Mikrokirleticiler – Tıbbi İlaçlar ve Çevre (Konuyla ilgili “Farmasotik Özellikteki Mikrokirleticiler” Tebliği de bu yorum yazısının altında verilmiştir)

Yorum

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 değişmesi, sayılarının ve canlı kalma oranlarının azaldığı 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 (Ilacların 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 ortamlara 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).

Şekil 1

Avrupa ülkelerinde yapılan çalışmalarda arıtma tesisi çıkışında yeraltı ve yüzeysel sularda 100’ün üzerinde µg/L etkin madde düzeylerinde ilaç bileşimine rastlanmıştır(Heberer, 2002; Dereci, 2010 içinde). Organik kirleticilerin çevreye olabilecek muhtemel etkileri çogunlukla 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 azaldıgı ve üremesinin azaldığı izlenmiştir (Şekil 2).

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 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 bulundukları ortaya koymaktadır.

Zor ayrışabilen yapısı nedeniyle diklofenak, atıksu arıtma tesislerinin çıkışında rastlanan en önemli kirleticiler arasında yer almaktadır(Heberer, 2002; Dereci, 2010 içinde). Dünya’da 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 arastırılıp biyolojik arıtılabilirliginin degerlendirilmesi konusu bir TÜBİTAK projesi olarak Istanbul Teknik Üniversitesi’nde yürütülmüstür (Okutman Tas vd., 2014).

Tıbbi ilaçlar sucul sistemlere, insan vücudundan atılmalarına baglı olarak dıskı ve idrarla, ilaç metabolitleri halinde veya hiç degismeden karısırlar (Heberer, 2002; Dereci, 2010 içinde). Bu bilesikler, verildikleri ortamda çok yavas bozunurlar veya hiç bozunamazlar. Çevredeki antibiyotikler özellikle dirençli bakterilerin gelismesine katkıda bulunabilecekleri için tehlikelidir. Biyolojik olarak bozunamayan madde konsantrasyonu yüksek olan çesitli tıbbi bilesikler veya bunların imalat atıksuları doğrudan biyolojik arıtmaya verildiginde iyi bir arıtma verimi elde edilemez. Bunun nedeni, tıbbi bilesikler ve imalat atıksularının aktif çamurda bulunan mikroorganizmalara inhibisyon etkisi göstermesidir. Bu nedenle ilaç üretim tesislerinin kullanılmıs sularına muhakkak bir kimyasal ön arıtım uygulanmalıdır.

Uluslararası Kimyasallar Yönetimine Stratejik Yaklaşım SAICM

 Birlesmis Milletler’in 2002 yılında Johannesburg’da yapılan toplantısında, 2020 yılına kadar kimyasalların kullanımında ve üretiminde insan sağlığına ve çevreye negatif etkisinin azaltılması (minimize edilmesi) kararlastırılmıstır. Bu hedefe ulasmak için konu ile ilgili tüm sektörlerin ve ilgililerin katıldığı Uluslararası Kimyasallar Yönetimine Stratejik Yaklasım SAICM (Strategic Approach to International Chemicals Management) kurulmustur. SAICM’in genel amacı, kimyasalların yasam döngüsü boyunca saglıklı bir sekilde yönetilmesidir, böylece 2020’ye kadar kimyasalların çevre ve insan saglıgı üzerindeki olumsuz etkilerinin en aza indirgenerek üretilmesi ve kullanılmasıdır.

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

Mikrokirleticilerin Arıtılmasında Yasal Durum

AB ve ABD’de ve halen Türkiye’de mikrokirleticilerin giderimi ile ilgili yasal zorunluk bulunmamaktadır. 2016 yılında Isviçre atıksu arıtma tesislerinde organik iz elementlerin giderilmesi için ekstra bir kademe insa edilmesini öngören yasal düzenlemeleri yapmıştır. Dünyada mikrokirleticilerin atıksu arıtma tesislerinde bertaraf edilmesi konusuna ilgi giderek artmaktadır. Almanya’da Baden-Württemberg Eyaleti’nde Iz Elementler Yetkili Merkezi (Kompetenzzentrums Spurenstoªe Baden-Württemberg- KomS) 2012 yılında Stuttgart’ta kurulmus olup, kurucular arasında bilimsel destek sağlayan Stuttgart Üniversitesi, Biberach Yüksekokulu ve DWA (Alman Su, Atıksu ve Atık Dernegi) eyalet temsilciligi bulunmaktadır. Eyalet Çevre, Iklim ve Enerji Bakanlıgı ise maddi destek saglamaktadır.

