RISE ekibi, 2015 ve 2016 boyunca Çin’in Shanxi ve Ningxia bölgelerinde, aksi takdirde arıtılmamış kırsal içme suyundaki arsenik gideriminde düşük maliyetli biyo-kum filtrelerinin performansını değerlendirmek amacıyla laboratuvar teknikleriyle birlikte Palintest Arsenator DigiPAsS’ı kullandı.

Arsenik  , birçok yeraltı suyunda yüksek seviyelerde bulunan toksik bir elementtir ve yerel jeoloji genellikle kaynaktır. Bir içme suyu kaynağı tedavi edilmezse, arsenik zehirlenmesinin (arsenikoz) belirtileri arasında organ yetmezliği, sinir hasarı, ciltte pullanma ve kanser riskinin artması yer alır. Dünya Sağlık Örgütü’nün halk sağlığı açısından en büyük endişe kaynağı olan 10 kimyasal listesinde yer alan arseniği içme suyundan çıkarmak, dünya çapındaki hükümetler için en önemli önceliktir.

Meydan okumaya karşı koymak

RISE, Tsinghua Üniversitesi’ndeki lisansüstü öğrenciler tarafından başlatılan öğrenci liderliğindeki bir organizasyondur. Su projeleri, Çin’de güvenli içme suyuna erişimi olmayan tahmini 280 milyon insanı korumaya yardımcı olmak için tasarlanmıştır.

RISE, son projelerinde, kırsal alanlardaki kuyu sularında sıklıkla bulunan yüksek düzeydeki arseniği, biyo-kum filtreleri kullanarak gidermek için çalışıyor.

Geleneksel biyo-kum filtreleri, E. coli gibi patojenlerin giderilmesinde iyi bir etkinlik göstermiştir, ancak arsenik gibi kimyasal kirleticilerle mücadele etmiştir. Palintest ile sponsorluk yaparak RISE, filtreleri modifiye edebilmiş ve gerçek dünya koşullarında arıtılmamış yeraltı suyundan arseniği giderme yeteneklerini doğru bir şekilde izleyebilmiştir.

Biyo-Kum Filtrasyonu

Biyo-kum filtrasyonu, gelişmekte olan bölgelerde su kalitesini ele almak için ortaya çıkan bir teknolojidir. Yapımı ucuz ve bakımı kolaydır, içme suyu kalitesini artırabilir ve filtrelerin takıldığı topluluklarda dizanteri vakalarını azalttığı gösterilmiştir. Suyu yavaşça bir kum sütunundan çekerek çalışırlar ve bu kum sütunu birçok kirleticiyi fiziksel olarak hapseder. Filtre eskidikçe, mikroorganizmalar kumun üzerinde bir biyofilm oluşturur ve bu da sudaki birçok biyolojik patojeni tüketebilir ve emebilir. Diğer teknolojilerin aksine, biyo-kum filtreleri zamanla daha etkili hale gelir çünkü bu biyofilm büyür.

Yeraltı suyunda doğal olarak bulunan arseniği gidermek için ekip, filtreye paslı çiviler yerleştirdi. Demir paslandıkça oluşan oksitler, filtreden geçerken sudan arseniği yakalayabilir ve emebilir; çiviler, uygun maliyetli ve kolay erişilebilir bir demir oksit formu sağladı.

Gerçekten etkili olmak için, oksidasyon veya paslanma sürecini durdurmadan su ve demir oksit arasında yeterli temas süresi olmalıdır. Bu nedenle, ince kum tabakasının üstüne veya içine yerleştirilmiş çivilerle iki tasarım denendi. Filtrenin üstüne yerleştirilen çiviler, daha az temas süresi pahasına oksijene bolca erişebilirken, filtreye yerleştirilen çiviler daha uzun temas sürelerine sahip olur ancak mevcut oksijenden mahrum kalabilir – bu da sürekli paslanmayı ve performansın azalmasını önler.

Arsenik Giderimi Sonuçları

En etkili filtre, toplu kumun yüzeyinin 3 cm altına gömülmüş çivili biyo-kum filtresiydi (NIS Filtre). Aşağıdaki tablo, kumun üstündeki bir difüzör havuzunda çivili biyo-kum filtresi (ABF Filtre) ve NIS Filtresi için ICP-MS ile elde edilen ve Arsenator DigiPAsS kullanılarak yerinde doğrulanan sonuçlara bir örnek göstermektedir.

Ortalama Etkili (µg/L As)	ABF Filtre Efluantı (µg/L As)	NIS Filtre Efluantı (µg/L As)
232 359 345 222	54,7 71,69 90,39 52,6	21,1 19,61 21,1 19,54

Sonuçlar, kum filtresine gömülen çivilerin, kaynak suyu 300 µg/L’nin üzerinde olsa bile arsenik seviyelerini WHO kılavuz değeri olan 10 µg/L’ye yakın bir seviyeye düşürmede çok etkili olduğunu göstermektedir.
Başlangıçta çivilerin gömülmesinin ve oksijene erişimin engellenmesinin filtrenin etkinliğini hızla azaltacağı endişesi vardı. Ancak, sudaki çözünmüş oksijenin demir oksit ürünlerinin oluşmaya devam etmesine izin vererek filtre ünitesinden uzun vadede tutarlı bir performans sağladığı görülmektedir. NIS filtre efluantı altı aylık bir süre boyunca sürekli olarak 50 µg/L’nin altındaydı.
“Arsenator’ın en güzel yanı, onu sahada kullanabilmenizdir; bu da anında sonuçlar elde ettiğiniz ve numune toplama ve test etme konusunda daha fazla kontrole sahip olabileceğiniz anlamına gelir. Emin olmadığınızda laboratuvar sonuçlarını doğrulamak için harikadır.” Kate Smith, RISE Başkanı ve Tsinghua Üniversitesi Çevre Okulu’nda Doktora Adayı.

Sonuçlar

Gömülü çivili biyo-kum filtresinin araştırılması ve uygulanması, içme suyu kalitesinin önemli ölçüde iyileştirildiğini göstermiştir. RISE ekibi tarafından elde edilen sonuçlar artık çevre kimyası dergisi Chemosphere’de yayınlanmıştır ve çalışmaları Veolia Öğrenci Dayanışma Ödülü aracılığıyla uluslararası alanda tanınmıştır.

RISE, 2017’ye bakıldığında, Arsenator sonuçlarına göre kuyu suyunda en yüksek arsenik konsantrasyonlarına sahip olduğu belirlenen köylere geri dönerek genel su kalitesi hakkında daha fazla bilgi edinmeyi planlıyor. Bunu, köyler arasında su kalitesi değiştikçe nasıl performans gösterdiklerini belirlemek için filtre kurulumu ve testine devam etmek üzere daha büyük bir gezi izleyecek.

Filtreler kadar önemli olan, köylülerin su güvenliği farkındalığını artırmak ve yerel su kalitesi ve biyo-kum filtrelerine olan duyarlılıkları ile ilgili duygularını ölçmek için bir dizi atölye çalışması ve anket olacak.
RISE ekibi için yoğun bir yıl olacak ve Palintest, su kalitesi iyileştirme projeleri için doğru analiz ekipmanını sağlayabildiği için gurur duyuyor.an kaldırır.