Prof. Dr. Ahmet Samsunlu 

İTÜ İnşaat Fak. Çevre Müh. Böl. Öğretim Üyesi

44. Hükümet İmar ve İskân Bakanı

1.Giriş

Çevresel ortam ve sucul ortamda rastlanan tıbbi ilaçlardan kaynaklanan mikrokirleticilerin varlığı ve bu ortamlarda yaşayan canlılara olumsuz etkilerinin görülmesi hususunu ilk defa 1975 yılında İzmir'de yapılan 1.Türk-Alman Sempozyumu'nda sunulan bir tebliğden duymuştum.

Bu tebliğde yapılan çalışmalarda, organizmalar üzerinde tıbbi ilaçlardan kaynaklanan ve tespit edilen bazı etkiler olarak, cinsiyet tersinimleri (değişimi), cinsiyet oranlarının değiştiği ifade edilmişti. Sonraki yıllarda yapılan araştırmalarda hormonal etkili aktif maddelerin balıklar ve diğer su organizmalarında cinsiyet oranının dişilik lehine değişmesine neden olduğu belirtilmektedir.

1990’lı yılların sonlarında mikrokirletici yapıda farmasotik (İlacların hazırlanması, dozajları ve biçimleri gibi konularla ilgilenen bilim dalı) kimyasalların akıbeti konularında yoğun olarak çalışmalara başlanmıştır. Bilimsel çalışma alanlarımın dışında kalan bu konuyu yakinen takip etmemiştim. İstanbul Teknik Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü’nde yürütülen çalışmaları ve bilhassa öğretim üyelerinden Doç. Dr. Didem Okutman Taş’ın yayınlarını izlediğimde, konunun ne kadar önemli olduğunu gördüm ve kendisinden Su ve Çevre Teknolojisi Dergisi’nin bu sayısında yayınlanmak üzere bir makale hazırlamasını rica ettim. Bu arada Doç. Okutman’ın aşağıda görülen dört bilimsel ödül aldığını da sizlere hatırlatmak isterim.

- Bilim Akademisi - BAGEP 2017 yılı “Genç Bilim İnsanı Ödülü”

- TÜBA - GEBİP 2015 yılı “Üstün Başarılı Genç Bilim İnsanı Ödülü”

- FABED 2015 yılı “Eser Tümen Üstün Başarı Ödülü”

- Georgia Institute of Technology, School of Civil and Environmental Engineering Awards Committee, 2007 “En İyi Doktora Tezi Ödülü”.

Günümüzde artan kaygılar nedeniyle giderek önem kazanan mikrokirleticilerin çevrede yarattığı sorunlar ve bunların arıtma tesislerinde bertarafı hakkındaki bazı genel bilgileri bu köşede sizlerle de paylaşmayı istiyorum.

Mikrokirleticiler - Tıbbi İlaçlar

Mikrokirleticilerin birçoğu biyolojik ayrışmaya dirençli olup, geleneksel atıksu arıtma tesislerinde sadece bir kısmı ya da hiç arıtılmadan alıcı ortam lara verilmektedir. Kısmen veya hiç arıtılmadan alıcı ortamlara deşarj olan bu tıbbi ilaçlar (Şekil 1) nehirlerin, göllerin, denizlerin ve sıklıkla da yeraltı ve içme sularının kirlenmesine sebep olmaktadır (Dereci, 2010).

Avrupa ülkelerinde yapılan çalışmalarda arıtma tesisi çıkışında yeraltı ve yüzeysel sularda yüzün üzerinde ilaç bileşimine rastlanmıştır (Heberer, 2002; Dereci, 2010 içinde). Organik kirleticilerin çevreye olabilecek muhtemel etkileri çoğunlukla bilinmemektedir (Lange ve Dietrich, 2002; Dereci, 2010 içinde).

