Hava Kirliliği Örnekleme Yöntemler

Genel olarak işyeri ortamında havadaki uçucu bileşiklerin örnekleme teknikleri iki ana kategoriye ayrılmaktadır.

1.11.1. Pasif örnekleme tekniği

Pasif örnekleme herhangi bir pompa sistemi olmadan adsorban yüzeye gazın difüzyonu esasına dayanır. Gaz molekülleri hava moleküllerinin arasında difüzyona uğrayarak adsorblayıcı yüzey üzerinde tutunurlar (Colls, 2002). NO2, UOB, SO2, NH3 ve ozon gibi pek çok gaz için pasif örnekleyiciler geliştirilmiştir. Ucuz olmaları ve herhangi bir elektrik kaynağına ihtiyaç duymamaları sebebiyle de oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Ortalama kirlilik konsantrasyonları belirlenen, uzun süreçli çalışmalar için kolay ve düşük maliyetli pasif örnekleyiciler ideal bir araçtır (Bruno ve diğ., 2005; Pekey ve Yılmaz, 2011; Cocheo ve diğ., 2008). Bu teknik kimyasal olarak stabil maddelerin örneklenmesi için uygun olmaktadır (Çakır, 2010). İşyeri hava kontrollerinde çoğunlukla pasif örnekleyiciler için aktif karbon kullanılır (Ulman ve Chilmonczyk, 2007). Kaynaklar, Emisyon Taşınım, kirleticilerin dağılımı, dönüşüm İnsanla temas: mazuriyet İçsel doz, Biyolojik olarak etkili doz

57

Pasif örneklemede organik moleküller adsorban madde üzerine Fick’in 1. yasası uyarınca difüze olurlar,





L A D

m   o  (1.6)

m: Pasif örnekleyicide tutulan miktar

D: Difüzyon katsayısı (1 atm basıncında 294 K’de ) (cm2 /sn) A: Kesit alanı (cm2

)

L: Difüzyon yüzeyinin uzunluğu (cm)

C: Numune hava ile sabit hava arasındaki derişim farkı

Co: sorbent üzerindeki hava tabakası derişimi (teotik olarak ideal bir sorbent için Co = 0 kabul edilir)

t : Örnekleme süresi (sn) (Walgraeve ve diğ., 2011).

Uçucu organik bileşiklerin pasif olarak izlenmesinde yaklaşık 15 çeşit ticari örnekleyici bulunmaktadır. Bunlardan bazıları, Radiello difüzif örnekleyiciler, OVM örnekleyiciler, ORSA tipte örnekleyiciler, Analyst, Perkin Elmer tüpleri, SKC örnekleyicileri ve TK-200 kişisel örnekleyicilerdir (Kot-Wasik ve diğ., 2007).

1.11.2. Aktif örnekleme tekniği

Aktif örnekleme, havadaki kirleticileri belirlemede kullanılan geleneksel bir örnekleme tekniğidir (Woolfenden, 2010). Hava pompasıyla ya da vakum kullanılarak belirli sürede ve hacimde alınan hava, toplayıcı bir kap içerisine veya adsorblayıcı bir yüzeye çekilir. Hava vakum yardımıyla polimer torbalara (tedlar, teflon) veya metal örnekleme kapları (kanister) içerisine toplanır; örnekleme oldukça basit ve hızlıdır. Örnekleme sisteminde herhangi bir kırılma noktası gözlenmez ancak örnekleme kabı içerisinde oluşabilecek reaksiyonlar ve duvarlarda fiziksel adsorblanma nedeniyle UOB kaybı oluşabilir (Pluschke, 2004). Diğer aktif örnekleme tekniğinde gaz molekülleri, yüzeylerinde adsorblayan bir ortamdan geçirmek suretiyle toplanmaktadır. Sorbentler üzerinde toplama tekniğinde belirli

58

miktarda sorbent içeren cam veya paslanmaz çelik tüpler kullanılır. Hava bu tüplerden geçirilerek aktif örnekleme işlemi gerçekleştirilir ve hedef kirleticilerin sorbentler üzerinde tutunması sağlanır. Günümüzde aktif örnekleyicilerde kullanılan debi oranı 5 - 200 mL/dak. arasındadır (Batterman ve diğ., 2002).

