Occurrence and fate of micropollutants and their metabolites in WWTPs

Mikrokirleticiler; steroid hormonlar gibi doğal madde, ilaç etken maddeler gibi sentetik madde olabilir. Su sistemlerinde, g/L ve hatta ng/L olarak bulunurlar. Mikrokirleticilerin varlığının 60'lı yıllarda fark edilmesine ragmen (Stumm-Zolinger ve Fair, 1965), düşük konsantrasyon ve bilinmeyen etkilerinden dolayı 90'ların sonuna kadar çok ilgi gösterilmedi. Alıcı su ortamlarındaki mikrokirleticiler noktasal ve yayılı kaynaklar nedeniyle bulunsalar da atıksu deşarjı araştırılması en önemli noktasal kaynaktır. Atıksu Arıtma Tesisleri mikrokirleticileri gidermek için tasarlanmamıştır. Bu nedenle, atıksu arıtma tesislerinde yeteri kadar giderilmeyen mikrokirleticiler alıcı su ortamlarına deşarj edilerek su döngüsüne katılmaktadır. Mikrokirleticilerin su sistemlerinde bulunması güncel ve gelecekteki sulama suyu veya içme suyu olarak kullanımını sınırlamaktadır. Düşük konsantrasyonlarda bulunması, ölçüm konusunda sıkıntılar oluşturmaktadır. Geçmişte, analiz metotlarının yüksek ölçüm limitleri olduğundan mikrokirleticiler numunelerde bulunduğu halde bulunmadığına dair yanlış varsayımlara neden olmaktaydı. Günümüzde, analiz metotlarının gelişmiş ölçüm limitleri dolayısıyla mikrokirleticiler su sistemlerinde daha sık rastlanmaktadır. Buna ek olarak, bazı mikrokirleticilerin daha fazla tüketimi daha sık karşılaşılmasına da neden olmaktadır. Bilinmeyen etkilerinden dolayı, mikrokirleticilerin çevresel su sistemlerinde bulunması endişe uyandırmaktadır. Muhtemel etkilerini belirlemek ve gerekli önlemleri almak için toksisite deneyleri akut ve kronik biyoesseyler olarak yürütülmektedir. Akut toksisite çalışmalarının sonuçları, çoğunlukla su sistemlerinde karşılaşılan mikrokirletici konsantrasyonlarının akut toksisiteye neden olan konsantrasyondan çok daha küçük olmasından dolayı herhangi bir risk oluşturmadığını belirtmektedir. Bu bilgi, yanlış bir varsayımla su sistemlerinde bulunduğu konsantrasyonlarda canlılar üzerinde olumsuz etkiye sahip olmaması olarak yorumlanabilir. Fakat; bu konudaki endişe, canlıların sürekli düşük konsantrasyonlardaki mikrokirleticilere maruz kaldığından dolayı kronik etkilerinden gelmektedir. Dahası, mikrokirleticilerin sinerjistik etkileri de bilinmemektedir ama mikrokirleticilerin su sistemlerinde bir karışım halinde bulunmalarından ötürü sinerjistik etkilerinin bilinmesi çok önemlidir. Bu bilgiler ışığında, atıksu arıtma tesislerinin çevredeki mikrokirletici varlığının ana sebebi olarak düşünüldüğünde İstanbul'un atıksu arıtma tesislerindeki şu anki durumun bilinmesi büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmadan elde edilen bilgiler, toksisite ve ileri arıtma teknolojileri gibi çalışmalar için temel olarak kullanılabilir. Bu çalışma içerisinde, bir sene içinde her mevsim iki farklı AAT'nin farklı ünitelerinden anlık numune alımları gerçekleştirildi. Bunun nedeni ise, mevsimsel değişikliklerin ve işletme koşullarının mikrokirletici konsantrasyonları üzerindeki etkilerini gözlemlemektir. Çalışılan mikrokirleticiler, geniş bir mikrokirletici aralığını kapsayan ve dünya genelinde sıklıkla rastlanan mikrokirleticiler arasından seçildi. Çalışılan mikrokirleticiler, NSAİİ, östrojenler, endüstriyel kimyasallar ve