Su Kaynaklarında İleri Oksidasyon Prosesleri (İOP) ile Ötrofikasyon Kontrolü

Öz

 Su kaynaklarındaki ötrofikasyon (alg patlaması) problemi tüm dünyada ve özellikle Türkiye gibi gelişmekte olan ülkelerde önemli bir su kirliliği problemi olarak karşımıza çıkmaktadır. Sucul ortamda Siyanobakterilerin sebep olduğu bu problem dünya genelinde hem halk sağlığı hem de ekolojik döngü üzerinde önemli etkileri olan çevresel bir problemdir.  Göller, nehirler, körfezler ve su rezervuarları için önemli bir tehdit haline gelmeye başlayan ötrofikasyon, çoğunlukla tam arıtılmamış atıksuların deşarjı, şehirleşme ve tarımsal faaliyetler nedeniyle su ortamına aşırı besi maddesi girişinden kaynaklanmaktır. Siyanobakteriler, ötrofikasyon süresince insanlar, hayvanlar ve su canlıları üzerinde zararlı olan siyanobakteriyel toksin olarak adlandırılan birçok mikrokirletici bileşikler üretirler. Bu mikrokirleticiler hem su hayatını ve su canlılarını olumsuz etkilemekte hem de yüzey suları vasıtasıyla içme suyu kaynaklarına karışarak insan sağlığını tehdit etmektedirler. Bu nedenle son yıllarda yapılan çalışmalar Siyanobakterilerin ürettiği siyanobakteriyel toksinlerin (siyanotoksinler) İleri Oksidasyon Prosesleri (İOP) ile arıtılması üzerine yoğunlaşmıştır.

Bu çalışma ise ötrofikasyona sebep olan siyanobakterilerin ve siyanobakteriyel toksinlerin genel bir tanımlanmasını yaparak, İOP ile arıtılabilirliği konusunda yapılmış çalışmaları özetlemektedir. Siyanobakterilerin ve siyanobakteriyel toksinlerin İOP ile arıtıldığı çalışmaların, elektrokimyasal arıtım, ozonlama, fotokatalitik oksidasyon, Fenton oksidasyonu, ultrases gibi prosesler üzerine yoğunlaştığı görülmektedir. Bunlar arasında ultrases, son yıllarda siyanobakteriler ve siyanobakteriyel toksinler için popüler bir arıtma tekniği olarak ön plana çıkmakta ve büyük ölçekli arıtma çalışmaları ile yerinde uygulama başarısı gösterdiği için ötrofikasyon kontrolünde gelecek vadeden bir arıtma metodu olarak değerlendirilmektedir.  

Anahtar Kelimeler

• Siyanobakteri,ötrofikasyon,İleri Oksidasyon Prosesleri (İOP),ultrases

Kaynakça

1. 1. Anonim, 2014. Toxin leaves 500,000 in northwest Ohio without drinking water, https://www.reuters.com/article/us-usa-water-ohio/toxin-leaves-500000-in-northwest-ohio-ithout-drinking-water-idUSKBN0G20L120140802?feedType=RSS (Erişim Tarihi: 08.12.2017)
2. 2. Cheng X Y & Li S J (2006). An analysis on the evolvement processes of lake eutrophication and their characteristics of the typical lakes in the middle and lower reaches of Yangtze River. Chinese Science Bulletin 51(13): 1603-1613
3. 3. CSB (2012). Yer Üstü Su Kalitesi Yönetmeliği, T. C. Resmi Gazete, 28483, Değişik ibare: RG-15/4/2015-29327, 30.11.2012
4. 4. Ding Y et al (2009). Parameters optimization of ultrasound algae removal technology and bloom removal study in Taihu Lake. Journal of Southeast University (Natural Science Edition)
5. 5. Donati C, Drikas M, Hayes R, Newcombe G (1994). Microcystin-LR adsorption by powdered activated carbon Water Res. 28 (8): 1735–1742
6. 6. EPA (2017). Nutrient Pollution, The Effects: Human Health, United States Environmental Protection Agency
7. 7. Eren Z (2009). İleri Oksidasyon Prosesleri İle Tekstil Boyar Maddelerinin ve Tekstil Atıksularının Arıtılması. Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi (Basılmış)
8. 8. Eren Z & Acar F N (2006). Effect of Fenton’s reagent on the degradability of CI Reactive Yellow 15. Color. Technol. 122: 259-263

