حذف سیانوتوکسین ها از آب آشامیدنی با استفاده از کربن اکتیو

حذف سیانوتوکسین ها از آب آشامیدنی با استفاده از کربن اکتیو یک راهکار عالی و کاربردی است. شرکت Jacobi محصولات متنوعی را در خانواده کربن‌ های AquaSorb ارائه داده است که به راحتی می تواند با این چالش مقابله کند. همانطور که می دانید امروزه موضوع سیانوتوکسین ها در آب آشامیدنی اهمیت زیادی پیدا کرده است.

 

سیانو باکتری ها چیست؟

سیانو باکتری ها موجودات میکروسکوپی از خانواده یو باکتری ها یا “باکتری های واقعی” هستند. این موجودات اغلب به اشتباه به عنوان “جلبک آبی” شناخته شده اند. از آنجایی که ماده ژنتیکی سیانو باکتری ها در هسته وجود ندارد که توسط یک غشاء احاطه شده اند، در واقع به عنوان باکتری و نه به عنوان جلبک طبقه بندی می شوند. در حالی که هنوز انها را به عنوان “جلبک آبی” می شناسند این در حالی است که همه
سیانو باکتری ها آبی نیستند و طیف رنگی از سبز تا بنفش دارند. سیانو باکتری ها در سیستم فتوسنتز خود قادر به سنتز قند از CO2، آب، نور و هوا هستند.

این موجودات به طور طبیعی در آب های سطحی هستند، اما به صورت معمول میکروسکوپی و نامرئی هستند که تحت شرایط خاص، می توانند تکثیر شوند و در توده هایی که با چشم غیر مسلح قابل مشاهده هستند دوباره جمع شوند تا شکوفه تولید کنند. توجه داشته باشید آنها به نور، مواد مغذی و اکسیژن نیاز دارند.

شکوفه های جلبکی مضر (یا HAB) یا سیانو باکتری ها که توسط ترکیبی از شرایط آب و هوایی، عوامل کشاورزی و … تشکیل می شوند می توانند انواع مختلفی داشته باشند. یش از 100 گونه از سیانوتوکسین ها تا به امروز شناسایی و طبقه بندی شده اند. برخی از اشکال رایج‌ آنها میکروسیستین، ساکسی توکسین و سیلندراسپرموپسین هستند. سیانوتوکسین ها به دلیل اثرات سمی خود امروزه بیشتر مورد توجه و نظارت قرار گرفته اند.

کربن فعال یکی از فناوری‌هایی است که می‌تواند به کنترل سیانوتوکسین‌ها کمک کند. در سال های اخیر مطالعات متعددی بر روی کربن فعال پودری (PAC) و کربن فعال گرانولی (GAC) انجام شده است. بیشتر گونه‌های سیانوتوکسین (از جمله میکروسیستین) از کربن‌های مزو/ ماکرو متخلخل برای حذف مناسب هستند. این در حالی است که گونه‌های کمی (ساکسی توکسین) توسط کربن‌های ریز متخلخل بیشتری قابل حذف می باشند.

 

حذف سیانوتوکسین ها از آب آشامیدنی با استفاده از کربن اکتیو

با توجه به اینکه سیانو باکتری ها منابع آب آشامیدنی را تهدید کرده اند و شهرداری ها را مجبور به محدود کردن مصرف آب و اصلاح آن کرده اند. موضوع سیانوباکتری ها و سیانوتوکسین ها موضوع تازه ای نیست. سازمان جهانی بهداشت (WHO) دستورالعمل موقت آب آشامیدنی برای microcystin-LR 1ppb در سال 1998، و دفتر آب EPA فهرست کرده است. هم سیانوباکترها و هم سیانوتوکسین ها در سه فهرست اول کاندیدای آلاینده آب آشامیدنی (CCL1 در سال 1998،CCL2 در 2005، CCL3 در 2009) هستند. با این حال، فقدان روش های تحلیلی استاندارد منجر به کندی توسعه شده است. در ایالات متحده، چندین ایالت دستورالعمل هایی را برای سیانوتوکسین ها اجرا کرده اند. سه ایالت (مینسوتا، اوهایو و اورگان) پیش گام در این راستا بوده اند.

