İçme Suyunda Arsenik Kirliliği: Sağlık Riskleri, Mevzuatlar ve Etkili Arıtma Yöntemleri

İçme Suyunda Arsenik, Arsenik (As), dünya genelinde hem doğal hem de insan kaynaklı yollarla çevreye yayılan toksik bir metalloiddir. Toprakta ve kayalarda doğal olarak bulunmasına rağmen, arsenik insan faaliyetleri, özellikle madencilik, tarımda kullanılan pestisitler ve endüstriyel atıklar gibi kaynaklardan su sistemlerine sızarak içme suyunda birikmektedir. Arsenik kirliliği, özellikle yer altı sularında yaygın olup, bu tür suların içme suyu olarak kullanıldığı bölgelerde ciddi bir sağlık tehdidi oluşturmaktadır.

Arsenik, tatsız ve renksiz bir madde olduğundan, içme suyunda bulunup bulunmadığını tespit etmek için kimyasal analiz gereklidir. Arsenik, iki ana formda su sistemlerine karışabilir: Arsenit (As III) ve Arsenat (As V). Arsenit, daha toksik bir form olup, anaerobik (oksijensiz) koşullarda, arsenat ise aerobik (oksijenli) ortamlarda bulunur. Arsenik, özellikle batı ABD, bazı Orta Batı bölgeleri, New England ve Teksas gibi yerlerde yüksek düzeylerde tespit edilmektedir​.

Arsenikin İnsan Sağlığı Üzerindeki Etkileri

Arsenik, insan sağlığı üzerinde oldukça ciddi etkiler yaratabilen bir elementtir. Hem akut hem de kronik maruziyet, çeşitli sağlık sorunlarına neden olabilir. Arsenik zehirlenmesi genellikle yavaş gelişir ve yıllar boyunca arsenik içeren suyun tüketilmesi sonucunda vücutta birikerek sağlık problemlerine yol açar. Arsenik, özellikle kanserojen etkileriyle bilinir ve diğer toksik etkileri de geniş bir yelpazeye yayılır.

Kanserojen Etkileri

İçme suyu yoluyla düşük seviyelerde dahi arsenik maruziyeti, uzun vadede çeşitli kanser türlerine neden olabilir. ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) ve Dünya Sağlık Örgütü (WHO), arseniki güçlü bir kanserojen olarak sınıflandırmıştır. Arsenik, özellikle şu kanser türleri ile ilişkilidir:

• Deri kanseri
• Mesane kanseri
• Akciğer kanseri
• Böbrek, karaciğer ve prostat kanseri​.

Bu kanserojen etkiler, arsenikin içme suyunda düşük konsantrasyonlarda bile birikmesi sonucu ortaya çıkabilir. EPA tarafından yapılan düzenlemelere göre, içme suyundaki arsenik miktarının güvenli kabul edilen maksimum seviyesinin 0.010 mg/L (10 µg/L) olması, bu tür kanser risklerini minimuma indirmeyi amaçlar​.

Kanser Dışı Sağlık Etkileri

Arsenik yalnızca kansere neden olmakla kalmaz, aynı zamanda birçok başka sağlık sorununa da yol açar:

• Kardiyovasküler Sistem Üzerindeki Etkiler: Arsenik, kalp ve damar hastalıkları riskini artırır. Uzun süreli arsenik maruziyeti, kan basıncında artış, damar sertliği ve kardiyovasküler hastalıklara yol açabilir.
• Sinir Sistemi Üzerindeki Etkiler: Arsenik, merkezi sinir sistemi üzerinde toksik etkiler yaratır ve nörolojik bozukluklara neden olabilir. Hafıza sorunları, sinir hasarı ve bilişsel gerileme gibi etkiler gözlenebilir​.
• Endokrin Bozukluklar: Arsenik, endokrin sistemi bozarak hormonal dengesizliklere ve metabolik bozukluklara yol açabilir. Tiroid ve pankreas fonksiyonlarında bozulmalar meydana gelebilir.
• Cilt Problemleri: Ciltte ciddi rahatsızlıklar, arsenik maruziyetinin bilinen belirtilerinden biridir. Arsenik, deride lezyonlara, renk değişimlerine ve kalınlaşmalara (hiperkeratoz) neden olabilir.

