VIII.3. Biyolojik Arıtma Sistemlerinde Bakterilerin Üreme ve Gelişmeleri Eğer ortamda yeteri kadar besin elementi varsa bakteriler çok hızlı biçimde ikiye bölünerek çoğalabilirler. Besin olduğu sürece bu durum devam eder. Atıksu besince zengin olan havalandırma havuzunun başlangıç kısmında, geri devir çamuru içerisinde mikroorganizmalar ile karıştırılır. Böyle bir ortamda yeterince besin bulunduğu için bakteriler kolaylıkla gelişirler, hareketli haldedirler ve oldukça aktiftirler. Besin bulabilmelerini sağlayan flagellaları ile hareket ederler. Bu noktada, bakteriler çok hızlı çoğalırlar. 1 2
İyi bir biyolojik arıtmanın temeli çamur floku oluşturulmasıdır. Aktif olarak çoğalan bakteriler flok oluşturamaz. Ancak ortamdaki besin seviyesi azaldığında enerjilerini çevrede besin arayarak harcamaz enerjilerini korumaya çalışırlar ve onlara hareket etmelerini sağlayan flagellalarını kaybeder ve bir araya gelme eğilimi gösterirler. Salgıladıkları enzimlerle hücrelerinin dış kısımlarında kalın, yapışkan bir tabaka meydana getirirler ve ortamda birbirleriyle çarpıştıkça birbirleri üzerine yapışırlar. Önce küçük kümeler, daha sonra çökebilecek kadar büyük kütleler oluştururlar. Bu kümeler floklaşmayı başlatmış olur. 3 Floklaşmanın başlaması için bakterilerin havalandırma havuzlarında besinlerin çoğunu giderecek kadar uzun kalması gerekmektedir. Bakterilerin havalandırma havuzu içerisindeki geçirdikleri zamana «çamur yaşı» adı verilir. Atıksuyun havuzun başlangıç noktasından son noktasına kadar akarak geçirdiği süre içeride hala yüksek miktarda besin olacaktır ve bakteriler hareketli hallerini koruyarak çoğalacaklar ve havalandırma havuzundan sonra çöktürmeye deşarj edilen atıksuyun içerisinde yüksek miktarda serbest yüzen, dağınık bakteriler olacaktır. Sonuç olarak çökmeyen bir çamur ve alıcı ortama deşarj edilen bulanık bir atıksu oluşacaktır. 4
Bu yüzden havalandırma havuzu içerisinde bakterilerin ortamdaki besinin çoğunu tüketerek flagellalarını kaybedecek ve dış kısımlarında yapışkan, kalın bir tabaka meydana getirerek birbirlerine yapışarak flok oluşturacak kadar uzun bekleme süresine ihtiyaç vardır. 5 Logaritmik fazda bakteriler son derece hareketli ve dağınık olduklarından flok oluşturmazlar. Bu faz süresince bakteriler değişken işletme şartlarına karşı çok hassastırlar ve negatif bir durumdan olumsuz olarak etkilenebilirler. Eğer biyolojik atıksu arıtma sisteminin uzun bir süre bu fazda seyretmesine izin verilirse, çöktürme aşamasında çamur iyi çökmeyecektir. 6
Durgunluk fazında atıksu içerisindeki besin maddelerinin azalması nedeniyle bakteriler artık yeterince çoğalamazlar ve sayıları sabit kalır. Ölen bakteri hücre sayısı, artan bakteri hücre sayısına eşittir. Bu aşamada bakteri hücreleri kümelenmeye ve enerjilerini korumaya çalışırlar. Bakteriler flagellalarını kaybederler ve dış kısımlarını kalın yapışkan bir tabaka meydana getirmeye başlarlar. 7 Ölüm fazında ölen bakteri sayısı yeni hücre sayısından daha fazladır. Besin maddelerinin tükenmiş olması ve metabolik aktivite sonucu oluşan toksik maddelerin birikimi bakteriler için olumsuz bir ortam yaratır. Eğer havalandırma havuzu içerisindeki bekleme süresi çok uzun olursa bakteri hücrelerinin çoğu ölüm fazına geçer ve sağlıklı oluşan flok partikülleri parçalanmaya başlar. Bu durumda, askıdaki katı maddeler çöktürme havuzu içerisinde iyi çökmezler ve deşarj suyunda istenmeyen bir bulanıklığa yol açarlar. 8
