Hava ortamında öncelikli organik kirleticilerin tayini için analitik metot optimizasyonu ve Konya kent atmosferinde izlenmesi
Analytical method optimization and monitoring of priority organic pollutants in Konya city atmosphere
Yazar: SENAR ÖZCAN
Danışman: PROF. DR. MEHMET EMİN AYDIN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Hava kirliliği = Air pollution ; Konya = Konya ; Pestisit artıkları = Pesticide residues ; Poliaromatik hidrokarbonlar = Polyaromatic hydrocarbons ; Poliklorobifenil bileşikleri = Polychlorobiphenyl compounds

Özet:
Bu çalışmanın ilk aşamasında, hava ortamında bulunan poliaromatikhidrokarbon (PAH), poliklorlu bifenil (PCB) ve organoklorlu pestisit (OCP)bileşiklerinin tek bir analitik metot ile kromatografik teknikler kullanılarak kantitatifolarak tayini için metot optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamasında iseoluşturulan metot ile Konya kent atmosferinde gaz ve partikül fazında bulunan PAH,PCB ve OCP bileşikleri izlenmiştir.iiPartikül fazda bulunan bileşiklerin tespiti için en iyi ekstraksiyon verimiultrasonik ekstraksiyon tekniğinin kullanımı ile 15 dakika sonikasyon süresince, 25mL n-hekzan/petroleteri (1/1, v/v) solvent karışımının üç defa solvent ekstraksiyonusonucunda elde edilmiştir. Gaz fazda bulunan bileşiklerin tespiti için ise sokshletekstraksiyon tekniğinin kullanımı ile 16 saat ekstraksiyon süresince, 150 mLdietileter/n-hekzan (1/9, v/v) solvent karışımının kullanımı sonucunda eldeedilmiştir. GC analizlerinden önce numunede girişim yapan maddelerinuzaklaştırılması ve eş zamanlı olarak bileşik gruplarının fraksiyonlanarak ayrılmasıiçin 10 g %5 deaktif silika jel kolon kullanılmıştır. Bileşiklerin elüsyonu Fraksiyon1:70 mL n-hekzan ve Fraksiyon2: 3x20 mL n-hekzan/etilasetat (1:1, v/v) ilegerçekleştirilmiştir. PAH ve PCB bileşiklerinin tespiti GC/MS sistemi ile OCPbileşiklerinin tespit ise GC/ ? -ECD sistemi ile yapılmıştır.Optimize metodun standart ve surrogate eklenmiş filtrelere uygulanmasısonucunda geri kazanım verimleri PCB bileşikleri için %86±2-%104±3 aralığında(RSD<±4), PAH bileşikleri için %66±6-%94±5 aralığında (RSD<±8), OCPbileşikleri içinse %67±5-%120±10 aralığında (RSD<±10) tespit edilmiştir. PUFpluglara eklenen bileşikler için elde edilen metot geri kazanım verimleri PCBbileşikleri için %94±9-%118±8 aralığında (RSD<±9), PAH bileşikleri için %88±1-%120±2 aralığında (RSD<±8), OCP bileşikleri içinse %65±4-%108±6 aralığında(RSD<±9) elde edilmiştir. Matriksin optimum metot üzerine etkisini tespit etmekamacıyla kent havası örneklenmiş filtre ve PUF pluglara standart ve surrogateeklenerek optimize metot geri kazanım verimleri incelenmiştir. Sonuçlar istatistikselolarak değerlendirildiğinde matrikslerin ekstraksiyon verimleri üzerine önemli biretkisi (P>0,05) görülmemiştir.Ağustos-2006 ve Mayıs-2007 tarihleri arasında Konya kent atmosferindetrafikten, sanayiden ve evsel ısınmadan kaynaklanan PAH, PCB ve OCPbileşiklerinin gaz ve partikül fazındaki konsantrasyonları, mevsimsel değişimi,meteorolojik parametreler ve diğer hava kirleticileri ile değişimi izlenmiştir.Ortalama PAH konsantrasyonu 30 ng/m3 ile 294 ng/m3 aralığında, PCBkonsantrasyonu 0,04 ng/m3 ile 0,14 ng/m3 aralığında, OCP konsantrasyonu 0,81ng/m3 ile 6,15 ng/m3 aralığında tespit edilmiştir. PAH, PCB ve OCP bileşikleriningaz fazında tespit edilen değerler toplam konsantrasyonunun sırasıyla %64-70, %75-iii90, %45-70 oranındadır. Tüm bileşik grupları için gaz fazındaki konsantrasyonsıcaklık ile artarken, partikül fazındaki konsantrasyon ise azalmaktadır. Sıcaklık iletoplam PAH ve OCP konsantrasyonu arasında negatif, PCB konsantrasyonu arasındaise pozitif zayıf bir korelasyon görülmüştür. PM1.6, PM10, SO2 konsantrasyonu ileincelenen hedef bileşiklerin konsantrasyonları arasında iyi bir korelasyongözlemlenmemiştir.Anahtar Kelimeler: hava kirliliği, poliaromatik hidrokarbonlar (PAH), poliklorlubifeniller (PCB), organoklorlu pestisitler (OCP), metotoptimizasyonu, gaz kromatografi, Konya.

