Ağır metal biyoremediasyonunda termofil C. aponinumsiyanobakterisinin kullanım potansiyelinin araştırılması
Investigation of usage potential of thermophile C. aponinum cyanobacteri̇a in heavy metal bioremediation
Yazar: SEDA ŞEN
Danışman: PROF. DR. NUR KOÇBERBER KILIÇ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Atık su = Waste water ; Ağır metaller = Heavy metals ; Biyoremediasyon = Bioremediation ; Siyanobakteriler = Cyanobacteria

Özet:
Gerçekleştirilen tez çalışmasında, termofil Cyanobacterium aponinum'un Cu(II), Ni(II) ve Cr(VI) biyoremediasyon kapasitesi farklı besiyerlerinde belirlenmiştir. Bu denemelerden elde edilen verilere göre, en iyi giderim, BG11 besiyerinde, 10.4 mg/L Cu(II) içeren ortamda %63.5; 13.0 mg/L Ni(II) içeren ortamda ise %54 verimle gerçekleşmiştir. Ağır metal biyoremediasyonuna pH etkisi incelendiğinde, siyanobakterinin en yüksek giderimi pH 9'da gerçekleştirdiği belirlenmiştir. Bu pH'daki ortamlarda biyogiderim, 12.8 mg/L Cu(II) içeren ortamda %71.0; 11.3 mg/L Ni(II) içeren ortamda ise %68 olarak bulunmuştur. Başlangıç metal konsantrasyonlarının (10 mg/L, 15 mg/L ve 20 mg/L) biyoremediasyona etkisinin araştırıldığı deney sonuçlarına göre, en yüksek giderim 9.7 mg/L Cu(II) içeren ortamda %76.6; 9.6 mg/L Ni(II) içeren ortamda ise %57.5 olmuştur.
Artan sıcaklık (25 °C, 35 °C ve 45 °C) ve biyokütle konsantrasyonlarının [%20 (v/v) ve %40 (v/v)] kirleticilerin biyoremediasyonuna etkisi değerlendirildiğinde, siyanobakterinin en yüksek ağır metal giderimi, 45 °C'de, 12.8 mg/L Cu(II) içeren ortamda ve %20 (v/v) biyokütle konsantrasyonunda %75.8, 13.8 mg/L kirletici içeren ortamda, %40 (v/v) biyokütle konsantrasyonunda ise %76.3 olmuştur. Aynı sıcaklıkta, %20 (v/v) biyokütle konsantrasyonunda, 14.6 mg/L Ni(II) varlığında verim %79.4; biyokütle iki katına çıkarıldığında ise 15.9 mg/L kirletici içeren ortamda %83 verimle biyogiderim sağlanmıştır.
Siyanobakterinin bir gram biyokütlesi başına giderilen maksimum spesifik Cu(II) miktarı (qm) 45 °C'de, %40 (v/v) biyokütle konsantrasyonu ve 13.8 mg/L Cu(II) içeren ortamda, 6.1 mg olarak bulunmuştur. Maksimum spesifik Ni(II) giderimi aynı sıcaklıkta, %40 (v/v) biyokütle konsantrasyonunda, 15.9 mg/L kirletici içeren ortamda 8.2 mg/g olarak belirlenmiştir.
Bu tez çalışması ile, termofil C. aponinum'un alkali pH derecelerinde ve yüksek sıcaklık koşullarında, etkin verimlilikle Cu(II) ve Ni(II) biyoremediasyonu yapabildiği gösterilmiştir. Elde edilen verilere göre, sıcaklık ve biyokütle konsantrasyonunun artmasıyla, biyoremediasyon veriminin arttığı görülmüştür. Test edilen siyanobakterinin ağır metal içeren atıksuların biyolojik yolla arıtımında kullanım kapasitesinin olduğu ve etkin bir biyosorbent olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In the thesis study, the Cu(II), Ni(II), and Cr(VI) bioremediation capacity of thermophilic C. aponinum was determined in different media. According to the results obtained, it was found that the best removal was achieved in BG11 medium, with 63.5% efficiency in the medium containing 10.4 mg/L Cu(II) and 54% in the medium with 13.0 mg/L Ni(II). When the pH effect on heavy metal bioremediation was examined, it was determined that cyanobacterium achieved the highest removal at pH 9. In media at this pH, biodegradation capacity is 71.0% in the medium with 12.8 mg/L Cu(II); it was found 68% in the medium containing 11.3 mg/L Ni(II). According to the results of the experiments in which the effect of initial metal concentrations (10 mg/L, 15 mg/L, and 20 mg/L) on bioremediation was investigated, the highest removal was 76.6% in the medium containing 9.7 mg/L Cu(II); in the medium with 9.6 mg/L Ni(II) it was 57.5%.
When the effect of increasing temperature (25 °C, 35 °C and 45 °C) and biomass concentrations [20 (v/v) and 40% (v/v)] on the bioremediation of pollutants is evaluated; the highest heavy metal removal of cyanobacterium was 75.8% at 45 °C in the medium containing 12.8 mg/L Cu(II) and 20% (v/v) biomass concentration; it was 76.3% in the medium with 13.8 mg/L pollutant and 40% (v/v) biomass concentration. At the same temperature, at a biomass concentration of 20% (v/v), in the presence of 14.6 mg/L Ni(II), the yield was 79.4%; when the biomass was doubled, bioremoval was achieved 83% efficiency in the medium containing 15.9 mg/L pollutant.
The maximum specific amount of Cu(II) removed per gram biomass of cyanobacterium (qm) was found as 6.1 mg at 45 °C, in the medium containing 40% (v/v) biomass concentration and 13.8 mg/L Cu(II). The maximum specific Ni(II) removal was determined as 8.2 mg/g at the same temperature, at 40% (v/v) biomass concentration, in the medium with 15.9 mg/L contaminant.
In this thesis, it has been shown that the thermophile C. aponinum can bioremediate Cu(II) and Ni(II) with effective efficiency at alkaline pH and high temperature conditions. Due to the data obtained, it was observed that the bioremediation efficiency increased with an the increment in temperature and biomass concentration. It has been concluded that the tested cyanobacterium has the capacity to be used in the biological treatment of heavy metal-containing wastewater and can be used as an effective biosorbent.