Кабуди метилен дар муҳити зист: сарнавишт, заҳрнокӣ барои организмҳои обӣ ва обҳои партов дар заминаи воқеӣ

Ду маҷмуаи гуногуни адабиёти илмӣ номи кабуди метиленро истифода мебаранд. Яке адабиёти ченкуниҳои муҳити зист аст: камҳаҷм, миқдорӣ ва пур аз қайду шартҳо. Дигаре адабиёти усулҳои тозакунӣ аст: бисёрҳаҷм, боэътимодона баёншуда ва қариб пурра бар маҳлулҳои сунъии дар озмоишгоҳ омодашуда асосёфта. Дуюмиро ба ҷойи якум қабул кардан хатои асосӣ дар ин мавзуъ аст. Мақолае, ки аз колбаи бо рангкунанда ғанигардонидашуда 95 фоизи рангкунандаро хориҷ мекунад, хосияти маводро нишон додааст, на консентратсияро дар муҳити зист.

Ин мақола ин ду навъи адабиётро аз ҳам ҷудо нигоҳ медорад. Аввал сарнавишти молекула дар об, сипас нишондиҳандаҳои ченшудаи заҳрнокӣ ва баъд он ки рақамҳои марбут ба обҳои партов воқеан чиро тавсиф мекунанд.

Сарнавишт: катиони ҳалшавандае, ки ба моддаҳои сахт мечаспад

Кабуди метилен ба осонӣ ҳал мешавад ва дар доираи маъмулии pH-и муҳити зист заряди мусбаташро нигоҳ медорад. Маҷмуаҳои маълумотномаҳо ҳалшавиро тақрибан 43,600 mg/L дар 25 C нишон медиҳанд ва шарҳи интиқодии фотoфизикаи он дар соли 2025 тасдиқ мекунад, ки рангкунанда дар доираи тақрибии pH аз 3.5 то 11.5 асосан ҳамчун катиони MB вуҷуд дорад. Аз ин рӯ, бухоршавии он аз об ночиз аст. Сорбсия равандест, ки аҳамияти асосӣ дорад.

Азбаски рангкунанда катионӣ аст, ба сатҳҳои дорои заряди манфӣ сахт пайваст мешавад: гилҳо, таҳшинҳо, лойқа ва биомасса. Таҳқиқоти қадимтари хок, ки дар маълумотномаҳо зикр шудаанд, ҷаббиши қавӣ ба моддаи органикӣ, монтмориллонит ва каолинитро нишон додаанд; танҳо қисми ками он қобили истихроҷ буд. Таҳқиқоти мубодила дар гил механизмро бевосита ҳамчун мубодилаи катионӣ нишон медиҳанд, ки ба pH, ионҳои рақобаткунанда ва консентратсияи рангкунанда вобаста аст. Қимати тахминии Koc-и тақрибан 8,000, ки бисёр иқтибос мешавад, ҳамин натиҷаро пешгӯӣ мекунад, аммо онро ҳамчун тахмин барои рангкунандаи ионӣ қабул кунед, на ҳамчун доимии ченшуда. Робитаҳои маъмулии Koc барои моддаҳои органикии безаряд таҳия шудаанд ва ба ионҳо чандон мувофиқ нестанд.

Лойқаи фаъол бо ҳамин роҳ, ҳатто бе таҷзияи биологӣ, рангкунандаро дар худ ҷамъ мекунад. Таҳқиқоти даврӣ бо лойқаи хушкшуда ғунҷоишҳои Лангмюрро дар pH 7 тақрибан 256 mg рангкунанда ба ҳар грамм лойқа нишон доданд ва корҳои баъдӣ бо моддаҳои полимерии берунҳуҷайравӣ ба тақрибан 366 mg/g бо расидан ба мувозинат дар чанд дақиқа расиданд. Инҳо ғунҷоишҳои озмоишгоҳӣ мебошанд, на суръатҳои хориҷсозӣ дар иншооти тозакунӣ, аммо шарҳ медиҳанд, ки чаро ранги рангкунанда метавонад ба моддаҳои сахт гузарад ва аз об нопадид шавад, дар ҳоле ки худи молекула боқӣ мемонад.

