این قضیه بودار است

نگاهی به منشاء آلودگی های بویایی و چگونگی مقابله با آن

اگر به سایت اینترنتی شورای شهر تهران سری بزنید، خواهید دید که کمیته محیط زیست این شورا جلسه مورخ ۲۱/۲/۸۷ کارگروه پسماند خود را به مبحث بوهای ناخواسته در شهر تهران اختصاص داده است. گذشته از موضوعات مطرح شده در این جلسه، می توان دریافت که در حال حاضر، کشور از نداشتن یک استاندارد برای سنجش این گونه بوها رنج می برد.

از آنجایی که درک بو به شامه افراد بستگی دارد و قدرت شامه هر فرد نیز متفاوت از دیگران است، بنابراین میزان اذیت و آزار بوهای ناخواسته برای افراد متفاوت است. اگر با گروه های مختلفی از شهروندان یک شهر صحبت کنید، متوجه خواهید شد همه آنان خواهان از بین رفتن کامل بوهای بد موجود در شهر هستند. البته باید متذکر شد این خواسته ناشی از ایده آل گرایی انسان ها است. برای تشریح این موضوع ابتدا باید تحقیق کرد که بوهای بد ادراک شده در شهرها ناشی از چیست. با کمی بررسی مشخص می شود کانون های انتشار بوهای نامطبوع در شهرها عبارتند از؛ مرغداری، دامداری، کشتارگاه، تصفیه خانه فاضلاب، ایستگاه های جمع آوری زباله، صنایع بازیافت و کمپوست زباله و جایگاه های پمپ بنزین. البته گاهی از صنایعی مانند واحدهای تصفیه روغن خوراکی، اوره و آمونیاک نیز سخن به میان می آید.

با دقت در این کانون ها می توان دریافت که گذشته از مراکز صنعتی بقیه مراکز به دلیل رشد شهرنشینی به وجود آمده اند و امروزه زندگی بدون آنها یا ممکن نیست یا مشکلات عدیده یی را در پی دارد. این به آن معنی است که نمی توان در شهر زندگی کرد و از مزایای آن بهره برد، ولی تصفیه خانه های فاضلاب یا مراکز دفن زباله یا پمپ بنزین نداشت اما راه حل پیشنهادی نابودی یکی از دو طرف نیست، بلکه از یک سو باید بوهای نامطبوع این مراکز را تا حد ممکن مدیریت کرد و از سوی دیگر شهروندان نیز به این مراکز به عنوان یکی از اجزای جدایی ناپذیر زندگی شهری توجه داشته باشند و بدانند هر یک از این مراکز دارای یک حریم فاصله یی است که در داخل این حریم، وجود بوهای نامطبوع یک امر اجتناب ناپذیر است و امکان نابودی صد درصد بوها وجود ندارد و در اصطلاح باید به دنبال راه حل های برنده- برنده باشیم نه راه حل برنده- بازنده. در این مبحث گاهی عنوان می شود که این گونه مراکز مولد بو، جابه جا شده و به حاشیه شهرها انتقال یابند که این امر مستلزم تصمیم گیری های کلان و سرمایه گذاری های زیاد مالی است و نیازمند صرف سال ها وقت است که باید برای آن برنامه ریزی کرد.

امروزه آلودگی بو (بوهای ناخواسته یی که شامه انسان را اذیت می کنند) به عنوان یکی از آلودگی های مهم زیست محیطی مطرح است. به دلیل گسترش زندگی شهری و صنعتی شدن جوامع و نیز افزایش آگاهی مردم در مورد «محیط زیست پاک» توجه به بو به عنوان یک آزاردهنده محیط زیستی در حال افزایش است. در نتیجه باید تلاش هایی برای حذف مشکلات بو صورت پذیرد تا کیفیت مطلوب محیط زیست حفظ شود. در این چارچوب داشتن درک صحیحی از مشکل بو و منبع آن و نحوه انتشار و روش های تخفیف و شناسایی، از جنبه های بسیار مهم در بحث آلودگی بو است. هنگام مواجهه با بحث آلودگی بو یکی از چالش ها، روشی برای تشخیص بوهای منتشرشده است.