Belirli bileşikleri yakalamak için genellikle sorbent kapasitesi, somut bir bileşiğin sorbente tutunma hacmi ölçerek belirlenir. En verimli örnekleme, adsorban kaybı olmadan alınabilen maksimum UOB derişimi içeren hava hacmidir. Adsorban üzerinden geçen hava hacmi, adsorban yatağında yüzeye tutunan moleküllerin önden arkaya doğru geçişine sebep olur (Gallego ve diğ., 2011). Adsorbsiyon amacıyla kullanılan birçok ortam vardır. Bunlar; Poröz polimerleri, Tenax, Aktif karbon, Poliüretan köpük, Karyojenik Teknikler ve Çoklu Sorbent Tekniklerdir (Hamideh, 2000).

Literatürde kullanılan en popüler sorbentler, geçirimli polimer bazlı sorbentler (Tenax ve Chromosorb) ve karbon bazlı sorbentlerdir (aktif karbon, grafit karbon, anasorb). Tenax’ın hidrofobik, termal stabiliteye sahip ve hızlı desorpsiyon özellikte olması, UOB’lerin numunelenmesinde çok yaygın olarak kullanılmasına olanak verir (Schripp ve diğ., 2007; Singer ve diğ., 2007; Barro ve diğ., 2004; Rossner ve Farant, 2004; Baroja ve diğ., 2005). Örnekleme için sorbent seçimi sorbentin hedef bileşiği adsorblama ve desorblama kapasitesine bağlıdır.

Kornacki ve diğ. (2005) yaptıkları deneyler sonucunda yapısında C3 ve C4 bulunan organikler ve alkollerin örneklenmesinde kullanılan Carbopack X, Carbograph 5TD ve Carbotrap B gibi grafit karbonların Termal Desorber sonrası elde edilen kromotogramlarından aldehit ve ketonlar için yetersiz sorbentler olduğunu; diğer yandan Tenax TA ve Chromosorb 106 gibi polimerik adsorbentlerin, bu tip oksidatif özellik göstermediklerini tespit etmişlerdir.

Baroja ve diğ. (2005) havadaki uçucu aromatikleri ve klorlu hidrokarbonları Tenax TA ile belirlemiştir. Elbir ve diğ. (2007) İzmir havasında 60 farklı UOB değerlerini belirlemede; Martins ve diğ. (2007) Rio’daki aldehit ve BTEKS örneklemelerinde aktif kömür kullanmışlardır. İç ortam havasındaki UOB’lerin toplanmasında Srivastava ve Devotta (2007) adsorbent olarak Chromosorb 106’yı; Gariazzo ve diğ.

59

(2005) Anasorb CSC’yi; işyeri ve çevre havasındaki organikleri belirlemede Rao ve diğ. (2007) hindistan cevizi kabuğundan üretilen aktif karbonu kullanmışlardır.

Davis ve diğ. (2007) karbon ve gözenekli polimer yapısında olan çoklu sorbentlerden Carbopack ve Carboxen’i tercih etmişlerdir. Wu ve diğ. (2003) sorbent olarak Carbosieve’i; Baek ve Jenkins (2004) Carbotrap ve Carbosieve ikilisini kullanmıştır. Pierrini ve diğ. (1999) Carbograph’ın iki tipini birlikte kullanmayı seçerken Su ve diğ. (2007) Tenax’ı Carboxen ile birlikte kullanmıştır. Bu çalışmaların ortak noktaları havadaki UOB’lerin belirlenmesinde çoklu sorbent uygulamasını seçmeleridir.

Eğer analitler geniş bir uçuculuk aralığında belirlenecekse, birden fazla adsorbent seçmek ve adsorbentlerin sağlamlılıklarına göre zayıftan güçlüyle doğru sıralamak kullanımı kolaylaştırmaktadır. Böylece az uçucu organikler güçlü sorbent tarafından tutulacaktır (Ras, 2009). Yaygın olarak kullanılan sorbent kombinasyonu Tenax ve Carbopack B/Carbograph 1 ve Spherocarb/Carboxen 1000’dür. Kuntasal ve diğ. (2005) 102 farklı C5 ile C12 arasında değişen UOB’lerin toplanmasında Tenax TA ve Carbopack B çoklu sorbent kombinasyonunu kullanmışlardır. Youngmin ve diğ. (2001) mikro çevrelerde yaptıkları kişisel örneklemelerde çoklu sorbent olarak 1000 mg Carbopack B, 150 mg of Carbosieve SIII; kent havasında yaptıkları UOB ölçümlerinde 300 mg Tenax GR, 600 mg Carbotrap kullanmışlardır.

Uçucu organik bileşiklerin belirlenmesinde üçlü sorbent kullanımı da uygulanmıştır. Ribes ve diğ. (2007) uçucu organikleri belirlemek için yaptıkları çalışmada Carbotrap, Carbopack-X ve Carboxen-569 adsorbent üçlüsünü kullanmıştır.

60 2. MALZEME VE YÖNTEM