دانشگاه آزاد اسلامي
واحد دامغان
دانشکده علوم پايه ، گروه شيمي
پايان نامه کارشناسي ارشد رشته شيمي
گرايش شيمي تجزيه
عنوان
سنتز پليمر قالب مولکولي براي استخراج فاز جامد جيوه
با استفاده از ليگاند دي اتيل دي تيوکاربامات
استاد راهنما
دکتر حميد هاشمي مقدم
استاد مشاور
دکتربهزاد اکبري
نگارنده
عبدالسلام دولت خواه
شهريور1393
تقديم به پدر و مادر مهربانم
خداي را بسي شاکرم که از روي کرم پدر و مادري فداکار نصيبم ساخته تا در سايه
درخت پر بار وجودشان بياسايم و از ريشه آنها شاخ و برگ گيرم و از سايه وجودشان
در راه کسب علم ودانش تلاش نمايم.
والديني که بودنشان تاج افتخاري است بر سرم و نامشان دليلي است بر بودنم چرا
که اين دو وجود پس از پروردگار مايه هستي ام بوده اند دستم را گرفتند و راه رفتن
را در اين وادي زندگي پر از فراز و نشيب آموختند.
تقديم به همسر عزيزم
که زلال نگاهش صفاي زندگيم، گرماي کلامش گرمابخش جانم و همراهيش تنها نياز بودنم است.
تقدير و تشکر
ژرفترين سپاس، نثار اساتيد فرزانه اي که در طول دوران تحصيل از نور وجودشان بهره برده ام، خصوصا استادان گرانقدر جناب آقاي دکترحميد هاشمي مقدم که با وسعت نظر هدايت پايان نامه را به عهده داشتند.
از تمامي کساني که در مراحل مختلف تحصيل به نحوي اينجانب را در امر يادگيري و تحقيق بويژه در تهيه پايان نامه ياري رساندند، تشکر و قدرداني مي نمايم.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکيده ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ل
فصل اول : گونه شناسي جيوه و کاربرد آن در صنعت و ايجاد بيماري1
1-1-تعريف گونه شناسي2
1-1-2- تعريف گونه شناسي عنصري و جز به جز کردن 3
1-2- مشکلاتي که بر سر راه گونه شناسي وجود دارد4
1-3- استراتژي گونه شناسي5
1-4- جيوه و اهميت اندازه گيري آن 6
1-5- تاريخچه جيوه7
1-6- خواص جيوه7
1-6-1- خواص ترکيبات جيوه8
1-7- گسترش کاربردهاي جيوه10
1-7-1- پراکندگي جيوه در محيط زيست10
1-8- بيماري هاي ناشي از قرار گيري در معرض جيوه11
1-9- تاثير جيوه بر سلامتي12
1-10- جيوه در مواد غذايي13
1-11- اثر جيوه بر حيوانات14
1-12- اثرات فيزيولوژيکي جيوه15
1-13- موارد کاربرد صنعتي و غير صنعتي جيوه16
1-14- آماده سازي جيوه (مراحل گونه شناسي جيوه)17
1-14-1- جدا سازي ترکيبات جيوه (مراجل گونه شناسي جيوه)17
1-14-1-1- نمونه هاي خاک و رسوب18
1-14-1-2- نمونه هاي بيولوژيکي19
1-15- مشکلات اصلي در گونه شناسي جيوه19
1-16- مروري بر تحقيقات گذشته در زمينه گونه شناسي جيوه20
فصل دوم :ريز استخراج فاز جامد با استفاده از جاذب پليمري قالب مولکولي 22
مقدمه 23
2-1 استخراج 23
2-1-1 خصوصيات حلال 24
2-2 استخراج با حلال 25
2-3 استخراج با فاز جامد(SPE) 25
2-4 ريز استخراج با فاز جامد(SPME) 26
2-4-1 مزاياي ميکرو استخراج با فاز جامد 27
2-4-2 پارامترهاي بهينه سازي کردن ميکرو استخراج با فاز جامد 28
2-4-3 عوامل موثر بر مقدار ماده ي جذب شده 29
2-4-4 انواع روش هاي نمونه برداري 29
2-4-5 انتخاب روش استخراج 30
2-4-6 معايب ميکرو استخراج با فاز جامد 30
2-4-7 انواع فايبرها 30
2-4-8 انواع روش هاي هم زدن در ميکرو استخراج با فاز جامد 32
2-4-9 عوامل موثر بر ميکرو استخراج با فاز جامد 33
2-4-10 کاربردهاي ميکرو استخراج با فاز جامد 33
2-5 سرنگ SPME 34
2-6 مروري بر تحقيقات گذشته SPME 35
2-7 انواع فازهاي جامد 38
2-7-1 کربن(گرافيت) 38
2-7-2 سيليکاژل 38
2-7-3 جاذب پليمري 39
2-8 آشنايي با پليمر و پايمريزاسيون 39
2-8-1 پليمر چيست؟ 39
2-8-2 انواع پليمر ساختاري 39
2-8-3 بسپارها از نظر اثر پذيري در برابر حرارت به دو دسته تقسيم مي شوند 40
2-8-4 انواع پليمرها بر اساس منبع تهيه 40
2-8-5 انواع روش هاي پليمريزاسيون 40
2-8-5-1 پليمريزاسيون افزايشي 40
2-8-5-2 پليمريزاسيون تراکمي 41
2-9 پليمرهاي قالب مولکولي 41
2-9-1 مزاياي پليمرهاي قالب مولکولي 42
2-9-2 عوامل سازنده يک پليمر قالب مولکولي 42
