Air monitoring of polychlorinated biphenyls in ambient air of suburban area in İzmir, Turkey

Abstract

oz Poliklorlu bifeniller (PCBler), ilk olarak 1920 yılında insanlar tarafından sentezlenmiş toksik bir kimyasal maddedir. İnsan ve çevre sağlığı üzerindeki zaralı etkilerinden dolayı üretimleri ve kullanımları 1970'lerde Amerika'da ve bunu takiben tüm Avrupa ülkelerinde yasaklanmıştır. Uzun mesafeli taşınıma maruz kalmaları nedeniyle çevrede fazlaca yayılmış durumdalardır ve seviyelerinin bilinmesi için çeşitli ülkelerde PCB konsantrasyonları hala ölçülmektedir. PCB'lerin toplam (gaz+partikül) atmosferik konsantrasyonlannm İzmir'deki ölçümleri için iki ayrı ölçüm programı planlanmıştır. 20 adet gece ve gündüz (kısa dönem), 40 adet de gündüz (uzun dönem) olmak üzere Mayıs 2003 ile Mart 2004 tarihleri arasında yaklaşık bir yıllık örnekler toplanmıştır. Sıcaklığın, rüzgar hızı ve yönünün ve mevsimsel farklılıkların atmosferik konsantrasyonlar üzerindeki etkileri incelenmiştir. Kısa dönemde, ortalama toplam (41 çeşit PCB için) konsantrasyon 520 pg m`3 olarak belirlenmiştir ve, her bir PCB bazında incelendiğinde toplam (gaz+partikül) konsantrasyonlar 0.37 + 0.65 pg m`3 (PCB 158) ile 305.07 + 86.01 pg m`3 (PCB 33) aralığında değiştiği gözlenmiştir. Benzer şekilde uzun dönemde ortalama toplam konsantrasyon 419 pg m` olarak belirlenmiştir ve minimum ve maksimum toplam (gaz+partikül) konsantrasyon değerleri, her bir PCB için incelendiğinde, 0.11 ± 10.58 pg m`3 (PCB 70) ile 919.69 + 281.18 pg m`3 (PCB 208) aralığında değiştiği görülmüştür. Ortalama toplam konsantrasyonlar üzerinden karşılaştırma yapıldığında ölçülen değerlerin farklı bölgelerde daha önce yapılmış çalışmalarda rapor edilen minimum ve maksimum değerler arasında oldukları gözlenmiştir. PCB'lerin atmosferdeki gaz fazdaki konsantrasyonlannm sıcaklıkla ilişkisi Clausius-Clapeyron eşitliği kullanılarak araştırılmıştır. Araştırma sonuçlarına göre 12 çeşit poliklorlu bifenilin (PCB 74, 70, 101, 99, 87, 82/151, 153, 138, 158, and 128) gaz fazdaki konsantrasyonunun sıcaklıkla ilişkisinin istatistiksel olarak önemli olduğu (p<0.05) bulunmuştur. Sıcaklığın gaz konsantrasyonlanndaki etkisine ek olarak, rüzgar yönü ve hızının etkisi de lineer regresyon analizi kullanılarak araştırılmıştır. Regresyon analizi katsayıları göstermiştir ki rüzgar hızı ölçülen PCB'lerin en hafifleri olan PCB 18 ve PCB 17 için önemli, rüzgar yönü ise sadece PCB 18 için önemli bir faktördür.

ABSTRACT Polychlorinated biphenyls (PCBs) are human made toxic chemicals which were first synthesized in 1920s. Because of their inverse effects on environment and human health the usage and production of PCBs were banned in 1970s in United States and all over the Europe. PCBs are prone to long- range atmospheric transport and this makes them ubiquitous in the environment. Due to the importance of long-range transport of PCBs, their concentrations have been measured in many different countries. In order to determine the atmospheric concentration levels of total (gas+particle) PCBs (ZPCB) and 41 PCB congeners in Izmir, two sampling programs were designed. 20 successive day and nighttime (called short-term), and 40 a year around representing particle and gas phase samples (called long-term) were collected from May 2003 to March 2004. Effects of temperature, wind speed and direction, and seasonal change on atmospheric concentrations of PCBs were investigated. In the short-term period, average SPCB(4i) concentration was -520 pg m`3, while congener base total (gas+particle) polychlorinated biphenyl concentrations ranged from 0.37 ± 0.65 pg in3 (PCB 158) to 305.07 ± 86.01 pg m-3 (PCB 33). Similarly, in the long-term analysis average EPCB(4i) concentration was found as 419 pg m`3, while the minimum and maximum concentrations of congener base total (gas+particle) PCB concentrations ranged from 0.11 + 10.58 pg m`3 (PCB 70) to 919.69 ± 281.18 pg m`3 (PCB 208). Short-term average total concentration was higher than a year average total concentration. The reason could be the revolatilization of these compounds from the contaminated surfaces due to the increase in temperature in early summer/late spring. Generally, the levels of PCB were within the ranges previously measured at different sites. The temperature dependence of gas-phase atmospheric concentrations of PCBs was investigated by using Clausius-Clapeyron relationship. The results were statistically significant (p<0.05) for 12 PCB congeners (PCB 74, 70, 101, 99, 87, 82/151, 153, 138, 158, and 128). In addition to temperature, the effect of wind speed and direction was investigated using multiple linear regression analysis. Results of the multiple regression analysis indicated that wind speed was a statistically significant factor for PCB 18 and PCB 17, which have low molecular weights and tendency to be in gas phase.