TEHLİKELİ ATIK SAHALARINDA YETİŞEN HİPERAKÜMÜLATÖR BİTKİLER

Transkript

1 TEHLİKELİ ATIK SAHALARINDA YETİŞEN HİPERAKÜMÜLATÖR BİTKİLER A. YALÇUK, O.A. EVİRGEN, A. UĞURLU Hacettepe Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Beytepe-Ankara ÖZET Bu çalışmada; ağır metalleri depolama özelliğine sahip hiperakümülatör adı verilen bitkilerde metal birikiminin tespiti araştırılmıştır. Hiperakümülasyon kapasitesinin tespiti için tehlikeli atık sınıfına giren dört ayrı yöreden: Mamak çöp deponi alanı sızıntı suyunun aktığı bölgeden, Uşak iline ait evsel ve endüstriyel atıksuların depolandığı bir gölet etrafından, Afşin Elbistan ve Çayırhan termik santrallerinin bulunduğu yörelerden bitki örnekleri alınmıştır. Bu bitkilerin kök, gövde ve yaprak kısımlarının ekstratlarında ağır metal ölçümleri yapılmıştır. İncelenen metaller arasında tuz grubu olarak nitelendirilen Na, Ca, Mg, K ve Ba, Fe, Cr, Cu, Ni, Zn gibi diğer metaller yer aldığı görülmüştür.yapılan incelemeler neticesinde tüm yörelerde toplanan bitkilerin yapılarında genel bir eğilim olarak demirin ve tuz gurubuna ait metallerin yüksek miktarlarda olması dikkati çekmiştir. Toplandığı yörelerdeki tipik ağır metal miktarlarıylada karşılaştırma yapıldığında benzer bir dağılım gözlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Ağır metal, deponi alan, hiperakümülatör bitki, termik santral, 1.GİRİŞ Tehlikeli atık sınıfına giren sularda bulunan ağır metal iyonlarının giderimi günümüzde çözülmesi gereken çevre kirliliği problemlerinin en önemlilerinden birini oluşturmaktadır. Gerek doğada gerekse endüstriyel atıksularda bir çok ağır metalin varlığı ve bunların toksik etkileri yapılan incelemelerde tespit edilmiştir. Ağır metal arıtımında uygulanabilen mevcut yöntemler; verim bakımından düşük, maliyet açısından yüksek değerlere sahiptir. Alternatif bir arıtım tekniği olan yapay sulak alan sistemleri, toprak ve su kirliliğini uzaklaştırmak için bitkilerin kullanıldığı bir arıtım yöntemidir.[1] Hiperakümülatör bitki; normal bitkilere göre toksik metalleri köklerinde tutma özelliğine sahip, derişimleri 1000 ppm den büyük olan ve ppm e kadar çıkabilen aralıkta metal alma kapasitesine sahip bitkilerdir. Bitkiler bu birikim işlemini yalnızca köklerinde değil seçimli olarak gövde ve yapraklarında da yapabilmektedirler. Bakır, kadmiyum, kobalt, mangan, nikel, çinko bu bitkiler tarafından en çok arıtılabilen metaller olup, bunun yanısıra organik kirleticiler ve radyoaktif elementleride yapılarına alabilmektedirler. Hiperakümülatör bitkiler, metallerin bağlanabileceği spesifik moleküller üretmektedirler. Metaller bu moleküllere bağlanarak kompleks oluşturmaktadır. Şelat adı verilen bu moleküller, düşük molekül ağırlığına sahip peptidlerdir, fitoşelat olarak tanımlanmıştır. Ayrıca, sitrik, okzalik ve malik asit gibi organik asitlerlede kompleks oluşturma özelliğine sahiptirler. Bu çalışmada tehlikeli atık sınıfına giren dört değişik yörede yetişen bitkilerin hiperakümülatör özellikleri incelenmiştir. Hiperakümülatör bitkilerin toplandığı tehlikeli atık içeren bölgeler sırasıyla; Ankara-Mamak çöp deponi alanı, Çayırhan ve Afşin Elbistan Termik Santıralı ve Uşak ili evsel atık sularının döküldüğü gölet alanı olarak seçilmiştir.