2-9-2-1 مونومر عاملي 44
2-9-2-2 مولکول هدف(قالب) 46
2-9-2-3 عامل اتصال عرضي 46
2-9-2-4 حلال 47
2-9-2-5 آغازگر 48
2-9-3 انواع پليمرهاي قالب مولکولي 49
2-10 پليمر قالب مولکولي کووالانسي 50
2-10-1 مزاياي پليمرهاي قالب مولکولي کووالانسي 50
2-10-2 معايب پليمرهاي قالب مولکولي کووالانسي 50
2-11 پليمرهاي قالب مولکولي نيمه کووالانسي 51
2-12 پليمرهاي قالب مولکولي غير کووالانسي 51
2-12-1 مراحل سنتز پليمر قالب مولکولي 51
2-12-2 دلايلي که از روش غير کووالانسي بيشتر استفاده مي شود 51
2-13 روش هاي تهيه پليمر قالب مولکولي 52
2-13-1 پليمريزاسيون توده اي 52
2-13-2 روش پليمريزاسيون رسوبي 52
2-13-3 پليمريزاسيون با تورم چند مرحله اي 53
2-13-4 پليمريزاسيون سوسپانسيون 53
2-13-5 روش پيوند زني 53
2-14 کاربرد پليمرهاي قالب مولکولي 53
2-14-1 کاربرد پليمرهاي قالب مولکولي براي ريز استخراج با فاز جامد (SPME) 54
2-15-1 کاربرد پليمرهاي قالب مولکولي در حسگرها 54
2-15-2 کاربرد پليمرهاي قالب مولکولي در غشاء 54
2-15-3 کاربرد پليمرهاي قالب مولکولي در کاتاليزگرها 55
2-15-4 کاربرد پليمرهاي قالب مولکولي در کروماتوگرافي 55
فصل سوم : مطالعات تجربي 57
3-1 مواد مصرفي 58
3-2 دستگاه وري 58
3-2-1 التراسونيک 58
3-2-2 pH متر 58
3-2-3 بن ماري 58
3-2-4 کروماتوگرافي گازي GC 58
3-2-5 آون 59
3-2-6 همزن مغناطيسي(هيتر) 59
3-2-7 سرنگ SPME 59
3-2-8 دستگاه (IR) 60
3-3 تهيه پليمر قالب مولکولي 5560
3-3-1 انتخاب عوامل 60
3-3-1-1 آناليت يا نمونه 60
3-3-1-2 مونومر عاملي مناسب 60
3-3-1-3 عامل اتصال دهنده عرضي 61
3-3-1-4 حلال مناسب 61
3-3-1-5 آغازگر 62
3-3-2 روش سنتز پليمر قالب مولکولي 62
3-4 بهينه سازي شرايط جذب فتيل جيوه کلرايد در روش ريز استخراج با پليمر قالب مولکولي 63
3-4-1 تعيين ماکزيمم طول موج جذب 63
3-4-2 بررسي اثر نمک 64
3-4-3 بررسي اثر زمان 64
3-4-4 تاثير pH محلول بر جذب پليمر 65
3-4-5 شناسايي فنيل جيوه کلرايد توسط دستگاه GC 66
3-4-5-1 برنامه دمايي دستگاه GC براي فتالات ها 66
فصل چهارم : بحث و نتيجه گيري 67
4-1 سنتز پليمر قالب مولکولي و پليمر شاهد 68
4-1-1 پليمريزاسيون پليمر قالب مولکولي 68
4-1-2 مکانيسم سنتز پليمر قالب مولکولي 70
4-1-3 طيف هاي FT-IR از پليمر MIP و NIP 71
4-2 بهينه سازي شرايط جذب فنيل جيوه کلرايد توسط پليمر قالب مولکولي 72
4-2-1 اثر نمک بر جذب فنيل جيوه کلرايد72
4-2-2 اثر زمان بر جذب فنيل جيوه کلرايد73
4-2-3 اثر pH محلول بر جذب پليمر 74
4-2-4 شناسايي فنيل جيوه کلرايد توسط دستگاه GC 75
خلاصه 77
پيوست78
پيوست 1؛ طيف FT-IR از NIP، در محدوده 400-4000 cm-1 به روش قرص KBr 78
پيوست 2؛ طيف FT-IR از MIP، در محدوده 400-4000 cm-1 به روش قرص KBr 79
پيوست 3؛ طيف GC براي محلول 10 PPM فنيل جيوه کلرايد80
پيوست 4؛ طيف GC براي محلول 40 PPM فنيل جيوه کلرايد81
پيوست 5؛ طيف GC براي محلول 100 PPM فنيل جيوه کلرايد81
پيوست 6؛تصوير TEM از NIP،……………………………………………………………………………………………………………………..84
پيوست7؛تصوير TEMاز MIP،……………………………………………………………………………………………………………………85
منابع 86
چکيده انگليسي 91

فهرست اشکال
عنوان صفحه
مراحل استخراج فاز جامد 26
نمودار پيشرفت ميکرو استخراج با فاز جامد از سال 2000 27
انواع روش هاي نمونه برداري در ميکرو استخراج با فاز جامد A)نمونه برداري به صورت مستقيم B)از فضاي فوقاني29
نمايش پوشش هاي پليمري بر اساس قطبيت31
سرنگ SPME 34
تصوير کلي از پليمريزاسيون فالب مولکولي 44
مونومرهاي رايج براي تهيه پليمرهاي قالب مولکولي 45
ساختار شيميايي اتصال دهنده هاي عرضي استفاده شده در سنتز پليمرهاي قالب مولکولي 47
آغازگرهاي رايج مورد استفاده در سنتز پليمرهاي قالب مولکولي 49
طرح شماتيک سنتز پليمر قالب مولکولي کووالانسي 50
پليمرهاي قالب مولکولي در غشاء 55
ساختار مونومر عاملي متاکريليک اسيد 60
