Kırsal bir bölgede içme suyu arıtımı öncesi ve sonrası halk sağlığı değerlendirmesi: Arsenik örneği
Assessment of public health before and after drinking water treatment in a rural area: Arsenic example
Yazar: SELİN KINALI
Danışman: DOÇ. DR. BURÇAK KAYNAK TEZEL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Halk sağlığı = Public health ; Risk değerlendirmesi = Risk assesment ; İçme suyu = Drinking water

Özet:
Günümüzde karşılaşılan problemlerin başında temiz içme suyuna ulaşılamaması
nedeniyle oluşan sağlık sorunları gelmektedir. İçilebilir kalitede suyu temin etmek ve
suyun kaynaktan itibaren tüketiciye ulaşacağı noktaya kadar sağlığa uygun
koşullarda olması gerektiği şeklinde yaklaşım benimsenerek sistem
değerlendirmeleri yapılmıştır.İnceleme alanı olarak ele alınan Kars'ın Kağızman ilçesi içme suyu kaynakları açısından değerlendirilmiştir. Halihazırda ilçenin su ihtiyacını karşılayan kaynakların,
ilerleyen yıllarda meydana gelecek nüfus artışıyla oluşacak su ihtiyacını karşılama
konusundaki yeterlilik durumu irdelenmiştir.
1975 yılından başlanarak 2017 yılına kadar olan nüfus verileri kullanılarak
hesaplanan aritmetik artış katsayısı ile ilçenin 2065 yılı nüfusu 27939 kişi olarak
hesaplanmıştır. Hesaplanan nüfusun tüketeceği su ile birlikte, ilçe su ihtiyacını
etkileyebilecek hayvan yetiştiriciliği, organize sanayi bölgesi, eğitim kurumları ve
askeri tesis gibi etkenler de göz önünde bulundurulup hesaplamalara dahil edilmiştir.
Devlet Su İşleri'nin 'İçmesuyu Temin Projelerinde Nüfus ve İçmesuyu İhtiyaç
Tahminleri Esasları''nda belirtilen kabuller ve yaklaşımlar baz alınarak Kağızman
ilçe merkezinin 2065 yılı maksimum günlük brüt su ihtiyacı 158,28 L/s olarak
hesaplanmıştır. Halihazırda kullanılan içme suyu kaynaklarından Çilehane
Kaynakları 60l/s ve Karabağ Kaynakları 25 L/s'lik kapasiteleriyle ilçenin 2065
yılındaki su ihtiyacını karşılayacak yeterliliğe sahip durumda değildir. Bununla birlikte
Çilehane ve Karabağ Kaynakları'nda 2014-2018 yılları arasında muhtelif tarihlerde
yapılan su analizilerinin sonuçları dikkate alındığında ilçe merkezine herhangi bir
arıtma olmaksızın iletimi sağlanan içme suyunun başta arsenik olmak üzere çeşitli
parametreler açısından İçme Suyu Elde Edilen Veya Edilmesi Planlanan Yüzeysel
Suların Kalitesine Dair Yönetmelik", "İnsani Tüketim Amaçlı Sular Hakkında
Yönetmelik" ve "Türk Standartları 266"da izin verilen sınır değerlerin üzerinde
olduğu belirlenmiştir.
İçme suyu tüketimiyle vücuda alınan As akut veya kronik olmak üzere çeşitli
olumsuz sağlık etkilerine neden olmaktadır. As kaynaklı akut zehirlenme iki odaklı
gelişebilmekte santral sinir sistemini etkileyip beyin damarlarının genişlemesi ve
nekrozun tetiklenmesiyle devam eden bir süreç şeklinde gözlenebilir. Bunların
yanında akut etkiler arasında ağız kuruluğu, yutkunma problemleri ve şiddetli kusma
da ortaya çıkabilmektedir. Uzun süre maruz kalınması sonucunda ortaya çıkan
kronik etkiler ise çeşitli cilt lezyonları, nörolojik etkiler, hipertansiyon, diyabet, Bowen
Hastalığı, cilt, akciğer ve mesane kanseridir. Maruz kalınan konsantrasyonlara göre
cilt lezyonları değişiklik göstermektedir. Ayrıca solunum ve kardiyovasküler sistemde
de çeşitli problemler ortaya çıkabilmektedir.
