Alüminyum, periyodik tablonun $\text{IIIA}$ grubunda bulunan, atom ağırlığı $\text{26,98 g/mol}$ olan, atom numarası $\text{13}$ ve $\text{+3}$ değerlikli bir elementtir. Latince "alumen" kelimesinden gelmektedir ve bu kelime ekşi tada sahip anlamına gelir.

Alüminyum, yeryüzünde oksijen ve silisyumdan sonra en çok bulunan üçüncü elementtir. Yerkabuğunda bol miktarda ($\text{\% 7,5 - \% 8,1}$) bulunmasına rağmen saf halde çok nadir bulunur ve bu nedenle eski çağlarda altından bile daha değerli görülmüştür. Başlıca kompleks alüminyum silikatlar halinde bulunur. Buradan saf alüminyum elde etmek çok mümkün değildir. Doğal olarak, bir alüminyum oksit olan boksit (Al2​O3​⋅xH2​O) yatakları bulunur. Saf alüminyum, buradan elektrolitik indirgenme ile elde edilir.

Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Alüminyum, yumuşak ve hafif bir metal olup mat gümüşümsü renktedir. Bu renk, açık atmosferde üzerinde oluşan ince oksit tabakasından ileri gelmektedir. Alüminyum; ısıya ve yanmaya dirençlidir, kıvılcım çıkarmaz, zehirleyici ve manyetik değildir. Yoğunluğu, çeliğin ve bakırın yaklaşık üçte biri kadardır. Kolaylıkla dövülebilir, şekil verilebilir, makinede işlenebilir ve dökülebilir. Çok üstün korozyon direncine sahip olması, üzerinde oluşan oksit tabakasının koruyucu özellikte olmasından kaynaklanır. Alüminyum aynı zamanda bir süper iletkendir.

Endüstriyel Kullanımı

Alüminyum, endüstrinin pek çok kolunda milyonlarca farklı ürünün yapımında kullanılmakta olup dünya ekonomisi içinde çok önemli bir yeri vardır. Bugün dünyada demir-çelikten sonra en çok üretilen ikinci metal konumundadır ($\text{24.300.000 ton/yıl}$ üretim). Teknolojik gelişmeler ve alüminyumun özelliğinden kaynaklanan avantajı nedeniyle de kullanıldığı alanların hızla artması beklenmektedir. Günümüzde başlıca kullanım sektörleri şunlardır: ulaşım, otomotiv, inşaat, ambalaj, elektronik, genel mühendislik, mobilya ve ofis eşyaları, demir-çelik ve metalürji, kimya, tarım ürünleri ve diğerleri.

Alüminyum ve tuzları; metalürji (mekanik konstrüksiyon, ambalaj, ısı iletkeni vb.) endüstrisinde, tabakçılıkta, kumaş boyacılığında, sert suların yumuşatılmasında kullanılmaktadır. Parlatıcı maddelerin, seramiklerin, ilaçların, kozmetiklerin, patlayıcıların, mürekkeplerin, çimentonun ve fitosaniter maddelerin içeriğinde bulunur.

İnsan Sağlığı Üzerindeki Etkileri

Alüminyumun insan fizyolojisinde hiçbir fonksiyonel rolü bulunmamaktadır.

Alüminyumun toksik olmadığı yaygın olarak ifade edilse de, son çalışmalar alüminyum ile DNA arasında çapraz bağlar oluştuğunu, enzimatik aktiviteyi değiştirdiğini, nörolojik toksisitesi üzerinde tartışmalı konular olduğunu ve kalmodulin gibi maddeler ile vücutta yarıştığını göstermiştir.

Vücuda Giriş ve Birikim:

• Alüminyumun temel vücuda giriş yolu sindirim sistemidir. Su ise alüminyumu en fazla taşıma potansiyeline sahip etkendir.

• Sindirim sisteminden kana geçen alüminyum miktarı $\text{\% 1}$’den azdır. Normal yollarla alındıktan sonra serumda çok az miktarlarda ($\text{1-2 \mu g/L}$) bulunur.

• Alüminyumun büyük bir kısmı başta kemik ve akciğer olmak üzere çeşitli dokularda depolanmaktadır.

• Normal sağlıklı insanlarda alüminyum böbrek yolu ile vücut dışına atılmaktadır. Ancak kronik böbrek yetmezliği olan diyaliz hastalarında serum alüminyum seviyesi $\text{30 \mu g/L}$ seviyesine kadar çıkabilmektedir.