Танҳо нури офтоб роҳи боэътимоди аз байн бурдани он нест. Шарҳи таҳқиқоти тозакунӣ аз кабуди метилен аз як таҷриба хабар медиҳад, ки пас аз 10 соати фотолизи бе катализатор танҳо тақрибан 8 фоиз хориҷсозӣ ба даст омадааст, инчунин аз чанд озмоиши назоратӣ бо нури намоён, ки дар онҳо талафот ночиз буд. Барои ин рангкунанда нимумри ягонаи универсалӣ зери нури офтоб таъин накунед. Шиддати шуоъ, pH, оксиген, моддаҳои сахти муаллақ ва худҳассоскунонӣ ҳама натиҷаро тағйир медиҳанд.

Дар маълумоти марбут ба таҷзияи биологӣ холигии асосӣ вуҷуд дорад. Барои ин мақола натиҷаи шаффофи санҷиши OECD 301 оид ба қобилияти таҷзияи осони биологии кабуди метилени холис пайдо нашуд. Мақолаҳои таҳқиқотии усулҳои тозакунӣ мунтазам ин рангкунандаро намояндаи рангкунандаҳои ба таҷзияи биологӣ тобовар меноманд ва баъзе варақаҳои маълумоти бехатарӣ онро ба осонӣ таҷзиянашаванда арзёбӣ мекунанд, аммо ҳеҷ яке ҷойгузини маҷмуаи маълумоти санҷиши стандартӣ нест. Культураҳои интихобшудаи бактерияҳо ва биопардаҳо метавонанд дар шароити беҳина рангкунандаро беранг ё табдил диҳанд, бинобар ин изҳороти асоснок маҳдуд аст: онро одатан душвортаҷзияшаванда тавсиф мекунанд, аммо қимати тасдиқшудае, ки гузаштан ё нагузаштани санҷиши стандартиро нишон диҳад, пайдо нашуд. Химияи табдилёбӣ беҳтар омӯхта шудааст. N-деметилонии оксидшавӣ тақрибан аз рангкунандаи ибтидоӣ тавассути Azure B, Azure A, Azure C ва тионин мегузарад, дар ҳоле ки шароити барқароркунанда рангкунандаро ба лейкометилени кабуди беранг табдил медиҳад. Аз ин рӯ, оби шаффоф пас аз барқароршавӣ далели нобуд шудани модда нест. Ҳастаи фенотиазинӣ метавонад баъди аз байн рафтани ранг ҳам бетағйир боқӣ монад.

Заҳрнокӣ барои организмҳои обӣ: нишондиҳандаҳои ченшуда бо шартҳои мушаххас

Кабуди метилен бо санҷишҳои стандартии экотоксикӣ кам фаро гирифта шудааст ва натиҷаҳои нав аз баъзе қиматҳои пойгоҳҳои маълумоти кӯҳна чанд тартиби бузургӣ фарқ мекунанд. Ҳар рақами зер бояд бо намуд, давомнокӣ ва нишондиҳандаи худ оварда шавад, зеро маҳз ҳазфи ин ҷузъиёт боиси паҳншавии иштибоҳ мегардад.

Натиҷаи муосире, ки ҳассосияти баландтаринро нишон медиҳад, ба кайки обӣ дахл дорад. Таҳқиқоти соли 2023 оид ба таъсирҳои заҳрнок ба Daphnia magna EC50-и беҳаракатшавии 48-соатаро 61.5 микрограмм дар литр (0.062 mg/L) ва LC50-и 24-соатаро 0.149 mg/L гузориш дод; таъсирҳои физиологӣ ва репродуктивӣ дар консентратсияҳои аз 4.7 микрограмм дар литр зиёд мушоҳида шуданд. Ин консентратсияи охирин тибқи таҳлили омории муаллифон сатҳи таъсири мушоҳидашуда аст, на консентратсияи бетаъсире, ки барои танзим истифода мешавад. Аммо нишонаи умумӣ равшан аст: харчангшаклҳои шохмӯйлабдор дар консентратсияҳое вокуниш мекунанд, ки аз сатҳҳои маъмулии илова кардани рангкунанда дар озмоишгоҳ хеле пасттаранд.

