Ağır metal terimi, fiziksel özellik açısından yoğunluğu 5 gr/cm3 ten daha
yüksek olan metaller için kullanılmaktadır. Son yıllarda yapılan akademik çalışmalarda ağır metal yerine doğrudan “metal” terimi kullanılmaktadır (Brady, vd., 2015; Kükrer, 2018). Doğada başta Al, As, Cr, Pb, Cd, Cr, Fe, Cu, Ni, Hg ve Zn olmak üzere 60’tan fazla metal bulunmaktadır (Bakar ve Baba, 2009). Metallerin kaynağı doğal ya da antropojenik olabilir. Doğal kaynaklı metallerin konsantrasyonu genel olarak belirli sınır değerlerini aşmadığı için ekolojik risk ve insan sağlığı üzerinde olumsuzluk yaratacak düzeye ulaşmamaktadır. Ancak antropojenik kaynaklı olan metallerin konsantrasyonu ulusal ve uluslararası kuruluşlar tarafından belirlenen sınır değerlerini aşmaktadır. Bu duruma mevcut literatürde yer alan bazı çalışmalarda değinilmiştir (Demirezen, 2002; Barlas, Ahbab, vd., 2005; Yılgör, 2009; Bing, Wu, vd., 2013; Kükrer, Erginal, vd., 2015; Kükrer, 2018). Göl havzaları, baraj gölü ve akarsu havzaları, koy ve körfezler, delta ovaları, lagünler, karayolu kenarları vb. alanlarda antroponenik kaynaklı metal birikiminin tespitine yönelik çalışmalar ekolojik risklerin ortaya çıkarılması bakımından önemlidir. Özellikle baraj gölü havzalarında yapılan ekolojik risk çalışmaları insan sağlığı açısından diğer ekosistemlere göre oldukça önem taşımaktadır. Çünkü, metaller 2020 yılı itibariyle kullanımda olan arıtma teknolojileri ile arıtılamayarak baraj göllerinden su şebekesi ile doğrudan insan bünyesine geçebilecek kadar tehlikelidir.Metallerin insan sağlığına zararlı etkileri tarihte ilk kez maden ocaklarında çalışan işçilerde tespit edilmeye başlanmıştır. Hipokrat tarihte ilk defa Pb zehirlenmesine dikkat çekmiştir. Ancak bu rahatsızlık maden ocaklarında ağır şartlarda çalışan kölelerde ortaya çıktığı için toplumsal sınıf ayrımının olduğu dönemlerde çok dikkat çekmemiştir (Kahvecioğlu, vd., 2004). Milattan önceki döneme kadar uzanan Çin belgeleri incelendiğinde Pb, Ag, Au, Cu gibi metallerin sağlık sorunlarına yol açtığı ve insan sağlığı ile çevre arasında bir ilişkinin varlığından söz edildiği görülmektedir (Selinus, vd., 2005). Geçmiş çağlarda çevre ve insan sağlığı arasında bir ilişki olduğunun belirlenmesine rağmen, tıbbi bilginin yetersiz olması, elde edilen
sorunlarının çözümüne ilişkin çalışmalar yapılamamıştır. Ancak 16. yüzyıl başlarında hekim Georgius Agricola ve Paracelsus Ag ve Au metallerine maruz kalan işçilerin akciğer rahatsızlıklarına yakalandıklarını tespit etmiş ve tüm çalışanların metal tozlarına karşı korunması için maske kullanmalarını önermişlerdir (Bilir ve Yıldız, 2004). Kimyager ve hekim olan Paracelsus yaptığı çalışmalarda metallerin toksik özellikli bir zehir olmakla birlikte, aynı zamanda tedavi edici özelliği bulunduğunu tespit etmiştir (Selinus, vd., 2005). Paracelsus tarafından ortaya atılan bu kuram geçerliliğini korumakla birlikte zehir–panzehir kavramlarının ortaya çıkmasında önemli rol oynamıştır.
