Çöp sızıntı suyu ve ağır metal kirliliği olan topraklardan izole edilen bakterilerin bioremediasyonda kullanım potansiyellerinin incelenmesi
Investigation of the use potentials in bioremediation of bacteria isolated from waste leak water and soils with heavy metal pollution
Yazar: BURAK FEYYAZ SAVAŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYHAN KOCAMAN
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Atık su = Waste water ; Ağır metaller = Heavy metals ; Enterobacter = Enterobacter ; Kirlilik = Pollution ; Su arıtma = Water treatment ; Sızıntı suyu = Leachate

Özet:
Artan kentsel nüfus ve ekonomik faaliyetlere bağlı olarak düzensiz depolama alanlarının sayısı ve depolama kapasiteleri artmaya devam ettikçe, belediye çöplüklerinden sızıntı suyu üretimi daha da artmaktadır. Belediye çöp sızıntı suları farklı bileşenleri arasında bulunan çözünmüş organik maddeler, ağır metal ile bağlanma potansiyeline sahip ve biyolojik olarak parçalanmadıkları için düşük seviyede bile biyolojik sistem için toksik özellikleri ile ülkelerdeki tatlı su kütlelerinin kirlenmesine ve kullanımının azalmasına neden olmaktadır. Ayrıca, sızıntı suyunun büyük bir bölümünü oluşturan ağır metaller biyobirikimli ve toksik olduğu kadar endokrin bozucu ve kanserojendir. Fakat, gelişmekte olan ülkelerin çoğunda, yanlış yönetilen açık depolama sahaları, kontrollü ve mühendislik ürünü depolama alanlarının işletme maliyetlerine bağlı olarak daha yaygın uygulanmaktadır. Bioremediasyon süreçleri ise, çevre kirliliğini iyileştirmek veya nihai ürünlere dönüştürmek için tehlikeli maddeleri zararsız veya daha az zararlı maddelere ayırmak için mikroorganizmaları kullanan uzun vadeli arıtma süreçleridir. Bu süreç, kirleticiyi parçalayan mikropların kirleticiyle yakın temas halinde ve doğru yerde olmasını gerektirir. Bu nedenle, çevresel şartlara bağlı olarak bu çalışmada Karabük ili çevre şartlarına ve kirliliğin olduğu bölgelere uyum sağlamış ağır metal toleransı yüksek olan üç mikro organizma izole edilmiştir. Çöp sızıntı suyunun yer altı sularına sızarken ağır metal giderim verimini incelemek bakteri aşılanmış ve aşılanmamış olacak şekilde farklı biyolojik kum filtreleri yapılmıştır. Hiç bakteri aşılanmayan kum filtresinde Cd %11, Ni % 46, Pb %83, Cr %14, Co %20, Cu %60 ve B %38, Enterobacter hormaechei , Priestia aryabhattai ve Mycobacterium sacrum aşılanmış biyolojik kum filtresinde Cd (%78, %67 ve %78), Ni (%64, %57 ve %56), Pb (%99, %75, %76 ), Cr (%41, %46 ve %19), Co (%45, %60 ve %40), Cu (,%80, %80, %60), B( %58, %25, %23) oranlarında başlangıçtaki çöp sızıntı suyunun içerik konsantrasyonlarına ağır metal giderimi verimi sağlanmıştır. Aynı bakteriler labratuvarda 10 ppm konsantrasyonlarında Cd, Ni ve Pb içeren sıvı besiyerlerinde 24, 48, 72, 96 saatlik inkübasyon şartlarında ağır metal giderim verimleri incelenmiştir. Ni konsantrasyonunda Enterobacter hormaechei (%1, %15.9, %42.4 ve %45.8), Priestia aryabhattai (%0.1, %14.1, %25.3 ve %60.3), Cd konsantrasyonunda Enterobacter hormaechei (%4.5, %7.6, %17.6 ve %18.3), Priestia aryabhattai bakterisinde (%0.1, %0.2, %2.5 ve %3.6), Pb konsantrasyonunda Enterobacter hormaechei (%10.9, %21.6, %27.7 ve %42.9), Priestia aryabhattai (%3.8, %3.8, %7.5 ve %10.9) oranlarında azalma sağlanmıştır. Aynı bakterilerin 10 ppm konsantrasyonlarda Ni, Cd ve Pb ile kirletilmiş toprak kültürlerinde 7, 14, 21 ve 28 günlük zaman aralıklarında ağır metal absorbsiyon verimleri incelenmiş, Ni konsantrasyonunda Enterobacter hormaechei (%0.6, %0.6, %1.9 ve %9.5), Priestia aryabhattai  (%0.1, %14.1, %25.3 ve %60.3), Cd konsantrasyonunda Enterobacter hormaechei (%0.1, %0.1, %0.2 ve %4.15), Priestia aryabhattai bakterisinde (%0.1, %0.3, %0.4 ve %0.7), Pb konsantrasyonunda Enterobacter hormaechei (%0.1, %0.2, %0.5 ve %0.9), Priestia aryabhattai (%0.3, %0.7, %0.8 ve %1.1) oranlarında absorpsiyon sağlanmıştır. Çalışma sonuçlarına göre özellikle sızıntı sularının olduğu alanlarda yapılacak doğal biyolojik filtre sistemlerinde bu bakterilerin kullanımı ile çöp sızıntı sularının ağır metal konsantrasyonlarının azaltılmasında etkili olabileceğinin yanı sıra literatürlerde tarımda bitki büyümesinin düzenleyici etkilerinin yanında bitkilere ağır metal ile kirlenmiş tarımsal alanlarda bitkilere topraktan ağır metal alımına etkisine de katkı sunulacağı düşünülmektedir.

