İleri oksidasyon proseslerinin toksisiteye yönelik kontrolü: Fenol türevleri üzerine bir vaka çalışması

Organik kirleticilerin kısmi oksidasyonu sonucunda ana bileşiklerden daha toksik ara ürün oluşumu gerçekleşebileceğinden, ileri oksidasyon proseslerinin ekotoksikolojik etkilerine dayalı olarak dikkatle işletilmesi ve takip edilmesi beklenmektedir. Toksisite testleri parçalanma ürünü analizleri ile birlikte ileri oksidasyon proseslerinin kontrolü için önemli bir araç olabilmektedir. Klorofenol ve nonilfenol polietoksilat grubu fenolik bileşiklerin ticari önemi ve toksikolojik özellikleri göz önüne alınarak 2,4-diklorofenol (2,4-DCP) ve nonilfenol dekaetoksilatın (NP-10) distile su ve sentetik olarak hazırlanmış tatlısuda ayrışma ve detoksifikasyonları, pek çok organik kirleticinin atık akımlarından gideriminde etkili olduğu bilinen H2O2/UV-C, Fenton ve foto-Fenton ileri oksidasyon prosesleri uygulanarak araştırılmıştır. Bir ileri oksidasyon prosesi olmamasına karşın birkaç avantajından dolayı su arıtma tesislerinde cazip bir teknoloji haline gelen UV-C fotolizi de çalışmaya dahil edilmiştir. Araştırılan arıtma prosesleri süresince akut inhibisyon değişimlerinin belirlenmesi amacıyla test organizması olarak deniz fotobakterisi Vibrio fischeri kullanılırken, genotoksisite deneyi olarak da Salmonella typhimurium TA1535/pSK1002 suşunun kullanıldığı umu-testi seçilmiştir. Toksisite sonuçları yüksek performanslı sıvı kromatografisi, gaz kromatografisi-kütle spektrometrisi, sıvı kromatografisi-kütle spektrometrisi, kolorimetri ve iyon kromatografisi ile gerçekleştirilen parçalanma ürünü analizleriyle desteklenerek araştırılan arıtma proseslerinin uygulanması süresince gözlemlenen akut toksisite ve genotoksisite değişimlerine yönelik daha derin fikir sahibi olunması amaçlanmıştır. H2O2/UV-C ve foto-Fenton prosesleri tam 2,4-DCP giderimi, tama yakın mineralizasyon ve etkili UV280/254 absorbans giderimi sağlamıştır. Hidrokinon, klorohidrokinon, maleik ve formik asitler ile aldehitler araştırılan arıtma proseslerinin ortak parçalanma ürünleri olarak tanımlanmıştır. En hızlı akut inhibisyon azalması H2O2/UV-C ve foto-Fenton prosesleri ile elde edilmiş, ancak H2O2/UV-C prosesinde arıtma süresinin 30 dakikanın ötesine taşınmasıyla toksik etkide yeniden artış kaydedilmiştir. Sentetik tatlısuda son durumda ölçülen akut inhibisyon UV-C fotolizi için distile suda kaydedilenden daha yüksek, H2O2/UV-C ve Fenton prosesleri için ise daha düşük bulunurken, foto-Fenton prosesi akut toksisite testi sonuçlarına dayalı olarak sentetik tatlısuyun inorganik bileşenlerinden önemli ölçüde etkilenmemiştir. Araştırılan arıtma proseslerinin distile suda uygulanması süresince metabolik aktivasyonlu ve aktivasyonsuz önemli seviyede genotoksik etki gözlemlenmemiştir. H2O2/UV-C ve foto-Fenton prosesleri ile tam ve çok hızlı NP-10 ayrışması ve yüksek toplam organik karbon giderim verimleri elde edilirken, Fenton reaktifi ancak düşük seviyede NP-10 giderimi ve önemsiz ölçüde mineralizasyon sağlamıştır. Formik, asetik ve okzalik asitleri kapsayan alifatik karboksilik asitler, aldehitler ve 2-8 etoksi birimi içeren polietilen glikollerin tamamı NP-10?un araştırılan arıtma prosesleri ile ayrışma ürünleri olarak tanımlanmıştır. Arıtma sonrası akut inhibisyonun orijinal NP-10 çözeltisine göre artış göstermemiş olması göz önünde bulundurularak foto-Fenton prosesi hem distile suda, hem de sentetik tatlısuda toksikolojik açıdan daha emniyetli bulunmuştur. Distile suda metabolik aktivasyonlu ve aktivasyonsuz elde edilen genotoksik etkiler, Fenton > H2O2/UV-C > foto-Fenton > UV-C sırasını izlemiştir. H2O2/UV-C prosesi sentetik olarak hazırlanmış tatlısuya uygulandığında, metabolik aktivasyon varlığında ve yokluğunda zayıf ve orta seviyede genotoksik etki gösteren parçalanma ürünleri oluşumu kaydedilmiştir. NP-10 ile kirletilmiş sentetik tatlısuyun foto-Fenton arıtımı süresince ölçülen genotoksik etki seviyeleri, metabolik aktivasyonlu ve aktivasyonsuz H2O2/UV-C prosesi ile elde edilenlere kıyasla genelde daha düşük bulunmuştur.