Nikel
Nikel, kimyasal sembolü Ni olan, içme suyunda doğal jeolojik kaynaklardan, endüstriyel faaliyetlerden, metal alaşımlardan, paslanmaz çelik veya nikel kaplı malzemelerden, armatürlerden, musluklardan ve suyla temas eden metal bileşenlerden suya geçebilen inorganik bir elementtir. Nikel, içme suyunda çoğu zaman kaynak suyundan çok tesisat ve suyla temas eden metal malzemelerden sızma yoluyla önem kazanır. Gıdalar genel nüfus için nikel maruziyetinin başlıca kaynağı olsa da, nikel kaplı musluklar, krom-nikel alaşımlı parçalar, paslanmaz çelik bileşenler veya endüstriyel kirlenme bulunan sistemlerde içme suyu katkısı anlamlı hâle gelebilir. Nikel; üreme ve gelişimsel toksisite, böbrek etkileri, nikel duyarlılığı olan kişilerde ağız yoluyla alım sonrası egzama alevlenmeleri ve mevzuat sınırları nedeniyle içme suyunda izlenmesi gereken kritik inorganik kirleticilerden biridir.[1][2]
Nikelin Su Kimyasındaki Yeri
Nikel çevrede çoğunlukla iki değerlikli Ni²⁺ formu ve bu iyonun karbonat, hidroksit, klorür, sülfat, bikarbonat, organik madde ve partikül yüzeyleriyle oluşturduğu türler hâlinde değerlendirilir. Doğal sularda nikelin çözünürlüğü pH, alkalinite, sertlik, çözünmüş organik madde, oksidasyon-indirgenme koşulları ve askıda katı madde miktarına bağlıdır. Asidik ve düşük alkaliniteli sular nikelin metal yüzeylerden çözünmesini ve akifer malzemelerinden mobilize olmasını kolaylaştırabilir.
| Nikel formu | Kimyasal gösterim | Tipik koşul | Su kalitesi açısından anlamı |
|---|---|---|---|
| Serbest nikel iyonu | Ni²⁺ | Düşük kompleksleşme ve daha asidik koşullarda önem kazanır. | Çözünmüş nikelin biyolojik olarak daha erişilebilir formlarından biridir. |
| Nikel karbonat türleri | NiCO₃, NiHCO₃⁺ | Alkalinite ve karbonat sistemi etkili olduğunda oluşabilir. | Çözünürlük, çökelme ve türleşmeyi etkiler. |
| Nikel hidroksit | Ni(OH)₂ | pH yükseldiğinde çökelme eğilimi artar. | Kimyasal çöktürme ve kireç yumuşatma açısından önemlidir. |
| Nikel klorür kompleksleri | NiCl⁺, NiCl₂ | Klorürce zengin sularda oluşabilir. | Tuzluluk ve korozyon koşullarıyla birlikte değerlendirilir. |
| Nikel sülfat türleri | NiSO₄ | Sülfatça zengin sularda bulunabilir. | Endüstriyel ve maden etkili sularda önem kazanabilir. |
| Organik kompleksli nikel | Ni-organik ligant | Doğal organik madde veya endüstriyel kompleks yapıcılar bulunduğunda oluşabilir. | Arıtma ve toksisite yorumunu etkileyebilir. |
| Partikül bağlı nikel | Ni içeren askıda katılar | Sediment, korozyon ürünü veya metal oksit yüzeylerinde bulunur. | Toplam nikel sonucunu artırabilir; filtrasyonla ayrılabilir. |
Nikel analizinde toplam nikel, çözünmüş nikel ve partikül bağlı nikel ayrımı önemlidir. Mevzuat değerlendirmelerinde çoğunlukla toplam nikel kullanılır; ancak kaynak belirleme ve arıtma tasarımında çözünmüş nikelin ayrıca ölçülmesi gerekir.
İçme Suyunda Nikelin Başlıca Kaynakları
Dünya Sağlık Örgütü, içme suyundaki nikelin birincil kaynağının suyla temas eden metallerden sızma olduğunu belirtir. Nikel, nikel veya krom kaplı musluklardan, paslanmaz çelik cihazlardan, metal alaşımlardan, bağlantı parçalarından ve armatürlerden suya geçebilir. Doğal yer altı suyu kaynaklarında veya endüstriyel kirlenmenin bulunduğu alanlarda nikel ayrıca akiferden veya çevresel kaynaklardan gelebilir.[1]
| Kaynak | Nikelin suya geçiş yolu | Önemli olduğu durumlar |
|---|---|---|
| Nikel kaplı musluklar | Kaplama yüzeyinden veya bağlantı parçalarından nikel salımı | Yeni armatürlerde, uzun durgunlukta ve düşük pH’lı sularda önemlidir. |
| Krom-nikel kaplı parçalar | Kaplama tabakası veya alaşım yüzeyinden metal çözünmesi | Musluk, vana, duş başlığı ve bağlantı elemanlarında görülebilir. |
| Paslanmaz çelik bileşenler | Korozyon, yüzey pasivasyonu bozulması veya ilk kullanım salımı | Depo, armatür, cihaz ve proses ekipmanlarında değerlendirilir. |
| Doğal jeoloji | Nikel içeren kayaç ve minerallerin çözünmesi | Ultramafik kayaçlar, lateritik nikel alanları ve bazı yer altı sularında önemlidir. |
| Madencilik ve metalurji | Cevher işleme, asidik drenaj ve proses atıkları | Maden sahaları, endüstriyel havzalar ve alıcı ortamlar |
| Elektrokaplama | Nikel kaplama banyoları ve atık suları | Metal kaplama tesisleri ve endüstriyel deşarjlar |
| Pil ve elektronik atıkları | Nikel-kadmiyum veya nikel-metal hidrit pil atıkları | Atık sahaları ve geri dönüşüm alanlarında risk oluşturur. |
| Endüstriyel katalizörler ve alaşımlar | Proses atığı, toz ve yüzey akışı | Rafineri, kimya, metal işleme ve enerji tesisleri yakınında değerlendirilir. |
İçme suyunda nikel düşük kaynak suyu değerine rağmen muslukta yüksek çıkabilir. Bu durum özellikle metal armatürlerden ve suyla temas eden bağlantı parçalarından nikel salımının önemli olduğu binalarda görülür. Bu nedenle nikel araştırmasında kaynak suyu, arıtma tesisi çıkışı ve musluk numuneleri ayrı değerlendirilmelidir.
