Organofosfatlı pestisitlerin Meriç-Ergene havzasındaki sulak alanlarda akıbetinin incelenmesi

Dünyada ve Türkiye'de artan nüfus ile birlikte insanlığın temel ihtiyaçlarını karşılamak için endüstriyel ve tarımsal alanlarda kullanılan teknolojilerin geliştirilmesi, günümüzde bize yarar sağlıyor olsa da çevresel kirliliğe neden olup, insanların birincil temel ihtiyaç maddesi su için tehdit oluşturan problemlere yol açmaktadır. Büyük bir bölümünü suyun oluşturduğu dünyamızda, su kaynakları tüm canlılar için çok büyük önem teşkil etmektedir. Üç tarafı sularla çevrili olan ve 25 adet havzaya sahip olan ülkemiz için su kaynaklarının korunması ve havzalarda yapılan endüstriyel ve tarımsal faaliyetlerin bu amaçla kontrol altında tutulması gerekmektedir. Ülkemizde bulunan 25 adet havza arasında son dönemlerde kirlilik nedeniyle gündemde olan Meriç-Ergene Havzası, tarımsal ve endüstriyel faaliyetler sonucu burada yaşayan insanların sosyo-ekonomik yaşantılarını ve sağlık durumlarını olumsuz yönde etkilemektedir. Bununla birlikte tarım ürünlerinde verim kaybına neden olmakta ve burada yaşayan canlılar için tehdit oluşturmaktadır. Tarım alanında yapılan faaliyetlerde, yetiştirilen ürünün verimini arttırmak ve zayiatları azaltmak amacıyla suni gübre ve tarım ilaçlarının kullanıldığı bilinmektedir. Kullanılan suni gübrelerin yüzeysel akış suları ile alıcı ortama taşındıkları, topraksı ve sucul ortamlarda nütrient fazlası nedeniyle problemlere neden oldukları bilinmektedir. Pestisitler ise kullanıldığı hedef canlı dışında hedef olmayan diğer canlılara karşı da zararlı ve toksik etkileri nedeniyle alıcı ortama ulaştıkları takdirde insanlar ve ekosistem için tehdit oluşturan kimysallardır. Pestisitler doğada kalıcılık özelliğini sudaki partiküllere, sedimentlere ve toprak yüzeylerine adsorplanarak gerçekleştirmekte ve bu durum vasıtasıyla taşınıma uğramaktadırlar. Aynı zamanda hedef olmayan canlılar bünyesine giren pestisitler besin zincirinde yer alan alt basamaklardaki canlılardan en üst basamaktaki canlılara ve insanlara kadar canlı bünyesinde taşınmakta olup, canlılarda biyobirikime neden olmaktadır. Pestisitlerin yapısall ve kimyasal özelliklerine göre doğadaki stabilitesi değişmektedir. Tarımsal faaliyetler kapsamında toprağa uygulanan, biyolojik ve kimyasal ayrışmaya maruz kalarak ya da güneş ışınlarının etkisiyle fotolize uğrayarak parçalanabilirler. Genelde daha az toksik etki gösteren maddelere dönüşen pestisitlerin bu doğal mekanizmalar sonucu ayrışması bilinmezlikler içermekte olup her pestisitin yapısall ve kimyasal özelliğine göre değişlik göstermektedir. Dünyada ve Türkiye'de yaygın olarak kullanılan pestisitlerin başında organofosfatlı pestisitler yer almaktadır. Türkiye'de her yıl ortalama 33.000 ton pestisit kullanılmakta olup, bu miktarın % 47'sini insektisitler, % 24 'ünü herbisitler, % 16'sını fungisitler ve %13'ünü diğer gruplar oluşturmaktadır. Organofosfatlı pestisitler, DDT gibi çevrede kalıcı organoklorlu pestisitlerin yasaklanmasından sonra biyolojik olarak daha kolay ayrışabilen bir alternatif olarak kullanılmaya başlamıştır. Ancak daha kolay ayrışabilme özelliklerine rağmen, organofosfatlı pestisitlerin özellikle memeli canlılar üzerinde akut toksisitesi daha yüksektir. Yapısal özelliklerine göre farklı ortamlarda stabilitesini koruyabilen bu kimyasal ilaçların akıbetinin belirlenmesi ve zararlı etkilerinin önlenmesi için gerekli tedbirlerin alınması, tarımsal havzalarda su kalitesinin ve ekosistemin korunması için büyük önem arz etmektedir. Pestisit kalıntıları ile ilgili çalışmalar ülkemizde oldukça azdır ve bu alanda yapılacak çalışmalara ihtiyaç vardır. Orman ve Su İşleri Bakanlığı tarafından 2013 yılında, 'Bitki Koruma Ürünlerinin Kullanımı Neticesinde Meydana Gelen Su Kirliliğinin Tespiti ve Madde veya Madde Grubu Bazında Çevresel Kalite Standartlarının Belirlenmesi Projesi Çalışma Grubu' kurulmuştur. Bu