Su ortamında bulunan neonikotinoidlerin (imidakloprid) vakum UV ışık ile tetiklenen ileri oksidasyon prosesleri ile giderimi

Antropojenik faaliyetler, çoğu inatçı olan ve doğada kolayca parçalanamayan organik mikro kirleticilerle su kaynaklarının kirlenmesine çeşitli yollarla neden olmuştur. Son yıllarda, organik mikro kirleticiler çeşitli su kaynaklarında sıklıkla tespit edilmekte ve su kalitesine yönelik en büyük tehditlerden biri olarak kabul edimektedir. Organik mikro kirleticiler arasında, ilk piyasaya sürülen ve en yaygın kullanılan neonikotinoid insektisit olan imidakloprid, su kaynaklarında yaygın bir şekilde bulunmasından, geleneksel biyolojik ve kimyasal su ve atıksu arıtma yöntemlerine karşı dirençli olmasından dolayı su kaynaklarının korunması açısından büyük ilgi görmektedir. Yüzey ve yeraltı sularının imidakloprid kaynaklı kirliliği birçok ülkede tespit edilmiştir. İnatçı organik kirleticilerin su ve atıksudan gideriminde ileri oksidasyon prosesleri (İOP) başarıyla uygulanmaktadır. Vakum ultraviyole (VUV) bazlı ileri oksidasyon süreci, bu tür kirleticilerin sudan gideriminde etkinliğinden dolayı, son yıllarda dikkatleri üzerine çekmiştir. Diğer İOP'den farklı olarak, VUV ışıma herhangi bir oksitleyici ya da katalizör ilavesine gerek duymaksızın çok kuvvetli bir oksitleyici olan hidroksil radikallerini su ortamında oluşturabilmektedir. Bu doktora çalısmasının birincil amacı, VUV ışımanın imidaklopridin sudan giderimi üzerindeki etkinliğini tespit etmektir. Ayrıca, akış hızı, çözeltinin başlangıç pH'ı, imidakloprid başlangıç konsantrasyonu, inorganik iyonların varlığı, su matrisi, ve çözünmüş oksijenin varlığı gibi çeşitli deneysel parametrelerin imidaklopridin VUV ile fotooksidasyonu üzerindeki etkileri arastırılmıştır. VUV ışımanın bağımsız performans doğrulaması ticari olarak temin edilebilen reaktif tekstil boyalarının (Sinozol Kırmızı ve Sinozol Sarı) sudan arıtılmasıyla gerçekleştirilmiştir. VUV ışımada kullanılan kılıf malzemelerinin (berrak erimiş kuvars ve yüksek saflıkta sentetik kuvars) kirleticilerin sudan giderimine olan etkileri de bu doktora calışması kapsamında araştırılmıştır. Sonuçlar, imidakloprid ve reaktif tekstil boyalarının incelenen tüm deneysel parametreler altında VUV ışıma ile sudan hızlı bir şekilde giderildiğini göstermiştir. Çözelti pH'ı imidaklopridin VUV ışıma ile bozunumunda önemli bir rol oynamıştır. Bazik (pH=11) koşullar altında imidaklopridin bozunma oranında önemli düşüş (15.33%) gözlenmiştir. İnorganik iyonların (HCO3-, CO32- ve NO3-) varlığının da imidaklopridin VUV fotonlar ile sudan giderim sürecini etkilediği tespit edilmiştir. Deneysel sonuçlar imidaklopridin VUV ışıma ile arıtımını en çok etkileyen deneysel parametrenin doğal organik maddelerin yüzey sularındaki varlığından dolayı su matrisi olduğunu göstermiştir. Fakat imidaklopridin VUV ışıma ile sudan tamamen giderimi, inorganik iyonlar ve doğal organik maddelerin varlığında bile 5 dakikadan daha kısa bir sürede gerçekleşmiştir. Çözünmüş oksijenin imidaklopridin VUV foton ile bozunma ve mineralizasyon süreçleri üzerinde önemli bir etkiye sahip olmadığı tespit edilmiştir. Kinetik analizler, test edilen tüm deneysel koşullar altın imidaklopridin VUV ışıma ile gideriminin birinci derece bir reaksiyon kinetiğini izlediğini göstermiştir. Denyesel koşullara bağlı olarak imidaklopridin (Co = 5 mg/L) belirlenen bozunma hız sabitleri 1.3877 gün-1 ile 1.9213 gün-1 arasında değişiklik göstermiştir. 10 mg/L başlangıç konsantrasyonuna sahip imidaklopridin yaklaşık 80% lik mineralizasyonu 2 saat VUV ışıma sonucunda elde edilmiştir. Imidaklopridin VUV ışıma ile bozunumu sırasında bazı yan (ara) ürünlerin oluştuğu sıvı kromatografi kütle spektrometresi ile tespit edilmiştir. Bağımsız hidroliz deneyleri imidaklopridin 104 günlük hidroliz süresi boyunca asidik (pH = 3) ve doğal (orijinal, pH = 6.469) koşullar altında oldukça kararlı olup bozunmadığını göstermiştir. İmidaklopridin hidrolitik bozunması, test edilen bazik (pH = 11) koşul altında önemli ölçüde artmıştır. 0.0083 gün-1 birinci derece hidrolitik hız sabiti ve 83.51 gün yarılanma ömrü alkali çözeltide tespit edilmiştir. Ayrıca, deney bulguları VUV ışımanın tekstil boyalarının sudan arıtımında da oldukça etkili bir yöntem olduğunu göstermiştir. Kullanılan kuvars kılıfın saflığının VUV fotooksidasyon ile kirleticilerin sudan gideriminde çok önemli bir etkiye sahip olduğu da tekstil boyası deneyleriyle ortaya konulmuştur. Anahtar kelimeler: Organik mikro kirleticiler, İmidakloprid, Neonikotinoid, Vakum UV ışıma, İleri Oksidasyon Prosesi (İOP), Fotooksidasyon, Hidroksil radikali, Hidrolitik Bozunma, Sinozol Kırmızı ve Sinozol Sarı