Almanya’da Bavyera Eyaleti Çevre Dairesi’nde yapılan bir çalışmada Su Piresi (Daphnia) adlı küçük kabukluların bu tip kirleticilere çok duyarlı tepki verdiği tespit edilmiştir. Yapılan testlerde Daphnia’nın hareketinin azaldığı ve üremesinin azaldığı izlenmiştir (Şekil 2).

Dünya çapında sağlık ve yaşam kalitesini artırmak için yapılan çalışmalar tıbbi (farmasotik) ilaç üretimine ve bu konuda teknolojilerin önemli oranda gelişimine neden olmuştur. Farmasotiklerin aşırı kullanımı çevre ve insan sağlığını tehdit etmektedir. Farmasotiklerin ve onların metabolitlerinin sucul çevrede ve içme suyunda da konsantrasyon artışları gözlemlenmektedir. Üretim proseslerinde ve hastanelerden çıkan atıklarda, insan ve hayvan atıklarında da farmasotiklere rastlanmaktadır.

Almanya’da her yıl 500 ton asetilsalisilik asit, 180 ton ibuprofen, 75 ton diklofenak satılmaktadır. Bu ülkede yapılan bir çalışmada atıksu arıtma tesisine gelen kanalizasyon suyunda 54 μg/L salisilik asit, 7 μg/L ohidroksihippurik asit ve 5 μg/L gentisik asit; atıksu arıtma tesisinden çıkan sularda ise 0,22 μg/L salisilik asit ölçülmüştür. Araştırmalar bu kimyasalların çoğunun atıksu arıtma tesislerinde tamamıyla giderilmediğini, bu nedenle çıkış suyunda bulunduklarını ortaya koymaktadır.

Zor ayrışabilen yapısı nedeniyle diklofenak, atıksu arıtma tesislerinin çıkışında rastlanan en önemli kirleticiler arasında yer almaktadır (Heberer, 2002; Dereci, 2010 içinde). Dünyada yıllık 940 ton tüketilen Diklofenak’ın Türkiye’deki tüketim miktarıysa 2009 yılında 70 ton olarak belirlenmiştir. Ayrıca yapılan çalışmalar farelerde, kuşlarda ve insanlarda ilk olarak böbreklerde zarara sebep olduğunu göstermiştir. Diklofenak, biyolojik olarak zor parçalanabilen yapısı ve yüksek kullanımı sebebiyle atıksu arıtma tesisleri giriş ve çıkış akımlarında, yeraltı sularında ve yüzeysel sularda en sık rastlanan iltihabi reaksiyonu önleyen maddedir (anti-enflamatuar). Yüzeysel sulardaki konsantrasyonu ise ng/L ile μg/L seviyesinde olabilmektedir. Türkiye’de diklofenak konsantrasyonunun yüzeysel sularda 1,2 ng/L ile 45,7 ng/L seviyelerinde değişebildiği gözlemlenmiştir (Civelek, 2015). Yerüstü Su Kalitesi Yönetmeliği’nde yüzeysel sularda diklofenak seviyesinin 100 μg/L olmasına müsaade edilmektedir. AB’de hazırlanan taslaklarda bu değerin 0,1 μg/L olması öngörülmektedir.

Diklofenak’ın arıtma tesislerindeki gideriminin araştırılıp biyolojik arıtılabilirliğinin değerlendirilmesi konusu bir TÜBİTAK projesi olarak İstanbul Teknik Üniversitesi’nde yürütülmüştür (Okutman Taş vd., 2014).