Bu merkez tarafından 40 arıtma tesisinin giris ve çıkıslarında ölçümler yapılmıs ve 50 tane iz element tespit edilmistir. Ayrıca tespit edilen bu maddelerin büyük kısmı eyaletteki tüm arıtma tesislerinin çıkıslarında da oldugu görülmüştür. Bu merkez öncelikle atıksu arıtma tesislerinden çıkan atıksudaki iz elementlerden mümkün oldugunca çok iz elementin uzaklastırılmasını saglamak 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. Su anda 7 tesiste de bu kurulum insaat ve planlama asamasında 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 gerektigini açıklamıstır.

Mikrokirletici Arıtma Prosesleri

Atıksularda ve yüzeysel sularda farmasotiklerin konsantrasyonu µg/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).
  • Elekro-kimyasal 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 alındığı gibi bir kısmı da planlama aşamasındadır. Bu tesislerde toz aktif karbon ve/veya ozon kullanılmaktadır.

Zürih-Werdhölzli’deki atıksu arıtma tesisinde ozon teknolojisi yardımı ile 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 karşılayacak hale gelmiştir. 51,17 milyon dolarlık yenileme projesi kapsamında saniyede 6500 L’lik debi için saatte 153 kg ozon üretebilen 8 adet ozon sistemine sahip olup 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 tutulmaktadır. Böylelikle 8000 farklı madde (substance) eklenen bu kademenin de etkisiyle atıksudan uzaklaştırılmaktadır.

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.
  • koms-bw.de/pulsepro/data/files 2017 03 DWA-Jahrbuch 2017 KomS-beitrag.pdf
  • www.lfu.bayern.de/buerger/doc/uw_125_ spurenstoªe.pdf
  • saicm.org/About/SAICMOverview/ tabid/5522/language/en-US/Default.aspx
  • wedecoturkiye.com/2016/10/mikro-kirleticilerin-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.

Yorum yazımla ilgili aşağıdaki makalenin hazırlanması tarafımdan tavsiye edilmiştir.

Farmasotik Özellikteki Mikrokirleticiler

DOÇ. DR. DIDEM OKUTMAN TAŞ
İTÜ İnşaat Fakültesi Çevre Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi

Giriş

Farmasotik kimyasalların kullanımının her geçen gün artan miktarları neticesinde bu kimyasalların ekosisteme girdisi, akıbetleri ve hem insan hem de çevre üzerine etkilerinin araştırılması giderek daha da önem kazanmaktadır. 1990’lı yılların sonlarında mikrokirletici yapıda farmasotik kimyasalların akıbeti konusunda yoğun olarak çalışmalara başlanmıştır.

Farmasotik kimyasallar etki alanlarına veya kimyasal yapılarına göre sınıflandırılabilmektedir. En yaygın kullanılan sınıflandırma tedavisel etki alanına göre olup, buna göre farmasotik kimyasallar antibiyotikler, analjezikler, antineoplastikler, antienflamatuarlar, antihistaminikler vb. şeklinde sınıflandırılmaktadır. Bunlar arasında
steroid yapıya sahip olmayan antienflamatuar ilaçlar (NSAID) ya da diğer bir adıyla steroid dışı ateş önleyici ilaçlar
(İbuprofen, Naproxen, Ketoprofen, Mefenamik asit ve Diklofenak) ağrı, ateş ve iltihaplanmayı azaltan, analjezik,
antipiretik ve antienflamatuar etkili ilaçlardır (Jjemba, 2008). Farmasotik kimyasallardan yoğun kullanıma sahip
antienflamatuarların bazılarının farklı ülkelerdeki yıllık tüketim miktarları Tablo 1’de verilmektedir. Bu tablodan da
görüldüğü gibi antienflamatuar ilaçlar birçok ülkede çok yoğun olarak tüketilmekte ve her yıl tüketim miktarları daha da artmaktadır.

