Kimyada özel konular nehir suyundan iÇme suyuna öĞretim görevliSİ Prof. Dr. Bülent cavaş

Suların içinde NaCl₂, MgCl₂, CaSO₄ vb. gibi erimiş halde bulunan maddeler ve

Diatome, Siyanofise, Algler, Klorofise, Protozoa gibi organizmalar olması gereken

miktardan daha fazla bulunurlarsa, sulara özel koku ve tat vermektedirler. Sular acı,

ekşi, tuzlu tatta ve küfümsü, balıksı, otsu, baharatsı vb. kokularda olabilmektedir.

Sulardaki koku ve tat pek çok etkene bağlıdır. Bunlar;

1. Organik madde

2. Klorlama

3. Çözünmüş gazlar

4. Canlı organizmal faaliyetleri

5. Demir, mangan ve korozyonun metalik ürünleri

6. Yüksek mineral konsantrasyonu

7. Fenol gibi endüstriyel atık kirliliği

Yukarıda sıralanan 7 etkene bağlı olarak içme sularında oluşan tat ve koku

problemi rahatsızlık vericidir.

kanalizasyon, yeraltı, göl gibi yerlerde kötü kokulara neden olmaktadırlar.

Suların lezzetini içerisinde erimiş halde bulunan karbondioksit ve ısısı

vermektedir. Bu karbondioksit oranının 300 MGK/litreden az olmaması istenmektedir.

Organik maddelerden kaynaklanan tat ve koku aktif karbon filtrelerle

alınabilirken, diğer koku ve tat problemleri klor ve potasyum permanganat gibi

oksidantlarla etkisiz hale getirilebilmektedir.

Koku	Sebebi
Klor kokusu	Klorlama kaynaklı
Balık kokusu gibi, küf veya toprak kokusu	Genelde zararsız organik maddeler.
Ham suda çürümüş yumurta kokusu	Çözünmüş hidrojen sülfür gazı
Deterjan kokusu, septik koku	Kanalizasyon sisteminin karışması

1.4. Mikroorganizmalar

Bakteriler, virüsler, protozoalar gibi mikroorganizmalar konvansiyonel

mikroskoplarda bile gözükmeyen son derece küçük organizmalardır. Suda bulunan

bu mikroorganizmaların bazıları hastalık yapıcıdır. Hastalıklara neden olan

mikroorganizmalar:

1) Sülfür Bakterisi: Suya çürük yumurta kokusu vererek, çok hızlı bir biçimde

korozyona neden olmaktadır.

olmaktadır.

Bu zararlı mikroorganizmaların içme suları içinde dezenfekte edilmesinde çeşitli

yöntemler kullanılmaktadır.
1.5. Sıcaklık

Bu parametre tamamen damak tadına hitap eder. En uygun sıcaklık 10-12°C civarındaki sudur. 20 ^oC’nin üzerindeki ısıdaki sular çok lezzetsiz ve bulantı verici olabilir. Endüstriyel amaçlı olarak kullanılan sularda sıcaklık tayini pek istenmese de içilecek sularda oldukça önemlidir. Çeşitli standartlarda sıcaklık değeri şöyledir:

• 
  TSE(Türk Standartları Enstitüsü): 12-25°C
  
• 
  EC: 12-25°C
  

Suyun ısısı termometre ile ölçülür. Normal olarak sıcaklık ölçümleri cıvalı Celcius termometreleriyle yapılır. Termometrenin en az 0,1°C’lik alt bölümlerinin olması gerekir.

Derin suların ısısını ölçmede özel olarak geliştirilmiş termometreler kullanılır.

Sıcaklıklarına göre sular aşağıdaki şekilde adlandırılmıştır.

Su ısı ve basınca bağlı olarak katı, sıvı ve gaz halinde bulunabilen bir bileşiktir.

Ancak yoğunluğu değişmektedir.

