ÇEVREYE ZARAR VEREN MADDELERİN ORTADAN KALDIRILMASINDA MİKROORGANİZMALARIN KULLANIMI

Transkript

1 ÇEVREYE ZARAR VEREN MADDELERİN ORTADAN KALDIRILMASINDA MİKROORGANİZMALARIN KULLANIMI HAZIRLAYANLAR Duygu DUYAL Esra YAMAN Hilal AKGÜN Hanife KARACA-

2 MİKROORGANİZMALAR Mikroorganizmalar, çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük ve tek hücreli canlılardır. Bakteriler, mayalar, küfler, algler ve protozoa temel mikroorganizmalardır. Şapkalı mantarlar, yosunlar, likenler de aslında mikroorganizmalardır, ancak bunlarda farklılaşmış hücreler ve/veya birleşmiş hücreler olduğu için normal bitkilere benzer görünümdedirler. Bakteri ve mayalarda bu şekilde birleşmiş veya farklılaşmış hücreler yoktur.

3 ÇEVRE Bütün canlıların uyum içinde yaşadıkları alana doğal çevre denir. Tabiattaki bütün canlılar çevremizdeki diğer varlıklarla uyum içinde hayatlarını devam ettirirler. Canlılar ile canlı varlıklar arasında canlılar ile cansız varlıklar arasında bir madde alış-verişi ilişkisi ve uyumu mevcuttur. Örneğin, ormanlarda tüm bitki, hayvan ve mikroskobik canlılar uyum içinde yaşar. Çevreyi oluşturan canlı halkalardan birinin yok olması, diğer canlıların olumsuz etkilenmesine neden olur.(besin zinciri) Çevrenin tüm fiziksel öğeleri üzerinde olumsuz etkilerin oluşmasıyla, tüm canlıların yaşam unsurlarının olumsuz etkilenmesine sebep olan yabancı maddelerin hava, su ve toprağa yoğun bir şekilde karışmasına çevre kirliliği denir.

4 Çevre kirliliğinin en önemli nedenleri aşağıda kısaca sıralanmıştır. Kişi başına kullanılan enerji, su, kâğıt, kömür vb. artışı, Ormanların tahribi, yangınlar ve erozyon, Aşırı otlatma ve doğal bitki örtüsünün tahribi, Konut ve işyerlerindeki ısınmadan kaynaklanan hava kirliliği, Motorlu araçlar ve deniz araçları, Gübre ve zirai mücadele ilaçları, Atmosferik olaylar ve doğal afetler, Katı atıklar ve çöp,

5 Çevrenin temel unsurlarından olan doğa, kendine has fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklere sahiptir. Bu özellikler dikkate alındığında çevre kirliliği şu bölümlere ayrılır: 1. Fiziksel Kirlenme Çevreyi meydana getiren toprak, su ve havanın fiziksel özelliklerinin tamamının veya bir kısmının insan, hayvan ve bitki sağlığını tehdit edecek, olumsuz yönde etkileyecek biçimde bozulması ve değişmesi olayıdır. Örneğin; çeşitli fabrika atıklarının akarsu ve göllere boşaltılması, doğal erozyon ile toprakların göl ve denizlere taşınması açık kahverenginden, kırmızı siyaha kadar değişen renk almasına neden olmaktadır. Bu olay suların fiziksel kirlenmesidir.

6 2. Kimyasal Kirlenme Doğal çevreyi oluşturan toprak, su ve havanın kimyasal özelliklerinin canlıların hayati faaliyetlerini ve aktivitelerini olumsuz yönde etkileyecek biçimde bozulmasıdır. Örneğin; çeşitli fabrika katı ve sıvı atıklarının verimli tarım arazilerine veya akarsu ve nehirlere boşaltılması söz konusu tarım topraklarının, akarsu ve göllerinin zararlı ağır metallerle kirlenerek kimyasal kirlenmeye maruz kaldığım gösterir.