بحث تشخیص یکی از موارد حیاتی هنگام اجرای قوانین زیست محیطی است چون با استناد به نتایج این بخش است که می توان انتشار ترکیبات مولد بو در محیط زیست را به اثبات رساند. بر این اساس باید گفت فقط بر پایه یک روش تشخیص موفق و عالی است که می توان به اطلاعات ملموس دست یافت و اجرای این روش نیز به یک ابزار مطمئن نیاز دارد. البته در صنعت نیز تمایل روزافزونی برای ایجاد و ساخت یک سیستم تشخیص قابل اعتماد برای اندازه گیری های آنی و بلادرنگ وجود دارد. در این راستا باید یک سیستم ساده و سریع برای اندازه گیری پیوسته (Online) ایجاد و از روش های زمان بر اجتناب شود. بر این اساس دیگر به روش های مرسوم نمونه برداری و آنالیز نیازی نیست و می توان تشخیص و اندازه گیری میزان ترکیبات مولد بو را سریعاً انجام داد و در صورت نیاز نتایج را به نمایش درآورد. جدیدترین روش تشخیص بو روش کلاسیک اولفکتومتری است. در این روش ارزیابی بو بر پایه تشکیل یک گروه از افرادی خاص (با حساسیت متوسط ۹۵ درصدی نسبت به بو) است. در این روش فرض می شود که اختلالات فیزیولوژیک در توانایی بویایی اعضای گروه تاثیر زیادی بر نتایج ندارد. این روش پرهزینه بوده و نیازمند یک آزمایشگاه مجهز و نیز افراد دوره دیده برای بو است تا بتوان به نتایج قابل اعتمادی دست یافت. به علاوه برای سنجش های مداوم که زمان بر نیز باشند، به کارگیری سیستم بویایی انسان مقرون به صرفه نیست.

تعدادی از تحقیقات در زمینه سیستم های تشخیص بو برای بهبود سیستم های کنونی تلاش می کند. به علاوه توسعه سیستم های جدید و مناسب دستگاهی (و نه بر پایه حس بویایی انسان) برای افزایش مقبولیت نزد کارفرمایان و اجتناب از بروز نظرات شخصی در اندازه گیری بو نیز دارای اهمیت است. در حال حاضر دو نکته مورد بررسی بوده و سعی می شود رابطه بین آلودگی بو و تجهیزات تشخیصی مشخص تر شود.

۱) تحقیق در زمینه انتشار بیوژنیک بو در محیط زیست و روش های کاهش آن

۲) مروری بر فعالیت ها در زمینه تجهیزات تشخیص بو.

● منابع و پراکندگی بو

ترکیبات بودار گذشته از اینکه از چه منبعی باشند، در صورت توزیع شدن در محیط اطراف، به مقوله مهمی در بحث آلودگی بو تبدیل می شوند. این به آن معنی است که مولکول های بو از منبع بو خارج شده و در محیط اطراف پراکنده شده اند. اساساً اگر مکانیسمی برای پخش بو وجود نداشته باشد، بوی تولیدی باعث شکایت مردم ساکن در اطراف منبع بو نخواهد شد. از این جهت است که تعداد زیادی از محققان نحوه پخش بو در محیط را نه تنها به کمک مدل بلکه از طریق اندازه گیری مستقیم مورد تحقیق قرار می دهند. در ادامه نمونه هایی از این تحقیقات در مورد ترکیبات منتشره پخش بو و مدل سازی این توزیع ذکر می شود. «کورادو» و همکارانش در سال ۱۹۹۶ ترکیبات بدبو (اسیدهای چرب فرار، آمونیاک و ترکیبات حاوی سولفور) و گازهای گلخانه یی (متان و اکسید نیترو) حاصل از یک کارخانه کمپوست را مورد بررسی قرار دادند. آنها یک الگوی اولیه از ترکیبات بدبو و دو نوع گاز گلخانه یی را برای کمپوست کردن پسماندهای جامد ارائه کردند.

«وال ساراج» در ۱۹۹۸ مدلی برای ترکیبات بودار ارائه کرد و رابطه آن را با شرایط آب و هوایی، توپوگرافی و نحوه توزیع مورد بررسی قرار داد و غلظت بو (برحسب میکروگرم بر مترمکعب) در هر زمان را به همراه نرخ انتشار بو از یک دودکش و نیز منابع نقطه یی به دست آورد. «اولسون» و «کورسی» در سال ۱۹۹۸ مدل هایی را به دست آوردند که تخمین ترکیبات آلی فرار حاصل از یک تصفیه خانه فاضلاب را مقدور می ساخت. آنها یک مرور کلی بر روش های تخمین ترکیبات بودار و نیز مدل های کامپیوتری موجود انجام دادند. «کاستر» و «فرچن» در سال ۱۹۹۸ یک روش اندازه گیری به نام ظرفیت انتشار بو برای بیان پارامتر تاثیرگذار بر مقدار و تغییر جریان جرمی ترکیبات مولد بو پیشنهاد کردند که به عبارت دیگر بیانگر مقدار ترکیبات بودار موجود در مایع است. آنها نتیجه گیری کردند تعیین پارامتر ظرفیت انتشار بو یک ابزار جدید و بسیار باارزش برای ارزیابی مایعات مختلف در زمینه امکان انتشار بو است. به علاوه می توان ظرفیت انتشار ترکیبات خاص موجود در فاز مایع (مثل سولفید هیدروژن) را برآورد کرد. «مک اینتایر» در سال ۲۰۰۰ تاکید کرد به کارگیری صحیح و هوشمندانه مدل های توزیع اتمسفری یک جزء اصلی از ابزارهای فنی برای مواجهه با مشکلات حاصل از بو است. به علاوه او متذکر شد مدل سازی یک ابزار خوب و مناسب برای انتخاب و ارزش گذاری اثرات مفید هر برنامه کنترل بو در تصفیه خانه های فاضلاب است.