İçme suyu ile As vücuda alınmasının oluşturacağı kanser ve kanser dışı sağlık
etkilerinin değerlendirilebilmesi adına kanser risk hesaplamaları ve tehlike seviyesi
(HQ) hesaplamaları yapılmıştır. Kanser risk hesapları, ilçenin su kaynaklarında
yapılan analizlerde belirlenen minimum konsantrasyon olan 3 µg/L, ortalama
konsantrasyon olan 15,85 µg/L ve maksimum konsantrasyon olan 23,74 µg/L için
yapılmış olup sınır değer olan 10 µg/L ile kıyaslanmıştır Değerlendirilen nüfusun
maruziyet seviyesinin ayrıntılı olarak belirlenebilmesi için erkek, kadın ve yaş
gruplarına göre dağılımları yapılıp kullanılan su tüketim, vücut ağırlığı gibi veriler
gruplara göre seçilmiştir. Mevcut durumda belirtilen As konsantrasyonları için
yapılan hesaplamalarda 3 µg/L 'lik konsantrasyona maruz kalınması durumunda HQ
değeri maksimum 0,81 mg/kg.gün minimum 0,35 mg/kg.gün; 15,85 µg/L'lik
konsantrsayona maruz kalınması durumunda maksimum 4,27 mg/kg.gün, minimum
1,87 mg/kg.gün; 23,74 µg/L'lik As konsantrasyonuna maruz kalınması durumunda
ise maksimum 6,39 mg/kg.gün ve minimum 2,80 mg/kg.gün olarak hesaplanmıştır.
HQ değerlerinin 1'den küçük veya eşit olduğu durumlar maruz kalınan miktarın
kabul edilebilir seviye olduğu şeklinde değerlendirilirken, 1'den büyük olduğu
durumlar olumsuz sağlık koşullarının ortaya çıkabileceği yönünden değerlendirilir.
Hesaplanan değerler göz önünde bulundurulduğunda tehlike indeksinin en yüksek
olduğu yaş grupları 10 yaş altı gruplar, en düşük olduğu ise 55 – 60 yaş aralığıdır.
HQ değerinin yaş gruplarına göre değerlendirmesi yapıldığındaen yüksek değerlere
10 yaş altı grupta olması diğer yaş gruplarına göre daha düşük vücut ağırlığına
sahip olmaları ile ilişkilendirilirken, 55-65 yaş aralığının en düşük seviyelere sahip
olması belirtilen yaş grubunda vücut ağırlığının maksimum seviyeye ulaşmasıyla
açıklanabilir. Kanser riski için yapılan hesaplamalarda ise 3 µg/L'lik As
konsantrasyonu için maksimum risk değeri 2,80×10 -4 mg/kg.gün, minmum risk değeri
1,82×10 -5 mg/kg.gün; 15,85 µg/L'lik As konsantrasyonu için maksimum 1,48×10 -3
mg/kg.gün, minimum 9,63×10 -5 mg/kg.gün; 23,74 µg/L'lik As konsantrasyonu için ise
maksimum 2,21×10 -3 mg/kg.gün, minimum 1,44×10 -4 mg/kg.gün olarak bulunmuştur.
Kanser risk değerlendirmesinde yaş arttıkça maruz kalınan sürenin artması
sebebiyle kanser riski yükselmektedir. EPA tarafından 10 -6 seviyesinin üzerinde
hesaplanan kanserojen risk seviyeleri kabul edilemez seviye olarak belirtilmektedir,
ilçenin mevcut içme suyu kaynaklarının kullanımıyla maruz kalınan seviye kabul
edilebilir seviyeden daha yüksek değerlere sahiptir.
Sınır değer üzerindeki As konsantrasyonunun giderimi için As oksidasyonu
sağlanarak koagülasyon/filtrasyon ile %95, kireçle yumuşatma ile %90, iyon
değişimi ile %95, oksidasyon/filtrasyon ile %80'lik giderim verimleri sağlabilmektedir.
