Pre Loader

Krom

Toksisitesi yüksek ağır metaller

Krom

Krom, yeryüzünde en bol bulunan yedinci elementtir. Krom ortamda Cr 2+ ila Cr 6+ arasında değişen formlarda bulunur. Cr'nin en yaygın görülen formları üç değerlikli Cr +3 ve altı değerlikli Cr +6’dır ve her iki durum da hayvanlar, insanlar ve bitkiler için toksiktir.

Krom, özellikle metalurji, kimya, refrakter (ateşe dayanıklı çeşitli malzemeler) ve döküm sanayiinde olmak üzere otomotiv, mutfak ve banyo metalleri gibi sektörlerde de kullanılmaktadır.

Metalurji sanayiinde krom cevherinin en önemli kullanım alanı paslanmaz çelik yapımında kullanılan ferrokrom üretimidir. Dünya krom üretiminin yaklaşık yüzde 95’i ferrokrom üretiminde kullanılmaktadır.

Ferrokrom, paslanmaz çelik metal ve silah sanayinin çok önemli bir maddesidir. Krom; çeliğe sertlik ile kırılma ve darbelere karşı direnç verir, aşınma ve oksitlenmeye karşı koruma sağlar.

Kromun çeşitli alaşımları mermi, denizaltı, gemi, uçak, top ve silahlarla ilgili destek sistemlerinde kullanılır. Estetik görünümü sayesinde, bu malzemenin son yıllarda otobüslerde ve tren vagonlarında, aydınlatma sistemlerinde, merdiven korkuluklarının yapımında ve petrol arama platformlarının yapımında kullanılmaktadır.

Kromun süper alaşımları ısıya dayanıklı, yüksek verimli türbin motorlarının yapımında kullanılmaktadır.

Krom kimyasalları paslanmayı önleyici özellikleri nedeniyle uçak ve gemi sanayiinde yaygın olarak; kimya endüstrisinde de sodyum bikromat, kromik asit ve boya hammaddesi yapımında kullanılmaktadır. Krom kimyasalları; metal kaplama, deri tabaklama, boya maddeleri (pigment), seramikler, parlatıcı gereçler, katalizör, boyalar, konserve kutulama, su işleme-temizleme, sondaj çamuru ve diğer birçok alanda tüketilir.

Refrakter özellikteki krom cevheri, çelik üretiminde fırınlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Antropojenik olarak krom, kanalizasyon ve gübreler yoluyla çevreye salınır. Cr(III) indirgenmiş formunda hareketsizdir ve suda çözünmezken, Cr(VI) oksitlenmiş halde suda yüksek oranda çözünür ve dolayısıyla hareketlidir. Çevredeki metal iyonlarının aktivitesini belirlemek için, metal türünün bilinmesi çok önemlidir. Mesela kromda, Cr(III) oksidadif formu yeraltı suyunda önemli bir kirletici değildir, fakat Cr(VI)’nın insanlarda toksik olduğu belirlenmiştir. Cr(III), toprak ve su ortamının organik maddesinde oksitler, hidroksitler ve sülfatlar şeklinde bulunur. Krom, metalurji, elektrokaplama, boya ve pigment üretimi, tabaklama, ahşap koruma, kimyasal üretim ve kağıt hamuru ve kağıt üretimi gibi sektörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu endüstriler, biyolojik ve ekolojik türler üzerinde olumsuz etkisi olan krom kirliliğinde önemli bir rol oynamaktadır. Çok çeşitli endüstriyel ve tarımsal uygulamalar, çevredeki toksik seviyesini artırarak kromun neden olduğu kirlilik konusunda endişelere yol açmaktadır.

Çevrenin kromla, özellikle de altı değerlikli kromla kirlenmesi, son yıllarda en büyük endişe kaynağı olmuştur. Tabakhaneler, çok sayıda kirletici ağır metalleri ve bileşikleri su akıntılarına boşaltır. Ortamda fazla oksijen bulunması nedeniyle, Cr (III), son derece toksik ve suda yüksek oranda çözünür olan Cr (VI)'ya oksitlenir. Ağustos 1975'te Tokyo'da, yeraltı sularında Cr (VI) düzeyi, izin verilen krom sınırından 2.000 kat daha yüksek bir düzeye sahip olduğu saptandı. Hindistan'da, yeraltı sularındaki krom seviyesinin 12 mg/L'den ve 550-1.500 ppm/L'den fazla olduğuna tanık olunmuştur. Kromun su ortamındaki fitotoksisite süreci ayrıntılı olarak üzerinde durulmadığından ultrastrüktürel organizasyonun, biyokimyasal değişikliklerin ve metabolik düzenlemelerin mekanizması açıklığa kavuşturulmamıştır.

