Toprak iyileştiriciler ile yüksek miktarlarda ağır metal içeren toprağın ıslahı
The remediation of soil contained high heavy metal by soil improvers
Yazar: AHSEN ÇATALBAŞ
Danışman: DOÇ. DR. EMİNE ELMASLAR ÖZBAŞ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışma ile Trabzon ili sınırları içerisinde bulunan Baştımar Köyü Küme evleri mevkiindeki, tarımın gerçekleştirilemediği (toprağın yapısından dolayı) alandan toprak örnekleri alınıp, kullanılabilir hale gelmesinin sağlanması amaçlanmaktadır. Bu durum çevresel ve ekonomik açıdan bir önem arz etmektedir. Bu çalışmada yüksek konsantrasyonlarda ağır metal (Cu, Zn, Pb, Cd, Ni) içeren toprağın evsel katı atık kompostu, kireç ve bazı ticari toprak iyileştiriciler (Virobind (T50) ve Terra B (A2)) kullanılarak bitki yetiştirilebilir hale getirilmesi amaçlanmıştır. 
Deneysel çalışmalar kapsamında kompost ve toprak numunelerinin karakterizasyonu yapılmış ve içindeki ağır metal miktarları belirlenmiştir. Toprak numuneleri %10 (v/v) kompost, %25 (v/v) kompost, %50 (v/v) kompost, %1,5 (v/v) kireç, %2,5 (v/v) kireç, %1,5 kireç ve %10 kompost, %1,5 (v/v) A2, %2,5 (v/v) A2, %5 (v/v) A2, %2,5 (v/v) A2 ve %10 (v/v) kompost, %0,5 (v/v) T50, %1,5 (v/v) T50, %2,5 (v/v) T50, %1,5 (v/v) T50 ve %10 (v/v) kompost ile karıştırılmıştır. Toprağa ilave edilen maddelerin toprak ile tepkimeye girmesi için süre tanınması amacıyla bir hafta boyunca saksılara sadece sulama işlemi uygulanmıştır. Bir hafta sonunda her saksıya bir adet olacak şekilde mısır (Zea mays) tohumu ekilmiştir. Hazırlanan saksılar 16 saat gündüz, 8 saat gece olacak şekilde gün ışığına maruz bırakmak üzere ayarlanmış otomatik zamanlayıcı kontrollü aydınlatma altına yerleştirilmiştir. Saksılarda gerçekleştirilen deneylerde, mısır tohumlarının (Zea mays) bahsi geçen toprak ve iyileştiricilerden oluşan karışımlarda gelişmesi 40 gün süresince gözlenmiştir. 40 günlük periyod sonunda bitkiler hasat edilip kök ve gövde uzunlukları ölçülmüştür. Ağırlıkları tartılmıştır. Bitki kök ve gövdelerindeki ağır metallerin, metallerin ve bazı elementlerin (Mg, Ca, Na ve K) konsantrasyonları tayin edilmiştir. Hiçbir iyileştirmenin yapılmadığı asidik karakterdeki toprakta bitki gelişmediği görülmüştür. 
Toprak, kompost ve hazırlanan saksılardaki topraklara Elementel Analiz, Immediately Avaliable Element Konsantrasyonlarının Tayin Yöntemi, Potentially Avaliable Element Konsantrasyonlarının Tayin Yöntemi, TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure) Yöntemi ve Ardışık Ekstraksiyon Yöntemi uygulanarak iyileştirmeden önce ve iyileştirdikten sonra topraktaki ağır metallerin hareketliliği ve formlarının değişimi tespit edilmiştir. 
Deney başlangıcında ve sonunda saksılardaki karışımların pH değerleri ölçülmüştür. pH değerlerine bakıldığında, çalışmada kullanılan orijinal toprağın pH değerinin 3 (asidik) olduğu görülmüştür. Bu toprağa kompost ilave edildiğinde eklenen kompost miktarı arttıkça toprağın pH değerinin arttığı ve %50 kompost ilavesi ile pH 6'ya yükseldiği görülmüştür. Kireç ilavesi ile de ilave edilen kireç miktarı arttıkça toprağın pH değerinin arttığı, %2,5 kireç ilavesi ile başlangıçta pH'ın 6,5'e yükseldiği, çalışma sonunda pH 6'da kaldığı görülmüştür. A2 olarak tanımlanan ticari toprak iyileştiricinin eklenmesi de pH'ı arttırmıştır, ancak en yüksek pH 5 değerine ulaşılabilmiştir. T50 olarak tanımlanan ticari toprak iyileştirici ile (%2,5 T50 ilave edildiğinde) pH 7 değerine ulaşıldığı görülmüştür.
Ardışık ekstraksiyon sonuçları değerlendirildiğinde kompost ve kireç ilavesi ile genel olarak metallerin kolaylıkla taşınabilir formdan organik madde ile bağlı forma geçtiği görülmektedir. Bitki kök ve gövdelerindeki ağır metal miktarları incelendiğinde genel olarak bitki köklerinde tespit edilen ağır metal miktarlarının bitki gövdelerinde tespit edilen konsantrasyonlardan daha yüksek olduğu görülmüştür. Toprağa %50 (v/v) kompost ilavesi ile elde edilen karışımlarda büyüyen bitkilerin köklerinde çalışmada ölçümü yapılan bütün ağır metal türleri için diğer kompost karışımlarına oranla daha düşük ağır metal konsantrasyonları tespit edilmiştir ve bitki büyümesinin de bu kompost-toprak karışımında diğer kompost karışımlarına göre daha iyi olduğu görülmüştür. Bitki boy, ağırlıkları ve bitkilerin kök gelişimleri incelendiğinde %1,5 (v/v) kireç ilave edilmiş olan toprakta bitki gelişiminin daha iyi olduğu görülmüştür. 
