Benzoik asit, P-krezol ve 8-hidroksi kinolin gibi bazı toksik bileşiklerin, sulu ortamda ozon ve beyaz küf mantarı "phanerochaete chrysosporium" ile parçalanması

128 e>. ÖZET içilebilir suları etkin olarak dezenfekte etme ve içerdiği organiklerden arıtma yöntemlerinden biri, ozonlardır. Ozonun yüksek oksidasyon potansiyeline sahip olması, içme suyunun hasırlanmasında çok amaçlı kullanımını sağlar. Bu kullanımlar arasında, suda çözünmüş organiklerin oksitlenerek parçalanması, ağır metallerin çöktürülerek ortamdan uzaklaştırılması; tad, renk, koku giderme; dezenfeksiyon; süzülebilirlik ve safsızlıklar m biyolojik parçalanabilirliklerinin artırılması gibi uygulamalar vardır. Su arıtımında ozonun etkinliği, pH, ozon dozu ve sulu ortamdaki organiklerin yapısına bağlıdır. Bu çalışmada benzoik asit, p-krezol ve 8-hidroksi kinolin gibi bazı toksik organik maddeler model bileşik olarak seçildi. Bu bileşiklerin 1 mM'lık çözeltileri hazırlanarak ozonlandı.. Laboratuvardaki deneysel çalışma, ozonla etkin arıtma koşullarını tayin etme ve ozonla parçalanma ürünlerinin belirlenmesi amacıyla yapıldı. Ozonlama iki şekilde gerçekleştirildi. îlk olarak çözeltilerin kendi başlangıç pH'l arında farklı ozon dozları < 5,10,15 ve 20 mg Oo/dk) kullanıldı, İkinci olarak, kullanılan ozon dozu sabit tutulup (10 mg Cta/dk), ortamın pH'ıdegiştirildi. Ozon dozu ve çözeltinin başlangıç pH'nm artışına bağlı olarak organiklerin parçalanma miktarları ve ozon tüketimleri artarken, organik madde konsantrasyonu azalmaktadır. Buna bağlı olarak örneklerin kimyasal oksijen ihtiyaçları (COD) ve toplam organik karbon miktarları (TOC) azaldı. Biyolojik olarak parçalanamayan veya parçalanabilirligi düşük olan organiklerin ozonlanması sonucunda biyolojik parçalanabilirlikle- rinin de artığı görüldü. Model maddelerin ozonlama ile toksisitelerinin azalıp azalmadığını belirlemek amacıyla, model maddelerin farklı başlangıç pH'larında ozonlamadan önceki ve ozonlama sırasında alınan örneklerde toksisi.te testi yapıldı. Bu test bakteri CPseudomoaas putlda> testi kullanarak yapıldı, örneklerin toksisitelerinin model bileşiklerin farklı başlangıç pH'larında ozonlama ile azaldığı gözlendi. t /129 Organiklerin parçalanmasında ortamın pH'da önemlidir. pH' nm artısı, ozonun daha aktif olan hidroksil radikallerine bozulmasına neden olur. Bu nedenle her üç model bileşikte de, bazik ortamda parçalanma daha fazladır. Model maddelerin ozonla parçalanma ürünlerinin nitel ve nicel analizleri UV-VIS spektrof otometresi, gaz kromatograf isi ve kütle spektrometresi kombine gaz kromatograf isi (GC/KS) ile yerine getirildi. Benzoik asit, p-krezol ve 8-HK' in belirlenen parçalanma ürünleri aşağıda verilmektedir; Benzoik asit : Okzalik asit, formik asit P-krezDİ : p-hidroksi benzoik asit, maleik asit, propiyonik asit, glioksilik asit.glikollk asit, asetik asit, okzalik asit, formik asit 8-HK :Kinolik <2, 3-dikarboksilik) asit, nikotinik (3-piridin karboksillk) asit, glioksilik asit, okzalik asit Belirlenen parçalanma ürünlerine göre, model maddelerin ozonla reaksiyon mekanizmaları açıklanmaya çalışıldı. Model