ساختار اتصال دهنده عرضي اتيلن گليکول دي متاکريلات 61
ساختار حلال مورد استفاده در اين سنتز62
ساختار آغازگر مورد استفاده در اين سنتز 62
مرحله آغاز پليمريزاسيون افزايشي راديکال آزاد MAA با استفاده از آغازگر AIBN 69
مرحله انتشار پليمريزاسيون افزايشي راديکال آزاد MAA 69
مکانيسم پايان پليمريزاسيون افزايشي راديکال آزاد MAA به روش ترکيبي 69
مکانيسم پايان پليمريزاسيون افزايشي راديکال آزاد MAA به روش تسهيم نامتناسب 70
طيف FT-IR 71

فهرست جداول
عنوان مقدمه
انواع فرم هاي جيوه در محيط زيست 10
مروري بر تحقيقات گذشته در زمينه گونه شناسي جيوه 20
پوشش هاي فايبري همراه با ضخامت و کاربرد 32
انواع فازهاي پيوندي 39
(3-1) بررسي اثر نمک بر جذب پليمر قالب مولکولي64
(3-2) بررسي اثر زمان بر جذب پليمر قالب مولکولي 65
(3-3) بررسي اثر pH روي جذب 66
(3-4) برنامه دمايي دستگاه GC 66
(3-5) داده هاي دستگاه GC براي فنيل جيوه کلرايد66
(4-1) درصد استخراج براي فنيل جيوه کلرايد بر اساس نمک 73
(4-2) درصد استخراج براي فنيل جيوه کلرايد بر اساس زمان 73
ميزان استخراج پليمر در pH=4-8 74
داده هاي دستگاه GC براي فنيل جيوه کلرايد 75

فهرست منحني ها
عنوان مقدمه
(4-2) درصد استخراج فنيل جيوه کلرايد بر اساس زمان74
درصد استخراج فنيل جيوه کلرايد بر حسب pH 75
سطح زير پيک فنيل جيوه کلرايد در غلظت هاي متفاوت 75
چکيده
در اين پروژه پليمر قالب مولکولي جهت استخراج انتخابي فنيل جيوه کلرايد تهيه شد. براي تهيه اين پليمر از متاکريليک اسيد (مونومر عاملي)، اتيلن گليکول دي متاکريلات (عامل برقراري اتصالات عرضي)، 2و?2-آزوبيس ايزو بوتيرو نيتريل (آغازگر)، فنيل جيوه کلرايد (مولکول هدف) و کلروفرم (حلال) انجام شد. مواد اوليه پليمريزاسيون در لوله هاي موئين قرار داده مي شود. پس از اعمال عمليات حرارتي در نهايت لوله موئين را داخل اسيد هيدرو فلوئوريد انداخته تا شيشه ي آن را خورده و فيبر بيرون بييايد. حاصل پليمريزاسيون راديکالي تشکيل فيبر لوله اي پليمر قالب مولکولي غير کوالانسي (MIP) مي باشد. به دليل وجود بر همکنش هاي غير کوالانسي بين مولکول هدف و مونومر عاملي مولکول هدف به کمک شستشو حذف مي شود و پليمر قالب گيري شده بدست مي آيد.
جهت مقايسه کارايي اين پليمر، پليمر ديگري نيز با همين روش و همين مواد اوليه ساخته شد ( NIP پليمر ناظر)، تنها با اين تفاوت که پليمر جديد فاقد مولکول هدف در ساختار خود است. طيف هر دو پليمر سنتز شده از طريق اسپکتروسکوپي FT-IR مورد بررسي قرار گرفت هر دو پليمر داراي شباهت ساختاري هستند همچنين وجود حفره در پليمر قالب مولکولي با مقايسه دو طيف قابل توجيح مي‌باشد. پليمر قالب مولکولي سنتز شده با پليمر شاهد مقايسه شد. خواص پليمر قالب مولکولي، قابليت تشکيل پيوند و خاصيت گزينش پذيري پليمر مورد نظر مورد بررسي قرار گرفت. همچنين جهت بهينه سازي شرايط جذب پارامترهاي مختلف از قبيل pH، زمان جذب، دما و غلظت نمک بررسي شدند.
کلمات کليدي:پليمر قالب مولکولي، فنيل جيوه کلرايد

فصل اول :
گونه شناسي جيوه و کاربرد آن در صنعت و ايجاد بيماري ها
تعريف گونه شناسي
گونه شناسي 1 كلمه اي است كه از علوم بيولوژيكي قرض گرفته شده است و به صورت يك مفهوم در شيمي تجزيه در آمده است و بيانگر فرم شيميايي ويژه يك عنصر است كه بايستي بطور منفرد مورد بررسي قرار گيرد.
دليل تاكيد بر گونه شناسي بدين جهت است كه مشخصات يك گونه از يك عنصر ممكن است چنان تاثير شديدي بر روي سيستمهاي زنده بگذارد (حتي در مقادير بسيار اندك) كه تعيين غلظت كل عنصر ارزش كمي در برابر تعيين غلظت آن گونه مورد نظر خواهد داشت.
نمونه مهم از اين نوع جيوه و قلع مي باشند كه گونه هاي معدني اين عناصر بسيار بي خطرتر از فرم آلي آنها مي باشد.
بدون شك شيميدانان تجزيه مجبور به گونه شناسي عنصري مي باشند و بايستي بدنبال روشهايي باشند كه، اطلاعات كمي و كيفي در مورد تركيبات شيميايي كه بر روي كيفيت زندگي اثر مي گذارد، قرار دهد.