9 10
11 VIII.4. Biyolojik Büyüme Kinetiği Biyolojik arıtma sistemine (örneğin Aktif çamur sistemi) sürekli atıksu girişi varsa, bu arıtma tesisinde mikroorganizmalar maksimum çoğalma hızı ile çoğalmaya devam eder. 12
Logaritmik artış fazında; dx/ dt = μ m. X Burada; X = t anındaki mikroorganizma konsantrasyonu (gr/lt) μ m = Maksimum büyüme hızı (sa) 13 Arıtma tesisinde, spesifik çoğalma hızı sürekli olduğunda mikroorganizma topluluğu sürekli çoğalacaktır. Gerekli besi maddesi bitince, çoğalma hızı azalır ve hücre depo maddelerini kullanmaya başlar. Kuvvetli mikroorganizmaların salgıladığı enzimlere dayanamayıp zayıf hücreler ölürler. 14
Aktif çamur sistemini glikozla beslersek, normal olarak E. coli 20 dakikada bir çoğalır. 48 saat sonra 2 144 E. coli hücresi meydana gelir. Bir E. coli hücresinin ağırlığı; 2x10 13 gram olduğuna göre, besi maddesi de mevcut ise toplam mikroorganizma ağırlığı, 24x10 24 ton olur. Dolayısıyla ufak sistemlerde denge fazına çok kısa sürede ulaşmak mümkündür. Arıtma sistemlerindeki organik maddelerin tüketilme hızı çok büyüktür ve tüketilme hızı gün mertebesindedir. Şartların müsait olması durumunda büyüme hızı çok korkunçtur. 15 Denge Durumunda; ortamda canlı yaşamı için önemli olan substratın mevcut olmasına rağmen, hücrenin yaşamasına önemli etken olan karbon dışındaki N, P, vb. nutrientlerin azalması söz konudur. Bu durumda arıtma sistemlerindeki mikroorganizmalar yeni şartlara göre yapılarını düzenlemeye çalışırlar. 16
Arıtma sistemlerinde ( bilhassa aktif çamur sistemlerinde ) çok değişik türde mikroorganizma toplulukları yer almaktadır. Bu türlerden bazıları oluşan yeni şartlara çok kolay adapte olurlar. Bu mikroorganizmalar değişen çevre şartlarına adapte olmaları esnasında, bulundukları ortama enzim salgılayarak hem kendilerinin dayanıklılıklarını artırırlar, hem de diğer mikroorganizmaları olumsuz yönde etkilerler. Gerekli enzimleri üretemeyen yani hassas olan türler süratle ölmeye başlarlar. Örneğin ortamda Azotun azalması durumunda Protozoa ile Bakterilerin bazı türleri ölürler ve Fungi çoğalmaktadır. 17 Denge fazında mikroorganizmalar arasında ciddi bir rekabet vardır. Yani önemli bir mücadele, yaşam savaşı söz konusudur. En şanslı olan mikroorganizmalar ise, kendileri için gerekli olan enzimleri sağlayabilen organizmalardır. Denge durumunda sonuç olarak, substratı kolayca bünyesine alabilen yani organik maddeyi en kolay şekilde parçalayabilen bakteri veya mikroorganizma türleri gelişmektedir. 18
Denge fazında ortama uyum sağlayamayan mikroorganizmaları etkileyen diğer önemli bir husus, atıksu ortamındaki yeterli besi maddeleri mevcut olsa bile, bunlardan az olan veya azalan bir tanesi büyümeyi sınırlayıcı etki yapabilmesidir. Bundan dolayı denge fazında bu mikroorganizmalar çoğalmayı bir tarafa bırakıp yalnızca hayatta kalmak için uğraşırlar. Denge fazına uyum sağlayan mikroorganizma türleri ise, Hem faaliyetlerini devam ettirirler, Hem de sürekli çoğalırlar. 19 Denge fazında ortama uyum sağlayamayan mikroorganizma türleri ise, Ya spor oluşturarak kendilerini koruma altına alırlar, Yahut da ölürler. 20