Doğal Nikel Kaynakları
Nikel doğada ultramafik kayaçlarda, lateritik cevherlerde, sülfürlü minerallerde, bazı sedimentlerde ve metalce zengin jeolojik birimlerde bulunabilir. Yer altı suyu bu malzemelerle temas ettiğinde nikel çözünerek suya geçebilir. Mobilizasyon özellikle düşük pH, düşük alkalinite, oksitleyici koşullar, organik kompleksleşme veya madencilik etkisiyle artabilir.
Doğal nikel yüksekliği şu koşullarda daha olasıdır:
- Ultramafik veya serpantinleşmiş kayaçlarla temas
- Nikel, krom ve magnezyumca zengin jeolojik birimler
- Lateritik nikel alanları
- Sülfürlü cevherlerin oksidasyonu
- Düşük pH ve düşük alkalinite
- Yüksek çözünmüş organik maddeyle kompleksleşme
- Yer altı suyunda uzun su-kayaç temas süresi
- Maden drenajı veya doğal asidik drenaj
Doğal nikel yüksekliği olan sularda krom, kobalt, demir, mangan, magnezyum, sülfat ve elektriksel iletkenlik gibi parametreler de birlikte incelenmelidir. Jeolojik kaynaklı nikel, endüstriyel kirlenmeyle karıştırılmamalıdır; bunun için hidrojeolojik bağlam ve eşlik eden iz elementler değerlendirilir.
Tesisat ve Armatür Kaynaklı Nikel
Nikelin içme suyunda pratik olarak en önemli yönlerinden biri musluk, armatür ve suyla temas eden metal malzemelerden salınabilmesidir. Nikel kaplı veya krom-nikel kaplı yüzeyler, paslanmaz çelik parçalar, vanalar, bağlantılar ve bazı cihaz bileşenleri özellikle ilk kullanım döneminde veya uzun durgunluk sonrası suya nikel verebilir.
| Etken | Nikel salımına etkisi | Yorum |
|---|---|---|
| Durgunluk süresi | Temas süresi arttıkça muslukta ilk çekim nikel değeri yükselebilir. | İlk çekim ve akıtılmış numune ayrımı önemlidir. |
| Düşük pH | Metal çözünmesini artırabilir. | Korozif sular armatür kaynaklı nikel salımını yükseltebilir. |
| Düşük alkalinite | pH kararlılığını azaltabilir. | Korozyon kontrolü açısından değerlendirilmelidir. |
| Yüksek klorür | Korozyonu ve metal kompleksleşmesini etkileyebilir. | Tuzlu veya klorürce zengin sularda önemlidir. |
| Yeni armatür | İlk dönemde metal salımı daha yüksek olabilir. | Devreye alma ve akıtma sonrası değerler izlenmelidir. |
| Sıcak su | Metal çözünmesini artırabilir. | İçme ve yemek hazırlamada sıcak musluk suyu kullanılmamalıdır. |
| Dezenfektan ve oksidanlar | Metal yüzey pasivasyonunu ve korozyonu etkileyebilir. | Su kimyası değişimlerinde nikel izlenmelidir. |
Bir binada nikel yalnızca bir muslukta yüksek, başka bir muslukta düşük çıkıyorsa sorun büyük olasılıkla bina içi armatür veya kısa tesisat bölümüyle ilgilidir. Kaynak suyu veya şebeke genelinde yüksek nikel varsa daha geniş ölçekli kaynak araştırması gerekir.
İçme Suyunda Nikelin Sağlık Açısından Önemi
Nikel insan vücudunda bazı biyokimyasal süreçlerle ilişkili olsa da içme suyunda yüksek düzeyleri istenmez. Oral nikel maruziyetinde kronik değerlendirmede üreme ve gelişimsel toksisite öne çıkar. Dünya Sağlık Örgütü, nikel için 0,07 mg/L yani 70 µg/L kılavuz değer vermiştir. Bu değerin türetilmesinde üreme toksisitesi, analitik ölçülebilirlik ve mevcut kontrol teknolojileri birlikte dikkate alınmıştır.[1]
EFSA’nın gıda ve içme suyundaki nikel risk değerlendirmesi, kronik oral maruziyet için kritik etkinin sıçanlarda implantasyon sonrası kayıp artışı olduğunu ve tolere edilebilir günlük alımın 13 µg/kg vücut ağırlığı/gün olarak belirlendiğini bildirir. Aynı değerlendirmede, nikel duyarlılığı olan bireylerde akut oral maruziyetin egzamatöz alevlenmeleri tetikleyebileceği belirtilmiştir.[3]
| Etki alanı | Değerlendirme | İçme suyu açısından anlamı |
|---|---|---|
| Nikel duyarlılığı | Önceden nikel alerjisi olan kişilerde oral alım egzama alevlenmesini tetikleyebilir. | Hassas bireylerde kısa süreli yüksek maruziyet önemlidir. |
| Üreme ve gelişim | Hayvan çalışmalarında implantasyon sonrası kayıp ve gelişimsel etkiler değerlendirilmiştir. | WHO ve EFSA değerlendirmelerinde önemli dayanaklardan biridir. |
| Böbrek | Yüksek oral maruziyetlerde böbrek etkileri bildirilmiştir. | Endüstriyel veya kazasal yüksek maruziyetlerde önem kazanır. |
| Kan sistemi | Çok yüksek nikel içeren su tüketiminde kan parametreleri etkilenebilir. | Tipik içme suyu düzeylerinden çok daha yüksek olaylarda değerlendirilir. |
| Solunum kanseri | Bazı nikel bileşikleri inhalasyon yoluyla kanserojen kabul edilir. | İçme suyu oral maruziyetiyle doğrudan aynı risk değerlendirmesi değildir. |
| Gıda maruziyeti | Genel nüfusta nikel alımının ana kaynağı çoğunlukla gıdadır. | İçme suyu yüksek olduğunda toplam maruziyete ek katkı yapar. |
Nikel Alerjisi ve Ağız Yoluyla Maruziyet
Nikel alerjisi genellikle deri temasıyla gelişen alerjik kontakt dermatit olarak bilinir. Ancak nikel duyarlılığı olan bireylerde ağız yoluyla alınan nikel, bazı durumlarda yaygın veya alevlenen deri belirtilerine yol açabilir. EFSA, nikel duyarlılığı olan kişilerde akut oral nikel maruziyetiyle egzamatöz alevlenme reaksiyonlarının kritik etki olarak değerlendirildiğini belirtmiştir.[3]
Bu durum, nikelin içme suyunda neden bazı kişiler için daha önemli olabileceğini açıklar. Genel nüfusta belirli bir içme suyu nikel düzeyi düşük riskli kabul edilebilirken, nikel alerjisi olan kişilerde aynı düzey daha dikkatli değerlendirme gerektirebilir.
