KARAYOLLARINDA TRAFİK YOĞUNLUĞUNUN YUMURTA AĞIR METAL İÇERİĞİNE ETKİSİ Yavuz AKMAZ Y.Lisans Tezi Zootekni Anabilim Dalı Yrd.Doç. Dr. Ahmet ŞEKEROĞLU 2009 Her hakkı saklıdır
ii T.C. GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ZOOTEKNİ ANABİLİM DALI Y. LİSANS TEZİ KARAYOLLARINDA TRAFİK YOĞUNLUĞUNUN YUMURTA AĞIR METAL İÇERİĞİNE ETKİSİ Yavuz AKMAZ TOKAT 2009 Her hakkı saklıdır
iii TEZ BEYANI Tez yazım kurallarına uygun olarak hazırlanan bu tezin yazılmasında bilimsel ahlak kurallarına uyulduğunu, başkalarının eserlerinden yararlanılması durumunda bilimsel normlara uygun olarak atıfta bulunulduğunu, tezin içerdiği yenilik ve sonuçların başka bir yerden alınmadığını, kullanılan verilerde herhangi bir tahrifat yapılmadığını, tezin herhangi bir kısmının bu üniversite veya başka bir üniversitedeki başka bir tez çalışması olarak sunulmadığını beyan ederim. Yavuz AKMAZ
i ÖZET Y. Lisans Tezi KARAYOLLARINDA TRAFİK YOĞUNLUĞUNUN YUMURTA AĞIR METAL İÇERİĞİNE ETKİSİ Yavuz AKMAZ Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Zootekni Anabilim Dalı Danışman: Yrd. Doç. Dr. Ahmet ŞEKEROĞLU Bu çalışmada Erzincan ve Erzurum illerini birbirine bağlayan E-5 karayolunun Erzincan İli ile Tercan İlçesi arasında kalan bölümünde, karayoluna 0-250 m, 251-500 m, 501-750 m, 751-1000 m ve 1000 m den uzak mesafelerdeki köylerden alınan tavuk yumurtalarının ağır metal konsantrasyonları araştırılmıştır. Karayollarından uzaklıklığın yumurta demir, bakır, çinko ve kurşun içeriğine etkisi önemsiz bulunmuştur (P>0,005). Karayollarından uzaklığın yumurta mangan içeriğine etkisi önemli bulunmuştur (P<0,05). Bu çalışma alanında trafik yoğunluğundan kaynaklanan çevre kirliliğinin yumurta ağır metal içeriğine etkisinin önemli olmadığı söylenebilir. 2008, 46 sayfa Anahtar Kelimeler: Trafik yoğunluğu, Tavuk yumurtası, Ağır metal.
ii ABSTRACT Master Thesis EFFECT OF TRAFIC DENSITY OF HIGWAYS ON HEAVY METAL CONTENT OF EGG Yavuz AKMAZ Gaziosmanpaşa University Graduate School of Natural and Applied Science Department of Animal Science Supervisor: Asst. Prof. Dr. Ahmet ŞEKEROĞLU In this study, heavy metal contents of egg have investigated on chicken eggs collected in Erzincan and Tercan region in distances 0-250 m, 251-500 m, 501-750 m, 751-1000 m and 1001-more far away from E-5 highway which connects Erzurum and Erzincan The effect of distance from highway has been found out that is not important on egg iron, copper, zinc and lead contents (P>0,05). The effect of distance from highway has been found out that is important on egg manganese content (P<0,05). In this study area, it may say that the environmental pollution sourced from traffic density is not important on heavy metal contents of egg. 2008, 46 pages Key Words: Traffic Density, Laying Hen Egg, Heavy Metal.
iii TEŞEKKÜRLER Tezimin hazırlanmasında bana yol gösteren, yardımlarını esirgemeyen, tecrübelerinden büyük ölçüde yararlandığım tez danışmanım Sayın Yrd. Doç. Dr. Ahmet ŞEKEROĞLU na, analizlerin yapılmasında yardımcı olan Sayın Doç. Dr. Mustafa TÜZEN, Araş. Gör. Demirhan İSAK ve Uzman Özgür ULUÖZLÜ ye, eğitim-öğrenim hayatım boyunca her türlü desteği sağlayan dayım Turgut DENGİ ye, babam Ahmet Yaşar AKMAZ a, annem Nurhayat AKMAZ a ve yüksek lisans öğrenimime başlamada çok büyük desteğini gördüğüm eşim Suna AKMAZ a teşekkürü bir borç bilirim. Yavuz AKMAZ Ocak, 2009