Belli bir zaman sonra ise, çoğalma ile uğraşanlar da, çoğalma faaliyetlerini durdurarak, faaliyetlerini yaşama şekline döndürürler. Mikroorganizmalar şartlar değişmediği takdirde spor oluşturarak kendilerini koruma altına alırlar. Denge durumundaki mikroorganizma faaliyeti şekil de gösterilmiştir. Aktif çamur sistemine sürekli substrat (besi maddesi) girişi nedeniyle büyüme sürekli olacaktır. Sürekli büyüme olursa, yani mikroorganizma üretilirse sistemde birikim meydana gelecektir. Sürekli mikroorganizma çoğalması yani birikimi olan sistemler kararlı bir şekilde dengede kalamaz. 21 Mikroorganizmalar önce logaritmik hızla artmaktadır. Bu arada besin maddelerini tüketerek azalan büyüme safhalarına girmektedirler. Sonra ortamda besin maddeleri çok azaldığı için mikroorganizmalar kendi protoplazmalarını parçalayarak enerji temin etmektedirler. Bu safhaya ölüm fazı (iç solunum) denmektedir. Aslında yapılan araştırmalara göre mikroorganizmalar sürekli olarak içsel solunum yapmaktadırlar. Fakat ortamda besin maddelerinin bol olması halinde bu olay maskelenmektedir. Ortamda besin maddelerinin azaldığı iç solunum fazda bakterilerin birbirlerini yedikleri gibi yanlış bir görüşün geçerli olmadığını ortaya koymakta yarar vardır. Bu işin aslı, ölmekte olan bakterilerin kendi zarlarını parçalayan bir enzim üreterek sitoplazmalarının ortamda erimiş hale geçmesini sağlamaları (lizis) ve bunu diğer bakterilere besin olarak sunmalarıdır. 22
23 Mikroorganizmaların yeni ürettikleri miktar kadar mikroorganizmayı sistemden uzaklaştırmamız lazımdır. Yani biyokütle fazlasını sistemden atıp çamur arıtmaya vermemiz gerekir. Atılacak biyokütle ( çamur ) miktarı ne kadar olacak bunu bilmemiz gerekir. Başka bir ifade ile ne kadar substrata ne kadar biyokütle üretiyoruz ve bunun ne kadarını atacağımızın bilinmesi önemlidir. Bu hem çamur arıtma hem de arıtma verimi açısından da önemlidir. 24
Ne kadar substrata ne kadar biyokütle üretiyoruz. Bu oranı bilmemiz gerekiyor ve bu oran bizim için önemlidir. Bu durumu matematik olarak şu şekilde Üretilen Biyokütle ( X ) ifade edebiliriz. = Dönüşüm Oranı ( Y ) Harcanan Substrat ( S ) Burada, Dönüşüm oranı = Y Üretilen Biyokütle = X Harcanan Substrat = S olarak ifade edilgine göre; X = Y S 25 Substrattaki S azalması, X te X kadar artış meydana getirecektir. Substrattaki azalmanın veya üretilen biyokütledeki artmanın zamana göre değişimini; X t -X o = Y ( S o - S t ) dir. Bu durumda; Y < 1 dir. Çünkü mikroorganizmalar substratın hepsini biyokütleye dönüştüremezler 26
Değişik substratlar için dönüşüm oranları; Glikoz için, Y=0.62 Laktoz için, Y=0.47 Prüvik asit için, Y=0.68 Laktik asit için, Y=0.29 Evsel atıksular için(aerobik) Y=0.5-0.6 dır. 27 Y miktarı ile aktif çamur arıtma sisteminde oluşan çamur miktarı arasında doğrudan bir ilişki vardır. Yani, Y ne kadar yüksek ise, aktif çamur sisteminde çamur miktarı o kadar yüksek; Y ne kadar düşük ise, aktif çamur sistemindeki çamur miktarı o kadar düşük olur. 28
Dönüşüm oranının düşük veya yüksek olmasında, mikroorganizma türünün atık sudaki organik maddeyi parçalayabilme hızı da önemli rol oynamaktadır. Mikroorganizmalar atık sudaki organik maddeyi ayrıştırma yetenekleri ne kadar fazla ise Y değeri o denli yüksek olmaktadır. Çevre şartları (ph, sıcaklık, nutrientler vb.) da dönüşüm oranını etkileyen diğer önemli faktörlerdir. 29 VIII. 5. Besin/Mikroorganizma Oranı (F/M oranı) Besin (organik yük) / mikroorganizma oranı, biyolojik arıtma sistemi içindeki havalandırma havuzlarında mevcut olan besinlerin, aynı ortamdaki mikroorganizma sayısına oranıdır. 30
