Sulama Sularındaki Arseniğin Yonca (Medicago sativa) ve Fiğ (Vicia sativa) Bitkileri ile Toprakta Birikimi ve Bitki Gelişimine Etkisi
Accumulation of Arsenic in Alfalfa (Medicago sativa) and Vetch (Vicia sativa) Plants and Soil from Arsenic Contaminated Irrigation Water and Effects on PlantS Growth
Yazar: MUSTAFA ÖZTÜRK
Danışman: PROF. DR. ŞÜKRÜ ASLAN
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Ziraat = Agriculture ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Biyobirikim = Bioaccumulation ; Kimyasal kirlilik = Chemical pollution

Özet:
Doğada en bol bulunan elementlerden biri olan Arsenik (As), doğal süreçlerin yanı sıra, antropojenik faaliyetler neticesinde de toprakta ve su kaynaklarında birikmektedir. Kanserojen etkisi nedeniyle dünyada çoğu ülke içme sularında As'nin maksimum kirletici seviyesini sınırlandırmıştır.
Ancak As için toprakta ve sulama suyunda bir sınır değeri olmadığından, insanlar beslenme yoluyla As maruziyetine kalmaya devam etmektedir. Özellikle As derişiminin yüksek olduğu toprak ve su kaynaklarının bulunduğu yerlerde tarımsal faaliyetler neticesinde yetiştirilen ürünlerde, As birikmekte ve besin zinciri yolu ile insanlarda sağlık riski potansiyeli oluşturmaktadır.
Bu tez çalışmasında farklı dozlarda As içeren sulama uygulamaları ile hayvan beslemesinde yoğun olarak kullanılmakta olan yonca ve fiğ bitkilerinde As birikimi ve As'nin bitki gelişimi üzerine etkisi araştırılmıştır. Bu kapsamda iki yıl boyunca yetiştiriciliği yapılan yonca ve fiğ bitkileri 7 farklı dozda (0.00 (kontrol) – 0.50 – 1.00 – 1.50 – 2.00 – 2.50 – 3.00 mg As/L) As ile kirlenmiş sulama suyu ile sulanmıştır. Bitkiler % 10 çiçeklenme döneminde hasat edilerek, elde edilen bitkilerin yeşil aksamında (gövde+yaprak), kökünde ve yetiştirildiği toprakta As birikimleri belirlenmiştir.
Yapmış olduğumuz çalışma neticesinde sulama suyu ile verilen As'nin büyük bir kısmının bitki kökünde biriktiği tespit edilmiştir (yonca max.: 47.71 mg/kg As, fiğ max.: 59.93 mg/kg As). Bitki yeşil aksamında As birikimi kök aksamına göre düşük olmasına rağmen yine de yüksek değerler belirlenmiştir (yonca max.: 13.13 mg/kg As, fiğ max.: 16.61 mg/kg As). Yonca için 1.00 mg As/L (182.61 mg As/saksı), fiğ için ise 0.50 mg As/L (31.18 mg As/saksı), sulama suyu derişimi toksik sınır değer olarak belirlenmiştir. Bu seviyelerden yüksek As derişimi bitki gelişimini olumsuz etkilemektedir. Toprakta ise As derişimi bitki kökü ve yeşil aksama göre daha düşük tespit edilmiştir (yonca max.: 5.79 mg/kg As, fiğ max.: 1.79 mg/kg As).
Çalışmamız kapsamında ayrıca As'nin bitki kökünde ve gövdesinde N, P, K, Mg, Ca, Cu, Mn, Fe ve Zn miktarlarına etkisi de incelenmiştir. As'nin bitkiler üzerinde toksik etki yaparak bu elementlerin bitkiye geçişini engellediği belirlenmiştir.
Bu çalışmanın, besin zinciri yolu ile As'nin insanlara aktarımının araştırılacağı bundan sonraki çalışmalar için önemli bir kaynak olacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Arsenic (As) is one of the most abundant elements in nature, accumulates in soil and water resources as a result of anthropogenic activities as well as natural processes. Due to its carcinogenic effects, most countries have limited the maximum contaminant level of As in drinking water in the world.
Since there is no any limits value of As in soil and irrigation water, people continue to be exposed to As by nutrition. Especially in places where there are high concentrations of As that soil and water resources in plants grown as a result of agricultural activities, As accumulation in the food chain and creates a potential of health risk in people.
In this thesis, As accumulation and the effects on alfalfa and vetch plants growth, which are used intensively in animal nutrition, were investigated at various concentrations of As contaminated irrigation water. In the experimental studies, the alfalfa and vetch plants have been cultivated and irrigated during two years by As contaminated water at seven different doses (0.00 (control) – 0.50 – 1.00 – 1.50 – 2.00 – 2.50 – 3.00 mg As/L). Plants were harvested in 10% flowering period and the accumulation of As was determined in harvested green parts of the plants tissues (stem+leaf, roots) and in the cultivation soils.
As a result of the study, it has been detected that the most of applied As in the irrigation water accumulates in the roots of plant (alfalfa max: 47.71 mg As /kg, vetch max: 59.93 mg/kg As). Although the accumulation of As in the shoot (stem and leaf) of the plants were lower than the roots, high concentrations of As was observed in the shoot of plants (alfalfa max: 13.13 mg As/kg, vetch max: 16.61 mg As/kg). The concentration of irrigation water as 1.00 mg As/L (182.61 mg As/pot) for alfalfa and 0.50 mg As/L (31.18 mg As/pot) for vetch has been determined as the toxic limit value. The plants growth was negatively affected at high concentrations of As. On the other hand, As concentrations in soil were lower than the plants tissues (alfalfa max: 5.79 mg As /kg, vetch max: 1.79 mgAs/kg).
In this study, the effect of As on the amounts of N, P, K, Mg, Ca, Cu, Mn, Fe and Zn elements in plant tissues was also determined. It was determined that the intake of these elements by the alfalfa and vetch plants were reduced because of toxic effects of As.    
This study is thought to be an important resource for the future studies concerning the transmission of As to the people via the nutrition chain.