- Nikel alerjisi olan bireylerde içme suyu toplam maruziyetin parçası olabilir.
- Sabah ilk çekim suyu metal armatürlerden daha fazla nikel içerebilir.
- Yüksek nikel içeren gıdalarla birlikte su katkısı toplam alımı artırabilir.
- Şüpheli durumlarda dermatoloji veya alerji uzmanı değerlendirmesi gerekir.
- Evsel filtre kullanılacaksa nikel azaltımı için doğrulanmış performans aranmalıdır.
İçme Suyu Standartları ve Kılavuz Değerler
Nikel için içme suyu değerleri kurumlara göre farklılık gösterir. Bazı değerler sağlık temelli kılavuz, bazıları yasal parametrik değer, bazıları ise geçmiş veya eyalet düzeyi uygulama niteliğindedir. Değerin hangi bağlamda verildiği açıkça belirtilmelidir.
| Kurum veya düzenleme | Değer | Birim | Parametre | Açıklama |
|---|---|---|---|---|
| Dünya Sağlık Örgütü | 70 | µg/L | Nikel | 0,07 mg/L kılavuz değerdir. |
| Avrupa Birliği 2020/2184 | 20 | µg/L | Nikel | İnsani tüketim amaçlı sularda kimyasal parametrik değerdir. |
| Türkiye | 20 | µg/L | Nikel | İnsani tüketim amaçlı sularda kimyasal parametre olarak uygulanır; güncel resmi metin esas alınmalıdır. |
| U.S. EPA | Federal MCL yoktur. | — | Nikel | Güncel ulusal birincil içme suyu standartları listesinde nikel için federal MCL yer almaz. |
| EFSA | 13 | µg/kg vücut ağırlığı/gün | Tolere edilebilir günlük alım | Gıda ve içme suyundan kronik toplam oral maruziyet için değerlendirme değeridir. |
Dünya Sağlık Örgütü nikel için 0,07 mg/L yani 70 µg/L kılavuz değer kullanır. WHO’ya göre içme suyundaki nikel konsantrasyonları çoğunlukla 25 µg/L’nin altındadır; ancak suyla temas eden metal alaşımlardan salım, endüstriyel kirlenme veya doğal yataklardan mobilizasyon olduğunda daha yüksek değerler görülebilir.[1]
Avrupa Birliği 2020/2184 sayılı İçme Suyu Direktifinde nikel için 20 µg/L parametrik değer yer alır.[4] Türkiye’de nikel değerlendirmesi İnsani Tüketim Amaçlı Sular Hakkında Yönetmelik ve yürürlükteki resmi konsolide metin üzerinden yapılmalıdır.[5]
Toplam Nikel ve Çözünmüş Nikel Ayrımı
Nikelin hangi fraksiyonda bulunduğu hem sağlık hem arıtma açısından önemlidir. Toplam nikel, çözünmüş nikel ile partikül bağlı nikelin toplamıdır. Çözünmüş nikel ise genellikle filtrasyondan geçen fraksiyondur. Partikül nikel, sediment, korozyon ürünü veya metal oksit yüzeylerine bağlı olabilir.
| Fraksiyon | Tanım | Yorum |
|---|---|---|
| Toplam nikel | Çözünmüş ve partikül nikelin toplamıdır. | Mevzuat ve tüketici maruziyeti açısından temel değerlendirme olabilir. |
| Çözünmüş nikel | Filtrasyondan geçen nikel fraksiyonudur. | Kaynak suyu kimyası ve arıtma tasarımında önemlidir. |
| Partikül bağlı nikel | Sediment, korozyon ürünü veya metal oksitlere bağlı nikel fraksiyonudur. | Bulanıklık, tortu ve hidrolik değişimlerle artabilir. |
| Kolloidal nikel | Çok küçük parçacık veya organik-mineral kompleksli fraksiyondur. | Filtrasyon sınırına bağlı olarak ölçüm yorumu değişebilir. |
Toplam nikel yüksek, çözünmüş nikel düşükse partikül veya tortu etkisi düşünülür. Çözünmüş nikel yüksekse metal salımı, doğal mobilizasyon, endüstriyel kaynak veya asidik-korozif su koşulları öncelikli incelenir.
Numune Alma: Kaynak, Tesis Çıkışı ve Musluk Ayrımı
Nikel için numune alma noktası çok önemlidir. Arıtma tesisi çıkışında düşük nikel bulunması, tüketici musluğunda nikel olmayacağı anlamına gelmez. Musluk, armatür ve bağlantı parçaları nikel salımı yapabileceği için ilk çekim ve akıtılmış numune ayrımı yapılmalıdır.
| Numune türü | Ne gösterir? | Nikel açısından yorumu |
|---|---|---|
| Ham su numunesi | Kuyu, kaynak, nehir veya baraj suyundaki nikel düzeyini gösterir. | Doğal jeoloji veya çevresel kirlenme değerlendirilir. |
| Arıtma tesisi çıkışı | Şebekeye verilen arıtılmış suyun nikel düzeyini gösterir. | Merkezi arıtma ve kaynak katkısı değerlendirilir. |
| İlk çekim musluk numunesi | Durgunluk sonrası armatür ve kısa tesisatla temas eden suyu gösterir. | Musluk ve bağlantı parçası kaynaklı nikel salımı için önemlidir. |
| Akıtılmış musluk numunesi | Bir süre akıtma sonrası gelen suyun nikel düzeyini gösterir. | Şebeke veya kaynak suyuna daha yakın değer verebilir. |
| Sıcak su numunesi | Sıcak su hattı ve cihazlardaki metal salımını gösterebilir. | İçme ve yemek hazırlamada sıcak musluk suyu kullanılmamalıdır. |
| Profil numune | Ardışık hacimlerde alınan numunelerdir. | Nikelin musluk, bina tesisatı veya servis hattı kaynaklı olup olmadığını ayırmaya yardımcı olur. |
Nikel şüphesinde musluk numunesi alınırken durgunluk süresi, akıtma süresi, numune hacmi, musluk yaşı, armatür tipi, sıcak-soğuk su ayrımı ve tesisat malzemesi kaydedilmelidir. Bu bilgiler olmadan nikel sonucu eksik yorumlanır.