F/ M oranı yüksek olduğu zaman bakteriler oldukça aktif ve dağınık halde olurlar ve çok hızlı çoğalırlar. Ancak flok oluşturmazlar. Yüksek bir F/M oranı ile işletilen biyolojik arıtma sistemlerinde çamur çökme problemleri ve deşarj suyunda bulanıklık sorunları ile karşılaşılabilir. Düşük F/M oranı ise ortamda sınırlı besin olmasına rağmen mikroorganizma sayısının çok yüksek olması anlamına gelmektedir. Bakteriler sadece ortamda sınırlı besin bulunduğu zaman hücre dışlarına kalın jelimsi bir tabaka meydana getirirler. Hareketlilik yeteneklerini kaybederler ve birbirleri üzerine tutunarak flok partükülleri oluştururlar. 31 F/M oranı; havalandırma ünitesine giriş yapan besin miktarı ile bu ünitedeki mevcut mikroorganizma sayısının kıyaslanması ile ölçülmelidir. Besin miktarı, havalandırma havuzu girişindeki atıksu içerisinden alınan numunede BOİ (Biyolojik Oksijen İhtiyacı) veya KOİ (Kimyasal Oksijen İhtiyacı) testlerinin yapılması ile bulunur. Mikroorganizma konsantrasyonu ise havalandırma ünitesindeki «uçucu askıda katı madde konsantrasyonu» (UAKM) ile ilişkilendirilerek bulunur. 32
UAKM konsantrasyonu biyolojik atıksu arıtma sistemlerinde mikrobiyolojik popülasyonu bulmak için kullanılan klasik parametrelerin başında gelir. UAKM çamur yaşının ve giriş atıksuyundaki substrat konsantrasyonunun bir fonksiyonudur. Kısaca F/M oranı: BOİ/UAKM olarak açıklanabilir. F/M oranı atıksu içerisindeki mikroorganizmaların performansını etkileyen önemli bir parametredir. Biyolojik atıksu arıtma sistemleri için en ideal F/M oranı 0,05 0,5 kg BOİ/kg UAKM.gün olarak kabul edilir. 33 Birçok endüstriyel biyolojik atıksu arıtma tesislerinde BOİ ve UAKM yerine sadece KOİ ve AKM (askıda katı madde konsantrasyonu- havalandırma havuzu içinde) ölçümü yapılmaktadır. Buna göre; en ideal F/M oranı tesislerin yapısına göre değişmekle beraber genel olarak yapılan uygulamalarda 0,15-0,25 kg KOİ/kg AKM.gün olarak tespit edilmiştir. 34
VIII. 6. Koloni Halinde Çoğalma Sistemleri Bazı Mikroorganizmalar koloni halinde yaşarlar.. Koloni halinde yaşama sistemleri; Bakteriyel Koloniler, Mantarımsı Bakteriyel Koloniler ve Mantar Kolonileri olmak üzere üç çeşittir. 35 a) Mantar Koloniler: Mantar kolonileri tamamıyla misel şeklinde dallanma gösteren ve büyüme yönleri tek bir yöne doğru olan koloni şeklidir. Bu tür koloniler genellikle koenotik hücre tipine sahiptirler. Mantar kolonileri dallı bir yapı gösterirler ve çok hücreli bölünme tipine sahiptirler. Mantar kolonileri özellikle düşük ph ve nutrient eksikliğine sahip atıksuların arıtıldığı arıtma sistemlerinde büyüyüp gelişebilirler. Biyolojik arıtma sistemlerinde çökelme problemine neden oldukları için bulunmaları istenmez. Mantar kolonilerini oluşturan hücrelerde birbirine bağımlı yaşama şekli mevcuttur. 36
b) Mantarımsı Bakteriyal Koloniler İki boyutlu olarak hareketli bir biçimde çoğalma söz konusudur. Bu tür koloniler, sümüksü, müsülajlı bir yapı gösterirler. Bakteriyal kolonilere benzerler. Ancak mantarımsı bakteriyal koloniler ile bakteriyal koloniler aralarındaki fark, mantarımsı bakteriyal kolonilerinin amorf yapı özelliği göstermelerinden dolayı hareket etmeleri ve hücreler arası bağlantıya sahip olmalarıdır 37 c) Bakteriyal Koloniler Bakterilerin tamamen bir yüzeye yapışarak ve o yüzeyde kalarak hareketsiz çoğalmaları ile oluşan koloni sistemidir. Bu tür koloni oluşumu, tamamen bir nevi fiziksel kümeleşme olayıdır. Burada büyüme mekanizması başlangıçta eksponansiyel, daha sonraları ortamın özelliklerine bağlı olarak kompleks bir hal almaktadır. Koloni büyüdükçe ortamdaki maddelerin içeri girmesi güçleşir. Bu durumda iç kısımlardaki hücrelerde büyüme fazı, çürüme yani bozulma fazına geçer. Ortamdaki Bakteriler birbirlerini yemeye başlarlar. Bir devri daim söz konusudur 38