Tablo 1. Sık kullanılan antienflamatuar farmasotik kimyasalların ülkeler bazında yıllık tüketim miktarları

Dünya çapında bakıldığında reçeteli ve reçetesiz ilaçlar yılda binlerce ton mertebesinde tüketilmektedir. Reçetesiz olarak yapılan satışlara ilaveten bu kimyasalların deşarjı ile ilgili herhangi bir kısıtlama olmamasından ötürü farmasotikler sucul ortamlara kontrolsüz bir şekilde bırakılmaktadır. Farmasotik olarak aktif kimyasalların birçoğu kullanımları sonrasında değişime uğramadan kanalizasyon sistemi yoluyla atıksu arıtma tesislerine ulaşmaktadır (Zhang ve diğerleri., 2008).

Farmasotik kimyasallar genelde insan bünyesine alındıklarında biyolojik olarak aktif olmalarına rağmen biyolojik
olarak kolay parçalanamayan özelliklere sahiptir (Matamoros ve diğerleri., 2009). Farmasotik kimyasalların
doğadaki kaynakları ve aynı zamanda akıbeti Şekil 1’de verilmektedir. İnsan ve hayvansal kullanım neticesinde salınan farmasotik kimyasallar su ve toprak kirliliğinde en önde gelen etken olsa da, üretim esnasındaki emisyonlar, üretimdeki kazalardan oluşan saçılmalar, tarihi geçmiş ilaçların doğrudan tuvalete dökülmesi, çiftliklerde kullanım da bu kimyasalların yine doğaya salımında rol oynamaktadır (Mompelat ve diğerleri, 2009; Deegan ve diğerleri., 2011). Hastanelerden kaynaklanan atıksular da farmasotik kimyasalları yoğun bir şekilde içermektedir. Bütün bu kaynaklardan doğaya kontrolsüz bir şekilde salınan farmasotik kimyasallar önemli bir kirlilik kaynağı olmaktadır. Antienflamatuar yapıdaki ilaçların çevreye en fazla oranda salındığı yer, atıksu arıtma tesislerinin çıkış akımları olarak düşünülmektedir.

Şekil 1. Farmasotik kimyasalların doğadaki kaynakları ve akıbeti (İAT: İçmesuyu Arıtma Tesisi; AAT: Atıksu Arıtma Tesisi) (Petrovic ve diğerleri, 2003; Mompelat ve diğerleri, 2009)

Günümüzde de halen devam eden çalışmalarda farmasotik kimyasalların konsantrasyonlarının tüm dünyadaki
su kaynaklarında giderek artış gösterdiği (Snyder ve diğerleri., 2007; Montforts ve diğerleri., 2007) ve önemli
bir kirlilik kaynağı oluşturduğu tespit edilmiştir. Tespit edilen önemli kimyasallar arasında steroid yapıya sahip
olmayan antienflamatuarlar (NSAID) (Diklofenak, Ibuprofen, Asetilsalisilik asit, Naproxen, Ketorolak, Parasetamol)
yer almaktadır (Zuccato ve diğ., 2006; Khetan ve Collins, 2007). Bu kimyasallar acil eylem planı oluşturulması gereken kirleticiler olarak sınıflandırılmıştır (Zuccato ve diğerleri, 2006; Kim ve diğerleri, 2007).

Bununla birlikte son yıllarda yapılan çalışmalarda mikrokirleticilerin sadece tatlı su kaynakları üzerindeki etkisinin
değil, aynı zamanda deniz ekosistemi üzerinde de olumsuz etkisinin olduğu gösterilmiştir (Gaw ve diğerleri, 2013).
Özellikle sahil bölgelerinde, tatil alanlarında yoğun nüfusun olduğu bölgelerde insanlar tarafından kullanılan farmasotikleri ihtiva eden atıksuların kontrolsüz deşarjı neticesinde deniz ekosistemi de kirlenmektedir.

Evsel atıksuların deşarjının yapıldığı Yucatan Peninsula (Meksika)’da bir kıyısal akiferde farmasotik ilaçların varlığı
tespit edilmiştir (Metcalfe ve diğerleri, 2011). Dünya genelinde denizlerden alınan numunelerde insanlar tarafından
kullanılan farmasotik kimyasallar incelendiğinde, steroid yapıya sahip olmayan antienflamatuvarların (NSAID)
çok büyük bir yüzdeyi kapsadığı görülmektedir (Şekil 2).