«والن فانگ» در سال ۲۰۰۲ یک مدل برای توزیع گاز را بسط داد و پارامترهای آن را به صورت تجربی ارزیابی کرد. می توان از این مدل عددی برای پیشگویی الگوی توزیع مولکول های بودار در محیط اطراف و نیز نمایش نحوه توزیع مولکول های بودار از میان موانع استفاده کرد.

● مشخصات مولکول های بو

اساساً بوهایی را که ما در فضای اطراف خود تشخیص می دهیم، نتیجه فعل و انفعال بین مولکول های مواد بودار و سلول های بویایی واقع در بینی ما هستند. برای مثال زمانی که تنفس می کنیم، ما مولکول های فرار را به داخل بینی خود کشیده و این مولکول ها با سلول های حسگر موجود در آنجا واکنش داده و این کار باعث ایجاد پالس های عصبی شده و ما آن را ادراک می کنیم. به همین صورت یک بوی نامطبوع مثل بوی تخم مرغ گندیده به این دلیل احساس می شود که بین مولکول های بودار بوتیل مرکاپتان موجود در حفره بینی و سلول های حسگر، یک فعل و انفعال رخ می دهد.

● پارامترهای بو

طبق دسته بندی سال ۲۰۰۱ در سازمان حفاظت محیط زیست امریکا بو دارای چهار پارامتر یا بعد است که عبارتند از؛ قابلیت تشخیص، شدت، کیفیت و حالت دلپذیری.

الف) قابلیت تشخیص (یا آستانه بو) اشاره به حداقل غلظت ترکیب بودار برای شناسایی توسط درصدی از افراد حاضر در تست دارد. تعیین آستانه بو با رقیق کردن بو تا حدی که ۵۰ درصد از افراد حاضر در گروه تست، دیگر آن بو را تشخیص ندهند.

ب) شدت دومین پارامتر در درک احساسی مواد بودار است و اشاره به قدرت درک شده بو یا میزان تاثیر بو دارد. شدت تابعی از غلظت است.

ج) کیفیت بو سومین پارامتر آن به شمار می رود. این کیفیت توسط یکسری کلمات شاخص بیان می شود که هر کلمه نشان دهنده حس بویایی ناشی از یک ماده است. این یک کار کیفی است که نتیجه آن توسط کلمات بیان می شود مثلاً گفته می شود بوی «میوه» می دهد.

د) حالت دلپذیری همانا یک نوع دسته بندی بو برای «مطبوع» یا «نامطبوع» بودن بو است. این دسته بندی می تواند از «بسیار مطبوع» (بیشترین امتیاز و مثبت) تا «نامطبوع» (کمترین امتیاز و منفی) تغییر کند.

● بو به عنوان یک مزاحمت زیست محیطی

مطبوع یا نامطبوع بودن نتیجه احساس هر شخص است. مطالب زیر ایده هایی را در مورد مطبوع یا نامطبوع بودن و نیز پاسخ انسان ها به بوهای مختلف بیان می دارد.

- واکنش های انسان نسبت به بو شبیه واکنش ما به دیگر محرک های حسی است یعنی غیرارادی و خودبه خودی، دوست داشتنی یا دوست نداشتنی یا بی تفاوتی خواهد بود.

- الزاماً عکس العمل های فوق دارای دلیل نیز نخواهند بود یعنی اگر دلایلی نیز برای آنها بیان شود، چندان موجه نیستند.

- گاهی تجربه قبلی نسبت به یک بو یا بوی مشابه بیانگر خوب بودن یا بد بودن یک بو است.

