7. Organik kirleticiler

Organik bileşikler, temel yapılarında karbon bulunan geniş bir madde grubudur. Yapraklar ve diğer doğal kalıntılardan gelen maddeler bu gruba girdiği gibi, sanayide üretilen çok sayıda sentetik bileşik de organiktir. Pestisitler, uçucu organik bileşikler, trihalometanlar ve ilaç kalıntıları su kalitesi bakımından öne çıkan örneklerdir.

Suya karışabilecek organik maddelerin sayısı çok fazladır; sentetik bileşikler bu çeşitliliği daha da artırır. Bir maddenin organik olması tek başına zararlı olduğunu göstermez. Sağlık etkisi, kimyasal yapısına ve maruz kalınan miktara bağlıdır.

Organik kirleticilerin sağlık üzerindeki etkileri

Bazı organik kirleticilere uzun süre maruz kalmak kanser riskini artırabilir; bazıları ise sinir sistemi üzerinde etkili olabilir. Örneğin Tanner ve arkadaşları, belirli pestisitlerin kullanımıyla Parkinson hastalığı arasında ilişki bildirmiştir. Pestisit maruziyeti ile amyotrofik lateral skleroz (ALS; Lou Gehrig hastalığı) arasındaki ilişki de araştırılmıştır. Bu çalışmaların maruziyet koşulları, içme suyunda düşük düzeyde bulunan her organik maddeye aynı riskin yüklenmesine elvermez.

• Hormon ve üreme sistemi: Hormonların işleyişini etkileyen bazı kimyasallar, üreme sağlığı ve doğurganlık açısından araştırılmaktadır. Kısırlık veya cinsel işlev sorunlarının nedenleri değerlendirilirken hangi maddeye, ne kadar ve ne süreyle maruz kalındığı önem taşır.
• Bağışıklık sistemi: Çevresel maruziyetler ile lupus gibi bağışıklık sistemi hastalıkları arasındaki ilişkiler araştırılmaktadır. Fibromiyalji ise yaygın ağrı ve yorgunlukla seyreden, otoimmün hastalık olarak sınıflandırılmayan farklı bir tablodur.
• Duygusal ve davranışsal etkiler: Bazı endokrin bozucu maddeler için sinir sisteminin gelişimi, dikkat ve davranış üzerindeki etkiler incelenmektedir. Bu etkiler kimyasala ve maruziyet dönemine göre değerlendirilir; bütün organik kirleticilere ortak bir davranış bozukluğu atfetmek uygun değildir.

Sentetik organik kirleticilerin yaygın türleri

• Pestisitler: Tarımsal ve diğer kullanımlardan sonra yüzey akışı veya sızma yoluyla su kaynaklarına ulaşabilen zararlı mücadelesi kimyasallarıdır.
• Uçucu organik bileşikler (VOC’ler): Yakıt, çözücü ve endüstriyel süreçlerle ilişkili birçok maddeyi kapsar. Su ile hava arasında geçiş yapabilmeleri, maruziyet ve arıtma açısından önemlidir.
• Trihalometanlar (THM’ler): Dezenfektanların sudaki maddelerle tepkimesinden oluşabilen yan ürünlerdir. Sağlık değerlendirmesi her bileşiğin özellikleri ve derişimi dikkate alınarak yapılır.
• İlaç kalıntıları: Kullanılan ilaçların ve dönüşüm ürünlerinin bir bölümü atık suya, oradan da su çevrimine ulaşabilir. Bazı ilaçlar hormon sistemiyle ilişkili etkilere sahip olsa da, bütün kalıntılar aynı biçimde değerlendirilmez.

Organik kirleticilerle mücadele, önce su kaynağına girişlerinin azaltılmasıyla başlar. Arıtma ise saptanan maddelere göre seçilir. Aktif karbon, oksidasyon ve membran işlemleri farklı bileşiklerde farklı sonuçlar verdiği için, yöntemlerin hangi sorunu çözdüğünü bilmek gerekir.

Pestisitler

Pestisitler, tarım alanlarından gelen yüzey akışıyla akarsu ve göllere; toprağa sızan suyla da yeraltı sularına ve kuyulara ulaşabilir. Bazıları çevrede görece hızlı parçalanırken, bazı pestisitlerin veya parçalanma ürünlerinin ortamdan uzaklaşması yıllar sürebilir. Kalıcılık; maddenin yapısı, toprak ve su koşullarıyla ilişkilidir.

