در سال های اخیر اولویت آلودگی آب و تمرکز تحقیقات محیطی به تدریج از آلودگیهای اولویت دار متداولی نظیر بی فینیل های پلی کلرینه، هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای و آفت کش ها به آلودگیهای در حال ظهور مانند محصولات جانبی گندزداها، داروها و لوازم آرایشی بهداشتی تغییر یافته است. اینها مواد شیمیایی هستند که معمولا در محیط زیست نظارت نمی شوند اما بطور بالقوه وارد بخشهای مختلف محیطی شده و اثرات نامطلوبی بر محیط زیست و سلامت انسان به همراه دارند(1). بعضی از این آلودگیهای در حال ظهور همچون بسیاری از مواد داروئی مواد شیمیایی جدیدی نیستند، بلکه موادی هستند که مدتهاست در محیط حضور دارند ولی اهمیت حضور آنها در حال حاضر روشن شده است(2). ایران یکی از بالاترین مصرف‌کننده‌های دارو در آسیا است. بر اساس آمار جهانی باید مصرف دارو در هر سال 6 % افزایش داشته باشد ولی این  افزایش در ایران چند برابر این رقم است. ایران در آسیا از نظر مصرف دارو بعد از چین در رتبه دوم و در دنیا در رتبه 12 قرار دارد. مصرف داروهای تزریقی در کشور 3/6 برابر میانگین جهانی است(3). بیست درصد داروی مصرفی در ایران خودسرانه مصرف می شود و چهل درصد مردم ایران خودسرانه دارو مصرف می‌کنند. میزان مصرف دارو توسط هر ایرانی چهار برابر استاندارد جهانی است. بودجه دارویی ایران در 10 سال گذشته، از پانصد میلیون به 3 میلیارد دلار رسیده است(3). بیشترین مصرف مربوط به آنتی بیوتیک ها و داروهای غیر استروئیدی است. در ایران متوسط اقلام هر نسخه، سه تا چهار قلم است در حالیکه میانگین اقلام دارویی در دنیا دو قلم است. عرضه و تقاضا از هم جدایی‌ناپذیرند و نسخه‌ها نشان می‌دهند که بیشترین تقاضا کجاست، در 40 تا پنجاه درصد نسخه‌ها یک داروی تزریقی، یک آنتی‌بیوتیک و یک مسکن تجویز شده است. از آنتی‌بیوتیک‌های وسیع‌الطیف می توان به سولفامتوکسازول و از مسکن ها به‌خصوص مُسکن‌های ضد التهابی غیر استروئیدی می توان به دیکلوفناک اشاره کرد که از پر مصرف ترین، پر فروش ترین و شایعترین داروها در کشور هستند(3). 

بر اساس آمار آمارنامه رسمی ایران در سال 95 به میزان 590/642/183 عدد داروی سولفامتوکسازول (قرص، شربت و آمپول) توسط شرکت های داخلی تولید و مصرف شده است و حدود یک تن نیز از کشورهای دیگر وارد کشور شده است. همچنین به میزان 951/854/731 عدد داروی دیکلوفناک (ژل، قرص، قطره، شربت، آمپول و کپسول) توسط شرکت های داروسازی داخلی تولید و مصرف شده و یک تن و 700 کیلوگرم از این دارو وارد کشور شده است(8). داروهای مورد استفاده برای درمان بیماریهای انسانی یا حیوانات معمولاً از طریق ادرار و یا مدفوع دفع می شوند و پس از آن در جریان تصفیه معمولی فاضلاب بطور مناسب حذف نمی شوند. در نتیجه ترکیبات داروها در همه جا هستند. اغلب این داروها پایدار و تجمع پذیری زیستی در محیط، بخصوص اکوسیستم های آبی دارند(11). با توجه به استفاده گسترده و روز افزون این دارو، لازم است دانش صحیحی درباره میزان بروز، سطوح و سرنوشت آن در محیط زیست و همچنین خطرات دراز مدت، سمیت زیستی و تأثیری که بر سلامت انسان دارد داشته باشیم. تا به امروز تکنینک های مختلفی برای حذف داروها از منابع طبیعی و صنعتی مانند انعقاد، جذب، تبادل یونی، فیلتراسیون، اکسیداسیون و تصفیه بیولوژیکی مورد استفاده قرار گرفته اند. داروها در تصفیه های معمول غیر قابل تجزیه زیستی و سرگردان هستند بطوریکه می توانند در غلظت های پایین حتی پس از تصفیه آب آشامیدنی شناسایی شوند، که این نشاندهنده ناکارآمدی روشهای ذکر شده و واحد های تصفیه فعلی در حذف داروها است(16).

