مقدمه
زمانی‌که وارد آزمایشگاه‌های شیمی و زیست‌شناسی بیشتر مدارس کشور می‌شویم مشاهده می‌کنیم که در فضای این آزمایشگاه‌ها بوی بسیار بدی احساس میشود که نشان می‌دهد هوای آزمایشگاه آلوده است. باید پنجره‌ها را باز کنیم و اگر آزمایشگاه دارای دستگاه تخلیه هواست آن‌را روشن کنیم تا هوای آزمایشگاه به‌طور کامل عوض شود. بوی بد موجود در فضای آزمایشگاه ناشی از تبخیر تدریجی محلول‌ها، حلال‌های شیمیایی و یا مواد جامدی است که به‌راحتی تصعید می‌شوند. در بیشتر آزمایشگاه‌های مدارس کشور حلال‌های آلی و مواد شیمیایی محلول همچون آلدهیدها، کتون‌ها، الکل‌ها، آلکان‌ها، سیکلوآلکان‌ها، آمین‌ها، اسیدها، بازها و حلال و مواد شیمیایی محلول دیگر و نیز مواد جامد مانند نشاسته، جوش‌شیرین، ید، نفتالن، فلزها به‌ویژه جیوه و نمک‌های معدنی وجود دارند که در ظرف‌های مناسبی نگهداری نمی‌شوند. موادی همچون استون، متانول، اتانول (الکل سفید)، فرم-آلدهید، الکل صنعتی (اتانول حاوی پیریدین و متانول)، استونیتریل، آب‌ژاول (مایع سفیدکننده)، کلروفرم، کربن‌تتراکلرید، فرمیک‌اسید، هیدروکلریک‌اسید (گاز HCl حل شده در آب)، هیدروبرومیک‌اسید (گاز HBr حل شده در آب)، آمونیاک (گاز NH۳ حل شده در آب)، تولوئن و بنزن، در صورت مناسب نبودن ظرف‌هایی که در آنها نگهداری می‌شوند، به‌تدریج در دمای محیط بخار می‌شوند، محیط را آلوده می‌کنند و تخریب کردن کمد و وسایل موجود در آزمایشگاه آسیب می‌زنند، شکل ۱. بخار این حلال‌ها گذشته از ایجاد ناراحتی‌های تنفسی، بینایی و پوستي، به‌راحتی از راه پوست و دستگاه تنفسی وارد دستگاه گردش خون می‌شوند. در واقع، همه این مواد به‌جز الکل سفید، باعث ایجاد بیماری‌های پوستی، مغزی، تنفسی، کبدی، گوارشی، کلیوی و انواع سرطان‌ها خواهند شد [۹-۱]. همچنین حلال کربن‌تتراکلرید پس از تبخیر، به لایه اوزون راه می‌یابد و موجب تخریب آن میشود [۱۰]. مواد جامد موجود مانند ید و نفتالن و نیز جیوه که مایع است، نیز به‌راحتی در دمای محیط بخارمی‌شوند در حالی‌که بخار حاصل از آنها به شدت سمی است. [۱۷-۱۱]
شکل ۱. بخار شدن حلال‌ها، محلول‌ها، مایع و ترکیب‌های جامد در آزمایشگاه یکی از مدارس استان تهران. اثر بخارهای شیمیایی روی کمد حاوی مواد و روی مواد دیگر به خوبی نشان داده شده است. اگرچه در بعضی از ظرف‌ها به طور کامل بسته بوده ولی از آنها مواد شیمیایی به‌صورت بخار خارج شده است.