7 3. Biyolojik Kirlenme Doğal ortamı oluşturan toprak, hava ve suyun çeşitli mikroorganizmalarla kirlenmesi ve dolayısıyla mikrobiyolojik yapının bozulması mikrobiyal kirlenmeyi, aynı ortamların mikroorganizmalarla kirlenmesi ise biyolojik kirlenmeyi tanımlar. Örneğin, tarım alanlarının kanalizasyon suyu ile sulanması veya kanalizasyon sularının akarsu, göl ve denizlere boşaltılması ile kanalizasyon sularında bulunan hastalık yapıcı mikroorganizmalar toprağa, suya ve atmosfere geçerek bu ortamların mikrobiyolojik kirlenmesine yol açar.

8 ÇEVRE KİRLİLİĞİNİN ÇEŞİTLERİ Evsel, endüstriyel ve zirai uygulamalar sonucu meydana gelen çevre kirliliği çeşitlerini çevre elemanları gruplandıracak olursak; başlıca kirlilik çeşitleri Hava Kirliliği Su Kirliliği Toprak Kirliliği olarak sınıflandırılabilir.

9 HAVA KİRLİLİĞİ Atmosferde toz, duman, gaz, koku ve saf olmayan su buharı şeklinde bulunabilecek kirleticilerin, insanlar ve diğer canlılar ile eşyaya zarar verebilecek miktarlara yükselmesi Hava Kirliliği olarak nitelenmektedir. Havayı kirleten maddelerin sınır değerleri (havada zararlı olmayacak derecedeki en yüksek değerleri), her ülkenin ilgili kuruluşları tarafından yönetmeliklerle belirlenir. Hava kirliliğine neden olan başlıca kaynaklar arasında fabrikalar, termik santraller, konutlar, motorlu taşıtlar örnek verilebilir.

10 Hava Kirliliğini Önlemek İçin Alınacak Önlemler; Sanayi tesislerinin bacalarına filtre takılması sağlanmalı, Evleri ısıtmak için yüksek kalorili kömürler kullanılmalı, her yıl bacalar ve soba boruları temizlenmeli, Pencere, kapı ve çatıların izolasyonuna önem verilmeli, Kullanılan sobaların TSE belgeli olmasına dikkat edilmeli, Doğalgaz kullanımı yaygınlaştırılarak özendirilmeli,

11 Yeni yerleşim yerlerinde merkezi ısıtma sistemleri kullanılmalı, Yeşil alanlar arttırılmalı Toplu taşıma araçları yaygınlaştırılmalı Atıkların uygun olmayan tesislerde yakılarak bertaraf edilmesi önlenmeli, Sanayi tesisi yer seçiminin yerleşim alanları dışında ve hâkim rüzgarlar dikkate alınarak yapılması sağlanmalı, Araçların egzoz emisyon ölçümlerinin periyodik olarak yapılması sağlanmalı,

12 SU KİRLİLİĞİ Su kirliliği, istenmeyen zararlı maddelerin, suyun niteliğini ölçülebilecek oranda bozmalarını sağlayacak miktar ve yoğunlukta suya karışma olayıdır. Konutlar, endüstri kuruluşları, termik santraller, gübreler, kimyasal mücadele ilaçları, tarımsal sanayi atık suları, nükleer santrallerden çıkan sıcak sular ve toprak erozyonu gibi süreçler ve maddeler su kirliliğini meydana getiren başlıca kaynaklardır. Bunların hepsi doğrudan doğruya veya dolaylı olarak canlı ve cansız varlıklara zarar vermektedir..

13 TOPRAK KİRLİLİĞİ Toprağın verim gücünü düşürecek, optimum toprak özelliklerini bozacak her türlü teknik ve ekolojik baskılar ve olaylar, toprak kirliliği veya toprak kirlenmesi olarak nitelenir. Erozyon, zirai ilaçlama ve gübreleme, endüstriyel kökenli atıklar toprak kirliliğine neden olan etmenler arasında verilmektedir. Toprak kirliliğinin önlenmesi amacıyla; Arazi ve doğal kaynaklarla ilgili planlama, uygulama, kontrol ve izleme güçlendirilmeli Tarım ve orman arazilerinin amaç dışı kullanımı engellenmeli, ormanlaştırma arttırılmalıdır. Toprak kirliliği konusunda toplumsal bilinç artırılmalıdır.

