Mikroanaliz Yöntemleri

Mikroanaliz, bir ile bir kaç yüz mikron küp hacmindeki alanların mikro ıĢınlar aracılığı ile analizi olarak tanımlanabilir. Yerbilimleri, materyal bilimleri, metallurji, elektronik, çevre bilimleri, biyoloji ve tıp alanlarında geniĢ bir kullanım alanı bulan mikroanalitik teknikler küçük alanların analizlerinin yanısıra mibroskopik bölgelerin karakterize edilmesi ve yapısal özelliklerinin incelenmesi gibi amaçlarla da yaygın bir Ģekilde kullanılmaktadır. Minerallerin ve materyallerin mikrometre ve daha düĢük

seviyelerde özelliklerinin incelenmesi ve tanımlanabilme gereksinimleri mikroanaliz konusundaki geliĢmeleri zorunlu kılmıĢtır (Paktunç, 1996: 41).

2.12.2.1. Ağır Metal Analizleri

Metal, elektron vererek pozitif (+) değerlikli iyon haline geçebilen, asitlerde yer alan hidrojen [H+] ile yer değiĢtirebilen, kendi aralarında bileĢik oluĢturmayan fakat ametallerle bileĢik oluĢturabilen, oksitleri bazik olan, normal Ģartlar altında Civa (Hg) hariç katı olup, ısı ve elektriği iyi ileten, metalik bir renk parlaklığına sahip elementlerdir. Bu fiziksel ve kimyasal özellikleri taĢıyan, atomik sayıları demir (Fe) (56)‟den daha yüksek olan ya da 5g/mL‟den daha fazla yoğunluğa sahip olan elementler ağır metal olarak isimlendirilmektedir ve bu kategoriye yaklaĢık 40 kadar element girmektedir (Olgunoğlu, 2008: 1).

Ağır metaller, esas olarak metal elementlerini içerir. Bu metaller Dünya‟nın kabuğundaki doğal bileĢenlerdir. Metaller indirgenemez ya da parçalanamazlar, hava aracılığıyla (atmosferik taĢıma) taĢınıp toprak, su ve insanların besinlerine girebilirler. Bunun yanında metaller yanma ve atıksu tahliyesi gibi çevreye çok çeĢitli kaynaklardan girebilmektedirler. Metallerin çok küçük bir kısmı insan vücuduna iz element olarak girer ve bu iz elementler normal metabolik reaksiyonlar için gereklidir. Yine de yüksek konsantrasyonlarda metaller toksik (zehirli) olabilirler. Ağır metaller vücutta biyoakümüle (biyoyoğunlaĢma) olurlar. Metabolize edilmeleri ve vücuttan atılmaları çok yavaĢ olduğundan vücutta hızlı bir Ģekilde birikirler (Varınca vd., 2008: 2).

Metal ve ağır metaller atmosfer, hidrosfer ve toprak gibi farklı ortamlarla etkileĢmekte ve dolayısıyla bilimsel açıdan sürekli önem arz etmektedir. Bu metaller toprak, deniz, volkan ve dünyanın yer kabuğu gibi doğal kaynakların yanı sıra endüstri ve enerji santrallerinden kaynaklanan emisyonlar, ısınma, trafik ve atık yakma gibi insan kaynaklı faaliyetler sonucunda da atmosfere salınabilirler. Atmosfere bırakılan metaller genellikle atmosferde partikül formunda oluĢum gösteriler veya mikron altı partiküllerle birleĢerek akümülasyon yoluyla zenginleĢirler. YaĢ olarak çökelen ağır metallerin toksik özellikleri, kuru olarak çökelen ağır metallerden daha fazladır (Anıl vd., 2010: 35-36). Tozlardaki ağır metallerin tesbitinde kullanılan yaygın analiz yöntemi AAS (Atomik Absorbsiyon Spektrometresi) yöntemidir.

2.12.2.2. XRD Analizleri (X-IĢınları Difraksiyonu)

Günümüz görüntüleme yöntemlerinin temelini oluĢturan ve tıp biliminde yeni bir çağ açan X-ıĢınları 1895 yılında Alman Fizik Profesörü Wilhelm Conrad Röntgen tarafından keĢfedilmiĢtir. X-ıĢınları yüksek enerjili elektronların yavaĢlatılması veya atomların iç yörüngelerindeki elektron geçiĢleri ile meydana gelen dalga boyları 0.1-100 Å arasında değiĢen elektromanyetik dalgalardır. (Arslan, 2010: 5).