iv İÇİNDEKİLER ÖZET...i ABSTRACT...ii TEŞEKKÜRLER...iii İÇİNDEKİLER... iv ŞEKİLLER DİZİNİ... vi ÇİZELGELER DİZİNİ...vii SİMGELER VE KISALTMALAR...ix 1. GİRİŞ... 1 2. KAYNAK ÖZETLERİ... 5 2.1. Ağır metallerin genel özellikleri... 5 2.1.1. Ağır metallerin tanım ve özellikleri... 5 2.1.2. Ağır metallerin doğaya yayınımları... 6 2.1.3. Ağır metallerin etki mekanizması ve zehirliliğini etkileyen faktörler... 8 2.1.4. Ağır metallerin kirliliği... 9 2.1.5. Ağır metallerin biyotransformasyonu... 10 2.1.6. Ağır metallerin organizmadan atılması... 10 2.1.7. Çalışılan ağır metaller... 10 2.1.7.1. Bakır (Cu)... 10 2.1.7.2. Kurşun (Pb)... 13 2.1.7.3. Kadmiyum (Cd)... 14 2.1.7.4. Çinko (Zn)... 15 2.1.7.5. Mangan (Mn)... 16 2.1.7.6. Demir (Fe)... 16 2.1.8. Hayvansal ve bitkisel ürünlerde ağır metal konsantrasyonları... 16 3.MATERYAL VE YÖNTEM... 23 3.1. Materyal... 23 3.1.1. Yumurta örneklerinin alınması... 28 3.2. Metot... 29 3.2.1. Örneklerin analiz için hazırlanması... 29 3.2.2. Örneklerin analizi... 30 3.2.3. Kullanılan istatistiksel metotlar... 30 4.BULGULAR..... 31 4.1. Yumurta ağır metal içerikleri... 31
v 4.1.1. Yumurta demir (Fe) içeriği... 31 4.1.2. Yumurta mangan (Mn) içeriği... 32 4.1.3. Yumurta bakır (Cu) içeriği... 34 4.1.4. Yumurta çinko (Zn) içeriği... 36 4.1.5. Yumurta kurşun (Pb) içeriği... 37 4.2. Karayollarında uzaklık ile yumurta ağır metal içeriği arasındaki ilişki... 39 5. TARTIŞMA VE SONUÇ... 40 KAYNAKLAR... 41 ÖZGEÇMİŞ... 46
vi ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil Sayfa Şekil 2.1.2.1. Şematik olarak ağır metallerin doğaya yayınımları.....7 Şekil 2.1.3.1. Ağır metal etkilerinin derişimle değişimi... 8 Şekil 3.1.1 Araştırma bölgesinin haritası....23 Şekil 3.1.2. Erzincan ili ile Tercan ilçesini gösterir harita...28 Şekil 3.2.2.1. Analizlerin yapıldığı Atomik Absorpsiyon Spektrofotometre...30 Şekil 4.1.1.1 Karayollarında farklı mesafedeki yumurtaların Fe içeriği..32 Şekil 4.1.2.1 Karayollarında farklı mesafedeki yumurtaların Mn içeriği...34 Şekil 4.1.3.1 Karayollarında farklı mesafedeki yumurtaların Cu içeriği 35 Şekil 4.1.4.1 Karayollarında farklı mesafedeki yumurtaların Zn içeriği. 37 Şekil 4.1.5.1 Karayollarında farklı mesafedeki yumurtaların Pb içeriği.39
vii ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge 2.1.8.1.Tsaisa Ördeklerinin kan ve dokularında Kurşun (Pb) miktarı... 18 Çizelge 2.1.8.2. Kuluçkada yatan ötücü kuşların dışkı ve tüyünde ağır metal içeriği.. 19 Çizelge 2.1.8.3. Karayollarından farklı uzaklıktaki toprak ağır metal içeriği... 20 Çizelge 2.1.8.4. Karga yumurtalarında ağır metalin yıllara göre değişimi (ppb)... 20 Çizelge 2.1.8.5. Farklı çalışma bölgelerinde keçi, koyun ve deve kıllarının ağır metal konsantrasyonları (µ/g)... Çizelge 2.1.8.6. Farklı üretim sistemleri ve farklı yörelere göre barındırılan tavuklardan elde edilen yumurtalardaki ağır metal içeriği (mg/kg) 21 22 Çizelge 3.1.1. Erzincan ili arazisinin kullanıma göre dağılımı... 25 Çizelge 3.1.2.Erzincan ili hayvan varlığı ve hayvansal üretim miktarı... 26 Çizelge 3.1.3. Erzincan İlinde tavukçuluk tesislerine ait bilgiler... 27 Çizelge 3.1.4. Erzincan ilinde kümes hayvanları mevcutlarının ilçelere göre dağılımı... 27 Çizelge 4.1.1.1. Karayollarından farklı mesafedeki tavuk yumurtasının yumurta demir içeriği, µg /g)... Çizelge 4.1.1.2. Karayollarından farklı mesafedeki tavuk yumurtasının yumurta demir seviyesi, (µ g/g)... Çizelge 4.1.2.1. Karayollarından 0-250 m, 251-500 m, 501-750 m, 751-1000 m ve 1001 m üzerindeki mesafedeki tavuk yumurtasının yumurta mangan seviyesi (µ/g)... Çizelge 4.1.2.2. Karayollarından 0-500 m, 501-1000 m ve 1001 m üzerindeki mesafedeki tavuk yumurtasının yumurta mangan seviyesi, (µ/g)..... Çizelge 4.1.3.1. Karayollarından 0-250 m, 251-500 m, 501-750 m, 751-1000 m ve 1001 m üzerindeki mesafedeki tavuk yumurtasının yumurta bakır (Cu) içeriği, (µ/g)... Çizelge 4.1.3.2. Karayollarından 0-500 m, 501-1000 m ve 1001 m üzerindeki mesafedeki tavuk yumurtasının yumurta bakır içeriği, (µ/g)... 