Arıtma çamurlarındaki ağır metallerin bitkilerle giderimi
Heavy metal removal from sewage sludge by plants
Yazar: GÜLGÜN DEDE
Danışman: PROF. DR. SAİM ÖZDEMİR
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada, arıtma çamurlarının içerdiği ağır metallerin daha önce çalışılmamış yerel bitkiler tarafından giderimi ve bu giderime kükürt, tarımsal jips ve EDTA kimyasallarının etkisi tespit edilmiştir. Deneme bitkileri olarak Conyza canadensis, Conium maculatum (Baldıran), Datura stramonium, Brassica juncea (Hint hardalı), Pelargonium hortorum (Sardunya) ve Brassica oleraceae var. oleraceae (Karalahana) seçilmiş, bu bitkilerin çamurdan, Pb, Zn, Cu, Cr, Ni ve Cd metallerini alma potansiyelleri incelenmiştir. En yüksek Cu, Cr ve Pb konsantrasyonları hiperbiriktirici Brassica juncea'da saptanmış, Cu: 109,92 mg kg-1 kök-48,82 mg kg-1 gövde, Cr: 169,58 mg kg-1 kök-64,69 mg kg-1 gövde ve Pb: 42,27 mg kg-1 kök-81,5 mg kg-1 gövde olarak tespit edilmiştir. Kök dokusunda en yüksek Zn konsantrasyonu Brassica juncea'da saptanırken (680,99 mg kg-1 kök), bitki Zn'yu gövde dokusuna taşıyamamış en yüksek gövde konsantrasyonu Datura stramonium'da olmuştur (259,45 mg kg-1 gövde). Cd metalinde öne çıkan bitki Conyza canadensis olmuş, bitki kök ve gövdesinde sırasıyla 2,81 mg kg-1 ve 3,61 mg kg-1 Cd saptanmıştır. En yüksek Ni konsantrasyonları Datura stramonium bitkisinde tespit edilmiş, kök ve gövdede 57,29 mg kg-1 ve 18,42 mg kg-1 olmuştur. Deneme bitkilerinden Brassica juncea, Datura stramonium ve Conyza canadensis öne çıkan bitkiler olmuş, Conium maculatum, Brassica oleraceae var. oleraceae ve Pelargonium hortorum bitkileri hiperbiriktirici özellik gösterememişlerdir. EDTA kimyasalı Cd metali hariç diğer tüm metallerde en etkili metal alımını sağlayan uygulama olurken, Cd gideriminde ise kükürt etkili uygulama olmuştur. Bitkiler çamurdaki mevcut ağır metalleri ortalama olarak %65 oranında giderebilmiş, %35'lık kısım ise bitki tarafından düşük alınabilir formda olmuştur. Biyolojik biriktirme faktörlerine baktığımızda bitkilerin Cu, Cd ve Pb'u aktif olarak biriktirdiği (>1) belirlenmiştir. Deneme bitkileri Zn, Ni ve Cr'u aktif olarak dokularında biriktirememiş, tüm bitkilerde saptanan biyolojik biriktirme faktörleri 1'den düşük gerçekleşmiş, bitkiler hiperbiriktirici özellik gösterememişlerdir. Yer değiştirme faktörlerine genel olarak baktığımızda ise, deneme bitkilerinin Cd ve Pb'u hemen hemen tüm uygulamalarda aktif olarak üst dokularına naklettiği tespit edilmiş, faktör değerleri >1 olarak saptanmıştır.

Abstract:
In this study, the phytoextraction of heavy metals from sewage sludge by native plants and the effects of sulfur, agricultural gypsum and EDTA chemicals to this process have been determined. Conyza canadensis, Conium maculatum (Poison hemlock), Datura stramonium, Brassica juncea (India mustard), Pelargonium hortorum (Geranium) ve Brassica oleraceae var. oleraceae (Black cabbage) were growing on sewage sludge for the removal of Pb, Zn, Cu, Cr, Ni and Cd. Among the plants tested, the concentration of Cu, Cr and Pb in Brassica juncea was significantly higher than the others such as Cu: 109.92 mg kg-1 root-48.82 mg kg-1 shoot, Cr: 169.58 mg kg-1 root-64.69 mg kg-1 shoot and Pb: 42.27 mg kg-1 root-81.5 mg kg-1 shoots. While the maximum root Zn concentration was obtained at Brassica juncea (680.99 mg kg-1), highest shoot level was determined at Datura stramonium (259.45 mg kg-1). Conyza canadensis was the most conspicuous plant at the Cd removal, such as 2.81 mg kg-1 and 3.61 mg kg-1 Cd obtained at root and shoot. The highest Ni concentrations were obtained at Datura stramonium, concentrations in order of 57.29 mg kg-1 and 18.42 mg kg-1 for root and shoot. Whilst Brassica juncea, Datura stramonium ve Conyza canadensis were obtained as the most evident plants at heavy metal removal, Conium maculatum, Brassica oleraceae var. oleraceae and Pelargonium hortorum were not appear to accumulate tested metals. Except Cd, EDTA was the most effective amendment at the phytoextraction process for all metals. Also the most pronounced effect was obtained at sulfur for Cd removal. Tested plants were removed heavy metals from sewage sludge by 65% and the residual of 35% was not removed by plants for the lower bioavailability. For all the plants, maximum biological accumulation factors (>1) were observed for Cu, Cd and Pb whereas factors were obtained lower for Zn, Ni and Cr (<1). Translocation factors were determined >1 only for Cd and Pb metals.