Kristal yapı, üç boyutlu uzayda düzgün tekrarlanan bir deseni temel alan bir atomik yapıya sahiptir. Bu nedenle, katıların kristal yapısı, yapıda bulunan atom gruplarının ya da moleküllerin katıya özgü olacak Ģekilde geometrik düzende bir araya gelmesi ile oluĢur. Ġlk kez Max van Laue tarafından kristal yapı ve yapı içerisindeki atomların diziliĢleri X-ıĢını kırınım desenleri kullanılarak incelenmiĢtir. Bir malzemenin atomik yapısını görüntülemek, yüksek çözünürlüğe sahip çeĢitli elektron mikroskopları kullanılarak mümkündür. Fakat bilinmeyen yapıları belirtmek veya yapısal parametreleri tayin etmek için kırınım tekniklerini kullanmak gerekir. Katıların kristal yapılarını incelemek için en çok kullanılan kırınım tekniği X ıĢını kırınımıdır. Bu tekniğin ince film analizi için uygun olması, temelde iki nedenden dolayıdır. Birincisi, X-ıĢınlarının dalga boyları, yoğunlaĢtırılırmıĢ maddedeki (condensed matter) atomik mesafeler ölçüsündedir ve bu özellik, yapısal araĢtırmalarda kullanılmalarını sağlar. Ġkincisi X ıĢını saçılım teknikleri, yıkıcı değildir ve incelenen numuneyi değiĢtirmez (Arslan, 2010: 10).

XRD yöntemi, katı ve toz örneklerin yapılarındaki çeĢitli kristal formlar veya fazlar hakkında bilgi veren analitik bir tekniktir. Bu teknik, malzemenin içerdiği fazlar ve bu fazların konsantrasyonu, kristal olmayan fazların miktarı ve kristal boyutu hakkında bilgi vermektedir (www.mam.iyte.edu.tr ) (ġekil 40).

Mineral tozlarının analizinde numune 1 damla aseton ile karıĢtırılarak bir tarafı kapalı cam içine yerleĢtirilir. Numune yerleĢtirilirken, üzerine ikinci düz bir cam ile bastırılır. X-ıĢınları kamerası tarafından farklı θ açılarına göre difraksiyonlar pikler halinde alınır. Toz numunesinde yüzeyleri taranarak elde edilen pik boyları ölçülür. Mineral karakteristik cetvellerinden kristal tayini yapılır (Kavak vd., 2004: 72).

ġekil 40: XRD Cihazı ve XRD Tekniğiyle Elde Edilen Veriler (www.mam.iyte.edu.tr).

X-ıĢınları difraksiyon yöntemleri ile herhangi bir kristaldeki birim hücrenin kesin boyutlarını ölçmek, hücredeki atom sayısını bulmak ve kristal yapısındaki atomların düzenini saptamak mümkündür. Özellikle üriner sistem taĢlarının analizinde X-ıĢını toz difraksiyonu ( XRD ) tekniği kullanılmaktadır (Kavak vd., 2004: 72).

2.12.2.3. Elementel Analiz

Herhangi bir maddede bulunan elementlerin nitelik ve niceliklerinin ortaya konulmasına dayalı olan analiz yöntemleridir. Günümüzde elementel analiz teknikleri olarak ICP-MS (Endüktif EĢleĢmiĢ Plazma-Kütle Spektrometresi), SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu), XRF (X IĢınları Floresans Spektroskopisi) ve XPS (X IĢınları Fotoelektron Spektroskopisi) gibi elementel analiz teknikleri kullanılmaktadır.

2.12.2.4. Tane (Parçacık) Boyutu Analizleri

Aerosoller (Partikül maddeler), insanı rahatsız eden ama genellikle zehirlemeyen kurum(yanmadan kaynaklanan ince, katı karbon parçacıkları), toz, duman, polen vb. gibi katı parçacıkları içerir. PM kirliliğine iliĢkin baĢlıca sorunlardan birisi, uçucu parçacık kirliliğinin, parçacıkların boyutuna ve oluĢan yağıĢ tutarına bağlı olarak atmosferde bir süre asılı kalmasıdır. Örneğin çapı yaklaĢık 10µm‟den daha büyük olan iri ve ağır parçacıklar atmosfere salındıktan sonra havada yaklaĢık birkaç gün kalır, sonra yere iner. Buna karĢın, çapı yaklaĢık 1µm‟den (0,001mm) küçük ve hafif parçacıklar alt atmosferde haftalarca asılı kalabilir. Çapı 10µm‟den (0,01mm) küçük olan ince parçacıklar PM10 olarak adlandırılır. Bu boyuttaki parçacıklar akciğerlerin doğal savunma düzeneklerini geçerek içeriye girecek kadar küçük oldukları için önemli bir halk sağlığı tehdidi ve tehlikesi yaratır. Ayrıca, rüzgar sistemleri, bu küçük

parçacıkları yeryüzüne ulaĢmadan önce çok uzaklara taĢıyabilir. Çapı 2,5µm‟den küçük olan ve PM2.5 olarak adlandırılan parçacıklar özellikle daha tehlikeli olarak kabul edilir (TürkeĢ, 2010: 523).

Partikül boyutlarını ve dağılımlarını belirlemek için değiĢik yöntemler bulunmaktadır. Bu ölçüm ya yerinde ya da alınan örneklerin bir laboratuarda diğer yöntemlerle analizine dayanmaktadır (www.chem.eng.ankara.edu.tr) (Tablo 7).

Tablo 7 Tane Boyutu Analizi Yöntemleri ve Düzenekleri

ÜÇÜNCÜ BÖLÜM

III. DOĞU VE GÜNEYDOĞU ANADOLU BÖLGESĠ‟NDE ÇÖL KAYNAKLI