تهویه صنعتی برای ذرات کادمیوم

کادمیوم یکی از خطرناک ترین و در عین حال کاربردی ترین عناصر شیمیایی به حساب می آید استفاده از تهویه صنعتی برای کادمیوم بسیار با اهمیت است. لذا در ادامه تلاش نموده ایم به بررسی ماهیت کادمیوم و خطرات آن برای انسان و اکوسیستم و چگونگی تهویه و تصفیه ذرات کادمیوم می پردازیم.

کادمیوم چیست؟

یکی از آلاینده های مرتبط با صنعت پتروشیمی که بسیار مورد اهمیت است وجود ذرات و غبار کادمیوم است. اگر چه درصد پایینی از خروجی الاینده های مذکور را تشکیل میدهد اما همین میزان برای سلامت انسان بسیار خطرناک است . لذا هدف ما از ارائه این مطلب آشنایی با خواص ترکیبات کادمیوم ، منابع تولید ، عوارض مخرب بر سلامت انسان و محیط زیست و در نهایت راهکار مناسب جهت تهویه مناسب ذرات کادمیوم از منطقه تنفسی و کاهش مواجهه افراد و تصفیه آن به منظور ممانعت از بازگشت به محیط زیست می باشد.

عنصر کادمیوم جامد فلزی ، نقره ای روشن متمایل به آبی است . این ماده به طور طبیعی در لایه های زیرین پوسته زمین یافت می شود . عمدتاً در سنگ معدن روی وجود دارد اما در سنگ های معدن سرب و مس به صورت سولفید کادمیم یا گرانوکیت ، اوتاویت و کربنات کادمیم نیز وجود دارد و بسیار کمیاب است و از نظر فراوانی در بین 90 عنصر طبیعی روی زمین در رتبه 67 قرار دارد.
کادمیم بی بو و بی مزه است و برای تشخیص وجود آن اغلب به تجزیه و تحلیل شیمیایی نیاز است. از آنجا که کادمیوم به راحتی با عناصر دیگر واکنش نشان می دهد ، به ندرت به شکل خالص یا عنصری یافت می شود ، از این رو در ترکیبات سمی دیگر یافت می شود . دو شکل از ترکیبات کادمیوم ، سولفاتهای کادمیوم و کلریدهای کادمیوم ، به راحتی در آب حل می شوند به طوری که افراد به ندرت آنها را به صورت جامد در طبیعت پیدا می کنند.

کادمیوم محلول در آب ها توسط آبزیان مثل ماهی ها و صدف های دریایی جذب می گردد از این رو مقررات ایمنی بازدارنده جهت جلوگیری از ورود ذرات کادمیوم به آب ها وجود دارد
انسان از طریق فعالیت هایی مانند استخراج ، ذوب و تصفیه سنگ معدن فلزات مثل روی ، سرب و مس – نقش مهمی در ایجاد منابع کادمیوم و انتشار آن در محیط دارد. کادمیوم همچنین از سوزاندن سوخت های فسیلی ، صنایع پتروشیمی ، سوزاندن زباله و تولید فولاد وبازیابی مواد بازیافتی مانند باتری های نیکل-کادمیوم و ضایعات فلز به جو منتقل می شود. خاک و آب در نزدیکی مناطق صنعتی یا محل های جمع آوری وسوزاندن زباله حاوی غلظت بالاتری از کادمیوم باشند. ، تخمین زده می شود که 4000 تا 13000 تن کادمیوم سالانه در نتیجه فعالیتهای انسانی در محیط زیست پخش شود