Arıtma sistemlerinin kenar yüzeylerinde görülür. En çok Damlatmalı filtrelerde, havuzların kenar yüzeylerinde ve bilhassa kanalizasyon borularının kenarlarında rastlanır. 39 IX: KİRLENME, ATIKSU BERTARAFI VE İÇME SUYU TEMİNİ IX.1. Su Kaynaklarının Kirlenmesi: Doğal olarak su hidrolojik çevrim içinde kendini temizleyebilmektedir. Orman tahribi, erozyon, sulak alanların kurutulması gibi insan faaliyetleri sonucu hidrolojik denge bozulur ve su kendi kendini temizleme kapasitesini ve yenilenebilme özelliğini kaybeder. 40
İçme suyu temininde yer altı ve yer üstü suları kullanılmaktadır. Ülkemizde daha çok yüzeysel su kaynaklarından faydalanılmaktadır. Ülkemizde tüketilen toplam suyun %34 ü yer altı suyudur. Bu nedenle özellikle yer üstü sularının kirlenmeye karşı korunması gerekmektedir. Buralara deşarj edilen atık sular muhakkak arıtılmalıdır. Atık sulardaki bakteriler, virüsler birincil arıtma sırasında etkin bir şekilde uzaklaştırılmamaktadır. İkincil atık su arıtmasında da klorlama ile dezenfeksiyon dahil olmak üzere bu arıtmada tüm patojenlerden kurtulmak mümkün olmamakta, böylece arıtılmış atık suyun yer altı suyuna deşarjı, insan ve hayvan yaşamına potansiyal olarak tehlikeli duruma gelmektedir. 41 Diğer taraftan patojenik mikroorganizmalar ile oluşan yer altı suyu kirliliği, yüzeysel suların kirliliği kadar dikkate alınmamaktadır. Genelde yer altı suyunun patojensiz, iyi bir mikrobiyolojik kaliteye sahip olduğu kabul edilmektedir. Buna rağmen pek çok salgın hastalıkların, yer altı suyunun kirlenmesinden kaynaklandığı bilinmektedir. Yer altı suyunun en çok bilinen fekal kirlilik kaynakları; fosseptikler, sızan kanalizasyon hatları, lagünler ve sızdırmalı havuzlar, katı atık düzensiz depolama alanları ve atık su oksidasyon havuzlarıdır. 42
Su kaynaklarının kirlenmesinde atık su, endüstriyel kullanılmış suyu, yağmur suyu etkendir. Bunun için atık suların uzaklaştırılması ve arıtılması sağlanmalıdır. Bu yapıldığı takdirde yüzeysel sulardan içme suyu temini mümkün olur ve yüzeysel su kaynağından alınan su arıtılarak şebekeye verilebilir. 43 IX.2. Yüzeysel Suların Kirlenmesi: Atık suların arıtılmadan yüzeysel sulara verilmesi mikropların ve diğer kirleticilerin buraya karışmasına neden olur. Öncelikle su ile geçen hastalıkların yayılmasına ana nedendir. Tifo, paratifo, dizanteri, kolera, sarılık, ishal gibi hastalıkların ve parazitlerin yayılması örnek olarak verilebilir. Evsel, kentsel ve endüstriyel atıksuların yüzeysel sulara verilmesi nedeniyle bakteriler tarafından organik maddelerin bertarafı esnasında oksijen tüketimi ve azalması meydana geldiğinden sudaki çözünmüş oksijen konsantrasyonu düşer. Bu gibi durumlarda oksijen 0 olduğunda anaerobik şartlar oluşur. Metan kabarcıklar şeklinde yüzeye çıkar ve hidrojen sülfür kokusu etrafa yayılır. Anaerobik şartlar oluştuğu için metanojen bakterilerin çökmüş olan inorganik maddeleri metana dönüştürdüğü gözlemlenir. 44
