Doğada sentetik olarak üretilemeyen ve yoğunluğu 5 g/cm3
ten yüksek metaller olarak gerçek tanımını yapabileceğimiz ağır metaller çok eski zamanlardan beri etkileri tam olarak bilinmeden çeşitli amaçlar için kullanılmıştır. Gelişen teknoloji ve sanayileşme ile birlikte çok sayıda endüstriyel, evsel, tarımsal, medikal ve teknolojik uygulamalarda yer alan ağır metaller ekosistemdeki doğal çevrimlere nazaran insan faaliyetleri sonucunda atmosfere, hidrosfere (su küre) ve pedosfere (toprak küre) yayılmaya başlamışlardır (Kahvecioğlu ve ark., 2003; Tchounwou ve ark. 2012).
Depolama sahalarındaki ağır metallerin başlıca kaynakları, bertaraf edilen endüstriyel atıklar, yakma külleri, maden atıkları, pil ve batarya, boya, baskı mürekkepleri gibi evsel tehlikeli maddelerdir (Jun ve ark., 2007). Düzenli depolama sahasındaki bu atıkların bileşimlerindeki maddelerin heterojen olması sebebiyle
0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 50 100 150 200 H2 S (ppm ) Gün AgSR SR
112
bünyelerinde bulundurdukları Cd, Zn, Pb, Cr gibi ağır metaller sızıntı suyuyla topraktan diğer ekosistem bileşenlerine aktarılabilirler (Long ve ark, 2010).
Ekosisteme ve canlı yaşamına olan toksik etkilerinin yanı sıra depolama sahalarında meydana gelen genel süreçleri de ciddi bir şekilde etkileyebileceği göz önüne alınarak biyoreaktörlerden alınan katı atık numunelerinde ölçülen ağır metal konsantrasyonları Tablo 7.3.’de verilmiştir.
Tablo 7.3. Katı atık numunelerinde ağır metal analizi aonuçları
Cu, mg/kg Zn, mg/kg Fe, mg/kg Cd, mg/kg Cr, mg/kg Pb, mg/kg Mn, mg/kg Ni, mg/kg Ag, mg/kg AgSR (Giriş) 23,09 41,16 812,4 <1,250 42,89 58,73 37,42 <1,250 <6,25 SR (Giriş) 34,2 52,81 487,7 <1,250 14,54 17,96 27,44 <1,250 <6,25 AgSR (Çıkış) 308,9 157,9 2917 <1,250 63,02 53,69 764,8 <1,250 40,69 SR (Çıkış) 379,8 75,48 1378 <1,250 57,74 19,26 66,7 6,178 <6,25
Yüksek elektrik ve ısı iletkenliği, aşınma ve korozyon direnci gibi özelliklere sahip olan Bakır (Cu)’ın alaşımları elektrik, elektonik, otomotiv, basınçlı sistemler gibi birçok endüstride farklı amaçlarla kullanılmaktadır (Kartal ve ark, 2004). Başlangıçta 20 ila 35 mg/kg aralığında olan bakır konsatrasyonlarının çalışma sonunda 300 mg/kg ı aştığı görülmketedir.
Çinko (Zn), su bazlı boyalarda, pillerin gövdelerinin yapımında, reçetesiz satılan bazı merhemlerde, lastik sanayinde, otomotiv endüstrisinde, sabun yapımında, pişik kremlerinde, ahşap koruyucularda bulunurlar (https://www.cinko.gen.tr/cinko-kullanim-alanlari.html). Giriş numunelerinde sırasıyla AgSR ve SR deki çinko miktarları 41 mg/kg ile 52,8 mg/kg olarak bulunmuştur. Çıkış numunelerindeki SR de artan çinko konsantrasyonu 75 mg/kg iken AgSR^de yaklaşık 160 mg/kg
civarında kaydedilmiştir.
Demier (Fe), ağır sanayinin en önemli hamaddesi olup inşaat, makine ve araçların üretiminde, teknolojik aletlerin üretiminde de yer almaktadır. Reaktörlerin çıkış numunelerindeki demir konsantrasyonlarında artış söz konusu olmuştur.
Gemi sanayinde çeliklerin kaplanmasında, boya endüstrisinde, otomotiv ve metal endüstrisinde, sentetik elyaf ve plastik sanayinde, günlük hayatta kullanılan pillerde (Ni-Cd, Ag-Cd, Hg-Cd) kullanılan kadmiyum (Cd) doğada kadmiyum sülfat ve sülfit, kadmiyum oksit, kadmiyum klorür şeklinde bulunur (Boğa, 2007). Reaktörlerin giriş ve çıkış numunelerindeki kadmiyum miktarlarının 1,250 mg/kg ın altında kalmıştır. Her ne kadar sızıntı suyundaki miktarını bilmesekte suda çözünme özelliği en yüksek metalin kadmiyum olması kaydadeğer bir değişiklik olmadığına sebep olarak gösterilebilir.
