Yerkürede meydana gelen doğal olaylar incelendiğinde, önemli bir kısmının

Transkript

1 ÇEVİ R İ EDİ TÖRÜNDEN Yerkürede meydana gelen doğal olaylar incelendiğinde, önemli bir kısmının kimyasal olaylar olduğu, madde veya bileşenlerin her an bir gücün etkisiyle bir başka forma dönüşmek suretiyle, yeryüzünde hayatın belirli bir denge içinde sürdürülebildiği görülmektedir. Madde veya bileşenlerin gerek ışın absorpsiyonu gerekse enzimatik mekanizma ile veya oksitlenme veya indirgenme reaksiyonları ile bir başka forma dönüşmesinin, çeşitli kanunlarla ifade edilmiş kuralları olduğunun bilinmesi, gerek mühendislik gerekse bilimsel çalışmalar için büyük bir önem taşımaktadır. Bu ve buna benzer konuların öneminin farkında olan toplumlar, günümüzde gelişmiş, henüz farkında olmayan toplumlar ise gelişmekte veya gelişmemiş olarak adlandırılmaktadır! Her bir maddenin, bileşenin veya elementin, içinde bulunduğu forma (gaz, sıvı veya katı) veya taşıdığı özelliklere bağlı olarak, kendine özgü davranışları olacağı bilindiği takdirde, o madde ile hangi işlemin ne şekilde yapılabileceği hakkında da sağlıklı karar verebilmek mümkün olacaktır. Aynı şekilde yapılan bir ölçümde, bulunan ölçüm değerlerinin doğru olup olamayacağı hakkında bir öngörüde bulunabilmek için de bu bilgilere ihtiyaç vardır. Mesela, bir yüzeysel su analizi sonucunda tespit edildiği belirtilerek rapor edilmiş 40 mg/l çözünmüş oksijen değerini gören bir laboratuvar sorumlusu, Henry Kanunu na göre, yüzeysel bir suda böylesi bir değerin bulunamayacağını, bir yanlışlık olduğunu fark edebilmelidir! Veya, yıllardır içme suyu maksatlı kullanılan bir yüzeysel suda toplam organik karbon (TOK) konsantrasyonu 1200 mg C/L gibi bir değer olarak rapor edildiğinde, ilgili kişi, bunda bir yanlışlık olduğunu fark edebilmelidir. Bu değerin, yüksek olmasının sebeplerini yorumlayabilmeli, mesela, bu değerin, söz konusu yerleşime, kanal suyundan daha kirli bir suyun veriliyor olduğu anlamına geldiğini bilmelidir! İçme ve kullanma sularının çoğu zaman vazgeçilmez dezenfektanı olduğu bilinen klor gazının suya verildikten sonra hidroliz yoluyla HOCl ye buradan da ph ye bağlı olarak HOCl ve OCl ye dönüştüğü bilindiğinde, suya katılan klorun kanserojen etkisinden söz edilmez. Aynı şekilde, klorun dönüşüm mekanizmasının yanı sıra, dezenfeksiyon işlemini takiben oluşan trihalometanlar ve haloasetik asitlerin, özelliklerine bağlı olarak suda hangi mertebelerde çözünmüş hâlde bulunabileceklerinin bilinmesi hâlinde, laboratuvar da yapılan ölçüm sonuçlarının daha doğru değerlendirilmesi mümkün olabilecektir. Herhangi bir ortamdan alınmış numunenin analiz sonuçlarının doğru veya yanlışlığı, konu hakkında verilmiş hükümlerin de yasal olarak doğru veya yanlışlığını etkilemektedir. Dolayısıyla, yapılan analizlerle varılacak hükümlerin, sonuçta cezai bir yaptırıma yol açacağının, buna göre de çevre kirliliği tespit, denetim ve kontrol süreci içinde yer alan herkesin taşıdığı sorumluluğun farkında olması gerekmektedir. Yukarıdaki örneklerden de anlaşılacağı üzere, çevre kirlenmesi olaylarının anlaşılması ve çözüm bulunmasında, temel kimya bilgisinin çok önemli bir yeri olduğu xiii