14 Çevreye Zarar Veren Atık Maddeler Her türlü üretim ve tüketim faaliyetleri neticesinde oluşan, fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikleriyle karıştırdıkları alıcı ortamların doğal bileşim ve özelliklerinin değişmesine yol açarak dolaylı ya da doğrudan zararlara yol açabilen ve ortamın kullanım potansiyelini etkileyen katı, sıvı ve gaz haldeki maddelere atık denmektedir. Çeşitli kaynaklardan evsel, endüstriyel ve zirai uygulamalar sonucunda çevreye yayılan tehlikeli atıklar, hücre DNA'sı üzerinde mutasyon yapıcı, insan ya da hayvanda düşüğe neden olabilecek türde özellikler gösterebilmektedir.

15 Atıkların Biyolojik Yöntemlerle Arıtılması Atık olarak nitelendirilen organik maddeler, doğada mikroorganizmalar yardımıyla kolayca bozunarak temel bileşenlerine ayrılabilmektedir. Canlıların enerji kaynağı olarak kullandıkları besin maddelerinden sonra doğrudan veya dolaylı olarak geriye kalan ve doğrudan kullanım alanı olmayan organik madde kaynakları arasında; Evsel katı atıkların organik kısmı, tarımsal ürünlerin atıkları, orman ürünleri atıkları, gıda ve tarım endüstrisi atıkları, evsel atık su, organik yapılı endüstriyel atık sular, hayvan gübreleri yer almaktadır

16 Katı Atıkların Biyolojik Yöntemlerle Arıtılması Hızlı nüfus artışı ve endüstrileşme sonucunda oluşan ve doğanın özümleyebileceği miktarı aşmış, alıcı ortamları kirlenme tehlikesi ile karşı karşıya bırakmıştır. Doğadaki ekolojik dengeyi olumsuz yönde etkileyebilecek ve diğer faydalı kullanımlarını engelleyecek bu durumun önüne geçebilmek için arıtma zorunluluğu doğmuştur. Maddelerin özelliklerine göre uzaklaştırılmaları için kullanılabilecek arıtma yöntemi de değişir. Örnek olarak organik kirleticilerin uzaklaştırılması için en etkin yöntemin biyolojik arıtma olduğu söylenebilir. Biyolojik arıtmanın avantajları; Atık maddelerin hacminin azaltılması Stabilizasyonu Atık madde içindeki patojenlerin yok edilmesi Enerji üretilmesi verilebilir. Gelişmiş ülkeler de yaygın olarak kullanılan 2 çeşit biyolojik arıtma tipi vardır

17 1. Kompostlama - Kompost ; Biyokimyasal olarak ayrışabilir çok çeşitli organik maddelerin organizmalar stabilize edilmiş, mineralize olmuş ürünlerdir. Kompostlama; mikroorganizma adı verilen ve çoğunluğu gözle görünmeyen canlıların, ortamın oksijenini kullanarak çöp içerisindeki organik maddeleri biyokimyasal yollarla ayrışmasıdır (Erdin,1980; Alyanak,1986). Kompostlama temel olarak bir bertaraf yönteminden öte geri kazanım yöntemidir. Bu nedenle kompostlama atıkların değerlendirilmesi ve tekrar ekonomiye kazandırılması bakımından çevre dostu bir sistemdir.

18

19 Kompostlama süreci; Ayırma Parçalama (öğütme) Fermentasyon Olgunlaştırma için depolama olmak üzere 4 safha da gerçekleşir.

20 Toprağa Kompost Uygulamakla Sağlanan Yararlar : Toprak yapısında iyileşme, Topraktaki yararlı organizmaların çoğalması ve fonksiyonlarını sürdürmesi, Toprağın mineral besin maddesi içeriğine katkı, Toprağın havalanması ve nem tutma kapasitesinde artış, Toprağa uygulanan mikro ve makro besin elementlerinden bitkinin daha iyi ve daha uzun sürelerde faydalanması.

