Fosfojips atığının çevresel etkilerinin değerlendirilmesi

Bu çalışmada; Güney Marmara bölgesinde, tarım yapılan topraklarda bulunan ağır metaller araştırılmış, bu kapsamda bulunan ağır metal konsantrasyon değerlerinin yüksek olmasının sebepleri irdelenmiştir. Bu anlamda, bölgede fosforik asit üretimi esnasında yan ürün olarak açığa çıkan fosfojipsin depolanması ve taşınmasının oluşturabileceği çevresel etkilerin yanı sıra, gübre maksadıyla kullanılmış olmasının üzerinde yoğunlaşılmıştır. Araştırma yapılan bölgeden rüzgarın taşınım yönüne bağlı olarak kirlenmenin taşınabileceği uzaklığı belirlemek amacıyla depolama sahasından gittikçe artan aralıklarla yaklaşık 15 km uzaklığa kadar 30 adet toprak numunesi alınmıştır. Alınan toprak numunelerindeki Fe, Mn, Ca, Cr, Na, Mg, Al, P, K, V, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Cd, Sb, Pb elementlerinin konsantrasyonları ICP-MS cihazında analiz edilmiştir. Toprak numuneleri, birbirlerine yakınlıkları ve rüzgar taşıma yönleri dikkate alınarak 9 gruba ayrılmıştır. Rüzgar taşıma yönünün dışında kalan 4 numuneyi içeren bölge şahit grup olarak seçilmiştir. Analizi yapılan 19 element arasında toprak kirlenmesine neden olan Cr, Cd, Ni, Cu, Zn gibi metallerin konsantrasyonları şahit bölge toprağı ile karşılaştırılarak farklılığın sebepleri açıklanmaya çalışılmıştır. Yapılan gruplandırmada rüzgar taşıma yönünde ve PG üretim ve depolama alanına yakın olan bölgede bulunan örneklerde Cd, Cr, Cu, Zn ve Ni konsantrasyonları yüksek bulunmuş ve bazı metallerin toprakta birikmesi sonucunda yoğun bir kirliliğin yaşandığı görülmüştür. Tüm toprak numunelerinde ağır metal konsantrasyonlarının Cd: 1-307 mg/kg; Cr: 162- 558 mg/kg; Zn: 30-496 mg/kg; Cu: 22-650 mg/kg; Ni: 13-461 mg/kg; Pb: 0,10- 70 mg/kg; Co: 5-79 mg/kg aralığında değiştiği bulunmuştur. Toprak numuneleri içeriğindeki yüksek Cd konsantrasyonları, bölgenin yoğun olarak bu metalle kirlendiğini ve bitkiler ile diğer organizmalara zarar verme potansiyeli olduğunu göstermektedir. Cd ve Cr gibi ağır metaller numunelerin tamamında Cu, Zn ve Ni ise numunelerin büyük çoğunluğunda Bo wen (1979) tarafından verilen dünya toprak ortalamasını aşmıştır. Hakim rüzgarlar nedeniyle güney ve güney-güneybatı yönlerinde depolama alanından 14 km uzaklıkta bile kirlenmemiş toprağın yaklaşık 240 katı yüksek bir Cd konsantrasyonu analiz edilmiştir. Bandırma bölgesi topraklarında bulunan ağır metal değerleri Türkiye'nin farklı bölgelerinde yapılan araştırmalardaki Cd, Cr, Cu, Mn, Ni ve Zn metal konsantrasyonları ile karşılaştırıldığında birçok numunede özellikle Cd ve Cr gibi ağır metal konsantrasyonları daha fazla bulunmuştur. Bölge topraklarının tarıma elverişli olması nedeniyle içeriğindeki ağır metallerin bitkilerle besin zincirine kolayca geçebilir. Bu nedenle ağır metal konsantrasyonlarının belirli değerleri aşmaması gerekir. Kanada Toprak Kirliliği Yönetmeliği'ne göre tarım yapılacak topraklarda Cr, Cd, Cu, Zn ve Ni metalleri için izin verilen konsantrasyonlar sırasıyla 64, 1.4, 63, 200 ve 50 mg/kg'dır. Araştırma yapılan bölge, yoğun tarım yapılan bölgelerimizden biri olup toprak numunelerinde ölçülen konsantrasyonlar, topraklarda bulunması istenen konsantrasyonların çok üstündedir. Özellikle Cd ve Cr konsantrasyonları bütün toprak numunelerinde