Farklı dezenfeksiyon yöntemlerinde ranitidin'in n-nitrosodimetilamin öncü maddesi olarak davranışının incelenmesi

Dezenfeksiyon yöntemleri, sulara gerekli standartlara uygunluğunun sağlanması ve içerisinde bulunan patojen mikroorganzimaların giderilmesi amacıyla uygulanırken, kullanılan dezenfektana ve suda bulunan öncü madde varlığına bağlı olarak değişen, çeşitli dezenfeksiyon yan ürünleri oluşturur. Yakın geçmişşte bir DYÜ olduğu saptanan N-Nitrosodimetilaminin, 10 ng/L konsantrasyonda bulunması durumunda milyonda bir kanser riski oluşturduğu Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Ajansı tarafından belirtilmiştir (USEPA, 1999). Yapılan çalışmalarla, çeşitli yiyecek ve içeceklerde bulunduğu tespit edilen NDMA'nın oluşabilmesi için, ortamda öncü maddelerin var olması gerektiği ve bu öncü maddelerin, doğal organik maddeler ve çeşitli antropojenik kirleticiler olabileceği bilinmektedir. Özellikle, yakın zamanda H2 reseptör antagonisti olarak çalışan ve yüzeysel sularda belirli konsantrasyonlarda bulunan ilaç etken maddesi ranitidinin yüksek bir dönüşüm oranıyla NDMA oluşturduğu saptanmıştır (Le Roux ve diğ, 2011; Schmidt ve diğ, 2006; Shen ve Andrews, 2011a). Bunun yanında, başka ilaç etken maddelerinin de NDMA öncü maddesi gibi davrandığı bilinmektedir. Dezenfeksiyon sonrası oluşan NDMA konsantrasyonu, öncü madde varlığının yanı sıra, kullanılan yöntemle de ilişkilidir. Klorlama, kloraminleme ve ozonlama proseslerinde, farklı konsantrasyonlarda NDMA oluştuğu bilinmesine rağmen, bu dezenfeksiyon yöntemlerinin NDMA oluşturmaları açısından karşılaştırmalı olarak incelendiği çalışma sayısı çok azdır (Shah ve diğ, 2012; Zhao ve diğ, 2008). Ayrıca, dezenfeksiyon sırasında sağlanan işletim koşullarının NDMA konsantrasyonunu etkilediği bilinmektedir. Örneğin; kütlece Cl2/N oranı ya da pH, kloramin türlerini monokloramin ve dikloramin konsantrasyonu üzerinden değiştirerek NDMA oluşumunu etkilemektedir. Yapılan çalışmalar, monokloraminin ve dikloraminin NDMA oluşturma potansiyellerinin birbirinden farklı olduğunu göstermekte fakat, NDMA oluşumundaki baskın türün hangisi olduğuna dair kesin bir sonuç sağlayamamaktadır. NDMA oluşum reaksiyonları ve bu reaksiyonların etkilendiği deneysel koşullar hakkında kesin bir bilgi olmaması nedeniyle, öncelikle yaygın kullanımı, içme suyunda bulunma ihtimali ve kimyasal yapıları nedeniyle seçilen çeşitli ilaç etken maddeleri NDMA oluşturma potansiyelleri açısından karşılaştırılmış ve çalışmalar sonucunda tercih edilen ilaç etken maddesi ranitidinin varlığında, pH, Cl2/N oranı ve bromür varlığı gibi çeşitli deneysel koşullar ve farklı dezenfeksiyon işlemleri ile kombinasyonları oluşturduğu NDMA konsantrasyonları açısından incelenmiştir. Tüm bunlara ek olarak, çalışma kapsamında ranitidinin doğal sularda uğrayacağı fotolizin onun NDMA öncü maddesi olma yeteneğinde bir düşüşe neden olup olmayacağını öğrenmek amacıyla UV ile de deneyler yürütülmüştür. Yapılan çalışmalar, pH 5 ve 8'de yürütülen kloraminleme deneyleri sonucunda farklı konsantrasyonlarda NDMA oluştuğunu göstermiştir. pH 5'te elde edilen düşük NDMA konsantrasyonu, deneylerde kullanılmak üzere baskın tür monokloramin olacak şekilde hazırlanan kloramin dozlama çözeltisinin pH' ya bağlı olarak karakter