Distribution of trace elements in tobacco and shisha products in Turkey and accumulation on their smoke
Türkiye'de satılan tütün ve nargile ürünlerinde eser elementlerin dağılımları ve dumanda birikimi
- Tez No: 496360
- Danışmanlar: PROF. DR. SÜLEYMAN AKMAN, DOÇ. DR. ASLI BAYSAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 83
Özet
Bu çalışmada çeşitli tütün ürünlerinde bazı toksik elementlerin (krom (Cr), bakır (Cu), mangan (Mn), nikel (Ni), kurşun (Pb) ve kadmiyum(Cd)) tayini hem ürünün kendinde, hem dumanında hem de külünde gerçekleştirilmiştir. Böylece toplamda 22 farklı tütün ürününde toksik element dağılımının bulunması amaçlanmıştır. Ürünler Türkiye'nin İstanbul şehrindeki marketlerden rasgele seçilerek alınmıştır. Aralarında 5 yerli 17 yabancı marka bulunan ürünlerden 11 tanesi sigara, 4 tanesi açık tütün, 2 tanesi puro ve 5 tanesi nargile tütünüdür. Aşağıda açıklanan örnek hazırlama basamaklarından sonra grafit fırın atomik absorpsiyon spektrometri (GFAAS) yöntemi ile kurşun ve kadmiyum analizleri, mikrodalga indüklenmiş plazma atomik emisyon spektrometri (MIP-AES) yöntemi ile krom, bakır, mangan ve nikel analizleri gerçekleştirilmiştir. İncelenen tütün ürünlerinin ağır metal içerikleri irdelenmiştir. Atomik absorpsiyon spektrometrisi ile yetmişe yakın elementin çok düşük derişimlerde tayini gerçekleştirilebilir. Temel olarak ışık kaynağı, atomlaştırıcı, monokromatör ve detektörden oluşan bu cihaz saf elementin gaz fazda uyarılması için gerekli karakteristik dalga boyunda yaptığı absorpsiyonu ölçerek sinyal olarak detektöre iletir. Dedektörde sayısal çıktıya dönüştürülen elektrik sinyalleri (absorbans) elementin konsantrasyonunu hesaplamakta kullanılır. Atomik absorpsiyonda ışık kaynakları temelde dört gruba ayrılır: oyuk katot lambaları, elektrotsuz boşalım lambaları, yüksek radyasyonlu lambalar ve sürekli ışın kaynakları. Bu analizde kullanılan cihazda (Analytik Jena contraA700) sürekli ışın kaynağı bulunmaktadır. Işın kaynağı analitin absorplayacağı dalga boyunda elektromanyetik dalgaları temin eder. Atomlaştırıcılar ise analiti gaz fazda ve atom halde elde etmeye yarar. Alevli ve elektrotermal olamak üzere iki tip atomlaştırıcı mevcuttur. Bu çalşmada elektrotermal atomlaştırıcı kullanılmıştır. Grafit fırına alınan örnek 4 adımda ısıtılır: kurutma, piroliz, atomlaştırıcı ve temizleme. Monokromatörler ise örneğe gönderilecek olan spesifik dalga boyunu polikromatik ışık demetinden ayırmaya yararlar. Son olarak, işlem sonunda üretilen elektrik sinyallerini sayısal verilere dönüştüren detektörlerin ise ışığa duyarlı, kararlı ve hızlı olması ve ışık yoğunluğuyla orantılı sinyal üretmesi gereklidir. Atomik emisyon spektrometrisini atomik absorpsiyondan ayıran en belirgin özellik uyarılan atomun absorbladığı değil temel hale dönerken yaydığı enerjinin ölçülüyor olmasıdır. Bu çalışmada kullanılan cihaz (Agilent 4200) analit atomlarını uyarmak için mikrodalga indüklenmiş plazma kullanmaktadır. Bu sayede 12000 K gibi çok yüksek sıcaklıklara ulaşabilmektedir. Çalıştırma maliyeti oldukça düşüktür ve ametallerin de tayinini yapabilir. Ayrıca farklı analizlerin tayinini tek okumada arka arkaya yapabilir. Tütün ürünlerinin kullanımına karşı yürütülen birçok kampanyaya ve sağlık otoritelerinin yaptığı uyarılara rağmen, günümüzde milyonlarca kişi sigara içmeye ve farklı tütün ürünlerini kullanmaya devam etmektedir. İçinde bulunan nikotinin vücutta endorfin salgılama süreçlerine dahil olması nedeniyle kullanıcısını kendine bağımlı hale getiren bu ürünlerin, kanser ve akciğer hastalıkları başta olmak üzere, insan sağlığına olan etkileri günümüzde bilinmektedir. Dünya Sağlık Örgütü'nün 2015'teki raporunda yer alan verilerde görüldüğü üzere sigara fiyatlarındaki artış sigaranın satışını düşürmüştür ve satış düşerken akciğer kanserinden ölenlerin sayısı da azalmıştır; veriler Fransa'da 1974-2009 arası toplanmıştır. Sigaranın sebep olduğu hastalıkların başında