 

معرفی محصولات کربن فعال جاکوبی برای حذف سیانوتوکسین ها از آب آشامیدنی

محصولات کربنی توصیه شده توسط برند Jacobi به منظور حذف سیانوتوکسین از آب آشامیدنی  عبارتند از:

 

نوع کربن فعال گرانولی gac	نوع کربن فعال پودری pac	نوع کربن
AquaSorb™ 1500	AquaSorb™ CB1-MW	مزو / ماکروپروس
AquaSorb™ 5000	AquaSorb™ G9
AquaSorb™ CX	AquaSorb™ CP1	میکرو متخلخل

 

اگر شما نیازمند راهنمایی یا اطلاعات کامل تری از کربن های فعال جاکوبی هستید می توانید به تیم کارشناسان ما در ارتباط باشید. اگر نیازمند مشاهده و دریافت  لیست قیمت کربن اکتیو جاکوبی هستید می توانید از طریق همین لینک اقدام کنید.

 

بررسی مشکلات ناشی از سموم سیانوتوکسین ها در آب آشامیدنی

شاید این سوال برای شما پیش آید که چرا باید حذف سیانوتوکسین ها از آب آشامیدنی با استفاده از کربن اکتیو اتفاق بیفتد؟ سموم سیانوباکتری که به اصطلاح همان سیانوتوکسین ها نامیده می شوند می توانند تحت عوامل متعددی ایجاد شوند از جمله سیانوتوکسین ها در طول لیز سلولی در آب آزاد می شوند، یا در اثر مرگ و پوسیدگی طبیعی، توسط اکسیداسیون شیمیایی یا توسط اصطحکاک می توانند ایجاد شوند. نزدیک به 100 گونه از سیانوتوکسین ها شناسایی و در چند خانواده بزرگ طبقه بندی شده اند. به صورت کلی با توجه به تأثیر آنها بر سلامت به سه گروه های مختلف تقسیم شده اند که عبارتند از:

• هپاتوتوکسین ها: بیماری کبدی
• نوروتوکسین ها: اختلالات سیستم عصبی
•  درماتوکسین ها: تحریک پوست و مخاط

حضور در آب شیرین	بیماری – اختلال	نام سم
نادر	نوروتوکسن	Saxitoxin
نادر	نوروتوکسن	Neosaxitoxin
نادر	نوروتوکسن	Anatoxin a
زود	هپاتوکسن	Microcystin
نادر	هپاتوکسن	Nodularin
نادر	هپاتوکسن	Cylindrospermopsin
نادر (فقط محیط دریایی)	درماتوکسن	Lyngbyatoxin
نادر (فقط محیط دریایی)	درماتوکسن	Aplysiatoxin
نادر	درماتوکسن (تحریک تمام بافت ها)	Lipopolysaccharides

مکانیسم تولید سموم نسبتاً ناشناخته است و عوامل ژنتیکی و محیطی مسئول عملیات متابولیسم سم هنوز شناسایی نشده اند. بنابراین، شیوع بیماری غیرقابل پیش بینی باقی می ماند، با توجه به مطالعات فعلی باید هرگونه تکثیر سیانوباکتری به عنوان یک مشکل بالقوه خطرناک در نظر گرفته شود.

میکروسیستین ها

رایج ترین سیانوتوکسین ها میکروسیستین ها هستند که بیش از 65 نوع مختلف از آنها شناسایی شده است. Microcystin-LR، یک سرطان‌زای شناخته‌شده، به‌ویژه مورد مطالعه و پیگیری قرار گرفته و به عنوان شاخصی از وجود سموم دیگر ساختار شیمیایی میکروسیستین ها شامل 7 اسید آمینه است که 2 اسید آمینه متغیر هستند (X و Z) می باشند. دومی آنها را قرض می دهند.

TOXICITY (LD50 in µg/kg)		اسید آمینه متغیر	نوع میکروسیستین
600	Arginine	Arginine	Microcystin-RR
70	Arginine	Tyrosine	Microcystin-YR
50	Arginine	Leucine	Microcystin-LR
50	Alanine	Leucine	Microcystin-LA
/	Tryptophan	Leucine	Microcystin-LW
/	Phenylalanine	Leucine	Microcystin-LF

ندولارین ها

ندولارین ها هپاتوتوکسین هایی هستند که شامل 5 اسید آمینه است.رایج ترین نودولارین دارای گروه های R1 و R2 از CH3 و برای اسید آمینه متغیر Z، Z-arginine است. شکوفه های گونه Nodularia spumegina تولید کننده این ندولارین در استرالیا و نیوزلند هستند.

سیلندراسپرموپسین

سیلندراسپرموپسین به عنوان یک آلکالوئید هپاتوتوکسین در نظر گرفته می شود. شیوه ای متفاوت از عملکرد دیگران را ارائه می دهد. هپاتوتوکسین ها از دیرباز در مناطق گرمسیری گزارش شده است. با این حال، در حال حاضر، قسمت از ظهور این سم در بسیاری از کشورهای جهان گزارش شده است.

