Çevresel Toksisite Ve Ekotoksikoloji

Makale Tarihi: 25 Aralık 2023
Yazar: Sinem Handırı

Toksisite basitçe bir kimyasal madde’nin veya belirli bir madde karışımının bir organizmaya zarar verme derecesi olarak tanımlanabilir. Çevre toksikolojisi, çevremizde bulunan kimyasalların doğa üzerindeki olumsuz etkilerini inceleyen toksikoloji alt dalıdır. Çevre toksikolojisi’nin asıl araştırma alanı hayvan venomları, mikrobiyal ya da bitkisel kaynaklı toksinler değildir, araştırma alanı daha çok insan kaynaklı sentetik kimyasallar ve insan aracılığı ile çevreye yayılan kimyasal veya toksin maddelerdir. Çevresel toksikoloji sözlüğünde bunlara çevresel kirletici veya çevresel kontaminant denir. Bu alanda yapılan çalışmalar standart hayvan modellerinden (fare, solucan ve tek hücreli sucul canlılar vb.) başlayarak bu kimyasallara maruz kalan insanlara (çiftçi, fabrika işçisi öncelikli olmak üzere tüm insanlık) kadar genişler. Bilim insanları, toksisiteyi çok kısa bir cümle ile özetler;

Bu cümleden de anlayacağımız gibi kimyasallar anında toksik etki yaratmazlar, yavaş yavaş vücutta bulunduğu dozun artması ile başlar çeşitli semptomlar halinde devam eder ve eğer kimyasal’ın artışı kesilmezse hangi canlı olursa olsun çeşitli sakatlıklar ile başlar ve sonrasında ölüm ile sonuçlanır.

 

Çevre mühendisliği alanında toksikologlar, ağır metaller, pestisitler ve endüstriyel kimyasallar gibi kirleticilerin insan sağlığına ve çevreye verebileceği potansiyel zararları araştırır. Toksikologlar, maruz kalma yollarını, doz-cevap ilişkilerini ve toksisite mekanizmalarını inceleyerek düzenleyici kuralların oluşturulması ve etkili risk yönetimi stratejilerinin geliştirilmesi için önemli bilgiler sağlar.

Toksikolojinin temel yönleri şunları içerir:

Maruz Kalma Değerlendirmesi: Bireylerin ve ekosistemlerin kirletici maddelerle nasıl temasa geçtiğini belirlemek, maruz kalmayla ilişkili potansiyel risklerin anlaşılmasında temeldir.

Doz-Cevap İlişkileri: Toksikologlar, maruz kalma miktarı ile gözlemlenen etkilerin ciddiyeti arasındaki ilişkiyi analiz ederek güvenli maruz kalma eşiklerinin belirlenmesine yardımcı olur.

Toksisite Mekanizmaları: Kimyasalların toksik etkilerini gösterdiği altta yatan mekanizmaların çözülmesi, daha hedefli ve bilinçli risk değerlendirmelerine olanak sağlar.

Çevresel toksikoloji’nin bir alt dalı olan ekotoksikoloji ise çevresel kontaminantların ekosistemler, onların bileşenleri olan hayvanlar, bitkiler, tüm yabani yaşam üzerindeki etkilerini ve bu bileşenlerin birbirleri ile etkileşimlerine bağlı olarak ortaya çıkan olumsuz etkileri inceler. Araştırmalar besin zincirinin en alt tabakasından başlayarak en üstte ki yırtıcıya kadar ekosistemleri oluşturan canlıların doğal yaşam ortamları içerisinde yapılır. Çevre toksikolojisi ve ekotoksikoloji’nin nihai amacı çevrede halihazırda bulunan kirleticilerin insan ve ekosisteme dahil olan canlılar üzerindeki olumsuz etkilerinin aydınlatılması ve herhangi bir kimyasalın çevreye salınması durumunda neden olabileceği etkilerin öngörülmesini kapsar. Zamanla bu kavram toksikolojik ve ekolojik risk değerlendirmesi kavramı ile de özdeşleşmiştir.

