METHOD DEVELOPMENT FOR DETERMINATION OF SOME HEAVY METAL LEVELS IN CITY NETWORK WATER: AN EXAMPLE OF ISPARTA PROVINCE

Year 2024, Volume: 23 Issue: 46, 390 - 401, 27.12.2024

Ahmet Hakan Aktaş , İlknur Gençer

https://doi.org/10.55071/ticaretfbd.1522911

Abstract

Some possible heavy metals found in city drinking water can have harmful effects on living things when they are found in high amounts in water. The aim of this study, conducted on the Isparta drinking water sample, is to complex heavy metals such as copper, iron and cadmium, which may be found in city drinking water, with a ligand, to analyze these complexes in UV-visible region spectroscopy and to apply the least squares calibration method (PLS) to the data obtained. First of all, the calibration concentration set was prepared as 32 pieces and the relationships between the heavy metals studied were determined. Subsequently, 15 validation sets were prepared and it was determined whether the results were appropriate or not. The evaluation of the numerical data obtained from the UV-visible spectrophotometer was made with PLS, a powerful chemometric method, and accurate, sensitive and reproducible results were obtained.

Keywords

UV-vis spectrophotometry, Heavy metals, partial least square calibration method

Project Number

FYL-2022-8682

ŞEHİR ŞEBEKE SULARINDA BULUNAN BAZI AĞIR METAL DÜZEYLERİNİN TAYİNLERİ İÇİN YÖNTEM GELİŞTİRME: ISPARTA İLİ ÖRNEĞİ

Abstract

Şehir içme sularında bulunan olası bazı ağır metaller, sularda yüksek oranlarda bulunduklarında, canlılar için zararlı etkilerde bulunabilmektedir. Isparta içme suları örneğinde yapılan bu çalışmanın amacı, şehir içme sularında bulunabilecek bakır, demir ve kadmiyum gibi ağır metallerin bir ligand ile komplekse alınarak, oluşturulacak bu komplekslerin UV-görünür bölge spektroskopisinde analizlerini yapmak ve elde edilen verilere en küçük kareler kalibrasyon yöntemini (PLS) uygulamaktır. Öncelikle kalibrasyon derişim seti 32 adet olacak şekilde hazırlanarak çalışılan ağır metallerin arasındaki ilişkiler belirlenmiştir. Takiben 15 adet validasyon seti hazırlanarak sonuçların uygun olup olmadığı belirlenmiştir. UV-görünür spektrofotometresinden elde edilen sayısal verilerin değerlendirilmesi de güçlü bir kemometrik yöntem olan PLS ile yapılmış ve doğru, hassas ve tekrarlanabilir sonuçlar elde edilmiştir.

Keywords

Ağır metaller, UV-görünür bölge spektroskopisi, en küçük kareler kalibrasyon yöntemi

Ethical Statement

Yapılan çalışmada araştırma ve yayın etiğine uyulmuştur.

Supporting Institution

Süleyman Demirel Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Yönetim Birimi

Project Number

FYL-2022-8682

Thanks

Bu çalışma Süleyman Demirel Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Yönetim Birimi Başkanlığı tarafından FYL-2022-8682 nolu proje ile desteklenmiştir. Desteklerinden dolayı Süleyman Demirel Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Yönetim Birimi Başkanlığına teşekkür ederiz.

