DÜZCE ÜNİVERSİTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DÇ.DR.BAYRAM POYRAZ ‘IN BİLİM ve TEKNOLOJİ DERGİSİ ARAŞTIRMA MAKALESİNDEN ALINMIŞTIR .

Dünyada endüstri ve şehirleşmenin artmasıyla giderek artan bir su ihtiyacı oluşmaktadır. Ağır metaller de içme suyu ile insan vücuduna alınan kimyasallar arasındadır. Yüksek seviyede ağır metal maruziyetinde ise insan vücuduna olumsuz etkileri vardır. Bu çalışma kapsamında 15 farklı lokasyondan içme suyu örnekleri alınmış ve ağır metal içerikleri belirlenmiştir. İncelenen içme suyu örneklerindeki ağır metal konsantrasyonları uluslararası su değerlendirme kuruluşlarının izin verdiği limitler arasındadır. Bu çalışmanın Türkiye’deki içme suları kalitesinin yükselmesine katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

İnsanın temel gereksinim maddesi olan su, zararlı kimyasallarla insan vücudunun buluşmasında köprü vazifesi görmektedir. Dolayısıyla içtiğimiz suyun önemi yaşamsal fonksiyonların düzenliliği ve sürekliliği açısından önem arz etmektedir. Dünya sağlık örgütünün raporuna göre gelişmekte olan ülkelerde neredeyse nüfusun yarısı içme suyunun gereken standartlarda olmamasından dolayı sağlık problemleri çekmektedir . İçme suyunda belli seviyenin üzerinde olması istenmeyen kimyasallar kirletici adıyla bilinir. Kirleticiler, İnorganik, organik, pestisit ve dezenfektan olarak sınıflandırılabilirler . Bu kirleticiler arasında inorganik sınıfta bulunan ve sağlık açısından ciddi tehdit oluşturan ağır metaller, içme suyundaki konsantrasyonları bakımından izlenmesi gereken en önemlileridir.

Ağır metaller genel anlamıyla yoğunluğu 5 gr/cm3, bir diğer ifadeyle suyun yoğunluğundan sayısal olarak 5 kat büyük olan metaller ve metaloidde denilen yarı metallerdir belirli bir konsantrasyonun üzerinde bulunduklarında toksik etki gösterebilirler.

Bu değerlerin belirlenmesi üzerinde en yoğun çalışmalar Dünya sağlık örgütü ve A.B.D. çevre koruma

örgütü tarafından yapılmaktadır. İçme suyunda bazı ağır metaller için limit değerler Tablo 1.

Tablo 1. USEPA ve WHO tarafından sudaki bazı kabul edilebilir ağır metal konsantrasyonları

Ağır Metal Dünya sağlık örgütü (mg/L)           ABD Çevre koruma örgütü (mg/L

Çinko                         5                                                                  5

Arsenik                     0.01                                                             0.01

Magnezyum            50                                                                 50

Kalsiyum                  50                                                                 50

Kadmiyum               0.003                                                           0.005

Kurşun                      0.01                                                             0.01

Civa                           0.001                                                           0.002

İçme suyunun sağlanması akarsu, göl, baraj ve okyanuslar gibi yüzey suları ile birlikte kuyu suyu ve

kaynak suyu gibi yeraltı sularıyla gerçekleşir. Avrupa’daki ülkeler arasında içme sularının tedarikiyle

ilgili yeraltı ve yüzey sularının kullanım oranları bu ülkelerin lokasyonu, jeolojik yapısı, endüstriyel

faaliyetleri ve antropojenlik gibi parametreler açısından farklılık göstermektedir. İçme suları İspanya,

Belçika ve Hollanda da % 90 yüzey sularından sağlanırken, İsviçre ve Danimarka’da bu oran % 25’lerde

seyretmektedir [4,5]. Su azlığı çeken ülkemizde ise içme sularının sağlanmasında tam bir sayısal oran

bilinmemekle birlikte yüzey sularının kullanım oranı gittikçe artmaktadır

Ağır metallerin insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkileri ise günden güne artmaktadır.

Kadmiyum, 8,65 gr/cm3 yoğunluğa sahiptir. PVC’ lerde dayanıklılığı artırıcı olarak Ba/Cd/Zn sıvısı

şeklinde, Seramikte düzenlettirmek amacıyla CdS şeklinde, şarj edilebilir pillerde Ni-Cd olarak

bulunmakla birlikte, sigarada, balıklarda ve fosfat gübrelerinde elementel olarak bulunmaktadır.