Tıbbi ilaçlar sucul sistemlere, insan vücudundan atılmalarına bağlı olarak dışkı ve idrarla, ilaç metabolitleri halinde veya hiç değişmeden karışırlar (Heberer, 2002; Dereci, 2010 içinde). Bu bileşikler, verildikleri ortamda çok yavaş bozunurlar veya hiç bozunamazlar. Çevredeki antibiyotikler özellikle dirençli bakterilerin gelişmesine katkıda bulunabilecekleri için tehlikelidir. Biyolojik olarak bozunamayan madde konsantrasyonu yüksek olan çeşitli tıbbi bileşikler veya bunların imalat atıksuları doğrudan biyolojik arıtmaya verildiğinde iyi bir arıtma verimi elde edilemez. Bunun nedeni, tıbbi bileşikler ve imalat atıksularının aktif çamurda bulunan mikroorganizmalara inhibisyon etkisi göstermesidir. Bu nedenle ilaç üretim tesislerinin kullanılmış sularına muhakkak bir kimyasal ön arıtım uygulanmalıdır.

Uluslararası Kimyasallar Yönetimine Stratejik Yaklaşım SAICM

Birleşmiş Milletler’in 2002 yılında Johannesburg’da yapılan toplantısında, 2020 yılına kadar kimyasalların kullanımında ve üretiminde insan sağlığına ve çevreye negatif etkisinin azaltılması (minimize edilmesi) kararlaştırılmıştır. Bu hedefe ulaşmak için konu ile ilgili tüm sektörlerin ve ilgililerin katıldığı Uluslararası Kimyasallar Yönetimine Stratejik Yaklaşım SAICM (Strategic Approach to International Chemicals Management) kurulmuştur. SAICM’in genel amacı, kimyasalların yaşam döngüsü boyunca sağlıklı bir şekilde yönetilmesidir, böylece 2020’ye kadar kimyasalların çevre ve insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkilerinin en aza indirgenerek üretilmesi ve kullanılmasıdır.

Uluslararası Kimyasal Yönetim Stratejik Yaklaşımı (SAICM) Dubai’de 6 Şubat 2006’da düzenlenen Birinci Uluslararası Kimyasallar Yönetimi Konferansı (ICCM1), dünyadaki kimyasal güvenliğin artırılması için bir politika çerçevesidir. SAICM 4. Uluslararası Kimyasal Yönetimi Konferansı (ICCM4) Berlin’de Alman Çevre Dairesi ile birlikte 16.11.2017 tarihinde yapılmıştır. Konu, Çevresel Olarak Dayanıklı Farmasötik Kirleticiler (Environmentally Persistent Pharmaceutical Pollutants) olarak seçilmiştir.

Mikrokirleticilerin Arıtılmasında Yasal Durum

AB ve ABD’de ve halen Türkiye’de mikrokirleticilerin giderimi ile ilgili yasal zorunluk bulunmamaktadır. 2016 yılında İsviçre atıksu arıtma tesislerinde organik iz elementlerin giderilmesi için ekstra bir kademe inşa edilmesini öngören yasal düzenlemeleri yapmıştır. Dünyada mikrokirleticilerin atıksu arıtma tesislerinde bertaraf edilmesi konusuna ilgi giderek artmaktadır. Almanya’da Baden-Württemberg Eyaleti’nde İz Elementler Yetkili Merkezi (Kompetenzzentrums Spurenstoffe Baden-Württemberg- KomS) 2012 yılında Stuttgart’ta kurulmuş olup, kurucular arasında bilimsel destek sağlayan Stuttgart Üniversitesi, Biberach Yüksekokulu ve DWA (Alman Su, Atıksu ve Atık Derneği) eyalet temsilciliği bulunmaktadır. Eyalet Çevre, İklim ve Enerji Bakanlığı ise maddi destek sağlamaktadır.