Sonuçlar değerlendirildiğinde, çalışmada kullanılan ticari toprak iyileştircilerden T50 ile A2'ye göre daha iyi sonuçlar elde edildiği görülmüştür. Bitkilerin kök ve gövdelerinde ölçülen ağır metal miktarlarına bakıldığında, bitki kök ve gövdelerindeki ağır metal konsantrasyonlarının genel olarak %1,5 (v/v) T50 ve %10 (v/v) kompostun bir arada kullanıldığı toprak karışımlarında diğer karışımlara göre daha düşük konsatrasyonlarda olduğu tespit edilmiştir. Bu sonuçlar doğrultusunda, T50 kullanımının topraktan bitkiye ağır metal geçişini azalttığı söylenebilir. Nihayetinde, %1,5 (v/v) kireç ve %10 (v/v) kompost ilave edilmiş toprakta en iyi bitki gelişiminin gözlenmiş olmasına rağmen, bitki kök ve gövdelerinde tespit edilen ağır metal miktarları ile birlikte değerlendirildiğinde, ikinci en iyi bitki gelişiminin gözlendiği %1,5 (v/v) T50 ve %10 (v/v) kompost ilave edilmiş toprağın kullanılmasının daha uygun olacağı düşünülmektedir.

Abstract:
With this study, it is aimed to obtain soil samples from the area (due to the structure of soil) which can not be realized in the area of the Küme Evleri in the village of Baştımar in the Trabzon province borders and to make them available. This situation is of environmental and economic importance. In this thesis, it aims to turn the soil containing high concentrations of heavy metals (Cu, Zn, Pb, Cd, Ni) into a soil where plants can be grown by using domestic solid waste compost, lime and some commercial soil remedials (ViroBind (T50) and Terra B (A2)). 
Within the scope of experimental studies, it is planned to conduct characterization of compost and soil samples and determine the amounts of heavy metals within. In this thesis, it is aimed to make the soil available for plantation by adding remedials one by one or with different combinations 10% (v/v) compost, 25% (v/v) compost, 50% (v/v) compost, 1.5% (v/v) lime, 2.5% (v/v) lime, 1.5% lime and 10% compost, 1.5% (v/v) A2, 2.5% (v/v) A2, 5% (v/v) A2, 2.5% (v/v) A2 and 10% (v/v) compost, 0.5% (v/v) T50, 1.5 % (v/v) T50, 2.5% (v/v) T50, 1.5% (v/v) T50 and 10% (v/v) compost. Only irrigation was applied to the pot for one week in order to allow time for the substances added to the soil to react with the soil. At the end of the week, seeds of maize (Zea mays) were planted, one for each pot. The prepared pots were placed under automatic timer-controlled lighting, which was set to expose to daylight, 16 hours a day, 8 hours a night. In the pot experiments, the development of the maize seeds (Zea mays) in the mixture of the soil and the healers was observed for 40 days. After 40 days period, plants were harvested and root and stem lengths were measured. Their weights are weighed. Concentrations of heavy metals, metals and some elements (Mg, Ca, Na and K) in plant roots and bodies were determined. It has been seen that the plant does not develop in the soil in the acidic character where no improvement is made.
Determination of mobility and forms of heavy metals in the soil before and after remediaton by applying Elemental Analysis to soil, compost and prepared pots soil, Immediately Avaliable Element Concentration Determination Method, Potentially Avaliable Element Concentration Determination Method, TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure) Method and Sequential Extraction Method It was.
At the beginning and at the end of the experiment, the pH values of the mixture in the pots were measured. When the pH values are taken into consideration, it is seen that the pH value of the original soil used in the study is 3 (acidic). When this compost was added to the soil, the pH value of the soil increased and the pH increased to 6 with 50% compost addition as the amount of added compost increased. As the amount of lime added with lime addition increased, the pH value of the soil increased and the pH increased to 6.5 at the beginning with the addition of 2.5% lime and it remained at pH 6 at the end of the study. The addition of a commercial soil conditioner, designated A2, also increased the pH, but the highest pH value of 5 was achieved. A commercial soil conditioner (defined as T50) (with the addition of 2.5% T50) achieved a pH of 7.
When the results of consecutive extraction are evaluated, it is seen that metals are easily transferred from mobile form to organic bounded form by compost and lime addition. When the amounts of heavy metals in plant roots and bodys are examined, it has been found that the amounts of heavy metals detected in plant roots in general are higher than the concentrations detected in plant bodies. Lower heavy metal concentrations were found for all the heavy metal species studied in the roots of plants growing on the plants grown in the soil with 50% (v/v) compost addition, and plant growth was higher in this compost-soil mixture than in the other compost mixtures it seems to be good. Plant height, weights and root growth of the plants were found to be better than 1.5% (v/v) lime added plant growth.
When the results are evaluated, it can be said that commercial soil improvers used in the study have better results than T50 and A2. It has been found that heavy metal concentrations in plant roots and hulls are generally lower than those of other mixtures in soil mixtures where 1.5% (v/v) T50 and 10% (v/v) compost are used together when the heavy metals measured in the root and hulls of plants are taken into account. In the light of these results, it can be said that the use of T50 reduces the heavy metal transition from the soil to the plant. Finally, when evaluated together with the amount of heavy metals detected in plant roots and hulls, although the best plant growth was observed in the soil with 1.5% (v/v) lime and 10% (v/v). It is considered more convenient to use soil supplemented with 1.5% (v/v) T50 and 10% (v/v) compost.