امروزه و در طول دهه های اخیر با توجه به صنعتی شدن کشورها، آلودگی ناشی از پساب کارخانه ها و نشر روز افزون آلاینده ها بخصوص آلاینده های نو ظهور موجب شده است که مسئله محیط زیست و اهمیت پاک سازی آن به یکی از مهم ترین دغدغه های بشری مبدل گردد و تحقیقات روی توسعه تکنولوژی های کارآمد و قابل اطمینان برای کاهش آلاینده های خطرناک و نوظهور آزاد شده در محیط متمرکز شود(17). یکی از جدیدترین روش ها استفاده از فوتوکاتالیست است که با نور خورشید و اشعه فرابنفش فعال می شوند. فتوکاتالیست ها معمولا اکسیدهای جامد نیمه رسانا هستند که بدلیل انعطاف پذیری بالا در تخریب آلاینده های مختلف، هزینه کمتر، واکنش های سریعتر، شرایط واکنش ملایم تر، اقتصادی بودن، خواص آبدوستی و قدرت کاتالیستی زیاد به علت نسبت سطح به حجم بالا یکی از فناوریهای کلیدی در کنترل آلودگیهای زیست محیطی می باشند(18).

تا به حال کاتالیست های زیادی همچون Tio2 ،  Zno و غیره بدلیل خاصیت اکسید کنندگی و تشکیل رادیکال هیدروکسیل برای حذف و یا تجزیه ریز آلاینده ها مورد استفاده قرار گرفته اند. از بین این فتوکاتالیست ها اکسید تنگستن بدلیل اینکه از همه سبکتر است(فلزات سنگین عدد اتمی بالائی دارند)، سمی نبودن، داشتن باند گپ پایین (باند گپ 6/2 تا 3 الکترون ولت) و بالا بودن کارائی اش در بدام انداختن نور (نور خورشید) همچنین بدلیل وجود پلی مورف های ساختاری مختلف و خواص الکترونیک منحصر به فرد، توجه تحقیقات را به خودش متمرکز کرده است. بسیاری از خواص فیزیکی اکسید تنگستن مانند پیزوالکتریک، هدایت الکتریکی و ساختارهای ناقص به شدت تحت تأثیر وجود ناخالصی ها هستند(20). داپینگ تا حد زیادی عملکرد اکسید فلزی را بهبود می بخشد. داپینگ شدن مواد آلی و معدنی نانوسکوپی به ماتریس های پلیمری نشان دهنده یک مسیر استراتژیک برای بهبود ویژگی های مواد مانند خواص ساختاری، فیزیکی، شیمیایی، اپتیکی، الکتریکی و مکانیکی است. این نانوکامپوزیت ها کلاس جدیدی از مواد ساخته شده از پر کننده های نانو ساختار مانند فلزات، اکسیدهای فلزی و غیره هستند. ذرات فلزی در داخل ماتریس پلیمری از طریق تجزیه ( ترمولیز، فوتولیز، رادیولیز و غیره) یا احیاء شیمیایی یک پیش ساز فلزی یا حل شده در پلیمر ساخته شده اند. یا اینکه پس از تولید با روشهای شیمیایی در درون ماتریس های پلیمری پراکنده می شوند(27).   

لذا این مطالعه با هدف تجزیه سولفامتوکسازول و دیکلوفناک موجود در محلول های آبی و تبدیل آنها به متابولیت های اولیه با استفاده از فرآیند فتوکاتالیستی اکسید تنگستن (WO3) داپ شده با منگنز(Mn)/LED و شناسایی محصولات نهایی تجزیه انجام خواهد شد که در نهایت علاوه بر شناسایی محصولات نهایی، سمیت محصولات تجزیه ارزیابی خواهد شد(28). شناسایی محصولات نهایی تجزیه نیز جزو نوآوری طرح محسوب می شود. سمیت محصولات نهایی تجزیه نیز با استفاده از تست زیست آزمونی دافنیا مگنیا مورد بررسی قرار خواهد گرفت ، ارزیابی سمیت محصولات نهایی تجزیه نیز جزو نوآوری طرح محسوب می شود. دافنیا مگنیا علاوه بر داشتن حساسیت بیشتر بـه آلاینده های محیطی، بـه دلیـل زمـان تولیـد مثـل کوتـاه، حساسیت بالا، ساده بودن آزمایش و ارزان بودن و از مهـم تر به دلیل بکرزا بودن و تولید نوزادهای از یک جـنس بـا همانندی ژنتیکی، امروزه جایگـاه ویـژه ای در آزمایشـات زیست محیطی یافته است (29).

