Methylene blue a muhalli: makomarsa, gubarsa ga halittun ruwa, da ruwan shara a mahallinsu

Nau'ikan rubuce-rubucen bincike guda biyu suna amfani da sunan methylene blue. Na farko shi ne binciken auna abin da ke muhalli: ba shi da yawa, yana amfani da ƙididdiga, kuma yana cike da bayanan da ke iyakance fassararsa. Na biyu shi ne binciken hanyoyin sarrafawa: yana da yawa ƙwarai, yana magana da tabbaci, kuma kusan dukansa ya dogara da ruwan gwaji da aka haɗa a dakin gwaje-gwaje. Ɗaukar na biyu a matsayin na farko shi ne babban kuskure a wannan batu. Takardar bincike da ta cire kashi 95 na rini daga kwalbar gwaji da aka ƙara wa rinin ta nuna wata siffar kayan da aka gwada ne, ba yawan rinin da ke muhalli ba.

Wannan labarin ya ware waɗannan nau'ikan biyu. Da farko, makomar ƙwayar sinadarin a ruwa, sannan sakamakon guba da aka auna, sannan abin da alkaluman ruwan shara suke bayyanawa a zahiri.

Makoma: cation mai narkewa wanda ke manne wa daskararrun abubuwa

Methylene blue yana narkewa cikin sauƙi kuma yana ci gaba da kasancewa da cajin tabbatacce a matakan pH da aka saba samu a muhalli. Kundin bayanai ya lissafa narkewarsa a kusan 43,600 mg/L a 25 C, kuma wani bita mai zurfin nazari na 2025 kan halayensa na zahiri dangane da haske ya tabbatar cewa rinin yana kasancewa galibi a matsayin cation na MB a kusan pH 3.5 zuwa 11.5. Saboda haka, tashi daga ruwa a matsayin tururi bai taka wata muhimmiyar rawa ba. Riƙewarsa a jiki ko saman wasu abubuwa ce ke da muhimmanci.

Saboda yana da cajin tabbatacce, rinin yana manne wa saman abubuwa masu cajin korau sosai: yumɓu, laka da ke taruwa a ƙasa, laka ta ruwan shara, da kayan halittu. Wani tsohon binciken ƙasa da aka ambata a kundin bayanai ya gano cewa sinadarin yana manne wa kayan halittu da montmorillonite da kaolinite sosai, tare da ƙaramin kaso kawai da za a iya cirewa. Haka kuma, binciken musayar ion a yumɓu ya nuna kai tsaye cewa hanyar ita ce musayar cation, wadda ta dogara da pH, ions masu gasa, da yawan rini. Ƙiyasin Koc na kusan 8,000 da ake yawan ambata yana hasashen wannan sakamakon, amma a ɗauke shi a matsayin ƙiyasi na rini mai ion maimakon ƙimar da aka auna. An gina dangantakar Koc ta al'ada ne don sinadaran organic marasa caji, kuma ba ta dace da ions sosai ba.

Laka mai ƙwayoyin halitta masu aiki tana tara rinin ta wannan hanya, ko da ba tare da rugujewar sinadarin ta aikin halittu ba. Gwaje-gwajen rukuni kan busasshiyar laka sun bayar da rahoton ƙarfin riƙewa bisa samfurin Langmuir na kusan 256 mg na rini ga kowane gram na laka a pH 7, kuma binciken da aka yi daga baya da abubuwan polymer da ke wajen ƙwayoyin halitta ya kai kusan 366 mg/g, inda aka kai daidaito cikin mintuna. Waɗannan ƙarfafa na dakin gwaje-gwaje ne, ba saurin cirewa a cibiyar sarrafa ruwan shara ba. Duk da haka, suna bayyana dalilin da ya sa launin rini zai iya ɓacewa zuwa cikin daskararrun abubuwa yayin da ƙwayar sinadarin kanta take nan.

Hasken rana kaɗai ba tabbatacciyar hanyar kawar da shi ba ce. Wani bita kan binciken sarrafa methylene blue ya ba da rahoton wani gwaji da ya cire kusan kashi 8 kawai bayan sa'o'i 10 na rarrabuwar sinadarin da haske ba tare da sinadarin hanzarta aiki ba, tare da gwaje-gwajen kwatanci da dama na hasken da ido ke gani waɗanda suka nuna raguwar da ba ta da muhimmanci. Kada a sanya wa rinin rabin-rayuwa guda ɗaya ta hasken rana da za ta shafi ko'ina. Ƙarfin haske, pH, oxygen, daskararrun abubuwan da ke shawagi a ruwa, da yadda rinin kansa ke kunna martani ga haske duk suna canza sakamakon.