Cu, Zn ve Ni konsantrasyonları ise numunelerin birçoğunda tarım yapılan topraklarda bulunması istenen limitlerin çok üstündedir. Toprak numunelerinin florür analizleri iyon seçici elektrod kullanılarak ORION 5 Star iyon analizörü ile yapılmıştır. Toprak numunelerinde florür konsantrasyonları çok değişken aralıkta (30- 1082 mg/kg) saptanmıştır. Bandırma bölgesi topraklarında bulunan yüksek konsantrasyonlardaki ağır metal ve florürün muhtemel kaynakları araştırılmıştır. Bu kapsamda, inceleme bölgesi içinde yer alan ve günde 1600 ton kimyevi gübre üreten fosforik asit üretim tesisi ve PG depolama alanı da proses ve atıklar yönünden incelenmiştir. İçeriğindeki ağır metaller ve radyonüklidler gibi toksik elementler nedeniyle PG'in bertaraf edilmesi en temel problemdir. Kimyevi gübrelerde kullanılmak üzere fosfat kayasından yaş metod ile üretilen her birim ton fosforik asit için yaklaşık 4,5- 5 ton PG açığa çıkar. PG'in büyük çoğunluğu içeriğindeki kirleticilere herhangi bir arıtma uygulanmadan toprak üzerinde yığınlar halinde depolanmaktadır. Bu depolamanın, atmosfer, su ve toprak için potansiyel kirlenme tehdidi olup olmadığı araştırılmalıdır. Depolama alanından yayılan radyonüklidlerin etkisini belirlemek için PG numunelerinin radyoaktivite analizi ÇNAEM 'de gamma spektrometresinde yapılmıştır. 226 Ra'un aktivite konsantrasyonu 503 Bq/kg'dır. PG'in 226Ra konsantrasyonu EPA tarafından 370 Bq/kg'den yüksek olması durumunda inşaat malzemesi ve tarım toprağında şartlayıcı olarak kullanılması sınırlandırılmıştır. PG'te doğal olarak bulunan 238U, 232Th ve 40 K'dan kaynaklanan absorbe edilen toplam gama dozu 236 nGy/sa değeri dünya ortalamasının yaklaşık 5,48 katı olarak bulunmuştur. Toprak numunelerinde analizi yapılan 19 elementin birbirleriyle ilişkilerini belirlemek için pearson korelasyonu uygulanmıştır. Fe-Mg, Fe-Cd, Cu-Cd, Mn-Cr, Mn-Al, Cr-Mg, Al-P, Na-K and K-Zn metalleri arasında korelasyonların pozitif ve yüksek bulunması kirleticilerin aynı kaynak veya kaynaklardan geldiğini göstermektedir. Ayrıca bölge topraklarında elementlerin zenginleşme faktörleri hesaplanmıştır. Toprak numunelerinin birçoğunda Ni, Cu, Co, Zn, Se, Pb ve Cr elementleri anlamlı zenginleşen, Sb ve Cd ise toprakta ekstrem derecede yüksek zenginleşen elementlerdir. PG'te zenginleşen elementlerden özellikle Cd, Pb, Cu ve Zn toprakta da zenginleşen kirletici ağır metallerdir. ICP-MS'de analizi yapılan elementlerin konsantrasyonlarına uygulanan faktör analizi ile yüksek pozitif yüklemeye sahip metallerin doğal veya antropojenik kaynaklı olup olmadığı belirlenmeye çalışılmıştır. Faktör analizinde yüksek pozitif yüklemeye sahip Mn, Cr, Mg, Co, Fe, Cu, Cd, Al, P, V, K, Zn, Ni, Sb, Ca ve Pb metalleri toprakta benzer davranışları göstermektedir. Faktör analizinde yüksek pozitif yüklemeye sahip Cd, Cu, Ni, Sb ve Pb metalleri antropojenik kaynaklardan gelerek toprakta zenginleştiği, toprakta zenginleşmeyen Mn, Mg, Fe, Al, Ca elementlerinin ise litojenik kaynaklı olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Araştırma bölgesi için uygulanan çevresel risk değerlendirildiğinde; Cd, Cr, Ni, Cu ve Zn metallerinden kaynaklanan yutma ve deri teması yoluyla alıcılarda kanser ve kanser dışında oluşabilecek sağlık risklerinin mevcut olduğu belirlenmiştir.