" />

بررسی تجزیه سولفامتوکسازول و دیکلوفناک موجود در محلول های آبی با استفاده از فرآیند فتوکاتالیستی اکسید تنگستن داپ شده با منگنز(Mn)/LED و ارزیابی سمیت محصولات نهایی تجزیه

The degradation of sulfamethoxazole and Diclofenac in aqueous solutions using the photocatalytic process with tungsten oxide doped with Manganese/LED and toxicity analysis of final products of decomposition


چاپ صفحه
پژوهان
صفحه نخست سامانه
مجری و همکاران
مجری و همکاران
منابع
منابع
علوم پزشکی شهید بهشتی
علوم پزشکی شهید بهشتی

مجریان: احمدرضا یزدانبخش

کلمات کلیدی: سولفامتوکسازول، دیکلوفناک، فرآیند فتوکاتالیستی ، اکسید تنگستن، داپینگ، منگنز، سمیت، محصولات نهایی

اطلاعات کلی طرح
hide/show

کد طرح 14158
عنوان فارسی طرح بررسی تجزیه سولفامتوکسازول و دیکلوفناک موجود در محلول های آبی با استفاده از فرآیند فتوکاتالیستی اکسید تنگستن داپ شده با منگنز(Mn)/LED و ارزیابی سمیت محصولات نهایی تجزیه
عنوان لاتین طرح The degradation of sulfamethoxazole and Diclofenac in aqueous solutions using the photocatalytic process with tungsten oxide doped with Manganese/LED and toxicity analysis of final products of decomposition
کلمات کلیدی سولفامتوکسازول، دیکلوفناک، فرآیند فتوکاتالیستی ، اکسید تنگستن، داپینگ، منگنز، سمیت، محصولات نهایی
نوع طرح کاربردی
نوع مطالعه مطالعه تجربی
مدت اجراء - روز 720
ضرورت انجام تحقیق

در سال های اخیر اولویت آلودگی آب و تمرکز تحقیقات محیطی به تدریج از آلودگیهای اولویت دار متداولی نظیر بی فینیل های پلی کلرینه، هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای و آفت کش ها به آلودگیهای در حال ظهور مانند محصولات جانبی گندزداها، داروها و لوازم آرایشی بهداشتی تغییر یافته است. اینها مواد شیمیایی هستند که معمولا در محیط زیست نظارت نمی شوند اما بطور بالقوه وارد بخشهای مختلف محیطی شده و اثرات نامطلوبی بر محیط زیست و سلامت انسان به همراه دارند(1). بعضی از این آلودگیهای در حال ظهور همچون بسیاری از مواد داروئی مواد شیمیایی جدیدی نیستند، بلکه موادی هستند که مدتهاست در محیط حضور دارند ولی اهمیت حضور آنها در حال حاضر روشن شده است(2). ایران یکی از بالاترین مصرف‌کننده‌های دارو در آسیا است. بر اساس آمار جهانی باید مصرف دارو در هر سال 6 % افزایش داشته باشد ولی این  افزایش در ایران چند برابر این رقم است. ایران در آسیا از نظر مصرف دارو بعد از چین در رتبه دوم و در دنیا در رتبه 12 قرار دارد. مصرف داروهای تزریقی در کشور 3/6 برابر میانگین جهانی است(3). بیست درصد داروی مصرفی در ایران خودسرانه مصرف می شود و چهل درصد مردم ایران خودسرانه دارو مصرف می‌کنند. میزان مصرف دارو توسط هر ایرانی چهار برابر استاندارد جهانی است. بودجه دارویی ایران در 10 سال گذشته، از پانصد میلیون به 3 میلیارد دلار رسیده است(3). بیشترین مصرف مربوط به آنتی بیوتیک ها و داروهای غیر استروئیدی است. در ایران متوسط اقلام هر نسخه، سه تا چهار قلم است در حالیکه میانگین اقلام دارویی در دنیا دو قلم است. عرضه و تقاضا از هم جدایی‌ناپذیرند و نسخه‌ها نشان می‌دهند که بیشترین تقاضا کجاست، در 40 تا پنجاه درصد نسخه‌ها یک داروی تزریقی، یک آنتی‌بیوتیک و یک مسکن تجویز شده است. از آنتی‌بیوتیک‌های وسیع‌الطیف می توان به سولفامتوکسازول و از مسکن ها به‌خصوص مُسکن‌های ضد التهابی غیر استروئیدی می توان به دیکلوفناک اشاره کرد که از پر مصرف ترین، پر فروش ترین و شایعترین داروها در کشور هستند(3). 

بر اساس آمار آمارنامه رسمی ایران در سال 95 به میزان 590/642/183 عدد داروی سولفامتوکسازول (قرص، شربت و آمپول) توسط شرکت های داخلی تولید و مصرف شده است و حدود یک تن نیز از کشورهای دیگر وارد کشور شده است. همچنین به میزان 951/854/731 عدد داروی دیکلوفناک (ژل، قرص، قطره، شربت، آمپول و کپسول) توسط شرکت های داروسازی داخلی تولید و مصرف شده و یک تن و 700 کیلوگرم از این دارو وارد کشور شده است(8). داروهای مورد استفاده برای درمان بیماریهای انسانی یا حیوانات معمولاً از طریق ادرار و یا مدفوع دفع می شوند و پس از آن در جریان تصفیه معمولی فاضلاب بطور مناسب حذف نمی شوند. در نتیجه ترکیبات داروها در همه جا هستند. اغلب این داروها پایدار و تجمع پذیری زیستی در محیط، بخصوص اکوسیستم های آبی دارند(11). با توجه به استفاده گسترده و روز افزون این دارو، لازم است دانش صحیحی درباره میزان بروز، سطوح و سرنوشت آن در محیط زیست و همچنین خطرات دراز مدت، سمیت زیستی و تأثیری که بر سلامت انسان دارد داشته باشیم. تا به امروز تکنینک های مختلفی برای حذف داروها از منابع طبیعی و صنعتی مانند انعقاد، جذب، تبادل یونی، فیلتراسیون، اکسیداسیون و تصفیه بیولوژیکی مورد استفاده قرار گرفته اند. داروها در تصفیه های معمول غیر قابل تجزیه زیستی و سرگردان هستند بطوریکه می توانند در غلظت های پایین حتی پس از تصفیه آب آشامیدنی شناسایی شوند، که این نشاندهنده ناکارآمدی روشهای ذکر شده و واحد های تصفیه فعلی در حذف داروها است(16).