değiştirdiğini düşündürmüş ve bu nedenle, pH'nın NDMA oluşumu üzerinde etkisinin daha ayrıntılı incelenmesine karar verilmiştir. Çeşitli pH'larda hazırlanan kloramin dozlama çözeltileri ve numunelerin kullanıldığı deneylerde, asidik pH'larda dikloraminin baskın tür olduğu ve hatta ortamda trikloraminin bulunabileceği, pH'nın 7'den büyük olduğu durumlarda ise, monokloramin konsantrasyonunun arttığı ve bu pH'larda daha yüksek NDMA oluşumunun gözlenmesinin nedeninin monokloramin varlığı olduğu saptanmıştır. Kademeli kloraminleme deneylerinde, kırılma noktası altında ve üstünde kalacak şekilde seçilen kütlece Cl2/N oranlarına bağlı olarak değişen NDMA konsantrasyonları incelenmiş ve beklendiği gibi yüksek Cl2/N oranında (10) serbest klor varlığına bağlı olarak daha düşük NDMA konsantrasyonu elde edilmiştir. Ayrıca, düşük Cl2/N oranında (4) elde edilen NDMA konsantrasyonunun NDMAOP' nin ancak %1' i olması kademeli kloraminlemenin kloraminlemeye kıyasla öncü maddeyi NDMA' ya daha az dönüştürdüğü göstermiştir. Çalışma kapsamında incelenen bir diğer parametre ise bromür varlığıdır. Kloraminleme ve kademeli kloraminleme deneylerinde pH'ın 8 olduğu koşullarda NDMA konsantrasyonunda arttırıcı bir etkiye sahip olan bromür iyonunun, NDMA oluşum potansiyeli üzerinde etkisi incelendiğinde bir fark yaratmadığı gözlemlenmiştir. Bu durum, bromürün NDMA oluşum reaksiyonlarını hızlandırdığını ancak, öncü maddenin NDMA oluşturma kapasitesinde herhangi bir değişikliğe neden olmadığını göstermektedir. Doğal suları temsil etmesi amacıyla, ranitidinin ve bromürün çalışılacak konsantrasyonları hassasiyetle seçilmiştir. Aynı zamanda, ranitidinin doğal sularda, güneş ışığına maruz kalması durumunda konsantrasyonu ve NDMA öncü maddesi olarak davranışındaki muhtemel azalmayı incelemek amacıyla UV deneyleri yürütülmüş ve incelenen her iki pH değeri için de (pH 5 ve 8) UV ışınlarına maruz kalmamış ranitidine kıyasla kloraminle sonrası düşük NDMA konsantrasyonları elde edilmiştir. UV ışınlarının ranitidin üzerinde öncü madde davranışını azaltacak etkiye sahip olduğu görülmüş olmakla birlikte, UV ışınlarının, öncü madde olmayan herhangi bir antropojenik kirleticiyi öncü madde olarak davranabilecek forma dönüştürebilme ihtimali olduğu da göz ardı edilmemelidir. Bu çalışmayla, ranitidinin çeşitli dezenfeksiyon işlemleri sırasında NDMA öncü maddesi olarak davranışı incelenmiş olup, en yüksek NDMA dönüşümünün kloraminleme sırasında oluştuğu sonucu elde edilmiştir. Yürütülen deneyler ile, pH 7 olduğu durumlarda monokloraminin ortamda baskın tür olduğu ve NDMA oluşumunda da etkin rol oynadığı, bu bağlamda pH'nın dezenfeksiyon işlemleri sırasında işletim koşulu olarak dikkate alınması gerektiği görülmüştür. Bromür iyonunun NDMA oluşumu üzerinde, uygulanan dezenfeksiyon yöntemine ve pH' ya bağlı olarak farklı etkiler göstermesi, özellikle sulama, kullanma ve içme suyu elde etmek amacıyla deniz suyu desalinasyonu yapılan ya da deniz suyu girişimi olan tesislerde dikkate alınmalıdır. Öncü maddenin ozona maruz kalsa bile NDMA oluşturabilme ihtimalinin devam etmesi, içme suyu tesislerinde ranitidin gibi yüksek NDMA oluşturma potansiyeline sahip öncü maddelerin hangi dezenfeksiyon yöntemi uygulanırsa uygulansın kontrolünün gerektiğini göstermektedir.