Krom (Cr) metal alaşımlarında, metal kaplamalar, paslanmaz çelik, rezistans, çimento, boya, kağıt ve kauçukta kullanılır (Filiz, 2007). Gümüş içeren reaktördeki giriş miktarı 40 mg/kg ın üzerinde olan krom aerobik reaktörde 15 mg/kg civarında kaydedilmiştir. Reaktörlerin çıkış numunelerindeki krom konsatrasyonu ise birbirine yakın değerlerde (ortalama 60 mg/kg) görülmüştür.
Kurşun (Pb)’un kullanım yerlerine benzin ve boya maddelerinin yanı sıra özellikle endüstriyel ve şehir merkezine yakın yerlerde yetişen yiyecekler, kozmetik malzemeler, böcek ileçları, sigara, eski su tesisatları, teneke kutular, seramik sırları, kurşun-kalay alaşımlı kaplar ve aküler örnek olarak verilebilir. AgSR’nin giriş numunesinde yaklaşık 60 mg/kg ölçülen kurşunun çıkış numunesinde 54 mg/kg’a düştüğü gözlemlenirken SR’de başlangıçta 18 mg/kg olan konsantrasyon çıkış numunesinde 19,26 mg/kg’a yükselmiştir.
Mangan (Mn) çinko, karbon ve alkalinli pillerin üretiminde yer almasının yanı sıra modern tarımda da gübre içeriğinde kullanılan önemli bir elementtir. AgSr’deki mangan miktarı giriş numunesinde yaklaşık 40 mg/kg iken çıkış numunesinde
114
yaklaşık 765 mg/kg’a ulaşmıştır. SR’de ki artış miktarı bu kadar fazla olmamakla birlikte 28 mg/kg’dan 70 mg/kg’a varan bir değer kaydedilmiştir.
Nikel (Ni) bazı bataryalarda, elektronik aksam pillerinde, renkli camların boyanmasında, bazı takılarda bulunmasının yanı sıra sigarada da bulunabilmektedir (Kartal ve ark, 2004; Boğa, 2007). Her iki reaktörün giriş numunelerinde 1,250 mg/kg ın altında ölçülen nikel değeri AgSR’de değişmemiş ancak SR’de artarak 6 mg/kg civarına ulaşmıştır.
Gümüş (Ag) konsantrasyon sonuçları incelendiğinde başlangıçta her iki reaktörde 6,25 mg/kg’ın altında ölçülen değerler deney sonunda gümüş nanopartikül eklenen AgSR’de 40,69 mg/kg olarak kaydedilmiştir.
Tablo 7.4. Sızıntı suyu numunelerinde gümüş nanopartikül (Ag-Nano) miktarları
Sızıntı Suyu Numunesi SR (mg/L) AgSR (mg/L)
11.gün <0,05 0,123 17.gün <0,05 0,212 27.gün <0,05 0,281 59.gün <0,05 <0,05 94.gün <0,05 <0,05 126.gün <0,05 0,054 154.gün <0,05 <0,05 181.gün <0,05 <0,05
Ağır metal salınımı, pH ve mevcut kompleks oluşturucu maddelerin konsantrasyonu gibi sızıntı suyu özelliklerinin bir fonksiyonudur (Hot, 2012). Tablo 7.4.’deki sızıntı suyu numuneleri üzerinde yapılan analizlerde gümüş nanopartikül miktarı 11. günde AgSR de 0.123 mg/L iken, SR de 0.05 mg/L’nin altında kaydedilmiştir. Hazırlanan AgNP çözeltisi çalışmanın ikinci haftasında AgSR’ye geridevir vanasından ilave edilmiştir. Zaman içerisinde sızıntı suyunda artan gümüş miktarı, çalışmanın ilk aylık
periyodu tamamlandığnda en yüksek seviyede ölçülmüş ancak deneylerin sonunda kontrol reaktörü SR’de olduğu gibi 0.05 mg/L’nin altına düşmüştür. Yağışı temsil etmesi adına eklenen distile su ve sızıntı suyu geri devrinin yanı sıra sızıntı suyundaki pH artışı da reaktördeki gümüş konsantrasyonunun seyrelmesine sebep olmuştur.
Her iki reaktörde bulunan gümüş miktarlarını öğrenmek için yapılan ICP analizi ile katı atık analiz sonuçları karşılaştırıldığında AgNP’ün sızıntı suyunda birikmediği ve katı atık numunelerine tutunduğu sonucuna ulaşılabilir. Ağır metallerin depolama sahasındaki durumuna genel bir bakış sunacak olursak; katı atık numunelerinde incelenen ağır metal konsatrasyonlarının neredeyse tamamında bir artış söz konusu olmuştur. Aerobik biyo-azaltma işlemi sırasında, malzeme kütlesinin azalması ve bunun sonucunun da nihai üründe metallerin konsantrasyonunda bir artışa neden olması ile açıklanabilir (Das ve ark, 2002; Tosun, 2003; Bilgili, 2006).