کاربرد های کادمیوم در صنایع مختلف

در گذشته از کادمیوم عنوان ماده برنزه کننده چرم یا به عنوان یک رنگدانه در رنگ ها مورد استفاده قرار می گرفت ، امروزه از کادمیوم در باتری های قابل شارژ خانگی ، هواپیما ، اتوبوس و لوکوموتیو استفاده می شود.
در صنعت آبکاری یه منظور آبکاری فولاد ، مس ، آهن و برنج ، به دلیل اینکه کادمیوم با مواد شیمیایی قلیایی (اساسی) واکنش نشان نمی دهد و فقط با اسید کلریدریک گرم به آرامی واکنش می دهد ، محافظت عالی از مواد شیمیایی خورنده مانند اسیدها و بازها را ایجاد می کند. همچنین به دلیل خواص فیزیکی منحصر به فرد آن در ساخت سلول های خورشیدی نیز کاربرد دارد.
کادمیوم به دلیل خواص فیزیکی خاص خود می تواند هم به عنوان عایق و هم هادی الکتریکی عمل کند. و طول موج های خاصی از تابش الکترومغناطیس را جذب می کند و اشعه خورشید را به انرژی الکتریکی قابل استفاده تبدیل کنند. با استفاده از ترکیبی از کادمیوم معروف به تلورید کادمیوم بر روی شیشه یا پلاستیک ، می توان یک لایه نیمه رسانا با ضخامت تنها چند اتم ایجاد نمود. محصول حاصل به عنوان یک سلول خورشیدی بسیار نازک و بسیار کم مصرف عمل می کند. چنین سلولهای خورشیدی با لایه نازک ممکن است یک راه حل مقرون به صرفه و کارآمد برای نیازهای انرژی آینده فراهم کند.
کادمیوم همچنین به محصولات دیگر نیز راه یافته است. این ماده برای تثبیت شیمیایی پلاستیک های خاص مورد استفاده قرار می گیرد و همچنین می توان از آن برای تولید آلیاژهای لحیم کاری با دمای ذوب پایین ، استفاده کرد . در رنگ ها ، سولفید کادمیوم رنگ زرد به خود می گیرد ، در حالی که سلنید کادمیوم رنگ هایی از زرد تا قرمز تولید می کند. همچنین از کادمیوم جهت فناوری تولید تصویر در تلوزیون بدین صورت که برای ساختن ترکیبات فسفر که در هنگام بمباران با الکترون می درخشند ، استفاده می شود .

به طور مثال برخی از اولین موارد مسمومیت با کادمیوم در بلژیک در سال 1858 در کارگرانی گزارش شد که هنگام صیقل نقره با کربنات کادمیوم ، گرد و غبار کادمیم را استنشاق می کردند. این نوع مواجهه در آنها پس از مدت زمان طولانی باعث مشکلات تنفسی شدید ، آمفیزم و مرگ شد.

در کشور ژاپن اثرات سمی کادمیوم با شیوع بیماری “Itai-Itai”یا “Ouch-Ouch” پس از جنگ جهانی دوم ، که ناشی از انتشار کادمیوم بود ، افزایش یافت. کادمیوم درآب ها نفوذ کرده بود و کشاورزان در این منطقه برای آبیاری برنج و سایر محصولات از آن استفاده کردند. کادمیوم به سرعت در محصولات زراعی پخش شد ، و طولی نکشید که زنان درد در استخوان ها و مفاصل خود را احساس کردند ، که در نهایت آنقدر آزار دهنده بود که موجب بستری شدن آنها گردیده بود. بعداً مشخص شد که کادمیوم در متابولیسم کلسیم تداخل داشته و منجر به کاهش کلسیم استخوان و تراکم و استحکام استخوان های آنها شده است. ، در بعضی موارد باعث شکستگی استخوان های ضعیف شده می شود. بدن انسان و سایر موجودات توانایی دفع مقادیر بالای کادمیوم را ندارد . مقادیر کمی از این فلز توسط پروتئین متالوتیونین از بدن خارج می شود ، اما از آنجا که میکروارگانیسم ها قادر به جدا کردن و حذف مقادیر زیاد نیستند ، مواجهه طولانی مدت منجر به تجمع کادمیوم در بافت های بدن می شود. در این شرایط ، کادمیوم می تواند سالها در بدن باقی بماند. بیشتر فلز در استخوان ها ، کبد و کلیه ها تجمع می یابد ، تا جایی که می تواند به عملکرد آن اندام ها آسیب برساند.
همچنین کادمیوم می تواند درمحیط زیست جمع شود . محصولاتی مانند سیب زمینی ، برنج و گندم که با کود حاوی کادمیوم رشد و نمو پیدا می کنند می توانند غلظت بیشتراز حد را در خود جمع و از طریق محصولات غذایی به دام و انسان منتقل کنند.