Analiz Yöntemleri
Nikel analizi, mikrogram/litre düzeylerinde güvenilir ölçüm gerektirir. Kullanılan yöntem, raporlama sınırı, numune koruma, filtrasyon ve laboratuvar kalite kontrolü önemlidir. Toplam nikel ile çözünmüş nikel analizleri aynı numune hazırlama yaklaşımına sahip değildir.
| Yöntem | Temel ilke | Kullanım notu |
|---|---|---|
| ICP-MS | İndüktif eşleşmiş plazma kütle spektrometrisiyle element tayini | Düşük µg/L düzeylerinde çok elementli analiz için uygundur. |
| ICP-OES veya ICP-AES | Plazmada uyarılan atomların optik emisyonunun ölçülmesi | Rutin metal analizlerinde kullanılabilir. |
| Grafit fırın AAS | Atomik absorpsiyonla düşük düzey metal tayini | Nikel için hassas klasik yöntemlerden biridir. |
| Alev AAS | Alevde atomik absorpsiyon ölçümü | Daha yüksek nikel derişimleri için kullanılabilir; düşük sınırlar için yetersiz kalabilir. |
| Anodik sıyırma voltametrisi | Elektrokimyasal biriktirme ve sıyırma sinyaline dayanır. | Özel saha ve türleşme çalışmalarında değerlendirilebilir. |
WHO, nikel için ICP-MS, ICP-AES ve grafit fırın AAS yöntemleriyle 0,5–5 µg/L algılama sınırlarının mümkün olduğunu belirtir.[1] EPA Method 200.8, içme suyu ve diğer su numunelerinde nikel dahil iz elementlerin ICP-MS ile belirlenmesine yönelik yöntemlerden biridir.[6] EPA Method 200.7 ise ICP-AES ile metaller ve iz elementlerin analizinde kullanılan yöntemler arasındadır.[7]
Numune Koruma ve Kalite Kontrol
Nikel analizi düşük konsantrasyonlarda yapıldığında kontaminasyon, yanlış kap seçimi, metal yüzey teması veya hatalı filtrasyon sonucu etkileyebilir. Özellikle tesisat kaynaklı nikel araştırmasında numune alma protokolü sonucu doğrudan belirler.
- Numune kabı metal analizine uygun, temizlenmiş kap olmalıdır.
- Toplam nikel için numune uygun asitle korunmalıdır.
- Çözünmüş nikel için filtrasyon koşulu açıkça belirtilmelidir.
- İlk çekim ve akıtılmış numune ayrımı raporlanmalıdır.
- Musluk havalandırıcısının sökülüp sökülmediği kaydedilmelidir.
- Sıcak su ve soğuk su numuneleri karıştırılmamalıdır.
- Saha blankı ve duplikat numune kalite kontrolü destekler.
- Laboratuvar raporlama sınırı mevzuat değerinin yeterince altında olmalıdır.
- Numune almadan önce musluk, hortum veya metal adaptör gibi ek parçalar kontaminasyon yaratmamalıdır.
Nikel Sonucunu Yorumlama
Nikel sonucu, numunenin nereden ve nasıl alındığı bilinmeden doğru yorumlanamaz. İlk çekim musluk numunesindeki yüksek nikel, armatür kaynaklı olabilir; ham suda yüksek nikel ise jeoloji veya çevresel kirlenme açısından araştırılır.
| Durum | Olası yorum | İleri inceleme |
|---|---|---|
| İlk çekim yüksek, akıtılmış numune düşük | Musluk, armatür veya kısa tesisat kaynaklı nikel salımı olabilir. | Armatür malzemesi, durgunluk süresi ve yeni musluk etkisi incelenir. |
| İlk çekim ve akıtılmış numune yüksek | Şebeke, servis hattı veya kaynak suyu etkisi olabilir. | Arıtma çıkışı ve ham su numuneleri karşılaştırılır. |
| Ham suda yüksek nikel | Doğal jeolojik kaynak veya çevresel kirlenme olabilir. | Jeoloji, maden, endüstri ve eşlik eden metaller incelenir. |
| Toplam nikel yüksek, çözünmüş nikel düşük | Partikül veya tortu bağlı nikel olabilir. | Bulanıklık, askıda katı ve filtrasyon testi yapılır. |
| Sıcak suda nikel yüksek | Sıcak su hattında metal salımı artmış olabilir. | İçme için soğuk su kullanılmalı; sıcak hat incelenmelidir. |
| Yeni armatür sonrası yüksek nikel | İlk kullanım döneminde yüzeyden metal salımı olabilir. | Akıtma, tekrar numune ve ürün uygunluğu kontrol edilir. |
| Endüstriyel bölge yakınında yüksek nikel | Metal kaplama, pil, maden veya atık sahası etkisi olabilir. | Yer altı suyu akım yönü ve çok elementli analiz yapılır. |
Nikel ve Korozyon İlişkisi
Nikel salımı çoğu zaman suyun metal yüzeylerle etkileşiminden kaynaklanır. Korozyon yalnızca demir, bakır veya kurşun için değil, nikel içeren alaşımlar ve kaplamalar için de önemlidir. Düşük pH, düşük alkalinite, yüksek klorür, uzun durgunluk, yüksek sıcaklık ve oksidan değişimleri nikel salımını artırabilir.