dezenfeksiyon yan ürünlerini kapsamaktadır. AAT'lerin farklı ünitelerinden alınan numunelerdeki mikrokirleticileri ölçmek için, beklenen düşük konsantrasyonlardan ve atıksu matrisinin etkilerinden dolayı katı faz ekstraksiyonunu takiben LC-MS/MS kullanıldı. SPE ve LC-MS/MS koşulları, birçok mikrokirleticiyi aynı anda ölçen ölçüm metotu olan çoklu-kalıntı analiz metotunun uygulanabilirliği için optimize edildi. Atıksu numunelerine ek olarak, AAT'lerin 3 noktasından çamur numuneleri de alındı. Bunun amacı ise, mikrokirleticilerin akıbetini, biyolojik parçalanma ve çamura adsorplanma arasında ayırt ederek belirlemektir. Seçilen mikrokirleticilerin çoğu, AAT'nin girişinde yüksek g/L konsantrasyonlarından ng/L konsantrasyonlarına kadar bulunmaktadır. Fakat, akıbetleri ve davranışları farklıdır. Bazı mikrokirleticiler için giriş konsantrasyonu ile çıkış konsantrasyonu arasında belirli bir fark yokken bazı mikrokirleticiler ise çıkışta ölçüm limiti altında bulunmaktadır (örn., 20 ng/L). Dahası, bazı mikrokileticiler yüksek (>%99) giderim verimine sahip olmasına ragmen, giriş konsantrasyonlarının çok yüksek olmasından dolayı çıkış konsantrasyonu hala yüksek olarak bulunmaktadır. Atıksu numunelerinin alındığı AAT'ler benzer arıtma sistemlerine sahipken sistemlere giren atıksular farklı karaktere sahiptirler. Ayrıca, işletme koşulları ve genel organik ve nütrient giderimleri birbirinden farklıdır. Fakat; bu farklılıklar, mikrokirleticilerin giderimine pek yansımamıştır. Sonuçlar, mevsimsel değişikliklerin mikrokirleticilerin konsantrasyonlarını birden fazla yolla etkilediğini göstermektedir. Karbamazepinin anti-epileptik ilaç olmasından dolayı konsantrasyonunun her mevsim sabit olması gerekirken, kış mevsiminde yaz ve sonbahara oranla daha düşük giriş konsantrasyonuna sahiptir. Bu durum, yağışlardan dolayı kosantrasyonların seyreldiğini göstermektedir. Bundan dolayı, NSAİİ'lerin de seyrelmesi beklenirken konsantrasyonları yaz ve sonbahara oranla daha yüksektir. Bu sonuç, NSAİİ'lerin kış mevsimindeki fazla tüketimiyle açıklanmaktadır. Buna ek olarak, kış mevsimindeki soğuk hava koşulları nedeniyle mikrokirleticilerin giderim verimlerinde düşüş yaşanmıştır. Bazı mikrokirleticiler için, arıtma sırasında konsantrasyonlarda artma gözlemlenmiştir. Konsantrasyonlardaki artışın nedeni olarak, metabolitlerin ana maddeye dönüşünden kaynaklandığı düşünülmektedir. Atıksu çıkışındaki mikrokirleticilerin varlığı, atıksuların kasıtlı ve kasıtsız tekrar kullanımının çevre ve insan hayatını tehlikeye sokabileceğini göstermektedir. Bu yüzden, yüzeysel ve içme sularındaki mikrokirleticilerin etkileri üzerine çalışmaların yapılması, atıksuların tekrar kullanılması durumunda oluşturulması gereken standartlar için gereklidir. Dahası, atıksu çıkışlarındaki mikrokirleticilerin giderimi üzerine çalışmalar gereklidir ve bu çalışmalar konsantrasyonları daha da azaltmak için kullanılabilir. Bu çalışmalar, var olan atıksu arıtma tesisleri üzerine odaklanabilir ve mikrobiyal nüfus ile mikrokirletici giderimi arasındaki bağlantıyı belirleyebilir. Ayrıca, klorlama, ozonlama, nanopartikül ile oksidasyon ve adsorpsiyon gibi ileri kimyasal ve fiziko-kimyasal arıtma prosesleri, atıksuların tekrar kullanımı öncesi mikrokirleticilerin gideriminde kullanılabilir.