Su yüksek bir oranda spesifik ısıya sahip olmakla beraber çok sayıda gaz,

mineral veya organik maddeleri içeren doğal bir ortamı oluşturmaktadır. Suyun

donmasıyla birlikte hacmi  civarında artmaktadır. Suyun yüzey gerilim katsayısı

ise tüm sıvılarınkinden daha fazla olmaktadır. Bu özelliği damla ve dalga oluşumunu

etkilemektedir.

PH suyun asitlik ve bazlık oranını gösteren ve çözeltide bulunan hidrojen iyonu

konsantrasyonun 10 tabanına göre negatif logaritmik ölçüsüdür. Nötr veya saf suların

hidrojen ve OH¯ iyonları denge halindedir ve pH değeri 7 olmaktadır. Eğer pH< 7 ise,

hidrojen iyonu konsantrasyonu artmakta ve su ortamı asidik olmaktadır. Eğer pH>7

ise, OH¯ iyonu konsantrasyonu artmakta ve su ortamı da bazik olmaktadır.

TS-266’ya göre içme sularındaki pH değerinin 6.5-8.5 arasında olması uygun

görülmektedir. Ancak yine de bu parametre içme suyunun güvenliği hakkında

doğrudan bilgi vermemektedir.

Düşük pH’lı ve TDS’lı (toplam çözünmüş katılar-Total Disolved Solids) sular

korozif oldukları için borulardaki birtakım zehirli metalleri çözebilmektedirler. Yüksek

miktarda pH’a sahip sularda pH’ı yükselten kimyasalların zararlı olup olmadığı

belirlenmelidir.
2.2. Sertlik

• 
  Kireçli su olarak ta adlandırılan sert suların tadı acıdır.
  
• 
  Ancak sağlık açısından bir tehlike teşkil etmezler.
  
• 
  Hatta Ca² kemik gelişimi açısından önemli olduğu için bazı durumlarda sert sular daha faydalı olabilir.
  
• 
  Ancak sert sular temizlik için kullanıldığında sabunun köpürmesini engeller.
  
• 
  Çaydanlık, kazan ve sıcak sert suyun geçtiği boruların içerisinde taş oluşumuna neden olur.
  

demir vb.) varlığının sonucu oluşmaktadır. Genellikle sertlik, kalsiyum ve magnezyum

iyonlarının doğal sularda daha fazla bulunmalarından dolayı, bu iki element

iyonlarının konsantrasyonlarının toplamı olarak ifade edilmektedir.

Suların sertliği, Fransa’da geliştirilen ve uluslararası kabul gören standarda göre

ölçülmektedir. Fransız sertliği (Fr) veya mg/lt CaCO₃ ülkemizde yaygın olarak sertlik

sınıflandırmasında kullanılan birimlerdir. 1 Fr derecesi 10 mg/lt CaCO₃ sertliğine eşit

olmaktadır.

Ca (HCO₃)₂ --> CaCO₃ CO₂ H₂O

Mg (HCO₃)₂ --> MgCO₃ CO₂ H₂O

Kalıcı Sertlik: Magnezyum ve kalsiyumun sülfat, klorür ve nitrat ile oluşturduğu tuzlardan kaynaklanan sertliktir. Bu sertliğe, „karbonat olmayan sertlik‟ veya „mineral asit sertliği‟ de denir. Kalıcı sertlik veren maddeler ısı ile ayrışmaz. Bu tuzlar nötr olup alkalinite oluşturmaz; ısı aktarım yüzeylerinde sert birikinti oluşturur. Bu nedenle katma suyunda (buharlaşma ve sistem kaçakları ile kaybolan suyu tamamlamak için soğutma suyu sistemine eklenen su) kalıcı sertlik istenmez.

Toplam Sertlik: (TH) geçici sertlik ile kalıcı sertliğin toplamıdır. Sertlik magnezyum ve kalsiyum tuzlarından oluştuğundan bazen magnezyum ve kalsiyum sertliği diye de tanımlanır. Suların sertliği yumuşatma işlemleri ile giderildikten sonra katma suyu olarak kullanılır.
2.2.1. Sert Suyun Zararları

Sert sular, banyo, bulaşık, çamaşır gibi işlerde fazla sabun sarf edilmesine, cildin sertleşmesine neden olur.