Çevre Mühendisliğinde Ekotoksikoloji:

Toksikoloji, kirleticilerin bireysel organizmalar üzerindeki etkilerine odaklanırken, ekotoksikoloji ekosistem düzeyindeki etkileri incelemek için kapsamı genişletir. Kirletici maddelerin popülasyonlar, topluluklar ve farklı türler arasındaki etkileşimler de dahil olmak üzere tüm ekosistemleri nasıl etkilediğini inceler. Bir çevre mühendisi olarak ekotoksikolojik ilkeleri projelere entegre etmek, sürdürülebilir çözümler geliştirmek için çok önemlidir.

Ekotoksikolojinin temel yönleri şunları içerir:

Nüfus ve Toplumsal Etkiler: Ekotoksikologlar, kirleticilerin belirli bir ekosistemdeki türlerin bolluğunu, dağılımını ve çeşitliliğini nasıl etkilediğini değerlendirir.

Biyomagnifikasyon ve Biyobirikim: Besin zinciri boyunca hareket eden kirleticilerin birikimini anlamak, uzun vadeli ekolojik sonuçları tahmin etmek ve önlemek açısından hayati öneme sahiptir.

Ekosistem Direnci: Ekotoksikoloji, ekosistemlerin kirleticilerin neden olduğu rahatsızlıklardan kurtulma yeteneğini değerlendirerek restorasyon çabalarına rehberlik etmeye yardımcı olur.

Toksikoloji ve Ekotoksikoloji Arasındaki Etkileşim:

Çevre mühendisliği alanında toksikoloji ve ekotoksikoloji iç içe geçmiş olup çevresel risklerin değerlendirilmesi ve yönetilmesine yönelik kapsamlı bir yaklaşım oluşturmaktadır. Profesyoneller, her iki disiplinden gelen bilgileri birleştirerek hem insan sağlığını hem de doğal sistemlerin bütünlüğünü koruyan bütünsel stratejiler geliştirebilirler.
Toksikoloji ve ekotoksikoloji durumunu etkileyen çeşitli faktörler vardır. Bunlar; sıcaklık, oksijen seviyesi, daha önce de bahsettiğimiz kimyasalın dozu ve maruz kalan canlı’nın hassasiyet oranına göre değişir. Toksikoloji ve ekotoksikoloji alanlarında analiz yaparken kullandığımız bazı terimler şu şekildedir, EC50, NOEC ve LC50 (LD50). Bu terimler toksik madde’nin organizma popülasyonu’na vermiş olduğu etkileri gözlemlemek için hesaplanır.

Toksikoloji ve ekotoksikolojiyi analiz etmek, kimyasalların canlı organizmalar ve ekosistemler üzerindeki etkisini anlamak için çeşitli veri türlerini dikkate alan çok yönlü bir yaklaşımı içerir. Hem toksikoloji hem de ekotoksikoloji analizlerinde kullanılan önemli verilere ve metodolojilere genel bir bakış attığımızda aşağıdaki analiz çeşitleri ile karşılaşırız:

Toksikoloji Analizleri

1. Kimyasal Tanımlama ve Karakterizasyon:
   1. Kimyasal Yapı ve Özellikler: Söz konusu maddenin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin anlaşılması.
   2. Kimyasal Akıbet ve Taşınma: Kimyasalın çevresel ortamlarda nasıl hareket ettiğinin incelenmesi.
2. Maruz Kalma Değerlendirmesi
   1. Maruz Kalma Yolu: İnsanlar’ın veya organizmalar’ın kimyasalla nasıl temasa geçtiğinin belirlenmesi (örneğin, yutma, soluma, deri teması vb.).
   2. Maruz Kalma Süresi ve Sıklığı: Potansiyel sağlık risklerini belirlemek için maruz kalmanın süresi ve sıklığının değerlendirilmesi.
3. Doz-Cevap İlişkileri:
   1. Akut ve Kronik Çalışmalar: Farklı dozların kısa ve uzun süreli maruz kalma üzerindeki etkilerinin araştırılması.
   2. Eşikler ve NOEC'ler (Gözlemlenmeyen Olumsuz Etki Düzeyleri): Hiçbir olumsuz etkinin gözlemlenmediği seviyelerin belirlenmesi.
4. Toksikokinetik ve Metabolizma:
   1. Emilim, Dağıtım, Metabolizma ve Boşaltım (ADME): Vücudun kimyasalı nasıl emdiğini, dağıttığını, metabolize ettiğini ve ortadan kaldırdığını anlamak.
5. Toksisite Mekanizmaları:
   1. Hücresel ve Moleküler Çalışmalar: Kimyasalın biyolojik sistemlerle hücresel ve moleküler düzeyde etkileşime girdiği spesifik yolların araştırılması.
6. İnsan Biyodeğerlendirmesi:
   1. Biyobelirteçlerin Ölçülmesi: Maruz kalma düzeylerini ve potansiyel sağlık etkilerini belirlemek için insan dokuları veya sıvılarındaki belirli göstergelerin değerlendirilmesi.