31 32 33 33 35 35 Çizelge 4.1.4.1. Karayollarından 0-250 m, 251-500 m, 501-750 m, 751-1000 m ve 1001 m üzerindeki mesafedeki tavuk yumurtasının yumurta Çinko (Zn) içeriği, (µ/g).. 36 Çizelge 4.1.4.2. Karayollarından 0-500 m, 501-1000 m ve 1001 m üzerindeki mesafedeki tavuk yumurtasının yumurta Çinko içeriği, (µ/g).. 37
viii Çizelge 4.1.5.1. Karayollarından 0-250 m, 251-500 m, 501-1000 m ve 1001 m üzerindeki mesafedeki tavuk yumurtasının yumurta Kurşun (Pb) içeriği, (µ/g) Çizelge 4.1.5.2. Karayollarından 0-500 m, 501-1000 m ve 1001 m üzerindeki mesafedeki tavuk yumurtasının yumurta kurşun içeriği, (µ/g)... Çizelge 4.2.1. Karayollarından uzaklık ile yumurta Fe içeriği, Mn içeriği, Cu içeriği, Zn içeriği ve Pb içeriği arasındaki korelasyon 38 38 39
ix SİMGELER VE KISALTMALAR Bu çalışmada kullanılmış bazı simgeler ve kısaltmaların açıklamaları aşağıda verilmiştir. Simgeler Zn Cd Pb Cu Co Cr F Fe Mn Se Ni Si V As Be Hg Sb μ m 3 Açıklama Çinko Kadmiyum Kursun Bakır Kobalt Krom Fluor Fe Mangan Selenyum Nikel Silisyum Vanadyum Arsenik Berilyum Civa Antimon Mikro Metreküp Kısaltmalar AA Min Maks L Kg g n PVC Açıklama Atomik absorbsiyon Minimum Maksimum Litre Kilogram Gram nano Polivinil Klorür
x ppm ppb HNO 3 H 2 O 2 x S x ÖNMSZ Milyonda bir kısım Milyarda bir kısım Nitrik asit Hidrojen peroksit Aritmetik ortalama Ortalamanın Standart Hatası Önemsiz
1 1.GİRİŞ Günümüzün en büyük sorunlarından birisi teknolojiye paralel olarak artan ve yaşamı olumsuz etkileyen çevre kirliliğidir. Toprak, su, hava gibi çevreyi oluşturan öğeler; başta insan olmak üzere bitki ve hayvanların etkileri ile kirlenmektedir. Özellikle endüstrileşme ve kentleşme, taşıtlar, organik kimyasallar, deterjanlar, pestisitler, radyoaktif maddeler, ağır metaller vb. bağlı olarak artan çevre kirliliği, canlılar üzerinde tehlikeli olabilecek boyutlara ulaşmıştır. Doğrudan ve dolaylı yollardan çevre kirliliği probleminden her çeşit organizmanın etkilenmesi, bu problemin büyüklüğünü ve tehlikesini arttırmaktadır (Zengin ve Munzuroğlu, 2004; Zengin ve Munzuroğlu, 2005; Kılınç, 2006). Toksik ağır metaller, canlılar üzerinde oluşturabileceği potansiyel risk sebebiyle son yıllarda önemli bir konu haline gelmiştir. Endüstriyel faaliyetler, motorlu taşıtların egzozları, maden yatakları ve işletmeleri, volkanik faaliyetler, tarımda kullanılan gübre ve ilaçlar ile kentsel atıklar ağır metallerin çevreye yayılmasına neden olan elementlerden bazılarıdır. Besin zinciri ve biyolojik döngünün temel basamağı konumundaki bitkilerin ve hayvansal ürünlerin ağır metal kirliliğinden etkilenmesi kaçınılmazdır (Zengin ve Munzuroğlu, 2004; Zengin ve Munzuroğlu, 2005). Gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde artan nüfusa bağlı olarak taşıt trafiğinde meydana gelen konsantrasyonlar her ne kadar sosyal açıdan bireysel olarak bir gelişme sağlasa da; toplumsal ve ekolojik olarak çevreye etkileri küçümsenmeyecek kadar fazladır (Dülgeroğlu, 2002 ; Akçay, 2005). Motorlu taşıtların egzozlarından çıkan zehirleyici gaz ve dumanlar havayı, toprağı ve suyu kirletmekte, araçların hızlı hareket etmeleri yol yüzeyinde tozlanmaya neden olmaktadır.