Маълумоти моҳӣ ба шароит вобаста аст. Кирминаҳои моҳии майдаи сариғафс дар санҷишҳои шадид ва зершадиди музмин қиматҳои LC50-и 96-соатаро 45 mg/L дар 20 C ва 15 mg/L дар 25 C нишон доданд; дар рӯшноии озмоишгоҳӣ қиматҳои музмини ҳафтрӯза тақрибан 2.1 mg/L барои зиндамонӣ ва 0.6 mg/L барои афзоиш буданд. Ҳарорат ва рӯшноӣ натиҷаро тағйир доданд, ки муҳим аст, зеро худи ранги рангкунанда нуфузи рӯшноиро тағйир медиҳад.

Барои истеҳсолкунандагони аввалия дар як силсилаи санҷишҳои монанд ба OECD қиматҳо то ҳудуди пасти якрақама мерасанд. Таъсиррасонӣ аз 24 то 96 соат коҳиши қиматҳои EC50-ро аз тақрибан 62 то 5.4 mg/L барои Chlorella vulgaris ва аз тақрибан 5.8 то 1.1 mg/L барои Spirulina platensis нишон дод; охирин сианобактерия аст, на обсабзи эукариотӣ. Санҷиши кӯтоҳи бактерияи баҳрии Vibrio harveyi EC50-и биолюминессенсияи 15-дақиқаиро барои рангкунандаи таҷзиянашуда тақрибан 18 mg/L чен кард, ки вокуниши шадиди бактерияро тавсиф мекунад, на боздории фаъолияти лойқа.

Як натиҷа сазовори таваҷҷуҳи махсуси муҳандисони тозакунӣ аст. Микробҳои оксидкунандаи аммиак ҳассосияти хеле нобаробар нишон доданд: археяи Nitrosopumilus maritimus дар 0.010 mg/L тақрибан 65 фоизи фаъолияти оксидкунии аммиакро аз даст дод, дар ҳоле ки бактерияи Nitrosococcus oceani барои таъсири муқоисашаванда дар санҷишҳои муқоисавии боздорӣ ба тақрибан 10 mg/L ниёз дошт. Инҳо мушоҳидаҳои фоизи боздорӣ мебошанд, на қиматҳои IC50, аммо нишон медиҳанд, ки нитрификатсия равандест, ки дар мавриди ҳар гуна партоби оби дорои ин рангкунанда бояд ҳифз карда шавад.

Маълумоти танзимӣ маҳдуд аст. Ҳеҷ таснифоти ҳамоҳангшудаи тасдиқшудаи Иттиҳоди Аврупо оид ба хатари обӣ ё PNEC-и оммавии ECHA, ки махсус ба кабуди метилен дахл дошта бошад, тасдиқ карда нашуд; модда дар сабтҳои ECHA бе чунин рақами мушаххас зикр шудааст. Аз ин рӯ, PNEC-ро аз варақаи маълумоти бехатарии омехтаи ҳалкунандаҳо нусхабардорӣ накунед. Ҳамчун намунаи миллӣ, Зеландияи Нав рангкунандаро ҳамчун Aquatic Chronic 3, H412, зараровар барои ҳаёти обӣ бо таъсирҳои дарозмуддат тасниф мекунад. Ин маълумоти муфиди заминавӣ аст, на таснифоти аврупоӣ.

