Bor madenlerine yakın bölgelerdeki bazı elementlerin franksiyonlanması ve biyoerişebilirlik seviyelerinin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmanın amacı Türkiye’deki bor madenlerine yakın bölgelerdeki topraklar ve bu topraklarda yetişen farklı sebzelerdeki As, B, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb ve Zn elementlerinin çevre ve insan sağlığı üzerindeki etkilerini detaylı olarak belirlemektir. Bu çalışmanın ilk kısmında bor madenlerine yakın yerleşim yerleri olan Bigadiç’e bağlı İskele, Beğendikler, Yolbaşı ve Susurluk’a bağlı Yıldız köylerinden toprak ve bu topraklarda yetişen sebze örnekleri alındı. Ayrıca bor madenlerine uzak bölge olan Havran’dan da toprak örnekleri alındı. Elementlerin toplam miktarlarının belirlenmesi için toprak ve sebze örneklerine mikrodalga bozundurma yöntemi uygulandı. Çalışmanın ikinci kısmında toprak örneklerinin farklı fraksiyonlarında bulunan elementlerin miktarlarının belirlenmesi amacı ile BCR ardışık ekstraksiyon yöntemi uygulandı. Ayrıca toprakta daha fazla sayıda fraksiyonlar için bilgi sağlayan yeni alternatif ardışık ekstraksiyon yöntemi geliştirildi. Son olarak çalışmamızda sebze örnekleri ve yetiştikleri toprakların bilinçli ya da bilinçsiz olarak yenmesi durumunda vücuda mide ve bağırsaklar yoluyla geçebilecek elementlerin miktarları model mide ve bağırsak sistemi oluşturularak in vitro gastrointestinal ekstraksiyon yöntemi ile belirlendi. Elde edilen ekstraktlardaki elementlerin derişimleri ICP-AES ya da ICP-MS teknikleri ile belirlendi. Deneysel sonuçlar istatistiksel olarak değerlendirildi. Yaş yakma, BCR ardışık ekstraksiyon ve Alternatif ardışık ekstraksiyon yöntemleri ile bulunan topraklardaki toplam element derişimleri arasında anlamlı bir farkın olmadığı tek yönlü ANOVA testi ile gösterildi. Havran’dan alınan bir toprak örneği hariç diğer bütün topraklarda As değerleri kirlilik sınır değerlerinin üstünde bulundu. Toprak örneklerinde yapılan çalışmalarda B ve As elementleri arasında bir ilişkinin olduğu istatistiksel olarak Temel Bileşen Analizi ile gösterildi. Sebze örneklerine yaş yakma ve in vitro gastrointestinal ekstraksiyon yöntemi uygulanarak elde edilen element derişimleri tehlike yaratan üst sınır değerlerinin altında bulundu. Bor madenlerine yakın topraklarda yetişen sebzelerin yenmesi durumunda insan sağlığı için bir zararın olmadığı sonucuna varıldı.

The aim of this study is to investigate, in detail, the effects on the environmental safety and human health of the elements As, B, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb and Zn in the soils collected from near to boron mines in Turkey and in the vegetables grown in these soils. In the first step of this work, soil samples were collected from İskele, Beğendikler and Yolbaşı villages in Bigadiç and Yıldız village in Susurluk. Vegetable samples grown on these soils were also collected. Additionally, some soil samples were collected from Havran, which is further away from the boron mines. A microwave digestion procedure was used to prepare the soil and vegetable samples prior to the determination of the “total” concentrations of these elements. In the second step of this work, the three stage BCR sequential extraction procedure was used to determine the amounts of these elements in different fractions of the soils. A new, alternative, sequential extraction procedure was developed that yields information for a higher number of fractions of the soil. When vegetables and soil samples are consumed intentionally or unintentionally in the diet, the amount of these elements that is bioaccessible to humans via stomach and intestines was determined by using in vitro gastrointestinal methods, i.e. the development of model gastric and intestinal systems. The concentrations of these elements in the extracts were determined using either ICP-MS or ICP-AES. The experimental results were evaluated using statistical methods. The one way ANOVA test was used to demonstrate that there are no significant differences between the concentrations of the elements obtained from the acid digestion, the sum of the BCR sequential extraction procedure and the sum of the individual fractions for the new alternative sequential extraction procedure. With the exception of one soil sample from Havran, the As concentrations were above the soil pollution limit values. Principal component analysis showed that there is an interrelation between As and B in soils. The concentrations of the elements obtained from acid digestion and in vitro gastrointestinal methods of vegetables were under the safe upper levels. Therefore, there are no health risks from eating the vegetables grown on the soils near to boron mines.