2 2. METARYEL VE METOD 2.1.İnceleme Alanı Mamak çöp döküm alanı, 26,6 hektar büyüklüğünde olup, bu alana günde 3895 ton ÇÖP dökülmektedir ve Ankara'nın 8 ilçesinin çöplerinin döküldüğü bir sahadır. Bu alana çöpler herhangibir kontrol uygulamadan, açık depolama olarak dökülmektedir. Oluşan sızıntı suları ise İmrahor deresine karışmaktadır. Çayırhan termik santralı Ankara İli ne 120 km, Beypazarı İlçesi ne 22 km ve Nallıhan İlçesi ne 37 km mesafededir. Tesis, yerel kömür kaynaklarına yakın seçildiği gibi soğutma suyunun sağlanacağı Sarıyar Baraj Gölü ne de yakın seçilmiştir. Çayırhan Termik Santrali nin toplam yüzölçümü m 3 tür. Bu santralden oluşan uçucu küller bir kül depolama sahasına dökülmektedir. Yılda yaklaşık ton kül depolanmaktadır (2000). Afşin Elbistan termik santralı ise; Türkiye nin en büyük linyit kaynağının bulunduğu Kahramanmaraş İli Afşin ve Elbistan İlçeleri yakınlarındaki 1000 dönüm civarındaki bir saha üzerinde tesis edilmiştir. Yıllık kül üretimi ton civarındadır Bitkilerin Tür Tespiti Öncelikle adı geçen yörelerden elde edilen bitkilerin tür tespiti yapılmıştır. Çayırhan bölgesinde; Fabaceae familyasına ait Alhagi pseudoalhagi, Astraceae familyasına ait Cichorium intybus ve Plantaginaceae familyasına ait Plantago major türlerine, Afşin-Elbistan bölgesinde ise Pinaceaea familyasına ait Pinus nigra ssp pallasiana, Plantaginaceae familyasına ait Plantago lanceolata ve Laminaceae salvia türlerine rastlanmıştır. Mamak çöp deponi alanında; Brassicaceae (Hardalgiller)- Diplotaxis tenuifolia, Chenopodiaceae (Kazayağıgiller) - Chenopodium album ve Salsola tragus türlerine, Uşak bölgesinde ise; Amaranthaceae-Amaranthus retroflexus, Poaceae- Echinoclea crus galli, Polyganaceae-Rumex crispus, Typhaceae(Saz)-Typha angustifolia olarak familyaları tespit edilmiştir Bitkilerin Analize Hazırlanması Bitkiler kök, gövde ve yaprak olarak ayrılıp, yıkandıktan sonra 85 C de 72 saat kurutulmuştur. Bir öğütücü kullanılarak toz hale getirildikten sonra, 500 C de 2 saat yakılmıştır. Soğuduktan sonra üzerine 3 ml HNO 3 (1+1) ilave edilmiştir. Kuruyuncaya kadar 120 C de sıcak yüzey üzerinde bekletildi. Bir saat kadar 500 C de yakılmış, 10 ml HCl (1+1) ilave edilmiştir. Elde edilen ekstraktın ağır metal içerikleri ICP(ARL 3520) de ölçülmüştür. 2.4.Termik Santrallerin Uçucu Külleri Tehlikeli atık sahalarından Çayırhan ve Afşin Elbistan Termik Santral bölgelerindeki uçucu küllerin sızıntı değerleri US-EPA TCLP 1311 yöntemiyle belirlenmiştir.tclp 1311; gerek organik ve gerekse inorganik kaynaklı katı atık örneklerinin sıvı, katı ve çok çeşitli safhalardaki atıklar içerisindeki sızıntı hareketini tespit etmek amacıyla geliştirilmiştir. Bu yönteme göre elde edilen çözünürlük değerleri (tablo1)de verilmiştir. Bu tabloda uçucu küllerin içerdikleri elementlerin çözünürlüğünü etkileyen sıvı-katı oranı 2-10 seçilerek elde edilen ağır metal değerleri verilmiştir. En yüksek ağır metal derişimi s/k oranı 2 iken elde edilmiştir.