Bayanan rugujewarsa ta aikin halittu suna da babban gibi. Ba a samu sakamakon gwajin OECD 301 mai bayyana hanyar gwaji a fili kan ko tsantsar methylene blue yana rugujewa cikin sauƙi ta aikin halittu domin wannan labarin ba. Takardun binciken sarrafawa na asali suna yawan kiran rinin wakilin rinukan da ke jure rugujewa ta aikin halittu, kuma wasu takardun aminci suna bayyana shi a matsayin wanda ba ya rugujewa cikin sauƙi ta aikin halittu. Amma ko ɗayansu ba ya maye gurbin bayanan gwajin da aka yi bisa ƙa'ida. Zaɓaɓɓun al'adun ƙwayoyin bacteria da siraran yaduddukan ƙwayoyin halitta na iya cire launi ko sauya rinin a yanayin da aka inganta musamman. Don haka abin da za a iya faɗa bisa hujja yana da iyaka: ana yawan bayyana shi a matsayin mai jure rugujewa, kuma ba a samu tabbatacciyar ƙimar nasara ko rashin nasara a gwajin ƙa'ida ba. An fi samun tabbataccen bayani kan sinadaran da ke samuwa yayin sauyawarsa. Cire rukunin methyl daga N ta oksideshin yana gudana kusan daga rinin asali ta Azure B, Azure A, Azure C, da thionine, yayin da yanayin ridakshin yake sauya rinin zuwa leucomethylene blue marar launi. Saboda haka, ruwan da ya zama marar launi bayan ridakshin ba hujjar lalata sinadarin ba ne. Jigon phenothiazine na iya kasancewa ba tare da lalacewa ba bayan launin ya ɓace.

Guba ga halittun ruwa: sakamakon da aka auna, tare da sharuɗɗansa

Binciken gubar methylene blue ga halittun muhalli bisa ƙa'idojin gwaji bai da yawa, kuma wasu sakamakon kwanan nan sun bambanta da wasu tsoffin ƙimomin kundin bayanai sau da yawa ƙwarai. Kowane adadi da ke ƙasa yana buƙatar a ambaci nau'in halitta, tsawon lokaci, da abin da aka auna, domin cire waɗannan bayanai ne yake yaɗa ruɗani.

Sakamakon zamani da ya nuna mafi girman saurin shafar halitta shi ne na ƙaramar halittar ruwa mai suna water flea. Wani bincike na 2023 kan illolin guba ga Daphnia magna ya bayar da EC50 na hana motsi cikin sa'o'i 48 a 61.5 micrograms a kowace lita (0.062 mg/L), da LC50 na sa'o'i 24 a 0.149 mg/L, tare da illoli ga ayyukan jiki da haihuwa sama da 4.7 micrograms a kowace lita. Wannan ƙimar ta ƙarshe matakin da aka ga illa ne bisa nazarin ƙididdigar marubutan, ba ƙimar da hukumar ƙa'ida ta ayyana a matsayin marar illa ba. Amma saƙon gaba ɗaya a bayyane yake: cladocerans suna nuna martani a yawan rini da ya yi ƙasa sosai da matakan da aka saba ƙarawa a gwaje-gwajen daki.

Bayanan kifi suna nuna cewa sakamakon ya danganta da yanayi. Ƙananan kifayen fathead minnow da aka bijirar da su a gwaje-gwajen illa ta gajeren lokaci da ta matsakaicin lokaci sun bayar da ƙimomin LC50 na sa'o'i 96 na 45 mg/L a 20 C da 15 mg/L a 25 C, tare da ƙimomin illa mai ɗorewa na kwanaki bakwai kusa da 2.1 mg/L don rayuwa da 0.6 mg/L don girma a ƙarƙashin hasken dakin gwaje-gwaje. Zafin yanayi da haske sun canza sakamakon, abin da yake da muhimmanci saboda launin rinin kansa yana sauya yadda haske ke ratsa ruwa.

Halittun da ke samar da abinci daga abubuwan da ba su da rai suna cikin ƙananan ƙimomi masu lambobi guda ɗaya a wani jerin gwaje-gwaje irin na OECD. Bijirarwa na sa'o'i 24 zuwa 96 ta bayar da ƙimomin EC50 da suka ragu daga kusan 62 zuwa 5.4 mg/L ga Chlorella vulgaris, da daga kusan 5.8 zuwa 1.1 mg/L ga Spirulina platensis. Na biyun cyanobacterium ne, ba alga mai ƙwayoyin eukaryotic ba. Wani ɗan gajeren gwajin bacteria na teku da Vibrio harveyi ya auna EC50 na hasken da halitta ke samarwa cikin mintuna 15 kusa da 18 mg/L ga rinin da bai ruguje ba. Wannan yana bayyana martanin bacteria na gajeren lokaci ne, ba hana aikin laka ba.