Şekil 2. Dünya genelinde denizlerden alınan numunelerde insanlar tarafından kullanılan farmasotik kimyasalların dağılımı (Fabbri ve Franzellitti, 2016).

Atıksu Arıtma Tesislerine Gelen Mikrokirletici Konsantrasyonları

Farklı ülkelerde atıksu arıtma tesisi girişlerinde ve çıkışlarında rapor edilen mikrokirletici konsantrasyonları Tablo
2’de verilmektedir. Giriş konsantrasyonlarındaki değişim, tüketim miktarlarındaki değişimin yanı sıra numune
alma yöntemlerine de bağlı değişiklik gösterebilmektedir. Gün içinde tesise gelen farmasotik yükü farklı olacağından, numune alma yöntemlerinin anlık veya kompozit olması da giriş konsantrasyonlarında farklı dağılımlara neden olabilmektedir (Joss ve diğerleri, 2005). Atıksu arıtma tesislerinin küçük veya büyük ölçekli olması, tesis giriş konsantrasyonlarındaki farklılığa neden olan bir diğer etkendir (Zhang ve Li, 2011).

Tablo 2. Atıksu arıtma tesislerinde farmasotik mikrokirletici konsantrasyonu

Atıksu arıtma tesisi girişlerinde farmasotiklerin konsantrasyonları mevsimsel bazda da değişim gösterebilmektedir.
İltihaplanmayı azaltma ve ağrı kesici özellikleri taşıyan Diklofenak’ın atıksu arıtma tesisi girişlerinde özellikle
kış aylarında yüksek konsantrasyonlarda gözlemlendiği, buna karşın yaz aylarında ise kullanıma bağlı olarak
azaldığı belirtilmektedir (Sui ve diğerleri, 2011). Genel olarak farmasotiklerin kış mevsimlerinde tüketiminin artması, kanalizasyon sistemlerinde de konsantrasyonlarını artırmaktadır. Su kaynaklarının giderek azalması, dünya genelinde toplumları en çok düşündüren konu olup, ileriye dönük bilim, teknoloji ve idari/yönetimsel anlamda en yoğun araştırmaların bu alanda yapılması gerekmektedir. Özellikle arıtılmış evsel atıksuyun tarımsal sulama amaçlı olarak yüksek oranda kullanıldığı ülkelerde farmasotik kimyasallardan kaynaklanacak yan etkiler gözardı edilmemelidir.

“Diklofenak’ın Evsel Atıksu Arıtma Tesislerindeki Gideriminin Araştırılıp Biyolojik Arıtılabilirliğinin Değerlendirilmesi” / TÜBİTAK 110Y319, Kariyer Projesi (2011-2014)

Proje kapsamında iltihaplanmayı azaltmak ve ağrıyı dindirmek amacıyla tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde
de yoğun olarak kullanılan steroid yapıya sahip olmayan antienflamatuar özellikte farmasotik kimyasallardan
(NSAID) biri olan Diklofenak’ın İstanbul’daki iki atıksu arıtma tesisindeki akibeti ve laboratuvar ortamında biyolojik
arıtılabilirliği araştırılmıştır.

Avrupa Birliği Su Çerçeve Direktifi (E.U. Water Framework Directive, 31 Ocak 2012) kapsamında yeni önerilen
15 adet öncelikli kimyasalın arasında farmasotik bir kimyasal olan Diklofenak da yer almaktadır. Diklofenak ve
benzeri birçok mikrokirletici için yeni ve daha sıkı mevzuatın oluşturulması ve atıksu arıtma tesislerinin başta
olmak üzere, kirletici kaynakların daha sıkı kontrol altında tutulması ve uygun deşarj standartlarının uygulanmasının kaçınılmaz olduğu unutulmamalıdır. Proje kapsamında, Diklofenak’ın incelenen atıksu arıtma tesislerinin giriş ve çıkış akımındaki miktarlarının belirlenmesinin yanısıra mevsimsel olarak arıtma tesislerinin giriş ve çıkışında konsantrasyon değişimi incelenmiş ve atıksu arıtma tesislerinde mevcut üniteler bazında arıtılabilirliği değerlendirilmiştir.

