Geri Dön

Topraktaki CD, Pb ve Cu elementlerinin mısır (zea mays), ısırgan otu (urtica urens) ve semizotu (portulaca oleracea l) bitkileri kullanılarak fitoremediasyon ile giderimi

Removal of Cd, Pb, and Cu elements from soil using phytoremediation with corn (zea mays), nettle (urtica urens) and purslane (portulaca oleracea l) plants

PDF İndir

  1. Tez No: 986074
  2. Yazar: ELMIRA RUSTAMOVA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. AHMET DEMİRAK, DOÇ. DR. DİLEK YILDIZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya, Çevre Mühendisliği, Chemistry, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Ağır metal, Metal Fraksiyonları, Zea mays, Urtica urens, Portulaca oleracea, Fitoremediasyon, Heavy metals, Metal Fractions, Zea mays, Portulaca oleracea Urtica urens, Phytoremediation
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Son yıllarda, doğal kaynakların tüketimindeki artış ile endüstriyel tesislerden kaynaklanan emisyonlar ve atıklar, insan faaliyetlerine bağlı çevresel baskıyı artırarak çeşitli çevre sorunlarına yol açmaktadır. Çevresel sorunların en önemlilerinden biri metal kirliliğidir. Metaller doğada parçalanmadıkları ve kimyasal formlar arasında dönüşüm gösterebildikleri için, çevrenin metallerle kirlenmesi yüksek düzeyde tehlike oluşturmaktadır. Bu sebeple metal giderimi için birçok ekonomik ve verimli yöntem kullanılmakta ve yeni teknikler geliştirilmektedir. Bu tekniklerden birisi son yıllarda önemi ve farkındalığı gittikçe artan çevre dostu ve ekonomik bir yöntem olan fitoremediasyon teknolojisidir. Bu çalışmada Cd (Kadmiyum), Cu (Bakır) ve Pb (Kurşun) metallerinin fitoekstraksiyon ile mısır (Zea mays L.), ısırgan otu (Urtica urens L.) ve semizotu (Portulaca oleracea L.) bitkileri kullanılarak topraktan fitoremidasyon yöntemiyle giderimleri araştırıldı. Termik santralden temin edilen kül ile muamele edilmiş toprakla doldurulmuş saksılarda önceden geliştirilen bitkilerin ekimi yapıldı. Topraktaki metaller farklı kimyasal bağlanma şekillerinde bulunabildiğinden Cd, Cu ve Pb metallerinin farklı kimyasal fraksiyonlardaki konsantrasyonları Avrupa Birliği Referans Komisyonu (BCR- the European Community Bureau of Reference) tarafından geliştirilen BCR ardışık ekstraksiyon yöntemi kullanılarak Agilent 240 FS marka Grafit Fırın Atomik Absorpsiyon Spektrofotometre (GFAAS) cihazı ile tayin edilerek, bitkilerin metal giderim verimi ile metallerin kimyasal fraksiyonlardaki konsantrasyonları arasındaki ilişki ortaya konuldu. Bitkilerin