چگونه افراد در معرض کادمیوم قرار می گیرند؟

طبق بیانیه آژانس ثبت مواد سمی و بیماری ها ، 90 درصد تماس انسان با کادمیوم از طریق خوردن و آشامیدن می باشد . به طور متوسط ، مردم روزانه حدود 30 میکروگرم کادمیوم از طریق یک رژیم غذایی معمولی مصرف می کنند که 1 تا 3 میکروگرم آن جذب بدن می شود . اما در حال حاضر هیچ مدرکی وجود ندارد که ثابت کند مقادیر کم کادمیوم برای بزرگسالان سالم خطری داشته باشد.
10 درصد باقی تماس انسان با کادمیوم از طریق تنفس و تماس پوستی است. افراد سیگاری معمولاً در معرض خطر بیشتری قرار می گیرند. کادمیوم استنشاق شده از طریق دود سیگار نسبت به کادمیوم موجود در غذا یا آب راحت تر جذب بدن می شود.. هر سیگار تقریباً 1 تا 2 میکروگرم کادمیوم دارد و افراد سیگاری به ازای هر بسته سیگاری روزانه 1 تا 3 میکروگرم کادمیوم اضافی توسط گوارش خود جذب می کنند. مطالعات نشان داده است که مصرف بیش از 20 نخ سیگار در روز می تواند میزان کادمیوم را در بدن 10 برابر کند.
کسانی که در صنایع تولید کننده یا استفاده کننده از کادمیوم کارمی کنند ، مانند صنایع پتروشیمی ، تولید باتری ، تصفیه سنگ معدن ، لحیم کاری فلز یا جوشکاری – می توانند با نوشیدن آب آلوده یا تنفس از هوای آلوده در معرض آن قرار بگیرند.

بیماری ها و عوارض ناشی از کادمیوم برای انسان و محیط زیست
زباله های کادمیوم صنایع عمدتاً در خاک باقی می مانند و مقادیر کمی از طریق سوزاندن سوخت های فسیلی و زباله های صنعتی وارد هوا می شود. کادمیوم می تواند توسط گیاهان جذب کننده عنصر از طریق خاک ، به مواد غذایی وارد شود. میکرو ارگانیسم هایی که در خاک زندگی می کنند مانند کرم های خاکی بسیار مستعد مسمومیت با کادمیوم هستند ، که می تواند به شدت کل اکوسیستم خاک را تحت تأثیر قرار دهد. اکوسیستم دریایی ، به ویژه موجوداتی که در آب شیرین زندگی می کنند ، از جمله صدف ، میگو ، خرچنگ دریایی و ماهی ها تمایل به مسمومیت با کادمیوم را دارند. در حیواناتی که در معرض غلظت بالایی از کادمیوم قرار گرفتند ، تولد زودرس ، وزن کم نوزاد هنگام تولد ، مرده زایی و سقط خود به خودی مشاهده شده است . همچنین مطالعات حیوانی نشان می دهد که قرار گرفتن در معرض کادمیوم با مشکلات رفتاری و اختلالات یادگیری مرتبط است.
افرادی که رژیم غذایی آنها دچار کمبود روی ، مس ، آهن ، کلسیم و ویتامین D است در معرض خطر بیشتری برای عوارض سلامتی ناشی از کادمیوم می باشند. کادمیوم در کلیه ها جمع می شود و برخی از دانشمندان معتقدند که ترکیبات کادمیوم با آسیب به بافت کلیه منجر به بیماری های کلیوی ، فشار خون بالا و بیماری قلبی می شود. همچنین مشکلات کلیوی ناشی ازکادمیوم باعث کاهش سطح کلسیم در بقیه اعضای بدن ، به ویژه در اسکلت و استخوان ها می شود و موجب درد شدید در استخوان ها ، ناهنجاری های شدید استخوانی و شکنندگی استخوان ها می گردد. مشخص شده است که در برخی از انسانهای مبتلا به فشار خون ، مقادیر غیر طبیعی بالایی از کادمیوم در ادرارشان وجود دارد و در حیواناتی که به آنها کادمیوم در غذا یا آب داده می شود ، بیماری کلیه و کبد ، فشار خون بالا ، بیماری های قلبی و عروقی و عصبی وجود دارد. مواجهه زیاد کادمیوم ممکن است سیستم ایمنی بدن را ضعیف کند ، و همچنین مسبب سرطان ریه و پستان گردد. برخی مطالعات نشان می دهد که کادمیوم باعث بزرگ شدن پروستات و سرطانی شدن آن می شود. ، پروتئینوری، گاوکوزوری، آمینو اسیدوریا، هیپر کلسیوری، دیابت، چاقی مفرط اختلالات سیستم عصبی و DNA از دیگر بیماری های رایج مواجهه با کادمیوم می باشند.
علائم مرتبط با عوارض کادمیوم تا حد زیادی به چگونگی مواجهه با کادمیوم ( از طریق خوردن یا نوشیدن ، تنفس یا تماس پوستی ) و اینکه بیمار در چه دوره ای از مواجهه قرار دارد ، بستگی دارد. مثلاً مواجهه کوتاه مدت با کادمیوم در هوا در کارگرانی که جوشکاری آلیاژهای کادمیوم را انجام داده اند می تواند باعث تحریک برونش و ریه یا حتی مرگ شود. قرار گرفتن در معرض مواد غذایی یا آب بسیار آلوده می تواند باعث تحریک شدید دستگاه گوارش از جمله استفراغ ، اسهال و حتی مرگ شود. گرفتگی های عضلانی ، اختلالات حسی ، آسیب کبدی ، تشنج ، شوک و نارسایی کلیه از دیگر علائم مواجهه کوتاه مدت کادمیوم است.