21 Kompostlamaya Etki Eden Parametreler Uygun karbon ve azot oranı Hammaddenin fiziksel yapısı Aerobik mikroorganizmalar için yeterli oksijen ph seviyesi Hammaddenin (organik atığın) mikroflorası Kuvvetli mikrobiyal aktiviteyi sağlayan termofilik sıcaklıklar Yeterli nem içeriği

22 Kompostlamada Etkin Olan Mikroorganizmalar Bakteriler Mantarlar Aktinomisetler Protozoalar Kompostlama ; Mezofilik Faz Termofilik Faz Soğuma evresi olmak için üç evre bulunmaktadır.

23 2. Anaerobik Çürütme Kompleks organik maddelerin (karbonhidratlar, proteinler ve lipitler) oksijensiz ortamda birbiriyle ilişkili çeşitli organizma grupları tarafından son ürün olarak metan ve karbondioksite dönüştürülmesi olarak tanımlanmaktadır. Anaerobik çürütme vasıtasıyla koku, patojen ve zararlı tohumların giderilmesi ve sera gazı salınımı azaltılması sağlanmaktadır. Anaerobik arıtma temel olarak dört safha da gerçekleşmektedir. Bunlar; Hidroliz Fermantasyon Asit Oluşumu Metan Oluşumu

24 Hidroliz: Besin maddelerinin bakteri hücre zarından geçebilmesi için kompleks organik maddelerin hidroliz olarak basit organik monomer ya da dimerlere dönüşümüdür. Fermantasyon: Çözünmüş organik maddelerin heterojenik mikrobiyal popülasyon tarafından biyolojik olarak uçucu yağ asitleri ve alkollere ayrıştırılmasıdır. Asit Oluşumu: Fermantasyon ürünlerinin metanojenler için uygun besinlere yükseltgenmesidir. Metan Oluşumu: Asetat hidrojen ve karbondioksitten metanojenik arkealar tarafından metan üretilmesidir.

25 Anaerobik Çürütmeye Etki Eden Faktörler Organik atıkların anaerobik ortamda çürütülmesini etkileyen birtakım faktörler vardır. Bunlar; Katı ve hidrolik bekletme süresi, ph ve alkalinite, İz elementleri ve besin maddelerinin mevcudiyeti, Sıcaklık, Atıktaki toksik bileşenler, C/N oranı, Seyreltme oranıdır.

26 Anaerobik İşlemin Mikrobiyolojisi Bir anaerobik sistemde karmaşık yapılı organik maddelerin tamamen metana dönüşebilmesi için ortamda farklı türden ve birbirine bağımlı mikroorganizma gruplarının bulunması gerekmektedir. Bu mikroorganizma grupları; Hidroliz bakterileri, Fermantasyon bakterileri, Asit oluşturan bakteriler, Metan üreten arkeler ve Sülfat indirgeyen bakterilerdir

27 Anaerobik işlemlerde görev yapan temel bakteriler ise dönüştürdükleri maddelere göre şu şekilde gruplandırılabilmektedir: Proteinleri, aminoasit ve şekerlere dönüştüren bakteriler Karbonhidratları basit şekerlere dönüştüren bakteriler Amino asitleri doğrudan asetata dönüştüren bakteriler Aminoasitleri ara ürünlere dönüştüren bakteriler Yağ asitleri ve alkolleri ara ürünlere dönüştüren bakteriler Asetatı H2 ye dönüştüren bakteriler Asetatı metana dönüştüren arkeler H2 yi metana dönüştüren arkeler

28 Mekanik-Biyolojik (MB) Arıtma MB arıtmada atık madde mekanik ve biyolojik prosesler serisine tabi tutularak atık hacminin azaltılmasının yanında stabilize edilerek boşaltım sonrası emisyonlarının (madde yığılması) azaltılması amaçlanmaktadır. Prosesler her uygulama için farklı olmaktadır. Tipik olarak, mekanik proseslerde atık madde sınıflara ayrılarak bir sonraki arıtma yöntemine hazırlanmaktadır. Mekanik proseslerde ayıklama, kırma ve öğütme işlemleri uygulanmakta, devamında biyolojik proseslerde ise prosese uygun atıklar mikrobiyal aktivitenin yer aldığı kompostlaştırma ve anaerobik çürütme işlemlerine tabi tutulmaktadır.