2 Kirletici kaynaklar; evsel kaynaklardan trafiğe ve çok karmaşık yapıdaki endüstrilere kadar geniş bir dağılım göstermektedir (Tünay, 1997). Ayaz (1989) a göre motorlu araçların neden olduğu hava kirliliği, endüstri, enerji ve ısınmadan kaynaklanan kirlilikten daha fazladır. Kirliliğin %60 ı motorlu araçlardan, %18 i endüstri tesislerinden, %14 ü enerjiden ve %8 i ısınma atıklarından ileri gelmektedir (Akçay, 2005). Ayrıca hava kirliliğine sebep olan azot oksitlerin %51, karbonmonoksitin %75, kurşunun %80, partiküllerin %17 oranında ulaşım kökenli olduğu belirtilmektedir (Tırıs, 1995). Atık suda bulunan ağır metallerin önemli bir miktarı arıtma çamurlarında bulunurlar. Çözünmüş kısımlar ise yüzey suları ve denizlere ulaşarak bu bölgelerde kalırlar. Buralardan ağır metaller tekrar mobilize olarak içme sularına ve besin zincirine ulaşabilirler. Besin zincirine ulaşan ağır metaller kimyasal veya biyolojik olarak bünyeden atılamazlar ve birikirler (Kahvecioğlu ve ark., 2004a). Kirlenen çevre nedeniyle miktarları giderek artan ve önemli kirleticilerden olan ağır metaller çevremizde sorun olan kontaminasyon kaynakları haline gelmişlerdir. Çevresel dönüşüm içerisinde gıda maddelerine bulaşan ağır metaller gıda zinciri yoluyla insan vücuduna ulaşmaktadır. Böylece kontamine olmuş gıda maddesinin tüketilmesi ile vücuda alınan ağır metaller konsantrasyon ve vücutta tutulma miktarına bağlı olarak önemli ani ölümlerle bile sonuçlanabilecek sağlık sorunlarına yol açabilirler (Kahvecioğlu ve ark., 2004a). Önemli çevre kirleticileri olmaları nedeniyle ağır metal ve metal bileşiklerinin insan ve hayvan sağlığı üzerindeki etkileri son yıllarda giderek daha fazla ilgi çekmektedir. Yiyecekler ağır metallerin vücuda alınması için ana kaynaklardan birisidir. Kurşun ve diğer ağır metaller
3 besin kontaminantları olarak adlandırılan ve besinlere isteğimiz dışı bulaşan kimyasal maddelerdir (Hızel ve Şanlı, 2006). Ağır metallerin gıdalara bulaşmasına çevresel faktörlerin katkıda bulunduğu belirtilmektedir. Buna göre arsenik gibi bazı metaller tabii olarak bulunurken, kurşun gibi bazı elementler endüstriyel ve insan kaynaklı kirlenmelerden kaynaklanmaktadır. Kadmiyum gibi metaller de bazı fosforlu gübrelerden kaynaklanmaktadır (Anonim, 1999). Türkiye nin gerek hızla sanayileşmesi ve gerekse her geçen gün artan bir trafik yoğunluğuna maruz kalması, diğer birçok kirleticiyle beraber ağır metallerin de çevredeki miktarlarını arttırmaktadır (Munzuroğlu ve Gür, 2000). Ağır metaller yönünden dikkat edilecek gıdalardan birisi de; aslında doğal halleri ile her yaştan insanın beslenmesinde önemli yer tutan yumurtadır. Özellikle çocukların gelişiminde önemli yeri olan yumurtanın, bu şekilde bir risk taşıması konunun önemini artırmaktadır. Ağır metallerin yumurtaya kontaminasyon yolları ise su, hava ve yem olarak sıralanabilir (Şekeroğlu, 2002; Şekeroğlu ve ark., 2007). Entansif yetiştiricilikte besin zinciri ( tavukların yiyeceği yem ve içecekleri su) kontrol altına alınabilmesine karşın, köy tavukçuluğunda yem ve suyu kontrol altına almak çok zordur. Tavuklar serbestçe dolaştığı, yem yediği ve su içtiği için çevresel kaynaklı ve trafikten kaynaklanan ağır metal bulaşmalarından kolayca etkilenebilmektedirler (Şekeroğlu, 2002; Şekeroğlu ve ark., 2007). Türkiye de köy yumurtalarının trafikten kaynaklanan yumurta ağır metal kirlilik düzeyleri ile ilgili olarak yapılan çok az çalışma vardır (Şekeroğlu, 2002; Turan ve Saylam, 2006; Şekeroğlu ve ark., 2007). Bu nedenle Türkiye de yumurta ağır metal konsantrasyonlarından kaynaklanan bir sağlık tehlikesi olup olmadığı bilinmemektedir. Bu çalışmayla Erzincan ilinde E-80 (Erzincan Tercan) karayolu üzerinde araç yoğunluğundan kaynaklanan hava
4 kirliliğinin, köy tavuklarından elde edilen yumurtalarda ağır metaller yönünden bir etkisinin olup olmadığı araştırılmıştır.