Ekotoksikoloji Analizi:

1. Tür Hassasiyeti ve Toksisite Testi:

Tür Seçimi: Toksisite testleri için temsili organizmaların seçilmesi (Raphidocelis subcapitata, Escherichia coli, Daphnia magna vb.).

 

LC50 ve EC50 Değerleri: Organizmaların %50'sinin öldürücü veya olumsuz etki gösterdiği konsantrasyonun belirlenmesi.

2. Biyobirikim ve Trofik Transfer:

Biyobirikim Faktörü (BAF) ve Biyomagnifikasyon Faktörü (BMF): Kimyasalların organizmalarda birikme ve besin zincirleri yoluyla çoğalma potansiyelinin değerlendirilmesi.

3. Endokrin Bozulması Çalışmaları:

Hormonu Taklit Eden Etkiler: Kimyasalların organizmalarda endokrin fonksiyonlarını bozup bozmadığının, potansiyel olarak üreme veya gelişimsel etkilere yol açıp açmadığının araştırılması.

4. Genotoksisite ve Mutajenite:

Genetik ve Kromozomal Hasar: Kimyasalların genetik mutasyonlara veya kromozomal sapmalara neden olma potansiyelinin değerlendirilmesi.

5. Topluluk Düzeyinde Etkiler:

Biyotik İndeksler: Su ekosistemlerinin sağlığının, gösterge türlerinin bileşimi ve bolluğuna dayalı olarak değerlendirilmesi.

İşlevsel ve Yapısal Değişiklikler: Kimyasallara maruz kalma nedeniyle topluluk yapısı ve işlevinde meydana gelen değişikliklerin incelenmesi.

6. Çevresel İzleme:

Çevresel Medyadan Örnek Alma ve Analiz: Kirletici maddelerin varlığını ve konsantrasyonunu belirlemek için su, toprak, tortu ve hava örneklerinin toplanması ve analiz edilmesi.

7. Ekosistem Direnci ve İyileşme:

Ekosistem Düzeyinde Deneyler: Ekosistemlerin kirletici maddelere maruz kaldıktan sonra iyileşme yeteneğinin incelenmesi.

8. Modelleme ve Tahmin Araçları:

Ekolojik Risk Değerlendirme Modelleri: Kimyasalların ekosistemlere yönelik potansiyel risklerini tahmin etmek için modellerin kullanılması.

Yapı-Aktivite İlişkileri (SAR): Kimyasal yapıya dayalı olarak toksisitenin tahmin edilmesi.

9. Mevzuata Uygunluk:

Çevresel Kalite Standartlarıyla Karşılaştırmalar: Ekotoksikolojik verilerin belirlenmiş düzenleyici sınırlara ve yönergelere göre değerlendirilmesi.

Entegre Analizler:

1. Multidisipliner Yaklaşımlar:

Toksikologlar ve Ekotoksikologlar Arasındaki İşbirliği: Hem insan sağlığı hem de çevresel etkileri anlamak için uzmanlığın entegre edilmesi.

2. Risk Değerlendirmesi:

Niceliksel Risk Değerlendirmesi (QRA): İnsan sağlığına ve çevreye yönelik genel riskleri değerlendirmek için toksikolojik ve ekotoksikolojik verilerin entegre edilmesi.

3. Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA):

Ürünlerin Tüm Yaşam Döngüsünün Göz Önünde Bulundurulması: Hammaddenin çıkarılmasından bertarafına kadar çevresel etkilerin değerlendirilmesi.

4. Veri Yorumlama ve İletişim:

Paydaş Katılımı: Bulguların paydaşlara, düzenleyici kurumlara ve kamuoyuna etkili bir şekilde iletilmesi.

