Güneş ışığı, sıcaklık ve mikroorganizmaların bazı pestisitler üzerine etkilerinin araştırılması
Investigation of biodegradation and effects of sunlight, temperature and microorganisms on some pesticides
Yazar: YAKUP CUCİ
Danışman: PROF.DR. SAİT ÇELİK
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2005
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
XIV ÖZET Doktora Tezi GÜNEŞ IŞIĞI, SICAKLIK VE MİKROORGANİZMALARIN BAZI PESTİSİTLER ÜZERİNE ETKİLERİNİN ARAŞTIRILMASI Yakup CUCİ Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Çevre Mühendisliği Anabilim Dalı 2005, Sayfa: 143 Bu çalışmanın birinci kısmında, Elazığ'da da yaygın olarak kullanılan chlorpyrifos ve tebuconazole e pestisit konsantrasyonlarında güneş ışığı, sıcaklık ve UV ışığı etkisi ile meydana gelen kaybolma ve buharlaşma miktarları laboratuar şartlarında incelenmiştir. Bu amaçla, farklı başlangıç konsantrasyonlarında hazırlanan pestisit çözeltileri ağzı açık ve kapalı erlenlere bırakılmış ve zamanla pestisit konsantrasyonunda meydana gelen değişiklikler gözlenmiştir. Her iki pestisite UV ışığının üzerindeki etkisi, pestisitin başlangıç konsantrasyonu ile değişmesine rağmen, sıcaklık ve güneşe oranla az bulunmuştur. Chlorpyrifosta insektisitinin konsantrasyonu en fazla 40 °C altında yapılan çalışmalarda azalma göstermiştir. 40 °C'de kapalı kapta yapılan deneylerde ise chlorpyrifos başlangıç konsantrasyonunu %29.34 azalmıştır. Tebunconazole fungusitinin konsantrasyonu da en fazla 40 °C'de yapılan analizlerde değişiklik göstermiştir. Burada tebuconazole enin konsantrasyonu başlangıç konsantrasyonua göre %46.87 azalmıştır. Pestisitin başlangıç konsantrasyonu arttıkça UV'nin pestisit konsantrasonunda meydana getirdiği değişim miktarı da azalmaktadır. Sıcaklık arttıkça her iki pestisitin kayıp miktarı artmasına rağmen 90 gün sonunda bile tamamen kayıp gerçekleşmemiştir. Güneş etkisinde elde edilen kayıplar UV altında gerçekleşen kayıp miktarından fazladır. Güneş, sıcaklık ve UV etkisinde yapılan çalışmalarda tebuconazole ede elde edilen kaybolma miktarları chlorpyrifosun kaybolma değerlerinden daha düşük bulunmuştur. Çalışmanın ikinci kısmında ise, pestisitlerin P. putida ve P. fluorescens bakterileri ile biyodegradasyonu kesikli karıştırmalı reaktörlerde incelenmiştir. Substrat olarak seçilen glukoz pestisiteXV ek karbon kaynağı olarak kullanılmıştır. Deneylerde serbest P. putida ve P. fluorescens ile kesikli sistemde başlangıç pH'ı, sıcaklık ve başlangıç pestisit konsantrasyonu gibi parametrelerin substrat tüketim ve mikroorganizma üretim hız ve verimliliklerine etkileri araştırılmış ve birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Optimum pH' ı; chlorpyrifos için 8, tebuconazole için ise 6,5; her iki pestisit için sıcaklık 30 °C ve başlangıç pestisit konsantrasyonu 50 mg/L olarak belirlenmiştir. Bu şartlarda; chlorpyrifosun P. putida ile biyodegradasyonunda elde edilen maksimum mikroorganizma özgül üreme hızı 0.0395 sa"1, pestisit tüketim hızı ise 1.51 mg/g Lmo.sa olarak, P. fluorescens ile biyodegradasyonunda elde edilen maksimum mikroorganizma özgül üreme hızı 0.043 sa"1, pestisit tüketim hızı ise 1.69 mg/g k.mo.sa olarak bulunmuştur. Tebuconazolenin P. putida ile biyodegradasyonunda elde edilen maksimum mikroorganizma özgül üreme hızı 0.0298 sa"1, pestisit tüketim hızı ise 1.598 mg/g k.mo.sa olarak, P. fluorescens ile biyodegradasyonunda elde edilen maksimum mikroorganizma özgül üreme hızı 0.0305 sa"1, pestisit tüketim hızı ise 1.604 mg/g k.mo.sa olarak bulunmuştur. 50 mg/L pestisit konsantrasyonundan daha yüksek konsantrasyonlarda aşın toksik bileşen inhibisyonunun etkili olduğu gözlenmiş, bu durumda mikroorganizmanın büyüme kinetiğini Eş. 3.7, Eş. 3.12 ve Eş. 3.10 ile verilen rekabetsiz, rekabetli ve kısmi rekabetti toksik bileşen inhibisyonunun tanımladığı bulunmuş ve bu eşitliklerin doğrusal olmayan regresyon metodu ile çözülmesi sonucunda; Chlorpyrifos, P. putida için maksimum mikroorganizma üreme hızı (jv,^; 0.054 sa"1, doygunluk sabiti (Ks); 3.62 mg/L ve inhibisyon sabiti, (Kr); 171.71 mg/L olarak; tebuconazole için maksimum mikroorganizma üreme hızı (u ^ ); 0.074 sa"1, doygunluk sabiti (Ks); 149.53 mg/L ve inhibisyon sabiti, (Ki); 158.39 mg/L olarak; Chlorpyrifos, P. fluorescens için maksimum mikroorganizma üreme hızı (Umax); 0.062 sa"1, doygunluk sabiti (Ks); 0.016 mg/L ve inhibisyon sabiti, (KO; 6.15 mg/L olarak; tebuconazole e fungusiti için maksimum mikroorganizma üreme hızı (u^); 0.064 sa"1, doygunluk sabiti (Ks); 408.01 mg/L ve inhibisyon sabiti, (Ki); 429.99 mg/L olarak bulunmuştur. Bu çalışma; tebuconazolenin hem P. putida hem de P. fluorescens 'a toksik bileşen inhibisyonunun çok daha etkili olduğunu, her iki pestisitin biyodegradasyonu için P. fluorescens ' in P. putidd'âm daha uygun bir mikroorganizma olduğunu göstermiştir. Anahtar kelimeler: Chlorpyrifos, tebuconazole, UV ışığı, sıcaklık, güneş ışığı, biyodegradasyon, P. putida, P. fluorescens.