Чаро адабиёти ифлоскунандаи намунавӣ маълумоти таъсири воқеӣ нест

Кабуди метилен бо сабабҳои амалӣ дар маҷаллаҳои адсорбсия ва фотокатализ мавқеи асосиро дорад. Он арзон, дорои ранги шадид, бо усулҳои спектрофотометрии барои маҳлулҳои обии рақиқ истифодашаванда осонпайгир ва ба адсорбсия хеле моил аст; ҳатто тавассути ISO 10678 барои сатҳҳои фотокаталитикӣ таърихи расмии санҷиш дорад. Худи адабиёти санҷиши ISO ҳушдор медиҳад, ки адсорбсия, тозагии рангкунанда, pH, манбаи рӯшноӣ ва диффузия хатогиҳои калонро ба вуҷуд меоранд ва хатогии такрорпазирӣ байни озмоишгоҳҳо тақрибан 30 фоиз аст. Қулай будан маънои намояндагии воқеиятро надорад.

Рақамҳои умумии обҳои партови рангдор ин иштибоҳро бештар мекунанд. Шарҳи сериқтибоси обҳои партови коргоҳҳои рангкунӣ консентратсияҳои умумии рангкунандаҳоро тақрибан аз 10 то 250 mg/L гузориш дод, аммо ин бисёр навъҳои химиявии рангкунандаҳоро дар бар мегирад ва ҳеҷ гоҳ набояд ҳамчун консентратсияи кабуди метилен иқтибос шавад. Ченкуниҳои воқеии ҳамин рангкунандаи мушаххас хеле пасттаранд. Таҳқиқоти обҳои партови нассоҷӣ дар Африқои Ҷанубӣ тақрибан 2.3 mg/L дар оби воридшаванда ва 3.2 mg/L дар оби хориҷшаванда ёфт, пеш аз он ки муаллифон барои таҷрибаҳо консентратсияи намунаҳоро бо илова кардани рангкунанда ба 30 mg/L расонанд. Намунаи оби шустани батик дар Пхукет тақрибан 3.6 mg/L дошт, ки бо спектрофотометрия ва HPLC тасдиқ шуд. Ин қиматҳои якрақама аз консентратсияҳои ибтидоии аз 30 то 50 mg/L, ки барои мақолаҳои хориҷсозӣ маъмуланд, як тартиби бузургӣ пасттаранд.

Қоидаи хондани ин адабиёт чунин аст: фоизи гузоришшудаи хориҷсозӣ самаранокиро нисбат ба моддаи санҷишии озмоишгоҳӣ дар консентратсияи ибтидоии зикршуда тавсиф мекунад. Барои арзёбии таъсири воқеӣ маълумоти намунагирӣ бо муайян кардани шаклҳои химиявӣ лозим аст. Манбаъҳои марбут ба усулҳои таҳлилӣ мефаҳмонанд, ки чӣ гуна ин фарқиятро дар натиҷаҳои гузоришшуда равшан нигоҳ доштан мумкин аст.

Тозакунӣ: пеш аз иддаои хориҷсозӣ нишондиҳандаро муайян кунед

Се гурӯҳи усулҳои тозакунӣ рангкунандаро хориҷ мекунанд ва ҳар кадом роҳи хоси аз ҳад зиёд нишон додани муваффақияти худро дорад.

Адсорбсия ва биосорбсия рангкунандаро аз об ба моддаи сахт мегузаронанд: карбон, гил, биомасса ё лойқа. Маҳдудият дар гузариши фаза аст, на дар химия. Агар сорбенти истифодашуда нобуд ё ба таври бехатар безарар гардонида нашавад, рангкунанда ҳанӯз вуҷуд дорад. Баргардандагӣ ҳуҷҷатгузорӣ шудааст: як таҳқиқоти ултрафилтратсия дар оғоз тавассути адсорбсия нигоҳдории қариб пурраи рангкунандаро ба даст овард ва баъд бо паст кардани pH барои десорбсия онро барқарор кард. Санҷиши ҷудогонаи мембрана нишон дод, ки пас аз сер шудани ҷойҳои адсорбсия нигоҳдорӣ аз тақрибан 20 фоиз то наздики 2 фоиз коҳиш ёфт. Намунаҳои аввал фаъолияти сорбентро чен мекарданд, на мембранаро.

