طبق گزارش‌های منتشر شده، بدترین اوضاع از نظر شاخص کیفیت هوا را در نخستین سال قرن شاهدیم؛ اوضاعی که فقط به پایتخت محدود نیست و کلان‌شهرهایی مانند اصفهان در کنار قم، قزوین، اراک و ... رقابتی پایاپای در آلودگی هوا دارند. [۱]
سوخت مازوت، گازوئیل و بنزین غیراستاندارد، زباله‌سوزی، تردد خودرو و موتورسیکلت‌های فرسوده و ... در شمار متهمان آلودگی قرار دارند. در فضایی که نفس کشیدن در آلودگی گریزناپذیر به نظر می‌آید، پژوهش‌ها می‌گویند یکی از راه‌های رهایی از این شرایط به‌کارگیری موثرِ فناوری نانو است.
در این پیوند، پژوهشگر ایرنا بر آن است با بهره‌گیری از مقالات علمی به این سوال پاسخ دهد که چگونه می‌توان با کاهش آلودگی هوا از راه به کارگیری فناوری نانو، امنیت زیستی کلان‌شهری مثل تهران را افزایش داد؟
مفهوم جدید نانوتکنولوژی آنقدر گسترده و ناشناخته بوده که ممکن است روی علم و فناوری در مسیرهای غیرقابل پیش‌بینی تاثیر بگذاردتعریف و کاربرد نانو و نانوتکنولوژی
فناوری نانو، رشته‌ای از دانش کاربردی و فناوری است که جستارهای گسترده‌ای را پوشش می‌دهد. موضوع اصلی آن نیز مهار ماده یا دستگاه‌های در ابعاد کمتر از یک میکرومتر، معمولاً حدود ۱ تا ۱۰۰ نانومتر است.
وجه منحصر به فرد فناوری نانو داشتن عناصری به نام نانومواد و نانوساختار است. در واقع نانو تکنولوژی فهم و به کارگیری خواص جدیدی از مواد و سیستم‌هایی در این ابعاد است که اثرات فیزیکی جدیدی عمدتا متأثر از غلبه خواص کوانتومی بر خواص کلاسیک از خود نشان می‌دهند. نانوتکنولوژی تولید کارآمد مواد و دستگاه‌ها و سیستم‌ها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر و بهره برداری از خواص و پدیده‌های نوظهوری است که در مقیاس نانو توسعه یافته‌اند.
مفهوم جدید نانوتکنولوژی آنقدر گسترده و ناشناخته است که ممکن است روی علم و فناوری در مسیرهای غیرقابل پیش‌بینی تاثیر بگذارد.
برخی محصولات موجود نانوتکنولوژی عبارتند از لاستیک‌های مقاوم در برابر سایش که از ترکیب ذرات خاک رس با پلیمرها بدست آمده‌اند، شیشه‌هایی که خود به خود تمیز می‌شوند، مواد دارویی که در مقیاس نانو ذرات درست شده‌اند، ذرات مغناطیسی باهوش برای پمپ‌های مکنده و روان‌سازها، هد دیسک‌های لیزری و مغناطیسی که با کنترل دقیق ضخامت لایه‌ها از یفیت بالاتری برخوردارند، چاپگرهای عالی با استفاده از نانو ذرات با بهترین خواص جوهر و رنگدانه و ...
نانوتکنولوژی دارای سه قابلیت اصلی است که می‌تواند در زمینه محیط زیست مورد استفاده قرار گیرد؛ از جمله اصلاح (پاکسازی) و تصفیه آلودگی، تشخیص آلودگی و جلوگیری از آلودگی. یکی دیگر از مزایای نانو تکنولوژی بر کیفیت محیط زیست این است که فناوری نانو با کاهش مصرف انرژی، کنترل آلاینده‌ها و تولید مواد جدید دوستدار محیط زیست به کیفیت محیط زیست کمک می‌کند. [۲]
لازم به ذکر است که فناوری نانو، می‌تواند به منظور تمیز کردن هوا از گازهای سمی مانند CO، VOC و دیوکسین با استفاده از نانولوله، نانوذرات طلا و دیگر جاذب‌ها به کار گرفته شود. نانو ذرات و نانو لوله همچنین می‌توانند به عنوان یک حسگر برای مواد سمی، به ویژه موادی که با تکنولوژی مرسوم تشخیص آنها به دلیل اندازه بسیار کوچک و کمی غلظت مشکل است، استفاده شود. [۳]
تاثیر نانو بر کاهش آلاینده‌ها
محصولاتی مانند نانولوله‌ها، نانوحسگرها، نانوکاتالیست‌ها و نانوکامپوزیت‌ها در سلامت محیط برای حذف یا کاهش آلاینده‌های آب، هوا، خاک، فاضلاب و مواد غذایی استفاده می‌شوند
در کشورهای در حال توسعه، نانو محصولات مانند نانولوله‌ها، نانوحسگرها، نانوکاتالیست‌ها و نانوکامپوزیت‌ها در سلامت محیط برای حذف یا کاهش آلاینده‌های آب، هوا، خاک، فاضلاب و مواد غذایی استفاده می‌شوند، برای نمونه نانو حسگرها با استفاده از یک تکنولوژی مدرن قادر به شناسایی محرک‌های فیزیکی و پاسخ به آنها در مقیاس نانومتر هستند.