- براساس نیازهای بدن، بوی غذاها می تواند مطبوع یا نامطبوع باشد.

- بوهای مطبوع، چیزهای زیبای موجود در محیط زیست را در احساس ما القا می کند.

البته یک توافق کلی در مورد بوهای نامطبوع تجربه شده وجود دارد مثل بوی تند و سوزاننده (آمونیاک)، تخم مرغ گندیده، تعفن (زباله) و بوی ترشیدگی. بوهای خوش (گل)، تازه (فضای آزاد) و اشتهاآور (غذا) نیز به عنوان بوهای مطبوع به شمار می روند. یک نتیجه گیری مشروط می تواند آن باشد که اگر یک بو به عنوان مزاحمت زیست محیطی مطرح است، پس آن بو، نامطبوع است.

حساسیت فردی نسبت به کیفیت و شدت یک ترکیب بودار شدیداً متغیر بوده و این تغییر به دلیل تفاوت در شامه و پاسخ های فیزیکی افراد نسبت به یک مقدار معین از هوای تنفس شده است. این باعث تمایز بین «بو» که یک موضوع حسی است با «مواد بودار» که یک ترکیب شیمیایی فرار است، می شود که این موضوع برای افرادی که با مساله بو مواجه هستند، دارای اهمیت است. زمانی که مواد بودار در هوا منتشر می شوند، شخص ممکن است آن بو را درک کرده یا درک نکند. زمانی که مردم مقادیر یا نوع نامطبوعی از بو را متوجه شوند، باید دانست که انتشار ترکیبات بودار «مشکل بو» را پدید آورده است. نتیجه آنکه «مشکل بو» حاصل یک بوی نامطبوع است. در کشورهای مختلف به خصوص کشورهای صنعتی قوانینی برای کنترل بو در محیط زیست وجود دارد که نشان می دهد توجه به هوای پاک و درخواست برای آن یکی از جنبه های مهم محیط زیست انسانی است. این موضوعات را می توان در قوانین مربوط به انتشار بو مشاهده کرد. برای مثال در آلمان قوانین مربوط به کنترل بو بسیار شدید است که این موضوع به دلیل تراکم بالای جمعیت و تعداد زیاد تصفیه خانه های فاضلاب است. به این دلیل تقریباً غیرممکن است که محلی برای ساخت تصفیه خانه پیدا شود که باعث رنجش مردم به دلیل بوی آن نشود. البته تعدادی از تصفیه خانه ها از قبل در نزدیکی محل های مسکونی ساخته شده اند و مردم نیز از بوی آنها شکایت دارند.

● فناوری های کاهش آلودگی های بو

برای کاهش بوی ناشی از گازهای آلوده چندین روش وجود دارد. با این وجود هیچ فناوری منحصر به فردی که بتواند به صورت موثر و اقتصادی برای تمامی کاربردهای صنعتی و تجاری به کار گرفته شود، وجود ندارد. میزان تاثیر یک فناوری را می توان از طریق دبی و غلظتی دریافت که در آن تصفیه به صورت کامل و با صرفه انجام می پذیرد. در مورد تمام فناوری ها باید توجه داشت که صرفه پذیر بودن موضوعی است که به شرایط هر پروژه بستگی دارد. جائو و همکارانش در سال ۲۰۰۱ یک مقایسه فنی و اقتصادی بین فناوری های بیوفیلتراسیون و اکسیداسیون شیمیایی مرطوب (اسکرابر) برای کنترل بو در تصفیه خانه های فضلاب انجام دادند و نتیجه گرفتند که تغییرات فصلی می تواند یکی از پارامترهای مهم برای انتخاب روش کنترل بو باشد. در ادامه روش های موجود کنونی مرور خواهند شد.

‌● سیستم های بیو لوژیکی

تصفیه بیولوژیکی برای مواردی است که غلظت اندکی از آلاینده در حجم زیادی از هوا موجود باشد. از سوی دیگر تصفیه شیمیایی نیازمند افزودنی های خورنده یی است که باعث مشکلات زیست محیطی خواهد شد و از سوی دیگر فرآیندهای فیزیکی باعث از بین رفتن آلودگی نمی شوند بلکه آلاینده را به جریان جدیدی انتقال می دهند که مجدداً باید تصفیه شود. سیستم های بیولوژیکی به کار گرفته شده برای کنترل بو اساساً بر فعالیت میکروارگانیسم ها تاکید دارند تا آنها ترکیبات مولد بو در هوای آلوده را در سیستم خود به دی اکسید کربن و آب تبدیل کنند. سیستم های بیولوژیکی عبارتند از؛ بیوفیلترها، اسکرابرهای بیولوژیک (بیواسکرابر) و فیلترهای چکاننده بیولوژیکی که غالباً به اینها بیورآکتورها نیز گفته می شود. در این بین بیوفیلترها وسیع ترین کاربردها را داشته و به عنوان سیستم های تصفیه بیولوژیکی فاز بخار پذیرفته شده اند و شکل های مختلف آن برای بیش از ۳۰ سال است که در نقاط جهان مورد استفاده قرار گرفته اند.