5 2. KAYNAK ÖZETLERİ 2.1. Ağır metallerin genel özellikleri 2.1.1. Ağır metallerin tanım ve özellikleri Ağır metaller yerkabuğunda doğal olarak bulunan bileşiklerdir. Bozulmaz ve yok edilemezler. Küçük bir miktar da gıdalar, içme suyu ve hava yolu ile vücudumuza girerler. İnsan vücudunun metabolizmasını sürdürmek için gerekli olan bazı ağır metaller (bakır, çinko vb), yüksek konsantrasyonlarda alınırlarsa toksik etkili olabilirler ( Anonim, 2007a). Ağır metal, fiziksel özellik açısından içeriği 5 g/cm 3 ten daha yüksek olan metaller için kullanılır. Bu gruba kurşun, kadmiyum, krom, demir, kobalt, bakır, nikel, civa ve çinko olmak üzere 60 tan fazla metal girmektedir. Bu elementler yer kürede genellikle karbonat, oksit, silikat ve sülfür halinde stabil bileşik olarak veya silikatları halinde bulunurlar (Kahvecioğlu ve ark., 2004a). Bu metallerden bazıları (Cu ve Zn) canlı organizmalar için iz miktarda gereklidir. Bu iz elementlerin büyüme ve üreme için optimal sınırları dardır. Bu iz elementlerin az miktarı vücut için gereklidir. Fazlalığı ise organizmalar için zararlıdır (Pelgrom ve ark., 1994). Bigersson ve ark., (1988) na göre, ağır metaller biyolojik proseslere katılma derecelerine göre, yaşamsal ve yaşamsal olmayan olarak sınıflandırılırlar. Yaşamsal olarak tanımlananların organizma yapısında belirli bir konsantrasyonda bulunmaları gereklidir ve bu metaller biyolojik reaksiyonlara katıldıklarından dolayı düzenli olarak besinler yoluyla alınmaları zorunludur. Örneğin bakır hayvanlarda ve insanlarda kırmızı kan hücrelerinin ve bir çok
6 oksidasyon ve redüksiyon prosesinin vazgeçilmez parçasıdır (Kahvecioğlu ve ark., 2004a). Buna karşın, John ve ark. (1996) nın belirttiğine göre yaşamsal olmayan ağır metaller çok düşük konsantrasyonda dahi psikolojik yapıyı etkileyerek sağlık problemlerine yol açabilmektedirler. Bu gruba en iyi örnek kükürtlü enzimlere bağlanan civadır (Kahvecioğlu ve ark., 2004a). Bryan (1976) a göre; ağır metaller 3 ana gruba ayrılır. Bunlar; organizma için gerekli elementler ( Co, Cr, Cu, F, Fe, Mn, Se ve Zn), organizma için gerekli olabilen elementler (Ni, Si, Sn ve V) ve organizma için toksik elementler (As, Be, Cd, Hg, Pb, Si ve Sb) şeklindedir (Akgün, 2006). Bazı ağır metaller uygun konsantrasyonlarda enzim faaliyetleri için gerekli ise de, bunlar doğal konsantrasyonlar aşıldığında önemli bir enzim engelleyici grubu oluştururlar. Ag, Hg, Cu, Cd ve Pb gibi metaller bu sebeple zehir etkisi yaparlar. Ağır metaller, organizmalara gerekli olsun ya da olmasın, yüksek konsantrasyonda potansiyel olarak zehir etkisine sahiptirler (Akgün, 2006). Bir ağır metalin yaşamsal olup olmadığı dikkate alınan organizmaya da bağlıdır. Örneğin nikel bitkiler açısından toksik etki gösterirken, hayvanlarda iz elementi olarak bulunması gerekir (Kahvecioğlu ve ark., 2004a). 2.1.2. Ağır metallerin doğaya yayınımları Ağır metallerin doğaya yayınımları dikkate alındığında çok çeşitli sektörlerden farklı işlem kademelerinden biyosfere ağır metal atılımı gerçekleştiği bilinmektedir. Şekil 2.1.2.1 de
7 farklı sektörlerden biyosfere ağır metal yayınımı şematik olarak verilmiştir (Kahvecioğlu ve ark., 2004a). 2004a) Şekil 2.1.2.1. Şematik olarak ağır metallerin doğaya yayınımları (Kahvecioğlu ve ark., Ulaşım araçlarından havaya atılan ağır metaller, sonuçta karaya ve buradan bitkiler ve besin zinciri yoluyla da hayvanlara ve insanlara ulaşırlar ve aynı zamanda hayvan ve insanlar tarafından havadan aeresol olarak veya toz halinde solunurlar. Besin zincirine ulaşan ağır metaller kimyasal veya biyolojik olarak bünyeden atılamazlar ve birikirler (Doğan ve Certel, 1999).
8 2.1.3. Ağır metallerin etki mekanizması ve zehirliliğini etkileyen faktörler Bazı sistemlerde ağır metallerin etki mekanizması konsantrasyona bağlı olarak değişir. Bu tür organizmalarda metallerin içeriği dikkate alınmalıdır. Şekil 2.1.3.1 de ağır metallerin vücut sıvısındaki konsantrasyona bağlı olarak etkileri şematik olarak verilmiştir (Kahvecioğlu ve ark., 2004a). Şekil 2.1.3.1. Ağır metal etkilerinin derişimle değişimi (Kahvecioğlu ve ark., 2004a) Şekilden görüldüğü gibi ağır metaller konsantrasyon sınırını aştıkları zaman toksik olarak etki gösterirler. Ağır metaller canlı bünyelerde sadece konsantrasyonlarına bağlı olarak etki göstermezler, etki canlı türüne ve metal iyonunun yapısına bağlıdır (çözünürlük değeri, kimyasal yapısı, redoks ve kompleks oluşturma yeteneği, vücuda alınış şekline, çevrede
9 bulunma sıklığına, lokal ph değeri vb.). Bu nedenle özellikle düzenli olarak tüketildiğinden dolayı içme sularının ve yiyeceklerin içerebileceği maksimum konsantrasyon sınır değerleri sınırlandırılmıştır (Kahvecioğlu ve ark., 2004a). Ağır metaller tehlikelidir, çünkü biyobirikme eğilimlidirler. Biyobirikim zamanla biyolojik bir organizmada bir kimyasal içeriğin, kimyasalın doğadaki içeriğiyle karşılaştırıldığında artması demektir. Bileşikler herhangi bir zamanda canlı şeylerde birikebilirler ve onların vücuda alınmaları ve depolanması metabolize edilmelerinden veya atılmalarından daha hızlıdır. Halen daha, ağır metallerden kaynaklanan gıda zehirlenmeleri çok nadirdir ve çoğu durum sadece çevresel kirlenmeden sonra meydana gelir (Anonim, 2007a). 2.1.4. Ağır metallerin kirliliği Sağlık üzerinde olumsuz etkileri olan ağır metallerin başlıcaları kurşun, civa, kadmiyum, arsenik, bakır, çinko ve kromdur. Kurşuna bağlı zehirlenme tablosu, kurşun kapların ve boruların kullanılması sonucu eski Roma da görülmüştür. Günümüzde ise, ağır metaller başlıca, kontrolsüz endüstriyel atıklar şeklinde çevreyi kirletmektedir. Aslında, bu metaller, eser miktarlarda toprakta bulunur, ancak endüstriyel atıklar nedeniyle yüksek dozlarda kirlenme olur ve sağlık sorunları ortaya çıkar. Bu metallerden arsenik ve kadmiyum kansere, civa mutasyonlara ve genetik bozukluklara, kurşun, civa, bakır beyin ve kemik hastalıklarına neden olur (Bilir, 2003).