2000’li yıllarda yapılan tıbbi çalışmalarda metallerin insan vücudunda belirli miktarda bulunmasının çeşitli doku ve organlar için hayati derecede önemli olduğu tespit edilmiştir. Ancak doku ve organlardaki metal miktarında meydana gelen en küçük artış kısa sürede toksik etki yaratmaktadır (Dökmeci, İ. ve Dökmeci A. 2005; Bakar ve Baba, 2009). Metallerin yarattığı sağlık sorunları ileri derecede tanı ve tedavi gerektiren kronik hastalıklar, kanser ya da ölümle sonuçlanan toksikolojik zehirlenme vakaları olarak karşımıza çıkmaktadır. Metallerden dolayı ortaya çıkan sağlık sorunlarının tedavilerinin zor ve maliyetli olması bu zararlardan korunmaya yönelik çalışmaların tedaviye yönelik çalışmalardan daha başarılı olabileceği fikrini ortaya çıkarmaktadır (Selinus, vd., 2005; Bilir ve Yıldız, 2004).
Sanayi devrimi öncesinde doğal yollarla yayılan metaller sanayi devrimiyle birlikte ortaya çıkan endüstriyel üretim ile öncelikle meslek hastalıklarına neden olarak gündeme gelmiştir (Bakar ve Baba, 2009). Endüstriyel üretim, kentleşme ve nüfusun sürekli artması doğal kaynakların kirlenmesine neden olmuş ve metaller zamanla meslek hastalıklarına yol açan bir zararlı madde olmaktan çok ekolojik risk faktörü haline gelmiştir.
Bakır M.Ö 5.000 yılından bu yana kullanılan bir metal türüdür. Adını ilk bulunduğu yer olan Kıbrıs’ın Latince’sinden alan Bakır ilk kez Mısırlılar tarafından işlenerek M.Ö 3.000 yılında Anadolu’ya getirilmiştir. Bakır otomotiv ve elektrik iletim malzemeleri sanayisi, boru ve vana üretimi, basınçlı sistemler ve her türlü elektronik alet üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Sanayi sektörlerinde önemli hammaddelerden birisi olan bakır doğada havaya ve suya karışarak ekolojik sisteme katılmaktadır. Ekolojik sisteme katılan bakırın sadece %1’lik kısmı havada doğal iyon şeklinde kalırken geri kalan kısım su döngüsü yolu ile kara ekosistemlerine dönmekte ve sedimentte depolanmaktadır (Kartal, Güven, vd.,
2009). Bakır doğada çok sayıda bitki ve canlı türünün bünyesinde doğal olarak bulunur ancak eşik değerlerinin geçilmesi durumunda diğer metallerde olduğu gibi toksik etki yaratabilir. Dünya Sağlık Örgütü tarafından açıklanan bakır sınır değeri 2mg/L’dir (Dökmeci, İ. ve Dökmeci, A. 2005).
Arsenik doğada volkan patlamaları ve litolojik özelliklere bağlı olarak bulunurken cam sanayi, ahşap koruma teknolojileri, pestisit üretimi ve fosil yakıt kullanımına bağlı antropojenik kaynaklar tarafından yayılmaktadır. Arsenik 1980 yılında EPA (Avrupa Çevre Koruma Ajansı) tarafından tehlikeli bir hava kirleticisi olarak belirlenerek ekolojik risk sınıfına alınmıştır (Bakar ve Baba, 2009). Arsenik havaya karışarak su döngüsü yolu ile su kaynaklarına girmektedir. Dünya Sağlık Örgütü’nün (WHO) yayınlamış olduğu raporda içme suyunda Arsenik konsantrasyonunun maksimum 10 ug/lt düzeyinde olabileceğini açıklamıştır (WHO, 1993). Yüksek konsantrasyona ulaşan Arsenik’in içme suyu şebekesi yolu ile insanlar tarafından tüketilmesi sonucunda böbrek ve karaciğer hasarları, cilt kanseri, görme bozuklukları ve kas felçleri ortaya çıkmaktadır (Dökmeci, İ. ve Dökmeci A. 2005).
