Toprak ve Sulardaki Ağir Metal Kirliliğinin Fitoremediasyon Yöntemiyle Giderilmesi

Konu : Tarım

Çevre kirliliği hava, toprak ve su kirliliği olarak doğada olusmakta ve insanın da dahil olduğu tüm ekosistemi etkilemektedir.

Çevre kirliliği hava, toprak ve su kirliliği olarak doğada olusmakta ve insanın da dahil olduğu tüm ekosistemi etkilemektedir. Su canlıların temel yaşam kaynağıdır. Su biyolojik aktivitelerin en önemli bileşeni olması yanında endüstriyel ve tarımsal üretimin de vazgeçilmezidir. Bu yüzden büyük miktarlarda tatlı suya ihtiyaç vardır. Genel olarak Dünyada erişilebilir su kaynaklarının yaklaşık % 70’i tarımsal amaçlı kullanılırken bunu % 19 ile sanayi ve % 11 ile evsel kullanım izlemektedir. Türkiyede ise toplam su tüketiminin % 11’i sanayide, % 15’i evsel kullanımda ve % 74’ü tarım sektöründe kullanılmaktadır. Birleşmiş Milletlere göre, 2050 yılı itibari ile dünya genelinde temiz suya talep % 40 oranında artacak ve bu durum dünya nüfusunun en az dörtte birlik kısmını "kronik" boyutta ve tekrar eden temiz su sıkıntısıyla karşı karşıya bırakacaktır [1]. Gelecekte su kaynaklarının giderek azalması ve su kirliliğinin artması beraberinde enerji tüketimini de artıracaktır.

Toprak kirliliği ise doğada giderilemeyen ve dönüsümü olmayan bir kirliliktir. Kirlenmiş toprakta tarım yapılamamakta, bu tür topraklar üretim dışı kalmaktadır. Ağır metaller, enerji ve yakıt üretimi, madencilik çalısmaları, gübre ve pestisitlerin kontrolsüz kullanımı, sanayi atıkları ve yanma olayı sonucu oluşan eksik yanma ürünleri ile toprağa ulaşabilmektedir. Sonuçta ağır metallerle, kontamine olmus tarım topraklarında ve meralarda yapılan bitkisel üretimler ile gıda zincirine dahil olan ağır metaller insan sağlığı başta olmak üzere tüm canlıları olumsuz olarak etkilemektedir [2]. Toprak kirliliğine sebep olan başlıca ağır metaller arasında kursun (Pb), arsenik (As), civa (Hg), krom (Cr) çinko (Zn), kadmiyum (Cd) ve bakır (Cu) sayılabilir.

Ağır metallerle kirlenmiş alanların iyileştirilmesinde (remediasyon) geleneksel mühendislik yöntemleri pahalı olduğu için düşük maliyetli ve çevre dostu olan fitoremediasyon tekniği üzerinde durulmaktadır. [3, 4]. Toprak üstü organlarında topraktaki metal konsantrasyonundan 50 ila 500 kat daha fazla metal biriktirebilen bitkiler hiperakümülatör olarak adlandırılmaktadır. Yani hiperakümülatör bitkiler ağır metalleri herhangi bir toksisite belirtisi göstermeden toprak üstü organlarında diğer bitki türlerine göre 100 ila 1000 kat daha fazla biriktirebilmektedirler. Bu grupta yaklaşık olarak 450 adet bitki yer almaktadır [5]. Bitkiler kullanılarak topraktan metal alma işleminde amaç, toprak tarafından tutulmuş halde bulunan metallerin daha kontrol edilebilir ve taşınabilir bir forma dönüştürülmesidir. Bu nedenle fitoremediasyon yöntemi, kalıcı bir uzaklaştırma veya giderme yöntemi olarak düşünülmemektedir. Kalıcı uzaklaştırma veya giderim, fitoremediasyon işlemi sonrasındaki bitkilerin yakılarak veya uygun bir depolama alanında depolanarak biriktirilmesi ile gerçekleştirilebilmektedir [6].

 

Kirleticilerin bitki tarafından topraktan alınabilmesi için en önemli şart pH derecesinin uygunluğudur. Ortamın pH düzeylerinin genel olarak 5,8-6,5 arasında olması gereklidir. Bitki besin maddeleri asidik ortamda kolayca çözünürken pH’ın nötre doğru gitmesiyle alım kapasitesi düşer. Alkali topraklarda da bitkilerin besin elementleri alımı zorlaşmaktadır. Alkali topraklardaki bu sorun toprağa ilave edilen şelat adı verilen organik moleküllerin bitkinin alamadığı elementleri kolayca alınabilir forma dönüştürmesi sayesinde aşılabilir. 

Fitoremediasyon, bitkilerin toprak ve/veya su ortamından organik ve/veya inorganic  kirleticileri;

• Kök bölgesinde hareketsizleştirmek,

• Kökte ve bitkinin üst organlarında bünyelerine alarak depolama,

• Kökleri aracılığıyla bitkinin üst organlarına taşınarak gövde ve yapraklarında

metabolize etme veya buharlaştırma yoluyla, toprakların temizlenmesini sağlayan doğal bir teknolojidir [7]. 1991 yılında kullanılmaya başlanan bu yöntemin ilk uygulama alanları, yapay sulak alanlar ile petrol döküntü alanları olmuştur [8]. Fitoremediasyon yöntemi ile giderimi yapılan elementlerin başında Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Ag, Cd, Pb, Zn gelmektedir. Bunların yanısıra pestisitler gibi organik bileşiklerde de giderim sağlanmaktadır.

Fitoremediasyon için kullanılacak hiperakümülatör bitkilerin hızlı gelişen, derin köklü bitkiler olması gerekir. Bu amaçla kullanılan başlıca kültür ve yabani bitki türleri arasında Brassicaceae, Lamiaceae, Scrophulariaceae, Asteraceae ve Euphorbiaceae bitki familyaları bulunmaktadır. Bu familyalara ait örnekler arasında kanola, Hindistan hardalı, ayçiçeği ve tütün yer almaktadır. Bir elementin topraktaki hareketliliği, alınması ve kökte birikimi ksilem taşınımının etkinliği ve topraküstü kısımlardaki elementin dağılımı, bitkilerde element birikimini etkileyen ana faktörlerdir. Metallerin kök hücrelerinde birikmesinden sonra uzun mesafe taşınması ksilem özsuyuna geçişleri ile olur. Buradan da terleme ile bitkinin üst kısımlarına taşınırlar. 

Yazının devamı