10 2.1.5. Ağır metallerin biyotransformasyonu Çeşitli yollardan vücuda alınan ağır metaller, lipofilik özellik kazanarak plazmada dağılıma uğradıktan sonra, enzimlerin katalitik etkisiyle kimyasal reaksiyonlara girerek hidrofilik metabolitlere dönüşürler. Bu metabolik çevirimde, lipidde çözünen apolar nitelikteki metallerin, daha polar yapılara dönüşerek atılımları kolaylaşır. Kimyasal maddelerin biyotransformasyonunu katalizleyen başlıca enzimler karaciğerde yerleşmişlerdir. Bu nedenle karaciğerin; kan dolaşımı ile karaciğere gelen kimyasal maddeleri depolama, dağılım ve safra ile atılımlarından önce, metabolize etme kapasitesi çok etkilidir. Ayrıca biyotransformasyon, karaciğer dışında akciğer, böbrek ve bağırsakta, deri, plasenta ve adrenal bezde gerçekleşebilir (Akgün, 2006). 2.1.6. Ağır metallerin organizmadan atılması Kirleticiler, organizmalardan çözülebilir veya partikül formlarından biriyle uzaklaştırılır. Element veya bileşiğe bağlı olarak çözünebilir kısmının ayrılması, pasif olarak iyon değiştirme veya aktif olarak metabolik boşaltım yoluyla gerçekleşir (Akgün, 2006). 2.1.7. Çalışılan ağır metaller 2.1.7.1. Bakır (Cu) Endüstride bakırın önemli rol oynamasının ve çeşitli alanlarda kullanılmasının nedeni çok farklı özelliklere sahip olmasıdır. Bakırın en önemli özelliklerinin arasında yüksek elektrik ve
11 ısı iletkenliği, aşınmaya ve korozyona direnci, çekilebilme ve dövülebilme özellikleri sayılabilir. Ayrıca alaşımları çok çeşitli olup endüstride (otomotiv, basınçlı sistemler, borular, vanalar, elektrik santralleri ve elektrik, elektronik vd.) değişik amaçlı kullanılmaktadır (Anonim, 2001a). Bakır genel kimyasal özelliklerinden dolayı doğaya yayınımı açısından Atmofil (hava sever) grupta yer almasına rağmen, havada bulunan bakır içeriği üretim yapan sanayi birimine uzaklığına bağlıdır. Bakır Lithofil (kaya sever) elementler gibi suda çözünerek geniş bir alana dağılabilir. Bu nedenle de çevresel açıdan iki grubun arasında değerlendirilir. Atmosfere yayılan bakırın ancak % 1 i biyolojik kullanılabilir iyon halinde kalırken diğer kısım sedimente olarak çökelir (Kahvecioğlu ve ark., 2004b). Tarımsal kesimlerde havadaki ortalama bakır içeriği 5-50 ng/m 3 iken, endüstriyel kirletilmemiş bölgelerdeki deniz suyundaki bakır içeriği 0.15 μg/l ve tatlı suda ise 1-20 μg/litre dir. Doğal suların ph değerine bağlı olarak çözünürlük sınırındaki azalma sonucu suların dibinde çökelir ve doğal yeraltı tatlı suların çökeleklerinde yaklaşık 16 5000 mg/kg (kuru ağırlık) arasında ve deniz dibinde ortalama 2-740 mg/kg (kuru ağırlık) bakır bulunur. Kirletilmemiş toprakta bakır içeriği ortalama 30 mg/kg (sınır değeri 2-250 mg/kg) seviyelerindedir (Kahvecioğlu ve ark., 2004b). Bakırın bitkiler ve canlılar üzerindeki etkisi, kimyasal formuna ve canlının büyüklüğüne göre değişir. Küçük ve basit yapılı canlılar için zehir özelliği gösterirken büyük canlılar için temel yapı bileşenidir. Bu nedenle bakır ve bileşikleri fungusit, biosit, anti bakteriyel madde ve böcek zehiri olarak tarım zararlılarına ve yumuşakçalara karşı yaygın olarak kullanılır. Bakır