Maruz kalınan konsantrasyonlardan 3 µg/L'nin giderimi sağlandığında 0,15 µg/L,
0,30 µg/L, 0,60 µg/L; 15,85 µg/L'nin giderimi sağlandığında 0,79 µg/L, 1,58 µg/L ve
3,17 µg/L; 23,74 µg/L'lık konsantrasyonun giderimi sağlandığında ise 1,18 µg/L,
2,37 µg/L ve 4,74 µg/L'Lik As konsantrasyonlarına ulaşılmaktadır. Giderim sonrası
elde edilen konsantrasyonların tamamı izin verilen sınır değerin altındadır. Belirtilen
konsantrasyonlarda oluşan risk seviyeleri EPA tarafından kabul edilen risk seviyeleri
arasında olabilecek değerlere sahiptir.
İlçede mevcut durumda As kontamine olmuş su yaş grupları özelinde
değerlendirilmiştir. Bu durumda 3 µg/L'lik As konsantrasyonuna sahip suyun tüketimi
sonucunda 70 yaşındaki bir erkek için kanser riski 2,19×10 -4 mg/kg.gün, aynı yaştaki
bir kadın için ise 1,76×10 -4 mg/kg.gün seviyesindedir. %95 verime sahip bir arıtım
yöntemiyle mevcut konsantrasyonun 0,15 µg/L seviyesine indirilmesi durumunda 70
yaşında bir erkek için kanser riski 1,09×10 -5 mg/kg.gün, 70 yaşındaki bir kadın için
ise 8,82×10 -6 mg/kg.gün seviyesine düşmektedir. Benzer şekilde ilçede ölçülen en
yüksek As konsantrasyonu olan 23,74 µg/L'ye maruz kalınması durumunda 70
yaşındaki bir erkek için kanser riski 1,73×10 -3 mg/kg.gün, aynı yaştaki bir kadın için
ise 1,40×10 -3 mg/kg.gün seviyesindedir. %95'lik bir giderim verimine sahip arıtma
yöntemiyle konsantrasyonun 1,18 µg/L seviyesine indirilmesi durumunda 70
yaşındaki bir erkek için kanser risk seviyesi 8,60×10 -5 mg/kg.gün, 70 yaşındaki bir
kadın için ise 6,94×10 -5 mg/kg.gün seviyesine inmektedir.
3 µg/L'lik As konsantrasyonuna maruz kalan 70 yaşındaki bir erkek için tehlike
seviyesi 0,48 mg/kg.gün, aynı yaştaki bir kadın için ise 0,37 mg/kg.gün olarak
hesaplanmıştır. %95 giderim verimine sahip bir arıtma yöntemi uygulanması
durumunda elde edilecek yeni konsantrasyon olan 0,15 µg/L için 70 yaşındaki bir
erkeğin tehlike seviyesi 0,02 mg/kg.gün, 70 yaşındaki bir kadının ise 0,01 mg/kg.gün
seviyesine düşmektedir. Maruz kalınan en yüksek konsantrasyon olan 23,74 µg/L
için 70 yaşındaki bir erkeğin tehlike seviyesi 3,79 mg/kg.gün, 70 yaşındaki bir
kadının ise 2,90 mg/kg.gün seviyesinde hesaplanmıştır. %95 verime sahip bir
giderim yöntemi sonucunda oluşacak 1,18 µg/L'lik yeni As konsantrasyonu için 70
yaşındaki bir erkeğin tehlike seviyesi 0,19 mg/kg.gün, 70 yaşındaki bir kadının
tehlike seviyesi ise 0,14 mg/kg.gün seviyesine düşmektedir.
Yapılan bu hesaplamaların yanında yüzme esnasında nehirden ağız, sediment veya
cilt teması yoluyla kontaminant alınması risk değerlendirmesine eklenmiştir.
Belirtilen durumların sonuçları 4 yaş ve altı gruplarda maruziyet süresi sebebiyle
daha yüksek çıkmıştır. İlgili hesaplamalarda kullanılan As konsantrasyonu ise Kötek
Deresi analiz sonuçlarına göre 5 µg/L olarak alınmıştır.