قبل از تعريف گونه شناسي عنصري و گونه ها بهتر است در ابتدا اطلاعاتي تاريخي در مورد چگونگي پيدايش اين شاخه در شيمي تجزيه بيان كنيم.
شيمي تجزيه به عنوان يك علم از اوايل قرن نوزدهم ظهور نمود. مهمترين مرحله از آن انتشار كتابي از ويليام استوارد2 به نام اساس علمي شيمي تجزيه 3 در سال 1884 مي باشد. عبارت آناليز مواد ناچيز4 به قرن بيستم و شناخت اين واقعيت كه عناصر بسياري وجود دارند كه اندازه گيري غلظت آنها در مقادير بسيار كم داراي اهميت فراواني مي باشد برمي گردد. در طول دهه هاي اخير تمامي تلاشها به منظور اندازه گيري غلظت عناصر در مقادير بسيار كم متمركز گرديده است و دانشمندان روشهاي جديدي به منظور افزايش حساسيت گسترش داده اند.
تنها از دهه 1960 به بعد بود كه سوالهايي در مورد گونه هاي شيميايي مختلف عناصر جزئي و نياز به روشهاي شيميايي براي اندازه گيري آنها گسترش يافت.
اين پيشرفتها تا جايي ادامه يافت كه امروزه تحقيقات بر روي عناصر جزئي عمدتا بر روي گونه شناسي آنها متمركز است.
1-1-2. تعريف گونه شناسي عنصري و جز به جز كردن
ايوپاك5 گونه شناسي عنصري را به اين صورت تعريف نموده است:
گونه هاي شيميايي : فرم ويژه يك عنصر كه مي تواند يك ايزوتوپ، يك حالت اكسيداسيون يا الكتروني ، كمپلكس و يا ساختمان ملكولي را در برگيرد.
آناليز گونه شناسي:6 فعاليتهاي تجزيه اي كه براي شناسايي و اندازه گيري كميت برخي از گونه هاي شيميايي منفرد در نمونه انجام مي گيرد.
گونه شناسي يك عنصر: توزيع يك عنصر در ميان گونه هاي شيميايي مشخص در يك سيستم.
وقتي گونه شناسي عنصري امكان پذير نيست عبارت جز به جزكردن7 بكار مي رود كه به صورت زير تعريف مي شود:
فرايند تقسيم بندي يك آناليت يا يك گروه از آناليتها از يك نمونه مشخص مطابق خواص فيزيكي (اندازه و انحلال پذيري) يا خواص شيميايي (بطور مثال خواص تشكيل پيوند ياواكنش پذيري )
بنا بر گفته ايوپاك تعيين غلظت گونه هاي متفاوت كه مجموع غلظت كلي يك عنصر را تشكيل ميدهند، اغلب امكان پذير نيست در بيشتر موارد گونه هاي شيميايي حاضر در نمونه به اندازه كافي پايدار براي شناسايي نيستند و در طول روش ممكن است كه مقدار آن گونه در برابر گونه هاي ديگر تغيير كند.
براي مثال اين تغييرات مي تواند با تغييرات pH در طول اندازه گيريها كه باعث تغيير تعادل در بين گونه ها مي شود رخ دهد.
1-2. مشكلاتي كه بر سر راه گونه شناسي وجود دارد
در حاليكه انگيزه براي گونه شناسي عناصر در حال افزايش مي باشد اين مطلب روز به روز آشكارتر مي گردد كه با مشكلات زيادي در اين كار روبه رو هستيم.
سوالات اصلي كه با آن روبه رو مي شويم عبارتند از:
گونه اي كه مي خواهيم اندازه گيري كنيم چيست؟
چگونه بايستي گونه ها را ذخيره كنيم؟
چگونه ما مي توانيم مقادير جزئي گونه مورد نظر را شناسايي كنيم ؟
چگونه ما مي توانيم اين گونه ها را كاليبره كنيم در حاليكه بسياري از آنها بطور تجاري در بازار موجود نيستند؟
چگونه اعتبار روش خود را اثبات كنيم؟
پيشرفتهاي اخير درجهت افزايش حساسيت دستگاهاي تجزيه اي نقش قاطعي درگسترش گونه شناسي داشته است.
در حاليكه حد تشخيص اين روشها براي اندازه گيري بسياري از آلاينده ها كافي است اما اين مقدار هنوز براي اندازه گيري گونه ها در نمونه هاي حيواني و انساني كافي نيست. زيرا چنين گونه هايي بطور طبيعي در اين بافتها يافت نمي شوند و در اثر عوامل محيطي به بدن موجود زنده وارد مي گردند بنابراين مقدار آنها بسيار اندك مي باشد.
با وجود آنكه مقدار اين عناصر بسيار كم مي باشد اما اين بدين معني نيست كه وجود آنها در بدن بي ضرر مي باشد بلكه معمولا اين گونه ها با همان مقدار اندك خطرات بسياري را براي موجودات زنده به وجود مي آورند.
به منظور آنكه بتوانيم تاثير غلظت پايين گونه هاي عنصري را بدست آوريم ما مجبور هستيم كه روشهاي جداسازي و تكنيكهاي تشخيص را كه بدين منظور ما را ياري مي دهند گسترش دهيم.
اين نياز براي گونه شناسي وقتي كه قوانيني براي حد مجاز گونه هاي خاص از عناصر( بجاي غلظت كل) تصويب گردد حادتر مي گردد، زيرا هر گونه خاص ريسك سلامتي يا سود خاصي را خواهد داشت.