Kronik Arsenik Zehirlenmesi

Arsenik, düşük seviyelerde uzun süreli maruziyet sonucunda kronik arsenik zehirlenmesi olarak bilinen duruma neden olabilir. Bu durum, hemen fark edilmeyen ancak yıllar içerisinde vücudu etkileyen yavaş bir süreçtir. Kronik arsenik maruziyeti sonucunda şu belirtiler ortaya çıkabilir:

• Deri döküntüleri ve ciltte lezyonlar,
• Tırnaklarda çizgiler ve bozulmalar,
• Solunum problemleri,
• Böbrek ve karaciğer hasarı​.

Yüksek dozda arsenik tüketimi, akut zehirlenmeye neden olabilir; bu durumda kusma, ishal, kas zayıflığı ve hatta ölüm gibi belirtiler ortaya çıkabilir. Ancak içme suyunda genellikle daha düşük dozlar bulunduğundan, kronik arsenik zehirlenmesi daha yaygındır ve etkilerini yıllar sonra göstermeye başlar.

Arsenik İçin Düzenleyici Standartlar – İçme Suyunda Arsenik Kirliliği

Arsenik, su kaynaklarında bulunduğunda ciddi sağlık riskleri oluşturduğu için birçok ülke ve uluslararası kuruluş, içme suyundaki arsenik seviyelerini düzenleyen standartlar geliştirmiştir. Bu düzenleyici standartlar, arsenik maruziyetini en aza indirgemeyi ve toplum sağlığını korumayı hedefler. İki önemli düzenleyici kavram olan Maksimum Kirletici Seviyesi (MCL) ve Maksimum Kirletici Seviyesi Hedefi (MCLG), arsenik kirliliğiyle mücadelede kritik rol oynar.

ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) Standartları

Maksimum Kirletici Seviyesi Hedefi (MCLG), içme suyunda insan sağlığına hiçbir risk oluşturmayan kirletici seviyesidir. EPA, arsenik için MCLG’yi 0.00 mg/L olarak belirlemiştir. Bu, arsenik için güvenli bir seviye olmadığı ve sıfır maruziyetin en güvenli seçenek olduğu anlamına gelir​.

Ancak teknolojik ve ekonomik kısıtlamalar göz önüne alındığında, Maksimum Kirletici Seviyesi (MCL) olarak bilinen uygulanabilir sınır değeri 0.010 mg/L (10 µg/L) olarak belirlenmiştir. Bu seviye, su dağıtım sistemlerinin takip etmesi gereken zorunlu bir standarttır. MCL, teknolojik olarak arsenik giderimi için mevcut en iyi arıtma yöntemleri kullanılarak ulaşılabilecek bir sınırdır​. Eğer bir su kaynağı bu sınırı aşarsa, su sağlayıcıları arsenik seviyesini düşürmek için tedbir almak zorundadır.

Dünya Sağlık Örgütü (WHO) Standartları

Dünya Sağlık Örgütü (WHO) da içme suyundaki arsenik için 0.010 mg/L seviyesini rehber olarak benimsemiştir. Bu seviye, özellikle arsenik kirliliğinin yaygın olduğu gelişmekte olan ülkelerde yaygın olarak kullanılan bir referans noktasıdır​.

Diğer Ülkelerdeki Düzenlemeler

• Kanada: Kanada’da içme suyundaki arsenik seviyesi, ABD ve WHO ile uyumlu olarak 0.010 mg/L‘dir​.
• Avrupa Birliği: Avrupa Birliği, arsenik için aynı sınır değeri uygulamaktadır ve bu, AB ülkelerinin su sistemlerinin arsenik maruziyetini en aza indirmelerini zorunlu kılar.

MCL ve MCLG Kavramları

• MCL (Maksimum Kirletici Seviyesi): İçme suyunda bir kirleticinin bulunabileceği en yüksek yasal seviyedir. Bu sınır, hem teknolojik imkanlar hem de ekonomik maliyetler göz önüne alınarak belirlenir. İçme suyu sağlayıcıları, bu sınırın aşılması durumunda derhal harekete geçmek ve arsenik seviyesini düşürmekle yükümlüdür.
• MCLG (Maksimum Kirletici Seviyesi Hedefi): Sağlık açısından güvenli kabul edilen sınırdır ve ideal olarak kirleticinin tamamen ortadan kaldırılması hedeflenir. Ancak bu hedef, çoğu durumda teknolojik veya ekonomik sebeplerle ulaşılamayabilir​.