آناتوکسین-a

آناتوکسین-a یک نوروتوکسین است. این در درجه اول توسط انواع Anabaena، Oscillatoria و Planktothrix تولید می شود. سیانوباکتری ها از آنجایی که در pH خنثی یا محلول آبی بازی نسبتاً ناپایدار است، احتمال آناتوکسین-a وجود دارد. رسیدن به غلظت کافی برای ایجاد یک مشکل بهداشت عمومی کم است. آناتوکسین-a در کشورهای مختلف از جمله کانادا و کشورهای شمال اروپا است.

ساکسی توکسین ها
ساکسی توکسین ها از نوروتوکسین هایی هستند که با مسدود کردن انتقال عصبی عمل می کنند که می تواند منجر به فلج شود. ساکسی توکسین ها عمدتاً در استرالیا، پرتغال، ایالات متحده و برزیل ثبت شده اند.
غلظت ها اغلب به عنوان معادل STX بیان می شوند، زیرا سمی ترین نوع است. فاکتورهای تبدیل هستند در جدول زیر ثبت شده است.

 

حذف سیانوتوکسین ها با کربن فعال پودری (PAC)

یک فناوری رایج برای حذف ترکیبات سیانوتوکسین، کربن فعال پودری (PAC) است. از طریق سهولت آن PAC برای مسائل آب تصادفی، ناگهانی یا فصلی، مانند ظاهر، مناسب است. از سموم سیانوباکتری همچنین PAC توانایی کاهش پیک های آلودگی را دارد و در نتیجه عمر طولانی تری را تضمین می کند. انتظار کربن فعال دانه ای (GAC) در پایین دست در زنجیره تصفیه یکسان قرار می گیرد.

کربن فعال پودری PAC برای حذف میکروسیستین ها و ندولارین

Microcystin-LR به دلیل فراوانی شناسایی و استفاده به عنوان شاخصی از سایر سموم بالقوه، از ویژگی خاصی برخوردار است. علاقه به تصفیه آب حذف میکروسیستین ها، به دلیل توزیع شبه جهانی قسمت های
ظاهر، یک نگرانی عمده در تصفیه آب آشامیدنی است.

اندازه مولکولی بزرگ این ترکیبات به دنبال یک PAC درشت متخلخل تر برای جذب مناسب است. داده های بالا برای AquaSorb™ HP120، یک کربن بر پایه چوب فعال شده شیمیایی است. نتایج مطلوب دیگری با مشاهده خواهد شد کربن های دیگر با حجم منافذ قابل توجه در محدوده هدف، مانند AquaSorb™ CB1-MW است. همانطور که در داده ها اشاره شد، Nodularin کارایی جذب نزدیک به microcystin-LR را ارائه می دهد.

کربن فعال پودری یا PAC برای حذف سیلندراسپرموپسین

سیلندراسپرموپسین نیز به خوبی از طریق دوز PAC از آب حذف می شود. اندازه مولکولی آن نیز مفید است.کربن با حجم مزوپور و ماکرو منافذ بالا با گریدهای قابل اجرا شامل AquaSorb™ CB1-MW، AquaSorb CB3-MW یا AquaSorb HP120. دوزهای کربن 15 میلی گرم در لیتر و زمان تماس 30 دقیقه منجر شد.کاهش سیلندراسپرموسپین 60% تا 100% بسته به نوع کربن. در این آزمایش، آب با a DOC 3.5 میلی گرم در لیتر و غلظت اولیه سیلندراسپرموپسین 3.25 میکروگرم در لیتر بود.

 

PAC یک روش موثر برای از بین بردن آناتوکسین-a است. در مقایسه، اثربخشی نزدیک به آن چیزی است که برای آن مشاهده شده است. میکروسیستین-LR. به عنوان مثال، تحت شرایط عملیاتی مشابهی که در مطالعه Microcystin استفاده شد، به منظور کاهش 90% از غلظت اولیه سم 10 میکروگرم در لیتر، دوز 7-9 میلی گرم در لیتر PAC مورد نیاز است. microcystin-LR، در حالی که دوز 11 میلی گرم در لیتر برای آناتوکسین-a مورد نیاز بود (نتایج به دست آمده در هنگام تعادل).

