Pb, Cd, Sb ve Ni kirliliğine maruz kalmış tarım topraklarının Yonca (Medicago Sativa L.) bitkisi kullanılarak doğal arıtımı
Natural treatment of agricultural soils exposed to Pb, Cd, Sb and Ni pollution by using alfalfa (Medicago Sativa L.) plant
Yazar: MUHAMMED CÜNEYT BAĞDATLI
Danışman: PROF. DR. ASLIHAN KARATEPE
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada farklı konsantrasyonlarda Pb, Cd, Sb ve Ni ağır metalleri tarafından kirletilmiş toprakların yonca (Medicago sativa L.) bitkisi ile doğal yollarla arıtımının sağlanılmasını amaçlanmıştır. Çalışma 2017 Ekim – 2018 Mayıs dönemleri arasında Nevşehir ilinde sera koşullarında saksı denemeleri doğrultusunda yapılmıştır. Ağır metallerin her birinden 25 kg'lık saksı toprağındaki toplam derişimleri, 1000, 2000, 4000 ve 8000 ppm olacak şekilde uygulamalar gerçekleştirilmiştir.  Ağır metaller tek seferde 1 L saf su ile çözelti şeklinde uygulanmıştır. Çalışmada hiç ağır metal uygulanmayan 0 (kontrol) grubu da oluşturulmuş ve her bir uygulamadan 3 tekerrür olacak şekilde deneme deseni kurulmuştur. Deneme esnasında ağır metallerin topraktan alımını kolaylaştırmak amacı ile şelat vb. uygulamalar ile saksı topraklarının farklı oranlarda kum ve torf ile karışımları yapılmamış, tarla toprağı direk kullanılmıştır. Bu amaçla denemenin sera koşullarında kısmen de olsa çiftçi şartlarını temsil etmesi sağlanılmaya çalışılmıştır. Saksılarda yonca bitkisi yetiştirilmiş yoncalar 6 cm uzunluğa ulaştığında 4 dönem boyunca vejetatif kısımlarından alınan örnekler çözülmüş ve ICP-MS cihazında ağır metal derişimleri ölçülmüştür. Sonuç olarak 1000 ppm Cd uygulanan saksılardan bitki kökleri ile toplam alımın 265,563 ppm olduğu ve toplam Cd'un  % 26,56'sının bitkiye geçtiği belirlenmiştir.  8000 ppm uygulamasından ise 344,224 ppm alındığı ve toplam Cd birikiminin % 4,30'unun bitki tarafından alındığı gözlenmiştir. Ni uygulanan saksılarda 1000 ppm uygulamalarındaki Ni alımının 213,817 ppm olduğu  (%21,38'i), 8000 ppm uygulamaların da ise 275,354 ppm (% 3,44'ü) olduğu görülmüştür. Pb uygulamalarında ise 1000 ppm uygulandığında 28,527 ppm  (% 2,85'i), 8000 ppm  uygulandığında bitki kökleri ile alınan Pb miktarının ise 68,605 ppm (% 0,86'sı) olduğu belirlenmiştir. Sb uygulamasının 1000 ppm olarak yapıldığı saksılardan toplam Sb miktarının alımı 14,437 ppm (% 1,44'ü) ve 8000 ppm uygulananlardan ise 27,803 ppm ve toplam uygulanan Sb miktarının ancak % 0,35'inin bitki tarafından topraktan alınabildiği görülmüştür. Topraktan yonca bitkisinin kökleri yardımıyla uygulanan ağır metallerin alımının sırasıyla Cd ve Ni'in daha kolay alındığı, Pb ve Sb'nini ise Cd ve Ni'e göre daha zor gerçekleştiği sonucuna varılmıştır. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda yonca bitkisinin Pb, Cd, Sb ve Ni ağır metal birikimlerinin topraklarda doğal yollarla arıtımı herhangi bir şelatör desteği olmadan başarılı olmuş ve ağır metallerin 4 dönem boyunca topraktan doğal arıtımı giderek arttan bir eğilim göstermiştir. Yonca bitkisinin hiçbir şelat desteği olmadan ağır metal kirliliğine maruz kalan tarım topraklarında doğal arıtım açısından kullanılması ekonomik olarak ülke doğal kaynaklarına ve çevre kirliliğinin giderilmesine yönelik çalışmalarda olumlu katkılar sağlayacağı düşünülmektedir.

Abstract:
In this study, it was aimed to provide the naturally refinement of soils by alfalfa plant (Medicago sativa L.) polluted in different concentrations of Pb, Cd, Sb and Ni heavy metals. The study was carried out between October 2017 and May 2018 in the greenhouse conditions towards the flowerpot trials in Nevşehir province. Applications were made with a total concentration of 25 kg of flowpot soil from each of the heavy metals in 1000, 2000, 4000 and 8000 ppm concentrations. Heavy metals were applied in solution with 1 L of distilled water at a time. In the study, 0 (control) group which heavy metal was not applied was also formed and a trial design was established with 3 replications from each application. During the trial, in order to facilitate the intake of heavy metals from the soil, the mixture of flowerpot soils with different concentrations of sand and peat with the treatments such as chelate was not conducted. Topsiol was used directly. For this purpose, it was tried to ensure that the experiment represented the greenhouse conditions partially of the farmers conditions. When the alfalfa plant reached 6 cm length, the samples which were taken from the vegetative parts solved within 4 periods and the heavy metal concentrations were measured in ICP-MS. As a result, it was determined that the total intake of Cd with plant roots from flowerpots which 1000 ppm applied was 265,563 ppm and 26,56% of the total Cd was transmitted to the plant. It was observed that in 8000 ppm application, 344,224 ppm was taken and 4.30% of total Cd accumulation was taken by the plant. In the 1000 ppm Ni applied flowerpots the Ni intake was observed as 213,817 ppm (21,38%), while the Ni intake was 275,354 ppm (3,44%) in 8000 ppm Ni application. In the 1000 ppm Pb treatment the intake of Pb by plant roots was determined as 28,527 ppm (2,85%), whereas this amount was 68,605 ppm (0,86%) when 8000 ppm Pb applied. It was observed that in the 1000 ppm Sb treated flowerpots the intake of Sb was 14,437 ppm (1,44%), in the 8000 ppm Sb treated flowerpots the intake was 27,803 ppm and the total Sb intake by the plant roots was 0,35% of total Sb amount. It was concluded that the intake of Cd and Ni heavy metals by the roots of alfalfa from the soil was easier than the Pb and Sb. According to the obtained results, the natural refinement of Pb, Cd, Sb and Ni heavy metals by alfalfa plant was succeed without any chelator support and the natural refinement of heavy metals from the soil for 4 periods showed an increasing tendency. It might be thought that the use of alfalfa plant as a natural refinement in topsoils exposed to heavy metal pollution without any chelate support will provide economically positive contributions to the natural resources of the country and also will make positive contributions to the studies aimed the eliminating environmental pollution.