حسگرهای نانوتیوب تک لایه‌ای قادر به شناسایی مولکول‌های گازی خطرناک و جذب آنها هستند. مزیت این نانو حسگرها نسبت به هشدار دهنده‌های صنعتی این است سریعاً موفق به شناسایی گازهای نشتی می‌شود.
آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (US EPA) گزارش می‌دهد که چالش‌های بهداشتی و زیست محیطی زیادی در قرن بیست و یکم وجود دارد و فناوری نانو می‌تواند مهم‌ترین آلاینده‌ها را از هوا، آب، خاک و خاک سبز شناسایی، اندازه‌گیری و حذف کند. [۴]
ایران یکی از کشورهای در حال توسعه است و از سوی دیگر استفاده از فناوری‌های نوین مانند فناوری نانو برای کاهش مشکلات بهداشت محیطی در ایران حائز اهمیت است. با توجه به تحقیقات انجام شده به نظر می‌رسد به کارگیری فناوری نانو در کاهش آلودگی هوای شهر تهران، باعث افزایش امنیت در جنبه‌های زیست محیطی، اجتماعی، اقتصادی و سیاسی می‌شود.
به کارگیری مواد نانوساختاری در حفظ محیط زیست (آلودگی هوا)، از قبیل نانوفیلترها (برای تصفیه‌ی پساب‌های صنعتی)، به کارگیری نانوپودرها (برای تصفیه‌ی گازهای آلاینده‌ی خروجی از خودروها و واحدهای صنعتی) و به کارگیری نانولوله‌ها (برای ذخیره‌سازی سوخت کاملاً تمیز هیدروژن) از جمله مواردی هستند که دولت و شهرداری تهران می‌تواند برای کاهش آلاینده‌ها از آنها استفاده کند. [۵]
نقش فن‌آوری نانو در آشکارسازهای آلودگی
دانشمندان متوجه شده‌اند که قرارگرفتن در معرض ذرات معلق و فلزات سنگین می‌تواند باعث مشکلات بهداشتی و بیماری‌هایی مانند ناراحتی قلبی، سرطان ریه و غیره شود. در مناطق شهری اندازه ذرات به طور معمول در حدود ۱۰۰-۳۰۰ نانومتر است. درحالی که فلزات سنگین می‌تواند در محدوده‌های مختلفی از غلظت یافت شود. درضمن، فلزات سنگین نمی‌توانند توسط میکروارگانیزم‌ها شکسته شوند (یعنی آنها زیست‌تخریب‌پذیر نیستند) مقدار زیاد مشکلات بازیابی فلزات سنگین آلوده زمین، فشار را روی حسگرها افزایش می‌دهد که بتوانند یون‌های فلزات سنگین را قبل از اینکه غلظت آنها به سطوح خطرناک برسد، تشخیص دهند.
حسگرهای سریع و دقیق که قادر به تشخیص آلاینده‌ها در سطح مولکولی هستند، می‌توانند توانایی بشر را برای حمایت از سلامتی پایدار انسان و محیط زیست بالا ببرند. افزایش زیاد کنترل این فرآیند، پایش اکوسیستم و تصمیم‌گیری بر مبنای مسایل محیطزیستی درصورتی رخ می‌دهد که تکنولوژی تشخیص آلاینده‌ها در دسترس‌تر و ارزان‌تر باشد. یکی از تکنولوژی های مورد نظر، ابزار نظارت مستمر است که قادر به ارایه اطلاعات، به ویژه اطلاعات آلاینده‌ها تجزیه و تحلیل آن در زمان بسیار کوتاه است.
حسگر نانوکنتکت( Nanocontact )توسعه داده شده است و این حسگر پتانسیل تشخیص برخی از یون‌های فلزی را بدون نیاز به پیش تغلیظ دارد. به طور خاص، این حسگر برای تشخیص محل یون‌های فلزات سنگین مناسب است.