| Su kimyası değişkeni | Nikel açısından etkisi | Kontrol yaklaşımı |
|---|---|---|
| pH | Düşük pH metal çözünürlüğünü artırabilir. | pH ve alkalinite kararlılığı sağlanmalıdır. |
| Alkalinite | Düşük alkalinite pH dalgalanmalarını artırabilir. | Tampon kapasitesi izlenmelidir. |
| Klorür | Korozyon ve kompleksleşmeyi etkileyebilir. | Klorür/sülfat ve iletkenlik birlikte değerlendirilmelidir. |
| Sıcaklık | Metal salımını hızlandırabilir. | İçme suyu için sıcak su kullanılmamalıdır. |
| Durgunluk | Metal yüzeyle temas süresini artırır. | İlk çekim ve akıtılmış numune karşılaştırılmalıdır. |
| Dezenfektan | Yüzey pasivasyonu ve korozyon davranışını etkileyebilir. | Dezenfeksiyon değişimlerinde metal izleme yapılmalıdır. |
| Yeni malzeme | İlk kullanım döneminde salım artabilir. | Devreye alma, akıtma ve uygunluk belgeleri kontrol edilmelidir. |
Nikel yüksekliği araştırılırken pH, alkalinite, sertlik, klorür, sülfat, iletkenlik, bakır, kurşun, çinko, demir ve krom gibi parametreler birlikte analiz edilmelidir. Bu analizler nikelin tesisat kaynaklı mı, jeolojik mi yoksa endüstriyel mi olduğunu ayırt etmeye yardımcı olur.
Nikelin Arıtmayla Giderilmesi
Nikel giderim yöntemi, nikelin çözünmüş mü partikül bağlı mı olduğuna ve suyun kimyasına bağlıdır. Çözünmüş Ni²⁺ için iyon değişimi, ters ozmoz, nanofiltrasyon, kimyasal çöktürme ve adsorpsiyon değerlendirilebilir. Partikül bağlı nikel için koagülasyon, çöktürme ve filtrasyon daha etkili olabilir.
Kimyasal Çöktürme
Nikel, pH yükseltildiğinde hidroksit formunda çökelebilir. Endüstriyel atık sularda en yaygın yöntemlerden biri pH kontrollü hidroksit çöktürmedir:
Ni²⁺ + 2OH⁻ → Ni(OH)₂↓
Bu prosesin verimi pH, kompleks yapıcı organikler, amonyak, karbonat, rekabetçi metaller ve çamur ayrımına bağlıdır. İçme suyu uygulamalarında kimyasal çöktürme tek başına değil; koagülasyon, çöktürme, filtrasyon, pH son ayarı ve çamur yönetimiyle birlikte değerlendirilir.
Koagülasyon ve Filtrasyon
Koagülasyon, partikül bağlı nikelin ve bazı kolloidal nikel formlarının gideriminde etkili olabilir. Demir veya alüminyum tuzlarıyla oluşan floklar nikelin adsorpsiyon ve birlikte çökelme yoluyla ayrılmasına yardımcı olabilir. Ancak tamamen çözünmüş Ni²⁺ için yalnızca klasik koagülasyon her zaman yeterli olmayabilir.
Koagülasyon-filtrasyon tasarımında şu değişkenler önemlidir:
- pH
- Koagülant türü
- Koagülant dozu
- Alkalinite
- Doğal organik madde
- Bulanıklık
- Partikül bağlı nikel oranı
- Çıkış toplam ve çözünmüş nikel değerleri
İyon Değişimi
Katyon değiştirici reçineler, Ni²⁺ gibi pozitif yüklü nikel türlerini tutabilir. Bu yöntem özellikle çözünmüş nikelin baskın olduğu ve rekabetçi katyonların yönetilebildiği sular için uygundur.
Basitleştirilmiş değişim:
2R–Na + Ni²⁺ → R₂–Ni + 2Na⁺
İyon değişiminde sertlik iyonları Ca²⁺ ve Mg²⁺, demir, mangan ve diğer metaller reçine kapasitesini etkiler. Reçine doygunluğa ulaştığında rejenerasyon gerekir ve rejenerasyon atığı nikelce zengin olabilir. Bu atığın çevre mevzuatına uygun yönetilmesi gerekir.
Ters Ozmoz
Ters ozmoz, nikel dahil birçok çözünmüş iyonu membranla ayırabilir. Evsel veya merkezi uygulamalarda nikel azaltımı için etkili olabilir; ancak membran performansı giriş suyu kimyası, pH, basınç, sıcaklık, geri kazanım oranı ve ön arıtmaya bağlıdır.
Ters ozmoz nikelin önemli bir bölümünü konsantre akımda toplar. Bu nedenle konsantre akımın yönetimi özellikle yüksek nikel içeren endüstriyel veya maden etkili sularda önemlidir. Evsel cihazlarda ürün suyu laboratuvarla doğrulanmalı ve membran bakımı ihmal edilmemelidir.
Nanofiltrasyon
Nanofiltrasyon iki değerlikli katyonların ve bazı kompleksli türlerin azaltılmasında kullanılabilir. Nikelin sertlik, sülfat ve diğer metallerle birlikte azaltılacağı sistemlerde değerlendirilebilir. Performans membran türü, suyun iyonik gücü, pH, organik madde ve geri kazanım oranına bağlıdır.
Adsorpsiyon
Demir oksitler, mangan oksitler, aktif alümina, zeolitler, modifiye karbonlar, özel şelatlayıcı reçineler ve mineral adsorbanlar nikel gideriminde kullanılabilir. Adsorpsiyon performansı pH, temas süresi, yüzey yükü, rekabetçi iyonlar ve organik maddeye bağlıdır.
Adsorpsiyon sistemlerinde medya doygunluğu izlenmelidir. Giriş-çıkış nikel analizi yapılmadan medya ömrü güvenilir biçimde tahmin edilemez. Kullanılmış medya nikel biriktirdiği için bertarafı ayrıca değerlendirilmelidir.
