İzmir körfezi'nde bulunan makroalglerdeki radyonüklid ve ağır metal seviyesi ile antioksidan doğal savunma sistemi arasındaki ilişkinin mevsimsel incelenmesi
Seasonal investigation of the relationship between the level of radionuclide and heavy metal, and the antioxidant natural defense system in macroalgae in the Izmir bay
Yazar: NURDAN AKAKÇE
Danışman: PROF. DR. AYSUN UĞUR GÖRGÜN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nükleer Bilimler Ana Bilim Dalı / Nükleer Bilimler Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Antioksidanlar = Antioxidants ; Ağır metaller = Heavy metals ; Deniz kirliliği = Marine pollution ; Makroalgler = Macroalgae ; Radyonüklid = Radionuclide ; İzmir Körfezi = İzmir Bay

Özet:
Dünyanın birçok yerinde denizel yaşamla ilgili radyonüklid ve ağır metal çalışmaları yapılmakta olup bunların ekolojik dengeler üzerindeki etkileri anlaşılmaya çalışılmaktadır. Gelişen insan ihtiyaçlarına yetişmeye çalışan ve ticari kaygılarla artan tarım ile sanayii kollarındaki uygulamalar sonucu, halihazırda doğal olarak çevremizde bulunan radyonüklidlerin ve ağır metallerin denizel ortamlardaki konsantrasyonunda artış gözlenmektedir.
Bu tezde, körfez habitatının en önemli temsilcileri olan kahverengi alg Cystoseira crinita ve Halopteris scoporia türlerinde mevsimsel olarak radyonüklid (210Po, 210Pb, 226Ra, 232Th, 40K) ve ağır metal (Zn, Pb, Cr, Fe, Mn, Al, As) analizleri yapılmıştır. Denizel türlerde yapılacak olan radyonüklid ve ağır metal analizlerinin yanında bu kirleticilerin canlının savunma mekanizmasını nasıl harekete geçirdiği sorusuna da yanıt aranmıştır. Bu kapsamda belirlenen denizel organizmalarda katalaz (CAT), askorbat peroksidaz (APX), superoksit dismutaz (SOD), prolin ve lipid peroksidasyonu ve toplam protein tayini yapılarak organizmalar üzerindeki fizyolojik cevaplar değerlendirilmiştir. İlk arazi çalışması 23.11.2017-30.08.2018 arasında Urla' dan alınan C. crinita örneklerinde mevsimsel olarak 210Po konsantrasyonu 25,6-46,2 Bq/kg arasında, 210Pb konsantrasyonu 11,4-31,7 Bq/kg arasında ve 40K konsantrasyonu 14,9-48 Bq/kg arasında bulunmuştur. Urla istasyonunda H. scoporia örneklerinde yine mevsimsel olarak 210Po konsantrasyonu 7,2-95 Bq/kg arasında ve 210Pb konsantrasyonu 19,7-98 Bq/kg arasında bulunmuştur. C. crinita örneklerinde Al seviyesi 155-453 ppm ve Fe seviyesi 2250-3220 ppm arasında olup H. scoporia örneklerinde Al seviyesi 3300-4980 ppm, Fe seviyesi 408-996 ppm, Zn seviyesi 3,7-4,3 ppm, Mn seviyesi 58,9-75,9 ppm ve Pb seviyesi 2,8-3,9 ppm arasında bulunmuştur.  Yine ilk arazide antioksidan analizleri Urla'da toplanan örneklerde de yapılmış olup, C. crinita örneklerinde protein konsantrasyonu 0,009-0,104 mg/ml, CAT seviyesi 3,72-12,84 U/mg, APX seviyesi 177,17-586,4 U/mg ve prolin aktivitesi ise 78,54-763 µmol/g arasındadır.  H. scoporia örneklerindeki biyolojik analizlerde bulunan protein konsantrasyonu 0,1-0,101 mg/mol, CAT seviyesi 2,75-14,3 U/mg, APX seviyesi 109,36-335,6 U/mg ve prolin aktivitesi 704,4-1529 µmol/g arasındadır. 2. arazi 18.11.2019-3.8.2020 tarihlerinde dört mevsim şeklinde gerçekleştirilmiş olup, iç ve dış körfezden seçilen üç istasyondan (Aliağa, Foça, Urla) alınmış C. crinita örneklerinde 210Po konsantrasyonu 16,3-196,5 Bq/kg arasında, 40K konsantrasyonu 2,8-57,1 Bq/kg arasında bulunmuştur. H. scoporia örneklerinde üç istasyonda bulunan 210Po konsantrasyonu 24,1-168 Bq/kg ve 40K 4,6-66,4 Bq/kg arasında elde edilmiştir. C. crinita örneklerinde Al seviyesi 3070-7080 ppm, Fe seviyesi 524-4720 ppm, Mn seviyesi 32,8-254 ppm, Zn seviyesi 5,6-32,2 ppm, Cr seviyesi 21,7-41,2 ppm ve As seviyesi 12,7-43,4 ppm olduğu bulunmuştur. H. scoporia örneklerinde Al seviyesi 4300-11600 ppm, Fe seviyesi 1400-6230 ppm, Mn seviyesi 102-571 ppm, Zn seviyesi 8,5-25,6 ppm ve Pb seviyesi 16,4-50,4 ppm olduğu bulunmuştur. Yine ikinci arazide, antioksidan analizleri sonucunda; C. crinita örneklerinde protein konsantrasyonu 0,098-0,1 mg/ml ve H. scoporia örneklerinde ise 0,099-0,0999 mg/ml bulunmuştur. CAT seviyelerine bakıldığında C. crinita örneklerinde 0,00021-0,053 U/mg ve H. scoporia örneklerinde 0,0005-0,067 U/mg aralığındadır. APX verileri ise C. crinita örneklerinde 154,28-8461,6 U/mg ve H. scoporia örneklerinde 87,33-10610,78 U/mg seviyesindedir. SOD konsantrasyonları ise C. crinita örneklerinde 72,5-95,54 U/mg ve H. scoporia örneklerinde 74,58-90,86 U/mg aralığında bulunmuştur. Lipid peroksidasyonu C. crinita örneklerinde 0,058-1,311 U/mg ve H. scoporia örneklerinde 0,002-0,174 U/mg aralığındadır. Prolin aktivitesi C. crinita örneklerinde 579,04-3283,28 µmol/g ve H. scoporia örneklerinde 471,24-4384,38 µmol/g aralığında hesaplanmıştır. Radyonüklid ve ağır metal sonuçlarıyla antioksidan verileri arasında korelasyon her iki tür için yapılmıştır. Sonuçta, C. crinita örneklerinde 210Po ve CAT arasında, H. scoparia örneklerinde 210Po ve prolin arasında ayrıca C. crinita örneklerinde Mn ve SOD arasında anlamlı bir ilişki bulunmuştur.