Arsenik İçin Düzenleyici Adımlar

Arsenik kirliliği ile mücadele etmek amacıyla, içme suyu sağlayıcılarının düzenli olarak arsenik testleri yapması zorunludur. Bu testler, suyun arsenik seviyesini belirlemek ve MCL’nin altında kalmasını sağlamak amacıyla yapılır. Eğer bir bölgedeki arsenik seviyesi belirlenen sınırları aşıyorsa, su sağlayıcılarının arsenik arıtma yöntemlerine başvurmaları ve halkı bilgilendirmeleri gerekir.

Arsenik Arıtma Yöntemleri

Arsenik içme suyunda farklı kimyasal formlarda bulunabilir ve bu formlar suyun pH’ı ve oksijen içeriği gibi faktörlere bağlı olarak değişir. Arsenik genellikle iki formda karşımıza çıkar: Arsenit (As III) ve Arsenat (As V). Arsenit (As III), anaerobik yani oksijensiz ortamlarda bulunur ve suda iyonize olmamış bir formda yer alır. Bu form, arsenat (As V) formuna göre daha toksiktir ve arıtılması daha zordur. Arsenat (As V) ise oksijenli ortamlarda bulunur ve genellikle iyonize olmuş haliyle, daha kolay arıtılabilir​.

Arsenik gideriminde kullanılan arıtma teknolojileri, arsenitin ve arsenatın fiziksel ve kimyasal özelliklerine bağlı olarak farklılık gösterir. İşte arsenik giderimi için kullanılan başlıca arıtma yöntemleri:

1. Ters Ozmoz (Reverse Osmosis)

Ters ozmoz (RO), arsenik dahil birçok kirleticiyi içme suyundan uzaklaştırmak için kullanılan yaygın bir yöntemdir. RO, yarı geçirgen bir membran kullanarak suyun basınç altında filtrelenmesi prensibine dayanır. Bu membran, arsenik gibi çözünmüş maddeleri süzerek suyu arıtır. Özellikle arsenat (As V) formu için oldukça etkilidir, ancak arsenit (As III) formunun giderilmesi için ön oksidasyon gereklidir​.

• Avantajları: Ters ozmoz, geniş bir kirletici spektrumunu etkin bir şekilde giderir ve arsenik seviyesini önemli ölçüde azaltır.
• Dezavantajları: Yüksek enerji tüketimi ve sistemin düzenli bakım gerektirmesi, maliyetleri artırabilir.

2. Aktif Alümina (Activated Alumina)

Aktif alümina, arsenik arıtımında kullanılan bir adsorpsiyon teknolojisidir. Bu yöntem, arsenat (As V) formundaki arsenik için oldukça etkilidir ve suyun içindeki arsenik iyonlarını yüzeye bağlayarak sudan uzaklaştırır. Ancak arsenit (As III) formu için aktif alüminanın etkinliği daha düşüktür; bu nedenle, arsenit formunun oksidasyon ile arsenat formuna dönüştürülmesi gereklidir​.

• Avantajları: Yüksek arsenat giderme kapasitesi ve düşük bakım maliyetleri.
• Dezavantajları: Arsenit formunun önceden okside edilmesi gereklidir; pH’ın düşük olması durumunda daha iyi performans gösterir.

3. Demir Oksit/Hidroksit Filtreleme (Iron Oxide/Hydroxide Filtration)

Demir oksit ve hidroksit bazlı filtreler, hem arsenit hem de arsenat formundaki arseniki sudan uzaklaştırmada etkili bir yöntemdir. Demir oksit, arsenik iyonlarını yüzeyine bağlayarak sudan ayrılmasını sağlar. Bu yöntem, arsenik seviyesini 10 µg/L’den daha düşük seviyelere düşürebilir​. Demir bazlı medya, özellikle pH seviyesi 8’in altında olan sular için etkilidir.