12 doğada pek çok sebzede, meyvede ve hayvansal ürünlerde bulunur (Kahvecioğlu ve ark., 2004b). Tavuk yumurtası ortalama 0,14 mg/100 g bakır içermektedir (Nys, 2001). Bakır eksikliğine bağlı olarak hayvanlarda ve insanlarda büyümede gecikme, solunum sisteminde enfeksiyonlar, kemik erimesi, anemi, saç ve deride renk kaybı gibi rahatsızlıklar oluşur. Bakır vücut fonksiyonları açısından önemli olmakla beraber özellikle saç, deri esnek kısımları, kemik ve bazı iç organların temel bileşenidir. Erişkin insanlarda ortama 50 120 mg bulunan bakır, amino asitler, yağ asitleri ve vitaminlerin normal koşullarda metabolizmadaki reaksiyonlarının vazgeçilmez öğesidir. Bir çok enzim ve proteinin yapısında bulunan bakır, demirin fonksiyonlarını yerine getirmesinde aktivatör görevi üstlenir. Bakır eksikliğinde hayvanlarda anormallikler, kansızlık, kemik hataları ve sinir sisteminde bozukluklar tespit edilmiştir (Kahvecioğlu ve ark., 2004b). Akut bakır zehirlenmesi seyrek olarak gözlenir. Genelde yiyecek ve içeceklere kazayla bakır ihtiva eden maddelerin karışmasıyla veya kasten bakır tuzlarının yutulması sonucu zehirlenme gerçekleşir ve bakır çalığı olarak bilinir. Akut bakır zehirlenmesinde gözlenen belirtiler tükürük salgılamanın artması, mide ağrıları, bulantı, ishal gibi sindirim sitemi mukozasının tahriş olmasından kaynaklanır. Ayrıca alınan doza bağlı koma durumuna ve ölümlere sebebiyet verebilir. İçme sularında Dünya Sağlık Örgütü tarafından açıklanan sınır değeri 2 mg/l dir. Gün içinde alınabilen maksimum bakır değeri kadınlarda 12 mg/gün, erkeklerde 10 mg/gün, 6-10 yaş grubu çocuklarda ise 3 mg/gündür (Kahvecioğlu ve ark., 2004b).
13 2.1.7.2- Kurşun (Pb) Kurşun insan faaliyetleri ile ekolojik sisteme en önemli zararı veren ilk metal olma özelliği taşımaktadır. Kurşun atmosfere metal veya bileşik olarak yayıldığından ve her durumda toksik özellik taşıdığından (çalışma ortamında izin verilen sınır 0,1 mg/m 3 ) çevresel kirlilik yaratan en önemli ağır metaldir (Kahvecioğlu ve ark., 2004a). Kurşun, insan ve hayvan iskeletinde birikim yapan zehirli bir elementtir. Kurşunun zehirliliğine karşı en hassas olan grup çocuklardır. Solunum yoluyla havadan ve içme sularından vücuda kurşun alınmaktadır. İnsan vücuduna alınan kurşunun bir kısmı vücutta absorblanmaktadır. İnsan vücudu tarafından absorblanan kurşun kana geçerek yumuşak dokulara ve kemiklere dağılır. Kurşun kemiklerde zamanla birikir. Vücutta taşınan kurşunun % 90' ı kemiklerde bulunur. Kurşun hamile kadınlarda plasenta yoluyla bebek kanına geçer (Akgün, 2006). Kurşunun vücutta absorbsiyonu çocuklarda daha yüksek olmakla beraber normalde % 5 gibi düşük bir oranda gerçekleşmektedir. Bu oran dahi kalsiyum ve demir gibi birçok mineralin vücut tarafından emilimini azaltmaktadır. Kana karışan kurşun buradan kemiklere ve diğer dokulara gitmekte ya da dışkı ve böbrekler yoluyla vücuttan atılmaktadır. Kemiklerde biriken kurşun zamana bağlı olarak (yarılanma ömrü yaklaşık 20 yıl) çözünerek böbreklerde tahribata neden olur. Kurşun bir nevi nörotoksindir ve anormal beyin ve sinir sistemi fonksiyonlarına sebep olmaktadır. Çocuklar üzerinde yapılan araştırmalarda kanda kurşun miktarı arttıkça IQ seviyesinin düştüğü tespit edilmiştir. Diğer taraftan kurşun nörotoksik özelliğinden dolayı sinir sisteminde iletimin azalmasına da yol açmaktadır (Kahvecioğlu ve ark., 2004a).