بحث و بررسی
در خانه همه ما و دانش‌آموزان شیشه‌های قهوه‌ای رنگ حاوی انواع داروها در اندازه‌های مختلف وجود دارد که پس از مصرف داروهای موجود در آنها، به‌صورت زباله دور ریخته میشود. می‌توانیم از دانش‌آموزان بخواهیم که شیشه‌های شربت خالی شده را خوب بشویند و پس از خشک کردن با سشوار، آنها را برای استفاده در آزمایشگاه مدرسه همراه خود بیاورند. تصویر چهار نمونه از این شیشه‌های قهوه‌ای رنگ خالی، با حجم‌های مختلف در شکل ۲ آورده شده است. رنگ قهوه‌ای شیشهها سبب میشود نور به راحتی از آنها عبور نکند. درنتیجه،از تخریب حلال و محلول یا مواد شیمیایی موجود در آنها جلوگیری خواهد شد باریک بودن در این شیشهها نیز سبب میشود حلال یا محلول‌های شیمیایی موجود در آنها پس از تبخیر شدن به‌راحتی از شیشه خارج نشود. نکته جالب اینجاست که همه این شیشهها با در بطری‌های نوشابه -که آنها نیز به‌عنوان زباله دور ریخته می‌شوند- بسته می‌شوند.البته از در هر بطری نوشابه‌ای برای بستن این شیشهها نمی-توان استفاده کرد. تصویر تعدادی از انواع درهای نوشابه در شکل ۳ آورده شده است. برای بستن محکم شیشه داروها ،فقط درهای گروه (۱) مناسب هستند . درهای گروه (۲) محکم روی این شیشهها محکم بسته نمی‌شوند. بنابراین حلال‌ها و مواد شیمیایی محلول موجود در این شیشهها پس از گذشت زمان به‌تدریج از آنها خارج می‌شوند. برای موادی مانند کلروفرم، کربن‌تتراکلرید، استون، دی‌کلرومتان، هیدروکلریک‌اسید، هیدروبرمیک‌اسید، آمونیاک که نقطه جوش پایینی دارند، بهتر است پس از بستن در شیشه حاوی این مواد ، با استفاده از درهای گروه (۱)، دور در شیشه بسته شده نوار پارافیلم بپیچیم تا از تبخیر این مواد به‌طور کامل جلوگیری شود، شکل ۴ . پس از برداشتن محلول‌ها و حلال‌ها از شیشه‌های حاوی آنها در زیر هود آزمایشگاه، دوباره باید در شیشه با حدود ۵/۱ سانتیمتر از برش عرضی نوار پارافیلم بسته شود. قیمت یک حلقه کامل نوار پارافیلم حدود یک‌صد هزار تومان است و یک حلقه از آن برای یک سال استفاده در آزمایشگاه‌های فعال بیش از ۲۰ مدرسه کافیست. بنابراین هزینه صرف شده برای خرید یک حلقه پارافیلم، برای هریک از مدارسی که آزمایشگاه فعال دارند حدود پنج هزار تومان برای یک سال خواهد شد که مقدار بسیار ناچیزی است.
شکل ۲. شیشه‌های قهوه‌ای رنگ خالی شربت، سوسپانسون و محلول‌های دارویی با اندازه‌های مختلف
تمام حلال‌ها، محلول‌ها و مواد شیمیایی موجود در آزمایشگاه‌های مدارس به‌جز جیوه و محلول‌های هیدروفلوئوریک‌اسید، پتاسیم‌هیدروکسید و سدیم‌هیدروکسید را می‌توان در این شیشه‌های بسته شده با درهای نوشابه‌های گروه (۱) به‌راحتی نگهداری و از تبخیر تدریجی آنها جلوگیری کرد. جیوه با ظرف‌های شیشه‌‌ای هیچ واکنش شیمیایی نمی‌دهد ولی به‌دلیل وزن خیلی بالای آن، خطر شکستگی شیشه‌های یاد شده وجود دارد بنابراین بهتر است که جیوه در ظرف‌های پلاستیکی نگهداری شود. محلول‌های هیدروفلوئوریک‌اسید، پتاسیم‌هیدروکسید و سدیم‌هیدروکسید با این شیشهها واکنش می‌دهند. شیشه‌های قهوه‌ای رنگ شربت، سوسپانسیون و محلول‌های دارویی از سیلیس (SiO۲) ـ که بی‌رنگ است با مقداری آهن(III)اکسید که موجب قهوه‌ای شدن رنگ آن می‌شودـ ساخته شده است. هیدروفلوئوریک‌اسید (HF)، سدیم‌هیدروکسید (NaOH) و پتاسیم‌هیدروکسید (KOH) بنا به معادله‌های زیر با سیلیس موجود در این شیشهها واکنش می‌دهند و موجب خورده شدن آنها می‌شوند. بنابراین باید این محلول‌ها را در ظرف‌های پلاستیکی نگهداری کرد [۱۸ و ۱۹]. به‌همین منظور می‌توان از انواع ظرف‌های پلاستیکی، با حجم‌های مختلف نیز ـ که در خانه‌های بیشتر ما و دانش‌آموزان وجود دارد و از آنها هیچ استفاده‌ای نمی‌شودـ استفاده کرد.نگهداری نمک‌های معدنی مانند آهن(III) نیترات نه آبه، آهن(II)کلرید چهار آبه، کلسیم‌کلرید بدون آب و نمک‌های دیگری که در محیط آزمایشگاه رطوبت جذب می‌کنند نیز در این ظرف‌ها امکان‌پذیر است.