امروزه و در طول دهه های اخیر با توجه به صنعتی شدن کشورها، آلودگی ناشی از پساب کارخانه ها و نشر روز افزون آلاینده ها بخصوص آلاینده های نو ظهور موجب شده است که مسئله محیط زیست و اهمیت پاک سازی آن به یکی از مهم ترین دغدغه های بشری مبدل گردد و تحقیقات روی توسعه تکنولوژی های کارآمد و قابل اطمینان برای کاهش آلاینده های خطرناک و نوظهور آزاد شده در محیط متمرکز شود(17). یکی از جدیدترین روش ها استفاده از فوتوکاتالیست است که با نور خورشید و اشعه فرابنفش فعال می شوند. فتوکاتالیست ها معمولا اکسیدهای جامد نیمه رسانا هستند که بدلیل انعطاف پذیری بالا در تخریب آلاینده های مختلف، هزینه کمتر، واکنش های سریعتر، شرایط واکنش ملایم تر، اقتصادی بودن، خواص آبدوستی و قدرت کاتالیستی زیاد به علت نسبت سطح به حجم بالا یکی از فناوریهای کلیدی در کنترل آلودگیهای زیست محیطی می باشند(18).

تا به حال کاتالیست های زیادی همچون Tio2 ،  Zno و غیره بدلیل خاصیت اکسید کنندگی و تشکیل رادیکال هیدروکسیل برای حذف و یا تجزیه ریز آلاینده ها مورد استفاده قرار گرفته اند. از بین این فتوکاتالیست ها اکسید تنگستن بدلیل اینکه از همه سبکتر است(فلزات سنگین عدد اتمی بالائی دارند)، سمی نبودن، داشتن باند گپ پایین (باند گپ 6/2 تا 3 الکترون ولت) و بالا بودن کارائی اش در بدام انداختن نور (نور خورشید) همچنین بدلیل وجود پلی مورف های ساختاری مختلف و خواص الکترونیک منحصر به فرد، توجه تحقیقات را به خودش متمرکز کرده است. بسیاری از خواص فیزیکی اکسید تنگستن مانند پیزوالکتریک، هدایت الکتریکی و ساختارهای ناقص به شدت تحت تأثیر وجود ناخالصی ها هستند(20). داپینگ تا حد زیادی عملکرد اکسید فلزی را بهبود می بخشد. داپینگ شدن مواد آلی و معدنی نانوسکوپی به ماتریس های پلیمری نشان دهنده یک مسیر استراتژیک برای بهبود ویژگی های مواد مانند خواص ساختاری، فیزیکی، شیمیایی، اپتیکی، الکتریکی و مکانیکی است. این نانوکامپوزیت ها کلاس جدیدی از مواد ساخته شده از پر کننده های نانو ساختار مانند فلزات، اکسیدهای فلزی و غیره هستند. ذرات فلزی در داخل ماتریس پلیمری از طریق تجزیه ( ترمولیز، فوتولیز، رادیولیز و غیره) یا احیاء شیمیایی یک پیش ساز فلزی یا حل شده در پلیمر ساخته شده اند. یا اینکه پس از تولید با روشهای شیمیایی در درون ماتریس های پلیمری پراکنده می شوند(27).   

لذا این مطالعه با هدف تجزیه سولفامتوکسازول و دیکلوفناک موجود در محلول های آبی و تبدیل آنها به متابولیت های اولیه با استفاده از فرآیند فتوکاتالیستی اکسید تنگستن (WO3) داپ شده با منگنز(Mn)/LED و شناسایی محصولات نهایی تجزیه انجام خواهد شد که در نهایت علاوه بر شناسایی محصولات نهایی، سمیت محصولات تجزیه ارزیابی خواهد شد(28). شناسایی محصولات نهایی تجزیه نیز جزو نوآوری طرح محسوب می شود. سمیت محصولات نهایی تجزیه نیز با استفاده از تست زیست آزمونی دافنیا مگنیا مورد بررسی قرار خواهد گرفت ، ارزیابی سمیت محصولات نهایی تجزیه نیز جزو نوآوری طرح محسوب می شود. دافنیا مگنیا علاوه بر داشتن حساسیت بیشتر بـه آلاینده های محیطی، بـه دلیـل زمـان تولیـد مثـل کوتـاه، حساسیت بالا، ساده بودن آزمایش و ارزان بودن و از مهـم تر به دلیل بکرزا بودن و تولید نوزادهای از یک جـنس بـا همانندی ژنتیکی، امروزه جایگـاه ویـژه ای در آزمایشـات زیست محیطی یافته است (29).