yetişme dönemi öncesi ve sonrasında saksıdaki toprağın fizikokimyasal analizleri yapılarak fizikokimyasal parametrelerin metal giderim etkileri tespit edildi. Hiperakümülatör olarak kullanılan bitkilerin fitoremediasyon kapasitelerini ölçmek için her bir metal için Translokasyon (TF), Biyokonsantrasyon (BCF) ve Biyoakümülasyon (BAC) Faktörleri hesaplandı. Analizler Uluslararası standart bir metot olan TS 8332 ISO 10390-1995 standart metodu kullanılarak laboratuvar şartlarında TS 11464 standardı kapsamında gerçekleştirildi. Çalışma sonuçları, semizotunun (Portulaca oleracea L.) tüm yetiştirme ortamlarında (%0, %10, %30 ve %50 kül içeren saksılarda) sağlıklı bir şekilde büyümesini sürdürerek en yüksek toleransı gösterdiğini ortaya koymuştur. Mısırın (Zea mays L.) ise düşük kül oranlarında (%100 torf ve %70 torf + %30 kül) yüksek çimlenme oranı ve sağlıklı fide gelişimi sergilediği, ancak %50 torf + %50 kül ortamında nekroz belirtileri ve gelişim geriliği gözlendiği belirlenmiştir. Isırganın (Urtica dioica L./Urtica urens L.) ise düşük çimlenme oranı ve hızlı ölüm göstererek, yalnızca %100 torf ortamında sınırlı düzeyde hayatta kalabildiği, dolayısıyla yüksek duyarlılık sergilediği tespit edilmiştir. Toprak analizlerinde, kül ilavesi pH'ı 7,32–9,33 aralığında yükseltmiş, ancak organik karbon (OK) %9,33–4,89, organik madde (OM) %16,09– 8,43 ve CaCO₃ (1,012–0,865 mg/kg) değerlerinde düşüşe yol açmıştır. Toprak elektriksel iletkenliği (EC) semizotunda %100 torfta 2,90–4,96 dS/m artış göstermiştir. BCR fraksiyon analizinde, Cd yüzey adsorpsiyonu (F1), Pb'de çökelme (PbSO₄, Ksp = 10⁻⁷․⁸) ve Cu organik kompleks yetersizliği nedeniyle fraksiyonlar uyumsuz bulunmuş, kül matrisi uyumsuzluğu artırmıştır. Bitki metal birikiminde, semizotu köklerinde Cd 0,060–0,382 mg/kg (mısırın 3–4 katı), mısır köklerde Pb 0,185–9,638 mg/kg (mısır sürgününün 20–40 katı), Cu ise mısır sürgünlerinde 10,43–18,82 mg/kg olarak ölçülmüştür. İndeks analizleri TF, BCF ve BAC ile değerlendirilmiş; TF Cd/Pb <1 (fitostabilizasyon), Cu >1 (mısır %50 torf + %50 külde 1,95; semizotu %90 torf + %10 külde 2,03), BCF semizotu Cd %90 torf + %10 külde 1,30, BAC Pb/Cu kül artışıyla 0,34/0,58 olarak bulunmuştur. Bu sonuçlar, semizotunun Cd ve Pb stabilizasyonunda, mısırın ise Cu fitoekstraksiyonunda etkili olduğunu göstermektedir. Sonuç olarak, düşük kül oranlı (%10–30) topraklarda semizotu kullanımı, metal kirliliğinin azaltılması ve atık alan rehabilitasyonu için uygun bir strateji olarak önerilmektedir.

