Ağır metal kirliliği olan toprakların bitkilerle arıtımı ve bitkilerin piroliz yoluyla değerlendirilmesi
Phytoremediation of heavy metal polluted soil and utilization of hyperaccumulator plants via pyrolysis
Yazar: ALEV KULAÇ
Danışman: DOÇ. DR. MÜFİDE BANAR ; DOÇ. DR. AYSUN ÖZKAN
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Biyoremediasyon = Bioremediation ; Endüstriyel atıklar = Industrial wastes ; Tehlikeli atıklar = Hazardous wastes ; Çok kriterli karar verme = Multi criteria decision making

Özet:
Bu tezde, kurşun (Pb), kadmiyum (Cd) ve çinko (Zn) ile kirlenmiş toprakların bitkilerle arıtım (fitoremediasyon) tekniği ile iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Tez, metallerle kirlenmiş toprakların bitkilerle temizlenmesi, kirlenen bitkilerin piroliz yoluyla değerlendirilmesi ve arıtım yöntemlerinin MCDM (Çok Ölçütlü Karar Verme) teknikleri ile karşılaştırılması olmak üzere üç aşamada gerçekleştirilmiştir. 
Tezin ilk aşamasında, laboratuvarda Pb, Cd ve Zn içerikli bileşiklerin ilâvesiyle oluşturulan model topraklara ayçiçeği (Helianthus annuus), mısır (Zea mays) ve kanola (Brassica napus) ekilmiştir. İkinci aşamada, bitki bileşimlerini belirlemek için, elementel analiz (C, H, N, S), nem, kül, uçucu madde ve sabit karbon analizleri yapılmıştır. Kirlenmiş bitkiler, 240 cm3'lük paslanmaz çelik (380S) sabit yatak bir reaktörde 500 °C sıcaklık ve 35 °C/dak ısıtma hızında piroliz edilmiştir. Pirolizden sonra, katı ve sıvı ürünlerin metal içeriği ve özellikleri belirlenmiş ve ayrıca katı üründe toksisite (Toxicity Characteristic Leaching Procedure, TCLP) analizi yapılmıştır. Üçüncü aşamada ise, ağır metallerle kirlenmiş toprakların arıtımı için en uygun yöntemin belirlenebilmesi ve karar vericilere destek olmak amacıyla, ANP (Analitik Serim Süreci) ve ELECTRE III (Elimination Et Choix Traduisant la Réalité) teknikleriyle, biyolojik arıtım, elektrokinetik, fitoremediasyon, fiziksel izolasyon, toprak yıkama ve vitrifikasyon yöntemleri değerlendirilmiştir.
Sonuç olarak, topraktan en iyi metal giderimi kanolayla sağlanmıştır. Piroliz sonucunda ağır metallerin katı üründe stabilize edildiği ve yapılan ANP ve ELECTRE III analizleri sonrasında da en uygun arıtım yönteminin fitoremediasyon olduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Bitkilerle Arıtım, Çinko, Çok Ölçütlü Karar Verme Teknikleri, Kadmiyum, Kurşun, Piroliz.

Abstract:
In this thesis, it was aimed to remediation of soil polluted with lead (Pb), cadmium (Cd), Zinc (Zn) through phytoremediation techniques. The thesis was carried out in three stages consist of remediation of polluted soil through plants, evaluation of polluted plants via pyrolysis and comparison of remediation technologies by MCDM (Multi Criteria Decision Making) methods.
In the first stage of the thesis, rape (Brassica napus), sunflower (Helianthus annuus) and corn (Zea mays) seeds were sowed in simulated soils which had been prepared with addition of Pb, Cd and Zn compounds in laboratory. In the second stage, initial plant compositions were determined by elemental analysis (C, H, N, S), moisture, ash, volatile matter, and fixed carbon analysis. The contaminated plants were pyrolyzed at 500 °C with the heating rate of 35 °C/min in a fixed bad stainless steel (380 S) 240 cm3 reactor. After pyrolysis, Pb, Cd and Zn content of solid and liquid products were determined. Toxicity Characteristics Leaching Procedure (TCLP) analysis was also utilized for the solid product. In the third stage, biological treatment, electrokinetic, phytoremediation, physical isolation, soil flushing and vitrification technologies were evaluated by Analytic Network Process (ANP) and ELimination and Choice Expressing the REality (ELECTRE III) methods, on the purpose of determination of the most appropriate remediation technology for soil polluted with heavy metals and assist to decision makers. 
In conclusion, the best metal removal efficiency from soil was obtained with rape. According to pyrolysis results, it was observed that heavy metals were stabilized at solid product, and phytoremediation was determined the most appropriate remediation technology, after the analyses of ANP (Analytic Network Process) and ELECTRE III (Elimination Et Choix Traduisant la Realité ) methods.

Keywords: Cadmium, Lead, Multi Criteria Decisions Making, Phytoremediation, Polluted Soil, Pyrolysis, Zinc.