Yapılan içme suyu ihtiyaç hesaplamaları ve su kalitesi değerlendirmesi sonucunda
ilçenin yeni bir su kaynağına ihtiyaç duyduğu ortaya çıkmıştır. Bu durumda ilçeye
yakın lokasyonda bulunan ve DSİ'nin üzerine baraj planlaması yaptığı Kötek Deresi
uygun alternatif olarak belirlenmiştir. Kötek Deresi su kalitesi değerlendirildiğinde
mevcut kaynaklardan daha iyi durumda olduğu As konsantrasyonunun sınır değer
altında olduğu yapılan analizlere göre belirlenmiştir. Kötek Deresi'nden 31,50 km'lik
bir isale hattı yapılarak ilçe merkezine su iletilmesi durumunda oluşacak maliyet
değerlendirmeleri DSİ Etüt, Planlama ve Tahsisler Dairesi Başkanlığı 2015/5 Genelgesi'ne göre yapılmıştır.

Abstract:
One of the most common problems encountered today is the lack of access to safe
drinking water. System evaluations have been made by adopting the approach that
it is possible to obtain potable quality water and this water should reach from the
source to the consumer in health-friendly conditions.
Kağızman district of Kars, which is the study area, was evaluated in terms of
drinking water resources. Currently, the adequacy of the water resources that meet
the water needs of the district in terms of the water demand that will increase with
the increase of population in the following years is examined.
The population of the Kağızman district in 2065 was calculated as 27939 people with
the arithmetic coefficient method which was calculated with the population data
starting from 1975 until 2017. In addition to the consumed water by the calculated
population, factors such as livestock, organized industrial zones, educational
institutions and military facilities that may affect the water need are also taken into
consideration and they are included in the calculations. Based on the assumptions
and approaches stated in the Population and Drinking Water Requirement
Estimates in Drinking Water Supply Projects which belongs to General Directorate
of State Hydraulic Works, the maximum daily gross water requirement of Kağızman
the district is calculated as 158,28 l/s. Among the drinking water resources currently
used, Çilehane source with a capacity of 60 l/s and Karabağ source with a capacity of
25 l/s do not have sufficient capacity to meet the water demand of the district in the
the year 2065. In addition, when the water quality analysis results between the years
2014-2018 carried out in Çilehane and Karabağ sources are taken into
consideration, some water quality parameters of non-treated drinking water had
issues. Especially arsenic concentrations were measured higher than the limit
values given in the "Regulation on the Quality of Surface Water Obtained or Planned
to be Produced from Drinking Water", "Regulation on Waters for Human
Consumption" and "Turkish Standards 266".
Exposure to arsenic by drinking water consumption causes various adverse health
effects, acute or chronic. As-induced acute intoxication can develop in two regions
and can be observed as an ongoing process that affects the central nervous system,
enlarges the brain vessels and triggers necrosis. Acute effects may also include dry
mouth, swallowing problems and severe vomiting. Chronic effects resulting from
prolonged exposure to arsenic are miscellaneous skin lesions, neurological effects,
hypertension, diabetes, Bowen's disease, skin, lung, and bladder cancer. Skin
lesions vary according to the concentrations exposed. In addition, various problems
may arise in the respiratory and cardiovascular system.
Cancer risk calculations and hazard level (HQ) calculations were performed in order
to evaluate cancer and non-cancer health effects of the intake of As through
drinking water. Cancer risk calculations were made for the minimum concentration
of 3 µg/L, the average concentration of 15.85 μg/L and the maximum concentration
of 23.74 µg/L measured, and then these results were compared with the risk of limit
value as 10 µg/L. In order to determine the exposure level of the evaluated
population in detail, gender distributions (male, female) and different age groups are
evaluated with data such as water consumption and body weight selected according
to the gender and age groups.
In the cancer risk calculations, the maximum risk value for As concentration of 3
µg/L is 2.80×10 -4 mg/kg.day, and the minimum risk value is 1.82 × 10 -5 mg/kg.day;
for arsenic the concentration of 15.85 µg/L, a maximum of 1.48 × 10 -3 mg/kg. day, a
minimum of 9.63×10 -5 mg/kg.day; for As concentration of 23.74 µg/L, the maximum
was found to be 2.21×10 -3 mg/kg.day and the minimum was 1.44×10 -4 mg/kg.day.
The risk of cancer increases due to the increase in the duration of exposure in
cancer risk assessment. The levels of carcinogenic risk calculated by the EPA
above 10 -6 are considered unacceptable, the level exposed by the use of the existing
drinking water resources in Kağızman district has higher values than the acceptable
level.
