Sucul ortamlarda doğal giderim yöntemleri ile metallerdeki değişikliğin araştırılması
Investigation of metal changes in aquatic environment by using natural remaoval methods
Yazar: ZEHRA ŞAPÇI ZENGİN
Danışman: PROF. DR. E. BEYZA ÜSTÜN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Bölümü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Metallerin suyla kaynağından uzağa taşınması, sediment yapıda birikmesi ve fizikokimyasal süreçlere bağlı olarak tekrar suya geçmesi ve besin zinciri yoluyla canlı bünyesinde birikmesi nedeniyle, içinde bulundukları sucul ortamdan uzaklaştırılmaları gerekmektedir. Son yıllarda, doğal ve ekonomik yöntem olan doğal ortamlardaki metallerin bitkiyle uzaklaştırılması tekniği tercih edilmektedir. Bu çalışmada, bentik bitkilerin kullanımıyla demir, bakır, çinko, nikel ve krom metallerinin doğal ortamlardan uzaklaştırılmasındaki esasların belirlenmesi amaçlanmıştır.Araştırma, Küçükçekmece Gölü'nü temsil eden laboratuar şartlarında (pH, sıcaklık gibi), Sazlıdere'nin Küçükçekmece Gölü'ne döküldüğü bölgeden alınan sedimentin konulduğu reaktörlerde yapılmıştır. Çalışmadaki her denemede bir tür olmak üzere beş farklı bentik bitki türü (Echinodorus amazonicus, Cryptocoryne undulata, Anubia congensis, Crinum thaianum ve Myriophyllum verticillatum L.) kullanılmıştır. Reaktörler demir, bakır, çinko, nikel ve krom stok çözeltileri ile hazırlanan sentetik suyla beslenmiştir. Echinodorus amazonicus, Cryptocoryne undulata, Anubia congensis, Crinum thaianum ile yapılan denemelerde göl suyunun metal karakteri dikkate alınarak hazırlanan besleme suyu, Cryptocoryne undulata ve Myriophyllum verticillatum L. ile yapılan çalışmalarda ise eşit molaritede metal içerecek şekilde hazırlanan besleme suyuyla çalışma yürütülmüştür. Çalışmada sentetik besleme suyu çeşme suyu ile hazırlanmış, bu nedenle besleme suyunda bulunan ağır metaller dışında çeşme suyundan gelen ve doğal sedimentte de bulunan kalsiyum, mangan ve magnezyum elementleri de izlenmiştir. Araştırma da, incelenen elementlerin reaktör içindeki davranışları, element davranışlarına ve bitkinin yaşam kalitesine etki eden fizikokimyasal koşulların sudaki değişimleri, bu ortamda yaşayan bitkilerin fiziksel değişimleri ve bitkilerin morfolojik yapılarındaki element değişimleri irdelenmiştir.Denemeye başlamadan önce bitki bünyelerinde bulunan elementler ile deneme bittikten sonra bitki bünyelerinde bulunan elementlerin miktarları ve sistemdeki (su, sediment arası boşluk suyu ve sedimentteki) element değerleri karşılaştırıldığında, bitkilerin ortamdaki elementleri bünyelerine aldığı gözlenmiştir. Bitki bünyesine alınan elementlerin özelliği ve bitkinin yaşadığı ortamda birden çok elementin var oluşuna bağlı olarak, bitkilerin element alımında seçiciliği olduğu tahmin edilmektedir.

Abstract:
The removal of heavy metals has become inevitable due to transportation from their sources by water, accumulation in sediment structure, entering into the water bodies depending on the physicochemical processes, and also accumulation in the organisms throughout the food chain. Therefore, in recent years, phytoremediation has been regarded as a natural and economical method in the removal of heavy metals from natural wetlands. The main objective of this study is to explore the principles of the removal of heavy metals such as iron, copper, zinc, nickel and chromium from natural wetlands by the phytoremediation technique.The experimental studies were conducted in laboratory conditions representing Kucukcekmece Lake (pH, temperature etc) by using surface-flow reactors including natural sediment structure. The sediment structure used in the reactors was collected from the discharge point (Kucukcekmece Lake) of Sazlidere Creek. Five different benthic test plants (Echinodorus amazonicus, Cryptocoryne undulata, Anubia congensis, Crinum thaianum and Myriophyllum verticillatum L.) were selected for experimental studies, and one species was used in each run. Reactors were fed with synthetic water prepared by stock solutions of iron, copper, zinc, nickel and chromium. The feeding water representing heavy metal characteristics of the lake was used in experimental studies conducted with Echinodorus amazonicus, Cryptocoryne undulata, Anubia congensis, and Crinum thaianum. In addition, the feeding water including equal molarity of heavy metals was used in experimental studies performed with Cryptocoryne undulata and Myriophyllum verticillatum L. The synthetic feeding water was prepared by using tap water, and therefore calcium, manganese, and magnesium elements were also monitored due to presence of these elements in both tap water and the sediment structure. Furthermore, behaviours of elements in test reactors, variations of physicochemical conditions effecting the life quality of plants in the water, physical variations of plants living in this environment, and variations of elements in the morphological structure of plants were also investigated in this study.When comparing the values of elements in test plants before and after the experimental studies and also the variations of elements in the system (water, pore water and sediment), it was observed that elements were accumulated by the test plants used in this study. To conclude, it was presumed that test plants may show a selectivity in the accumulation of elements, depending on the presence of various elements in the environment and also the property of element accumulated by the plant.