Akut Toksisite ve İrritasyon:

• Alüminyumun çözünür mineral tuzları ve organik türevleri oldukça irritandır. Alkilli türevler ise yanıcı ve patlayıcı özelliktedir.

• Mineral tuzlarının sistemik toksisitesi az olsa da, diğer moleküllerin (alüminyum oksit) toksisitesi görülebilmektedir.

• Maden ocaklarında ve fabrikalarda, buharların solunması ya da yüksek dozda ağızdan alınması; bitkinlik, solunum düzensizlikleri ve spontan pnömotoraks gibi belirtilere neden olabilmektedir.

• Alüminyuma bağlı akut etkileşim çok sık karşılaşılan bir bulgu değildir.

Nörolojik Toksisite ve Kronik Etkileri

Alüminyumun bugüne kadar saptanan en önemli etkisi sinir sistemi üzerinedir. Alüminyumun güçlü bir nörotoksik madde olduğunu gösteren ilk deneysel çalışmalar $\text{100}$ yıla dayanmaktadır.

• Nörodejeneratif Hastalıklar: $\text{1965}$ yılında yapılan tavşan deneyleri, alüminyum ile Alzheimer Hastalığı ($\text{AD}$) arasında ilişki olabileceğini düşündürmüştür. $\text{1973}$ yılında Alzheimer hastalarının beyinlerinde alüminyum miktarının artmış olduğu gösterilmiştir. Aynı dönemlerde kronik böbrek yetmezliği olan hastalarda gözlenen diyaliz ensefalopatisi bu düşünceleri güçlendirmiştir. İlerleyen yıllarda beynin alüminyum kaynaklı hasara yatkın olduğu ve alüminyum katkı maddeli besinler ile yüksek düzeyde alüminyum olan suların tüketilmesinin $\text{AD}$ gelişiminde etkili olabileceği gösterilmiştir.

• Epidemiyolojik Çalışmalar: Dünyanın farklı bölgelerinde yapılan epidemiyolojik çalışmalarda, içme sularındaki alüminyum seviyesi ile Alzheimer hastalığı, demans veya kognitif hasarlanma arasında ilişki saptanmıştır.

• Post-mortem Bulgular: Post-mortem çalışmalarda Alzheimer, Amyotrofik lateral skleroz ($\text{ALS}$) ve Parkinson gibi hastalıklarda beyinde Al miktarının artmış olduğu gözlenmiştir. Direkt ve net kanıtlar olmamakla birlikte, bu tür hastalıklarda alüminyum alımının kısıtlanması istenmektedir.

Korunma ve Çevresel Risk

Alüminyum vücuda sindirim, solunum, deri ve parenteral yolla alınmaktadır. Bu elementin vücuda normal alım miktarı $\text{\% 1}$’den düşüktür; fakat bazı patolojik durumlarda vücutta birikmekte ve toksisite ile sonuçlanmaktadır.

• Mesleki Korunma: Alüminyumun solunma ihtimali olan iş yerlerinde, işçilerin alüminyum içeren buharı solumalarını engellemek için havalandırma önlemleri ve maskeler gibi gerekli koruyucu önlemlerin alınması gerekmektedir.

• Çevresel Korunma: Alüminyuma bağlı çevresel etkileşimin çoğu kronik olup içme sularına bağlı olarak görülmektedir. Sinir sistemine ait etkiler ise yıllar sonra fark edilmekte ve geri dönüşümü olmamaktadır. Bu nedenle jeolojik olarak içme sularında risk taşıyan bölgeler önceden tespit edilmeli ve bu bölgelerde yaşayan insanların alüminyum miktarı düşük suları tüketmeleri sağlanmalıdır.

Diyetle Alınan Alüminyum

Diyet yoluyla alınan alüminyum, mide mukozası ve ince bağırsakların üst kısımlarından çok düşük oranda ($\text{\% 0,01}$ kadar) emilmektedir. Emilim, alüminyumun çözünmüş olmasıyla yakından ilişkilidir. Bu emilimde sitratlar, paratiroid hormon, $\text{D}$ vitamini ve üre seviyesi etkili olmaktadır. Emilen alüminyum, en yoğun olarak kemik dokusunda depolanır ve alüminyum iyonu kemikte ferritine bağlanarak birikir.