Hem toksikoloji hem de ekotoksikolojideki verilerin analizi, hem insan sağlığına hem de çevreye yönelik potansiyel risklerin kapsamlı bir şekilde anlaşılmasını sağlamak için kimyasal özelliklerin, maruz kalma yollarının ve biyolojik tepkilerin kapsamlı bir şekilde incelenmesini içerir. Ancak genel olarak atık yönetimi yönetmelikleri, atıkların toksikolojik ve ekotoksikolojik etkilerini değerlendirmek için belirli parametreleri içerir. Toksikolojik parametreler genellikle atıkların insan sağlığı üzerindeki potansiyel etkilerini değerlendirmek için kullanılır. Bu parametreler arasındaa atık içinde bulunan kimyasal maddelerin toksisitesi, biyobozunurluk, biyoakkumülasyon potansiyeli ve diğer zararlı etkiler yer alabilir.

Ekotoksikolojik parametreler ise atıkların çevresel ekosistemlere olan etkilerini değerlendirmek için kullanılır. Bu parametreler arasaında sucul ortamlardaki organizmalara olan toksik etkiler, biyoçeşitliliğe olan olası etkiler ve diğer çevresel zararlar yer alabilir. Atık yönetimiyle ilgili mevzuatlar genellikle atıkların sınıflandırılması, taşınması, depolamanmaası ve bertaraf edilmesiyle ilgili detaylı kurallar içerir. Buna göre Atık Yönetimi Yönetmeliği’nin Ek-3/B Tehlikeli Atık Eşik Konsantrasyonları bölümünde de toksik olan maddelerin sınıflandırılması ve analizleri ile ilgili açıklama mevcuttur.

Yüksek derecede toksik olarak sınıflandırılan bir ya da birden fazla madde içeren atıkların toplam konsantrasyonu %0,1 veya daha fazla olduğunda, zehirli olarak sınıflandırılır. Benzer şekilde, toksik olarak sınıflandırılan bir ya da birden fazla madde içeren atıkların toplam konsantrasyonu %3 veya daha fazla olduğunda çeşitli tehlikeli atık eşik konsantrasyonları bulunmaktadır ve bu toksik eşik değeri bu şekilde belirlenir. Analizlere dayanarak, madenlerin aranması, çıkarılması, işlenmesi veya depolanması sonucu ortaya çıkan atıklar, sadece "H14 Ekotoksik" özelliği nedeniyle tehlikeli olarak kabul edilmez. Ancak, atık yönetimi, tekrar kullanım ve işlenmesi sırasında ekotoksik özellikler dikkate alınarak işlem görür. Atıklar, ekotoksik özelliğin seviyesine bağlı olarak Bakanlık tarafından gerekli durumlarda tehlikeli atık olarak sınıflandırılabilir.

Karmaşık toksikoloji ve ekotoksikoloji ağında gezinen bir çevre mühendisi’nin görevi yalnızca kirleticilerin oluşturduğu acil riskleri belirlemek ve azaltmak değil, aynı zamanda ekosistemlerimizin uzun vadeli sağlığını korumaktır. İnsanlar, bu bilimlerin ilkelerini benimseyerek, insan faaliyetlerinin doğal dünyanın hassas dengesiyle uyumlu olduğu sürdürülebilir ve dayanıklı bir geleceğe katkıda bulunabilir.

Kaynaklar:

1. “Toxicity.” Merriam-Webster.com Dictionary, Merriam-Webster, https://www.merriam-webster.com/dictionary/toxicity.
2. Pınar Erkekoğlu, Kemal Büyükgüzel, Murat Özmen, Ayşe Eken ve Emre Durmaz, 2017. Çevre Toksikolojisi ve Ekotoksikoloji, https://www.turktox.org.tr/workgroup?id=4.
3. Environmental Protection Agency (EPA),
4. Ashna Waseem, Irem Ozturk, Dr. Emel Topuz (2023). Mixture Toxicity of Organic Emerging Pollutant on E. Crypticus: Effects of Microplastics and Nanoparticles.
5. World Health Organization (WHO).
6. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı, Atık Yönetimi Yönetmeliği, 2 Nisan 2015. Ek-3/B Tehlikeli Atık Eşik Konsantrasyonları.