bileşiklerin ozonla reaksiyon hız sabitleri belirlendi. Çalışılan tüm reaksiyonlar hem ozon hem de madde konsantrasyonuna bağlı olarak 1. dereceden, toplam reaksiyon derecesi ise her üç model bileşik için 2. dereceden bulundu. Kodel maddelerin ozonla parçalanma mekanizması, model maddelerin oluşan parçalanma ürünlerine dönüşme oranı göz önüne alınarak da açıklandı. Biyolojik arıtma, atık sudaki biyolojik parçalanabilir organik maddeleri uzaklaştırmada kullanılır. Bununla birlikte, mikrobiyolojik parçalanmaya dirençli organik kirleticiler de vardır. Beyaz küf mantarı Phanerochaete chrysosporium, doğal olarak parçalanmaya dirençli çok sayıdaki organik kirletici de dahil olmak üzere pek çok organik bileşiği parçalayabilmektedir. Bu çalışmada model bileşiklerin beyaz küf mantarı P. chrysosporium tarafından ne oranda parçalandıkları ve bu bileşiklerin mantarın büyümesi üzerine hangi derişimde toksik etki yaptığım belirlemek için, model bileşikleri değişik derleşimlerde içeren kültür ortamları hazırlandı.Hazırlanan bu ortamlarda, benzoik asit ve p-krezolün beyaz küf mantarıyla parçalanma miktarları gaz >130 kromatografisi, 8-HK ise spektrofotometre ile belirlendi. Model bileşikler içinde en fasla benzoik asit, en az 8-HK parçalanmaktadır. Model maddelerin beyaz küf mantarıyla parçalanması sırasında, ortamda kalan madde konsantrasyonunun logaritmasının 2amana karsı çizilen grafiklerinin her üç madde için doğrusal çıkması, bu maddelerin beyaz küf mantarıyla parçalanma tepkimesinin 1. dereceden olduğunu göstermektedir. Beyaz küf mantarının büyümesi üzerine en fazla 8-HK, en az benzoik asitin toksik etki yaptığı belirlendi. Büyüme eğrisindeki logaritmik fazın zamana karşı logaritmik kağıda geçirilmesi sonucu, farklı derişimlerdeki model bileşikler için büyüme hız sabitleri belirlendi. Benzoik asit, p-krezol ve 8-HK'n.in beyaz küf mantarıyla biyolojik parçalanması sırasında oluşan ve gaz kromatografisiyle belirlenen parçalanma ürünleri aşağıdadır: Benzoik asit: Okzalik asit, formik asit ve hidrojen peroksit P-krezol : Maleik asit, glikolik asit, okzalik asit, formik asit ve hidrojen peroksit 8-HK : Propiyonik asit, glikolik asit, okzalik asit, formik asit ve hidrojen peroksit. Phanerochaete chrysosparium hem doğal oluşundu mikroorganizma olusu hem de biyolojik parçalanmaya dirençli sentetik maddeleri bile parçalayabilmesi gibi nedenlerle atık su arıtımında önemi gün geçtikçe artmaktadır. Sontheimer' e göre, içerisindeki çözünmüş organik karbon miktarı (DOO^.0.2 mg/L olan bir su herhangi bir problem olmadan ozonlanabilir CEPA, 1978). Bu çalışmada da model bileşikleri en fazla 0.2 mg/L derisiminde içerecek şekilde sulu çözeltiler hazırlandı. Bu organiklerin giderilmesi için ozonun, 1 m3 su başına doların bugünkü kuruna göre maliyeti hesaplandı. Sonuçların klorlama ile kıyaslanabilir düzeyde olduğu bulundu. Ozonun çok amaçlı kullanımı ve düşük dozlarda bile etkili olabilmesi maliyetini daha da düşürmektedir. Sudaki organikleri tamamen zararsız olan ürünlere oksitlemesi gibi üstünlükleri de düşünülürse, Ozon içme suyu hazırlanmasında uygun görülmektedir.