2 xiv Çeviri Editöründen görülmektedir. Günümüzde yapılan su arıtma, su geri kazanımı, endüstriyel atık su arıtma, hava kirliliği kontrolü, tehlikeli atıkların bertarafı, proses kaynaklı hava kirlenmesi kontrolü vb. birçok konunun anlaşılması ve gerekli mühendislik çözümlerinin bulunmasında kimya bilgisi son derece önemlidir. Gerek problemin anlaşılmasında, gerek yapılacak analiz ve ölçüm sonuçlarının değerlendirilmesinde, gerekse su veya atık su arıtma tesisinin verimli bir şekilde işletilmesinde kuvvetli bir kimya bilgisine ihtiyaç vardır. Numunelerin alınması ve analizlerin yapılmasında kullanılacak çözeltilerden, analizler sonucu bulunacak değerlerin yorumlanması ve rapor edilmesine kadar geçen süreç, tümüyle kimya bilgisi gerektirmektedir. Kimya bilimi ve uygulaması çok geniş bir kapsama sahiptir. Bu sebeple çevirisi yapılan bu kitabın içinde, ağırlıklı olarak çevre mühendisleri için gerekli olacak kimya bilgileri verilmiştir. Bu kapsamda, kitapta önce temel kavramlar açıklanmış, sonrasında ise çevre mühendisliğinde en çok kullanılan parametrelerle ilgili anlam, önem ve ölçüm esaslarına dair konulardan bahsedilmiştir. Kitabın ikinci kısmında, ayrıca, analiz sonuçlarının doğruluğunun, güvenilirliğinin değerlendirilmesi için istatistik konularına yer verilmiştir. Genişletilerek 5. baskısı yapılmış bu kitabın Türkçeye kazandırılmasıyla 2011 de çevirisi yapılan Çevre Mühendisliğine Giriş kitabı ile birlikte önemli bir kaynak daha dilimize kazandırılmış olmaktadır. Özellikle lisans eğitiminin ilk üç yılında, birçok derste temel ve yardımcı ders kitabı olarak okutulacak bu kitaplar sayesinde, ülke genelinde ortak bir eğitim müfredatının uygulanması mümkün olacaktır. Bu kitabın çevirisinin de yine Çevre Mühendisliğine Giriş kitabına benzer bir modelle yapılmasının faydalı olacağı düşünülmüş, bu maksatla 14 üniversitenin çevre mühendisliği bölümünden, özellikle bu derslerde görev alan 18 öğretim üyesinin katıldığı bir çevirmenler kadrosu oluşturulmuştur. Bu şekilde bir çalışma modelinin, benzeri veya farklı alanlarda da yapılmasının, ülkemiz için önemli kazanımlar getireceği, özellikle eğitim alanında önemli katkıları olacağı aşikârdır. Çevirmenler kadrosunda yer almayı kabul edip kitabın çevirisinde emeği geçen tüm çevirmenlere ayrı ayrı teşekkür ederim. Çeviri esnasında verdikleri desteklerden dolayı Su Yönetimi Genel Müdürü Prof. Dr. Cumali Kınacı ya, değerli asistanım Araş. Gör. Edip Avşar a, sevgili öğrencilerim Mert Güller, Yavuz Okkalı ve Ezgi Erdoğan a da ayrıca teşekkürler. Şüphesiz önemli bir teşekkür de, her çalışmamda olduğu gibi bu çalışmada da desteklerini sürekli yanımda gördüğüm aileme Kitabın çevre mühendisliği bölümlerinde temel bir ders kitabı olarak okutulacak olması sebebiyle, çeviri bir eser olmakla birlikte, anlaşılabilir bir Türkçe ile yazılmasına, dolayısıyla okunduğunda kolay anlaşılabilir olmasına özellikle dikkat edilmiş, bu anlamda, çevirmenlerin esas olarak bu dersleri veriyor olmasının avantajı, önemli ölçüde kitaba yansıtılmıştır. Çeviri esnasında orijinal yazarların kendine has ifade tarzlarına olabildiğince uyulmaya çalışılmıştır. Ayrıca, her bir bölümün farklı kişilerce çevrilmiş olmasından dolayı, ortaya çıkan dil ve ifade farklılıkları olabildiğince giderilmeye çalışılmıştır. Teknik terimlerin Türkçe karşılıkları kullanılmaya çalışılmış, uluslararası geçerliliği olan ve herkes tarafından kolaylıkla anlaşılabilecek bazı terimler ise