SiO2(s) + 6HF(aq) →H2SiF6(aq) + 2H2O (l)
SiO2(s) + 2NaOH(aq) → Na2 SiO3(aq) + H2O (l)
SiO2(s) + 2KOH(aq) → K2SiO3(aq) + H2O (l)
شکل ۳. انواع در بطری‌های نوشابه .... گروه ۱
گروه ۲
نتیجه گیری
چنان که اشاره شد به‌راحتی می‌توان با استفاده از انواع شیشه‌های قهوه‌ای رنگ خالی شده مواد دارویی، ا درهای نوشابه و بطری‌های پلاستیکی که به‌صورت زباله دور ریخته می‌شوند و نیز با استفاده از مقدار کمی از نوار پارافیلم که قیمت زیادی ندارد از تبخیر تدریجی حلال‌ها، محلول‌ها و مواد شیمیایی مایع و جامد در آزمایشگاه‌های مدارس جلوگیری کرد. همچنین می‌توان در تمام آزمایشگاه‌های آموزشی پردیس دانشگاه فرهنگیان و دیگر دانشگاه‌ها و مراکز پژوهشی کشور، جهت جلوگیری از این شیشهها و بطری‌های پلاستیکی استفاده کرد اگر مقداری از مواد محلول و یا حلال شیمیایی را در این ظرف‌ها ریخته و در اختیار دانشجویان قرار داده شود و دانشجویان با استفاده از پیپت و استوانه مدرج، مقدار محلول یا حلال مورد نظر خود را از داخل آنها بردارند، علاوه بر جلوگیری از به هدر رفتن حلال و یا محلول‌های شیمایی، از آلوده شدن کل مواد موجود در بطری‌هایی که حجم بالایی دارند جلوگیری میشود. می‌توان نمک‌های معدنی را نیز که در محیط آزمایشگاه آب جذب می‌کنند در این ظرف‌ها نگهداری و از تخریب آنها جلوگیری کرد.
شکل ۴. شیشه بسته شده با در بطری نوشابه از گروه (۱) که دور آن نوار پارافیلم پیچیده شده است و حلقه پارافیلم که مقدار زیادی از آن مصرف شده است.
منابع
1. C. Butticè, "Solvents". In Colditz, Graham A. The SAGE Encyclopedia of Cancer and Society (Second ed.). Thousand Oaks: SAGE Publications, Inc. (2015).
2. W.F. Seifert, A. Bosma, A. Brouwer, H.F. Hendriks, P.J. Roholl, R.E. Leeuwen, G.C.T. Ruiter, I.S. Bock, D.L. Knook, Hepatology, 19 (1994) 193-201.
3. P. Chen, Y. Chen, Y. Wang, S. Cai, L. Deng, J. Liu, H. Zhang, Biomol. Ther., 24 (2016) 156-162.
4. A.S. Rood, P. D. McGavran, J. W. Aanenson, J.E. Till, Risk Analysis, 21 (2001) 675-695.
5. S. Fustinoni, M. Buratti, L. Campo, A. Colombi, D. Consonni, A. C. Pesatori, M. Bonzini, P. Farmer, S. Garte, F. Valerio, D. F. Merlo, P. A. Bertazzi, Chemeco-Biol. Interact. 153-154 (2005) 253-256.
6.G.A. Beauchamp, M.Valento, Emerg .Med. Pract., 18 (2016)1-20.
7. A.A. Sadun, J. Neurol Neurosurg Psychiatry, 72 (2002) 423-425.
8. C. Winder, Environmental Research., A85 (2001) 105-114.
9. M. Nickmilder, S. Carbonnelle, A. Bernard, Pediatr Allergy Immunol., 18 (2007) 27-35.
10. M. Vaara, "Use of ozone depleting substances in laboratories", Print: Ekspressen Tryk & Kopicenter (2003).
11. K. T. Bogen, J. M. Benson, G.S. Yost, J. B. Morris, A.R. Dahl, H. J. Clewell, K. Krishnan, C. J. Omiecinski, Regulatory Toxicology and Pharmacology, 51 (2008) S27- S36.
12. S.A. Carratt, D. Morinb, A.R. Buckpitt, P.C. Edwardsa, L.S. Van Winkle, Toxicology Letters., 246 (2016) 35-41.
12.J.B. Morris, A.R. Buckpitt, Toxicological Sci., 111(2009) 383-391.
13.D. O. Lowe, S. R. Knowles, E. A. Weber, C. J. Railton, N. H. Shear, Pharmacotherapy, 26 (2006) 1641-1645.
14. R. A. Bernhoft, J. Environmen. & Public Health, ID 460508 (2012) 1-10.
15. S.Y. Do, C.G. Lee, J.Y. Kim, Y.H. Moon, M.S. Kim, I.H. Bae, H.S. Song, Annals of Occupational and Environmental Medicine, 29 (2017) 1-8.
16.J. Smiechowicz, A. Skoczynska, A. N. Szwarc, K. Kulpa, A. Kübler, SAGE Open Medical Case Reports, 5 (2017) 1-4.
17.https://scholar.google.com/citations?user=tQmoM3MAAAAJ&hl=en
18. N.N. Greenwood, A. Earnshaw, "Chemistry of the Elements", 2nd Edition, Butterworth-Heinemann (1997).
19. F. A. Cotton, G. Wilkinson, P. L. Gaaus, "Basic Inorganic Chemistry", Third Edition, John Wiley & Sons, Inc (1995).