Her iki AAT’nin giriş ve çıkış akımlarında Diklofenak konsantrasyonları sırasıyla 295-1376 ve 119-1012 ng/L aralığında belirlenmiştir. Her iki AAT’de de en yüksek Diklofenak gideriminin yaz dönemini temsil eden numunelerde olduğu gözlenmiştir. Buna göre, yaz döneminde tesislerin giriş ve çıkış akımlarından alınan 24 saatlik kompozit numuneler esas alındığında, sırasıyla yaklaşık %65 ve %53 Diklofenak giderimleri gözlenmiştir. Diklofenak’ın AAT’lerde esas arıtım mekanizmasının çoğunlukla biyolojik arıtma (%55) ve bunu takiben UV dezenfeksiyon (%27) olduğu belirlenmiştir.

“Evsel Atıksularda Farmasotik Yapıdaki Mikrokirleticilerin Belirlenmesi” / TÜBAGEBİP-2015 Projesi (2015-2018)
Evsel atıksu arıtma tesislerinin deşarj noktalarının, farmasotik kimyasalların alıcı ortamlara girdisi açısından
en önemli noktasal kaynakları oluşturdukları düşünüldüğünde, bu tesislerdeki farmasotik kimyasalların akıbetinin araştırılması son derece önem kazanmaktadır.

Evsel atıksu arıtma tesislerinde en yaygın olarak kullanılan arıtma yöntemi biyolojik arıtma olup, genellikle aktif
çamur sistemi kullanılarak evsel atıksular arıtılmaktadır.

Arıtma neticesinde elde edilen giderim verimi konvansiyonel parametreler (Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ), Biyolojik Oksijen İhtiyacı (BOİ5), Toplam Kjeldahl Azotu (TKN), Toplam Fosfor (TP), Askıda Katı Madde (AKM) vb.)
kullanılarak irdelenmektedir. Fakat atıksularda mevcut olan farmasotik kimyasallar ve benzeri birçok kirleticinin
akıbeti bu konvansiyonel parametreler kullanılarak belirlenememekte ve takip edilememektedir. Son yıllarda gelişen
ölçüm yöntemleri ile farmasotik kimyasalların konsantrasyonları ng/L-μg/L mertebelerinde belirlenebilmiş ve bu
düşük olduğu düşünülen konsantrasyonların besin zincirindeki birikim neticesinde çok ciddi sorunlara neden olabildiği tespit edilmiştir. Bu kapsamda evsel atıksu arıtma tesislerinin giriş ve çıkış akımlarından alınan numunelerde sıklıkla rastlanan NSAID yapıdaki farmasotik kimyasalların (İbuprofen, Mefenamik asit, Karbamazepin, Naproxen, Ketoprofen, Diklofenak vb.) tek bir enjeksiyon ile ölçümünün yapılması ve arıtılabilirliklerinin araştırılması hedeflenmiştir.

Evsel atıksu arıtma tesislerinde farmasotik özellikteki mikrokirleticilerin arıtılabilirliğinin araştırılacağı bu
araştırma konusu, özellikle gelecekte yaşanılacak sorunların önceden tedbirinin alınmasını ve ilgili yönetmeliklerin
geliştirilmesini destekleyen bir konudur. Proje kapsamında yapılan çalışmalarda, incelenen iki ileri biyolojik atıksu arıtma tesisinin hem giriş hem de çıkış akımlarında ölçümü hedeflenen altı adet NSAID yapıdaki kimyasala da (İbuprofen, Mefenamik asit, Karbamazepin, Naproxen, Ketoprofen, Diklofenak vb.) rastlanmıştır.