Wani sakamako ya cancanci kulawa ta musamman daga injiniyoyin sarrafa ruwan shara. Ƙananan halittun da ke yin oksideshin ammonia sun nuna bambanci mai girma a saurin shafuwarsu: archaeon mai suna Nitrosopumilus maritimus ya rasa kusan kashi 65 na aikin oksideshin ammonia a 0.010 mg/L, yayin da bacterium mai suna Nitrosococcus oceani ya buƙaci kusan 10 mg/L don samun irin wannan illa a gwaje-gwajen kwatanta hana aiki. Waɗannan abubuwan lura ne na kaso na hana aiki, ba ƙimomin IC50 ba. Duk da haka, suna nuna cewa sauya ammonia zuwa nitrite ko nitrate wani aiki ne da ya kamata a kare a duk wani ruwan da ake zubarwa mai ɗauke da rinin.

Bayanan ƙa'idoji suna da iyaka. Ba a iya tabbatar da wani rabe-raben guba ga halittun ruwa da EU ta daidaita ko wani PNEC na ECHA da aka wallafa musamman don methylene blue ba. Sinadarin yana cikin bayanan ECHA ba tare da wannan adadi guda ɗaya ba, don haka kada a kwafi PNEC daga takardar aminci ta gaurayen sinadaran narkarwa. A matsayin misalin ƙasa guda, New Zealand ta rarraba rinin a matsayin Aquatic Chronic 3, H412, mai cutar da halittun ruwa tare da illoli masu ɗorewa. Wannan bayani ne mai amfani wajen fahimtar mahalli, ba rabe-raben Turai ba.

Dalilin da ya sa binciken gurɓataccen abu na gwaji ba bayanan gamuwa da shi ba ne

Methylene blue ya mamaye mujallun binciken mannewar sinadari a saman abubuwa da hanzarta martanin sinadari da haske saboda dalilai na aiki. Yana da arha, launinsa yana da ƙarfi, yana da sauƙin sa ido ta hanyoyin auna shan haske da ake amfani da su wajen binciken ruwan da ba shi da yawan sinadari, yana manne wa saman abubuwa sosai, kuma har ma yana da tarihin gwaji na hukuma ta ISO 10678 don saman abubuwan da ke hanzarta martanin sinadari da haske. Rubuce-rubucen gwajin ISO da kansu suna gargaɗin cewa mannewa, tsarkin rini, pH, tushen haske, da yaɗuwar sinadari suna haifar da manyan kurakurai, tare da kuskuren iya maimaita sakamako tsakanin dakunan gwaje-gwaje na kusan kashi 30. Sauƙin amfani ba yana nufin wakiltar abin da ke faruwa a zahiri ba.

Alkaluman ruwan sharar rini na gama-gari suna ƙara ruɗanin. Wani bita da ake yawan ambata kan ruwan sharar wuraren rini ya bayar da rahoton jimillar yawan rini na kusan 10 zuwa 250 mg/L, amma wannan ya ƙunshi rinuka masu nau'ikan sinadarai da yawa, kuma kada a taɓa ambatarsa a matsayin yawan methylene blue. Ainihin ma'aunan wannan rinin na musamman sun yi ƙasa sosai. Wani binciken ruwan sharar masana'antar yadi a Afirka ta Kudu ya gano kusan 2.3 mg/L a ruwan da ke shiga da 3.2 mg/L a ruwan da ke fita kafin marubutan su ƙara rinin cikin samfuran zuwa 30 mg/L domin gwaje-gwaje. Wani samfurin ruwan kurkure batik a Phuket kuma ya ƙunshi kusan 3.6 mg/L, wanda aka tabbatar ta auna shan haske da HPLC. Waɗannan ƙimomi masu lambobi guda ɗaya sun yi ƙasa da kusan ninki goma idan aka kwatanta da matakan farawa na 30 zuwa 50 mg/L da aka saba amfani da su a takardun binciken cire rini.

Ƙa'idar karanta wannan bincike ita ce: kaso na cirewa da aka bayar yana bayyana aikin hanya ne kan sinadarin gwajin daki a yawan farawa da aka bayyana. Sanin gamuwa da sinadarin yana buƙatar bayanan ɗaukar samfura tare da tantance nau'ikan sinadarin da ke cikinsu. Nassoshin hanyoyin nazari masu alaƙa suna bayyana yadda za a kiyaye wannan bambanci a sakamakon da ake bayarwa.

Sarrafawa: bayyana abin da aka auna kafin a yi iƙirarin cirewa

Manyan rukunan hanyoyin sarrafawa guda uku suna cire rinin, kuma kowannensu yana da hanyar da aka saba wuce gona da iri wajen bayyana nasararsa.