تهویه و تصفیه ذرات کادمیوم

تهویه و تصفیه ذرات کادمیم بسیار ضروری است مخصوصاً برای افرادی که در صنایعی مانند پتروشیمی ، پردازش فلزات ، آبکاری آب ، ساخت باتری و پالایشگاه های سنگ معدن کار می کنند ، باید تمام موارد ایمنی محیط کار را رعایت کنند و کارفرمایان باید نسبت به ازبین بردن ذرات و ترکیبات کادمیوم درمنطقه تنفسی و مواجهه پرسنل خود اقدام نمایند .
آژانس های فدرال که مقررات مربوط به مواد سمی را تدوین می کنند شامل آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) ، سازمان ایمنی و بهداشت شغلی (OSHA) و سازمان غذا و دارو (FDA) هستند. بعلاوه سازمان های فدرال که دستورالعمل ها یا توصیه هایی برای مواد سمی تهیه می کنند شامل آژانس ثبت مواد سمی و بیماری ها (ATSDR) و انستیتوی ملی ایمنی و بهداشت شغلی (NIOSH) هستند، استاندارد حداکثر میزان مواجهه مجاز با کادمیوم را تعیین نموده اند.
طبق مقررات EPA ، آب آشامیدنی نباید بیش از 0.005ppm از کادمیوم را در خود داشته باشد. همچنین اجازه استفاده از کادمیوم در سموم دفع آفات را نمی دهد FDA میزان کادمیوم در رنگهای غذایی را به ppm15 محدود می کند. حد OSHA برای مقدار کادمیوم در هوای محل کار 0.005ppm است.
تیم مهندسان بیست با طراحی ، ساخت و اجرای کامل سیستم تهویه و تصفیه صنعتی مطابق استاندارد های فوق در خدمت صنعت آمده تا علاوه بر حفاظت از محیط زیست ، دیگر شاهد بیماری های شغلی ناشی از آلاینده های هوابرد نباشیم. برای آگاهی بیشتر از نحوه کارایی سیستم های تهویه صنعتی و تصفیه کننده های آلاینده های هوابرد با کارشناسان ما از طریق راه های ارتباطی در تماس باشید.