Kaynaklar
– Calasan J. Mijatovic V., Horvat O., Varga J., Sabo A. Stilinovic N. (2011). The Outpatient Utilization of Nonsteroidal
Anti-inflammatory Drugs in South Backa District, Serbia. Int J. Clin Pharm 33, 246-251.
– Carballa M., Omil F., Lema J.M. (2008). Comparison of Predicted and Measured Concentrations of Selected Pharmaceuticals, Fragrances and Hormones in Spanish Sewage. Chemosphere 72, 1118-1123.
– Deegan A.M., Shaik B., Nolan K., Urell K., Oelgemöller M., Tobin J., Morrissey A. (2011). Treatment Options for Wastewater Effluents from Pharmaceutical Companies. Int. J. Environ. Sci. Tech. 8(3), 649-666.                                    – Fabbri E., Franzellitti S. (2016). Human Parmaceutıcals in the Marine Environment: Focus on Exposure and
Biological Effects in Animal Species. Environmental Toxicology and Chemistry, 35(4) 799–812.
– Fent K., Weston A., Caminada D. (2006). Ecotoxicology of Human Pharmaceuticals. Aquat. Toxicol. 76, 122–159.
– Huschek G., Hansen P.D., Maurer H.H., Krengel D., Kayser A. (2004). Environmental Risk Assessment of Medicinal Products for Human Use According to European Commission Recommendations. Environ. Toxicol.
19 (3), 226–240.
– Jjemba P.K. (2008). Pharma-Ecology, the Occurence and Fate of Pharmaceuticals and Personal Care Products in the Environment. John Wiley&Sons, New Jersey, USA.
– Jones O.A.H., Voulvoulis N., Lester J.N. (2002). Aquatic Environmental Assessment of the Top 25 English
Prescription Pharmaceuticals, Water Res. 36, 5013-5022.
– Joss A, Keller E, Alder AC, Goebel A, McArdell CS, Ternes T, Siegrist H. (2005). Removal of Pharmaceuticals
and Fragrances in Biological Wastewater Treatment. Water Res 39, 3139-52.
– Khetan S., Collins T.J. (2007).Human Pharmaceuticals in the Aquatic Environment: A Challenge to Green
Chemistry. Chem. Rev. 107, 2319–2364.
– Kim S.D., Cho J., Kim I.S., Vanderford B.J., Snyder S.A. (2007). Occurrence and Removal of Pharmaceuticals and
Endocrine Disruptors in South Korean Surface, Drinking, and Waste Waters. Water Res. 41 (5), 1013–1021.
– Laak T.L., Aa M., Houtman C.J., Stoks P.G., Wezel A.P. (2010). Relating Environmental Concentrations of
Pharmaceuticals to Consumption: A Mass Balance Approach for the River Rhine. Environment International 36,
403-409.
– Lindqvist N., Tuhkanen T., Kronberg Microfiltration-Reverse Osmosis (MFRO) Pilot Plant. Journal of Hazardous
Materials (282), 165-173.
– Snyder, S.A., Adham, S., Redding, A.M., Cannon, F.S., Decarolis, J., Oppenheimer, J., Wert, E.C., Yoon, Y. 2007. “Role of Membranes and Activated Carbon in the Removal of Endocrine Disruptors and Pharmaceuticals”, Desalination, 202 (1-3), 156-181.
– Sui, Q., Huang, J., Deng, S., Chen, W., Yu, G. 2011. “Seasonal Variation in the Occurrence and Removal of
Pharmaceuticals and Personal Care Products in Different Biological Wastewater Treatment Processes”,
Environmental Science and Technology, 45, 3341-3348.
– Tambosi L.J, Yamanaka L.Y., De H.J.J.R, Moreira F.P.M. (2010). Recent Research Data on the Removal of
Pharmaceuticals From Sewage Treatment Plants (STP), Quim. Nova 33 (2) 411-420.
– Vergeynst L., Haeck A., De Wispelaere P., Van Langenhove H., Demeestere K. (2015). Multi-Residue Analylis of
Pharmaceuticals in Wastewater by Liquid Chromatography-Magnetic Sector Mass Spectrometry: Method
Quality Assessment and Application in a Belgian Case Study. Chemosphere (119), 2-8.
– Zhang T., Li B. (2011). Occurrence, Transformation, and Fate of Antibiotics in Municipal Wastewater Treatment Plants. Critical Reviews in Environmental Science and Technology 41, 951–998.