Mannewa a saman abubuwa da mannewa a kayan halittu suna motsa rinin daga ruwa zuwa daskararren abu: carbon, yumɓu, kayan halittu, ko laka. Iyakarsu ita ce sauya wurin da rinin yake, ba sauya sinadarinsa ba. Sai dai idan an lalata kayan da suka riƙe rinin bayan amfani ko an zubar da su cikin aminci, rinin yana nan. An tabbatar da cewa yana iya sake fita; wani binciken tacewa ta ultrafiltration ya sami kusan hana rinin wucewa gaba ɗaya da farko ta mannewa, sannan ya dawo da rinin ta rage pH domin ya sake fita daga saman. Wani gwajin matattara na daban ya nuna riƙe rinin yana faɗuwa daga kusan kashi 20 zuwa kusan kashi 2 da zarar wuraren mannewa sun cika. Samfuran farko sun auna aikin kayan riƙe rini ne, ba na matattarar ba.

Oksideshin yana lalata ɓangaren ƙwayar sinadarin da ke ba da launi, amma ɓacewar launi ba yana nufin cikakken sauyawa zuwa sinadaran inorganic ba. Oksideshin Fenton na ruwaye masu 10 zuwa 30 mg/L ya bayar da cire rini sama da kashi 98 cikin sa'a ɗaya a pH 2 zuwa 3, yayin da buƙatar oxygen don martanin sinadarai ta ragu da kusan kashi 81 kawai. Amfani da ozone ya sami cikakkiyar rugujewar da ido ke iya gani cikin mintuna 12 a pH 12, tare da raguwar COD kusa da kashi 65. Bambancin waɗannan adadi biyu shi ne inda matsakaitan sinadaran Azure da kayayyakin oksideshin da bai cika ba suke. Cire launi, rugujewar sinadari, rage COD, da cikakken sauyawa zuwa sinadaran inorganic abubuwa ne guda huɗu daban-daban da ake aunawa, kuma kada a taɓa amfani da su a madadin juna.

Matattaru na iya hana rinin wucewa da kaso mai yawa idan an sarrafa yanayin ruwan da ake shigarwa, ciki har da wani gwajin nanofiltration na dakin gwaje-gwaje da ya kai kusan cire kashi 99.8 daga ruwan shiga mai 100 mg/L. Amma suna samar da ruwan da rinin ya taru sosai a cikinsa wanda har yanzu yake buƙatar kulawa, kuma suna iya dogara da mannewa a wani ɓangare na farkon aikin. Tabbatar da aiki a cikakkiyar cibiyar sarrafawa iƙirari ne daban da sakamakon ruwan shiga da aka sarrafa yanayinsa.

Ga aikin gwaji na ƙaramin mataki da na gwajin faɗaɗawa, sakamakon da ya shafi aiki a bayyane yake. A ware sharar rini a sanya mata lakabi, maimakon zuba ruwan shuɗi mai ƙarancin sinadari cikin magudanar ruwa bisa zato cewa cibiyar sarrafa ruwan shara za ta ruguza shi ta aikin halittu; mannewarsa ga laka yana yiwuwa sosai, amma lalacewarsa ba tabbatacciya ba ce. An bayyana matakan amfani na kwantena, warewa, da zubarwa a cikin jagorar kula da sharar dakin gwaje-gwaje. Ƙa'idojin launin ruwan da ake zubarwa, kamar iyakar 150 PCU ta Indiya don ruwan sharar masana'antar yadi, suna tsara launin da ake iya gani ne, ba yawan methylene blue ba. Saboda haka, babu wata hanya guda da za ta sauya ma'aunan launi zuwa mg/L a gaurayen ruwan shara a kowane yanayi.

Taƙaitaccen bayani na gaskiya zai shiga sakin layi ɗaya. Methylene blue yana riƙuwa sosai a jiki ko saman abubuwa, yana rarrabuwa a hankali da haske ba tare da taimako ba, ba a samu hukuncin gwajin ƙa'ida kan rugujewarsa ta aikin halittu ba, yana sauyawa zuwa nau'ikan Azure ko nau'i marar launi bayan ridakshin maimakon ɓacewa, yana cutar da wasu halittun ruwa a ƙasa da 0.1 mg/L yayin da wasu ke jure goma-goman mg/L, yana bayyana a ƙimomi masu lambobi guda ɗaya na mg/L a 'yan ruwan sharar da aka auna, kuma ana cewa riƙewa ko oksideshin sun cire shi ne kawai idan an bayyana daidai abin da aka auna. Duk sauran bayanan kwalbar gwaji ce da aka ƙara wa rini, tana jiran samfurin da aka ɗauko daga muhalli.