14 Toplumlar için önemli kurşun kaynakları ülkelere göre değişmektedir. Amerika Birleşik Devletler inde en önemli kurşun kaynağı eski boyalı evlerken, ülkemizde kurşunlu benzin kullanımından çıkan egzoz gazlarıdır (Hızel ve Şanlı, 2006). Kurşun çocuklara başlıca hava (benzin, sigara vb), su, yiyecek ve içecekler (anne sütü ve diğer), toz, toprak, anneden bebeğine in utero geçiş, ilaçlar ve kozmetik ürünler ve deri ile temas gibi yollarla bulaşır (Hızel ve Şanlı, 2006). Günlük kurşunun yaklaşık %16 sı yiyeceklerden, %40 ı yemek hazırlarken yüzeylerde bulunan tozun bulaşması, %75 i ise toz şeklinde alınmaktadır (Hızel ve Şanlı, 2006). 2.1.7.3. Kadmiyum (Cd) Kadmiyum, çinko üretimine eşlik eden metal olarak üretilmiştir. Çinko üretiminde ortaya çıkıncaya kadar havaya, yiyeceklere ve suya doğal süreçlerle önemli miktarlarda karışmamıştır. Ancak günümüzde kadmiyum da çevre kirliliğine sebep olan ağır metaller arasında yerini almıştır. Günümüzde kadmiyum endüstriyel olarak nikel/kadmiyum pillerde, korozyona karşı özellikle denizsel koşullara dayanımı nedeniyle gemi sanayinde çeliklerin kaplanmasında, boya sanayinde, PVC stabilizatörü olarak, alaşımlarda ve elektronik sanayinde kullanılır. Kadmiyum empürüte olarak fosfatlı gübrelerde, deterjanlarda ve rafine petrol türevlerinde bulunur ve bunların çok yaygın kullanımı sonucunda da önemli miktarda kadmiyum kirliliği ortaya çıkar (Kahvecioğlu ve ark., 2004a). Kadmiyum, sindirim ve solunum yolları aracılığı ile kolayca emilen, vücutta birikim yapan ve zehirlilik etkisi yüksek olan bir metaldir. Vücut tarafından absorblanan kadmiyum, kana geçer
15 ve vücudun belli bölgelerinde depolanır. Böbrekler ve karaciğer kadmiyumun depolandıgı başlıca bölgelerdir (Akgün, 2006). 2.1.7.4. Çinko (Zn) Karbonhidrat metabolizmasında etkin rol oynayan insülin hormonu, çinko kompleksi halinde depo edilmektedir. Dolayısıyla vücuttaki değişimi, insülinin üretimi, depolanması ve salgılanmasında etkilidir. Canlı organizmada Zn azlığında, pankreasın hücrelerinin çinko içeriğinin azaldığı ve insülin salınımında azalma olduğu belirlenmiştir. Böylece çinkonun azalışına bağlı olarak karaciğerdeki glikojen seviyesinde de artış görülmektedir. Çinko, biyomembranların stabilizasyonunda önemli bir role sahiptir. Ayrıca, dildeki tad alma reseptörlerinin ve nazal boşluktaki koku alma reseptörlerinin düzenli olarak çalışmasını sağlamaktadır (Akgün, 2006). Çinko, insanlar ve tüm bitki formları ile hayvan yaşamları için önemli ve yaşamsal elementlerden biridir (günlük doz 10-20 mg). Gelişme, deri bütünlüğü ve fonksiyonu, yumurta olgunlaşması, bağışıklık gücü, yara iyileşmesi ve karbonhidrat, yağ, protein, nükleik asit sentezi ya da degradasyon gibi çeşitli metabolik işlemler için gereklidir. Alkol dehidrojenazı, karbonik anhidraz ve karboksipeptidaz gibi 70 den fazla metaloenzim fonksiyonu için koenzim bileşeni olarak gereklidir. Fizyolojik miktarlardaki çinko Cd, Hg, Pb ve Sn gibi diğer ağır metal iyonlarının zehirleyici etkilerini azaltmaktadır. Çinko yetersizliği, gelişim bozuklukları, cinsiyet ve iskeletin gelişememesi, kol ve bacak gibi uzuvlarda ve açık yerlerde deri iltihabı, ishal, kellik, iştah azalması ve davranışlarda değişikliklere yol açmaktadır (Kahvecioğlu ve ark., 2004b).
16 2.1.7.5. Mangan (Mn) Yetişkin insan vücudundaki toplam manganez miktarı 20 mg dolayındadır. Mangan en çok kemiklerde, karaciğerde, pankreasta, hipofiz bezinde ve meme bezlerinde bulunur. Manganın normal kemik yapısı, üreme ve sinir sistemi sağlığı için gerekli olduğu sanılmaktadır. Bu mineralin yetersizliğinde, laboratuar hayvanlarında kemiklerin yapı ve bileşiminde değişiklikler, büyümede yetersizlik, lipit metabolizmasında, üremede ve merkezi sinir sisteminde bozukluklar belirlenmiştir. Vücuda fazla manganez alınması, zehirlenmelere yol açar (Işıksoluğu, 1984). 2.1.7.6. Demir (Fe) Demirin kan yapımı için gerekli olduğu 17. yüzyıldan bu yana bilinmektedir. Vücuttaki toplam demir miktarı yaş, cinsiyet, vücut büyüklüğü ve demir yönünden beslenme durumuna göre değişir. Normal yetişkinlerin vücudunda 3-5 gr kadar demir bulunur. Bunun %60-70 i kanda bulunur. Kandan sonra en çok demir, karaciğer, dalak ve kemik iliğinde bulunur. Yetişkinlerin karaciğerinde 700-800 mg demir depolanabilir. Böbrek, yürek, iskelet kası, pankreas ve beyinde de bir miktar depo demiri bulunur. Vücuttaki demir depolarının boşalması ve toplam demirin azalması kansızlığa yol açar. Türkiye de demir fazlalığından ziyade eksikliği söz konusudur (Işıksoluğu, 1984). 2.1.8. Hayvansal ve bitkisel ürünlerde ağır metal konsantrasyonları Karayollarında trafik içeriğindan kaynaklanan hayvansal ürünlerle yeterli kaynak olmadığı için bu bölümünde bitkisel ürünlerle ilgili yapılan çalışmalara da yer verilmiştir.