For removal of As concentration above the limit value, As oxidation can be achieved
by providing 95% removal efficiency with coagulation/filtration, 90% with lime
softening, 95% with ion exchange and 80% with oxidation/filtration. When removal of
3 µg/L from the concentrations exposed, 0.15 µg/L, 0.30 µg/L, 0.60 µg/L; 0.79 µg/L,
1.58 µg/L and 3.17 µg/L when 15.85 µg/L were removed; When the concentration of
23.74 µg/L is removed, As concentrations of 1.18 µg/L, 2.37 µg/L and 4.74 µg/L are
reached. All concentrations obtained after removal are below the permissible limit
value. The risk levels occurring at the specified concentrations have values that may
be within the risk levels accepted by the EPA
In the calculations for the As concentrations in the present case, in case of exposure
to 3 µg/L, the HQ is maximum 0.81 mg/kg.day, minimum 0.35 mg/kg.day; In case of
exposure to 15.85 µg/L, maximum 4.27 mg/kg.day, minimum 1.87 mg/kg.day. In
case of exposure to maximum As the concentration of 23.74 µg/L, it was calculated as
a maximum of 6.39 mg/kg.day and minimum 2.80 mg/kg.day. Where the HQ values less
than or equal to 1, the amount exposed is considered to be acceptable, whereas
cases greater than 1 are considered to indicate adverse health conditions. When the
calculated values are taken into consideration, the age groups with the highest
hazard index are the groups below 10 years of age and the lowest range is between
55-60 years. When the HQ values are evaluated according to age groups, the
highest values in the age group below 10 years are associated with having lower
body weight compared to other age groups, while the lowest levels of 55-65 age
range can be explained by reaching the maximum level of body weight in the
specified age group.
For the current situation of the district, exposure to contaminated water is evaluated
according to age groups. In this case, cancer risk for a 70-year-old man, which is
contaminated by As at the level of 3 µg/L, 2.19×10 -4 mg/kg.daily. For a woman of the
same age, the risk is calculated as 1.76×10 -4 mg/kg.daily. If the current state is
reduced to 0,15 µg/L by treatment with 95% efficiency, the cancer risk decreases
to 1.09×10 -5 mg /kg.day for a 70-year-old male, and it decreases to 8.82×10 -6
mg/kg.day for a 70-year-old female. Similarly, exposure to the maximum level of 23,74
µg/L for a 70-year-old man, the risk of cancer is 1.73×10 -3 mg/kg.day, for a woman
of the same age, and 1.40×10 -3 mg/kg.day. Reduced to 1.18 µg/L together with a
95% removal efficiency, for a 70-year-old man, the cancer risk level decreases to
8.60×10 -5 mg/kg.day and for a 70-year-old woman to 6.94×10 -5 mg/kg.day.
For a 70-year-old man exposed to As concentration of 3 µg/L, the hazard level is
calculated as 0.48 mg/kg.day and for a woman of the same age as 0.37 mg/kg.day.
For a new concentration of 0.15 µg/L, if a treatment method with 95% removal
efficiency is applied, the hazard level of a 70-year-old man is 0.02 mg/kg.day and a
70-year-old woman is 0.01 mg/kg.day. For the highest concentration of 23.74 µg/L,
the hazard level of a 70-year-old man is calculated as 3.79 mg/kg.day and the 70-
year-old woman is 2.90 mg/kg.day. For a reduced As concentration of 1.18 µg/L as
a result of treatment with 95% efficiency, the hazard level of a 70-year-old man is
0.19 mg/kg.day, and the danger level of a 70-year-old woman is 0.14 mg/kg. day.
Besides all these calculations, the oral intake of Arsenic, sediment, and the dermal
uptake while swimming also added to the risk assessment. The calculations of oral
intakes of As concentrations are significantly high at the age of 4 and below due to the
exposure duration. The value of As concentration which had used for this calculation
is 5 µg/L which is the levels measured for the Kötek River.
As a result of the drinking water requirement calculations and water quality
assessment, the district needs a new water source. In this case, Kötek River, which
is located near the district and on which DSİ is planning a dam, is determined as an
alternative water source. When the water quality of Kötek River was evaluated, it is
determined that the As concentration is better than the existing water sources and
also below the limit value. The cost assessment for drinking water delivered to the
district center from Kötek River by a 31,50 km transmission line has been made
according to 2015/5 Circular of DSİ Survey, Planning and Allocations Department.