Arıtma Yöntemlerinin Karşılaştırılması
| Yöntem | Başlıca mekanizma | Uygun kullanım | Sınırlama |
|---|---|---|---|
| Kimyasal çöktürme | Ni(OH)₂ veya ilgili katı fazların oluşması | Endüstriyel atık su ve merkezi arıtma | pH kontrolü ve çamur yönetimi gerekir. |
| Koagülasyon-filtrasyon | Partikül ve kolloidal nikelin floklarla ayrılması | Yüzey suyu veya partikül bağlı nikelde uygundur. | Çözünmüş nikel için tek başına yetersiz kalabilir. |
| Katyon değişimi | Ni²⁺ iyonunun reçinede tutulması | Çözünmüş nikel içeren sular | Sertlik ve diğer katyonlar kapasiteyi azaltır. |
| Ters ozmoz | Membranla çözünmüş iyon ayırma | Evsel ve merkezi yüksek kalite su uygulamaları | Konsantre akım, bakım ve ön arıtma gerektirir. |
| Nanofiltrasyon | Yük ve boyut seçiciliği | Nikel, sertlik ve sülfat birlikte azaltılacaksa değerlendirilebilir. | Performans su kimyasına bağlıdır. |
| Adsorpsiyon | Yüzeye bağlanma veya şelatlama | Parlatma veya düşük-orta konsantrasyon uygulamaları | Medya doygunluğu ve rekabetçi iyonlar izlenmelidir. |
| Kaynak kontrolü | Kirlenme veya metal salımı kaynağını azaltma | Tesisat ve endüstriyel kaynaklı nikelde en temel adımdır. | Kaynak belirleme ve altyapı müdahalesi gerektirir. |
Evsel Arıtma Cihazları ve Nikel
Evsel düzeyde nikel azaltımı için her filtre uygun değildir. Sediment filtresi yalnızca partikül bağlı nikelin bir bölümünü tutabilir. Tat-koku amaçlı aktif karbon kartuşları nikel için özel sertifikaya veya doğrulanmış performansa sahip değilse güvenilir çözüm kabul edilmemelidir.
Evsel cihaz seçerken şu başlıklar kontrol edilmelidir:
- Nikel azaltımı için bağımsız sertifikasyon veya doğrulanmış performans
- Ters ozmoz sistemlerinde uygun membran ve bakım planı
- Kartuş kapasitesi ve değişim aralığı
- Giriş suyu nikel düzeyine uygunluk
- Ürün suyu laboratuvar doğrulaması
- Çözünmüş ve toplam nikel farkı
- Kullanılmış kartuş veya membran atığının güvenli yönetimi
Nikel sorunu yalnızca belirli bir musluktan kaynaklanıyorsa bütün ev arıtması yerine armatür değişimi, akıtma, uygun malzeme seçimi veya kullanım noktası arıtımı daha etkili olabilir. Ancak nikel kaynak suyundan geliyorsa merkezi veya giriş noktası arıtımı gerekebilir.
Nikel İçin Yetersiz Kalan İşlemler
- Kaynatma: Nikel uçucu değildir; kaynatma nikeli yok etmez ve su buharlaştıkça kalan sudaki derişim artabilir.
- UV dezenfeksiyon: Mikroorganizmaları etkisizleştirir; nikel gidermez.
- Havalandırma: Nikel uçucu olmadığı için havalandırmayla uzaklaşmaz.
- Sediment filtresi: Çözünmüş Ni²⁺ iyonunu gidermez.
- Tat-koku karbon filtresi: Nikel azaltımı için özel olarak test edilmemişse güvenilir değildir.
- Klorlama: Dezenfeksiyon sağlar; nikeli sudan uzaklaştırmaz.
- Yumuşatıcı: Katyon değişimiyle bir miktar nikel tutabilir; ancak sertlik yükü, reçine kapasitesi ve sertifika doğrulanmadan sağlık koruyucu çözüm sayılmamalıdır.
Nikel ve Diğer Metallerle Birlikte Değerlendirme
Nikel çoğu zaman tek başına değerlendirilmemelidir. Metal armatür, paslanmaz çelik, krom-nikel alaşımlar veya endüstriyel kaynaklar söz konusu olduğunda nikel; krom, demir, mangan, bakır, çinko, kurşun, kadmiyum ve kobalt gibi metallerle birlikte görülebilir.
| Birlikte izlenecek parametre | Neden önemlidir? |
|---|---|
| Krom | Krom-nikel kaplamalar, paslanmaz çelik ve ultramafik jeolojiyle ilişkili olabilir. |
| Kobalt | Nikel cevherleri ve metal alaşımlarla birlikte bulunabilir. |
| Demir | Korozyon, tortu ve metal salımı hakkında bilgi verir. |
| Mangan | Doğal jeolojik kaynak ve indirgen su koşullarını destekleyebilir. |
| Bakır | Tesisat korozyonu ve armatür kaynaklı metal salımını anlamaya yardımcı olur. |
| Çinko | Galvanizli malzemeler ve alaşımlar açısından önemlidir. |
| Kurşun | Eski tesisat ve armatür kaynaklı metal salımıyla birlikte izlenmelidir. |
| Kadmiyum | Endüstriyel ve metal kaplama kaynaklarıyla birlikte görülebilir. |
| pH ve alkalinite | Metal çözünürlüğü ve korozyon kontrolü için temel parametrelerdir. |
| Klorür ve sülfat | Korozyon ve metal kompleksleşmesini etkiler. |
Nikel, Krom ve Paslanmaz Çelik İlişkisi
Paslanmaz çelik, çoğu zaman krom ve nikel içeren alaşımlardan yapılır. Krom yüzeyde pasif oksit tabakası oluşturarak korozyon direnci sağlar; nikel ise alaşımın mekanik ve kimyasal özelliklerine katkıda bulunur. Ancak paslanmaz çelik tamamen inert değildir. Uygun olmayan kalite, klorürce zengin su, düşük pH, yüksek sıcaklık, kaynak hataları veya yüzey pasivasyonu bozulması durumunda metal salımı görülebilir.
Paslanmaz çelik kaynaklı nikel değerlendirmesinde şu başlıklar önemlidir:
- Çelik kalite sınıfı
- Yüzey pasivasyonu
- Klorür düzeyi
- pH ve alkalinite
- Sıcaklık
- Temas süresi
- Kaynak ve bağlantı noktaları
- Devreye alma sonrası ilk kullanım dönemi
- Akıtılmış ve ilk çekim numune farkı
Endüstriyel Atık Sularda Nikel
Nikel, endüstriyel atık sularda içme suyuna göre çok daha yüksek düzeylerde görülebilir. Özellikle metal kaplama, paslanmaz çelik üretimi, madencilik, pil üretimi, elektronik atık işleme, katalizör üretimi ve metal yüzey işlemleri nikel açısından önemlidir.