Kadmiyum maruziyetinde böbrek lezyonlarıyla birlikte bazı ağır molekül ağırlıklı proteinlerin (ß2-

microglobulin and a1-D-glucosaminidase) ve enzimin (N-actyl-ß-D-glucosaminidase) salgılarında artış

gözlenir. İdrarda creatinin başına 2-3 μg Kadmiyum bulunmasının böbreklere zarar verdiği

belirtilmektedir [7,9,12]. Uzun süreli Kadmiyum maruziyetinde ise iskelet sistemine zarar verdiği (itai-

19itai hastalığı) ve ostropozda denilen kemikteki mineral yoğunluğunun düşük olması olan rahatsızlığa yol açtığı gözlemlenmiştir

Dünya sağlık örgütü (WHO) içme suyunda tolere edilebilir Kadmiyum seviyesini 0,005 μg/L olarak

belirlemiştir. Uluslararası kanser araştırma enstitüsü (AICR) Kadmiyumu Grup-I olarak bir başka

ifadeyle karsinojen sınıfta değerlendirmektedir.

Civa, 13,53 gr/cm3 yoğunluğa sahiptir. Eski çağda duvar boyalarında HgS halinde, günümüzde diş

dolgusunda civa amalgam halinde, metalik formuyla boya olarak kozmetikte kullanılır. Ayrıca

termometre, barometre, balıklar ve klor üretimlerinde de civaya rastlanmaktadır. Civanın organik ve

inorganik formu bulunur . Civanın organik formu inorganik formundan çok daha zararlı olduğundan

sağlık açısından ayrı ayrı değerlendirilmesi gerekir. Balıklar kolaylıkla inorganik civayı vücuttan

atılması zor ve zararlı olan organik metilcivaya dönüştürürler. Civa, Kadmiyum gibi böbreklere zarar

vermekle birlikte kontak egzamaya yol açar. 1950 de Japonya’daki balıklardan gelen metilcivayla

minamata felaketi yaşanmakla birlikte Avrupa’da da doksanların başlarında bazı yerlerde metilciva

bulaşmış ekmeklerden binlerce insan hayatını kaybetmiştir. Civayla ilgili rahatsızlıklar el ve ayaklarda

uyuşmayla başlar duyma bozukluklarıyla devam eder uzun süreli maruziyette akciğer kanseri görülür

ani yüksek dozda ise ölümle sonuçlanır. WHO ya göre içme suyunda Civa seviyesi 0,001 mg/L olarak

belirtilmiş olsa da Civa’nın yararlı yönünü ortaya koyan bir çalışma yoktur [7]. AICR Civa’yı kadmiyum

gibi Grup-I sınıfta değerlendirmektedir.

Kurşun, 11,34 gr/cm3 yoğunluğa sahiptir. Pişirme ve saklamada kullanılan çömleklerden, şaraplarda

tatlandırıcı olarak Pb(CH3COOH)2 halinde rastlanabilir. Benzinlerde tetrametilkurşun (CH3)4Pb ve

tetraetil kurşun (CH3 CH2)4Pb olarak bulunmakla birlikte madenler tüm ağır metallerde olduğu gibi birer Kurşun kaynağıdır. İnorganik yapıdaki Kurşun kanda eritrositlere bağlanır. Kandaki yarı ömrü bir ay olup iskelette ise 20-30 yıldır. Kurşun maruziyetinde baş ağrısı, asabiyet, karın ağrısı ve merkezi sinir sitemiyle ilgili çeşitli rahatsızlıklar görülür. Kandaki kurşun seviyesinin artmasıyla IQ seviyesinin

düşmesi ispatlanmıştır [7,8,11]. WHO ya göre içme suyunda izin verilen Kurşun düzeyi 0.01 mg/L dir.

AICR Kurşunu Grup-2A denilen olası karsinojenler sınıfa almıştır.

