Farklı kayalar üzerinde oluşan topraklara leonardit uygulamalarının bazı ağır metallerin tutulmasına etkisi
Effects of leonardite on heavy metal sorptions by soils derived from different parent materials
Yazar: BEHNAM DOULATİ
Danışman: PROF. DR. SONAY SÖZÜDOĞRU OK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Ağır metaller = Heavy metals ; Kil mineralojisi = Clay mineralogy ; Kinetik özellikler = Kinetic properties

Özet:
Bu araştırmada farklı ana kayalar üzerinde oluşan topraklara leonardit uygulamalarının bazı ağır metallerin (Cd, Zn ve Pb) adsorpsiyon/desorpsiyon özellikleri üzerine etkisini araştırmıştır. Bu amaçla Kırşehir-Akpınar ilçesinden Siyenit, Siyenit-Mermer, Şist ve Gabro kayaları üzerinde oluşmuş yüzey toprak örnekleri (0-30 cm) alınmıştır. Toprak örneklerinin kil tipleri XRD cihazıyla tayin edilmiştir. Sonuçlar toprakların farklı killere sahip olmalarına rağmen smektit grubunun hakim olduğunu göstermiştir.Leonardit dozları (%0, %2 ve %5) uygulanmış topraklar tarafından Cd: 5-140, Zn: 25-400 ve Pb: 1200 mg l-1'nun (0.01 M Ca (NO3)2 background çözeltisi ile) adsorpsiyon ve desorpsiyonu batch denge tekniğine göre yürütülmüştür. Ağır metallerin desorpsiyonunun kinetik analizi topraklara ağır metal dozları (Cd 1000, Zn 4000 ve Pb 10000 mg kg-l) ve leonardit doz uygulaması ile (%0, %2 ve %5), 90 günlük süreçte 2, 24, 48, 168, 360, 720, 1080, 1440 ve 2160 saatlerde yapılmıştır. Sonuçların kalibrasyonu için sera denemesi kurulmuştur. Analiz verileri faktöriyel olarak SPSS V16'e göre değerlendirilmiştir.Adsopsiyon analizinde Langmuir ve Freundlich modelleri uygulamıştır. Uygulanan modellere göre araştırma toprakları için Freundlich modelinin R2 ve korelasyon katsayısı (X2) değerlerine göre langmuir modelinden daha uyumlu olduğu bulunmuştur. Siyenit toprakta tüm metallerin desorpsiyon miktarı diğer topraklara göre yüksek bulunmuştur. Kurşun desorpsiyonunun Cd ve Zn'ya göre daha düşük olduğu belirlenmiştir. Siyenit toprağında leonardit dozunun artmasıyla ağır metallerin desorpsiyon miktarı da artış göstermiştir. Kinetik modeli uygulamasında Parabolik difüziyon, First order ve Üst fonksiyel modelleri uyum göstermiştir. Kinetik modellerine göre ağır metallerin desorpsiyon hızının katsayısı (Kd) ve desorpsiyon hızının başlangıç miktarı (a) topraklarda farklı bulunmuştur ve en fazla miktar siyenit toprağında belirlenmiştir. Sera denemesinde topraklara leonardit doz uygulaması sonucunda bitkilerin kök ve gövde gelişimi farklı olmuştur. Kökte biriken Cd miktarı L2 ve L5 dozlarında kontrole göre artış göstermiştir (P<0.01). Gövde de ise Cd birikimi kontrole göre L2 de 7 kat L5 de ise yaklaşık 11 kat artış göstermiştir. Diğer metallerin kök ve gövde kısmında birikimi Cd' dan farklı bulunmuştur.

Abstract:
The aim of this study was comparison of leonardite effects on sorption/desorption reactions of heavy metals (Cd, Zn and Pb) in soils composed of different soil parent materials including Syenite, Syenite-Calcite, Schist and Gabbros rocks. For this purpose surface soil samples (0-30 cm) were taken from Kırşehir-Akpınar Province. Clay fractions were identified by XRD and results showed that smectite was dominant although soil samples contained different types of clay.The adsorption-desorption of Cd (5?140 mg l-1), Zn (25-400 mg l-1) and Pb (100?1200 mg l-1) in the 0.01 M Ca (NO3)2 background solution by soils treated with leonardite at the levels of % 0, 2 and 5 were determined through the batch equilibrium using. The kinetic analysis of desorption was carried out for Cd, Zn and Pb at the levels of 1000, 4000 and 10000 mg kg-1, respectively, in the hours of 2, 24, 48, 168, 360, 720, 1080, 1440 and 2160 during the 90 days period. A greenhouse experiment was conducted by growing corn for calibration. Data analysis was made according to SPSS V16 statistical program. Adsorption data were evaluated according to two well known models Freundlich and Langmuir. Freundlich model was found to be more applicable than Langmuir considering R2 and X2 coefficients for all soil samples.The desorption of heavy metals in syenite soil was higher than the that of other soils and Pb desorption was lower than of Cd and Zn. Desorption of heavy metals were increased with the increase of leonardite doses in syenite soil. Parabolic Diffusion, First Order and Power Function kinetic models found to comply with the results of kinetic application. According to kinetic models coefficiency rate of desorption (Kd) and initial amount of metal desorption (a) was found differently in the soil samples, and syenite had the highest. The results of greenhouse experiments showed application of leonardite on grow root and plant stem in different soils were differ. Accumulation of Cd in the root was high, with increasing the application of leonardite in compare to control (P<0.01). Also Cd accumulation in stem, increase to 7 fold in L2 and 11 fold in L5. Accumulation of other metals in the root and shoot parts have been found different than that of cadmium.