Kurşun, kullanılmakta olan en eski metallerden birisidir. Doğada saf halde bulunan kurşun, tarih boyunca su boruları dâhil olmak üzere geniş bir endüstriyel yelpazede kullanılmıştır. Kurşun insan faaliyetleri ile ekolojik sisteme önemli zararlar veren ilk metaldir. Atmosfere metal veya bileşik olarak yayıldığından ve her durumda toksik özellik taşıdığı için çevresel kirlilik ile ekolojik risk yaratma potansiyeli en yüksek metaldir (Kahvecioğlu, vd. 2009). Antik dönemden itibaren özellikle su şebekesi borularında kullanılan kurşunun zararlarının fark edilmesi uzun sürmemiştir. 1920’li yıllarda kurşunun benzine katkı olarak eklenmesi metalin yayılım hızının ve alanının son derece genişlemesine neden olmuştur (Güven, vd. 2009). Birçok ülkede benzine kurşun karıştırılması yasaklanmış ve kurşunsuz benzin kullanımına geçilmiştir. Bu durum, Pb’nin havaya karışarak su döngüsüne katılmasının önüne geçilmesinde önemli katkılar sağlamıştır. Kurşun boya hammaddesi, akü üretimi, böcek ilaçları, kuyumculuk, savunma sanayi ve kozmetik sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır (Bakar ve Baba, 2009). Kurşun en yoğun metallerden birisidir su ve toprağın bünyesine geçerek bezin zinciri yoluyla insanları etkileme potansiyeline sahiptir. Besin zinciri yoluyla kurşun metaline maruz kalan insanlarda anemi, hipertansiyon, böbrek ve bağışıklık sistemi bozuklukları
Civa oda sıcaklığında sıvı halde bulunan, yoğunluğu son derece yüksek bir metaldir. Termometre üretimi, boya ve tarımsal ilaç sanayisi, diş dolgu malzemesi, kâğıt ve pil üretiminde kullanılan civanın suya karışması çok ciddi ekolojik risklerin ortaya çıkmasına neden olabilir. Civa son derece kolay buharlaşan bir metaldir. Bu nedenle kara ekosistemleri üzerinden kısa sürede buharlaşıp su döngüsüne katılarak uzun mesafelere taşınarak su ekosistemlerine karışabilmektedir. Civa suya karıştığında bakteri ve diğer organizmalar tarafından metil civaya dönüştürülmektedir. Metil civa, normal civaya göre daha yüksek toksik özelliklere sahiptir (Bakar ve Baba, 2009). Civa insan bünyesi üzerinde düzensiz nabız, görme bozukluğu, kas hassasiyeti, halsizlik gibi kronik rahatsızlıklar ortaya çıkarmaktadır. Metil civa doğal ve antropojenik kaynaklı olarak doğada en sık rastlanan civa tipi olmakla birlikte en zararlısı alkilcivadır. Tarım ilacı üretiminde kullanılan alkilciva doğada uzun süre kaybolmayan ve son derece yüksek toksik etkiye sahip bir zehirleyicidir. Bunun en çarpıcı örneği 1970’li yıllarda Irak, Pakistan, Gana ve Guatemala’da ortaya çıkmıştır. Metil ve akilciva kullanılarak ilaçlanan buğdayları tüketen insanlardan 6.530 kişi hastaneye kaldırılmış, 500 üzerinde insan zehirlenme sonucu hayatını kaybetmiştir (Sienko, 1983; Klaassen, 2009).
Alüminyum yer kabuğunun yaklaşık %8’lik kısmını oluşturmakta ve doğada boksit yatakları şeklinde bulunmaktadır. Boksit’e uygulanan bir dizi kimyasal işlemin ardından saf alüminyum elde edilmektedir (Bakar ve Baba, 2009). Alüminyum boya sanayisi, seramik, kozmetik, inşaat ve tarım ilaçlarında kullanılmaktadır. Doğada boksit yatakları şeklinde yaygın olarak bulunan Alüminyum’un antropojenik kaynaklı yayılmasının engellenmesi diğer metallere göre daha fazla önem taşımaktadır. Çünkü, doğal ortamda zaten risk eşiği değerlerinde bulunan Alüminyum konsantrasyonunun antropojenik etkiler ile artması ekolojik risklerin ortaya çıkmasına neden olacaktır. Alüminyum vucuda genel olarak sindirim sistemi yoluyla girmektedir. Geçmiş dönemlerde sert suların yumşatılması için suya Alüminyum ilave edilmesi söz konusuyken 2000’li yılların başında bu uygulamaya son verilmiştir. Vucutta kemik ve akciğer olmak üzere diğer dokularda depolanan Alüminyum’un saptanan en belirgin etkisi sinir sistemi üzerinde ortaya çıkmıştır. Yapılan tıbbi çalışmalarda Alüminyum ve alzhimer hastalığı arasında anlamlı pozitif ilişkiler tespit edilmiştir (Dökmeci İ, ve Dökmeci A, 2005).