Normal diyetteki alüminyum alımının dört temel kaynağı bulunmaktadır:

Alüminyumdan Zengin Besinler

Normalde besinlerle alınan alüminyum miktarı $\text{2-160 mg}$ olarak bildirilmiştir. Bu değişim; cinsiyete, yaşa, beslenme alışkanlıklarına ve besinlerin yetiştirildiği coğrafi bölgeye göre farklılık göstermektedir. Örneğin, genç yetişkin kadınlarda $\text{9 mg/gu¨n}$ iken, erkeklerde bu oran $\text{12-14 mg/gu¨n}$ olabilmektedir.

Alüminyum miktarının yüksek olduğu besinler arasında işlenmiş peynirler, tahıl ürünleri ve tahıllardan yapılan diğer besinler sayılabilir. Bebek mamalarında bulunan soya, yüksek oranda alüminyum içermektedir. Çay, yetiştirildiği bölgeler itibarıyla yüksek oranda alüminyum içerir.

Günlük beslenmede alüminyum alım oranları yaklaşık olarak şöyledir: tahıllarla $\text{\% 24-49}$, süt ürünleriyle $\text{\% 17-36}$, tahıllardan yapılan tatlılarla $\text{\% 9-26}$ ve içeceklerle $\text{\% 5-10}$.

Gıda Katkı Maddeleri: Alüminyum, besinler içerisinde nötralize edici ve emülsifiye edici gibi katkı maddesi olarak da kullanılmaktadır. Katkı olarak alınan alüminyum miktarı $\text{19,2 mg/gu¨n}$ kadar yüksek olabilir ve bunun $\text{\% 75}$’i sodyum-alüminyum fosfat şeklindedir.

 Alüminyum İçeren Kaplar ve Folyolar

Alüminyumun; ısıyı düzenli ve çabuk iletmesi, temizlenmesinin kolay olması, paslanmaması, hafif, dayanıklı ve ucuz olması nedeniyle mutfak ve yemek malzemelerinde tercih edilmektedir.

Normalde alüminyum kapların yüzeyinde bulunan koruyucu oksit tabakası, fiziksel ve kimyasal işlemlerle aşınabilir. Bu durum, alüminyumun yemek pişirilmesi sırasında yemeğe geçmesine neden olmaktadır. Özellikle organik asit içeren ve metal bağlayan ajanları barındıran besinlere alüminyum daha fazla geçer. Alüminyumun besinlere geçişinde pişirme süresi, tuz katılması ve bazik maddelerin katılması da rol oynamaktadır. Bu yolla alınan alüminyum, günlük toplam alüminyum alımını $\text{\% 9-17}$ oranında etkileyebilmektedir.

İçme Suları

Bazı volkanik bölgelerde sularda alüminyum miktarı normalden yüksek olabilir. İçme sularına asit yağmurlarının karışması sonucu alüminyum, topraktan eriyerek sulara karışmaktadır. İçme sularındaki alüminyum, sindirim sisteminden daha yüksek oranda emilmektedir.

İçme sularında kabul edilen alüminyum maksimum miktarı $\text{0,2 mg/L}$ olarak belirlenmiştir. Son yıllarda içme sularının arıtılmasında topaklaştırıcı olarak alüminyum tuzlarının kullanılması, şehir içme sularında alüminyumun normalden yüksek olmasına neden olmaktadır.

İlaçlar

Alüminyum tuzları medikal amaçlı ilaçlarda kullanılmaktadır. Özellikle böbrek hastalarında fosfor bağlayıcısı olarak ve mide ülserlerinde antiasit içeriklerinde yer alır. İlaçlar yoluyla alınan alüminyum miktarı, besinler ile alınandan $\text{20}$ ila $\text{200}$ kat daha yüksektir. İlaçlarla yüksek miktarda alınan alüminyum, idrar yolu ile hızla atılmaya çalışılmaktadır.

Parenteral İlaçlar ve Uygulamalarla Alüminyum

Böbrek yetmezliği tedavisinde uygulanan diyaliz solüsyonlarındaki alüminyum, yüksek oranda vücutta, hatta beyinde birikebilir. Bu klinik tabloya diyaliz ensefalopatisi adı verilmektedir. Bu riski önlemek için diyaliz sıvılarında deiyonizasyon veya geri ozmos (ters osmoz) uygulaması yapılmaktadır.

Endüstriyel Toksisite

Alüminyum endüstrisinde çalışanlarda, alüminyum vücutta birikerek çeşitli hastalıklara neden olabilir. Ayrıca, alüminyum içeren deodorant kullananlarda alüminyum akciğerlerde birikmekte ve bu birikim yaşla birlikte artmaktadır.

