Ağır metallerle kirlenmiş toprakta doğal ve dc elektrik alanı ile desteklenmiş fitoremediasyon tekniklerinin karşılaştırılması
Comparison of natural and dc electric field amended phytoremediation techniques in heavy metal polluted soil
Yazar: TUBA NUR KABAKÇI
Danışman: PROF. DR. SIDDIK SİNAN KESKİN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Botanik = Botany ; Ziraat = Agriculture ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Kirlenmiş olan toprakların kirliliklerinin kimyasal ve fiziksel uygulamalar ile giderilmesi ve rehabilitasyonunun sağlanması için, hem ekolojik tabanlı olan hem de maliyet açısından ekonomik olan çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bu çalışma kapsamında, Ergene Havzası içinde ve Ergene Nehri kıyısında bulunan Sinanlı Köyü sınırları içinde tarımsal faaliyetin sürdürüldüğü ve kirlilik seviyesi yüksek nehir suyunun zaman zaman sulama suyu olarak kullanıldığı bir mısır tarlası çalışma alanı olarak seçilmiştir. Çalışma kapsamında bu araziden 200 kg ve Ergene Nehri'nden su numunesi alınmıştır. Fitoremediasyon performanslarını incelemek üzere, toprağın yapısına uygun, kirlenmiş toprağa karşı toleransı yüksek, birim alan ve zaman başına yüksek biyokütle değerlerine ulaşabilecek ve gıda dışı kullanımda ekonomik değer üretebilecek bitki türleri seçimi yapılmıştır. Bu seçimin yapılmasında, Trakya yöresi yetişme şartlarına uygun, biyoyakıt üretiminde kullanılabilecek yağlı tohumlu türler olmasına dikkat edilmiştir. Asteraceae familyasından Carthamus tinctorius (aspir), Fabaceae familyasından Glycine max (soya fasulyesi) ve Brassicaceae familyasından ise Brassica napus (kanola) bitkileri seçilmiştir. Alınan tarım toprağı numunelerine tohum ekimleri yapılmıştır. Bu bitki türlerinin her birinin fitoremediasyon yeteneği, hem doğal yolla kirleticileri bünyesine alarak topraktan uzaklaştırma performansları, hem de bu süreci kuvvetlendirmek adına toprağa DC elektrik voltajı uygulaması yapılarak değerlendirilmiştir. Bu çalışmada, voltaj uygulaması yapılmayan aspir, soya fasulyesi ve kanola bitkileri ile sabit kutuplu (polariteli) ve değişken kutuplu (polariteli) DC voltaj uygulanan aspir ve soya fasulyesi bitkileri yer almışlardır. Bitki tohumları ekilerek, uygun şartlarda çimlenmeleri ve yetiştirilmeleri sağlanmıştır. Hasat sonrası, bitkilerin yaprak, gövde ve kök kısımları ile yetiştirildikleri toprak ayrı ayrı incelenmiş ve içerdikleri elementlerden 24 adedi ICP-MS analizi ile belirlenmiştir. Elde edilen ölçüm sonuçları, bitkilerin fitoremediasyon performanslarının değerlendirilmesinde kullanılan Translokasyon Faktörü (TF), Biyoyoğunlaşma Faktörü (BCF), Zenginleşme Katsayısı (ECf) ve Bitki/Toprak Oranı Yüzdesi olmak üzere, dört farklı performans kriterine göre değerlendirilmiştir. İncelenen bitkilerin, Ag, B, Cd, Mo, Na, Sb, Si, Sn, Zn ve Na elementleri için fitoremediasyon potansiyeline sahip oldukları gözlenmiştir.

Abstract:
Various methods, both ecologically based and cost-effective, have been developed in order to remove the pollution of contaminated soils with chemical and physical applications and to ensure their rehabilitation. Within the scope of this study, a corn field where agricultural activities are carried out and river water with high pollution level is used as irrigation water from time to time was chosen. The selected field was located within the borders of Sinanlı Village located on the banks of the Ergene River and in the Ergene Basin. Within the scope of the study, 200 kg of soil from the field and water samples from Ergene River were taken. In order to examine the phytoremediation performances, plant species that are suitable for the soil structure, have high tolerance to polluted soil, can reach high biomass values per unit area and time and produce economic value in non-food use were selected. In making this selection, attention was paid to the selection of oilseed species suitable for the growing conditions of the Thrace region and which can be used in biofuel production. Carthamus tinctorius (safflower) from the Asteraceae family, Glycine max (soybean) from the Fabaceae family and Brassica napus (canola) from the Brassicaceae family were selected. Seeds were planted on the agricultural soil samples taken. The phytoremediation ability of each of these plant species was evaluated both by their natural removal of pollutants from the soil and by applying DC electrical voltage to the soil in order to strengthen this process. In this study, safflower, soybean and canola plants without voltage application and safflower and soybean plants with fixed polarity and variable polarity DC voltage were included. Plant seeds were planted and they were germinated and grown under suitable conditions. After the harvest, the leaves, stem and root parts of the plants and the soil in which they were grown were examined separately and 24 of the elements they contained were determined by ICP-MS analysis. The obtained measurement results were evaluated according to four different performance criteria, namely Translocation Factor (TF), Bioconcentration Factor (BCF), Enrichment Coefficient (ECf) and Percent Plant/Soil Ratio, which are used to evaluate the phytoremediation performance of plants. It was observed that the examined plants have phytoremediation potential for Ag, B, Cd, Mo, Na, Sb, Si, Sn, Zn and Na elements.