تطوير نظام رخيص لتنقية الماء من مركبات الزرنيخ
تاريخ النشر: 30th, June 2024 GMT
طوّر الكيميائيون الصينيون والأمريكيون نظاما رخيصا لتنقية المياه من مركبات الزرنيخ يعتمد على جزيئات أكسيد المنغنيز وثاني أكسيد التيتانيوم النانوية،.
وهم اختبروه بنجاح في ولاية نيوجيرسي وفي إحدى القرى الواقعة في مقاطعة ينغتشوان شمال الصين. ونشرت نتائج اختبار تشغيل هذا النظام في مقال بمجلة Nature Water.
وجاء في المقال:" لقد قمنا بتطوير نظام لتنقية مياه الشرب يعتمد على عامل مؤكسد مصنوع من الكربون المنشط وأكسيد المنغنيز، بالإضافة إلى مادة ماصة تعتمد على جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية. وهذا النظام، كما أظهرت اختباراتنا العملية في منطقتين مختلفتين من الكرة الأرضية، قادر على تنقية المياه من الزرنيخ بشكل فعال، وفي الوقت نفسه، فإن تكلفة تنقية لتر واحد من الماء أقل من سنت أمريكي واحد".
تم تطوير نظام تنقية المياه هذا من قبل فريق من الكيميائيين الصينيين والأمريكيين بقيادة الباحث الصيني تشنغ يانغ الأستاذ في الجامعة الجنوبية للعلوم والتكنولوجيا في شنتشن. وهو فلتر تقليدي ثلاثي المراحل لتنقية المياه، يحتوي على ثلاثة مكونات، وهي الكربون المنشط مع إضافة أكسيد المنغنيز ومسحوق مصنوع من جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية، بالإضافة إلى الكربون المنشط العادي الذي ينقي المياه من المواد العضوية والميكروبات والمواد العالقة .
إقرأ المزيد
وكما أوضح الكيميائيون، ففي المرحلة الأولى تتفاعل جزيئات أكسيد المنغنيز مع أيونات الزرنيخ وتنقلها من حالة الأكسدة +3 إلى درجة +5، حيث تبدأ ذرات هذا العنصر الكيميائي بالتفاعل النشط مع جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية في حاوية ثانية للفلتر. بالإضافة إلى ذلك، فإن الزرنيخ في حالة الأكسدة +5 أقل خطورة بعشرات المرات على جسم الإنسان والحيوان، مما يقلل من خطر المياه النقية على صحة المستهلكين المحتملين.
تم اختبار تشغيل هذا النظام خلال تجارب قصيرة الأمد نسبيا أجريت في إحدى مناطق ولاية نيوجيرسي في أمريكا الشمالية، حيث تحتوي المياه على كميات كبيرة من الزرنيخ، وكذلك خلال تجربة استمرت عامين في إحدى المناطق الريفية لمقاطعة إينتشوان مع تركيز مماثل من مركبات الزرنيخ في المياه الجوفية. وخلال هذه التجارب، قام الباحثون بتتبع كيفية تغير تركيز هذه السموم مع مرور الوقت، وقاموا أيضا بقياس معدل تنقية المياه.
وأظهرت القياسات التي أجراها الكيميائيون أن الفلتر الذي صنعوه قادر على تنقية ما يقرب من خمسة أمتار مكعبة من الماء قبل أن تصل نسبة الزرنيخ في المياه المعالجة إلى 10 أجزاء في المليار، وهي القيمة القصوى المسموح بها من وجهة نظر منظمة الصحة العالمية والوكالات البيئية الأمريكية والصينية ذات الصلة. وخلص الباحثون إلى أنه في هذه الحالة يمكن إعادة الفلتر إلى حالة العمل عن طريق معالجة حبيبات التيتانيوم النانوية بحمض الهيدروكلوريك، مما يجعل مثل هذا النظام لتنقية المياه من الزرنيخ متاحا حتى لأفقر مناطق الأرض.
يذكر أن المستويات العالية من الرصاص والزرنيخ والعناصر الأخرى في الماء تؤدي إلى تطور اضطرابات شديدة في عمل الدماغ والجسم البشري. وفي بعض البلدان، مثل الهند وبنغلاديش، يحتوي حوالي ربع مصادر الرطوبة على نسب عالية جدا من مركبات الزرنيخ، الأمر الذي يخلف تأثيرا سلبيا للغاية على حياة السكان المحليين ويجبر العلماء على تطوير تقنيات لتنقية المياه من الزرنيخ.
المصدر: تاس
المصدر: RT Arabic
كلمات دلالية: البيئة الصحة العامة منظمة الصحة العالمية تنقیة المیاه من لتنقیة المیاه هذا النظام من الزرنیخ
إقرأ أيضاً:
الماء شكّل مكونا رئيسيا لنشأة المجرات الأولى
في اكتشاف علمي رائد، وجد علماء الفلك أدلة على أن الماء كان موجودا في الكون بعد 100 إلى 200 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم.
وتكشف دراسة جديدة نشرت يوم 3 مارس/آذار في مجلة "نيتشر أسترونومي" أن النجوم الأولى، المعروفة باسم نجوم الجيل الثالث، لعبت دورا رئيسيا في تكوين الماء من خلال انفجاراتها العنيفة.