ABD’de EPA’nın kimyasal içme suyu kuralları, atrazin gibi belirli pestisitler için ayrı maksimum kirletici düzeyleri içerir; toplam pestisitlerin tamamına uygulanan tek bir ortak MCL değeri vermez. Bütün pestisitleri tek bir ortak sayıyla değerlendirmek, farklı toksisite ve kullanım özelliklerini gözden kaçırır. Buradaki ABD düzenleme örnekleri Türkiye’deki mevzuatın yerine geçmez.

• Aktif karbon: Birçok pestisiti yüzeyinde tutarak azaltabilir. Sonuç; pestisitin yapısına, karbon türüne, temas süresine ve filtrenin kalan kapasitesine bağlıdır.
• Ters ozmoz: Bazı pestisitlerin gideriminde kullanılabilir. Yüzde 97–99 gibi bir azaltım aralığı, belirli bir membran ve deney koşulu için anlam taşıyabilir; bütün pestisitlere uygulanabilecek sabit bir oran değildir. Hedef madde için gösterilmiş performans esas alınır.

Uçucu organik bileşikler (VOC’ler)

Benzen, karbon tetraklorür ve vinil klorür, su kalitesi açısından önem taşıyan VOC örnekleridir. Benzen ve vinil klorür insanlarda kanserojen olarak bilinir; karbon tetraklorürün değerlendirmesinde de kanser potansiyeli ile diğer toksik etkiler dikkate alınır. Vinil klorür, PVC üretiminde kullanılan monomerdir; PVC polimerinin kendisiyle aynı madde değildir. VOC’ler yakıt veya çözücü sızıntıları, endüstriyel atıklar ve başka kirlenme yollarıyla suya ulaşabilir. Bir bulgu, kaynağı araştırmak için başlangıçtır; sızıntının yerini ve nedenini tek başına göstermez.

ABD’de 1986 Safe Drinking Water Act değişikliklerini izleyen ve 1987, 1991 ve 1992’de yürürlüğe konan kimyasal kurallarda düzenlenen VOC örnekleri şunlardır. Bazı adlar birden fazla izomeri kapsadığından, ölçüm ve sınır karşılaştırmasında tam kimyasal ad kullanılmalıdır:

• Trikloroetilen.
• Tetrakloroetilen.
• Karbon tetraklorür.
• Trikloroetan; örneğin 1,1,1-trikloroetan.
• Dikloroetan; örneğin 1,2-dikloroetan.
• Vinil klorür.
• Metilen klorür (diklorometan).
• Benzen.
• Klorobenzen.
• Diklorobenzenin düzenlenen izomerleri.
• Triklorobenzen; örneğin 1,2,4-triklorobenzen.
• Dikloroetilenin düzenlenen izomerleri.

Düzenlenen maddeler listesi, çevrede bulunabilecek bütün VOC’leri kapsamaz. Analiz kapsamı seçilirken yerel sanayi, yakıt depoları ve geçmiş kirlenme olayları da dikkate alınmalıdır.

VOC’leri sudan uzaklaştırma yöntemleri

• Aktif karbon: Birçok VOC için etkili bir adsorpsiyon yöntemidir. Karbonun kapasitesi bileşiğe göre değişir; bazı maddelerde hava sıyırma gibi yöntemler de kullanılabilir.
• Ters ozmoz: Organik maddelerde giderim, molekülün ve membranın özelliklerine bağlıdır. Yüzde 70–80 gibi tek bir oran bütün VOC’lerin davranışını açıklamaz. Ev tipi cihazlarda karbon ön ve son filtrelerin katkısı da membranın katkısından ayrılmalıdır.

VOC gideriminde doğru seçim, suda hangi bileşiklerin bulunduğuna dayanır. Filtrenin kapasitesi ve değiştirme zamanı, arıtılmış suyun izlenmesiyle birlikte ele alındığında koruma sürdürülebilir.

MTBE (metil tersiyer-bütil eter)

MTBE, metanol ile izobütilenden üretilen bir yakıt katkısıdır. ABD’de kurşunlu katkılardan uzaklaşılırken oktan gereksinimini karşılamak ve yakıta oksijen kazandırmak amacıyla kullanılmıştır. Yeraltı yakıt depolarından sızıntı gibi olaylar, bu maddenin içme suyu kaynaklarına ulaşmasına yol açmıştır.