هدف کلی تعیین کارایی فرآیند فتوکاتالیستی اکسید تنگستن داپ شده با منگنز/ LED در تجزیه سولفامتوکسازول و دیکلوفناک موجود در محلول های آبی و ارزیابی سمیت محصولات نهایی تجزیه
خلاصه روش کار

این تحقیق از نوع مداخله ای است که به صورت پایلوت در مقیاس آزمایشگاهی در آزمایشگاه آب و فاضلاب دانشکده بهداشت دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی انجام می گیرد.

ابتدا اسید تنگستیک (H2WO4)(99 %) از سیگما آلدریچ تهیه خواهد شد. کلرید منگنز (MnCl2·4H2O)، اسید هیدروکلریک (HCl)(35% v/v) و تمام مواد شیمیایی مورد نیاز دیگر از Merck خریداری شده مورد استفاده قرار میگیرند. همچنین داروهای سولفامتوکسازول و دیکلوفناک بصورت خالص از سیگما آلدریچ خریداری خواهند شد. نانو ذرات اکسید تنگستن و منگنز داپ نشده و داپ شده با استفاده از روش اشباع مایکروویو پس از اتمام آماده سازی تهیه می شود. در ابتدا، 2.49 گرم H2WO4 در 10 میلی لیتر NaOH  حل می شود تا محلول یک مولار تهیه شود. این محلول به مدت 30 دقیقه با هم مخلوط شده و پس از آن محلول هیدراتاسیون به رنگ زرد رنگ تنگستیک به دست آِید. که این احتمالا به دلیل فرآیند پروتکل تبادل پروتون باشد. در مرحله دوم، درصد وزنی مختلف (1، 5 و 10 درصد وزنی) از MnCl2·4H2O 1در محلول فوق حل خواهد شد و سپس به مدت 20 دقیقه برای به دست آوردن محلول شفاف همگن هم زده می شود. pH محلول با افزودن HCl خنثی شد و بوسیله اختلاط مغناطیسی قوی به میزان 2 نگه داشته خواهد شد، در این فرآیند میزان کاهش pH باید کنترل شود تا بتوان مورفولوژی مورد نظر را بدست آورد. این محلول به اجاق مایکروویو خانوار مجهز شده با تفلون (با فرکانس 2.45 گیگاهرتز) با قدرت 600 ولت و برای 5 دقیقه تابش منتقل می شود. در نهایت، نانو پودرهای خالص  WO3داپ شده با Mn به ترتیب با رنگ زرد و قهوه ای به دست می آید. مشخصات کاتالیست ساخته شده توسط تکنیک های FESEM، FITR، XRD، BET، AFM و TGA تعیین می گردد و برای بررسی کارایی کاتالیست مورد نظر، ابتدا آزمایشات در فاز سوسپانسیونی انجام می­پذیرد(28).

تمامی آزمایشات در یک رآکتور با مقطع دایره ای انجام خواهد شد همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است این رآکتور از دو محفظه دایره ای تو در تو تشکیل شده است. حجم محفظه داخلی که محفظه واکنش نیز می باشد یک لیتر است.  ارتفاع این محفظه 25 سانتی متر(از بالا 5 سانتی متر فضای خالی در نظر گرفته می شود) و قطر آن 8 سانتی متر است. محفظه بیرونی که نقش خنک کننده دارد قطرش از هر طرف 2 سانتی متر بیشتر از محفظه داخلی است. منبع تامین نور لامپ LED می باشد. لامپ  LED (طول موج 385 نانومتر و حداکثر شدت 20 میلی آمپر) در داخل یک شیشه کوارتزی به ابعاد (3 سانتی متر قطر و 24 سانتی متر ارتفاع ) قرار خواهد گرفت. سپس مجموعه کوارتز و لامپ به صورت عمود در داخل راکتور شیشه ای داخلی قرار می گیرند. فتوکاتالیست موردنظر در دزهای مختلف به راکتور فتوکاتالیستی حاوی غلظتهای مختلف از آلاینده سولفامتوکسازول یا دیکلوفناک با حجم ml 800 افزوده می­گردد و توسط مگنت موجود در داخل راکتور و قرار گرفتن راکتور بر روی شیکر، فتوکاتالیست اکسید تنگستن داپ شده با منیزیم در یک زمان تماس از پیش تعیین شده مخلوط می گردید. بعد از اتمام زمان تماس عمل اختلاط متوقف شده و یک نمونه از راکتور برداشت شده و با استفاده از صافی واتمن با سایز 2/0 میکرومتر فیلتر می شود. در ضمن در جهت خنک سازی دمای محلول از یک جریان چرخشی آب استفاده می شود.