Bu merkez tarafından 40 arıtma tesisinin giriş ve çıkışlarında ölçümler yapılmış ve 50 tane iz element tespit edilmiştir. Ayrıca tespit edilen bu maddelerin büyük kısmı eyaletteki tüm arıtma tesislerinin çıkışlarında da olduğu görülmüştür. Bu merkez öncelikle atıksu arıtma tesislerinden çıkan atıksudaki iz elementlerden mümkün olduğunca çok iz elementin uzaklaştırılmasını sağlamak için en uygun teknolojinin kullanımı konusunda tavsiyelerde bulunmaktadır. Bu eyalette bulunan 12 atıksu arıtma tesisinde bu önerilere uyarak 4. kademe olarak isimlendirilen arıtma kısmı kurulmuştur. Şu anda 7 tesiste de bu kurulum inşaat ve planlama aşamasında bulunmakta olup, bugüne kadar 120 milyon avro yatırım yapılmıştır. Merkez, yaptığı bir açıklamada ilaç üreticilerinin, doktorların, eczacıların ve ilaç kullanıcılarının bu iz elementlerin yükünü hafifletmeye katkıda bulunmaları gerektiğini açıklamıştır.

Mikrokirletici Arıtma Prosesleri

Atıksularda ve yüzeysel sularda farmasotiklerin konsantrasyonu mg/L gibi çok düşük seviyelerde olmasına rağmen bunların kronik etkileri nedeniyle araştırılmalarına gerek duyulmaktadır. Çevre ve sağlık problemlerine yol açan farmasotik mikrokirleticileri atıksulardan uzaklaştırmak için klasik arıtma yöntemlerinin yetersiz olması sebebiyle ileri arıtma yöntemlerine ihtiyaç duyulmaktadır (Yazıcı, 2017). Uygulanabilecek mikrokirletici arıtma prosesleri (Kitiş, 2013) aşağıda verilmiştir:

• Fizikokimyasal arıtma

- Koagülasyon-flokülasyon

- Adsorpsiyon

- İyon değiştirme

• Biyolojik arıtma

• İleri oksidasyon prosesleri

• Membran prosesleri

• Hibrit prosesler

Bu konuda literatürde birçok çözüm önerisine rastlanmaktadır. Bunlardan bazıları şunlardır:

- Kimyasal arıtma yöntemleri (Ozonlama, ileri oksidasyon prosesleri) biyolojik olarak ayrışamayan toksik ve refrakter yapılı organik madde içeren endüstriyel atıksuların (ilaç endüstrisi) ön arıtımı için önemli arıtma alternatifleri olup, bazı durumlarda tek arıtma seçeneğini oluşturabilirler (Gürses ve Arslan Alaton, 2004).

- Elekrokimyasal prosesler özellikle bu tür mikrokirleticileri arıtmak için oldukça başarılı yöntemler olarak bilinmektedir (Yazıcı, 2017).

- Mikrokirleticilerin giderilmesinde 4. kademe ileri arıtma için toz aktif karbon veya ozon kullanılması en uygun yöntem olarak belirtilmektedir (KomS, 2017).

Mikrokirletici Arıtma Tesisi

Yasal olarak kurulması zorunlu hale gelen İsviçre’de 4. kademeyi ihtiva eden arıtma tesislerinden ilki işletmeye alınmak üzere olduğu gibi, bir kısmı da planlama aşamasındadır. Bu tesislerde toz aktif karbon ve/veya ozon kullanılmaktadır.