Abstract:
As the number of domestic landfills and their storage capacities continue to increase due to the increasing urban population and economic activities, leachate production from municipal landfills is increasing. Bioremediation processes are long-term treatment processes that use microorganisms to break down hazardous substances into harmless or less harmful substances to improve environmental pollution or convert them into final products. This process requires the microbes that break down the contaminant to be in close contact with the contaminant and in the right place. Therefore, in this study, depending on environmental conditions, three micro-organisms with high tolerance to heavy metals that have adapted to environmental conditions and polluted regions of Karabuk province were isolated. To examine the heavy metal removal efficiency of garbage leachate infiltrating groundwater, different biological sand filters were made in such a way that bacteria were inoculated and uninoculated. Cd 11%, Ni 46%, Pb 83%, Cr 14%, Co 20%, Cu 60% and B 38%, Enterobacter hormaechei , Priestia aryabhattai and Mycobacterium sacrum inoculated biological sand filter Cd (78%, 78%) 67% and 78%), Ni (64%, 57% and 56%), Pb (99%, 75%, 76%), Cr (41%, 46% and 19%), Co (45%, 60%) and 40%), Cu (80%, 80%, 60%), B (58%, 25%, 23%) ratios, heavy metal removal efficiency was achieved for the content concentrations of the initial garbage leachate. Heavy metal removal efficiencies of the same bacteria were investigated in the laboratory at 10 ppm concentrations in liquid media containing Cd, Ni and Pb at 24, 48, 72, 96 hours incubation conditions. Enterobacter hormaechei at Ni concentration (1%, 15.9%, 42.4% and 45.8%), Priestia aryabhattai (0.1%, 14.1%, 25.3% and 60.3%), Enterobacter hormaechei at Cd concentration (4.5%, 7.6%, 17.6% and 18.3%) ), Priestia aryabhattai (0.1%, 0.2%, 2.5%, and 3.6%), Pb concentration Enterobacter hormaechei (10.9%, 21.6%, 27.7% and 42.9%), Priestia aryabhattai (3.8%, 3.8%, 7.5% and 7.5%) 10.9) rates were reduced. Heavy metal absorption efficiencies of the same bacteria in soil cultures contaminated with Ni, Cd and Pb at 10 ppm concentrations at 7-, 14-, 21- and 28-days time intervals were investigated. (0.1%, 14.1%, 25.3% and 60.3%), Enterobacter hormaechei (0.1%, 0.1%, 0.2% and 4.15%) at Cd concentration, Priestia aryabhattai (0.1%, 0.3%, 0.4% and 0.7%), Pb At concentrations of Enterobacter hormaechei (0.1%, 0.2%, 0.5% and 0.9%), and Priestia aryabhattai (0.3%, 0.7%, 0.8% and 1.1%), absorption was achieved. According to the results of the study, the use of these bacteria in natural biological filter systems to be built in areas with leachate waters can be effective in reducing heavy metal concentrations of garbage leachate, as well as the regulatory effects of plant growth in agriculture in the literature, as well as contributing to the effect of heavy metal uptake from soil to plants in agricultural areas contaminated with heavy metals. is thought to be presented.