شکل 7- شمای راکتور مورد استفاده در مطالعه حاضر

آزمایشات ناپیوسته همچنین در جهت بررسی فاکتورهای موثر که در تجزیه سولفامنوکسازول و دیکلوفناک دخالت دارند انجام خواهد گرفت. این فاکتورها شامل  pH (9-4)، مقدار ماده فتوکاتالیست (g/l 5/2 5/0)، غلظت سولفامتوکسازول/ دیکلوفناک (mg/l 40 - 10) و زمان ماند (10 تا 200 دقیقه) می باشد. غلظت باقیمانده داروها با دستگاه HPLC مورد اندازه گیری قرار خواهد گرفت. نمونه ها همچنین برای میزان تجزیه پذیری توسط فرایند فتوکاتالیستی اکسید تنگستن داپ شده با Mn آنالیز می شوند. توضیح اینکه بمنظور بررسی تأثیر داپینگ در فرآیند تجزیه پس از بدست آوردن شرایط بهینه برای متغیرها، فرآیند تجزیه دو دارو توسط اکسید تنگستن قبل از داپ شدن با منگنز نیز مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در جهت بررسی مکانیسمهای واکنش، آزمایشات اسکاونجینگ انجام می شود. و نتایج با شرایط موجود در آزمایشات بدون اسکاونجر مقایسه می گردد. آنالیز  TOCبر روی نمونه ورودی و خروجی فرآیند اکسیداسیون پیشرفته در جهت بررسی معدنی سازی ترکیبات حاصله انجام می گیرد. در پایان متابولیتهای تولیدی در محلول با استفاده از دستگاه LC-MAS مورد آنالیز قرار خواهند گرفت. لازم به ذکر است آزمایشات فتوکاتالیستی بعد از محاسبه شرایط بهینه ادامه خواهد یافت بطوریکه آنیونهای مداخله گر نظیر سولفات، نیترات، فسفات و کلرور در حد غلظت استاندارد آب مورد بررسی قرار گرفته و دخالت داده می شوند. همچنین سینتیک واکنش ها پس از بدست آوردن شرایط بهینه در سه غلظت و در سه بازه زمانی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در نهایت علاوه بر شناسایی محصولات نهایی، سمیت محصولات تجزیه ارزیابی خواهد شد. سمیت محصولات نهایی تجزیه نیز با استفاده از تست زیست آزمونی دافنیا مگنیا بصورت حاد و مزمن مورد بررسی قرار خواهد گرفت، دافنیا مگنیا علاوه بر داشتن حساسیت بیشتر بـه آلاینده های محیطی، بـه دلیـل زمـان تولیـد مثـل کوتـاه، حساسیت بالا، ساده بودن آزمایش و ارزان بودن و از مهـم تر به دلیل بکرزا بودن و تولید نوزادهای از یک جـنس بـا همانندی ژنتیکی، امروزه جایگـاه ویـژه ای در آزمایشـات زیست محیطی یافته است(39-36). آزمون سمیت حاد با دافنیا: در این مطالعه از دافنیایی با همانندی ژنتیکی یکسان استفاده می شود. محیط کشت مورد نیاز برای کشت دافنیا بر اساس روش استاندارد، استفاده از کود گوسفندی خشک و خاک باغچه و آب زیرزمینی می باشد. این محلول همراه با سوسپانسیون مخمر خشک، یک روز در میان برای تغذیه دافنیا فراهم می شود. در این بخش از محیط کشت، نوزادان دافنیا جمع آوری و 3 مرتبه به مدت 5 دقیقه در آب رقیق سازی شستشو داده می شوند. سپس تعدادی ظرف انتخاب گردیده که یکی از این ظروف به عنوان شاهد در نظر گرفته می شود. در مرحله بعد به هر یک از این ظروف 5، 10، 20، 30، 40، 50، 75 و 100 میلی لیتر از نمونه تهیه شده اضافه و مشاهدات بعد از 24، 48، 72 و 96 ساعت انجام می شود. جهت بررسی و تجزیه و تحلیل نتایج آزمون تعیین سمیت از روش پروبیت استفاده می شود(29).


اطلاعات مجری و همکاران
hide/show

نام و نام‌خانوادگی سمت در طرح نوع همکاری درجه‌تحصیلی پست الکترونیک
احمدرضا یزدانبخشمجری اصلیاستاد راهنمای اولدکترای تخصصی پی اچ دی‎‎yazdanbakhsh@sbmu.ac.ir
اکبر اسلامیهمکاراستاد مشاوردکترای تخصصی پی اچ دیaeslami@sbmu.ac.ir
محمدرضا مسعودی نژادهمکاراستاد مشاوردکترای تخصصی پی اچ دیmassoudi2010@yahoo.com
موید عوض پورهمکاردانشجو m_f_1859@yahoo.com

منابع
hide/show

1. Chen, M., Chu, W., "Degradation of antibiotic norfloxacin in aqueous solution by visible-light-mediated C-TiO2 photocatalysis" J. Hazard. Mater. 2012. 219-220, 183-189.