Zürih-Werdhölzli’deki atıksu arıtma tesisinde ozon teknolojisi yardımıyla mikrokirleticilerin giderimini sağlayacak 4. kademeyi ihtiva eden bir tesisin kurulmasına 2016 yılında başlanmıştır. Bu tesis 434 bin kişiye hizmet veren İsviçre’nin en büyük atıksu arıtma tesisidir. Ozon teknolojisi ile çalışacak arıtma tesisi, mikrokirleticilerin giderilmesi ile ilgili İsviçre’deki yönetmelikleri karşılayacaktır. 51,17 milyon dolarlık yenileme projesi kapsamında saniyede 6500 litrelik debi için saatte 153 kg ozon üretebilen 8 adet ozon sistemine sahip olan mikokirleticileri gideren dünyanın en büyük ozon tesisi olacaktır. Baden -Württemberg Eyaleti’nde kurulan 4. kademe mikrokirletici giderme bölümünü ihtiva eden 12 atıksu arıtma tesisinden birisi olan ve Stuttgart yakınında bulunan Pforzheim yerleşiminde 19.6.2017 tarihinde belirtilen kademenin inşasına başlanmış olup, 2019’da bitmesi planlanmaktadır. Bu tesis 250 bin kişiye hizmet vermekte olup, ilk defa 1912 yılında inşa edilmiştir. Zaman içinde devamlı olarak modernleştirilerek çıkarılan yönetmeliklere uyumu sağlanmıştır. Bu tesiste 4. kademe ile ilgili çalışmalar 2012 yılında başlamıştır. Yenilikçi bir metot olarak toz aktif karbon kullanılmıştır. Buradan gelen atıksu, çökeltme işleminden sonra filtrasyon işlemine tabi tutulacaktır. Böylelikle 8000 farklı madde (substance) eklenen bu kademenin de etkisiyle atıksudan uzaklaştırılacaktır.

Sonuç

İnsan ve canlı yaşamı için büyük tehlike yaratan mikrokirleticiler ve tıbbi ilaçlar birtakım yollarla çevreye verilmektedir. Bu bileşiklerin çevreye artan miktarlarda bırakılması ve sinerjik etkilerinden dolayı arzu edilmeyen çevre sorunları olabilmektedir. Biyolojik olarak bozunamayan bu maddelerin giderimi için mevcut ve kurulacak arıtma tesislerinde 4. kademe ileri arıtma olarak kimyasal oksidasyon uygulanmalıdır.

Kaynaklar

- Civelek, H., 2015, “Aerobik Şartlarda Diklofenak’ın Biyolojik Arıtılabilirliğinin İncelenmesi”, Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul.

- Dereci, S.E., 2010, “Ranitidin ve Naproksen’in Koagülasyon ile Giderim Özelliklerinin İncelenmesi”, Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi Çevre Mühendisliği Anabilim Dalı, Adana.

- Gürses, F., Arslan Alaton, İ., 2004, “Antibiyotik Formülasyon Atıksuların Fenton - Benzeri ve Foto - Fenton- Benzeri İleri Oksidasyon Prosesleri ile Arıtılabilirliğinin İncelenmesi”, Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul.

- Kitiş, M., 2013, “Sularda Tehlikeli ve Öncelikli Maddeler - Arıtma Prosesleri”, OSB, Su Yönetimi Genel Müdürlüğü, Personel Eğitimi, Çorum.

- Lange, R., Dietrich, D., 2002. Environmental Risk Assessment of Pharmaceutical Drug Substances- Conceptual Considerations.Toxicol. Lett. 131.

- Okutman Taş, D., Yangın Gömeç, Ç., Zengin Balcı, G.E., 2014, “Diklofenak’ın Evsel Atıksu Arıtma Tesislerindeki Gideriminin Araştırılıp Biyolojik Arıtılabilirliğinin Değerlendirilmesi”, Sonuç Raporu TÜBİTAK 110 Y319.

- www.koms-bw.de

- www.lfu.bayern.de/buerger/doc/uw_125_spurenstoffe.pdf

- www.saicm.org/About/SAICMOverview/tabid/5522/language/en-US/Default.aspx

- www.wedecoturkiye.com/2016/10/mikrokirleticilerin-giderimi-icin.html

- Yazıcı, E.T., 2017, “Iohexol’ün Elektrooksidasyon Yöntemi ile Parçalanması ve İşletme Parametrelerinin Etkilerinin İncelenmesi”, Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, Gebze Teknik Üniversitesi Çevre Mühendisliği Anabilim Dalı, Gebze.

- Yerüstü Su Kalitesi Yönetmeliği, 30/1172012 tarih ve 28483 sayılı Resmi Gazete.

E-Dergi üzerinde okumak için lütfen tıklayınız...