سميت به ميزان زيادي در ميان گونه هاي مختلف يك عنصر مي تواند متفاوت باشد. يك محصول ممكن است كه داراي غلظت كلي از يك عنصر باشد كه از حد مجاز آن كمتر باشد ولي آن مقدار داراي مقدار زيادي از جز سمي آن گونه باشد كه در نتيجه ايجاد سميت كند. البته خلاف اين امر هم صادق مي باشد.
مثال از اين مورد حضور گونه هاي آرسنيك در مواد غذايي مي باشد. اگر مقدار كل As در تعدادي از مشتقات ماهيها مانند ژلاتين فراتر از مقدار پذيرفته شده باشد محصول نبايستي رد شود چرا كه آرسنيك اغلب بصورت آرسنو بتائين8 كه يك گونه غير سمي آرسنيك مي باشد وجود دارد كه بر خلاف گونه هاي سمي آرسنيك عمل مي كند.
1-3.استراتژي گونه شناسي
استراتژي طرح دقيق، روش، هنر و يا تدبير بكاررفته به منظور رسيدن به هدف است. بطور ايده آل دانشمندان علاقه مند به دانستن هر چيز در مورد گونه هاي عنصري مورد مطالعه هستند.
براي شروع تركيب، جرم، شكل زيستي و محيط زيستي ، پايداري گونه ها، تبديل گونه ها به يكديگر و اندركنشهاي آنها با مواد خنثي و يا زنده براي آنها جالب مي باشد.
در مطالعات گونه شناسي توجه زيادي بايستي به پايداري گونه ها گردد. پايداري گونه ها بستگي به بافت و پارامترهاي فيزيكي مانند دما، رطوبت، نور UV، ماده آلي و غيره دارد. بعد از اين، ايزوله كردن و خالص سازي گونه ها مورد توجه قرار مي گيرد.
از ميان يونهاي معدني كه وارد محيط زيست مي گردند تنها سهم اندكي از آنها به فرم معدني باقي مي ماند و اكثر آنها با ليگاندهاي معدني و آلي كمپلكس مي دهند. همچنين متيلاسيون طبيعي تحت شرايط خاص بسيار شايع است. اين تركيبات جديد مي توانند بسيار سمي تر باشند چنانچه در مورد متيل جيوه صادق است و يا برعكس داراي سميت كمتري باشند مانند متيل آرسنيك. در مورد جيوه غلظت جيوه يوني در آب بسيار پايين(در حد ng/l) و مقدار متيل جيوه در حدود 1% آن مي باشد ولي متاسفانه اين مقدار در موجودات دريايي شكارچي دريايي به حد mg/g و درصد متيل جيوه آن به 90 تا صد در صد ميرسد‍‌‍.
بنابراين بطور خلاصه در آناليزهاي گونه شناسي نوع نمونه ، روش نگهداري نمونه، روش جداسازي آناليت از بافت مورد نظر، روش پيش تغليظ و در نهايت روش تشخيص بايستي با دقت بسيار زياد انتخاب گردد تا بتوان شناخت صحيحي از گونه هاي مختلف مورد جستجو بدست آورد.
1-4 جيوه و اهميت اندازه گيري آن
جيوه به دليل خواص بي‏نظيرش براي قرنهاي متمادي است كه مورد استفاده بشر قرار گرفته است. چرخه جيوه در محيط زيست در نتيجه فعاليتهاي طبيعي و انساني مي‎باشد. فلزات سنگيني چون جيوه كه بصورت نمكهاي معدني وارد محيط زيست مي شوند ممكن است تحت تاثير تغييرات فيزيكي و شيميايي قرار گرفته و به مواد بسيار سمي‎تر كه براي سلامتي انسان تهديد بزرگي بشمار ميرود تبديل شوند. بطور مثال تركيبات معدني جيوه به الكيلهاي جيوه، مخصوصا متيل جيوه كه بسيار سمي تر از تركيبات معدني جيوه است تبديل مي‏شود. اين مواد كه تحت تاثير فرايندهاي بيولوژيكي توليد مي‏گردند، سبب آلودگي آبها مي‏شوند و از اين طريق در بدن آبزيان و ماهيها جمع مي‏گردند كه در اثر مصرف آنها مسموميتهاي شديدي ايجاد مي‏گردد.
در سالهاي 1953 و 1963 در شهرهاي ميناماتا9 و ني‏گاتا 10در ژاپن، مصرف ماهي‏هاي آلوده به تركيبات جيوه تلفات زيادي را باعث شد. اين مواد از طريق فاضلاب كارخانجات اين شهرها وارد آب رودخانه شده كه مصرف ماهيهاي موجود در اين آبها موجب مسموميت گرديد.
به دليل چرخه وسيع زيستي و زمين‏شناسي جيوه درمحيط زيست، بررسي وجود آن نياز به آناليز بافتهاي متفاوتي دارد. هوا، آب، خاك، رسوبها، زباله‏ها و بعلاوه گستره وسيعي از نمونه‏هاي بيولوژيكي از جمله مواردي هستند كه امكان آلودگي آنها به جيوه وجود دارد.