Sabun çökeleği banyo veya duş sonrasında insan derisine yapışır. Deri gözeneklerini tıkar ve saç tellerini kaplayarak sertleştirir. Deriye yapışan bu kütle, bakteri üremesi için elverişli bir ortam yaratır.

Sert sularda mevcut mineraller su boruları içinde birikerek boruların tıkanmasına yol açar. Suyun ısıtıldığı yüzeylerde daha da artan kireçlenme, yalıtkanlığa sebep olur ve elektrik tüketimini artırır. Kalorifer tesisatındaki kireçlenme yakıt tüketiminin artmasına sebep olur.

Sertlik mineralleri, yemeklerde istenmeyen bir tat verir. Ayrıca tahıl, baklagiller ve sebzeleri sertleştirebilirler, bu yüzden yemeklerin geç ve güç pişmelerine sebep olarak zaman ve enerji kaybettirir.

Tekstil, boya, kâğıt, deri, şeker ve bira endüstrileri için sert sular elverişsizdir. Konservecilik, tekstil, kâğıt imalatı, dericilik, buz ve nişasta imalatında yumuşak su gerekir.

Fazla sert suların mideye ağır gelmesi nedeniyle yaklaşık sınır değer olarak içme sularının toplam sertliklerinin 12' ⁰f geçmemesi önerilir.

Sular sertlik derecelerine göre şu şekilde sınıflandırılmaktadır:

0-5 Fr çok yumuşak su

5-10 Fr yumuşak su

10-20 Fr orta sert su

20-30 Fr sert su

>30 Fr çok sert su

Sular için 5-10 Fr derecesi en uygun sertlik derecesidir. Bu nedenle,

sular eğer 10 Fr üzerinde sertlikte ise mutlaka yumuşatılması gerekmektedir. Bu

nedenle sudaki sertliği gidermek için; kireç-soda yöntemi, sodyum hidroksit ile

muamele, sodyum sülfatla yumuşatma veya iyon değiştirme yöntemlerinden biri

kullanılabilmektedir.
2.3. Çözünmüş Tuzlar/TDS (Toplam Katı Maddeler )

Çözünmüş tuzlar; toplam katı maddeler, (TS/total solids) toplam çözünmüş katı maddeler (TDS-total dissolved solids) ve toplam asılı katı maddelerin (TSS-total suspended solids) toplamıdır. Evsel ve endüstriyel atıklardan, bitki bozunma ürünlerinden ve yağışlardan kaynaklanır. Suda asılı katı maddeler (AKM) bulunması tat ve koku problemi oluşturur. Su analizinde AKM miktarlarının hesaplanması, gravimetre ile yapılır. AKM genel olarak işletme şartlarında, bir iletkenlik ölçerle ölçülür. Aşırı AKM borular içinde tabakalaşmaya da sebep olabilir, içme suyundaki yüksek konsantrasyonları ishal yapar. AKM'i çok düşük olan sular agresif ve koroziftirler. Örneğin bu sular depolanacaksa deponun metal yerine plastik olması tercih edilmelidir.

Sudaki toplam çözünmüş katılar, inorganik tuzları ve az miktarda organik maddeleri içerir. Yüzey suları ve yer altı suları temasta oldukları toprak ve taĢ malzemeden mineral çözerler. Çözünmüş inorganik maddeler suda iyon olarak bulunur. Bunların yanında sular ağır metal iyonlarını (kurşun, cıva, kadmiyum vb.) ve organik maddeleri de içerebilir.

Çözünmüş organik kimyasallar, (pestisitler, herbisitler gibi) insanlar ve hayvanlar üzerinde toksik etki gösterirler. Trihalometanlar (THM) ve dioksin gibi suda çözünmüş organik maddelerin çoğu kanserojendir. Bu tip organikler suda çözünmüş iyon formunda ve düşük konsantrasyondadır.