akciğer kanseri gelse de KOAH, gırtlak kanseri ve amfizem gibi tehlikeli birçok hastalığa da yol açmaktadır. Ek olarak, yapımında kullanılan Nicotiana tabacum bitkisinin, yetiştiği topraklardan aldığı kadmiyum ve kurşunu (özellikle yapraklarında) biriktirdiğine dair bilgiler literatürde çeşitli kaynaklarda bulunmaktadır. Tütün ürünlerinde bulunan kadmiyum, krom, bakır, mangan, nikel ve kurşun elementleri bu çalışmada incelenmiştir. Kadmiyum solunum sisteminde, kas ve iskelet sisteminde ve böbreklerde gösterdiği karsinojenik ve toksik etkileriyle bilinir. Krom genel olarak solunum sistemini etkiler; toksik etkileri sigara içen kişilerde artış gösterir. Bakır yüksek konsantrasyonlarda toksik etki gösterir ve genetik hastalıklara sebep olur. Mangan hafıza ve odaklanmada sorunlara yol açar, belirtilerin ortaya çıkması için uzun süre maruz kalınması gerekir. Nikel sindirim sistemini ve cilt dokusunu etkiler, sigara kullanımı toksisite için önemli bir faktördür. Son olarak, kurşun karsinojenik ve mutajenik etkileriyle bilinir. Öte yandan çocuklarda ve yetişkinlerde nörolojik sorunlara yol açar, vücuttan atılımı oldukça zordur. Tütün ürünlerinin toplam analit içeriğinin bulunması için 6 saat soyunca 60oC'de kurutulan örneklerden 0.5 g alınıp 180oC'ye ayarlanan ısıtıcıda 10 mL derişik nitrik asit ve hidroklorik asit karışımıyla (4:1) muamele edilmiştir. Ardından filtre kağıtları yardımıyla süzülerek cihaza verilmeye hazır edilmiştir. Hazırlanan çözeltiler polietilen kaplarda, analiz zamanına kadar 4oC'de saklanmıştır. Metodun validasyonu için aynı metot NCS DC73349 kodlu“Bush, branches, and leaves”(Çalı, dallar ve yapraklar) sertifikalı referans madde ile denenmiştir. Ölçüm sonuçları referans sonuçlarıyla %95 güven aralığında uyumlu bulunmuştur. Külde kalan metalleri tayin edebilmek için toplanan tütün ürünleri 400oC'de 2 saat boyunca, tamamen küle dönüşene kadar yakılmıştır. Oluşan küllerden 0.25 g alınıp 10 mL distile suda 2 saat boyunca çalkalanmıştır. Çalkalama sonunda küller süzülerek çözelti ortamından uzaklaştırılmıştır. Elde edilen berrak çözeltiler cihaza verilmeye hazır hale gelmiştir. Hazırlanan çözeltiler polietilen kaplarda, analiz zamanına kadar 4oC'de saklanmıştır. Örnek hazırlamanın son aşamasında ise dumandaki ağır metallerin analit konsantrasyonlarını belirlemek amaçlanmıştır ve dumanı su üzerinde toplayan bir örnekleme metodu geliştirilmiştir. Bu amaçla laboratuvarda bulunan nuçe erleni, alüminyum folyo, lanset ve vakum hortum kullanılarak duman toplama aparatı oluşturulmuştur. Kurulan düzenek işlevsel olarak nargile ile benzeşmektedir: ısıtılan/yakılan tütünün dumanını istenen kaba toplayarak kaptaki su ile dumanı bir araya getirir. İlk olarak kabın içine 10 mL distile su alınmıştır. Tütünler alüminyum folyo yardımıyla yukarıda tutulur ve oluşan duman folyodaki deliklerden kabın içine sızar. Vakum hortumu yardımıyla içerde bulunan temiz hava dışarı çekilerek tütünün oluşturduğu duman belirli bir hızla kabın içine çekilir. Alınan tütünün (0.25 g) tamamı yandıktan sonra erlenin tüm açıklıkları hızla kapatılarak içeri toplanan dumanın dışarı sızması engellenmiştir. Duman, kabın içindeki distile su ile 3-4 saat bir arada tutulmuş, ara ara çalkalanmıştır. Bekleme süresinin sonunda elde edilen sulu çözelti polietilen kaplara alınmış, analiz zamanına kadar 4oC'de saklanmıştır. GFAAS üç örnek hazırlama yönteminde de düşük tespit sınırlarıyla kadmiyum ve kurşun elementleri için sinyal toplayabilmiş, ölçüm alabilmiştir. Ne var ki, MIP-AES yöntemiyle son üründe bulunan toplam analit derişimleri sorunsuz bir şekilde ölçülebilmişken duman ve külde bulunan nikel, mangan, krom ve bakır için aldığı sinyaller tespit sınırının altında kalmıştır. Bu nedenle bahsi geçen dört elementin külde ve dumanda kalan derişimleri tezde verilememiştir. Dolayısıyla, külde ve dumanda kalan analit konsantrasyonlarının karşılaştırılması yalnızca kurşun ve kadmiyum elementleri için