Çinko, yoğunluğu 7,14 gr/cm3 tür. Karsinojenik bir metal olmayan çinko aynı zamanda temel elementler sınıfında yer almaktadır. ZnCl2 formunyla deodorantlarda, bis (2-pyridylthio)zinc1,1-dioxide olarak kepek şampuanlarında, ZnSO3 yapısıyla boyalarda parlatıcı olarak, çeşitli çinko alaşımlar ise mutfak malzemelerinden sanayi ürünlerine kadar pek çok alanda kullanılmaktadır. Çinko’nun hücre foksiyonlarındada önemli görevleri vardır bunlardan bazılarında dehidrojenaz enzimi ve karbonik anhidraz ile ilgilidir ve bu fonksiyonlarda kofaktör görevi üstlenir. Eksikliğinde ishal, iştahsızlık, ağrılı adet, testesteron sayısında azalma ve hatta Squamous-cell carcinoma tipi kanser görülebilir. Yüksek oranda Çinko maruziyetlerinde ise kusma, bulantı, kanlı idrar, karaciğer fonksiyonlarının bozukluğu,kurşundaki gibi zeka geriliği ve anemi görülür. Çinko aynı zamanda erkeklik elementi olarak ta bilinir ve vücutta bakır dengesini de sağlar [12,13]. Lahana, Çinko açısından oldukça zengindir. A ve D vitamini eksikliği Çinko eksikliğinin habercisidir. WHO ya göre içme suyunda Çinko seviyesi 5 mg/L seviyesini geçmemelidir.

Antimon, yoğunluğu 6.68 gr/cm3  olan yarı metal bir elementtir. Çeliğin içine sertleştirme amacıyla, ev dekorasyon malzemelerinde stibonik asit yapısıyla RSbO(OH)2 seramik ve cam endüstrisinde güçlendirme ve renklendirmede, ayrıca alev geciktirici olarak kullanılır. Ayrıca tıpta parazitle ilgilienfeksiyonlarda C8H4K2O12Sb2.3H2O olarak kullanılmaktadır . Doksanların ortalarında bazıbeşiklerde Antimon içeren malzemelerin kullanımı sonucunda Antimon’un metilasyonuyla cot-death de denilen ani bebek ölümleri gerçekleşmiştir[15]. Antimon maruziyetinde ciltte ve gözlerde kaşınma, bulantı, kusma, ülser görülebilir [16]. WHO içme suyunda tolere edilebilir Antimon seviyesini 0,005 mg/L olarak belirlemiştir. Karsinojenliği noktasında herhangi somut bir veri bulunmamaktadır.

Bakır, yoğunluğu 8.96 gr/cm3 tür. Birçok kablo türü, kaplamalar, böcek ilaçları, petrol rafinerileri, besin katkı maddesi olarak ve piroteknik gibi alanlarda sıkça kullanılır. Örneğin CuSO4 yüzey sularında algoranını sabit tutmak amacıyla kullanılır. Seruloplazmin, SOD, Sitokrom C oksit gibi birçok enziminyapısında bulunur. Aşırı maruziyetinde kusma, karın ağrısı, bulantı, karaciğer yetersizliği görülür.Eksikliğinde saçlarda pigment kaybı olan Menkes hastalığı [17,18] ve Wilson hastalığı görülür.Karaciğer, istridye, susam ve fındıkta bol bulunur. Dışkı, safra, ter ve idrar yoluyla atılır. WHOtarafından içme suyunda izin verilen Bakır seviyesi 0.02 mg/L olarak belirlenmiştir. AICR ye görekarsinojenik bir metal değildir.

Krom, yoğunluğu 7,19 gr/cm3 tür. Deri endüstrisi başta olmak üzere, boyalarda, seramik ve cam endüstrisinde sıkça kullanılır. Örneğin Pb(II)CrO4 mantarlara karşı kullanılır. Sağlığa zarar verme açısından Krom’un doğada bulunduğu yükseltgenme basamağı çok önemlidir. Cr(VI) kolayca hücre membranına girip zarar verdiğinden Cr(III) iyonuna göre çok zararlıdır. Cr(VI) karsinojenik etki göstermesiyle birlikte mutajenik etkide gösterir. Krom eksikliğinde insanda kan şekeri ve kolesterol

düzeyi bozulur. Fazla mazuriyetinde sindirim bozuklukları, kanamalı hemoroid, kasılmalar ve akciğerkanseri görülür [20]. AICR’ye göre Cr(VI) Grup-I sınıfında yer alır dolayısıyla karsinojenik etkigösterirken Cr(III) karsinojenik değildir. WHO ya göre içme suyunda bulunması gereken Krom içeriği 0.02 mg/L seviyesini aşmamalıdır.

