Multi metalle kirlenmiş bir toprağın fitoremediasyon öncesi ve sonrası biyoyarayışlılığının ve biyoalınabilirliğinin araştırılması
Study of metal bioavailability and bioavailability before and after phytoremediation of multi metal contaminated soil
Yazar: EMRE TÜTÜNCÜ
Danışman: PROF. DR. NURCAN KÖLELİ
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Toprak kirliliği, dünya çapında bir sorundur, ağır metaller bu sorunun önemli bir parçasıdır. Ağır metallerin topraklardan bitki ve sulara ve ordanda insanlara transferi hem insan sağlığı riski değerlendirmesi hem de kirlilik kontrolü için büyük önem taşır. Kirli topraklarda kadmiyum (Cd), kurşun (Pb) ve çinko (Zn) gibi ağır metallerin biyoyarayışlılığının ve biyoerişebilirliğinin değerlendirilmesi, bu toprakları daha iyi yönetmek ve gelecekte tekrar kullanmak için mutlak gereklidir. Fitoremediasyon, toprak ve sudaki metal kirleticilerin uzaklaştırılması ya da daha zararsız hale getirmek için bitkilerin kullanıldığı, etkili, çevresel olarak ekolojik ve ucuz bir iyileştirme yöntemdir. Ancak fitoremediasyon yönteminin en önemli dezavantajı aşırı düzeylerde kirlenmiş topraklarda bitkilerin kısa sürede etkinliğini gösterememesi dolayısıyla birden fazla sayıda bitki ekim işleminin tekrarını gerektirmesidir. Bu nedenle aşırı düzeyde kirlenmiş alanlarda ekim öncesi ve sonrası metal biyoyarayışlılığı ve biyoerişebilirliğinin belirlenmesi önemlidir. Çünkü toprakta sadece toplam metal derişiminin belirlenmesi metallerin mobilitesi, biyoyarayışlılığı ve biyoerişebilirliği hakkında yeterli bilgi vermemektedir. Bu çalışmanın amacı çoklu metal (Cd, Pb ve Zn) ile aşırı kirlenmiş topraklarda sera koşullarında 3 ay süre ile yetiştirilen aspir (Carthamus tinctorius) ve yabani hint yağı (Ricinus comminus) bitkilerinin hasat edildikten sonra ve öncesinde topraktaki toplam, biyoyarayışlı ve biyoerişilebilir metal konsantrasyonunu belirlemek ve karşılaştırmaktır. Toprakta fitoremediasyon öncesi ve sonrası DTPA arasında aspir (r2=0,94) ve yabani hint yağı bitkisi (r2=0,96) için yüksek bir korelasyon vardır.  Toprakta iki aşamada yapılan biyoerişebilirlik değerleri, DTPA ile ekstrakte edilebilir metal konsantrasyonu değerlerinden daha yüksek bulunmuştur. İlk aşamada ortam pH'sının yaklaşık 1.8 olması nedeniyle topraktaki toplam metal derişimine bağlı olarak biyoerişebilirlik oldukça yüksek çıkmıştır. Fitoremediasyon sonrası hem aspir hem de yabani hint yağı bitkisi için biyoyarayışlılık ile mide özsuyunda belirlenen biyoerişebilirlik arasında doğrusal bir ilişki belirlenmiştir (r2=0,82). Her fitoremediasyon işlemi sonrası rizosferde kök salgıları ve mikrobiyal aktiviteye bağlı olarak pH değişmesiden dolayı metallerin mobil hale geçmesi ve böylece daha fazla çevre kirliliğine yol açabilmesinden dolayı, iyileştirme süreci tamamlanıncaya kadar kontrol ve izleme çalışmalarının yapılması gerekir.

Abstract:
Soil contamination is a worldwide problem, and heavy metals are an important part of this problem. Elucidating the transfer of heavy metals from soils to plants and water and ultimately to humans is of great significance for both human health risk assessment and contamination control. Assessment of bioavailability and bioaccesibility of heavy metals, such as cadmium (Cd), lead (Pb) and zinc (Zn), in polluted soils is essential to sustainable management and use of soils Phytoremediation is the use of green plants to remove, contain or render harmless environmental pollutants and may offer an effective, environmentally non destructive and cheap remediation method. However, the most important disadvantage of the phytoremediation method is that it is not possible for the plants to demonstrate their effectiveness in the contaminated soils at extreme levels, thus necessitating the repetition of planting of more than one plant. For this reason, to determine.the metal bioavailability and bioavailability before and after phytoremediation is important in excess contaminated areas. Because only the determination of the total metal concentration in the soil does not give enough information about the mobility, bioavailability and bioaccessibility of metals. The aim of this study was to determine the total, bioavailable and bioaccessible metals in the soil before and after harvesting the safflower (Carthamus tinctorius) and castor (Ricinus comminus) plants grown for 3 months in greenhouse conditions in the soil contaminated with multiple metals (Cd, Pb and Zn) to identify and compare. There is high correlation between safflower (r2 = 0.94) and castor plant (r2 = 0.96) between DTPA before and after soil phytoremediation. The bioavailability values of the soil in two stages were found to be higher than the extractable metal concentration values by DTPA. In the first stage, due to the fact that the pH of the medium was about 1.8, the bioavailability became quite high due to the total metal concentration in the soil. After phytoremediation, a linear relationship between bioavailability and bioavailability was determined for both safflower and castor bean plants (r2 = 0.82). After each phytoremediation process, to control and monitor should be performed until the completion of the cleanup process, since the metals releases from roots to rhizosphere, and the pH change due to microbial activity may cause the metals to become mobile and thus lead to more environmental contamination.