2,4-diklorofenol ile kontamine olmuş alanların fitoremediasyonla ıslahı için üç yabani bitki türünün araştırılması
Investigation of three wild plant species in the reclamation by phytoremediation of 2,4-dichlorophenol contaminated areas
Yazar: MOHAMMAD MOHARRAMZADEH
Danışman: PROF. DR. ZEYNEP CEYLAN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
işlemi olarak tanımlanmaktadır. Bitkiler organik ve inorganik kirleticileri bünyelerine alarak, biriktirerek, depolayarak veya parçalayarak kirli alanların ıslah edilmesini sağlarlar. Fitoremidasyon, diğer ıslah yöntemlerine göre sürdürülebilir, uygun maliyetli ve çevre dostu bir teknik olması nedeniyle son yıllarda çok fazla tercih edilen yöntemlerden birisidir.Bu çalışmada; yabani bitki türlerinden  Sinapis arvensis, Datura stramonium ve Amaranthus retroflexus kullanılarak; öncelikli toksik organik bileşiklerden biri olan ve pestisit sanayisinin yanı sıra pek çok sanayide  girdi maddesi olarak tercih edilen 2,4-diklorofenol'ün (2,4-DKF) fitoremidasyonla gideriminin araştırılması amaçlanmıştır. 
Yöntem: Bu çalışmada; 2,4-DKF'nin dokuz  farklı  konsantrasyonda çözeltileri hazırlanarak (75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250 ve 275 ppm) kontrollü koşullar (hidroponik) altında üç farklı tür bitki üzerinde denemeler yapılmıştır.Bu denemelerde, gelişimsel ve morfolojik parametreler ile (farklı organların uzunluğu ile yaş ve kuru ağırlık), fizyolojik ve biyokimyasal parametrelerin (fotosentetik pigmentler, antioksidan enzimlerin aktivitesi ve enzimatik olmayan antioksidanların içeriği vb.) yanısıra 2,4-DKF'nin gerek hidrponik sistemde su içersinde geri kalan gerekse 3 farklı tür bitkinin yaprak, gövde+dal ve köklerinde tutulan miktarları kromatografik olarak ölçülmüştür.
Bulgular: Ölçüm sonuçları, her üç bitkinin de büyüme ortamındaki 2,4-DKF'nin konsantrasyonunun arttırılması ile  kök, sürgün (dal+yaprak) ve tüm bitkinin (kök + sürgün) ortalama uzunluğunun yanı sıra taze ve kuru ağırlıklarında bir azalmaya yol açtığını göstermiştir. Bununla birlikte, 2,4-DKF'nin düşük konsantrasyonlarının ise büyüme parametreleri üzerinde ciddi bir etkisinin olmadığı belirlenmiştir.Yüksek konsantrasyonlarda 2,4-DKF'ün, hem kök hem de sürgün kısımlarında ortalama fotosentetik pigmentlerde ve bitki proteininde önemli bir azalmaya yol açtığı gözlenmiştir. Diğer yandan 2,4-DKF'nin yüksek konsantrasyonları;  katalaz, glutatyon peroksidaz, süperoksit dismutaz, peroksidaz, glutatyon S-transferaz ve askorbat peroksidaz gibi antioksidan enzimlerin aktivitesinin artmasına ve yine malondialdehit, süperoksit ve hidrojen peroksit içeriğinin  her üç bitkinin kök ve sürgününde artmasına neden olduğu belirlenmiştir.2,4-DKF'ün en yüksek ve en düşük absorpsiyon oranları sırasıyla Sinapis arvensis ve Amaranthus retroflexus bitkilerinde  gözlenmiştir. Bitki organları arasında özellikle kök kısmının, her üç bitkide de maksimum seviyede 2,4-DKF'yi absorbladığı belirlenmiştir. Genel olarak yüksek konsantrasyonlarda 2,4-DKF'nin fotosentetik pigment ve bitki protein içeriğini azaltmak suretiyle enzimatik ve enzimatik olmayan antioksidanların aktivitesini artırarak 2,4-DKF'nin absorpsiyon oranını etkilediği sonucuna varılmıştır.