Bir su parçasında çok sayıda mikroorganizma bulunması, sudaki besin varlığının fazlalığını işaret eder. Kanalizasyon sistemlerinden giren suyla ve doğada çözünen endüstriyel organik atıklarla kirlenen sularda bakteri sayısı yüksektir. Kirlenme sonucunda akarsularda tür miktarı azalırken yaşayabilen türlerin birey sayısı artar. Hidrojen sülfür açığa çıkınca Thiobacillus hızla çoğalmakta ve H2S i oksitlemektedir. 45 Temiz bir su kaynağına karbon, azot ve fosfor girişi çok az miktarda olduğundan sudaki alg nüfusu da oldukça sınırlıdır. Atıksu vasıtasıyla yüzeysel suya fazla miktarda azot ve fosfor bileşikleri karışması, burada ötrofikasyon (aşırı beslenme) olayının meydana gelmesine sebep olur. Ötrofikasyon, bir su ekosisteminde, başta karalardan gelenler olmak üzere, çeşitli nedenlerle azot, fosfor gibi besin maddelerinin büyük oranda çoğalması sonucu plankton ve alg varlığının aşırı şekilde artması canlıların bunu tüketememesi ve sudaki çözünmüş oksijen konsantrasyonunun azalarak uzun vadede su ekosisteminin ölümüne neden olması olarak açıklanabilir. 46
Sulardaki organik maddenin üretimi algler (fitoplanktonlar) tarafından yapılmaktadır. Bakterilerin ise ancak çok az bir grubu birincil üretici olarak görülmektedir. Üretimdeki aldıkları pay ise çok azdır. Bakteriler ve mantarlar doğal olarak oluşmuş bütün organik maddeleri başlangıç maddelerine parçalamaktadırlar. 47 Ötrofikasyon sonucu alg ve siyanobakteri patlaması başladığında nihai etkisi, doğada çözünen organik maddeler eklenişi ile aynıdır. Kısa vadede bu alg ve siyanobakteriler oksijen üretir. Ancak öldüklerinde bakteriler tarafından parçalanır. Parçalanma sürecinde sudaki oksijen kullanıldığında balıklar ölür. Organik maddelerin parçalanmayan kalıntıları deniz dibine oturur ve su kalitesinin dolmasını hızlandırır. 48
Atıksular, arıtılmadan deşarj edildikleri takdirde yüzeysel suların anaerobik ortama dönüşmesine, balık ölümlerine, koku yayılmasına sebep olurlar ve bu durum ise su kaynaklarından içme suyu teminini güçleştirir ve hatta engeller. Ayrıca su kaynaklarına atıksu deşarjı kolera, tifo, sarılık gibi enfeksiyon hastalıklarının artmasına neden olduğu gibi, bu suların endüstride ve tarımda kullanılmasını da kısıtlar veya tamamen engeller. 49 IX. 3. Kirlenmemiş Su Mikrobiyolojisi Kirlenmemiş su kitlelerini herhangi bir yapay deşarj kaynağı bulunmayan nehirler ve göller oluşturmaktadır. Bu tür sular besin ve organik maddelerce fakir olduğundan mikrobiyal gelişim sınırlı miktarlardadır. Kirlenmemiş bir su kitlesinin doğal bakteri popülasyonu 1-1000adet/ml civarındadır. Bu bakteri populasyunu toprak isolatları oluşturmaktadır. Bunlara örnek olarak Aktinomisetler, Streptomisetler gösterilebilir. Kirlenmemiş bir su kaynağına havadan suya taşınma yoluyla mayalar, küfler, Bacillus sporları, Clostridium sporları taşınabilir. Bu mikroorganizmaların dışında suda doğal olarak bulunan Cellulomonas, ototrof algler ve serbest yüzücü protozoalar da bulunur. 50
IX. 4. Kirlenmiş Su Mikrobiyolojisi Yapay olarak yapılan deşarjlar, sızıntı veya doğrudan dökülen atıklarla kirletilmiş sulardır. Kirlenmiş su kitleleri besin maddelerince zengindir. Besin maddeleri yönünden zengin olmaları mikrobiyal çoğalmayı hızlandırır ve arttırır. Enterovirüsler, Hepatit virüsü, Mycobacterium, Salmonella, Enterobacter, Candida atıksularda bol miktarda bulunur. Parazitlern %90 ı hayvanlardan gelir (Tenya, Ascaris). Kirlenmiş suların içinde hastalıklar konusunda bahsedilen sıcakkanlı memelilerin bağırsaklarında bulunan Koliform grubu bakteriler (Escherichia coli, Enterobacter, Klebsiella, Citrobacter) koliform olmayan bakteriler (Streptococcus, Proteus, Pseudomonas) ve diğer anaerobik mikroorganizmaları içerebilirler. Koliform bakterileri su kirlenmesini gösteren önemli parametrelerdir. 