يقول المؤلف الرئيسي للدراسة "دانيال والهان" -محاضر أول في علم الكونيات في معهد علم الكونيات والجاذبية في جامعة بورتسموث البريطانية- في تصريحات لـ"الجزيرة.نت": "لطالما اعتقد العلماء أن الماء، وهو عنصر أساسي للحياة، تشكل في وقت متأخر من تاريخ الكون".
ويضيف: "لكن هذه الدراسة الجديدة تتحدى هذا الافتراض، إذ تظهر أن جزيئات الماء يمكن أن تتكون في نوى سحابية جزيئية كثيفة، والتي تم إثراؤها ببقايا أولى السوبرنوفا. واحتوت هذه السحب على كميات عالية من الأكسجين والهيدروجين، ما أوجد ظروفا مناسبة لتشكل الماء حتى في البيئات القاسية للكون المبكر".
وقد نشأ الكون قبل نحو 13.8 مليار سنة واحدة من نقطة واحدة، بحسب نظرية الانفجار العظيم، تلا ذلك وخلال عدة مئات من الملايين من السنوات نشوء النجوم الأولى، والتي سميت نجوم الجيل الأول، وقد احتوت هذه النجوم على نسبة من المعادن تكاد تكون صفرا، لكن حينما انفجرت هذه النجوم أطلقت كمية من المعادن التي دخلت في تركيب الجيل التالي من النجوم.
باستخدام عمليات محاكاة رقمية متقدمة، قام الباحثون بنمذجة انفجارات نوعين من المستعرات العظمى للجيل الثالث، أحدهما من نجم يعادل 13 ضعف كتلة الشمس، والآخر من نجم ضخم يعادل 200 ضعف كتلة الشمس.
إعلانووجدت الدراسة أن هذه السوبرنوفا أثرت في السحب الغازية المحيطة بها بعناصر ثقيلة، بما في ذلك الأكسجين، الذي تفاعل مع الهيدروجين لتكوين الماء.
يوضح "والهان" في تصريحات لـ"الجزيرة.نت" أنه مع تمدد بقايا هذه النجوم الأولى وتبريدها، حدثت تفاعلات كيميائية أدت إلى تكوين بخار الماء. وعلى الرغم من أن الكميات الأولية من الماء كانت صغيرة نسبيا، فإن النوى الكثيفة لهذه السحب استمرت في إنتاج كميات كبيرة من الماء على مدى ملايين السنين.
ويقدر فريق البحث أن نسب كتلة الماء في هذه السحب القديمة وصلت إلى مستويات مماثلة لتلك الموجودة في درب التبانة اليوم، مما يجعل من المحتمل أن الماء كان عنصرًا أساسيًّا في المجرات الأولى.
"هذا الاكتشاف يعيد تشكيل فهمنا لكيفية تشكل الجزيئات الأساسية في الكون. فلطالما اعتقد أن الماء نشأ بشكل أساسي في أجيال لاحقة من النجوم، لكن هذه النتائج الجديدة تشير إلى أن الجيل الأول من السوبرنوفا أسهم بالفعل في توفير بيئات مناسبة لوجود الماء"، بحسب ما قال الباحث.
تداعيات مهمة على فهمنا للأرضوفقا للدراسة، يشير وجود الماء في أقدم المجرات إلى أن ظروف الحياة ربما ظهرت في وقت أبكر مما كان يعتقد سابقا. ومع استمرار العلماء في استكشاف الكواكب التي تدور حول نجوم غير الشمس والمجرات البعيدة بحثا عن دلائل على القابلية للحياة، يوفر هذا الاكتشاف منظورا جديدا حول كيفية وزمن ظهور الماء -وربما البيئات الداعمة للحياة- لأول مرة في الكون.
ويقول والهان: "قد تتمكن التلسكوبات المستقبلية، من رصد إشارات لهذا الماء البدائي، مما يساعد علماء الفلك في تتبع التطور الكيميائي للكون من نشأته وحتى اليوم".
ويضيف الباحث أن هذا الاكتشاف يفتح الباب أمام فرضية مثيرة: هل يمكن أن يكون بعض الماء الموجود في نظامنا الشمسي اليوم قد تشكل خلال الانفجارات الأولى للنجوم في الكون؟ فإذا كان الماء قد تكون مبكرا بهذا الشكل، فمن الممكن أن يكون قد انتقل عبر السحب الغازية والمذنبات التي أسهمت لاحقًا في تشكيل الكواكب، بما في ذلك الأرض.
إعلانبالإضافة إلى ذلك، تشير الدراسة إلى أن الكواكب الأولى التي تشكلت في الكون ربما احتوت على الماء في وقت أبكر مما كان يعتقد سابقا. وهذا يعني أن الظروف التي تسمح بالحياة قد تكون موجودة في أماكن غير متوقعة في الكون، حتى في الكواكب التي نشأت في مراحل مبكرة من تطور المجرات.
إلى جانب الماء، تؤدي السوبرنوفا دورا محوريا في تشكيل العناصر الكيميائية التي تعد ضرورية للحياة، مثل الكربون والنيتروجين والحديد. هذه العناصر تتوزع عبر الفضاء عندما تنفجر النجوم العملاقة، مما يخلق بيئات غنية بالعناصر التي يمكن أن تؤدي إلى نشوء الحياة في أنظمة نجمية جديدة.
وبذلك، يمكن القول إن الحياة، كما نعرفها، تعتمد بشكل كبير على عمليات فيزيائية وكيميائية حدثت في أعماق الفضاء منذ مليارات السنين.
الصحة: تخصيص عيادة للعقر وتوفير الأمصال واللقاحات بمستشفى حميات الخارجة