Endüstriyel atıkların deşarjı ve yeraltı suyu kirliliği, topraktaki krom konsantrasyonunu büyük ölçüde artırmıştır. Kromat üretimi sırasında Cr kalıntılarının birikmesi ve atık suların suya karışması, tarım arazilerinde ciddi bir Cr kirliliğine neden olmuştur. Modern tarımın uygulanmasıyla birlikte, Cr kalıntıları, Cr tozu ve Cr atık su sulama yoluyla sürekli olarak Cr'nin çevreye salınması, toprak-sebze sistemini etkileyen toprak kirliliğine neden olmakta ve ayrıca sebze verimini ve kalitesini bozmaktadır. İzin verilen sınırın ötesinde fazla miktarda krom bulunması, bitkinin biyolojik faktörlerini ciddi şekilde etkilediği ve besin zincirine girdiği için bu materyallerinin bitki tarafından tüketilmesi bitkiler için yıkıcıdır. Cr fitotoksisitesinden kaynaklanan ortak özellikler, kök büyümesinde azalma, yaprak klorozu, tohum çimlenmesinin inhibisyonu ve bastırılmış biyokütledir. Krom toksisitesi mısır, buğday, arpa, karnabahar, turunçgil gibi çeşitli bitkilerdeki ve sebzelerdeki biyolojik süreçleri büyük ölçüde etkiler. Krom toksisitesi bitkilerde kloroz ve nekroza neden olur. Bileşenleri olarak demir içeren katalaz, peroksidaz ve sitokrom oksidaz gibi enzimler krom toksisitesinden etkilenir. Aşırı krom kaynağı ile uyarılan katalaz aktivitesi, fotosentez, nitrat redüktaz aktivitesi, alglerdeki protein içeriği ve fotosentetik pigmentler ile ilgili olarak incelenmiştir. Krom (III) hücreye girmek için basit bir difüzyon süreci gerektirir ve herhangi bir spesifik membran taşıyıcısına bağlı değildir. Cr(III)'ün aksine, Cr(IV) hücre zarından kolaylıkla geçebilir.

Krom toksisitesinin mekanizması

Çevrede, üç değerlikli krom Cr(III) zayıf membran geçirgenliği nedeniyle genellikle zararsızdır. Diğer taraftan altı değerlikli krom Cr(VI), SO4 2– ve HPO 4 2– gibi izoelektrik ve izostrüktürel anyonlar için olan geçişlerden hücre zarına nüfuz etmede daha aktiftir ve bu kromatlar fagositoz yoluyla alınır. Cr(VI), güçlü bir oksitleyici ajandır ve Cr(III)'den farklı beş değerli ve dört değerli kromun kısa ömürlü türlerini vermek üzere indirgenebilir. Pentavelent formun stabilizasyonu glutatyon tarafından gerçekleştirilir ve bu nedenle Cr[VI]'nın hücre içi indirgenmesi, hedef bölgeden uzakta meydana geldiğinde bir detoksifikasyon mekanizması olarak kabul edilir. Bununla birlikte, hedef bölgenin yakınında hücre içi Cr[VI] indirgenmesi meydana gelirse, Cr'yi aktive etmeye hizmet edebilir. Cr(VI) ile tiyoller ve askorbat gibi biyolojik indirgeyiciler arasındaki reaksiyonlar, süperoksit iyonu, hidrojen peroksit ve hidroksil radikali gibi reaktif oksijen türlerinin üretilmesiyle sonuçlanır ve sonuçta hücrede oksidatif strese yol açarak DNA ve proteinlere zarar verir.

Literatür araştırmalarına göre, Cr(VI) hücrelere Cr(III)'den daha kolay girdiğinden ve sonunda Cr(III)'e indirgendiğinden, Cr(VI)'nın Cr(III)'den çok daha tehlikeli olduğu bulunmuştur. Mutajenik özelliklerinden dolayı Cr(VI), Uluslararası Kanser Araştırmaları Ajansı tarafından 1. grup insan kanserojeni olarak sınıflandırılmıştır.

Kromun insanlar üzerindeki etkileri

Krom, kayalarda, toprakta, hayvanlarda ve bitkilerde bulunur. Katı, sıvı ve gaz halinde olabilir. Krom bileşikleri su tortularında çok kalıcıdır. İki değerlikli, dört değerlikli, beş değerlikli ve altı değerlikli hal gibi birçok farklı durumda ortaya çıkabilirler. Cr(VI) ve Cr(III) en kararlı formlardır ve insan maruziyetiyle olan ilişkileri nedeniyle yüksek ilgi görmektedir. Kalsiyum kromat, çinko kromatlar, stronsiyum kromat ve kurşun kromatlar gibi krom(VI) bileşikleri, doğaları gereği oldukça toksik ve kanserojendir. Krom (III) ise hayvanlar ve insanlar için esansiyel bir besin takviyesidir ve glikoz metabolizmasında önemli bir role sahiptir. Altı değerlikli krom bileşiklerinin solunum yolları ve sindirim sistemi yoluyla alımı, üç değerli krom bileşiklerinden daha hızlıdır.

Mesleki krom kaynakları arasında koruyucu metal kaplamalar, metal alaşımlar, manyetik bantlar, boya pigmentleri, kauçuk, çimento, kağıt, ahşap koruyucular, deri tabaklama ve metal kaplama bulunur. Schröder ve ark. (1970) sigaraların 390 g/kg Cr içerdiğini bildirmiştir, ancak sigara yoluyla solunan krom miktarı hakkında yayınlanmış önemli bir rapor bulunmamaktadır. Bütünlüğü bozulmuş cilt herhangi bir tür krom bileşiği ile temas ettiğinde, derinlemesine nüfuz eden bir delik oluşacaktır. Krom bileşiklerine maruz kalmak, aylarca sürecek ve çok yavaş iyileşen ülser oluşumuna neden olabilir.

Kromat işçilerinde nazal septumdaki ülserler çok yaygındır. İnsanlarda yüksek miktarlarda krom bileşiklerine maruz kalma, eritrosit glutatyon redüktazın inhibisyonuna yol açabilir, bu da methemoglobini hemoglobine indirgeme kapasitesini düşürür. Farklı in vitro çalışmalardan elde edilen sonuçlar ve in vivo deneyler, kromat bileşiklerinin birçok farklı şekilde DNA hasarını indükleyebileceğini ve DNA eklentilerinin oluşumuna, kromozomal sapmalara, kardeş kromatid değişimlerine, DNA'nın replikasyonunda ve transkripsiyonunda değişikliklere yol açabileceğini göstermiştir.

Üst