Mangan, yoğunluğu 7.21 gr/cm3 olan, havai fişeklerde MnO2 olarak, ağartmada ve temizlikkimyasallarında KMnO4 haliyle kullanılan bir ağır metaldir. Ayrıca çeşitli formlarıyla demir ve çelik alaşımla ile batarya ve cam endüstrisinde kullanılır. Hücre fonksiyonlarında ise Manganez superoksit dismutaz, piruvat karboksilaz, kinaz gibi hücre enzimlerinde bulunur. Kurşunsuz benzinlerde oktan artırıcı olarak Metilsiklopentadienil manganez trikarbonil kullanılır . Çok çay içenlerin Mangan seviyesi yüksektir. Aşırı maruziyetinde merkezi sinir sistemine etki ederek kaslarda zayıflık gözlenmesine etkide bulunur. Ayrıca Çinko gibi testesteron seviyesinde düşme ve uyuşukluk görülür Karsinojik bir etkisi gözlenmemiştir. WHO içme suyunda bulunmasına izin verilen Mangan limitini 0,1 mg/L olarak belirlemiştir.

Selenyum, yoğunluğu 4.81 gr/cm3 tür. Mantar ve ıspanakla birlikte birçok proteinin yapısında bulunur. Genelde sülfürlü madenler birçok farklı Selenyum kompleksi içerir. Selenyum tiroid bezinin fonksiyonunu artırır bağışıklık sistemini güçlendirir. Eksikliğinde ise bir kalp rahatsızlığı olan Kesha hastalığı görülür Aşırı maruziyetinde sindirim bozuklukları, dalak ve pankreas şişmesi, kansızlık, tırnak kırılması ve saç kaybı görülür . Antikarsinojen bir elementtir. WHO ya göre içme suyunda. Selenyum içeriği 0,01 mg/L yi geçmemelidir.

Alüminyum, yoğunluğu 2,7 gr/cm3 tür. Alüminyumun 270 farklı minerali mevcut olup miktar bakımından yeryüzünde en çok bulunan metaldir. Ayrıca Oksijen ve silisyumdan sonra yer kabuğunda en çok bulunan üçüncü elementtir. Kola kutuları, mutfak malzemeleri, patates, ambalaj, çay, un, ıspanak birer Alüminyum kaynağıdır. Çocuklarda yüksek oranda Alüminyum içeriğinden dolayı tenekeli içecek kullanımı önerilmez. Alüminyumun organik şelatlarla birleştiği formlarında toksisite değeri artar. Maruziyetinde bulantı, kusma, ağız ve cilt ülseri, eklem ağrısı, davranış bozuklukları ve Alzheimer hastalığının gelişmesine neden olur. Karsinojenik etkisi bulunmamakla birlikte WHO içme suyunda izin verilen Alüminyum seviyesini 0,1 mg/L olarak belirlemiştir.

Vanadyum yoğunluğu 6 gr/cm3 olan ve çelik katkılarında ferro vanadium formuyla, seramiklerde ise vanadyum pentaoksit olarak bulunan bir toksik bir metaldir. Petrol rafineriyle güç santrallerinde  Vanadyumca zengin yakıtlar kullanılır. ICRS Vanadyumu, Krom(VI) ve Kadmiyum gibi Grup-I sınıfında değerlendirmektedir. WHO ya göre içme suyunda bulunması gereken Vanadyum içeriği 10 µg/L yi geçmemelidir. Ağır metal analizlerinde kullanılacak cihazın önemi büyüktür. Bu analizlerde matris denilen ortamdaki ağır metal konsantrasyonlarının birbirleriyle etkileşimleri açısından cihazın girişim etkileşimlerini ortadan kaldırması gerekmekle birlikte cihazın dedeksiyon limitlerinin de istenilen analitik ihtiyacı karşılaması gerekir. İçme suyunda ağır metal analizi için birçok cihaz kullanıldığı gibi en çok atomik spektroskopi temelinde çalışan Alevli atomik absorpsiyon spek. (FAAS),Grafit fırınlı atomik absorpsiyon spek. (GAAS), İndüktif eşleşmiş plazma emisyon spek. (ICP-OES) veİndüktif eşleşmiş plazma kütle spek. (ICP-MS) adı verilen cihazlar kullanılmaktadır. Bu cihazlar arasında birçok elementi aynı anda verebilmesi (simultane) ve ppb seviyelerinin altında (ultra trace)analiz edebilmesi açısından ICP-MS cihazı en çok tercih edilen spektroskopik cihazdır.