Deri Yoluyla Alüminyum Alınımı

Deri teması ile alüminyum emilimi oldukça düşüktür. Deri yoluyla alüminyum maruziyeti; bazı takı ve aksesuarlar, terlemeyi önlemede kullanılan alüminyum içeren antiperspirantlar ve alüminyum içeren yara ilaçları ile olmaktadır.

Antiperspirant Etkileşim Mekanizması:

• Alüminyumun deri ile etkileşimi, suda çözünür tuzlarının terlemeyi önleyici ve bakteriyostatik (deodorant) etkisine yönelik araştırmalardan ortaya çıkmıştır.

• Alüminyumun diğer bazı metal tuzlarında olduğu gibi protein çöktürücü ve sıkılaştırıcı özellikleri, ter bezlerinin tıkanması için etkili bulunmuştur. Bu amaçla antiperspirantlar kullanılmaya başlanmış ve günümüzde neredeyse tüm ticari terlemeyi önleyici ürünlerin temelini oluşturmaktadır.

• Alüminyum tuzları ter kanalından difüzyonları sırasında nötrleşerek jelatinimsi bir hidroksit çökeltisi oluşturur. Aynı zamanda, ter kanallarının en üst kısmındaki stratum corneum'da keratini denatüre ederek ter kanalının tıkanmasına neden olurlar.

• Bu tıkanıklık, epidermal rejenerasyon gerçekleştikçe yavaş yavaş giderilir. Terlemeyi önleyici etkinin süresi, uygulamanın uzunluğuna ve uygulanan bileşiğin konsantrasyonuna bağlıdır.

Deri Emilimi ve Birikimi:

• Koltuk altına alüminyum/zirkonyum içeren bir antiperspirantın uzun süreli ve düzensiz kullanımı sonrası, koltuk altındaki yarılanma ömrü $\text{19,4}$ gün olarak ölçülmüştür.

• Alüminyum klorür, bu amaçla kullanılan en iyi tuzlardan biri olmakla birlikte, uygulandığı deride ve giysilerde yaptığı yan etkiler nedeniyle son yıllarda yerine daha az riskli olan alüminyum klorohidrat tuzları kullanılmaya başlanmıştır.

• Alüminyum klorohidrat ($\text{ACH}$), alüminyum zirkonyum klorohidrat glisin kompleks ($\text{AZAP}$) ve alüminyum klorür (AlCl3​) ile yapılan çalışmalarda, ter bezlerinin daha fazla olduğu koltuk altı gibi anatomik alanlarda alüminyumun deri içerisine emildiği gösterilmiştir.

• Alüminyum, deride saçtan daha fazla bağlanmaktadır.

• Hayvan deneyleri, alüminyumun deride toksik etki gösterdiğini ve granülom gelişimine neden olabileceğini desteklemektedir.

Alüminyumun Alerji ve İmmünolojik Yönü

Alüminyum zayıf özellikli alerjik bir metaldir ve teması hâlinde duyarlılık reaksiyonları nadirdir.

• Maruziyet Kaynakları: Alerjik reaksiyonlar genellikle mesleki nedenler ile aşırı maruz kalmaya bağlı olarak gelişmektedir. Bunun dışında; alüminyum tuzları içeren antiperspirantların ve deodorantların sürekli kullanımı, alüminyum içeren aşıların uygulanması ve alerji duyarsızlaştırma uygulamalarında kullanılan alüminyum bağlı polen ekstratlarının uygulanması sırasında alerjik reaksiyonlar gelişebilir.

• Granülom Gelişimi: Alüminyum içeren enjeksiyonlarda, uygulama yerinde granülom gelişimi bildirilmiştir.

• Diş Materyalleri: Ayrıca, oral likenoid lezyonları olan hastalardan, diş materyallerinde kullanılan alüminyum kloridin buna neden olabileceği yama testlerinin pozitifliği ile gösterilmiştir.

• Diş Macunları: Alüminyum hidroksite karşı reaksiyon gelişen kişilerde, yüksek oranda alüminyum oksit içeren diş macunları alerjik reaksiyonlar yapabilmektedir.

• Aşı Adjuvanı: Alüminyum hidroksit gibi tuzlar, özellikle aşılarda immünitenin artırılması için adjuvan (hapten) olarak kullanılmaktadır.

• Yaşa Bağlı Duyarlılık: Alüminyuma karşı gelişen aşırı duyarlanmanın daha çok çocukluk yaşlarında geliştiği ve ileri yaşlarda kaybolduğu gözlenmektedir.