• Avantajları: Hem arsenit hem de arsenatı giderme kapasitesine sahiptir; geniş kullanım alanına sahip.
• Dezavantajları: Fosfat, silikat gibi diğer maddelerin varlığı, arsenik adsorpsiyon kapasitesini düşürebilir.

4. Anion Değişimi (Anion Exchange)

Anyon değişim yöntemi, arsenik iyonlarını (özellikle arsenat) suyun içerisinden iyon değişim reçineleri kullanarak uzaklaştırır. Arsenat, pozitif yüklü iyonlarla yer değiştirerek sudan ayrılır. Ancak arsenit formunun anyon değişim yöntemi ile arıtılması mümkün değildir; bu yüzden, arsenitin önce oksidasyon yoluyla arsenata dönüştürülmesi gerekir​.

• Avantajları: Yüksek arsenat giderme kapasitesi.
• Dezavantajları: Arsenit formu için etkin değildir; suda bulunan diğer iyonlar (örneğin nitrat) rekabete girerek sistemin etkinliğini azaltabilir.

5. Distilasyon (Distillation)

Distilasyon, suyu buharlaştırarak saflaştırma işlemidir. Su buharlaştıkça, kirleticiler geride kalır ve saf su yoğunlaştırılarak elde edilir. Bu yöntem, arsenik dahil birçok kirleticiyi etkili bir şekilde giderir. Distilasyon, özellikle arsenik seviyesini çok düşük seviyelere indirme kapasitesine sahiptir, ancak enerji açısından maliyetli bir yöntemdir​.

• Avantajları: Arsenik dahil birçok kirleticiyi etkin bir şekilde giderir; hem arsenit hem de arsenat formlarını uzaklaştırabilir.
• Dezavantajları: Yüksek enerji tüketimi nedeniyle büyük ölçekli uygulamalarda pratik değildir.

6. Manganese Greensand Filtreleme

Manganese greensand, arsenik arıtımında kullanılan bir diğer adsorpsiyon bazlı yöntemdir. Özellikle arsenat formu için etkilidir. Arsenit formunun giderilmesi için mangan greensand filtrelerinde önce oksidasyon işlemi yapılmalıdır​.

• Avantajları: Uygun maliyetli ve etkili arsenat giderme kapasitesine sahiptir.
• Dezavantajları: Arsenit formu için oksidasyon gerektirir.

7. Oksidasyon ile Giderme

Arsenitin (As III) arsenata (As V) dönüştürülmesi, arsenik arıtımında önemli bir adımdır. Oksidasyon işlemi, arseniti daha az toksik ve arıtılması daha kolay bir forma dönüştürür. Oksidasyon işlemi genellikle klor, ozon veya potasyum permanganat kullanılarak yapılır​. Bu işlem, diğer arıtma yöntemleriyle kombinlenerek arsenik giderim kapasitesini artırabilir.

Sonuç

Arsenik, hem doğal hem de insan kaynaklı kaynaklardan içme suyuna karışabilen, sağlık açısından oldukça tehlikeli bir kirleticidir. Arsenik maruziyeti, özellikle uzun vadede cilt, akciğer, böbrek ve mesane kanseri gibi çeşitli kanser türlerine neden olabilmekte, ayrıca kardiyovasküler, sinir sistemi ve endokrin sistemlerde de ciddi bozukluklara yol açabilmektedir​. Arsenikin özellikle arsenit (As III) formu daha toksik olup, arıtılması arsenat (As V) formuna göre daha zordur. Bu nedenle, arsenik kirliliği ile mücadele stratejileri, arsenitin arsenata dönüştürülmesini ve her iki formun da etkin bir şekilde uzaklaştırılmasını içermelidir.