MTBE suda kolay çözünür, toprağa birçok yakıt bileşeni kadar güçlü tutunmaz ve bazı yeraltı suyu koşullarında yavaş parçalanır. Bu özellikler, kirlenmenin yayılmasını ve temizlenmesinin uzun sürmesini açıklamaya yardımcı olur. Kalıcılık süresi ve görüldüğü yerlerin sayısı, belirli araştırmanın kapsamına göre belirtilmelidir.

Sağlık, tat ve koku

EPA’nın tarihsel MTBE bilgilendirmesinde, 1997 tarihli tavsiye belgesinin tat ve kokuyu sınırlandırmak için 20–40 µg/L aralığını ele aldığı aktarılır. Bu değer bir ABD federal içme suyu standardı değildir. WHO, yüksek maruziyet düzeylerinde kemirgenlerde görülen kanser bulgularını ele alır; mevcut verilerin insan kanser riski hesabı için yetersiz kaldığını belirtir. Tat ve kokunun sağlık açısından kaygı oluşturan derişimlerin altında fark edilebilmesi de değerlendirmede önem taşır. Terebentin benzeri koku bir ipucu olabilir; kokunun alınmaması ise MTBE bulunmadığını kanıtlamaz.

MTBE’nin sudan uzaklaştırılması

• Karbon filtrasyonu: Granüler aktif karbon MTBE azaltımında kullanılabilir. MTBE’nin karbon tarafından tutulması birçok başka organik maddeye göre daha zayıf olduğundan, yeterli temas süresi ve kapasite özellikle önemlidir. Hava sıyırma ve başka uygun arıtma seçenekleri de koşullara göre değerlendirilir.
• Filtre boyutu: Gerekli temas süresi ve kapasiteyi sağlamak için, aynı debide başka kirleticilere göre daha büyük bir karbon yatağı gerekebilir. Boyutlandırma, suyun MTBE derişimi ve hedeflenen çıkış kalitesine göre yapılır.
• Değiştirme zamanı: Karbon doyuma yaklaştığında madde filtreden geçmeye başlayabilir. Bu nedenle kartuş veya yatağın değiştirilmesi yalnız tat ve kokuya bırakılmamalı, kapasite ve ölçüm sonuçlarıyla planlanmalıdır.

MTBE sorununun çözümü, kirlenme kaynağının kontrolünü ve uygun arıtmayı birlikte gerektirir. Temiz su sağlandığının doğrulanması, seçilen cihazın adından daha fazla bilgi verir.

Trihalometanlar (THM’ler)

Klorun sudaki organik maddelerle tepkimesinden yüzlerce farklı dezenfeksiyon yan ürünü oluşabilir. THM’ler, en yaygın izlenen gruplardan biridir. Bileşiklerin toksik özellikleri farklıdır; toplam THM ölçümü, bütün yan ürünlerin tek başına eksiksiz bir göstergesi değildir.

THM düzeyleri ve sağlık etkileri

• Kaynak suyu: Organik madde yükü yüksek yüzey suları, uygun ön arıtma yapılmadığında daha fazla THM oluşumuna elverişli olabilir.
• Mevsim ve işletme: Organik madde, sıcaklık, pH, dezenfektan dozu ve temas süresi değiştikçe yan ürün düzeyleri de değişebilir.
• Sağlık araştırmaları: Uzun süreli dezenfeksiyon yan ürünü maruziyeti ile özellikle mesane kanseri arasında ilişki bildiren çalışmalar vardır. Rektum ve diğer kanser türlerine ilişkin sonuçlar da araştırılmıştır; bulguların gücü her kanser türünde aynı değildir.
• Maruziyet süresi: Kırk–elli yıllık içme suyu geçmişi gibi uzun dönemler araştırmalarda önem taşır. Riski belirlemek için süreyle birlikte derişim, maruziyet yolu ve diğer etkenler değerlendirilir; düşük bir düzeyde tek ölçüm bütün yaşam boyu maruziyeti açıklamaz.

Arıtma: Aktif karbon, uygun tasarım ve işletmeyle THM’leri ve bazı diğer organik yan ürünleri azaltabilir. Şebeke ölçeğinde ise organik öncüllerin giderilmesi ve dezenfeksiyon koşullarının yönetilmesi, oluşumu azaltmaya yardımcı olur.