1-5 تاريخچه جيوه
كشف جيوه به زمانهاي قبل از ميلاد برمي‏گردد.از زمانهاي قديم بشر براي مقاصد مختلف از اين فلز استفاده كرده است. اولين استفاده از تركيبات جيوه را به چينيها نسبت داده‎اند، آنها از كاني اصلي جيوه، سينابر11 (سولفيد جيوه HgS) براي تهيه جوهر قرمز استفاده ميكردند. اولين شخصي كه به خود فلز جيوه توجه كرد ارسطو بود. رومي‏ها براي اولين بار از اين فلز در ملغمه‏سازي و بازيابي طلا استفاده كردند. يونانيان نيز در قرن دوازدهم ميلادي در مقياس وسيع از آن در ملغمه‏سازي استفاده كرده‎اند. اين فرايند در قرن شانزدهم در مكزيك و آمريكاي جنوبي براي توليد نقره بكار برده شد. در سرتاسر قرون وسطي جيوه براي توليد طلا و نقره و همچنين براي درمان بعضي از بيماريها مانند امراض پوستي مورد استفاده قرار مي‎گرفت] 4 [. البته امروزه به دليل شناخته شدن سميتهاي جيوه و تركيبات آن استفاده از آن كاهش يافته است.
1-6. خواص جيوه
فلز سنگين جيوه داراي عدد اتمي 80 و وزن اتمي59/200 مي باشد. رنگ آن سفيد نقره‎اي و در فشار معمول محيط بصورت مايع مي‎باشد. جرم ويژه آن 5/13 ميباشد، دماي ذوب 39/38- و دماي جوش آن 25/357 درجه سانتيگراد تحت فشار اتمسفري مي‏باشد. جيوه تنها فلزي است كه در دماي اتاق مايع است كه آن به دليل انرژي بالاي يونيزاسيون آن است. (اولين پتانسيل يونيزاسيون آن KJ/mol 1007 مي‏باشد) كه شركت دادن الكترون را در پيوند فلزي مشكل مي‏سازد. جيوه داراي فشار بخار بالايي است(Pa 16 در 20 درجه سانتيگراد) بنابراين فلز جيوه براحتي در شرايط محيطي تبخير مي‏گردد.
جيوه فلزي به ميزان زيادي ساير فلزات مانند طلا، نقره، اورانيوم، مس، سرب، پتاسيم و سديم را در خود حل مي‏كند كه به آن ملغمه12 مي‏گويند. خواص جيوه در ميان ساير فلزات غير معمول مي‏باشد زيرا كه تمايل به تشكيل پيوند كولانسي نسبت به پيوند يوني در آن بيشتر است.
1-6-1 خواص ترکيبات جيوه
جيوه داراي دو حالت اكسيداسيون (I) و (II) است كه تركيبات با درجه اكسيداسيون (II) پايداري بيشتري دارند. جيوه با درجه اكسيداسيون (I) بصورت ديمر (Hg22+) بوده كه براحتي به جيوه فلزي و جيوه(II) تسهيم نامتناسب13 مي‏گردد. تركيبات معدني جيوه (I) در آب نامحلول مي‌باشند. تركيبات آلي جيوه (I) نيز ناپايدار بوده وتنها در دماي پايين تشكيل مي‏شوند.
خواص و فعاليت شميايي جيوه به شدت وابسته به حالت اكسيداسيون آن مي‌باشد. تركيبات معدني و آلي فلزي زيادي از جيوه (II) شناخته شده است ولي تنها تعداد معدودي از تركيبات جيوه (I) شناخته شده است، پايدارترين آنهاهاليدهاي جيوه (I) مي باشند، چنانچه Hg2Cl2 بطور وسيعي در كاربردهاي شيميايي استفاده مي‏گردد كه اغلب با نام كالومل14 شناخته مي‏شود.
اغلب جيوه موجود در محيط زيست شامل آب، خاك، رسوبات و جانداران زنده به فرم جيوه آلي مي‏باشد. تركيبات آلي جيوه به وسيله حضور پيوند كولانسي Hg-C شناخته مي‏شوند، از جمله تركيبات آلي جيوه عبارتند از كلريد متيل جيوه CH3HgCl، هيدروكسيد متيل جيوه، CH3HgOH، به مقدار كمتري دي متيل جيوه(CH3)2Hg و فنيل جيوهAr2Hg. اغلب تركيبات آلي جيوه ازانحلال پذيري خوبي برخوردار نيستند و با اسيد و بازهاي ضعيف واكنش نمي‏دهند، هرچند كه هيدروكسيد متيل جيوه به مقدار زيادي به دليل پيوند هيدروژني قوي كه از طريق گروه هيدروكسيل تشكيل مي دهد در آب انحلال پذير است.
متيل جيوه نسبت به ساير نمكهاي جيوه(II) بيشترين مسموميت را ايجاد مي‏كند، بدين علت كه در بافت چربي حل مي‏شود و به گروههاي سولفيدي اسيدآمينه متصل مي‏گردد در اين شكل اين تركيب از بافتها عبور كرده و وارد خون و بافتهاي مغزي مي‏گردد، در حاليكه يونهاي Hg2+ قادر به عبور از غشاي بيولوژيكي نيستند.
نمكهاي جيوه(II) از نظر انحلال‏پذيري در آب بسيار متغييرند. چنانچه HgCl2،Hg(NO3)2 و Hg(ClO4)2 به ميزان زيادي در آب حل مي‏شوند در حاليكه HgSبسيار نامحلول در آب است (Ksp=10-54).