çalışmalar kapsamında, Türkiye'de geçmişşte kullanılmış ve halen kullanılmakta olan pestisitler araştırılarak oluşturulmuş pestisit listesi ve bu listede yer alan maddelerin kullanım, toksisite ve kalıcılık/biyobirikim özellikleri dikkate alınarak önceliklendirilmesi sonucu belirlenen pestisitlere ilişkin ' Öncelikli Pestisitler Listesi' oluşturulmuştur. Tez kapsamında ele alınacak olan organofosfatlı pestisitler, bakanlığın oluşturduğu bu liste ve havzadaki pestisit uygulamaları temel alınarak seçilmiştir. Seçilen organofosfatlı pestisitler; Chlorpyrifos, Fenthion, Diazinon ve Dichlorvos olmuştur. Tarım kaynaklı yüzey akışının yüzey sularına doğrudan karışmasını engellemek ve pestisit giderimini sağlamak amacıyla doğal ve yapay sulak alanların kullanılması son yıllarda özellikle Amerika ve Avrupa'da yaygın bir şekilde uygulanmaya başlanmıştır. Sulak alanların, özellikle arazinin bol, ucuz ve işletme için kalifiye teknik personelin az olabileceği kırsal tarım bölgelerinde kullanımı son derece avantajlıdır. Sulak alanlarda başlıca organofosfatlı pestisit giderim mekanizmaları, sedimentlere ve bitki yüzeylerine adsorpsiyon, biyolojik ayrışma ve kimyasal ayrışmadır. Organofosfatlı pestisitlerin büyük çoğunluğu suda az çözünen hidrofobik karakter gösterdiğinden, sulak alana girdikten sonra hızlı bir şekilde sedimentlere ve bitki yüzeylerine adsorbe olurlar. Pestisitlerin bu yüzeylere ne derece adsorbe olacağı Kd adsorpsiyon katsayısı ile ölçülür. Sulak alanlarda pestisit giderimi üzerine daha önce yapılan çalışmaların çoğunda adsorpsiyon prosesi esas alınarak yalnızca sulak alan giriş ve çıkış sularındaki pestisit konsantrasyonları ölçülmüş ve pestisit giderimi bu konsantrasyonlara göre hesaplanmıştır. Ancak bu tarz bir yaklaşım uzun vadede yeterli değildir. Organofosfatlı pestisitlerin sulak alan sedimentlerine adsorbe olduktan sonra uzun süre burada depolanması, bu pestisitlerin özellikle taşınabilirliği yüksek olan ince taneli sedimentler vasıtasıyla sulak alan çıkış suyuna karışmasına ve nihayet yüzey sularına ulaşmasına yol açabilmektedir. Bu sebeple, sedimentlere adsorbe olmuş pestisitlerin burada ne kadar depolandığı ve ne kadar zamanda ayrışmaya uğradığı da bilinmelidir. Seçilen organofosfatlı pestisitler için çalışmalar Ergene-Meriç Havzası içerisinde bulunan Gala Gölü ve çevresindeki sulak alanlardan temin edilen su, sediment ve bitki numuneleri üzerinde gerçekleştirilmiştir. Seçilen pesitistlerin alınan sediment numuneleri üzerinde yapmış oldukları adsorpsiyon değerleri Kd adsorpsiyon katsayısı cinsinden bulunmuştur. Toprağın organik içeriğine bağlı olarak değişen Koc katsayısı ise topraktaki karbon fraksiyonu ile Kd/Koc çevrimi yapılarak hesaplanmıştır. Ayrıca seçilen pestisitlerin alınan sediment numuneleri içerisinde biyolojik ayrışması gözlenmiştir. Biyolojik ayrışma deneyleri olmak üzere üç tip reaktör kullanılarak yapılmıştır. Çıkan sonuçlar pestisitlerin yarılanma ömrü ve biyolojik olarak ayrışması süresi hakkında bilgi verilmiştir. Alınan bitki numuneleri için pestisitlerin bitki yüzeyleri üzerine adsorpsiyon yüzdeleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçların arazi koşullarını daha gerçekçi bir şekilde temsil eden bir sistemle kıyaslanabilmesi için Gala Gölü ve çevresindeki sulak alanlardan alınan sediment ve bitki numuneleri kullanılarak pilot ölçekli sulak alan reaktörü kurulmuştur. Kurulan pilot ölçekli sistem kesikli reaktör olarak işletilmiş ve pestisitlerin bu pilot ölçekli üstü açık reaktörlerde biyolojik ayrışma süreleri incelenmiştir. Bulunan sonuçlar laboratuvar ölçekli ve pilot ölçekli reaktörler için karşılaştırma yapılamasına olanak sağlamış olup, en iyi yönetim uygulaması olarak görülen sulak alanların pestisit giderimindeki etkisini görmek açısından aydınlatıcı olmuştur. Deneylerde gözlemlenen bulgulara göre yapay sulak alanların tasarımı ve uygulama değerlendirmeleri yapılmıştır.