3 olduğu gibi bırakılmıştır. Benzer şekilde, tablo, şekil, formül vb. veriler kitabın orijinalinden alıntı yapılarak konulduğu için, ondalık sayılarda kullanılan noktalama işaretleri, İngilizcede kullanıldığı gibi bırakılmıştır. Kitabın bu baskısının 2003 tarihli olması dikkate alınarak özellikle 1. Kısım da yer alan konuların derslerde kullanılmasında, farklı kaynaklardan elde edilecek güncel bilgilerle ders notlarının güncellenmesi tavsiye edilmektedir. Çevirisinin tarafımızdan birkaç defa kontrol edilmiş olmasına rağmen kitapta gözden kaçmış hatalar bulunması mümkündür. Gerek muhtemel hataları, gerekse çeviriye ait görüş ve önerilerinizi yayınevine veya bizlere iletmeniz hâlinde, bir sonraki baskıların daha az hatayla yayımlanması sağlanmış olacaktır. Bu şekilde kitaba okuyucuların da katkısı olacak, bu da bizleri fazlasıyla mutlu edecektir. Kitabın, başta çevre mühendisliği bölümlerinde eğitim gören öğrencilerimiz ve öğretim üyelerimiz olmak üzere ülkemizde çevre kirliliği ve kontrolü konusunda çalışan tüm meslek gruplarına faydalı olması temennisi ile Çeviri Editöründen xv Prof. Dr. İsmail Toröz Nisan 2013, İstanbul

4

5 ÖN SÖZ Çevre mühendisliği ve bilimi eğitimi, tarihsel olarak yüksek lisans düzeyinde başlamış ve günümüze kadar, inşaat mühendisliği orijinli öğrencilere verilmiştir. Genelde, inşaat mühendisliği fakültelerindeki eğitim, bir öğrenciyi, kimya ve biyoloji alanına iyi hazırlamaz. Bu bilimlere ait bilgiler, çevre mühendisi için son derece önemli olduğundan yüksek lisans programı bu eksikliği düzeltmek için tasarlanmalıdır. Son yıllarda, diğer mühendislik disiplinlerinden ve doğa bilimlerinden öğrenciler bu alana yönelmişlerdir. Bir kısmının, inşaat mühendislerinde olduğu gibi, kimya ve biyolojide eksiklikleri olup önemli genel kavramları alma ihtiyaçları vardır. ABD de mevcut bir eğilim, inşaat mühendisliği bölümleri içinde lisans düzeyinde çevre mühendisliği seçeneği veya derecesi programı başlatmaktır. Bu öğrencilerin, ayrıca kimya ve biyoloji ile ilgili önemli kavramlara bir giriş yapmış olmaları gerekir. Bu kitap, lise seviyesinde 1 yıllık kimya ile, çevre mühendisliği ve bilimi öğrencileri için kimya hakkında ilk ders için bir ders notu olarak kullanılmak amacıyla yazılmıştır. Çevre uzmanlarının, kimya bakımından daha kapsamlı bilgiye ihtiyaç duyacaklarının anlaşılmasından, Çevre Mühendisliği ve Bilimi İçin Kimya kitabı içinde, kimyanın farklı alanlarından önemli konular özetlenmiştir. Bu şekilde, öğrencilere yardımcı olmak hedeflenmiş ve onların daha ileri düzeyde yapacakları çalışmalar için alan seçiminde ve daha ileri çalışmadan ne kazanmayı bekledikleri konusunda kendilerini daha iyi geliştirmelerine yardımcı olunacaktır. Bu kitabın iki amacı vardır: 1) Çevresel problemleri çözmek için özellikle