Siyanobakteriyel toksinlerin bir ileri oksidasyon prosesi (İOP) olan ultrasonik oksidasyonla parçalanabilirliklerinin ve toksisitelerinin incelenmesi: MC-RR örneği
The degradability and toxicity of cyanobacterial toxins by ultrasonic oxidation as an advanced oxidation processes (AOPs): The case study of MC-RR
Yazar: MELİKŞAH TEKİN
Danışman: PROF. DR. ZEYNEP EREN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Amaç: Bu tez çalışmasında, son yıllarda yüzey sularında en çok tespit edilen siyanobakteriyel toksin bileşiklerin en önemlilerinden olan MC-RR'nin ileri bir oksidasyon prosesi (İOP) olan ultrasonik oksidasyon ile düşük ve yüksek frekanslara sahip bir reaktörde arıtılması incelenmiş ve MC-RR'nin bu sistemde ultrasonik oksidasyonundan elde edilen ürünlerin toksisite analizleri gerçekleştirilmiştir. Toksisite analizleri in-vitro yöntemle laboratuvar ortamında sağlıklı fare karaciğer hücre hattı (AML-12) üzerinde gerçekleştirilmiştir.
Yöntem: MC-RR'nin ultrasonik oksidasyonu hem düşük frekanslara (20 kHz ve 40 kHz) sahip hem de yüksek frekanslara (578 kHz, 862 kHz, 1142 kHz) sahip bir ultrasonik sistemde her bir frekansata ayrı ayrı gerçekleştirilmiştir. Literatüre göre MC-RR yüzey sularında ng/L veya µg/L seviyelerinde bulunduğu için sıvı kromatografi-kütle spektrometresi/kütle spektrometresi (LC-MS/MS) metodu ile analiz edilmiştir. MC-RR saf halde analitik seviyede temin edildiği için kromotografi öncesi ön bir ayırma işlemine tabi tutulmamıştır. Ultrasonik oksidasyon sonrası elde edilen MC-RR çözeltilerinin toksisitesi ise sağlıklı fare karaciğer hücre hattı (AML-12) kullanılarak analiz edilmiştir.
Bulgular: MC-RR'nin 30 dakikalık sürede ultrasonik sistemlerde oksidasyonundan elde edilen sonuçlar, en fazla %12'lik bir arıtma verimine sahip olduğunu göstermiştir. Genel olarak mikrosistin grubu bileşiklerin parçalanabilirliği düşük olduğu için literatürde de benzer grupların düşük oksidasyon verimine sahip olduğu görülmüştür. AML-12 hücre hattı ile yapılan toksiste testleri ise MC-RR'nin başlangıç çözeltisinin sağlıklı hücreler üzerinde %15'e yakın bir öldürücülüğü olduğunu göstermiş; ultrasonik oksidasyon sonunda ise elde edilen ürünlerin toksisitesinin ya aynı kaldığı ya da en fazla %20'ye çıktığı görülmüştür.
Sonuç: MC-RR'nin ultrasonik oksidasyonun parçalanma ürünlerinin toksisitesinin önemli bir oranda artmaması ultrasonik oksidasyonun mikrosistinlerin parçlanmasında umut vadeden bir teknoloji olarak görülmesini sağlamaktadır. MC-RR'nin ultrasonik oksidasyonu konusunda literatür çalışmaları oldukça sınırlı olduğu ve AML-12 hücre hattı ile toksisite analizleri de hiç olmadığı için bu çalışamdan elde edilen sonuçlar hem MC-RR'nin ultrasonik oksidasyonu hem de başlangıç ve arıtım sonrası toksisitesi hakkında ileride yapılacak çalışmalar için bir başlangıç noktası oluşturma niteliğini taşımaktadır.

Abstract:
Purpose: In this thesis, the degradation of MC-RR which is one of the most important cyanobacterial toxin compounds detected in surface waters in recent years, by ultrasonic oxidation, as an advanced oxidation processes (AOPs) in an ultrasonic reactor including low and high frequencies was investigated. The toxicity analyzes of by-products of MC-RR were carried also out. Toxicity analyzes were performed in vitro on a healthy mouse liver cell line (AML-12) in vitro.
Method: Ultrasonic oxidation of MC-RR was carried out separately for each frequency in an ultrasonic system with both low frequencies (20 kHz and 40 kHz) and high frequencies (578 kHz, 862 kHz, 1142 kHz). According to the literature, MC-RR was analyzed by liquid chromatography-mass spectrometry/mass spectrometry (LC-MS/MS) method, since it is found in ng/L or µg/L levels in surface waters. Since MC-RR is supplied at analytical grade, it was not used any extraction process before chromatography. The toxicity of MC-RR solutions obtained after ultrasonic oxidation was analyzed via a healthy mouse liver cell line (AML-12).
Findings: The results obtained from the oxidation of MC-RR in ultrasonic systems in 30 minutes showed that the degradation efficiency was up to 12%. Since the degradability of microcystin group compounds is generally low, it has been seen in the literature that similar groups have low oxidation efficiency. Toxicity analysis with the AML-12 cell line showed that the initial solution of MC-RR had a toxic effect close to 15% on healthy cells; it was observed that the toxicity of the by-products obtained either remained the same or increased to a maximum of 20% at the end of ultrasonic oxidation.
Results: The fact that MC-RR does not significantly increase the toxicity of the degradation by- products of ultrasonic oxidation makes ultrasonic oxidation a promising technology for the degradation of microcystins. Since the literature studies on ultrasonic oxidation of MC-RR are very limited and toxicity analyzes with AML-12 cell line are not available, the results obtained from this study can be used as basement for future studies on both the ultrasonic oxidation of MC-RR and its initial and post-treatment toxicity