Metal, Alaşım ve Metal Nanoparçacıkların Çevresel Etkileri Ders Notu

Ağır Metal

Yoğunluğu **5 g/cm³'ten yüksek** metaller ağır metal olarak adlandırılır.

Örnek: Pb, Cd, Cr, Fe, Co, Cu, Ni, Hg, Zn.

Metallerin Genel Özellikleri

• çoğunlukla kristal katı
• metalik bağ
• sert ve yoğun
• dayanıklı
• ısı ve elektriği iyi iletir
• yüksek erime noktası

Alaşım

Metallerin karıştırılıp eritilmesi ve soğutulmasıyla oluşan homojen metal karakterli karışım.

Örnekler:

• bronz → Cu + Sn
• lehim → Sn + Pb
• pirinç → Cu + Zn
• duralümin → Al + Cu + Mn + Mg
• paslanmaz çelik → Fe + C + Cr

Nanoparçacık Kaynakları

Doğal:

• su kolloitleri
• çöl kumu
• volkanik duman
• orman yangını dumanı
• atmosferik toz

İnsan kaynaklı:

• araba egzozu
• endüstriyel emisyon
• lehim/kaynak dumanı

Kullanım Alanları

• otomotiv
• elektronik
• yapı
• tekstil
• enerji
• kâğıt
• kişisel bakım
• sağlık

Bazı Toksik Etkiler

Hg: deniz memelilerinin üremesine zarar; insanlarda sinir sistemi ve organ sorunları.

Cd: deniz canlılarının organlarında bozukluk; kanser ve mutasyon riski.

Pb: enzimleri ve alg gelişimini yavaşlatabilir; insanlarda hafıza/öğrenme sorunları.

Cr: deniz canlılarının organlarına zarar; DNA hasarı ve kanser riski.

AgNP: balıklarda embriyo gelişimine zarar; DNA transkripsiyonu ve ATP üretimini etkileyebilir.

Cu/CuO NP: balık organlarına zarar; insanlarda DNA hasarı.

TiO₂ NP: küçük deniz canlılarında ölüm artışı; doku/DNA hasarı.

ZnO NP: bazı amfibilere ve eklem bacaklı türlere zarar; insan ve fetüs üzerinde olumsuz etkiler.

Sucul Ekosistem

Ağır metal, alaşım ve nanoparçacıklar:

• deniz
• göl
• nehir
• ırmak
• yer altı suları

içinde birikebilir.

Canlılarda:

• solungaç,
• kas,
• böbrek,
• karaciğer,
• diğer dokular

etkilenebilir.

Toksisite sırası: **Hg > Cd > Ag > Ni > Pb > Cr > Sn > Zn**

Karasal Ekosistem

Topraktaki birikim:

• bitki fizyolojisini,
• toprak canlılarını,
• tarımsal sürdürülebilirliği,
• ekolojik dengeyi

olumsuz etkileyebilir.

Sürdürülebilir Kalkınma

Hedef 14 → **Sudaki Yaşam**

Hedef 15 → **Karasal Yaşam**

Temizleme Yöntemleri

Pirina

• düşük maliyet
• ağır metal bağlama kapasitesi yüksek
• her ağır metal için uygun değil

Membran Filtre

• gözenekli
• adsorpsiyon yapabilir
• basit ve ucuz
• geniş ölçekte ekipman maliyeti yüksek
• yüksek ağır metal miktarında etkisi azalabilir
• atık çamuru oluşturur

Su Mercimeği

• kolay yetişir
• hızlı ürer
• hasadı kolay
• ağır metal gideriminde kullanılabilir

Bakteriler

Avantaj:

• düşük maliyet
• yüksek kapasite
• birden fazla metal alımı

Dezavantaj:

• hızlı üreme ve kontrol sorunu

Fitoekstraksiyon

• metal biriktirici bitkiler
• ekonomik
• toprak yapısını bozmaz
• çok yüksek metal miktarı bitki ölümüne yol açabilir

Manyetit Nanoparçacık

• manyetik demir oksit NP
• filtre tekrar kullanılabilir
• kısa sürede adsorpsiyon/giderim
• Pb ve Cu için yüksek giderim gösterebilir

Minamata

1950'ler, Japonya, Minamata Körfezi.

Neden: cıva içeren fabrika atıklarının kontrolsüz boşaltılması.

Sonuç: balık ve kabuklu canlılar üzerinden besin zinciriyle insanlara etki.

Minamata hastalığı ve ardından Cıvaya İlişkin Minamata Sözleşmesi.

Sık Karıştırılan Noktalar

• ağır metal → yoğunluk > 5 g/cm³
• bronz → Cu+Sn
• pirinç → Cu+Zn
• lehim → Sn+Pb
• nano kaynaklar sadece insan kaynaklı değildir
• Hedef 14 → Sudaki Yaşam
• Hedef 15 → Karasal Yaşam
• Minamata → cıva
• pirina her metalde kullanılmaz
• bakteriler düşük maliyetli ama kontrolü zor olabilir
• fitoekstraksiyon bitki kullanır
• manyetit yönteminde manyetik Fe oksit NP kullanılır

Kısa Özet

Metaller, alaşımlar ve metal nanoparçacıklar çevreye karıştığında su ve toprakta birikebilir, canlıların organ ve dokularına zarar verebilir ve ekolojik dengeyi bozabilir. Kirliliğin azaltılması için biyokütle, membran, bitki, bakteri ve manyetik nanoparçacık temelli farklı temizleme yöntemleri kullanılabilir.