– Zhang Y., Geißen S.U., Gal C. (2008). Carbamazepine and Diclofenac: Removal in Wastewater Treatment
Plants and Occurrence in Water Bodies, Chemosphere 73, 1151-1161.
– Zuccato E., Castiglioni S., Fanelli R., Reitano G., Bagnati R. (2006). Pharmaceuticals in the Environment
in Italy: Causes, Occurrence, Effects and Control. Environ. Sci. Pollut. Res. 13, 15-21. l L. (2005). Occurrence of Acidic Pharmaceuticals in Raw and Treated Sewages and in Receiving Waters. Water Res. 39, 2219-2228.
– Matamoros V., Arias C., Brix H., Bayona J.M. (2009). Preliminary Screening of Small-Scale Domestic Wastewater Treatment Systems for Removal of Pharmaceutical and Personal Care Products. Water Res. 43, 55-62,
– Mompelat S., Le Bot B., Thomas O. (2009). Occurrence and Fate of Pharmaceutical Products and By-Products, from Resource to Drinking Water. Environment International 35, 803-814.
– Montforts, M., Brandt, I., Hutchinson, T. 2007. “Summary of Workshop on Environmental Assessment of
Human Medicines: Development and Use of Aquatic Toxicity Data”, Drug Information Journal, 41, 203-209.
– Oliveira, T., Murphyb, M., Mendola, N., Wong, V., Carlsond, D., & Waring, L. (2015). Characterization of
Pharmaceuticals and Personal Care Products in Hospital Effluent and Waste Water İnfluent/Effluent by Direct-Injection LC-MS-MS. Science of The Total Environment (518-519), 459-478.
– Pereira A.M.P.T., Silva L.J.G., Lino C.M.,. Meisel L.M, Pena A. (2016). Assessing Environmental Risk of
Pharmaceuticals in Portugal: An Approach for the Selection of the Portuguese Monitoring Stations in
Line With Directive 2013/39/EU. Chemosphere 144, 2507-2515.
– Petrović M., Gonzalez S., Barceló D. (2003). Analysis and Removal of Emerging Contaminants in Wastewater and Drinking Water. Trends Anal. Chem. 22 (10), 685-96.
– Rodriguez-Mozaza S., Ricarta M., Ricarta M., Köck-Schulmeyer M., Guaschc H., Bonnineauc, C., Barcelóa, D. (2015). Pharmaceuticals and Pesticides in Reclaimed Water: Efficiencyassessment of a Microfiltration-Reverse Osmosis (MFRO) Pilot Plant. Journal of Hazardous Materials (282), 165-173.
– Snyder, S.A., Adham, S., Redding, A.M., Cannon, F.S., Decarolis, J., Oppenheimer, J., Wert, E.C., Yoon,
Y. 2007. “Role of Membranes and Activated Carbon in the Removal of Endocrine Disruptors and Pharmaceuticals”, Desalination, 202 (1-3), 156-181.
– Sui, Q., Huang, J., Deng, S., Chen, W., Yu, G. 2011. “Seasonal Variation in the Occurrence and Removal of
Pharmaceuticals and Personal Care Products in Different Biological Wastewater Treatment Processes”,
Environmental Science and Technology, 45, 3341-3348.
– Tambosi L.J, Yamanaka L.Y., De H.J.J.R, Moreira F.P.M. (2010). Recent Research Data on the Removal of
Pharmaceuticals From Sewage Treatment Plants (STP), Quim. Nova 33 (2) 411-420.
– Vergeynst L., Haeck A., De Wispelaere P., Van Langenhove H., Demeestere K. (2015). Multi-Residue Analylis of
Pharmaceuticals in Wastewater by Liquid Chromatography-Magnetic Sector Mass Spectrometry: Method
Quality Assessment and Application in a Belgian Case Study. Chemosphere (119), 2-8.
– Zhang T., Li B. (2011). Occurrence, Transformation, and Fate of Antibiotics in Municipal Wastewater Treatment Plants. Critical Reviews in Environmental Science and Technology 41, 951–998.
– Zhang Y., Geißen S.U., Gal C. (2008). Carbamazepine and Diclofenac: Removal in Wastewater Treatment
Plants and Occurrence in Water Bodies, Chemosphere 73, 1151-1161.
– Zuccato E., Castiglioni S., Fanelli R., Reitano G., Bagnati R. (2006). Pharmaceuticals in the Environment
in Italy: Causes, Occurrence, Effects and Control. Environ. Sci. Pollut. Res. 13, 15-21.