Anahtar Kelimeler: Makroalg, denizel kirlilik, radyonüklid, ağır metal, antioksidant

Abstract:
Radionuclide and heavy metal studies related to marine life are carried out in many parts of the world and their effects on ecological balances are tried to be understood. As a result of applications in agriculture and industry, which are trying to keep up with the developing human needs and increasing commercial concerns, an increase is observed in the concentration of radionuclides and heavy metals, which are naturally present in our environment, in marine environments.
In this thesis, seasonal radionuclide (210Po, 210Pb, 226Ra, 232Th, 40K) and heavy metal (Zn, Pb, Cr, Fe, Mn, Al, As) analyze in brown algae Cystoseira crinita and Halopteris scoporia, which are the most important representatives of the bay habitat, has been made. In addition to the radionuclide and trace element analyses to be made in marine species, an answer was sought to the question of how these pollutants activate the defense mechanism of the living thing. In this context, the physiological responses of the organisms were evaluated by determining catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX), superoxide dismutase (SOD), proline and lipid peroxidation, and total protein in the determined marine organisms. The first field study was conducted between 23.11.2017-30.08.2018 in C. crinita samples taken from Urla, with seasonally 210Po concentration between 25.6-46.2 Bq/kg, 210Pb concentration between 11.4-31.7 Bq/kg and 40K concentration between 14.9-48 Bq/kg. In H. scoporia samples at Urla station, 210Po concentration was found between 7.2-95 Bq/kg and 210Pb concentration between 19.7-98 Bq/kg seasonally. In C. crinita samples, Al level is between 155-453 ppm and Fe level is between 2250-3220 ppm, in H. scoporia samples Al level is 3300-4980 ppm, Fe level is 408-996 ppm, Zn level is 3.7-4.3 ppm, Mn level 58.9-75.9 ppm and Pb levels were found between 2.8-3.9 ppm. Again, in the first field, antioxidant analyzes were also performed on samples collected in Urla, protein concentration was 0.009-0.104 mg/ml, CAT level 3.72-12.84 U/mg, APX level 177.17-586.4 U/mg and proline activity is between 78.54-763 µmol/g. The protein concentration found in biological analyzes in H. scoporia samples is 0.1-0.101 mg/mol, CAT level 2.75-14.3 U/mg, APX level 109.36-335.6 U/mg, and proline activity 704.4-1529 µmol/g. The 2nd land was carried out in four seasons between 18.11.2019-3.8.2020, and the concentration of 210Po in C. crinita samples taken from three stations (Aliağa, Foça, Urla) selected from the inner and outer gulf was between 16.3-196.5 Bq/kg, The 40K concentration was found to be between 2.8-57.1 Bq/kg. In H. scoporia samples, the concentration of 210Po in three stations was between 24.1-168 Bq/kg and 40K between 4.6-66.4 Bq/kg. In C. crinita samples, Al level is 3070-7080 ppm, Fe level is 524-4720 ppm, Mn level is 32.8-254 ppm, Zn level is 5.6-32.2 ppm, Cr level is 21.7-41.2 ppm, and As is level was found to be 12.7-43.4 ppm. Al level was found to be 4300-11600 ppm, Fe level 1400-6230 ppm, Mn level 102-571 ppm, Zn level 8.5-25.6 ppm, and Pb level 16.4-50.4 ppm in H. scoporia samples. Again in the second field, as a result of antioxidant analysis; Protein concentration was found to be 0.098-0.1 mg/ml in C. crinita samples and 0.099-0.0999 mg/ml in H. scoporia samples. Considering the CAT levels, it is between 0.00021-0.053 U/mg in C. crinita samples and 0.0005-0.067 U/mg in H. scoporia samples. APX data is at the level of 154.28-8461.6 U/mg in C. crinita samples and 87.33-10610.78 U/mg in H. scoporia samples. SOD concentrations were found in the range of 72.5-95.54 U/mg in C. crinita samples and 74.58-90.86 U/mg in H. scoporia samples. Lipid peroxidation is in the range of 0.058-1.311 U/mg in C. crinita samples and 0.002-0.174 U/mg in H. scoporia samples. Proline activity was calculated in the range of 579.04-3283.28 µmol/g in C. crinita samples and 471.24-4384.38 µmol/g in H. scoporia samples. Correlation between radionuclide and heavy metal results and antioxidant data was made for both species. As a result, a significant correlation was found between 210Po and CAT in C. crinita samples, between 210Po and proline in H. scoparia samples, and between Mn and SOD in C. crinita samples.

Keywords: Macroalgae, marine pollution, radionuclide, heavy metal, antioxidant