Abstract:
XVI ABSTRACT PhD Thesis INVESTIGATION OF BIODEGRADATION AND EFFECTS OF SUNLIGHT, TEMPERATURE AND MICROORGANISMS ON SOME PESTICIDES Yakup CUCİ Fırat University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Environmental Engineering 2005, Page : 143 In the first stage of this study, loss and vaporization amounts of concentrations of chlorpyrifos and tebuconazole pesticides those commonly used in Elazığ were investigated at laboratory conditions. These loss and vaporization result from sun light, temperature and UV light effect. Pesticide solutions those prepared at various starting concentrations were let in open and closed vessels and watched for changes in concentrations of pesticides. The effect of UV light on both pesticides was less than effects of temperature and sun light, although the effects change with starting concentrations. Concentration of insecticide of Chlorpyrifos reduced max. in operations done at 40 °C. Chlorpyrifos decreased with a percent of 29.34 according to the starting concentration, in experiments done in closed vessel at 40 °C. Also, concentration of fungicide of tebuconazole changed max. in operations done at 40 °C and concentration of tebuconazole e decreased with a percent of 46.87 according to the starting concentration. UV effects on pesticide concentration decrease with increase in starting concentrations of pesticide. Full loss was not seen till the end of day 90, although amounts of loss of both pesticides increase with increase in temperature. Loss amount as a result of sun light was more than the loss amount as a result of U V. In the studies done at effects of sun light, temperature and UV light amount of loss of tebuconazoleXVII was lower than amount of loss of chlorpyrifos. In the second stage of the study, biodegradation of the pesticides was investigated in the batch stirred reactor. Glucose was used as carbon source in addition of pesticide. The effects of initial pH, temperature and initial pesticide concentration on the substrate removal and specific growth rates and yields were investigated and results were compared. Optimum initial pH values were obtained as 8 for chlorpyrifos and 6.5 for tebuconazole e which optimum temperature as 30 °C and 50 mg/L respectively. In this optimum conditions, the maximum microorganism's specific growth and pesticide removal rates were determined as 0.0395 h"1 and 1.51 mg/g. d m.o. h for P. putida and 0.043 h"1 and 1.69 mg/g. d m.o. h for P. fluoresceins and respectively. In the biodegradation of tebuconazole e by P. putida, the maximum microorganism's specific growth rate was determined as 0.0298 h"1 and pesticide removal rate was obtained as 1.598 mg/g. d m.o. h while specific growth and pesticide removal rates were determined as 0.0305 h"1 and pesticide removal rate was obtained as 1.604 mg/g. d m.o.h for P. fluorescens respectively. At higher pesticide concentration (>50 mg/L), substrate inhibition was observed, it was reported that, competitive (Eq.3.7), noncompetitive (Eq.3.12 ) and uncompetitive (Eq. 3.10) toxic inhibition models for specific growth rate of microorganism presented the system well. These inhibition models were solved by using non-linear regression method and for biodegradation of chlorpyrifos by P. putida, the microorganisms saturation constant (Ks) and inhibition constant (Ki) values were determined as 0.054 h"1, 3.62 mg/L and 171.71 mg/L respectively. For tebuconazole the maximum specific growth rate, saturation and inhibition constants were obtained as 0.074 h"', 149.53 mg/L and 158.39 mg/L respectively. For biodegradation chlorpyrifos by P. fluorescens, maximum specific growth rate, Ks and KI values were determined as 0.062 h'1, 0.016 mg/L and 6.15 mg/L while same values reported as 0.064 h"1, 408.01 mg/L and 429.99 mg/L for tebuconazole respectively. The results show that, the growth of both microorganisms was highly inhibited by tebuconazole and P. fluoresce s was for effective for biodegradation of the pesticides than P. putida. Keywords: Chlorpyrifos, Tebuconazole, UV light, Temperature, Sun Light, Biodegradation, P. putida, P. fluorescens.