3 Tablo 1. Afşin-Elbistan ve Çayirhan uçucu küllerinin S/K oranı 2 içintclp 1311 yönteminde katı temelinde çözünürlük ve sızıntı değerleri Metal Afşin Elbistan Çayırhan S/K 2 Sızıntı *Kül Sızıntı *Kül (mg/g) (Oda) (Oda) Fe ,008 Cr ,004 Cu ,001 Ni ,005 Pb ,009 Zn ,001 Ca ,092 Na ,689 Mg ,000 K ,099 Ba ,001 *Aksi belirtilmedikçe değerler ppm dir. 3. SONUÇLAR VE TARTIŞMA 3.1. Mamak Çöp Deponi Alanı Sızıntı suyu bileşenleri ile bitki organlarında bulunan ağır metal ve tuz gurubu miktarları karşılaştırılmalı olarak sırasıyla (tablo 2) de verilmiştir. Tablo2. Mamak deponi alanından alınan sızıntı suyundaki ve bölgeden toplanan bitki türlerinin yapısındaki ağır metal miktarları (ppm) Brassicaceae- Diplotaxis tenufolia Chenopodiaceae- Chenopodium album Chenopodiaceae- Salsola Tragus Metal Sızıntı Kök Gövde Yaprak Kök Gövde Yaprak Kök Gövde Yaprak Suyu Fe Cr ,959 - Cu Ni Pb Zn Ca 18, Na Mg ,902 - Her üç bitki türüde incelendiğinde bitkinin kök, gövde ve yaprak kısımlarında genellikle demir ve tuz grubu olarak tanımladığımız sodyum, kalsiyum ve magnezyum değerlerinin oldukça yüksek olduğu görülmektedir. Brassicaceae da yaprakta birikirken, Chenopodiacaea album da köklerde, Salsola tragus da gövdede birikmiştir. Ağır metallerin ise Brassicaceae da köklerde, Salsola tragusda da gövdede birikmiştir Uşak ili Evsel Atıksu Bölgesi (Tablo 3) de atıksu gölet suyu analizi ve yörede yaygın olarak bulunan bitkilerde akümüle olan ağır metal miktarları görülmektedir. Bu tablo incelendiğinde dört çeşit bitki türününde de ağır metallerin ve tuzların daha çok yapraklarda biriktiği görülmüştür.

4 3.3. Çayırhan Termik Santral Bölgesi Toplanan bitkiler külün konveyörlerle taşındığı ve kül birikiminin olduğu yerlerden alınmıştır. (Tablo 4), toplanan bitki türlerinin taşıdığı metal miktarlarını vermektedir. Ağır metaller; Fabaceae de gövdede, Astraceae de köklerde birikirken, Plantaginaceae familyasında yapraklarda birikmiştir Afşin Elbistan Termik Santral Bölgesi Bu bölgeye ait kül ve sızıntı özellikleri (tablo 1) de verilirken (Evirgen,2004), bitkilerdeki miktarları (tablo 5) de verilmiştir. Çayırhan ve Afşin Elbistan termik santral bölgeleri, Plantaginaceae familyasını barındırması ve külünde en büyük bileşeni olan kalsiyumun yüksek miktarlarda bulunması açısından benzerlik göstermektedir.

5 Kaynaklar 1. Ayaz S.Ç.,1998, Sahil Bölgelerinde Atıksuların Yapay Sulak Alanlar ile Arıtılması, İ.Ü Deniz Bilimleri ve İşletmeciliği Enstitüsü,İstanbul 2. Hız H., 2000., Endüstriyel Atıksulardaki Ağır Metallerin Değişik Bitkiler Tarafından Absorplanması Üzerine Bir Çalışma,Yüksek Lisans Tezi, Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü, Gebze 3. O Sullivan A.D., McCabe O.M., Murray,D.A., Otte L. M., Wetlands for rehabilitation of metal mine wastes, Biology and Enviroment, vol 99B, no 1, pp 11-17, Mejare, M., Bulow,L., Metal-binding proteins and peptides in bioremedation and phytoremedation of heavy metals,trends in Biotechnology,vol 19,pp 57-73, O.,A. Evirgen,2004, Türkiye deki Termik Santral Uçucu Küllerinin Sızıntı Özelliklerinin İncelenmesi Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Ankara