Endosulfanın biyolojik parçalanması için biyobariyer kullanımı ve mikroorganizma türlerinin belirlenmesi
The use of biobarrier for the biological degradation of endosulfan and the determination of microorganism types
Yazar: AYLA BİLGİN
Danışman: DOÇ. DR. SELİM LATİF SANİN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Endosülfan = Endosulfan

Özet:
Klorlu hidrokarbonlar cinsinden tarım ilaçlarının çevresel önemi, hedef dışı canlılar üzerindeki toksisitelerinin yanı sıra, ekosistemlerde çok uzun süre kalma ve yayılabilme özelliklerinden gelir. Tez çalışması kapsamında bir tür klorlu organik pestisit olan endosulfanı biyolojik olarak parçalayabilen mikroorganizmalar ve bunların uygun üreme koşulları araştırılmıştır. Kültür zenginleştirme tekniği kullanılarak topraktan üç farklı mikroorganizma suşu (Afipia Genosp, Sphingomonas yanoikuyae Q1 ve Methylobacterium rhodesianum) izole edilmiştir. Yapılan literatür taramasında tez çalışmasında elde edilen mikroorganizmaların endosülfanı parçaladığına yönelik olarak daha önce yapılmış bir çalışmaya ulaşılmamıştır. Elde edilen suşların endosülfanı biyolojik olarak parçalaması için uygun koşullar belirlenmiştir. Gün ışığının, pH'nın, ilave karbon kaynağının endosülfanın biyolojik parçalanması üzerindeki üzerindeki etkileri belirlenmiştir. 6 gün sonunda karanlık ortamda çalışan reaktörlerde ? -endosulfan %56,8, ß-endosulfan %86,7, toplam (?+ß )endosulfan %65,4 oranında biyolojik parçalanma hesaplanmıştır. Aydınlık ortamda çalışılan reaktörlerde alfa endosulfan % 64,1, beta endosulfan % 100, toplam (?+ß )endosulfan % 77,8 oranında biyolojik parçalanma hesaplanmıştır. Karanlık ortamda yapılan çalışmalar sonucunda pH'ın endosulfan giderimininde önemli bir faktör olduğu belirlenmiştir. Endosulfan giderimi pH=6,4'te %65 iken pH=8,3'te endosulfan giderimi %80 civarında elde edilmiştir. Ek karbon kaynağı olarak glikozun eklenmesi ile endosulfan giderimi %90 olduğu hesaplanmıştır.Çalışmanın son aşamasında kolon reaktörde biyobariyer oluşturarak endosulfan giderimi araştırılmıştır. Dolgu materyali olarak Manisa (Gördes) doğal zeoliti kullanılmıştır. Çalışma iki aşamalı sürdürülmüştür. Birinci set çalışmada, pH=6,5'te endosulfan ve mineral besi ile sürekli besleme yapılmıştır. İkinci kolon reaktörde ise pH=8,5'e yükseltilmiş ve ek karbon kaynağı glikoz eklenmiştir. Deney sonucunda, birinci kolon için 7,5 aylık süre sonunda endosulfan giderimi %89 olurken, ikinci kolon reaktörde 3,5 aylık süre sonunda %99 endosulfan giderimi belirlenmiştir. İkinci grup çalışmalarda, ilk grup çalışmalardan elde edilen sonuçlardan yola çıkarak aynı şartlar altında pH=6,5 değerinde endosulfan ve mineral besi ile sürekli besleme yapılmıştır. Deney sonucunda, iki adet kolon reaktörde 4 aylık süre sonunda %100 endosulfan giderim verimi elde edilmiştir.

Abstract:
The significance of chlorinated hydrocarbon type of pesticides, in addition to their toxicitiy on irrelevant organisms, stems from the fact that they can remain and spread in ecosystems for a long time. Within the scope of this thesis, the biological degradation conditions of endosulfan chemical, which is a chlorinated organic compound, has been researched. Three microorganisms have been obtained from the soil by applying enrichment culture technique (Afipia Genosp, Sphingomonas yanoikuyae Q1 and Methylobacterium rhodesianum). In the literature study, no previous research was found on the degradation of endosulfan by attained microorganisms in the thesis study. The specification of microorganisms has been carried out with PCR technique. In order to determine the biological degradation conditions of endosulfan and the types of the obtained microorganisms, batch reactor experiments have been conducted. In the first phase of batch reactor experiments, some studies were made in both light and dark environment to designate the effect of light on endosulfan degradation.After the end of six days, for the reactors working in dark environment, ?-endosulfan 56,8%, ß-endosulfan 86,7%, totally (?+ß)endosulfan 65,4% biological degradation rate has been calculated. For the reactors in light, environment alfa endosulfan 64,1%, beta endosulfan 100%, totally (?+ß)endosulfan 77,8% biological degradation rate has been calculated. As the result of experiments conducted in dark, at pH=6,4 the removal of endosulfan is at the rate of 65% and at pH=8,3 the removal of endosulfan is at the rate of 80%. As a result of studies made in dark environment it was determined that pH was an important factor in the removal of endosulfan. Glycose, as an additional carbon source, was supplemented and the rate of endosulfan removal was calculated as 90%.In the last phase of the research the removal of endosulfan has been analyzed by forming biobarrier in column reactor. As filling material, Manisa (Gördes) natural zeolite was used. Two sets of experiments have been conducted in a column reactor. In the first set, a constant supply of endosulfan at pH=6,5 and mineral nutrient has been provided. In the second column reactor, the rate has been raised to pH=8,5 with 0,1N NaOH and glycose was supplemented as additional carbon source. At the end of the experiment, for the first column, after 7,5 months, the rate of endosulfan removal is 89%; in the second reactor, the endosulfan removal rate was found as 99% after 3,5 months. In the second set of studies, a constant nurture of pH=6,5 endosulfan and mineral nutrient was supplied in the same environmental conditions. As the result of the experiment, after a four months period, 100% endosulfan removal was attained in two column reactors.