Abstract:
In the first phase of the thesis an analytical method was developed in order todetermine three groups of priority organic pollutants simultaneously such aspolycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), polychlorinated biphenyls (PCBs) andorganochlorine pesticides (OCPs) in atmosphere quantitatively by chromatographictechniques. In the second phase of the thesis, PAHs, PCBs and OCPs were monitoredin gas and particle phases of the Konya City Atmosphere.iiIn determining particle phase compounds, the best extraction efficiencieswere obtained by ultrasonic extraction method using 25 mL of n-hexane/petroleumether (1/1, v/v) solvent mixture three times for 15 minutes. For determiningcompounds in gas phase of air samples soxhlet extraction method was carried out for16 hours with 150 mL diethyl ether/n-hexane (1/9, v/v) solvent mixture. 10 gram 5%deactivated silica gel column was used for cleaning up the interfering substanceswhile simultaneously fractionation of target compounds prior to GC analyses.Elutions of compounds were carried out as follow: Fraction 1: 70 mL n-hexane,Fraction 2: 3 x 20 mL n-hexane/ethyl acetate (1/1, v/v). PAHs and PCBs compoundswere determined with GC/MS systems while OCPs compounds were determinedusing GC/?-ECD system.Surrogate and standard spiked filters were analyzed after optimized method.Recovery were between 86%±2 and 104%±3 for PCBs with Relative StandardDeviation (RSD)< ±4, between 66%±6 and 94%±5 for PAHs with RSD<±8, between67%±5 and 120%±10 for OCPs with RSD<10. Spiked PUF plugs were also analyzedfollowing the optimized method. Recovery obtained from PUF plugs were between94%±9 and 118%±8 for PCBs with RSD%±9 while the recovery chanced from88%±1 to 120%±2 for PAHs with RSD<±8. Recovery of OCPs compounds werebetween 65%±4 and 108%±6 with RSD<±9.In order to determine the matrix effect on optimized method, air sampledfilters and PUF plugs were spiked with standards and surrogate and analyzedaccording to the optimized method. Recovery of air sampled and spiked filters andPUF plugs were not statistically significantly different from the recoveries of non airsampled spiked filters and PUF plugs at 95% level.Gas phase and particle phase PAHs, PCBs and OCPs contents were analyzedin air samples taken from five different locations selected considering residential,industrial and trafficked areas between August 2006 and May 2007. Meteorologicalparameters, common air pollutants such as SO2 and particulate matters and seasonalchanges of PAHs, PCBs and OCPs were evaluated. Mean PAHs concentrations werebetween 30 and 214 ng/m3 while mean PCBs and OCPs were between 0,04 and 0,14ng/m3 and 0,81 and 6,15 ng/m3, respectively. Total concentration ratios found in gasphase were 64-70% for PAHs, 75-90% for PCBs and 45-70% for OCPs. Withiiiincrease in temperature for all compounds concentration ratios in gas phase wereincreased while concentration ratios in particle phase decreased. There were negativecorrelation between temperature and PAHs and OCPs while there is a weak positivecorrelation between PCBs concentration and temperature. There is no goodcorrelation observed between PM1,6, PM10, SO2 and investigated target compoundsconcentration.Key Words: air pollution, Polycyclic Aromatic Hydrocarbon (PAH),Polychlorinated Biphenyl (PCB), Organochlorine Pesticides (OCP),method optimization, gas chromatography, Konya.