51 Evsel atık sularda biyolojik kirlilik ile ilgili bazı mikroorganizmaların sayıları aşağıdaki düzeyde bulunur. Toplam Bakteri 10 9 10 10 / 100 ml Koliform 10 7 10 9 / 100 ml Fecal Streptococci 10 5 10 6 / 100 ml Salmonella typhosa 10 1 10 4 / 100 ml Protozoo cysts 10 1 10 3 / 100 ml Virüs 10 2-10 4 / 100 ml 52
Toplam Bakteri (Aerofilik mezofilik bakteriler): Aerofilik mezofilik bakteriler gıda ya da su örneklerinde bulunan tüm bakterileri ifade ettiği için genellikle toplam canlı olarak adlandırılırlar. Toplam aerobik mezofilik bakteri olarak değerlendirilen sayının içinde patojenler de bulunur ve su kalitesi belirlenmesinde kullanılan en uygun analiz metotlarından biridir. 53 Toplam Koliform: Tatlı sudaki normal kirlenme göstericisi organizmalar koliform bakterileridir. Enterobacteriaceae familyasında yer alan gram negatif, çubuk şeklinde, fakültatif anaerob, spor oluşturmayan, safra tuzu içeren besiyerlerinde fermantasyon yolu ile laktozdan 35 C de 48 saat içerisinde asit ve gaz oluşturan bakterilerdir. Toprakta ve bitkilerde bulunabildiği gibi en yaygın olarak sıcakkanlı hayvanların bağırsaklarında görülürler. 54
Kirlenmeyi çok hassas göstermemekle birlikte analizi kolay olduğundan koliform bakterileri analizleri su kalitesini gösteren indikatör testler olarak kullanılırlar. Toplam ve fekal koliformların farkı fekal koliformların 44,5 ± 0,5 C sıcaklıkta çoğalabilme yeteneğidir. Fekal koliformlar sürekli yalnız insan ve sıcakkanlı hayvan dışkısında bulunan bakterilerdir. 55 Bu organizmalar patojen olmayıp suda mevcut olmaları dışkı ile bir kirlenmeyi ve buna bağlı olarak potansiyel bir tehlikeyi işaret eder. Ancak belli durumlarda ishale ve fırsatçı idrar yolu enkeksiyonlarına neden olabilmektedirler. Tifo, dizanteri, kolera gibi hastalıklar bir bağırsak enfeksiyonu olduğundan, koliform bakterilerinin herhangi bir suda bulunması, yukarıdaki hastalıkların amili olan bakterilerin o suda var olacağı ihtimalini gösterir. Yani bu bakteriler böylesi bir tehlikenin indikatörüdürler. Bu sebepten bunların suda olmayışları patojen bakterilerin olmayışının bir göstergesidir. Dışkının 1 gramında 10 5 10 6 civarında bakteri mevcuttur ve bunların % 95 'i koliform grubu bakteriler teşkil etmektedir. 56
Toplam koliformlar geçmişte en yaygın olarak kullanılan indikatör bakterilerdir. Genellikle içme suyu arıtma sistemlerinin verimliliğini ve dağıtım şebekelerinin kalite kontrolü için kullanılmaktadır. Aynı zamanda yakın geçmişte gerçekleşen fekal kirlenmeyi belirlemede kullanılır. Bununla beraber klorlanmaya karşı yeterli direnci olmadığından patojenik protozoaların ve virüslerin varlığını göstermede yetersiz kalır. 57 Koliform Bakteriler 58
Fekal Koliform: Koliform grubu bakteriler arasında bağırsak orjinli bakteriler fekal koliformlar olarak adlandırılır. Bazı koliformlar sadece enterik bakteri olmadığından ve bitki ve toprak örneklerinde de bulunduğundan, gıda ve suyla ilgili birçok standart fekal koliformları da içermektedir. Fekal koliformlar genellikle insan ve hayvan bağırsaklarında bulunur. Suda fekal koliform analizleri, suya lağım atığının ya da hayvan dışkısının bulaşıp bulaşmadığını tespit etmek için indikatör testler olarak kullanılır. 59 Fekal koliformlar, toplam koliformlar grubundan daha spesifik dışkı indikatörüdür. Günümüzde birçok ülkede toplam veya fekal koliformlar yerine E.coli ölçümü tercih edilmektedir. 60