حسگرهای سریع و دقیق که قادر به تشخیص آلاینده‌ها در سطح مولکولی هستند، می‌توانند توانایی بشر را برای حمایت از سلامتی پایدار انسان و محیط زیست بالا ببرند
حسگر نانوکنتکت می‌تواند در اندازه کوچک و حالت اتوماتیک ساخته شود؛ به‌طوری که استفاده آن در محل یا قرار دادنش در زمین آسان باشد. علاوه بر این، استفاده از این حسگرها ارزان قیمت و مقرون به صرفه است؛ چراکه آنها با تجهیزات میکروالکترونیک متداول و با استفاده از روش‌های الکتروشیمیایی ساده ساخته شده‌اند. [۶]
پیشنهادهای تکمیلی محققان برای کاهش آلودگی هوای تهران
همچنان که از آن سخن رفت، نانوفناوری می‌تواند راهی را برای برون‌رفت از بحران آلودگی هوا بگشاید اما این به آن معنا نیست که اقدامات زمینه‌ای و اساسی را برای کنترل آلودگی به انجام نرسانیم؛ پژوهش‌ها فهرستی را در این زمینه ارائه می‌دهند که برخی از آنها عبارتند از؛
۱- طرح‌ریزی و تدوین برنامه جامع کاهش آلودگی هوای شهر تهران
۲- استفاده از خودروهای جدید و فناوری‌های به روز (گسترش خودروهای الکتریکی)
۳- طرح‌های مطالعاتی، پژوهشی و اجرایی در زمینه کنترل کیفیت هوای شهر تهران
۴- آسیب‌شناسی طرح جامع کاهش آلودگی هوای شهر تهران
۵- ارزیابی عملکرد و سنجش میزان رضایتمندی از ناوگان حمل و نقل عمومی با رویکرد کاهش آلودگی هوای شهر تهران
۶- تغییر اساسی در سیستم ناوگان حمل ونقل عمومی کلان‌شهر تهران
۷- الزام و پایش دائمی نصب فیلتر دوده روی تمامی خودروهای سنگین و اتوبوس‌های حمل و نقل شهری
از هر فناوری که برای شناسایی و کاهش آلاینده‌ها استفاده کنیم ما را از تدبیر اساسی در زمینه کاربرد سوخت‌هایی به‌شدت آلاینده در واحدهای صنعتی، تغییر فرایندهایی مانند امحای زباله، بهسازی ناوگان حمل و نقل، نوسازی خودرو و موتورسیکلت‌ها و ... بی‌نیاز نمی‌کند۸- فراهم‌سازی افزایش تقاضا برای اسقاط خودروهای فرسوده در شهر تهران
۹- ممنوعیت تردد خودروهای سواری با سن بیش از ۲۰ سال (به صورت پلکانی)
۱۰- اصلاح و توسعه سازوکارهای اسقاط موتورسیکلت‌های فرسوده
۱۱- ممنوعیت تردد اتوبوس‌های با سن بیش از ۱۰ سال و کامیون‌های با سن بیش از ۱۵ سال در معابر شهری، [۷]
۱۲- بهره‌گیری از تجربیات موفق سایر کشورها در زمینه مقابله بـا آلودگی هوا
۱۳- کمک گرفتن از متخصصان و کارشناسان در عرصه‌های مختلف از جمله شهرسازی، حمل و نقل، اقتصاد، انرژی و سـوخت، بازرگـانی، مکانیـک، آمـوزش و پرورش و غیره که نتایج یافته‌های آنان می‌تواند به نحوی از انحـاء از میـزان آلـودگی هـوا بکاهد، این مسیر را به نحو صـحیح پیمـوده و از مـوازی‌کـاری‌هـا و تکـرار مجـدد برخـی اقدامات بی‌ثمر، خودداری شود. [۸]
۱۴- اندیشیدن تدبیری اساسی برای سوخت واحدهای صنعتی به جای توسل به سوخت‌هایی به‌شدت آلاینده مانند مازوت [۹]
۱۵- بهسازی سیستم امحای زباله [۱۰]
منابع
[۱]. ایرنا، «راهکارهای مقابله با آلودگی هوا؛ آیا آب جایگزین مناسبی برای بنزین و کاهش آلودگی هواست؟»
[۲] . امیرعباس مفرد، طراحی الگوی کاهش آلودگی هوا به منظور افزایش امنیت کلانشهرها با رویکرد فناوری نانو (موردمطالعه: شهر تهران)، فصلنامه علمی برنامه‌ریزی منطقه‌ای، ۱۴۰۱، صص ۲۲۹-۲۴۴.
[۳] . نرگس عرب و سارا حقیقی منش، فناوری نانو و کاهش آلاینده‌های هوا، فصلنامه انسان و محیط زیست، شماره ۳۶، ۱۳۹۵: صص ۳۱-۴۱
[۴] . فناوری نانو و آلودگی هوا (نتیجه یک تحقیق ۱۱ ساله)؛ مجله نانوکلین
[۵] . مفرد، پیشین
[۶] . عرب، پیشین
[۷] . مفرد، پیشین
[۸] . حوریه حسینی اکبرنژاد، پایش حمل و نقل شهری و کاهش آلودگی : هوا مطلوب زیست‌محیطی کلانشهرها، مجله پژوهش‌های حقوقی، شماره ۱۸، ۱۳۸۹: صص ۱۰۳-۱۳۸.
[۹]. حسین شهیدزاده و دیگران، بررسی اثر مصرف سوخت های مایع در نیروگاه ها بر تشدید آلودگی هوای شهر تهران در فصل سرد سال، مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی، مردادماه ۱۴۰۰
[۱۰]. صدف فیضی و دیگران، معیارهای انتخاب مکان نیروگاه زباله سوز، سومین کنفرانس بین‌المللی مهندسی کشاورزی و منابع طبیعی، تیرماه ۱۳۹۶