Оксидшавӣ хромофорро вайрон мекунад, аммо аз байн рафтани ранг минерализатсия нест. Оксидшавии Фентон барои маҳлулҳои аз 10 то 30 mg/L дар як соат дар pH аз 2 то 3 зиёда аз 98 фоиз хориҷсозии рангкунандаро дод, дар ҳоле ки талаботи химиявӣ ба оксиген танҳо тақрибан 81 фоиз коҳиш ёфт. Озонкунӣ дар 12 дақиқа дар pH 12 таҷзияи пурраи намоёнро бо коҳиши COD тақрибан 65 фоиз ба даст овард. Фарқи байни ин ду рақам ба мавҷудияти маҳсулоти мобайнии Azure ва маҳсулоти оксидшавии нопурра вобаста аст. Берангкунӣ, таҷзия, коҳиши COD ва минерализатсия чор нишондиҳандаи гуногунанд ва ҳеҷ гоҳ набояд ба ҷойи ҳам истифода шаванд.

Мембранаҳо метавонанд ҳангоми истифодаи маҳлулҳои воридшавандаи назоратшаванда рангкунандаро бо самаранокии баланд нигоҳ доранд, аз ҷумла дар як ҳолати нанофилтратсияи озмоишгоҳӣ тақрибан 99.8 фоиз хориҷсозӣ аз маҳлули воридшавандаи 100 mg/L ба даст омадааст. Аммо онҳо ҷараёни консентратеро ба вуҷуд меоранд, ки ҳанӯз ба коркард ниёз дорад ва дар оғози кор метавонанд қисман ба адсорбсия такя кунанд. Тасдиқ дар миқёси пурраи истеҳсолӣ иддаои ҷудогона аз натиҷаи маҳлули воридшавандаи назоратшаванда аст.

Барои корҳои озмоишгоҳӣ ва нимсаноатӣ паёмадҳои амалӣ мушаххасанд. Партовҳои рангкунандаро ҷудо ва тамғагузоришуда нигоҳ доред, ба ҷойи он ки маҳлулҳои рақиқи кабудро бо гумони он ки иншооти тозакунӣ онҳоро ба таври биологӣ таҷзия мекунад, ба канализатсия резед; сорбсия ба лойқа эҳтимол дорад, аммо нобудшавӣ кафолат дода намешавад. Қадамҳои амалии интихоби зарф, ҷудокунӣ ва безараргардонӣ дар дастури муомила бо партовҳои озмоишгоҳӣ оварда шудаанд. Қоидаҳои ранги оби хориҷшаванда, ба монанди ҳадди 150 PCU-и Ҳиндустон барои обҳои партови нассоҷӣ, ранги мушоҳидашавандаро танзим мекунанд, на консентратсияи кабуди метиленро. Аз ин рӯ, дар обҳои партови омехта табдили универсалӣ аз воҳидҳои ранг ба mg/L вуҷуд надорад.

Хулосаи воқеъбинона дар як банд ҷой мегирад. Кабуди метилен сахт сорбсия мешавад, бе кумаки иловагӣ оҳиста фотолиз мешавад, барои он хулосаи стандартии қобилияти таҷзияи биологӣ пайдо нашудааст, ба шаклҳои Azure ё шакли барқароршудаи беранг табдил меёбад, на ин ки нопадид шавад, ба баъзе организмҳои обӣ дар консентратсияҳои камтар аз 0.1 mg/L зарар мерасонад, дар ҳоле ки дигарон даҳҳо mg/L-ро таҳаммул мекунанд, дар чанд оби партови ченшуда дар сатҳи якрақамаи mg/L вомехӯрад ва танҳо ҳангоми дақиқ муайян кардани нишондиҳанда метавон хориҷсозии онро бо сорбсия ё оксидшавӣ арзёбӣ кард. Ҳар чизи дигар колбаи бо рангкунанда ғанигардонидашудаест, ки ҳанӯз интизори намуна аз шароити воқеӣ мебошад.