İletkenlik, suyun elektrik akımını iletme kapasitesi veya çözeltinin elektrik akımını geçirmeye karşı gösterdiği dirençtir. İletkenlik, sudaki çözünmüş maddelerin bir göstergesidir. Bu sebeple izleyici bir parametredir. Bu durum, iyonize olmuş maddenin toplam konsantrasyonuna ve sıcaklığa bağlıdır. Çözünmüş iyonların mobilitesi, yükü ve konsantrasyonu iletkenliği etkiyen faktörlerdendir. İçme suyunda iletkenlik artışı, suyun kirlendiğini ya da suya deniz suyunun karıştığını gösterir.

Suda bulunan inorganik çözünmüş maddeler tarafından elektrik iletilir. Organik maddeler elektriği yeteri kadar iletmediğinden ölçümde dikkate alınmazlar. İçerisinde inorganik maddeleri elektrolit olarak bulundurmayan sular (deiyonize saf su gibi) elektriği güç iletir. Isı arttıkça elektrik geçirgenliği azalır. Bu nedenle suların elektrik geçirgenliğinin ölçülmesi içerisindeki elektrolit miktarının da bir ölçütü olarak alınır. Ölçüm 18-20° C 'de yapılır. Genellikle kaynak sularının elektriksel iletkenliği 2000-5000 ohm/cm'dir.

Doğal sularda tuz çözeltileri olduğundan elektriği iletir. Bulunması ihtimali olan tuzlar belli olduğu için elektriği iletkenliği bakımından cinslerinden çok miktarları önemlidir. İletkenliği yüksek olan sular büyük ölçüde korozif (metal yüzeylerinde aşınmaya sebebiyet verici) özellik gösterir. Çözeltideki iyonların iletkenlikleri birbirinden farklıdır. Suda çözünen iyon ne kadar fazla ise iletkenlik o kadar fazla olur.

İletkenlik kondüktometre ile ölçülür. Elektriksel direncin birimi ohm olduğundan iletkenlik birimi bunun tersi olan mho ya da siemensdir. Su analizlerinde siemens birimi çok büyük olduğu için sonuçlar mikrosimens cinsinden ifade edilir. Elektrolitik iletkenlik, metalik iletkenliğin tersine sıcaklık artınca artar. 1° C için %1.9 artış gösterir. Bu nedenle iletkenlik ölçümlerinin 25° C’de verilmesi uygundur.
2.5. Suda Çözünen Gazlar

Suda çözünen gazlar aşağıda verilmiştir.

Radyoaktif maddeler sulara; tabii yollardan veya otomatik enerji kullanan sanayi tesislerinden, nükleer deneme merkezlerinden, uranyum maden işletmeleri ve benzeri yerlerden karışır. Suyun radyoaktif elementleri ihtiva edip etmediği alfa ve beta aktivitesi ile saptanır.

İçme ve kaynak sularında alfa vericiler litrede en çok 1 pikoküri, beta vericiler litrede en çok 10 pikoküri olmalıdır. Bunlara doğal radyoaktif elementler (U238, Ra226, vb. ), radyoaktif ışın salma olayına da doğal radyoaktivite denir. Doğal radyoaktiviteye örnek olarak uranyum izotopunun parçalanması gösterilir. Doğada kararlı olarak yer alan izotoplarda yapay yolla kararsız hale getirilebilir. Kararlı bazı elementler radyasyona maruz bırakılarak aktif hale getirilir. Aktif hale gelen çekirdek parçalanmaya uğrar. Bu olay yapay radyoaktivite olarak adlandırılır.

Sular içindeki radyoaktif maddelerin verdiği zarar doz ile ifade edilir. Radyasyon dozu hedef kitle tarafından, belli bir sürede, soğurulan veya alınan miktardır.

Suların içine karışan radyoaktif maddeler şunlardır.

• 
  Alfa vericiler
  
• 
  Beta vericiler
  
• 
  Trityum
  
• 
  Radon
  
• 
  Radyum
  
• 
  Uranyum
  
• 
  Stronsiyum
  
• 
  İyot I 131
  
• 
  Sezyum
  

Suda sağlığa zararlı arsenik, kadmiyum, krom, kurşun, cıva gibi kimyasal maddeler bulunmamalıdır. Bunun yanında baryum, nitrat, florür, radyo aktif maddeler, amonyum, klorür gibi maddeler sınır değerlerinin üzerinde bulunduğunda, sağlığa olumsuz etkileri olan kimyasallardır. Aynı zamanda bazı kimyasallar suya kirleticilerin karıştığının göstergesidir.