9. 9. Ghernaout B, Ghernaout D, Saiba A (2010). Algae and cyanotoxins removal by coagulation/flocculation: a review. Desalination Water Treat. 20 (1–3): 133–143
10. 10. He X, Liu Y L, Conklin A, Westrick J, Weavers L K, Dionysiou D D, Lenhart J J, Mouser P J, Szlag D, Walker H W (2016). Toxic Cyanobacteria and drinking water: Impacts, detection, and treatment. Harmful Algae 54: 174–193
11. 11. Hitzfeld B C, Hoger S J, Dietrich D R (2000). Cyanobacterial toxins: removal during drinking water treatment, and human risk assessment. Environ. Health Perspect 108: 113–122
12. 12. Ho L, Dreyfus J, Boyer J, Lowe T, Bustamante H, Duker P, Meli T, Newcombe G (2012). Fate of Cyanobacteria and their metabolites during water treatment sludge management processes. Sci. Total Environ. 424: 232–238
13. 13. Hudder A, Song W, O’Shea K E, Walsh P J (2007). Toxicogenomic evaluation of microcystin-LR treated with ultrasonic oxidation. Toxicol. Appl. Pharmacol. 220 (3): 357–364
14. 14. Jasim S Y, Saththasivam J (2017). Advanced oxidation processes to remove cyanotoxins in water. Desalination 406: 83–87
15. 15. Jochimsen E M, Carmichael W W, An J S, Cardo D M, Cookson S T, Holmes C E, Antunes M B, de Melo Filho D A, Lyra T M, Bareto V S, Azevedo S M, Jarvis W R (1998). Liver failure and death after exposure to microcystins at a hemodialysis center in Brazil. N. Engl. J. Med. 338: 873–878
16. 16. Lee J, Walker H W (2008). Mechanisms and factors influencing the removal of microcystin-LR by ultrafiltration membranes. Journal of Membrane Science 320: 240–247
17. 17. Li L, Gao N Y, Deng Y, Yao J J, Zhang K J, Li H J, Yin D D, Ou H S, Guo J W (2009). Experimental and model comparisons of H2O2 assisted UV photodegradation of Microcystin-LR in simulated drinking water. J. Zhejiang Univ. Sci. A 10: 1660–1669
18. 18. Lee TJ, Nakano K, Matsumura M (2002). A novel strategy for Cyanobacterial bloom control by ultrasonic irradiation. Water Science Technology 46 (6–7): 207–215
19. 19. Ma B Z, Chen Y F, Hao H W, Wu M S, Wang B, Lv H G, Zhang G M (2005). Influence of ultrasonic field on microcystins produced by bloom-forming algae. Colloids Surf. B: Biointerfaces 41 (2–3): 197–201
20. 20. Mason T J (1990). Chemistry with Ultrasound. Critical Reports on Applied Chemistry: 28, 189 p, Newyork, USA
21. 21. Meglic A, Pecman A, Rozina T, Lestan D, Sedmak B (2017). Electrochemical inactivation of Cyanobacteria and microcystin degradation using a boron-doped diamond anode — A potential tool for Cyanobacterial bloom control. Journal of Environmental Sciences 53: 248-261
22. 22. Momani F A, Smith D W, El-Din M G (2008). Degradation of Cyanobacteria toxin by advanced oxidation processes. Journal of Hazardous Materials 150: 238–249
23. 23. Ou H, Gao N, Deng Y, Qiao J, Wang H (2012). Immediate and long-term impacts of UV-C irradiation on photosynthetic capacity, survival and microcystin-LR release risk of Microcystis aeruginosa. Water Res. 46 (4): 1241–1250
24. 24. Rastogi R P, Sinha R P, Moh S H, Lee T K, Kottuparambil S, Kim Y J, Rhee J S, Choi E M, Brown M T, Ha ̈der D P (2014). Ultraviolet radiation and cyano- bacteria. J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 141: 154–169