جدول(1-1) انواع فرمهاي جيوه در محيط زيست
شكل جيوهحد خطرتاثير بر سلامتيموقعيت در محيط زيستنوع جيوه- بخار در اتمسفر
بصورت مايع
جيوه فلزيكم تا متوسط
تبديل آن به فرم يوني و ايجاد سمييت
بصورت بخار در محيط زيستجيوه عنصريپيوندهاي يوني
بطور معمول بصورت HgSمتوسط تا زياد،Hg2+ خطرناك ‏تر است زيرا راحتر با ليگاندهاي آلي پيوند مي‏دهدآسيب رساندن به پوست و اعضاي مخاطي،حالت تهوع،از كار انداختن كليه و كبددر معادن وآبهاي تازهنمكهاي جيوه
(I) و(II)فنيل جيوه
(Arylmercury)
آلكوكسي آلكيل جيوه
(Alkoxy alkyl mercury)
متوسط تا زياد
تشكيل نمك با اسيدهاي معدني وآليتاثير آن مشابه نمكهاي جيوه مي‏باشد زيرا بسادگي توسط ارگانيسمها در سيستمهاي بيولوژيكي تجزيه ميگردددر رسوبات آب و خاكتركيبات آلي جيوهالكيل جيوه
متيل،دي متيل واتيل جيوهبالا يا بسيار بالا
بسيار سريع از عضوهاي بيولوژيكي عبور مي‏كند 1000 برابر از جيوه فلزي خطرناكتر استخطر براي چشم
بيماريهاي atuxia وdysarthria
سكته و مرگدر رسوبات، خاك، آب و تجمع آن در در ماهي و ساير حيوانات

1-7 گسترش کاربردهاي جيوه
1-7-1 پراکندگي جيوه در محيط زيست
جيوه از نظر فراواني در زمين در رتبه 67 قرار دارد. تا كنون 25 كاني معدني از جيوه شناخته شده كه مهمترين آنها سينابر(سولفيد جيوه ) مي‏باشد. اين كاني مهم غالبا در روسيه، اسپانيا، مكزيك و الجزاير يافت مي‏شود.
مقدارجيوه خاك، بطور گسترده‏اي به منطقه آن از نظر زمين‏شناسي و صنعتي وابسته مي‏باشد. بطوري كه مقدار آن از Kg/mg 01/0 تا Kg/mg 5 /0 متغيير است.
غلظت جيوه در آبها نيز بسيار متغيير است. مقادير واقعي گزارش شده در گستره بين 0001/0 تا 8/2 µg /L در آبهاي تازه و 01/0 تا 22/0 µg/L در آب دريا مي‏باشد. مقدار جيوه در هوا بطور كلي متاثر از فعاليتهاي آتشفشاني و انساني است. غلظت جيوه در هواي تميز كمتر از ng/m3 01/0مي‏باشد، اين مقدار در اروپا ng/m3 8/2 در آمريكاي شمالي ng/m3 8/3 در ژاپن ng/m3 6/1 و در هاوايي بين ng/m3 18تا ng/m3 250 گزارش شده است.
جيوه درمحيط زيست در نتيجه فعاليتهاي طبيعي و انساني منتشر مي‏شود. ورود آن به اتمسفر در نتيجه گازهاي خارج شده از پوسته زمين، انتشار از آتشفشانها، فرسايش خاك و همچنين منابع انساني مي‏باشد. اغلب جيوه موجود در اتمسفر بصورت بخار جيوه فلزي است. فعاليتهاي انساني كه منجر به انتشار جيوه مي‏شوند شامل سوزاندن سوختها ومواد داراي جيوه و فعاليتهاي صنعتي مي‏باشد. مقدار جيوه در سوختهاي فسيلي و زغال سنگ در حد ?g/g 100است.
1-8 بيماري هاي ناشي از قرارگيري در معرض جيوه
1.بيماري هاي عصبي
2.جيوه به سيستم عصبي مرکزي حمله مي کند و اثرات نامطلوبي را در دهان،لثه ها و دندان ها بر جاي مي گذارد.
3.Mercurial erethism
4.بيماري هاي پوستي
5.بيماري هاي کليوي
6.بيماريMinamata شکلي از مسموميت جيوه
علائم ناشي از آلودگي به عنصر:
1.لرز ، تشنج ، سر درد
2.کاهش تحرک
3.لکنت زبان
4.نا شنوايي و نا بينايي
5.در کودکان باعث قرمزي پوست، خارش شديد ، تورم ، تپش قلب ، عرق بيش از حد ، بد خلقي ، ضعف وخستگي مي شود.
6.بروز مشکلات مغزي
7.احساس طعم فلز در دهان
8.تهوع ودرد شکم
9.ناراحتي کليوي
1-9 تأثير جيوه بر سلامتي
جيوه از راه تنفس، گوارش و نيز از طريق پوست قابل جذب مي باشد، بخار جيوه به سيستم اعصاب مرکزي تمايل دارد، اما هدف اصلي Hg2+ کليه‌ها و کبد است. تا كنون مدارك محدودي در ارتباط با سرطانزا بودن جيوه ارائه شده است.
مطالعات جهاني نشان مي دهند که در نتيجه تماس مستقيم يا استنشاق بخارات جيوه، اختلالات مختلفي به وجود مي آيد که برخي از آن ها عبارتند از: اختلال سيستم اتو ايميون، اختلال در عملكرد کليه، ناباروري، تاثيرات منفي روي جنين، مشکلات رفتاري- عصبي، ناكارآمدي قلبي، آلزايمر، تاثيرات مخرب بر سيستم عصبي مرکزي و محيطي، تاثيرات چشمي، مشکلات دهاني، نارسايي حاد تنفسي، درماتيت، دمانس، تهوع، استفراغ، اسهال، درد شکم، هماچوري، کونژکتيويت، برونشيت، پنوموني، ادم ريوي، تب بخار فلزي و اختلالات نوروسايکوتيک، اثر بر روي غده تيروئيد، توليد مثل و سميت ژني.