yapılabilmiştir. Teorik olarak, her analit için, dumana ve küle geçen element konsantrasyonlarının toplamı üründe bulunan total element konsantrasyonuna eşit olmalıdır. Analiz edilen her örnek için dumandaki kurşun ve kadmiyum derişimleri, ürünün total olarak içerdiği kurşun ve kadmiyum değerlerinden çıkarıldığında külde kalan konsantrasyonların bulunması hedeflenmiştir. Hesaplanan, teorik değerlerin deneysel yolla bulunan kurşun ve kadmiyum derişimlerinden ne kadar farklı olduğu incelenmiştir. Hesaplamalar ve deneysel sonuçlar karşılaştırıldığında (birkaç istisna dışında) birbirleriyle %95 güven aralığında uyumlu sonuçlar alındığı görülmüştür. Bu sebeple duman toplamak için kurulan düzeneğin kurşun ve kadmiyumu gaz fazdan sulu ortama ekstrakte etmekte başarılı olduğu söylenebilir. Bu çalışmada 22 tütün ürününde 6 farklı (Cd, Cr, Cu, Mn, Ni ve Pb) elementin tayini yapılmıştır. Ürünlerin arasında sigaralar, purolar, nargile ve açık tütünler bulunmaktadır. Derişimler oldukça geniş bir aralıkta bulunmuştur: Mn için 102.0 µg/g seviyeleri ölçülmüşken Pb için tespit sınırının altında değerler alınmıştır. Elde edilen verilere göre analitlerin (Pb ve Cd) büyük bir kısmı dumana geçmek yerine külde kalmıştır. En yüksek Cd derişimi puroda ve açık tütünde görülmüştür ve aynı yerli tütünün rölatif olarak yüksek Pb içerdiği görülmüştür. Analiz edilen elementlerin derişimleri göz önüne alındığında nargile ve sigara ürünlerinde yakın değerler bulunmuştur. Tasarlanan duman toplama aparatı ile Cd ve Pb elementlerini gaz fazdan suya aktarmakta başarılı olunmuştur. Dumanda olması beklenen (hesaplanan) değerlerle deneysel olarak elde edilen değerler birbirleriyle uyumlu bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Some heavy metal (chromium, copper, manganese, nickel, lead and cadmium) concentrations in various tobaccos and different parts after smoking namely ash and smoke were determined by electrothermal atomic absorption spectrometry (AAS) and microwave induced plasma optical emission spectrometry (MIP-AES). Distribution of analytes between ash and smoke were searched using 22 different kinds of tobacco (cigarette, cigar, shisha). Digestion of samples was achieved by heating them in concentrated nitric acid and hydrochloric acid to 180oC. Ashing was done at 400 °C for 2 h. In order to determine the heavy metals in smoke, a practical sampling method was designed collecting smoke on water and method was validated using standard reference material. Results obtained from smoke collecting, ashing, and digestion methods comply with theoretical calculations at 95% confidence level. Proposed smoke sampling technique was practical.
Benzer Tezler
- Burdur Yüreğil Köyü kültür varlıkları ve koruma sorunlarının irdelenmesi
Cultural heritage and conservation problems of Burdur Yüreğil village
SELİN AKMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DENİZ MAZLUM
- Bir kültürel coğrafya araştırması: Azerbaycan Şeki örneği
A cultural geography investigation: A case study of Azerbaijan Sheki
SABİNA ÇETİNKAYA
- Trakya Havzası kömürlerinde iz elementlerinin incelenmesi
The Investigation of trace elements in thrace coal basın
ŞENOL YÜCEL
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Jeoloji MühendisliğiZonguldak Karaelmas ÜniversitesiJeoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM BUZKAN
- Pnömonili çocuklarda eser element düzeylerinin incelenmesi
The examination of trace elements' levels in children with pneumonia
ŞEKİBE ZEHRA DOĞAN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2013
Çocuk Sağlığı ve HastalıklarıYüzüncü Yıl ÜniversitesiÇocuk Sağlığı Bölümü
DOÇ. DR. SINAN AKBAYRAM
- Ağaçbaşı yayla (Sürmene/Trabzon) turbalığı'nın iz element jeokimyası
Agaçbasi yayla (Sürmene/Trabzon) peat's trace element geochemistry
ASU SENEM VELİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Jeoloji MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. FATMA HOŞ ÇEBİ