İlaç kalıntıları

Reçeteli ve reçetesiz ilaçlar kullanıldıktan sonra, etkin maddelerin ve metabolitlerin bir bölümü vücuttan atılır. Atık su arıtma tesisleri bunların bazılarını azaltabilir; geleneksel süreçler bütün ilaç kalıntılarını aynı verimle gidermek üzere tasarlanmamıştır.

İlaçların su kaynaklarına etkisi

• Su kaynağına ve arıtma koşullarına bağlı olarak, musluk suyunda veya şişelenmiş suda çok düşük düzeyde ilaç kalıntıları saptanabilir. Bir maddenin saptanmasıyla sağlık açısından etkili bir doza maruz kalınması ayrı değerlendirmelerdir.
• 2008 tarihli Associated Press araştırması, antibiyotikler, ağrı kesiciler, antidepresanlar, kolesterol düşürücüler ve başka ilaçların en az 41 milyon ABD’liye hizmet veren içme suyu kaynaklarında bulunduğunu gündeme getirdi. Bu sayı, o tarihteki haber araştırmasının kapsamını anlatır.
• Philadelphia için ilk haberlerde arıtılmış suda 56, kaynak sularında 63 madde sayısı yer aldı. Ancak 14 Nisan 2008 tarihli belediye meclisi oturumunda su idaresi yetkilisi, 75 analitlik taramada gerçek bulgunun arıtılmış suda 17, kaynak suyunda 32 madde olduğunu açıkladı. Tarihsel örnek aktarılırken bu düzeltme de birlikte okunmalıdır.

İlaç kalıntılarının özellikleri

İlaçlar, belirli biyolojik hedefler üzerinde etki göstermek üzere geliştirilir. Yine de tedavide kullanılan doz ile içme suyunda ölçülen iz derişim aynı değildir. Etki değerlendirmesi; bileşik, doz, toplam maruziyet ve hassas gruplar üzerinden yapılır.

• ABD’de EPA’nın ulusal içme suyu kuralları, bütün ilaç kalıntıları için tek bir ortak sınır içermez. Klasik atık su arıtımı da bütün ilaçları bütünüyle uzaklaştıran ortak bir işlem değildir. İz kalıntıların değerlendirilmesinde WHO’nun sağlık temelli yaklaşımı ve mevcut arıtma kapasitesi birlikte ele alınır.
• Kolesterol düşürücülerin, sakinleştiricilerin ve antiepileptiklerin giderimi kendi aralarında da farklıdır. Örneğin karbamazepin gibi bazı ilaçların geleneksel arıtımda kalıcı davranması, ileri işlemlerin neden araştırıldığını gösterir.
• Klorlama bazı ilaçları dönüştürürken bazılarını sınırlı ölçüde etkiler; dönüşüm her zaman daha az toksik bir ürün anlamına gelmez. Bedner ve MacCrehan’ın parasetamolün klorlanmasını incelediği çalışmada, atık su dezenfeksiyonunu temsil eden deney koşullarında toksik 1,4-benzokinon ve NAPQI gibi ürünler saptanmıştır. Bu sonuç, kullanılan kimyasalın yanında oluşan ürünlerin de incelenmesi gerektiğini gösterir.

İlaç kalıntılarını sudan uzaklaştırma yöntemleri

• Ozon ve UV temelli ileri oksidasyon: Uygun şekilde tasarlanan ozonlama ve UV ile yürütülen ileri oksidasyon işlemleri, birçok ilacın dönüşümünü sağlayabilir. Verim bileşiğe, doza ve suyun özelliklerine bağlıdır; dönüşüm ürünleri de değerlendirilmelidir.
• Membran işlemleri: Nanofiltrasyon ve ters ozmoz, birçok çözünmüş ilaç için önemli ayırma seçenekleridir. Ultrafiltrasyonun daha büyük gözenekleri ise küçük çözünmüş molekülleri tek başına aynı ölçüde tutmaz. Membran seçimi ve başka işlemlerle birlikte kullanımı bu fark dikkate alınarak yapılır.

İlaç kalıntılarını yönetmek, gereksiz salımları azaltmayı, ilaçların uygun bertarafını ve kaynak suyuna göre seçilen arıtmayı birlikte gerektirir. İleri teknoloji, hangi maddeyi ne kadar azalttığı ölçülerek değerlendirildiğinde anlam kazanır.