Toplam koliformlar; Escherichia coli, Klebsiella, Enterobacter ve Citrobacter türlerinden oluşmaktadır. Fekal koliformlar ise E. coli ve Klebsiella türlerinden oluşmaktadır. 61 Escherichia coli ; Koliform grubu bakterilerin önemli bir türüdür, 2 4 µm boyunda 0,4 0,7 µm eninde, düz, uçları yuvarlak çomak biçiminde bakterilerdir. Hareketleri tifo basiline (Salmonella typhi ) göre daha yavaştır. Escherichia coli fakültatif anaeroptur. Optimal üremesi 35 o C dir. Normal besiyerinde kolay ve bol ürerler. Sıvı besiyerinde homojen olarak ürerler ve kültürleri feçes (dışkı) kokusundadır. 62
İnsan, sıcakkanlı hayvanlar ve kuşların normal bağırsak floralarında bulunurlar. Bu yüzden bağırsak kaynaklı patojenlerin oluşturduğu su kirliliğinin belirlenmesinde en basit ve yaygın analiz metodudur. 63 E. coli 64
E. coli 65 Anaerobik mikroorganizmaların çoğalması sudaki çözünmüş oksijen miktarının kritik değerlere ve hatta sıfıra inmesi sonucunu yaratabilir. Aynı zamanda su kitlesinde yaşanacak bir ötrofikasyon da anaerobik mikrobiyal aktivitenin meydana gelmesine neden olabilir. Bu anaerobik mikrobiyal aktivite sonucu oluşan metan gazı kirlenmiş sularda kötü tat ve koku oluşumuna neden olur. 66
Kirlenmiş sularda anaerobik faaliyetlerde bulunan bakterilere örnek olarak Desulfovibrio, Clostridium, Bacteriodes, Enterococ, Pseudomonas verilebilir. 67 Fekal Streptococcus (Enterecoccus): Entercoccuslar gram (+) fakültatif anaerob bakterilerdir. Hayvanların bağırsaklarında, kuşlarda ve böceklerde, aynı zamanda suda ve gıdalarda bulunur. Sulara kolayca bulaşıp canlılıklarınızı sürdürebildikleri için su analizlerinde bulunmaları fekal kontaminasyon olarak nitelendirilir. Daha dayanıklı ve uzun süre yaşayabilen bir bakteri grubu olarak Enterokoklar fekal kirlenme indikatörü olarak öne çıkmaktadırlar. 68
Ayrıca deniz ve tatlı su örneklerinde en önemli bakteriyal indikatör olarak kullanılırlar. Enterokoklar içinde yer alan fekal streptokoklar da sularda kalite indikatörü olarak kullanılan mikroorganizmalardandır. 69 Enterococcus 70
Pseudomanas: Gram (-) aerobik ve genellikle hareketli çubuk şeklinde bakterilerdir. Pseudomanas aeruginosa genellikle saprofit bir türdür. Aynı zamanda fırsatçı bir patojendir. Özellikle orta kulak ve üriner sistem enfeksiyonlarına yol açtığı için yüzme sularında bulunması istenmez. Ayrıca şişelenmiş sularda da Pseudomanas analizi yapılır. 71 Pseudomanas aeruginosa 72
Clostridium; Gram pozitif, tamamen anaerobik, fermentatif türler içermektedir. Endospor oluşturma özelliğine sahiptirler. Endospor oluşturan bakteriler insanlar ve hayvanlar için patojen olanları, saprofit toprak organizmalarıdır ve konakçılarını tesadüfen enfekte ederler. Clostridiumların birçoğu, fermente ettiği şekerlerden son ürün olarak bütirik asit elde eder. Bunlardan bazıları aseton ve bütanol da oluşturabilirler. 73 Clostridium botulinum: Botulizm Clostridium tetani : Tetanos Clostridium perfringens: Gazlı kangren e sebep olmaktadır. Hem amino asit hem de şeker fermentasyonu yapan diğer Clostridium lar birçok hastalığa sebep olur. 74
75 76
77