References

• Aktaş, A.H. & Aydın, Ç. (2016). Spectrometric determination of some heavy metals in cosmetic products found by principal component regression and partial least squares methods. International Research Journal of Natural and Applied Sciences, 3(12), 23-34.
• Aktaş, A.H. & Mutlutürk, B. (2014). Demir ve alüminyumun doğal sularda UV spektrofotometrik tayini için yöntem geliştirilmesi ve elde edilen verilerin kemometrik kalibrasyon yöntemleriyle değerlendirilmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 18(3), 52-59.
• Akyıldız, M. (2009). Tek faktörlü varyans analizi (One-Way Anova) ve bir spss örneği, www.istatistik.gen.tr adresinden 14 Ocak 2024 tarihinde alınmıştır.
• Altundag, H., Albayrak, S., Dundar, M.S., Tuzen, M. & Soylak, M. (2015). Application of wet vs. microwave digestion for trace element determination ın soıl, vegetable, nuts, and grain samples by ICP-OES. Atomic Spectroscopy, 34(2). 159-164.
• Bagheri, H., Afkhami, A., Tehrani, M.S. & Khoshsafar, H. (2012). Preparation and characterization of magnetic nanocomposite of Schiff base/silice/magnetite as a preconcentration phase for the trace determination of heavy metal ions in water, food and biological samples using atomic absorption spectrometry. Talanta, 97,87-95.
• Boğa, A. (2007). Ağır metallerin özellikleri ve etki yolları. Arşiv, 16, 218-234.
• Bremmner, I. & Beattie, J. (1995). Copper and zinc metabolism in health and dşsease: speciation and interactions. Proceedings of the Nutrition Society, 54(2), 489-499.
• Demir, D., Göktürk. T. & Akçay, O. (2014). Bazı kozmetik ürünlerde ağır metal (Pb, Cd) tayini, SDU Journal of Science, 9(2), 194-200.
• Dinç, E. & Baleanu, D. (2002). Spectrophotometric quantitative determination of cilazapril and hydrochlorothiazide in tablets by chemometric methods. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 30, 715-723.
• Ethic Water, (2024). ethicwater.com.tr adresinden 16 Ocak 2024 tarihinde alınmıştır.
• Gençer, İ. (2024). Isparta ilinin içme suyunda bulunan bazı ağır metallerin kemometrik yöntemlerle belirlenmesi [Yüksek Lisans Tezi]. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta.
• Hayes, R.B. (1997). The carcinogenicity of metals in humans. Cadmium. Cancer Causes of Control, 8(3), 381-385.
• Hiraide, H. & Hora, J. (1999). Enrichment of metal APDC complexes on admicelle coated alümina for water analysis. Analytical Sience, 15, 1055-1058.
• Johnson, M.D. & Larry, E. (Ed.), (2008). Copper. Merck Manual Home Health Handbook. Merck Sharp & Dohme Corp.
• Kaba, A. & Aktaş, A.H. (2014). Çeşitli ligandları kullanarak Fe3+, Al3+ ve Cu2+ nin bir arada spektrofotometrik tayinleri için yöntem geliştirilmesi ve elde edilen verilerin en küçük kareler kalibrasyon yöntemi (PLS) ve temel bileşen regresyon (PCR) yöntemi ile değerlendirilmesi. Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 18(1), 71-79.
• Kramer, R. (1988). Chemometrics Techniques for Quantitative Analysis, Marcel Dekker, New York.
• Malissa H. & Schoeffmann E. (1955). Über die Verwendung von substituierten Dithiocarbamaten in der Mikroanalyse. III. Mikrochimica Acta, 1, 187-202.
• Martens, H. & Naes, T. (1992). Multivariate calibration. Wiley, New York.
• Melek, E. Tüzen, M. & Soylak, M. (2006). Flame atomic absorption spectrometric determination of cadmium(II) and lead(II) after their solid phase extraction as dibenzylditiocarbamate chelates on Dowex Optitore V-493. Analytica Chimica Acta, 578(2), 213-219.
• Otto, M. (1998). Chemometrics: Statistics and Computer Applications in Analytical Chemistry, Weinheim, Wiley-VCH.
• Pektaş, G., Dinç, E. & Baleanu D. (2008). Spectrophotometric determination of levamisole and triclabendazole in tablets by principal component regression and partial least squares chemometric methods. Revista De Chimie, 59(2), 154-158.
• Quevauviller, P., Thomson, K.C. (Ed.), (2006). Analytical Methods for Drinking Water: Advances in Sampling and Analysis. John Wiley & Sons. Ltd.
• Safavi, A., Mizaee, M. & Abdollahi, H. (2003). Simultaneous spectrophotometric determination of iron, titatnium and aluminium by partial least squares calibration method in micellar medium. Analytical Letters, 36(3), 699-712.
• Silva, E.L., Roldan, P.S. & Gine, M.F. (2009). Simultaneous preconcentration of copper, zinc, cadmium and nickel in water samples by cloud poınt extraction using 4-(2-pyridylazo)-resorcinol and theri determination by inductively coupled plasma optic emission spectrometry. Journal of Hazardous Materials, 171(1-3), 1133-1138.
• Smirnova, S.V., Ilin, D.V. & Pletnev, I.V. (2021). Extraction and ICP-OES determination of heavy metals using tetrabutylammonium bromide aqueous biphasic system and oleophilic collector. Talanta, 221, 121485.
• Utylska, P.P.,Muntean, E., Kernert, J. & Michalski, R. (2021). Indexing methods and chemometric analysis of selected metals and metalloids for drinking water quality assessment in Upper Silesia region, Poland. Internatıonal Journal of Enviromental Analytical Chemistry, 103(4), 1-19.
• Vuković, J., Matsuoka, S., Yoshimura, K., Grdinić, V., Grubešić, RJ., & Županić, O. (2007). Simultaneous determination of traces of heavy metals by solid-phase spectrophotometry. Talanta, 71: 2085-2091.
• Zarei, K. Atabati, M. & Malekshabani, Z. (2006). Simultaneous spectrophotometric determination of iron, nickel and cobalt in micellar media by using direct orthogonal signal correction-partial least squares method, Analytica Chimica Acta, 556, 247 – 254.
• Zhang, Y., Xu, Y., Li, N., Liu, X., Ma, Y., Siyiyang, H., Luo, C. & Huo, D.H. (2023). An ultrasensitive electrochemical sensor based on antimonene simultaneously detect multiple heavy metal ions in food samples. Food Chemistry, 421, 136131.