işe yarar kimya konularına yönlendirmek, 2) Genellikle su ve atık su analizleri için tavsiye edilen belirli kantitatif analiz alanında bir kavram altyapısı oluşturmak, çevresel mühendislik uygulama ve araştırmanın bilinen tüm katmanlarında öğrenciye bir altyapı sağlamaktır. Çevre mühendisleri ve bilimcileri için derslerin içeriğinde önemli değişiklikler yapılmaya devam edilmektedir. Eğilim, yüzeysel ve yer altı suları, arıtılan su ve atık suların ve havanın kalitesinde değişikliklere sebep olan kimyasal olaylar hakkında daha temel kavramların anlaşılmasına yöneliktir. Tehlikeli atık kirlenmesi, toksik bileşiklerin emisyonundan kaynaklanan hava kirliliği, radyoaktif atık uzaklaştırma, ozon tüketimi ve global iklim değişikliği gibi kompleks problemleri çözmeye çalışacaklarından çevre uzmanlarının, kimyanın temel kavramlarını anlaması son derece kritiktir. Çevre Mühendisliği ve Bilimi İçin Kimya iki kısım hâlinde organize edilmiştir. 1. Kısım sadece, çevre mühendisleri ve bilimcileri tarafından ihtiyaç duyulan temel kimyanın kavramları ile ilgilidir. Bu kısımda genel kimya, fiziksel kimya, denge kimyası, organik kimya, biyokimya, kolloid kimyası ve nükleer kimya hakkında bölümler xvii

6 xviii Ön Söz yer almaktadır. Her biri, çevre uygulamaları üzerinde yoğunlaşmıştır. Bu yeni baskıda, genel ve fiziksel kimya hakkındaki bölümler güncellenmiş ve yeni problemler eklenmiştir. Denge kimyası hakkındaki bölüm, birçok yeni örnek ve problemlerle zenginleştirilmiştir. Organik kimya ile ilgili bölüm, çevresel önemi olan organik bileşikler (örn. klorlu çözücüler) hakkında ilave edilmiş vurgular içermektedir. Bu bölümde, çevrede ve mühendislik sistemlerinde ve yapı-aktivite bağıntılarının kullanımında organik bileşiklerin davranışı (akıbeti) hakkında kesitler yer almaktadır. Biyokimya hakkındaki bölüm gözden geçirilmiştir. Bu revizyonlarla, kitabın çevre kimyası prensipleri hakkında ders notları açısından daha uygun hâle getirildiğini düşünüyoruz. Kısım 2, analitik ölçümlerle ilgilidir. Analitik verilerin istatistiksel analizi hakkında yeni bir bölüm ilave edilmiştir. Bütün analitik yöntemler hataya açıktır. Öğrencilerin, yaptıkları hatalardaki belirsizlikleri nasıl değerlendireceklerini öğrenmeleri kritik bir ihtiyaçtır. Bu bölüm, önemli kararlar vermek için analitik verileri kullanan analitik kimyacılar, yasa düzenleyici kurumlar ve çevre uzmanları için gerekli olan ölçümlerdeki belirsizlikleri değerlendirme ve raporlama için temel metotları açıklar. Sonraki birkaç bölüm, kantitatif, kalitatif ve enstrümantal analiz metotları içermekte olup bunlar, çevre mühendisleri ve bilimcilerini yakından ilgilendiren su ve atık su analizleri ile ilgili ilerleyen bölümler açısından bir altyapı sağlaması bakımından yararlıdır. Bu bölümler, her bir analizin temel kimyasını vurgulamak ve çevresel önemini göstermek için yazılmıştır. Amerikan Halk Sağlığı Kurumu, Amerikan Su İşleri Kurumu ve Su Çevre Federasyonu tarafından ortaklaşa yayımlanan ve her bir analitik ölçümün yapılmasına yönelik detayların verildiği Su ve Atık Su İncelemesi İçin Standart Metotlar ile kullanıldığı zaman, bu bölümler