استنشاق mg/m3 1 بخار جيوه به ريه ها، كليه ها و سيستم عصبي آسيب زده و باعث تحريك پذيري شديد، بي ثباتي احساس،‌ لرزش، كاهش وزن، ورم لثه،‌ سردرد، كاهش رشد، التهاب ريه و آماس پوست مي شود. اين عوارض ممكن است در جمعيت هاي عمومي در مواجهه با mg/m3 1/0 نيز مشاهده گردد.
بعد از بخار جيوه، متيل جيوه خطرناک ترين شکل جيوه است. استفاده از متيل جيوه به‌ عنوان قارچ‌کش براي محافظت دانه‌ها سبب کاهش قابل ملاحظه پرندگاني شد که از اين دانه‌ها مصرف کرده بودند و همچنين صدها مرگ در عراق و آمريکا از مصرف ناني که دانه‌هاي گندم آن با متيل جيوه در تماس بوده گزارش شده است. ورود سمي ترين شکل جيوه يعني متيل جيوه به بدن انسان، بيماري ميناماتا ايجاد ميکند. اين بيماري اولين با در دهه 1950 در خليج ميناماتاي ژاپن مشاهده شد. بروز اين بيماري در انسان با عوارض گوناگون عصبي از جمله اختلال در حواس پنج گانه، بروز آلزايمر در سنين پيري و در موارد حاد با مرگ بيمار، همراه است. متيل جيوه نسبت به نمک‌هايHg2+ سمّ قوي تري است، زيرا علاوه بر انحلال‌پذيري در بافت چربي، قابليت تجمع و بزرگ‌نمايي زيستي دارد. همچنين مي‌تواند از سد خوني- مغزي و جفت جنين عبور کند. فرايند متيل‌دار شدن جيوه در ته‌نشست هاي گل‌آلود رودخانه‌ها و به ويژه در شرايط بي هوازي توسط متيل کوبالامين صورت مي‌گيرد. بيش تر جيوه موجود در بدن انسان به صورت متيل جيوه بوده و اغلب از طريق خوردن ماهي وارد بدن انسان مي‌شود. متيل جيوه از راه دستگاه گوارش به خصوص در سيستم عصبي مرکزي و کليه ها توزيع شده و به صورت اختلالات عصبي تأخيري تظاهر مي کند. از جمله اين اختلالات: آتاکسي، پاراستزي، لرزش، کاهش بينايي، شنوايي، بويايي و چشايي، از دست دادن حافظه، دمانس پيش رونده، نکروز کانوني، تخريب سلول‌هاي گليال، اختلالات حرکتي و مرگ مي باشد.
سيستم عصبي احتمالاً حساسترين ارگان در برابر تماس با بخارات جيوه است. طيف وسيعي از اختلالات تنفسي، رواني، قلبي عروقي، معده اي روده اي، توليد مثلي، کبدي، کليوي، خوني، پوستي، اسکلتي- عضلاني ايمونولوژيکي، حسي و ادراکي و ژنوتوکسيک از اثرات جيوه مي تواند باشد.
1-10 جيوه در مواد غذايي
از دهه1920 و 1930 بررسي هاي بسياري بر روي مواد غذايي انجام شده است در آلمان ، دفتر مرکزي گرد آوري ارزيابي داده هاي مواد شيميايي است زيست محيطي(ZEBS) بر سبزيجات ميوه اي ، ريشه اي ، برگي جوانه اي بويژه وزارت بهداشت برلين بر روي سبزيجات کنسرو شده ، ميوه و انواع تمشک ها به گردآوري داده هاي 1975 ،1979 و 1982 انجاميده است.
بر پايه اين داده ها اگر ميزان متوسط مصرف آبميوه و نوشيدني مانند شراب ، آبجو و نيز شکلات در سال 1975 کمتر از 0.020 ميلي گرم در هفته به ازاي خوردني هاي تازه رسيده است که مقدار ميانگيني براي کل نواحي آلمان است (حال آن که سازمان بهداشت جهاني ميزان 6/1 مقدار فوق يا حدود 0.010 ميلي گرم بر کيلو گرم را براي جيوه توصيه مي کند.)
آخرين بررسي هاي ZEBS به قرار زير است:
آب آشاميدني(4/18%) ، گندم (9/12%) ، در سال هاي 1982-1978 ، شير (2/10%) ، آب معدني (1/8%) مواد کنسرو شده (8/17%) مقادير سال 1982 عمدتا به قرار زيرند:ماهي(8%) ، قهوه (2/7%) و سيب زميني (6%) که تأکيد کننده داده هاي تجزيه و تحليل شده سال 1979 است.
بررسي ديگر که دقيق تر انجام شده است طيفي از خوراکي ها از جمله شير ، شير خشک ، پنير و تخم مرغ ، انواع گوشت ها(و بررسي ميزان منيزيم و روي آن ها علاوه بر جيوه) ، سوسيس ، گوشت ماکيان و فرآورده هاي گوشتي ، شير مادران ، سرم خون و چربي و روغن گياهي بافت هاي چرب ، برنج و سيب زميني را در بر مي گرفت.
1-11 اثر جيوه بر حيوانات
اکليل مرکوري که از جمله ترکيبات جيوه هستند، داراي اثرات مخربي در موجودات زنده اند. اين ترکيبات توسط عمل موجودات ريز غيرهوازي توليد مي شوند. اين فعل و انفعالات در گل و لاي رودخانه ها يا درياچه ها صورت مي گيرد. موجودات ذره بيني اين عمل را در روده? بعضي از جانداران انجام مي دهند. متيل مرکوري ها خطرناک ترين و سمّي ترين اکليل مرکوري هستند که به طريق مستقيم يا غيرمستقيم وارد محيط زيست مي شوند. نقش مستقيم استفاده از متيل مرکوري ها



قیمت: تومان


پاسخ دهید