Biodegradation of micropollutants in Ergene River during a dry season

Abstract

Son yıllarda yüzey aktif maddeleri, alev geciktiricileri, farmasötikler, kişisel bakım ürünleri, benzin katkı maddeleri ve bunların bozunma ürünleri, biyositler, böcek ilaçları ve bunların bozunma ürünleri ve çeşitli endokrin bozucu bileşikler gibi mikro kirletici maddelerin tüketiminde ve üretiminde artış olmuştur. Bu artışla giriş sularında mikrokirleticiler birikmekte ve yer altı ve yer üstü sularını tehdit etmektedirler. Ayrıca, bu kirleticilerin biyolojik sistemlerde arıtma verimi değişkendir ve operasyonel veya çevresel parametrelerin nasıl değişeceği belirsizdir. Bugün Ergene Nehri, Türkiye'deki bu fenomenin en önemli örneklerinden biridir. Bu nedenle, Ergene Nehrinde bulunan mikrokirleticilerin kaynağının ve akıbetinin belirlenmesi gerekir. Bu çalışmada Ergene Nehri üzerinde 29 örnekleme noktası belirlenmiş ve yaklaşık 100 mL nehir suyu filtre edilerek 250 mL amber cam Erlenmeyer Şişelerine aktarılmıştır. Acetaminophen biyolojik olarak kolayca parçalanabilen bir kimyasaldır. Bu nedenle biyolojik aktivitenin kontrolü için her şişeye 10 μg/L acetaminophen eklenmiştir. Otoklavlanan ve aynı prosedürler uygulanan örnek, kontrol örneği olarak kullanılmışır. Bütün şişeler 20-25oC arası oda sıcaklığında ve 100 rpm'de çalkalanarak inkübe edilmiştir. Her şişeden aseptik olarak alınan numuneler, AB SCIEX QTrap 4500 LC-MSn sistemi kullanılarak 30 gün boyunca izlenmiştir. Kırk-yedi mikrokirletici; oxybenzone, N-benzyldimetilamine, nonylphenol diethoxylate gibi, en az bir örnekleme noktasında biyolojik olarak parçalanmıştır. Bu kimyasalların yarı ömürleri ve biyolojik parçalanma oranı sabiti hesaplanmıştır. Öte yandan, hexa(methoxymethyl)melamine, quinoxyfen gibi 17 mikrokirletici örnekleme noktalarının hiçbirisinde bozunmadan kalmıştır.

In recent years, there have been an increase in consumption and production of micropollutants, such as surfactants, flame retardants, pharmaceuticals, personal care products, gasoline additives and their degradation products, biocides, pesticides and their degradation products and various endocrine disrupting compounds, which have resulted in their accumulation in influent and treated both groundwaters and surface waters. Yet, their removal efficiency in biological systems is highly unsteady, and it is still unclear how operational and environmental parameters change. Today, Ergene River is one of the most important examples of this phenomena in Turkey. Thus, determining source of micropollutants in Ergene River and their fates is required. In this study, 29 sampling points were determined and about 100 mL of filtered samples were transferred into 250 mL amber glass Erlenmeyer Flasks. Each flask was spiked with acetaminophen at 10 μg/L as a biodegradable reference substrate. Acetaminophen is known as an easily biodegradable compound; therefore, its degradation shows a control of biological activity. Also, same procedure was applied for autoclaved sample as a control flask. All flasks were incubated at room temperature between 20-25oC and agitated at 100 rpm. Micropollutants were monitored for 30 days in the samples taken aseptically from each flask using AB SCIEX QTrap 4500 LC-MSn system. Forty-seven micropollutants such as; oxybenzone, N-benzyldimethylamine, nonylphenol diethoxylate were biodegraded at least in one sampling point and their half-lives and biodegradation rate constants were calculated. On the other hand, 17 micropollutants such as hexa(methoxymethyl)melamine, quinoxyfen were not degraded at none of the sampling points.