özellikle faydalı olacaktır. Son bölümün çoğu, daha önceki bölümlerde açıklanan enstrümantal yöntemlerle analitik olarak ölçülebilen, eser (iz) kirleticileri vurgular. Bu bölümde, çeşitli eser kirleticiler için ABD EPA tarafından hazırlanan içme suyu standartları listesi ve Dünya Sağlık Teşkilatı (WHO) nın hazırladığı içme suyu kalite rehberleri de ayrıca yer almaktadır. Bu 2. kısmın, çevre kimyasında bir laboratuvar dersi ile beraber yürütülen bir ders materyali olarak en yararlı kısım olduğu düşünülmektedir. Revizyonlar, bu kitabın son baskısından beri ortaya çıkan Standart Metotlar daki birçok değişikliği yansıtmak için diğer bölümlerde de yapılmıştır. Temel kavramları pekiştirmek ve bu kitabın bir ders kitabı olarak kullanılabilirliğini artırmak için hemen hemen her bölümün sonuna problemler konulmuştur. Yine, ana hatları belirtilen prensiplerin öğrenciler tarafından daha iyi anlaşılmasını sağlamak üzere, kitap içinde çeşitli örnek problemler verilmiştir. Kimyasal temel kavramlar hakkında vurguların yer aldığı kitabın 1. kısmında, birçok problemden sonra cevaplar verilmiş olup bu sayede öğrencilere, vurgulanan prensipleri bağımsız olarak anlamaları ve değerlendirmeleri için fırsat verilmiştir. Ders kitabı gereksinimlerini karşılamak için, konuları özlü vermek önemli bir husustur. Çok özet veya kısa olduğunu düşünenler için, sadece hoşgörülerini isteyebiliriz ve daha ileri bilgi için konu hakkında standart referanslara bakmaları tavsiye olunur. Önemli referanslar, her bir bölümün altında listelenmiştir.

7 Ön Söz xix Bu yeni baskı için, McGraw-Hill, öğrenciler ve öğretim elemanlarına, ücretsiz yararlanacakları, kolayca indirebilecekleri, yazım hatalarının listelendiği bir websitesi sağlamaktadır. Bu websitesinden ayrıca, sadece öğretim elemanları için olmak kaydıyla, kitapta yer alan problemler için çözümlü el kitabı da elde edilebilir. Bu websitesinin, daha fazla problem ve çözümlerinin gönderilmesi için kullanılmasını da bekliyoruz. Kitabın geliştirilmesinde özel tavsiyeleri ve yeni problemlerdeki cömert yardımları için, Iowa Üniversitesinden meslektaşım Michelle Scherer e ve faydalı açıklamaları için Pedro Alvarez, Keri Hornbuckle, Craig Just, Jerry Schnoor ve Richard Valentine teşekkürler. Ayrıca, Washington Üniversitesinden Mark Benjamine, aktivite düzeltmeleri ve diğer ağırlık konuları ile ilgili e-posta açıklamalarından dolayı teşekkürler. Son olarak, yayıncı tarafından kitap hakkında yorumlarını ve değişiklik için tavsiyelerini almak amacıyla seçilmiş tüm anonim hakemler ile birlikte Pensilvanya Üniversitesinden William Burgos a; Clemson Üniversitesinden Cindy Lee ye; Austin, Teksas Üniversitesinden Howard Liljestrand a; Louisiana State Üniversitesinden John Pardue e ve Central Florida Üniversitesinden Andrew Randall a şükranlarımızı sunmak istiyoruz. Tavsiye niteliğinde değerli ve detaylı çok sayıda yorum alınmış ve bu yorumlar kitabın son revizyonunun yapılmasında geniş ölçüde kullanılmıştır. Gözden geçiren hakemlerin ve diğer öğretim elemanlarının buldukları değişikliklerin herkes için yararlı olmasını ümit ederiz. Perry L. McCarty Gene F. Parkin