2. Bourdat-Deschamps M., Ferhi S., Bernet N., Feder F., Crouzet O., Patureau P., Montenach D., Moussard G.D., Mercier V., Benoit P., Houot S."Fate and impacts of pharmaceuticals and personal care products after repeated applications of organic waste products in long-term field experiments". Science of the Total Environment (2017). 607-608, 271-280.

3. Iran Food and drug administration news, consumption medication available from: (http://www.ifdana.fda.gov.ir/index/daroo). 

4. Gong H, Chu W. "Permanganate with a double-edge role in photodegradation of Sulfamethoxazole: Kinetic, reaction mechanism and toxicity" Chemosphere 191 (2018) 494-502.

5. Chen K-L, Liu L-C, Chen W-R. "Adsorption of sulfamethoxazole and sulfapyridine antibiotics in high organic content soils" Environmental Pollution (2017) 1-9.

6. Cunha S.C., Pena A., Fernandes J.O. "Mussels as bioindicators of diclofenac contamination in coastal environments" Environmental Pollution (2017) 1-7.

7. Perisic D.J., Gilja V., Stankov M.N., Katancic Z., Kusic H., Stangar U.L., Dionysiou D.D., Bozic A.L., "Removal of diclofenac from water by zeolite-assisted advanced oxidation processes", J. Photoch. Photobio. A-Chem, 321 (2016) 238-247.

8. National Formulary of Iran, Drug usage statistics available from: (https://www.iranhealers.com/drug/).

9. Sulfamethoxazole drug available from: (https://azb.wikipedia.org/wiki/سولفامتوکسازول)

10. Information bank of Country publications, Diclofenac metabolism available from:  (https://www.mag-iran.com).

11. Boxall A.B.A., Rudd M.A., Brooks B.W., Caldwell D.J., Choi K., Hickmann S., Innes E., Ostapyk K., Staveley J., P., Beazley K.F. "Review Pharmaceuticals and Personal Care Products in the Environment". What Are the Big Questions? Environ. Health Perspect" (2012).  120 (9), 1221–1229.doi 10.1289/ehp.1104477.

12. Conrad Marx, Norbert Günther, Sara Schubert, Reinhard Oertel, Markus Ahnert, Peter Krebs, Volker Kuehn. 2015. Mass flow of antibiotics in a wastewater treatment plant focusing on removal variations due to operational parameters. J. Science of the Total Environment. 538, 779-788.

13- Ismaili, Ahmad; Maryam Ahmadi and Reza Namdarian, 2013; Application of Environmental Biotechnology in Pollution Cleanup and Environmental Conservation; Third National Conference on Health, Environment and Sustainable Development, Bandar Abbas, Bandar Abbas Islamic Azad University, https: //www.civilica .com / Paper-HESD03-HESD03_083.html.

14. Schwaiger J, Ferling H, Mallow U, Wintermayr R. Negele R, "Toxic effects of the non-steroidal anti-inflammatory drug diclofenac Part 1: histopathological alterations and bioaccumulation in rainbow trout, Aquat. Toxicol. 68 (2004)141–150.

15. Kasprzyk-Hordern B, Dinsdale R, Guwy A, Illicit drugs and pharmaceuticalsin the environment—forensic applications of environmental data. Part 1: Estimation of the usage of drugs in local communities, Environ. Pollut. 157(2009) 1773–1777.

 16. Ziylan A, Koltypin Y, Gedanken A, Ince N.H, "More on sonolytic and sonocatalytic decomposition of Diclofenac using zero-valent iron", Ultrason. Sonochem, 20 (2013) 580-586.

17. Mulla SI, Hu A, Sun Q, Li J, Suanon F, Ashfaq M, Yu C-P. "Biodegradation of sulfamethoxazole in bacteria from three different origins" Journal of Environmental Management 206 (2018) 93-102.  

18. Sarasidis V.C, Plakas K.V, Patsios S.I, Karabelas A.J, "Investigation of diclofenac degradation in a continuous photo-catalytic membrane reactor. Influence of operating parameters" Chem. Eng. J, 239 (2014) 299-311.

19. Chong S, Song Y, Zhao H, Zhang G, "Enhanced degradation of nitrobenzene by combined ultrasonic irradiation and a zero-valent zinc catalyst". Desalin. Water Treat, (2016) 1-8.

20. Alalm MG, Ookawara S, Fukushi D, Sato A, Tawfik A, " Improved WO3 photocatalytic efficiency using ZrO2 and Ru for the degradation of carbofuran and ampicillin". Journal of Hazardous Materials 302 (2016) 225–231.