در اسکرابرهای بیولوژیکی و نیز فیلترهای چکاننده بیولوژیکی، آلاینده های موجود در گاز پیش از آنکه توسط میکروب های معلق یا تثبیت شده تجزیه بیولوژیکی شوند، جذب فاز مایع می شوند. در فیلتر های چکاننده بیولوژیکی، میکروب ها روی یک آکنه معدنی تثبیت شده و میکروب های معلق در فاز آب وظیفه تجزیه آلاینده های جذب شده در فاز آب را هنگام عبور از رآکتور برعهده دارند. در بیواسکرابرها پس از جذب اولیه آلاینده، تجزیه آلاینده ها توسط گروهی از میکروب های معلق و در یک مخزن جداگانه انجام می شود.

● سیستم های شیمیایی و سیستم های هیبریدی

در حال حاضر چندین فناوری شیمیایی در این زمینه وجود دارد. در این فناوری ها به کمک افزودن مواد شیمیایی به مایع یا اکسیداسیون حرارتی یا شست وشوی شیمیایی این کار صورت می پذیرد. افزودن مواد شیمیایی به مایعات برای کنترل بو بر اساس واکنش ترکیبات مولد بو با یک ماده شیمیایی عمل می کند. این مواد شیمیایی باعث کاهش غلظت ترکیبات مولد بو در فاز آبی شده و از انتشار این ترکیبات جلوگیری می کند. برای مثال یکی از ترکیبات اصلی بودار موجود در فاضلاب ترکیب سولفید هیدروژن است. افزودن مواد شیمیایی می تواند موازنه اکسیژن در فاضلاب را بر هم زده و این کار از طریق

۱) اکسیداسیون سولفیدها

۲) ته نشینی سولفیدهای محلول یا

۳) تغییر توانایی ارگانیسم های احیاکننده سولفات یا سولفیدهای آلی، باعث ایجاد سولفیدها می شود. البته نمونه هایی از به کارگیری اکسیدکننده هایی مثل کلر، هیپوکلرید سدیم یا پرمنگنات پتاسیم و پراکسید هیدروژن وجود دارد.

در عملیات اکسیداسیون حرارتی یک هیدروکربن مولد بو در حضور اکسیژن و دمای ۷۰۰ تا ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد به دی اکسیدکربن و بخار آب تبدیل می شود. با به کارگیری کاتالیزورهایی از قبیل پلاتین ، پلادیوم و روبیدیوم می توان دمای این عملیات را به ۷۰۰-۳۰۰ سی سی کاهش داد.

در فرآیند شست وشوی شیمیایی، ترکیبات مولد بو به داخل یک اتاقک واکنش رانده می شوند تا در آن تماس بین این ترکیبات با توده مه شکل یا قطرات ماده شیمیایی به وجود آید. در این سیستم کنترل بو، فرآیند حذف بو از طریق اسپری کردن قطرات بسیار ریز یک ماده رقیق شیمیایی به درون گازهای آلوده عبوری از یک اتاقک باریک و استوانه یی شکل انجام می شود. در ادامه هوای تمیز خروجی از این اتاقک واکنش از طریق یک دودکش در اتمسفر تخلیه می شود. سیستم های هیبریدی تلفیقی از چند سیستم مختلف هستند. این سیستم ها در بسیاری از کاربردهای صنعتی باصرفه تر از یک روش مجزا هستند. هر چه این سیستم ها باصرفه تر هستند ولی به فعالیت بیشتری برای مهندسی مقدماتی و درک هر جزء از این سیستم هیبریدی نیاز است. از این رو دقت در انتخاب موارد به کارگیری این سیستم های هیبریدی حائز اهمیت است. در سال ۱۹۹۹ دو محقق در یک سیستم هیبریدی خاص توانستند بنزین را با تلفیق بیوفیلتر و یک برج حبابی حذف کنند. آنها توانستند با تغییر دبی هوا و غلظت بنزن به راندمان های حذف ۱۰۰-۶۵ درصد دست یابند.

عبدالله مصطفایی