Endüstriyel nikel arıtımında yaygın yaklaşımlar şunlardır:
- Kaynakta azaltım ve proses kimyasalı ikamesi
- Nikel içeren atık akımların ayrı toplanması
- pH kontrollü hidroksit çöktürme
- Sülfür çöktürme
- Koagülasyon ve flokülasyon
- İyon değişimi
- Membran filtrasyon
- Elektrokimyasal geri kazanım
- Çamur susuzlaştırma
- Tehlikeli atık veya metal geri kazanım yönetimi
Endüstriyel atık sularda oluşan nikel çamuru çevre ve atık mevzuatı açısından ayrıca değerlendirilmelidir. İçme suyu arıtımıyla endüstriyel atık su arıtımı aynı proses hedeflerine sahip değildir.
Çevresel ve Sucul Yaşam Açısından Nikel
Nikel sucul canlılar için toksik olabilir ve toksisite su sertliği, pH, çözünmüş organik karbon, magnezyum, kalsiyum ve alkalinite gibi su kimyası özelliklerinden etkilenir. Sertlik arttıkça bazı metal toksisiteleri değişebilir. Bu nedenle çevresel su kalitesi kılavuzları çoğu zaman içme suyu standartlarından farklıdır.
Kanada Çevre Bakanları Konseyi, tatlı su sucul yaşamı için nikel kılavuzunun su sertliğine bağlı olduğunu ve sertlik bilinmediğinde daha koruyucu düşük değerin kullanılabileceğini belirtir.[8]
| Çevresel değişken | Nikel toksisitesi açısından önemi |
|---|---|
| Sertlik | Kalsiyum ve magnezyum gibi iyonlar biyolojik yüzeylerle rekabet edebilir. |
| pH | Nikel türleşmesini ve metal biyoyararlanımını etkiler. |
| Çözünmüş organik karbon | Nikel kompleksleşmesini ve biyoyararlanımı azaltabilir. |
| Sülfat ve klorür | İyonik güç ve kompleksleşme üzerinden etki gösterebilir. |
| Sediment | Nikelin partikül bağlı birikimine ve yeniden salımına neden olabilir. |
Özel Kuyular İçin Değerlendirme
Özel kuyularda nikel, doğal jeoloji, maden etkisi, atık sahası, endüstriyel faaliyet veya bina içi metal malzemeler nedeniyle yükselebilir. Özel kuyu kullanıcıları genellikle kamu şebekeleri kadar düzenli izleme yapmadığından nikel analizi riskli bölgelerde özellikle önemlidir.
Özel kuyu değerlendirmesinde şu adımlar izlenmelidir:
- Ham kuyu suyunda toplam ve çözünmüş nikel analiz edilir.
- Muslukta ilk çekim ve akıtılmış numune karşılaştırılır.
- pH, alkalinite, sertlik, klorür, sülfat ve iletkenlik ölçülür.
- Krom, kobalt, demir, mangan, bakır, kurşun, kadmiyum ve çinko birlikte analiz edilir.
- Yakın çevrede maden, metal kaplama, atık sahası veya endüstriyel geçmiş araştırılır.
- Armatür ve tesisat malzemesi incelenir.
- Gerekirse arıtma yöntemi pilot test veya ürün suyu analiziyle doğrulanır.
- Nikel alerjisi veya hassas birey varsa sağlık değerlendirmesi ayrıca yapılır.
Nikel İçin Saha Belirtileri Var mıdır?
Nikel içme suyunda çoğu zaman renk, koku veya tat ile güvenilir biçimde fark edilmez. Çok yüksek düzeylerde metalik tat veya renk değişimi görülebilir; ancak içme suyu açısından önemli olan mikrogram/litre düzeyleri duyusal olarak ayırt edilemez. Bu nedenle nikelin varlığı laboratuvar analiziyle belirlenmelidir.
| Gözlem | Nikel açısından anlamı | Yorum |
|---|---|---|
| Su berrak ve kokusuz | Nikel bulunmadığını kanıtlamaz. | Analiz gerekir. |
| Metalik tat | Nikel dahil birçok metalden kaynaklanabilir. | Demir, bakır, çinko, kurşun ve nikel birlikte analiz edilmelidir. |
| Yeni musluk veya armatür | İlk kullanımda nikel salımı görülebilir. | İlk çekim ve akıtılmış numune karşılaştırılmalıdır. |
| Sıcak suda daha belirgin metalik tat | Sıcaklıkla metal salımı artmış olabilir. | İçme için soğuk su kullanılmalıdır. |
| Endüstriyel bölge yakınlığı | Kaynak suyu nikel riski artabilir. | Kuyu ve çevresel kaynak araştırması yapılmalıdır. |
| Nikel alerjisi olan bireyde deri alevlenmesi | İçme suyu toplam nikel maruziyetine katkı yapıyor olabilir. | Tıbbi değerlendirme ve su analizi birlikte yapılmalıdır. |
Nikel Yüksekliği Araştırmasında İzlenecek Yol
Nikel sonucu mevzuat değerine yakın veya üzerinde bulunursa sistematik araştırma yapılmalıdır. Nikelin kaynak suyundan mı, arıtma sisteminden mi, dağıtım sisteminden mi yoksa musluk ve armatürlerden mi geldiği belirlenmelidir.
- Sonuç aynı noktadan tekrar analizle doğrulanır.
- Toplam ve çözünmüş nikel ayrımı yapılır.
- Ham su, arıtma çıkışı ve musluk numuneleri karşılaştırılır.
- İlk çekim ve akıtılmış musluk numuneleri alınır.
- pH, alkalinite, sertlik, klorür, sülfat ve iletkenlik ölçülür.
- Krom, kobalt, demir, mangan, bakır, çinko, kurşun ve kadmiyum analiz edilir.
- Armatür ve tesisat malzemesi belirlenir.
- Yeni musluk, yeni cihaz veya paslanmaz çelik bileşen etkisi araştırılır.