Sularda tat ve koku problemi oluşturur. İnsan sağlığı üzerinde olumsuz etkisi vardır. Suda amonyum varlığı, suya evsel, endüstriyel atıklar ve gübre karıştığını gösterir.

Azot, bakteriler tarafından besi kaynağı olarak kullanılan, kimyasal yollardan değişik oksidasyon kademelerinde bulunan ve sularda sık görülen bir parametredir.

Sularda bulunan azot türleri:

NH₃-N: Amonyak Azot

Org-N: Organik Azot

NO₂-N: Nitrik Azot

NO₃-N: Nitrat Azot

Bu azot türleri, alıcı ortama aşırı miktarda verildiğinde, organizmalar tarafından kullanılarak ötrofikasyona (alg patlaması sonucu oksijen azlığı) sebep olur. Biriktirme haznelerinde alg patlamasını önlemek için hazneye giren azot, potasyum ve karbon konsantrasyonlarını azaltmak ve ışığı kontrol etmek gerekir.

Sulardaki azotu gidermek için;

Nitrifikasyon ve denitrifikasyon ile biyolojik tasfiye,

Damlatmalı filtrelerle tasfiye,

Yeraltı suyunun suni olarak beslenmesi veya kuyularla çekilmesi,

Kırılma noktası klorlanması,

Yüksek pH'ta havalandırma,

İyon değiştirme,

Ters ozmos kullanılır.

Nitrat, azotlu organik bileşiklerin son yükseltgenme ürünüdür. Nitrat azotu suda kolay çözünür ve su için bir tehlike sinyalidir. Suda nitrat konsantrasyonunun artmasına neden, tarımda kullanılan gübreler, evsel ve endüstriyel atıklardır. Sürekli olarak yüksek oranda nitrat içeren suları içmek ölüme yol açabilir. Bazı bakteriler nitratları indirgeyerek nitrite dönüştürür. Meydana gelen fazla miktardaki nitrit emilerek kandaki hemoglobini methemoglobine çevirerek oksijenin dokulara taşınmasını önler. Bebeklerde blue-baby denilen hastalığa neden olarak ölüme yol açabilir. WHO’ya ve TSE’ye göre suda bulunabilecek maksimum nitrat konsantrasyonu içme suları için 45 mg/l, kaynak suları için 25 mg/l dir. Bebekler için ise bu değer maksimum 10 mg/l olarak kabul edilmiştir.

Nitrit suda mikrobiyolojik kirlenmenin bir göstergesi olması açısından önemlidir. İçme sularında nitrit bulunması istenmez. Nitritler yüksek miktarda organik madde ile bulunursa daha büyük bir kirlenme söz konusudur. Normal dezenfektanlarla oksidasyonu kolaydır. Bu nedenle nitritli suların dezenfeksiyonuna özen gösterilmelidir. Nitratlara benzer etki gösterir; ancak çok daha tehlikelidir. Septisemiye (kan zehirlenmesi) sebep olur.

Amonyak, gübre olarak ve hayvan yemi üretiminde kullanılan bir maddedir. Amonyak ve amonyum tuzları temizlik maddelerinde ve gıda katkı maddesi olarak kullanılır. Amonyak doğal sularda genellikle amonyum azotu (NH₄) halinde bulunur. Buna, serbest veya tuz halindeki amonyak denir. Sularda amonyak, kimyasal ve fiziksel olaylar veya mikroorganizma faaliyetleri sonucunda oluşur. Kimyasal ve fiziksel olaylar sonucunda oluşan amonyağın sağlığa zararı yoktur; ancak mikroorganizma faaliyetleri sonucunda oluşan amonyak tehlikelidir. Su dağıtım sistemlerinde nitrit oluşumuna neden olur ve filtrelerin manganezi süzebilme yeteneğini azaltır. 0.5 ppm'den büyük değerde amonyak kirliliğin belirtisidir. Arıtımı klorlama ve iyon değiştirme ile yapılır.