 

 کربن فعال پودری (PAC) برای حذف ساکسی توکسین ها

مانند سایر سموم جلبکی، کربن فعال پودری (PAC) ثابت کرده است که روی ساکسی توکسین ها موثر است، که سمی ترین آنها STX است.کربن فعال پودری برای درمان ساکسی توکسین ها موثر است، حتی اگر میزان کاهش آن بر اساس متفاوت باشد. انواع ساکسی توکسین ها از آنجا که ترتیب جذب مشاهده شده از ترتیب سمیت این ترکیبات پیروی می کند. نتیجه این است که PAC برای از بین بردن سمیت مرتبط با حضور ساکسی توکسین ها موثر است. نتایج ارائه شده برای مدت زمان تماس 30 دقیقه به دست آمد. در این مطالعه، زمان تماس طولانی تر از 60 دقیقه نیز استفاده شد. در این زمان تماس بالاتر، کاهش درصد یکسانی برای STX، GTX2، GTX3 و C2 مشاهده شد. فقط حذف C1 اندکی بهبود یافته است.

 

 

GAC کربن فعال گرانولی با Microcystin-LR

برای از بین بردن میکروسیستین-LR، یک GAC مزوپور مانند کربن فعال AquaSorb™ 1500 مناسب و موثر است. دوباره به دلیل اندازه مولکولی بزرگتر ترکیبات میکروسیستین. علاوه بر جذب فیزیکی، میکروسیستین ها ترکیبات زیست تخریب پذیر هستند و میکروسیستین-LR را تجزیه می کنند. در کربن فعال گرانولی GAC می تواند تحت شرایط صحیح رخ دهد. کربن فعال بیولوژیکی از نوع AquaSorb™ PICABIOL2 Jacobi یک گزینه در این موارد است. برای اینکه تجزیه زیستی رخ دهد، مهم است که حضور سموم منظم باشد، بنابراین اجازه می دهد تا زیست توده تشکیل شده در GAC حفظ شود. زمان تماس حداقل 15 دقیقه برای عملکرد مناسب یک بستر GAC بیولوژیکی است.

 

کربن فعال گرانولی (GAC) برای حذف آناتوکسین-a

علاوه بر جذب فیزیکی، میکروسیستین ها ترکیبات زیست تخریب پذیر هستند و میکروسیستین-LR را تجزیه می کنند. در GAC می تواند تحت شرایط صحیح رخ دهد. کربن فعال بیولوژیکی از نوع AquaSorb™ PICABIOL2 Jacobi یک گزینه در این موارد است. برای اینکه تجزیه زیستی رخ دهد، مهم است که حضور سموم منظم باشد، بنابراین اجازه می دهد تا زیست توده تشکیل شده در GAC حفظ شود. زمان تماس حداقل 15 دقیقه برای GAC درمان آناتوکسین-a مشابه Microcystin-LR، Anatoxin-a را می توان به طور موثر با کربن مزوپور مانند 1500 AquaSorb حذف کرد.  همچنین، تجزیه زیستی نیز یک گزینه باقی می ماند، که برای آن یک کربن برای عملیات بیولوژیکی طراحی شده است. (AquaSorb™ PICABIOL2) را می توان به کار گرفت.

 

کربن فعال GAC برای حذف ساکسیتوکسین ها

بر خلاف انواع دیگر سیانوتوکسین ها که در این مقاله توضیح داده شده است، ساکسیتوکسین ها برای یک میکرو متخلخل مناسب تر هستند. کربن فعال، مانند کربن های مبتنی بر پوسته نارگیل مناسب هستند. مطالعات گذشته از Jacobi AquaSorb™ CX استفاده کرده اند:

مطالعه فوق برای شبیه سازی ظاهر فصلی سموم طراحی شده است. این مطالعه پنج ماهه را شبیه سازی کرد عمل، با دوپینگ سموم به صورت اپیزودیک (در ابتدای آزمایش، پس از 1 ماه و پس از آن 5 ماه). هدف شبیه سازی دوره های ناگهانی و فصلی شکوفه های سیانوباکتری بود. جذب ساکسی توکسین ها روی GAC همان روند کاهش مشاهده شده با PAC را نشان می دهد. کارایی ها نسبت به حذف، همان ترتیب را دنبال کنید: STX و GTX به خوبی حذف شده اند، در حالی که C1 و C2 کمتر هستند. به خوبی با این درمان از بین می رود. بنابراین، مانند گذشته، چون سمیت سموم نیز از این طبقه بندی پیروی می کند، ما می توان گفت که کربن فعال اجازه می دهد تا سمیت کل را به خوبی از بین ببرد.

نتیجه:

اهمیت سیانوتوکسین ها به عنوان یک چالش تصفیه آب آشامیدنی برای آب شهری وجود دارد. خبر خوب اینکه، کربن فعال چه به صورت پودری و چه به صورت گرانولی، ثابت کرده که میتواند به عنوان یک راهکار موثر باشد.

 

منبع: jacobigroup.wpenginepowered.com