Özet (Çeviri)

In recent years, the growing consumption of natural resources and the increase in emissions and waste from industrial activities have intensified the anthropogenic impact on the environment. This situation has led to serious ecological problems. Among these, metal pollution represents one of the most critical environmental issues. Metals are non-degradable and can transform between different chemical forms, resulting in their long-term accumulation in the natural environment and posing significant hazards. To address this problem, various cost-effective and efficient techniques have been developed for metal removal. Among them, phytoremediation has emerged as a promising, eco-friendly, and economical method that has gained considerable attention in recent years. In this study, the removal of cadmium (Cd), copper (Cu), and lead (Pb) from soil through phytoextraction was investigated. The plants used were maize (Zea mays L.), stinging nettle (Urtica urens L.), and purslane (Portulaca oleracea L.). Plants that had been previously cultivated were transplanted into pots containing soil treated with ash derived from a thermal power plan. Since metals in soil exist in various chemical forms, the concentrations of Cd, Cu, and Pb in different fractions were determined using the BCR sequential extraction method. This method was developed by the European Community Bureau of Reference (BCR). Metal concentrations were analyzed with an Agilent 240 FS Atomic Absorption Spectrometer (AAS). The results were used to evaluate the relationship between metal removal efficiency and the distribution of metals among chemical fractions. Physicochemical analyses of the soil were conducted before and after the growth period to assess how soil parameters influenced metal removal. To evaluate the phytoremediation capacity of the tested plants, the Translocation Factor (TF), Bioconcentration Factor (BCF), and Bioaccumulation Factor (BAC) were calculated for each metal. All analyses were carried out under laboratory conditions in accordance with the TS 11464 standard and the international method TS 8332 ISO 10390:1995. The results of the study revealed that purslane (Portulaca oleracea L.) exhibited the highest tolerance among the tested species. It maintained healthy growth in all growing media containing 0%, 10%, 30%, and 50% ash. Corn (Zea mays L.) showed high germination rates and vigorous seedling development at lower ash concentrations (100% peat and 70% peat + 30% ash). However, plants exhibited necrosis and growth retardation in the medium containing 50% peat + 50% ash. In contrast, nettle (Urtica dioica L./Urtica urens L.) demonstrated low germination rates and rapid mortality. It survived only in 100% peat, indicating high sensitivity to ash-contaminated soils. Soil analyses indicated that ash addition increased pH values from 7.32 to 9.33, while reducing organic carbon (OC) from 9.33% to 4.89%, organic matter (OM) from 16.09% to 8.43%, and CaCO₃ content from 1.012 to 0.865 mg/kg. Electrical conductivity (EC) increased from 2.90 to 4.96 dS/m in purslane grown in 100% peat. The BCR sequential extraction results showed inconsistencies among fractions, attributed to Cd surface adsorption (F1), Pb precipitation as PbSO₄ (Ksp = 10⁻⁷․⁸), and the limited formation of Cu-organic complexes, suggesting that the ash matrix reduced overall metal bioavailability. Metal accumulation in plant tissues was quantified as follows: Cd concentrations in purslane roots ranged from 0.060 to 0.382 mg/kg (3–4 times higher than in corn roots), Pb concentrations in corn roots ranged from 0.185 to 9.638 mg/kg (20–40 times higher than in corn shoots), and Cu concentrations in corn shoots ranged from 10.43 to 18.82 mg/kg. Evaluation of the translocation (TF), bioconcentration (BCF), and bioaccumulation (BAC) factors indicated that TF values for Cd and Pb were <1, suggesting phytostabilization, whereas TF values for Cu were >1 (corn in 50% peat + 50% ash: 1.95; purslane in 90% peat + 10% ash: 2.03). The BCF value for Cd in purslane was 1.30 in 90% peat + 10% ash, while BAC values for Pb and Cu were 0.34 and 0.58, respectively, with increasing ash content. These findings demonstrate that purslane is particularly effective in Cd and Pb stabilization, whereas corn is more suitable for Cu phytoextraction. Therefore, the use of purslane in low-ash (10–30%) soils is recommended as a practical and sustainable approach for mitigating metal pollution and supporting the rehabilitation of contaminated or degraded lands.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    523481

    Toprak iyileştiriciler ile yüksek miktarlarda ağır metal içeren toprağın ıslahı

    The remediation of soil contained high heavy metal by soil improvers

    AHSEN ÇATALBAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. EMİNE ELMASLAR ÖZBAŞ

  2. Tez No

    307003

    Dondurma fabrikası arıtma çamurunun mısır bitkisi gelişimi üzerine etkileri

    Effect of the ice cream factory sewage sludge upon corn plant growth

    MUSTAFA BIYIKLI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    ZiraatUludağ Üniversitesi

    Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. A. VAHAP KATKAT

  3. Tez No

    342726

    Arıtma çamuru uygulamalarının kumlu kil bünyeli toprağın özellikleri ve mısır verimi üzerine etkisi

    Effects of treated sewage sludge applications on sandy clay soil properties and corn yield

    BURAK AŞIR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    ZiraatEge Üniversitesi

    Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEZAİ DELİBACAK

  4. Tez No

    488252

    Arıtma çamuru uygulamalarının kumlu tın bünyeli toprağın ve mısırın ağır metal içeriği üzerine etkisi

    Effect of sewage sludge applications on heavy metal content of sandy loam soil and corn

    CANSU ALMAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    ZiraatEge Üniversitesi

    Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEZAİ DELİBACAK

  5. Tez No

    301784

    Mersin ilinde cadde tozlarının mineralojik ve jeokimyasal özelliklerinin incelenmesi

    Investigation of mineralogical and geochemical properties of street dust in Mersin province

    ONUR TİRYAKİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Jeoloji MühendisliğiMersin Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSA ALPASLAN

Geri Dön