Bakır ve bileşikleri yüzeysel sularda bulunabilir. Sudaki bakır, suyun pH, karbonat konsantrasyonu ve diğer anyonlarla ilgilidir. Musluk suyunda bulunan bakır miktarı ham su kaynağından bulunan bakır miktarından fazladır. Çünkü bakır tuzları, dağıtım sistemlerindeki çamur kontrolü ve manganezin yükseltgenmesini katalize ederek depolardaki bakteri üremelerinin kontrolünde kullanılır. Bakır, alüminyum ve çinko gibi boruların korozyonunu artırır. Suda litrede 1mg‟dan fazla bakır çamaşırlarda leke yapar. Bu değerin 5mg/gr olması halinde bakır suya belirgin bir şekilde acı lezzet verir. İnsan metabolizmasında bakır esas elementlerden birisidir. Yetişkinlerin günlük bakır ihtiyacı 2 mg’dır.

Bor, sıcak su kaynaklarında ve volkanik arazilerden çıkan sularda oldukça yüksek konsantrasyonda bulunur. Bunun dışında boratların deterjan olarak kullanıldığı yerlerde sulardaki bor konsantrasyonu yüksektir. Suda bulunan borun en büyük etkisi tarım üzerinde görülmekle beraber, içme ve kullanma suyunda, su ürünleri üzerinde ve hayvanlar üzerinde de çeşitli zararları saptanmıştır. Bor, meyve ve sebzeler başta olmak üzere yiyecek ve

içecekler yoluyla günde 10-20 mg vücuda alınır. Su ve yiyeceklerle alınan bor kısa sürede ve tamamen vücut tarafından emilerek birikmeden idrar yoluyla atılır.

Demir (Fe)

Yeryüzü kabuğunun %5‟ini oluşturan demir, suda bulunan yaygın bir kirleticidir. Suda demir 2 şekilde olabilir. Bunlar, iki değerlikli demir (ferro Fe₂) ve üç değerlikli demir (ferri Fe₃) dir. İki değerlikli demir genellikle yeraltı sularında bulunur. Değer değişimine uğrayabildiğinden yani suda çözünen demir içeren (Fe₂) konumundan çıkıp çözünmeyen demir (Fe₃) konumuna gelebildiğinden uzaklaştırılması güç olur. Oksijen ya da bir başka oksitleyici etkenle karşılaşan çözünmüş demir, çözünmez hale geldiğinden çökelir ve suda paslı bir renk alır. Bileşiminde demir bulunan demir vanalar, borular, su arıtma donanımı ve suyla çalışan araçlarda arızaya yol açar. Bakteriler, demirden kaynaklanan kirlenme sorunlarını daha da ağırlaştırır. Bu bakteriler arasındaki crenothrix, sphaerotilus ve gallionella gibi mikroorganizmalar demiri enerji kaynağı olarak kullanılır. Demir tüketen bu bakterilerin bıraktığı paslı, jelatinli yapışkan madde su borusunu tıkayabilir. Bu nedenle demirden kaynaklanan sorunun kaynağı incelenirken bu tür bakterilerin varlığı da araştırılmalıdır.

Doğal sularda demir;

Çözünür Ferrous iyonları,

Ferrik iyonları ,(asidesi yüksek sularda çözünür)

Ferrik hidroksit ,(doğal veya alkali sularda çözünmezler)

Ferrik oksit,

Organik bileşiklerde kombine halde veya demir bakterilerinin bünyesinde bulunur. Suların litrede 0.3 mg’dan fazla demir içermesi; lezzeti bozar, bazı küçük canlıların oluşumuna ve hızlı çoğalmasına (alg oluşumu) yol açar, çöken hidroksitle beraber boruların tıkanmasına neden olur. Bu nedenlerle sanayide ve günlük gereksinimi karşılamak için uygun değildir.