نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه فناوری های محیط زیست، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 گروه فناوری های پاک، پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران

10.52547/envs.2021.1074

چکیده

سابقه و هدف: داروها، محصولات مراقبت شخصی و هورمون‌های استروییدی از آلاینده‌های نوظهوری محسوب می‌شوند که منشا اصلی تولید آن‌ها جوامع انسانی است. تصفیه‌خانه‌های فاضلاب شهری، نقش بسیار موثری در کاهش و حذف این دسته از آلاینده‌ها دارند، با این حال، حذف کامل این ترکیبات معمولاً ممکن نمی‌شود و مقداری از این آلاینده‌ها از طریق جریان فاضلاب تصفیه شده (و همچنین لجن باقی مانده) وارد محیط می‌شود. با توجه به کاربرد فاضلاب تصفیه شده در آبیاری مزارع و باغات، احتمال انتقال آلاینده‌ها به خاک، محصولات زراعی و آب‌های زیرزمینی وجود دارد. از آنجایی که تاثیر منفی حضور این آلاینده‌ها در غلظت‌های بسیار کم نیز قابل مشاهده است، شناسایی و تعیین مقدار آن‌ها ضروری است.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش، کانال انتقال تصفیه‌خانه جنوب تهران (فاضلاب خام، فاضلاب تصفیه شده)، خاک مزارع و محصولات زراعی از جنبه حضور و مقدار آلاینده‌های آلی نوظهور، از دسته داروها و هورمون‌های استروییدی مورد بررسی قرار گرفته است. چهار نوبت نمونه‌برداری از فاضلاب تصفیه شده در نقاط مختلف انجام شد. آنالیز کیفی به منظور شناسایی و انتخاب آلاینده‌های هدف به انجام رسید. سپس، مهم‌ترین معیارهای تضمین و کنترل کیفیت در بخش میدانی و آزمایشگاهی مورد مطالعه عملی قرار گفتند تا داده‌های ایجاد شده از بالاترین سطح کیفیت ممکن برخوردار باشند.. هر نمونه برای هر دسته آلاینده به صورت جداگانه آماده سازی و استخراج (استخراج فاز جامد و استخراج با حلال تحت التراسونیک) شده و در نهایت با دستگاه کروماتوگرافی مایع-طیف‌سنج جرمی آنالیز شدند.
نتایج و بحث: نمونه‌برداری از محیط‌های فاضلاب خام، فاضلاب تصفیه شده، خاک و محصول زراعی آبیاری شده با فاضلاب تصفیه شده و آنالیز این نمونه‌ها به انجام رسید. دو داروی استامینوفن و سولفامتوکسازول و چهار هورمون استروییدی اکویلین، استرون، استریول و اتینیل استرادیول، به عنوان آلاینده هدف و مهم‌ترین و مستمرترین آن‌ها انتخاب شدند. هر شش آنالیت در نمونه فاضلاب خام و در یک نمونه فاضلاب تصفیه شده شناسایی شدند. در نمونه دیگر فاضلاب تصفیه شده سه هورمون اکویلین، استرون و اتییل استرادیول یافت نشد. در نمونه خاک فقط هورمون استرون و در نمونه گیاهی (گندم) همه آنالیت ها به جز اتنیل استرادیول دیده شدند.
نتیجه‌گیری: تمام آلاینده‌ها در فاضلاب خام و تصفیه شده (خروجی تصفیه خانه) مشاهده شدند و نقش بسیار مثبت تصفیه‌خانه در کاهش غلظت ملاحظه شد. از سوی دیگر تغییرات غلظت آلاینده‌ها در طول مسیر کانال مشخص شد. همچنین، این نتیجه به دست آمد که آلاینده‌های هدف برخلاف تمایل به جذب توسط گیاهان، توسط ذرات خاک جذب سطحی نمی‌شوند. بنابراین، ورود آب آلوده به خاک زراعی، آلودگی محصولات و نفوذ به آب زیرزمینی را در پی خواهد داشت. حضور و مقدار آلاینده‌های مورد بررسی در کانال انتقال فاضلاب تصفیه شده، به شدت وابسته به زمان و مکان است. در واقع، اختلاط و ترقیق و ورود منابع جدید آلودگی در مسیر کانال، سبب تغییرات معنی‌دار در غلظت و نوع آلاینده‌های مشاهده شده در نمونه‌ها می‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Identification and determination of selected hormones and pharmaceuticals in municipal wastewater treatment plant effluent, soil, and crops

نویسندگان [English]

  • Neda Mirikaram 1
  • Amir Salemi 1
  • Maryam Vosough 2

1 Environmental Pollution, Research Institute of Environmental Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

2 Department of Clean Technologies, Chemistry and Chemical Engineering Research Center of Iran

چکیده [English]

Introduction: pharmaceuticals, personal care products and steroid hormones are emerging pollutants whose main production source is human societies. Municipal wastewater treatment plants have a very effective role in reducing and eliminating these pollutants, however, complete elimination of these compounds is usually not possible and some of these pollutants are treated through the treated wastewater stream (As well as residual sludge) enters the environment. Due to the use of treated wastewater in irrigation of fields and orchards, there is a possibility of transferring contaminants to soil, crops and groundwater. Since the negative effect of the presence of these contaminants is visible in very low concentrations, it is necessary to identify and determine their amount.
Material and methods: In this study, the transfer channel of the treatment plant in the south of Tehran (raw wastewater, treated wastewater), farm soil and crops in terms of presence and amount of emerging organic pollutants, from the category of pharmaceuticals and steroid hormones Has been studied. Four samplings of treated wastewater were performed in different places. First, qualitative analysis was performed to identify and select target pollutants (for quantitative measurement). Then, the most important quality assurance and control criteria in the field and laboratory were studied so that the data generated had the highest possible level of quality. Finally, each sample for each category of pollutants separately prepared and extracted (extracted) Solid phase and solvent extraction were ultrasonically analyzed and finally analyzed by gas chromatography-mass spectrometry.
Results and discussion: Sampling of raw wastewater, treated wastewater, soil and crop irrigated with treated wastewater and analysis of these samples was performed. Two pharmaceuticals, acetaminophen and sulfamethoxazole, and four steroid hormones, aquiline, estrone, estriol and ethinyl estradiol, were selected as the target contaminants and the most important and continuous ones. All six analytes were identified in a raw wastewater sample and in a treated wastewater sample. In another sample of treated wastewater, the three hormones aquiline, estrone and ethyl estradiol were not found. Contrary to what was thought, all analytes were found in soil samples, but only estrone was found in soil samples. In the plant sample (wheat) all analytes except ethynyl estradiol were seen.
Conclusion: All contaminants were observed in raw and treated wastewater (treatment plant effluent) and a very positive role of the treatment plant in reducing the concentration was observed. On the other hand, changes in the concentration of pollutants along the channel path were observed. Also, it was concluded that soil particles do not adsorb the target contaminants despite their tendency to be absorbed by plants. Therefore, the entry of contaminated water into arable soil will lead to crop contamination and infiltration into groundwater. The presence and amounts of contaminants in the treated wastewater treatment canal are highly dependent on time and place. Mixing and diluting and entering new sources of contamination in the canal path causes significant changes in the concentration and type of contaminants observed in the samples.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Emerging Pollutants
  • Wastewater Treatment Plant
  • Personal Care Products
  • Solid Phase Extraction
  • pharmaceuticals and Hormones