Sonuç: Bu çalışmada elde edilen bulgular sonucunda;  bitki türü olarak en yüksek absorpsiyon oranının Sinapis arvensis'de, bitki organları arasında ise kök kısmında olduğu belirlenmiştir.Bu bağlamda; bu 3 farklı bitki türü içerisinde özellikle  Sinapis arvensis'in , 2,4-DKF ile kirletilmiş olan ortamlarda fitoremedasyon için en yüksek potansiyele , daha sonra Datura stramonium'un ve en düşük oranda da  Amaranthus retroflexus sahip olduğu sonucuna varılmıştır.Ayrıca 2,4-DKF'nin yanı sıra diğer toksik fenol türevlerinin de (klorlanmış ve nitrolanmış)  fitoremidasyon potansiyelleri yüksek olan Sinapis arvensis -Datura stramonium -Amaranthus retroflexus bitkileriyle ıslah çalışmalarında alternatif türler olarak kullanılabileceği önerilmektedir.

Abstract:
Purpose: Phytoremediation is defined as the process of cleaning contaminated areas from pollutants by growing plants (wild species). Plants ensure the rehabilitation of polluted areas by absorbing, accumulating, storing or decomposing organic and inorganic pollutants. Phytoremediation is one of the most preferred methods in recent years, as it is a sustainable, cost-effective and environmentally friendly technique compared to other breeding methods. In this study; using wild plant species Sinapis arvensis, Datura stramonium and Amaranthus retroflexus; it is aimed to investigate the removal of 2,4-dichlorophenol (2,4-DKF), which is one of the primary toxic organic compounds and is preferred as an input material in the pesticide industry and many industries, by phytoremediation.
Method: In this study; nine different concentrations of 2,4-DKF solutions were prepared (75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250 and 275 ppm) and experiments are carried out on three different types of plants under controlled conditions (hydroponic). In these trials, developmental and morphological parameters (length of different organs, wet and dry weight), physiological and biochemical parameters (photosynthetic pigments, activity of antioxidant enzymes and content of non-enzymatic antioxidants, etc.) are measured chromatographically. Both the concentration of 2,4-DKF remaining in the water in the hydroponic system and the amount retained in the leaves, stems+branches and roots of 3 different plant species are measured chromatographically.
Findings: The measurement results showed that increasing the concentration of 2,4-DKF in the growth medium of all three plants resulted in a decrease in the average length, fresh and dry weights of root, shoot (branch + leaf) and the whole plant (root + shoot). However, it is determined that low concentrations of 2,4-DKF did not have a serious effect on growth parameters. It has been observed that high concentrations of 2,4-DKF lead to a significant reduction in mean photosynthetic pigments and plant protein in both root and shoot parts. On the other hand, high concentrations of 2,4-DKF; It has been determined that it causes an increase in the activity of antioxidant enzymes such as catalase, glutathione peroxidase, superoxide dismutase, peroxidase, glutathione S-transferase and ascorbate peroxidase. It is also determined that high concentrations of 2,4-DKF caused an increase in malondialdehyde, superoxide and hydrogen peroxide contents in the roots and shoots of all three plants. The highest and lowest absorption rates of 2,4-DKF are observed in Sinapis arvensis and Amaranthus retroflexus plants, respectively. Among the plant organs, especially the root part is determined to absorb 2,4-DKF at the maximum level in all three plants. In general, it is concluded that high concentrations of 2,4-DKF affected the absorption rate of 2,4-DKF by increasing the activity of enzymatic and non-enzymatic antioxidants by decreasing the photosynthetic pigment and plant protein content.
Results: As a result of the findings obtained in this study; As a plant species, it is determined that the highest absorption rate is in Sinapis arvensis and it is determined that it is found in the root part among the plant organs. In this context; Among these 3 different plant species, especially Sinapis arvensis has the highest potential for phytoremediation in environments contaminated with 2,4-DKF, followed by Datura stramonium and Amaranthus retroflexus the lowest. In addition to 2,4-DKF, it is suggested that other toxic phenol derivatives (chlorinated and nitrated) can be used as alternative species in breeding studies with Sinapis arvensis -Datura stramonium -Amaranthus retroflexus plants with high phytoremediation potential.