Ağır metal iyonlarıyla kirlenmiş maden yatağı ve yakın çevresindeki toprakların fitoremediasyon yöntemiyle giderilmesinin araştırılması
Investigation of the removal of mineral deposit and adjacent soils contaminated with heavy metal ions by using phytoremediation method
Yazar: MUSTAFA AYBAR
Danışman: PROF. DR. BÜLENT SAĞLAM
Artvin Çoruh Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Orman Entomolojisi ve Koruma Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering
Dizin: Hava kirliliği = Air pollution ; Makine öğrenmesi = Machine learning ; Tahminleme = Forecasting

Özet:
Madencilik faaliyetleri sonucu çoklu metal ile kirlenmiş alanların geri kazanım sürecinde biyolojik ıslah ve bitkilendirme önemli bir yer tutmaktadır. Ağır metal kirliliği olan alanların çevre ve iklim şartlarına bağlı olarak belirlenecek uygun bitki türü ve yöntemler kullanılarak bitkilendirilmesiyle alanların ekolojik, ekonomik ve estetik değerlerinin yeniden oluşturulması ve geri kazanılması mümkündür. Toprak veya sudaki kirleticileri absorbe etmek için bitkilerin kullanılmasına fitoremediasyon (bitkisel ıslah) denilmektedir. Araştırma kapsamında bazı akümülatör bitkiler (Helianthus annuus L., Ricinus communis, Betula pendula ve Populus tremula) kullanılarak çoklu metal ile kirlenmiş topraklar iyileştirilmeye çalışılmıştır. Çalışma iki aşamalı olarak gerçekleştirilmiştir. Birinci aşama; Murgul Bakır İşletmesi civarında bulunan pasa döküm sahası ve ormanlık alandan getirilen toprak örnekleri belirli oranlarda (%0, 50, 75 ve 100) karıştırılarak sera ortamında fitoremediasyon çalışması yapılmıştır. İkinci aşamada ise kirlilik düzeyinin yüksek olduğu pasa döküm sahasında 4 farklı deneme parseli oluşturulmuş ve yerinde fitoremediasyon çalışması yapılmıştır.
Çalışma sonunda tek ve çok yıllık bitkiler için yapılan hesaplama sonucunda serada kontrollü şartlarda, yabani hint yağı üst üste yaklaşık 3,58 yıl yetiştirildiklerinde topraklardaki çinko (Zn) kirliliği sınır değerlerinin altına düşebilmektedir. Diğer yandan topraklardaki kurşun (Pb) kirlik düzeyi, 1+1 kavak fidanları dikildiğinden yaklaşık 2,34 yıl sonra normal değerlere inebilmektedir. Serada bakır (Cu) kirliliğinin giderilmesinde en etkin bitki sırasıyla yabani hint yağı>ayçiçeği>kavak>huş olarak sıralanabilir. Arazi çalışması sonuçlarına göre ise yabani hint yağı bitkisi ile Cu kirliliği yaklaşık 6,18 yılda, Pb kirliliği 3,10 yıl ve Zn kirliliği ise 4,33 yıl gibi sürelerde topraktaki normal düzeylerine kadar temizlenebilmektedir. Huş ise Zn kirliliğini hint yağı bitkisinden daha kısa sürede (2,78 yıl) temizleyebilme potansiyeline sahiptir.
Elde edilen veriler, huş, kavak, ayçiçeği ve yabani hint yağı bitkilerinin madencilik uygulamalarıyla bozulan alanların rehabilitasyon ve restorasyonunda, ağaçlandırma öncesi ve fidan dikim aşamalarında kullanılabilir olduklarını göstermiştir.

Abstract:
Bioremediation and planting have an important place in the recovery process of multi-metal contaminated areas as a result of mining activities. Depending on the environmental and climatic conditions of the contaminated areas, it is possible to plant the area with the right plant species and correct planting techniques, and accordingly, it is possible to regenerate and regain the ecological, economic and aesthetic values of the area. The use of plants to absorb pollutants from soil or water is called phytoremediation. Within the scope of the study, some accumulator plants (Helianthus annuus L., Ricinus communis, Betula pendula and Populus tremula) were used to rehabilitated multi-metal contaminated soils.The study was carried out in two stages. First stage; Phytoremediation study was carried out in the greenhouse environment by mixing the soil samples brought from the waste dumping area and forest area around Murgul Copper Enterprise at certain rates (0, 50, 75 and 100%). In the second stage, 4 different trial plots were created in the waste dumping area, where the pollution level is high, and the same plant species were used and phytoremediation study was carried out on-site.
At the end of the study, as a result of the calculation made for single and perennial plants, the wild castor oil plant, which is one of the plants grown under controlled conditions in the greenhouse, can be cleaned from the soil when it is grown for approximately 3.58 years in a row. On the other hand, Pb pollution can reach normal values by being cleaned as soon as possible (2.34 years) when poplar is grown. The most effective plant in removing Cu pollution in the greenhouse can be listed as Castor oil> Sunflower> Poplar> Birch. When the results of the field study are examined, Cu pollution by wild castor oil plant can be cleaned up to normal levels in the soil in a short time such as 6.18 years, Pb pollution in 3.10 years and Zn pollution in 4.33 years. Birch, on the other hand, has the potential to remove Zn pollution in a shorter time (2.78 years) than the castor oil plant.
The data obtained showed that birch, poplar, sunflower and castor oil plants can be used in the restoration of mining degraded areas, before afforestation and at the planting stages.