- Yakın çevrede endüstriyel veya maden kaynakları değerlendirilir.
- Arıtma gerekiyorsa iyon değişimi, ters ozmoz, nanofiltrasyon veya adsorpsiyon seçenekleri test edilir.
- Ürün suyu düzenli laboratuvar analiziyle doğrulanır.
Yanlış Bilinenler
| Yanlış yorum | Doğru değerlendirme |
|---|---|
| Nikel sadece sanayi kaynaklıdır. | Nikel doğal jeolojiden ve suyla temas eden metal malzemelerden de gelebilir. |
| Su berraksa nikel yoktur. | Nikel çoğu zaman duyusal olarak fark edilmez. |
| Kaynatma nikeli giderir. | Kaynatma nikel gidermez; su buharlaştıkça nikel derişimi artabilir. |
| Her aktif karbon filtre nikel giderir. | Nikel için doğrulanmış veya sertifikalı olmayan karbon filtre güvenilir çözüm değildir. |
| Paslanmaz çelik hiç metal salmaz. | Uygun olmayan koşullarda paslanmaz çelikten de nikel salımı olabilir. |
| Arıtma tesisi çıkışı uygunsa muslukta nikel olmaz. | Musluk ve armatürler nikel salım kaynağı olabilir. |
| Nikel sadece alerji sorunudur. | Alerjik bireyler için önemli olmakla birlikte kronik oral maruziyette üreme ve gelişimsel etkiler de değerlendirilir. |
| Yumuşatıcı nikel sorununu kesin çözer. | Katyon değişimi bazı koşullarda nikel tutabilir; ancak sertlik, kapasite ve sertifika doğrulanmalıdır. |
Benzer Terimlerden Farkları
| Terim | Tanım | Nikelden farkı |
|---|---|---|
| Nikel | Ni sembollü inorganik metaldir. | İçme suyunda çoğunlukla metal malzeme salımı ve jeolojik kaynaklarla ilişkilidir. |
| Krom | Cr sembollü elementtir. | Paslanmaz çelik ve krom-nikel kaplamalarda birlikte bulunabilir; toksikolojisi farklıdır. |
| Krom(VI) | Kromun +6 değerlikli toksik formudur. | Nikelden farklı bir element ve türleşme problemidir. |
| Kobalt | Co sembollü metaldir. | Nikel cevherleri ve alaşımlarla birlikte bulunabilir. |
| Kurşun | Pb sembollü toksik ağır metaldir. | Kurşun için güvenli eşik yaklaşımı yoktur; tesisat kaynakları farklıdır. |
| Bakır | Cu sembollü gerekli iz elementtir. | Bakır tesisat korozyonuyla ilişkilidir; nikel daha çok alaşım ve kaplama kaynaklı olabilir. |
| Toplam nikel | Çözünmüş ve partikül nikelin toplamıdır. | Mevzuat ve maruziyet değerlendirmesinde kullanılan ölçümdür. |
| Çözünmüş nikel | Filtrasyondan geçen nikel fraksiyonudur. | Arıtma tasarımı ve kaynak yorumunda önemlidir. |
| Partikül nikel | Sediment veya korozyon ürünlerine bağlı nikel fraksiyonudur. | Toplam nikelin partikül kaynaklı yükselmesini açıklar. |
İşletme ve İzleme Açısından Önemi
Nikel izleme programı, su kaynağının jeolojisine, endüstriyel riskine ve tesisat malzemelerine göre planlanmalıdır. Metal kaplama tesisleri, madencilik alanları, paslanmaz çelik yoğun prosesler, eski endüstriyel bölgeler, atık sahaları, nikel kaplı musluklar ve yeni armatür kullanılan binalar nikel açısından özel dikkat gerektirir.
Nikel ile birlikte izlenmesi önerilen parametreler şunlardır:
- Toplam nikel
- Çözünmüş nikel
- Krom
- Kobalt
- Demir
- Mangan
- Bakır
- Çinko
- Kurşun
- Kadmiyum
- pH
- Alkalinite
- Sertlik
- Klorür
- Sülfat
- Elektriksel iletkenlik
- Bulanıklık
- Toplam askıda katı madde
- İlk çekim ve akıtılmış musluk numuneleri
Nikel yönetiminde doğru yaklaşım; nikelin kaynak suyundan mı, endüstriyel kirlenmeden mi, jeolojik mobilizasyondan mı yoksa suyla temas eden metal malzemelerden mi geldiğini belirlemekle başlar. Ardından uygun numune alma, toplam-çözünmüş ayrımı, tesisat değerlendirmesi, gerekirse arıtma teknolojisi seçimi ve ürün suyu doğrulaması birlikte yürütülmelidir.
Kaynaklar
- World Health Organization. Nickel: Chemical Fact Sheet. Guidelines for Drinking-water Quality, 2022.
- World Health Organization. Guidelines for Drinking-water Quality: Nickel Table. WHO Guidelines for Drinking-water Quality, 2022.
- EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain. Update of the Risk Assessment of Nickel in Food and Drinking Water. EFSA Journal, 2020.
- European Parliament and Council of the European Union. Directive (EU) 2020/2184 on the Quality of Water Intended for Human Consumption. Official Journal of the European Union, 2020.
- T.C. Sağlık Bakanlığı. İnsani Tüketim Amaçlı Sular Hakkında Yönetmelik. T.C. Sağlık Bakanlığı.
- U.S. Environmental Protection Agency. Method 200.8: Determination of Trace Elements in Waters and Wastes by ICP-MS. U.S. EPA, 1994.
- U.S. Environmental Protection Agency. Method 200.7: Determination of Metals and Trace Elements in Water and Wastes by ICP-AES. U.S. EPA, 1994.
- Canadian Council of Ministers of the Environment. Nickel: Canadian Water Quality Guidelines for the Protection of Aquatic Life. CCME.
- Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Toxicological Profile for Nickel. ATSDR, NCBI Bookshelf.
- U.S. Environmental Protection Agency. National Primary Drinking Water Regulations. U.S. EPA.
- World Health Organization. Nickel in Drinking-water: Background Document for Development of WHO Guidelines for Drinking-water Quality. World Health Organization, 2021.