاد مي شود يکي از اين زيرساختهاي قانوني، قانون ايمني نانو (nanosafety) باشد. در واقع، ايمني نانو به سياستها و روشهاي اتخاذ شده جهت اطمينان ازکاربرد بي خطر محصولات نانو از نظر محيط زيست و سلامت انسان اطلاق مي شود. از اينرو تدوين اين سياستها و قوانين امري ضروري بنظر مي رسد. کما اينکه در حال حاضر در برخي از کشورهاي پيشرفته مانند ايالات متحده امريکا، انگلستان، فرانسه، آلمان و ژاپن قوانين ايمني نانو وجود دارد و در هر يک از بخش هاي مرتبط با محصولات نانو کميته هايي مشغول فعاليت مي باشند. کشورهايي مانند چين و هند نيز قوانيني در اين مورد وضع کرده اند و در حال سازماندهي کميته ها مي باشند. از اينرو تدوين اين قوانين و برنامه ريزي جهت سازماندهي کميته هاي مرتبط، در کشور ما نيز امري ضروري بنظر مي رسد.

امروزه علم پزشکي کمک بسياري به انسان کرده و پزشکان سعي کرده اند براي بيماري ها درماني پيدا کنند. هر روز تعداد بيشتري از بيماري ها قابل درمان مي شوند . ...

اصولاً اتصالات نيم رسانا - فلز جزو لازمه تمامي قطعات الکترونيکي اند. چگونگي و رفتار اتصالات الکتريکي به غلظت سطح نيم رسانا (Si) ، تميزي سطح و واکنش ها ...

نانوتکنولوژي، فناوري جديد است که تمام دنيا را فرا گرفته است و به تعبير دقيقتر نانوتکنولوژي بخشي از آينده نيست بکله همه آينده است . در اين نوشتار بعد ...

نانوحسگر وسيله اي است بسيار ريز که قادر به شناسايي و ارائه پاسخ به محرک هاي فيزيکي در مقياس يک نانومتر است. نانوحسگرها کاربردهاي متعددي در علوم مختلف ...

نانوحسگر وسيله‏اي است بسيار ريز که قادر به شناسايي و ارائه پاسخ به محرک‏هاي فيزيکي در مقياس يک نانومتر است. نانوحسگرها کاربردهاي متعددي در علوم مختلف ...

● فناوري نانو در بسته بندي موادغذايي درصنايع و شرکت ها: در حال حاضر شرکت هاي زيادي مانند Unilever, keystone,Hershey,food,nestle مشغول کار روي نانو غذا ...

زمان ظهور نانوسراميک ها را مي توان دهه ۹۰ ميلادي دانست. در اين زمان بود که با توجه به خواص بسيار مطلوب پودرهاي نانوسراميکي، توجهاتي به سمت آنها جلب شد ...

حدود دو هفته از پنجاهمين سالگرد ايجاد فناوري ليزر مي گذرد و همين موضوع بهانه اي شد تا به پيشرفت هاي جديد در زمين ليزر(Laser) بپردازيم . واژه Laser مخف ...

دانلود نسخه PDF - نانو