25. 25. Richardson C J, King R S, Qian S S, Vaithiyanathan P, Qualls R G, Stow C A (2007). Estimating ecological thresholds for phosphorus in the Everglades. Environmental Science and Technology 41(23): 8084-8091
26. 26. Rose K, Kelly D, Kemker C, Fitch K, Card A (2014). Algae, Phytoplankton and Chlorophyl, Fondriest Environmental, Inc. Fundamentals of Environmental Measurements
27. 27. Sağlamtimur N D & Sağlamtimur B (2018). Sucul ortamlarda ötrofikasyon durumu ve senaryoları. Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 7:1, 75-82
28. 28. Song W H, Teshiba T, Rein K, O’Shea K E (2005). Ultrasonically Induced Degradation and Detoxification of Microcystin-LR (Cyanobacterial Toxin). Environ. Sci. Technol. 39 (16): 6300–6305
29. 29. Suslick K S (1990). Sonochemistry Science 247: 1439-45
30. 30. Suslick K S & Price G J (1999). Applications of ultrasound to materials chemistry. Annu. Rev. Mater. Sci. 29: 295–326
31. 31. Tarr M A (2003). Chemical Degradation Methods for Wastes and Pollutants, Environmental and Industrial Applications, University of New Orleans, USA
32. 32. Teixeira M R & Rosa M J (2005). Microcystins removal by nanofiltration membranes. Sep. Purif. Technol. 46 (3): 192–201
33. 33. Vinodgopal K, Peller J, Makogon O, Kamat P V (1998). Ultrasonic mineralization of a reactive textile azo dye, Remazol Black B. Water Research 32 (12): 3646-3650
34. 34. Voncina D B & Le-Marechal A M (2003). Reactive dye decolorization using combined ultrasound/H2O2. Dyes and Pigments 59: 173-179
35. 35. Wang X, Wang X, Zhao J, Song J, Wang J, Ma R, Ma J (2017). Solar light-driven photocatalytic destruction of Cyanobacteria by F-Ce-TiO2/expanded perlite floating composites. Chemical Engineering Journal 320: 253–263
36. 36. Wert E C, Dong M M, Rosario-Ortiz F L (2013). Using digital flow cytometry to assess the degradation of three Cyanobacteria species after oxidation processes. Water Res. 47 (11): 3752–3761
37. 37. WHO (1998). Guidelines for Drinking-Water Quality Second Edition – Volume 2, Health Criteria and Other Supporting Information – Addendum, World Health Organization, Geneva
38. 38. WHO (2002). Eutrophication and health, World Health Organization Regional Office for Europe, France
39. 39. Wu T Y Guo N, Teh C Y, Hay J X W (2013). Theory and Fundamentals of Ultrasound. Advances in Ultrasound Technology for Environmental Remediation Chapter 2, Springer, Netherlands
40. 40. Wu X, Joyce E M, Mason T J (2011). The effects of ultrasound on Cyanobacteria. Harmful Algae 10: 738–743
41. 41. Yang X, Wu X, Hao H, He Z (2008). Mechanisms and assessment of water eutrophication. J Zhejiang Univ Sci B, 9(3): 197-209
42. 42. Youssef Z, Colombeau L, Yesmurzayeva N, Baros F, Vanderesse R, Hamieh T, Toufaily J, Frochot C, Roques-Carmes T (2018). Dye-sensitized nanoparticles for heterogeneous photocatalysis: Cases studies with TiO2, ZnO, fullerene and graphene for water purification. Dyes and Pigments 159: 49-71
43. 43. Zegura B, Straser A, Filipic M (2011). Genotoxicity and potential carcinogenicity of Cyanobacterial toxins – a review. Mutation Research 727: 16–41