Solubility of trace metals in atmospheric aerosols
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2001
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: NUR BANU ÖZTAŞ
Danışman: SÜLEYMAN GÜRDAL TUNCEL
Özet:oz ATMOSFERİK PARTİKÜLLERDEKİ ESER METALLERİN ÇÖZÜNÜRLÜĞÜ ÖZTAŞ, Nur Banu Yüksek Lisans, Kimya Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Semra G. Tuncel Yardımcı Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Gürdal Tuncel Eylül 2001, 134 Sayfa Bu çalışmada, atmosferik partiküllerdeki metallerin çözünürlüğü incelenmiştir. Yüksek hacimli örnekleyici kullanılarak toplanmış 4 kirlilik, 4 toprak kaynaklı partikül örnekleri, 5 farklı pH değerindeki tampon çözeltilerde ekstrakt edilmiştir. Çözünmüş ve çözünmemiş kısımlarda, FAAS tekniği kullanılarak, Cu, Fe, Mg, Mn ve Zn elementleri tayin edilmiştir. Her iki tip partikül örneği için, yaklaşık pH 5 değerinde pH-adsorpsiyon-sınırı gözlemlenmiştir. Partikül büyüklüğünün, metal çözünürlüğü üzerine etkisini incelemek için, farklı büyüklüklerde toplanmış partikül örnekleri benzer bir çözünme deneyine tabi tutulmuştur. Örneklerdeki Al, Cd, Cr, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, V ve Zn derişimleri, FAAS, FAES ve GFAAS teknikleri kullanılarak tayin edilmiştir. viMetallerin kaynaklarını belirlemek için, tüm büyüklüklerdeki toprak zenginleştirme faktörü (ZFT) hesaplanmıştır. Fe, tüm büyüklüklerde topraktan kaynaklanan tek elementtir. Na ve Mg, büyük parçacıklarda zenginleşmiştir, bu da, bu elementlerin büyük deniz tuzu taneciklerinde bulunmalarından kaynaklanmıştır. V, Cr, Ni, ve Mn, hem toprak, hem kirlilik kaynaklarına sahiptir. İri parçacıklardaki K'un toprak kaynaklı, küçük parçacıklardakinin ise zenginleşmiş olduğu görülmüştür. Diğer elementler, Cd, Pb ve Zn, kirlilik kaynaklarınca zenginleştirilmiştir. Elementlerin çapları ve kütle boyut dağılımları da bu kaynakları doğrulamıştır. Herbir metalin, biyolojik elde edilebilirliklerini tayin edebilmek için, elementlerin büyüklüklerine bağlı çözünürlükleri hesaplanmış ve zenginleştirme faktörü-çözünürlük eğilimleri tayin edilmiştir. Buna göre elementler 7 gruba ayrılmıştır. Toprak kaynaklı elementler, Al ve Fe'in partiküllerde ve toprakta bulundukları formların çözünürlükleri düşük olduğu için, bunlar düşük biyolojik elde edilebilirliğe sahiptir. Toprak kaynaklı diğer elementler, K ve Mn, toprakta yüksek çözünürlüğe sahiptir, bu yüzden biyolojik elde edilebilirlikleri azdır. Üçüncü grup, sadece deniz kaynaklı Na'u içermektedir. Yüksek derecede çözünürlüğe ve biyolojik elde edilebilirliğe sahiptir. Kaynakları karışık olan elementler, Mg ve V, toprakta ve partiküllerde yüksek çözünürlüğe ve biyolojik elde edilebilirliğe sahiptir. Cr ve Ni de karışık kaynaklara sahiptir. Partiküllerdeki çözünürlüğü fazla olsa bile, topraktaki bileşiklerinin çözünürlükleri azdır, bu da biyolojik elde edilebilirliklerini kısıtlar. Altıncı grup, Cd ve Zn, kirlilik kaynaklı elementlerdir. Bu yüzden partiküllerde çok çözünürler. Topraktaki çözünürlükleri de fazla olduğu için yüksek biyolojik elde edilebilirliğe sahiptir. Son grup element olan Pb de kirlilik kaynaklıdır, ancak toprakta az çözünür formlarda bulunması, biyolojik elde edilebilirliğini kısıtlar. vııElde edilen çözünürlük değerleri, aynı örnekleme alanında elde edilmiş yağmur suyu verileri ile birlikte kullanılarak yaş çökelme akıları hesaplanmıştır. Örnekleme alanında, yağmur olayı sırasında yağmur suyuna karışan Al, Fe ve Na için, hesaplanan ve ölçülen değerlerin yakın olduğu görülmüştür. Ancak, diğer elementler için ölçülen değerler, hesaplanan değerlerden büyüktür. Bunun sebebi ise, bu elementlerin atmosferik taşınımları sırasında, bulutlar içinde bulundukları zaman karşılaştıkları düşük pH değerleridir. Çözünebilir kuru çökelme akılarını hesaplamak için, Kuloğlu (1997), tarafından, Slinn Modeli (1980) kullanılarak hesaplanmış olan, partikül büyüklüğüne bağlı kuru çökelme hızları kullanılmıştır. Pb, V ve Ni, küçük parçacılarda daha fazla çözünebilir kuru çökelme akısına sahiptir. Cr ve Fe, daha düşük değerlerde olsa da, küçük taneciklerin baskın olduğu çözünebilir kuru çökelme akısına sahiptir. Al, K, Mg, Cd ve Na için, küçük ve büyük parçacıkların çözünebilir kuru çökelme akıları eşit ağırlıklıdır. Yağmur suyu verileri (Al-Momani, 1995) kullanılarak, çözünebilir ve toplam (çözünebilir + çözünemeyen) çökelme için, toplam (kuru ve yaş) çökelme akıları hesaplanmıştır. Cd, Ni ve Na'un büyük bir kısmı yaş çökelmeyle atmosferden ayrılırken, Pb için kuru çökelme baskındır. Diğer tüm elementler için, yaş çökelme akıları kuru çökelmeden 2-4 kat fazladır. Al ve Fe, çoğunlukla çözünmemiş olarak çökerken, Na çözünebilir şekilde çöker. Çözünebilir Pb, Fe ve Al, genelde kuru çökelmeyle, çözünebilir Cd ve Ni ise yaş çökelmeyle çöker. Diğer elementler için çözünebilir yaş ve kuru çökelme akıları yakın değerlerdedir. vııı