Arsenik Kirliliği ile Mücadelede Alınacak Önlemler

1. Düzenli Su Testleri: Arsenik kirliliğinin tespiti için su kaynaklarının düzenli olarak analiz edilmesi gereklidir. Özellikle arsenik kirliliği riski yüksek olan bölgelerde, halk sağlığı otoriteleri sık sık arsenik testleri yaparak durumu izlemelidir.
2. Uygun Arıtma Teknolojilerinin Seçilmesi: Arsenik arıtımında kullanılacak yöntem, suyun pH seviyesi, arsenik formu ve diğer kirleticilerin varlığı gibi birçok faktöre bağlıdır. Ters ozmoz, aktif alümina, demir oksit filtreleme ve anyon değişim gibi yöntemler, arsenik seviyesini düşürmede etkili seçeneklerdir​. Ancak, her yöntemin avantajları ve kısıtlamaları olduğu için, su analizi sonuçlarına dayanarak en uygun yöntem seçilmelidir.
3. Oksidasyon İşlemi: Arsenitin arsenata dönüştürülmesi, arıtma sürecinin etkinliğini artırır. Bu nedenle, arsenik arıtım sistemlerine oksidasyon adımının dahil edilmesi gerekmektedir. Klor, ozon veya potasyum permanganat gibi oksidasyon ajanları, arseniti arsenata dönüştürmede kullanılabilir​.
4. Düzenleyici Standartların Takibi: Hem ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) hem de Dünya Sağlık Örgütü (WHO) tarafından belirlenen arsenik sınır değerleri olan 0.010 mg/L (10 µg/L) seviyesinin takip edilmesi önemlidir. Su sağlayıcıları, arsenik seviyesini bu sınırın altında tutmak için gerekli önlemleri almalı ve halkı bu konuda bilgilendirmelidir​.

Genel Değerlendirme

Arsenik, içme suyunda bulunmaması gereken bir kirletici olmasına rağmen, özellikle yer altı sularında ve bazı bölgelerde yaygın olarak bulunabilir. Hem kanserojen hem de diğer ciddi sağlık sorunlarına yol açabilen arsenik, su arıtma sistemlerinde dikkatle izlenmeli ve etkin arıtma yöntemleriyle uzaklaştırılmalıdır. Teknolojik ilerlemeler sayesinde arsenik arıtma yöntemleri gelişmiş olsa da, arsenik kirliliği ile mücadele sürekli bir izleme, arıtma ve halk bilgilendirme sürecini gerektirir.

Sonuç olarak, arsenik kirliliğini en aza indirmek ve halk sağlığını korumak için arsenik arıtma sistemlerinin doğru uygulanması, düzenli testlerin yapılması ve mevcut düzenleyici standartların sıkı bir şekilde takip edilmesi gerekmektedir.

Kaynakça

• Federal Register. (2001). Ulusal Temel İçme Suyu Düzenlemeleri; Arsenik ve Uyum ve Yeni Kaynak Kirleticilerinin İzlenmesine İlişkin Açıklamalar. Erişim adresi: https://www.federalregister.gov/articles/2001/01/22/01-1668/national-primary-drinking-water-regulations-arsenic-and-clarifications-to-compliance-and-new-source
• Health Canada. (Mayıs 2006). Kanada İçme Suyu Kalitesi Kılavuzları: Kılavuz Teknik Dokümanı. Erişim adresi: http://www.hc-sc.gc.ca/ewh-semt/alt_formats/hecs-sesc/pdf/pubs/water-eau/arsenic/arsenic-eng.pdf
• National Resources Defense Council. (Şubat 2000). İçme Suyunda Arsenik. Erişim adresi: http://www.nrdc.org/water/drinking/qarsenic.asp
• ABD Çevre Koruma Ajansı (US EPA). (21 Mayıs 2012). İçme Suyundaki Arsenik Hakkında Temel Bilgiler. Erişim adresi: http://water.epa.gov/drink/contaminants/basicinformation/arsenic.cfm
• ABD Çevre Koruma Ajansı (US EPA). (3 Haziran 2013). İçme Suyu Kirleticileri. Erişim adresi: http://water.epa.gov/drink/contaminants/index.cfm
• US EPA Araştırma ve Geliştirme Ofisi. (Mart 2001). Arsenik III’ün Arsenik V’e Oksidasyonu Üzerine Laboratuvar Çalışması, EPA/600/R-01/02. Erişim adresi: http://www.epa.gov
• ABD Çevre Koruma Ajansı (US EPA). (4 Ekim 2012). Su: Düzenleyici Bilgi. Erişim adresi: http://water.epa.gov/lawsregs/rulesregs/
• ABD Çevre Koruma Ajansı (US EPA). (21 Ocak 2014). Arsenik Sanal Ticaret Fuarı. Erişim adresi: http://cfpub.epa.gov/safewater/arsenic/arsenictradeshow/arsenic.cfm?action=Adsorption