Fitoremediasyon Yöntemleri

Fitoremediasyonun farklı yöntemleri vardır. Kirletici ortamının fiziksel ve kimyasal özellikleri, uygulanacak yöntemin kirleticiye uygunluğu, kirlilik konsantrasyonu, kirleticinin topraktaki bulunma derinliği ve iklim şartları gibi faktörlere göre yöntem belirlenir [9]. Kirleticiler ağır metal içerikli ise Fitoekstraksiyon, Fitostabilizasyon ve Rizofiltrasyon yöntemleri kullanılırken, organik kirleticilerin giderimi için Fitodegradasyon, Rizodegredasyon ve Fitovolatilizasyon yöntemlerinin kullanımı tercih edilir (Şekil 1) [10].

Fitoekstraksiyon, özellikle inorganik kirleticilerin bitkinin kökleri tarafından alınması ve bir kısmının sap ve yaprak gibi toprak üstü aksamına taşınarak biriktirilmesidir (Şekil 2). Genellikle ağır metallerle kirlenmiş olan topraklarda kullanılan bu yöntem sayesinde bitkiler diğer bitkilerden yaklaşık olarak 100 kat daha fazla kirleticiyi bünyelerinde tutabilmektedirler.

Bu yöntem sonunda hasat edilen bitkilere ait kalıntılar yakılarak, kurutularak veya biyolojik metal madeni (bio-metal ore) halinde yeniden dönüşüme sokularak izole edilebilirler [8].

Fitostabilizasyon yönteminde kirleticilerin hareketsizleştirilmesi, köklerde biriktirilmesi, köklerin yüzeyine yapışması veya bitkinin kök bölgesinde çökelmesi şeklinde gerçekleşmektedir (Şekil 3). Toprak taşınmasını gerektirmeyen bu yöntem, toprak, sediment ve çamurların arıtılmasında kullanmaktadır.

Rizofiltrasyon, işleminde amaç kirleticilerin bitki içinde veya üzerinde hareketsizliğini sağlamaktır. Biyotik ve abiyotik işlemlerle köklere alınan kirleticiler kök bölgesinde adsorpsiyon sayesinde yapışıp kalır (Şekil 4). Yeraltı, yüzey suyu ve atık sular bu yöntemle arıtılabilmektedir. Bu yöntem genellikle kirletici konsantrasyonu düşük fakat su miktarı fazla olan şartlar için uygundur.

Sistem hem karasal hemde sucul bitkilerin kullanımına olanak vermesinin yanısıra doğal ortamların dışında tank, gölet ve havuz gibi yapay alanların kirletici giderimleri içinde kullanılmaktadır.

Fitodegradasyon yönteminde bitkiler tarafından alınan kirleticiler bitkiler tarafından üretilen enzimler sayesinde bozundurularak bitki bünyesinde metabolize olurlar (Şekil 5). Bu yöntem sayesinde klorlu bileşikler, pestisitler ve fenoller giderilmektedir.

Rizodegredasyon yöntemi bitkilerin toprak mikroorganizmaları ile birlikte çalışarak organik kirleticileri etkisiz hale getirmesidir. Organizmaların enerji gereksinimlerini karşılamak için ihtiyaç duyduğu besinleri üreten mikroorganizmalar, kök sistemi yardımı ile kirlilik materyallerinin kimyasal yapılarında değişim meydana getirirler (Şekil 6). Bu birliktelik yaşamsal faaliyetlerini sürdürebilmek için mikroorganizmaları optimal düzeyde tutar ve toksik kirleticilerin devamlı olarak parçalanmasını sağlar. Bu sayede toprakta bulunan mikroorganizmalar, yakıtlar ve solventler gibi organik kirleticileri parçalayıp kendi bünyelerinde biriktirirler [10].

Fitovolatilizasyon yöntemi fitodegredasyon prosesini de içerebilmektedir. Yöntemin en önemli avantajı civa gibi çok zehirli bileşiklerin daha az zehirli formlara dönüşmesini sağlayabilmesidir (Şekil 7). Sistemde kök derinliği oldukça önemlidir. Yer altı suları sözkonusu ise, bitki köklerinin derin olması gerekir. Kirli yer altı suları pompalarla yüzeye çıkarılarak suyun daha sığ bitki köklerince alınması da sağlanabilir. Fitovolatilizasyon yöntemi yeraltı suları başta olmak üzere toprak, sediment ve çamur alanlarında da uygulanabilmektedir [8].

Fitoremediasyon diğer bir ifadeyle yeşil ıslah kapsamında uygulanan farklı yöntemler ve alternatifli hiperakümülatör bitki türlerinin kullanılması sayesinde ilk aşamada toprak veya sularda bulunan kirleticileri, bitkilerin bünyesinde tutma ve ikinci aşamada da ağır metal birikimi olmuş bitki kök, gövde veya yaprakların ıslah edilmesi kapsamında yakılarak veya uygun bir alanda depolanarak ağır metal gideriminde başarılı sonuçlar elde edilebilir.

 

Kaynaklar

 

[1] Bütünoğlu, Ali, 2018. Su Kaynaklarinda Yüzer Sulak Alan Ve Sucul Bitkiler İle Nütrient Gideriminin Değerlendirilmesi. Uzmanlık Tezi. T.C Tarım ve Orman Bakanlığı Su Yönetimi Genel Müdürlüğü, Ankara.

[2] Terzi,H., Yıldız, M, 2011.  Ağır Metaller ve Fitoremediasyon: Fizyolojik ve Moleküler Mekanizmalar. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 11: 1-22.

[3] Glass, D.J., 2000. The 2000 Phytoremediation Industry. Glass Associates, Needham, MA.

[4] Salt, D.E., Blaylock, M., Kumar Nanda, P.B.A., Dushenkov, V., Ensley, B.D., Chet, I. ve Raskin, I., 1995. Phytoremediation: A Novel Strategy for the Removal of Toxic Metals From the Environment Using Plants. Bio/Technology, 13: 468-474.

[5] Clemens, S., 2006. Toxic Metal Accumulation, Responses to Exposure and Mechanisms of Tolerance in Plants. Biochimie, 88, 1707-1719.

[6] Hamutoğlu R, Dinçsoy A.B, Cansaran-Duman D, Aras S, 2012. Biyosorpsiyon, adsorpsiyon ve fitoremediasyon yöntemleri ve uygulamaları. Türk Hijyen ve Deneysel Biyoloji Dergisi, 69(4): 235-253.

[7] Vanlı, Ö, 2007. Pb, Cd, B Elementlerinin Topraklardan Şelat Destekli Fitoremediasyon Yöntemiyle Giderilmesi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.

[8] EPA (Environmental Protection Agency), 2000. Introduction to Phytoremediation, EPA/600/R-99/107, National Risk Management U.S. Environmental Protection Agency Cincinnati, Ohio 45268,USA.

[9] Memon, A.R., Aktopraklıgil, D., Özdemir, A., Vertii, A. 2000. “Heavy Metal Accumulation and Detoxification Mechanisms in Plants” Tübitak MAM, Institute for genetic Engineering and Biotechnology, Kocaeli, Turkey. 

[10] Aybar, M., Bilgin, A., Sağlam, B. 2015. Fitoremediasyon Yöntemi İle Topraktaki Ağır Metallerin Giderimi. Artvin Çoruh Üniversitesi Merkezi Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 1(1-2): 59-65.