21. Adel A. Ismail A.A, Abdelfattah I, Helal A, Al-Sayari S.A, Robben L, Bahnemann D.W, "Ease synthesis of mesoporous WO3–TiO2 nanocomposites with enhanced photocatalytic performance for photodegradation of herbicide imazapyr under visible light and UV illumination" Journal of Hazardous Materials 307 (2016) 43–54.

22. Gunji T, Jeevagan A.J, Hashimoto M, Nozawa T, Tanabe  T, Kaneko S, Miyauchi M, Matsumoto F. "Photocatalytic decomposition of various organic compounds over WO3-supported ordered intermetallic PtPb co-catalysts" Applied Catalysis B: Environmental 181 (2016) 475–480.

23. Yang Y, Yu G, Deng S, Wang S, Xu ZH, Huang J, Wang B. " Catalytic oxidation of hexachlorobenzene in simulated gas on V2O5–WO3/TiO2 catalyst". Chemical Engineering Journal 192 (2012) 284–291.

24. Xu Z, Deng S, Yang Y, Zhang T, Cao Q, Huang J, Yu G. " Catalytic destruction of pentachlorobenzene in simulated flue gas by a V2O5–WO3/TiO2 catalyst". Chemosphere 87 (2012) 1032–1038.

25. Fakhri A, Behrouz S." Photocatalytic properties of tungsten trioxide (WO3) nanoparticles for degradation of Lidocaine under visible and sunlight irradiation". Solar Energy 112 (2015) 163–168.

26. Fujii A, Meng Z, Yogi C, Hashishin T, Sanada T, Kojima K." Preparation of Pt-loaded WO3 with different types of morphology and photocatalytic degradation of methylene blue". Surface & Coatings Technology xxx (2014) 1-8.

27. Faia P.M, Jesus EL, Louro CS, TiO2:WO3 composite humidity sensors doped with ZnO and Cuo investigated by Impedance Spectroscopy, Sensors and Actuators B: Chemical (2014), http://dx.doi.org/10.1016/j.snb.2014.06.117

28. M. Karthik, M. Parthibavarman, A. Kumaresan, S. Prabhakaran, V. Hariharan, R. Poonguzhali, S. Sathishkumar. 2017. One-step microwave synthesis of pure and Mn doped WO3 nanoparticles and its structural, optical and electrochemical properties. J. Mater Sci: Mater Electron 28:6635–6642.

29. Nakhjirgan P, Dehghani MH. The Evaluation of the Toxicity of Reactive Red 120 Dye by Daphnia Magna Bioassay. Journal of Research in Environmental Health. Spring; 1(1): 1-9.

30. Murillo-Sierra JC, Ruiz-Ruiz E, L. Hinojosa-Reyes L, Guzman-Mar JL, Machuca-Martınez F, Hernandez-Ramırez A.'' Sulfamethoxazole mineralization by solar photo electro-Fenton process in a pilot plant" CATALYSIS J. 2017.

31. Zhang Yu, Hu S, Zhang H, Shen G, Yuan Z, Zhang W. " Degradation kinetics and mechanism of sulfadiazine and sulfamethoxazole in an agricultural soil system with manure application" Science of the Total Environment 607–608 (2017) 1348–1356.

32. Kim HY, Kim T-H Cha SM, Yu S." Degradation of sulfamethoxazole by ionizing radiation: Identification and characterization of radiolytic products" Chemical Engineering Journal 313 (2017) 556–566. 

33.  Aguinaco A, J. Beltran F, F. Garcia-Araya j, Oropesa A. "Photocatalytic ozonation to remove the pharmaceutical diclofenac from water: Influence of variables" Chemical Engineering Journal 189– 190 (2012) 275– 282.

34. Tiago De Oliveira, Régis Guégan, Thomas Thiebault, Claude Le Milbeau, Fabrice Muller, Vinicius Teixeira, Marcelo Giovanela, Mohammed Boussafir."  Journal of Hazardous Materials (2016).

35.  M. Barczak, M. Wierzbicka, P. Borowski, "Sorption of diclofenac onto functionalized mesoporous silicas: Experimental and theoretical investigations", Microporous and Mesoporous Materials (2018), doi: 10.1016/j.micromeso.2018.01.013.

36. APHA, AWWA, WEF: Standard methods for the examination of water and wastewater. 21th edn. Washington DC: APHA, AWWA, WEF; 2005.

37. U.S. Environmental Protection Agency. Methods for measuring the acute toxicity of effluents and receiving waters to fresh water and marine organisms, Fifth Edition, EPA‐821‐R‐02‐012. 2007.

38. Fernandez‐Alba AR1, Hernando D, Aguera A, Caceres J, Malato S. Toxicity assays: a way for evaluating AOPs efficiency. Water Res. 2002; 36(17):4255‐62.

39. Immich AP1, Ulson de Souza AA, Ulson de Souza SM. Removal of Remazol Blue RR dye from aqueous solutions with Neem leaves and evaluation of their acute toxicity with Daphnia magna. J Hazard Mater. 2009; 164(2‐3):1580‐5.