29 Biyolojik Atık Su Arıtma Yöntemleri Evsel, endüstriyel ve zirai uygulamalar sonucunda özellikleri kısmen ya da tamamen değişmiş sulara atık su denir.atık suların içeriğinde proteinler, karbonhidratlar, yağlar, petrol artıkları deterjanlar, zirai ilaçlar gibi çeşitli maddeler bulunabilmektedir.

30 Biyolojik arıtmanın temel amacı, atık sudaki organik maddeleri stabilize etmek, çökelmeyen askıda katı maddeleri yumuşaklaştırmak ve çökeltmektir. Biyolojik arıtma ile atık su içinde bulunan kirleticiler, mikroorganizmalar tarafından besin maddesi olarak kullanılarak atık sudan uzaklaştırılmaktadır.

31 Biyolojik arıtma aerobik ve anaerobik arıtma olarak ayrımlanabilir. 1. Aerobik atık su arıtma tesislerinde mikroorganizmaların temel ihtiyaçları olan besin maddeleri, atık su içinde mevcuttur ve sisteme dışarıdan oksijen verilerek mikroorganizmaların bu atık maddeleri oksijenli ortamda parçalamaları sağlanmaktadır. 2. Anaerobik arıtma sistemleri, atık su içerisindeki besin maddelerinin oksijensiz ortamda yaşayan bakteriler tarafından parçalanarak uzaklaştırılması temel prensibine dayanmaktadır.

32 Atık su arıtma tesisindeki mikrobiyal popülasyon aktif çamur denilen, organik ve inorganik maddeler içeren atık su ile hem canlı hem de ölü mikroorganizmaların karışımı şeklinde bulunmaktadır. Anaerobik ve aerobik şartların birlikte kullanıldığı ardışık sistemlerde, mikroorganizmalar aerobik ve anaerobik şartlarda sürekli olarak yer değiştirmektedir. Böyle bir durumda mikroorganizmaların aerobik aktivitelerini anaerobik şartlarda, anaerobik aktivitelerini de aerobik şartlarda kaybetmeleri beklenmektedir.

33 Biyolojik Atık Su Arıtmada Etkin Olan Mikroorganizmalar Atık su arıtımı için uygulanan biyolojik proseslerde bakteriler, protozoonlar, funguslar, rotiferler ve alglerin olduğu yüksek çeşitlilikte mikroorganizmalar yer almaktadır. Atık su arıtma tesislerinde birincil derecede önemli olan canlı grubu bakteriler ve protistlerdir. Atık su arıtma ünitelerinde oldukça yaygın olarak bulunur ve karbon, azot, fosfor ve kükürt bileşiklerinin giderilmesinde önemli rol oynarlar.

34 Biyolojik arıtma sistemlerinin başında klasik aktif çamur sistemleri gelmektedir. Basit olarak bir aktif çamur sistemi, bir havalandırma havuzu ya da tankı ile çökeltim havuzu ya da tankından ibarettir. Aktif çamur prosesine dayalı biyolojik arıtmalarda yetişen mikroorganizmalar tipik olarak, %95 bakteri ve %5 ise protozoa, funguslar, rotiferler vb. canlılardan oluşmaktadır.

35 Kirli Havanın Mikroorganizmalar İle Arıtılması Günümüzde kirli havanın arıtılmasında, atık su arıtma tesislerinde biyolojik arıtma yöntemi ile oluşan aktif çamurların zengin mikroorganizma kültüründen faydalanılmaktadır. Özel yetiştirilmiş bakteri kültürleri belirli tip uçucu organik maddelerin parçalanmasında kullanılmakta ve son ürün olarak da karbondioksit ve su oluşmaktadır. Bu bakteri kültürlerinden oluşturulan biyofiltreler atık gazları bünyesinde arıtabilmektedir. Atık havada bulunan uçucu organik bileşikler bu yolla %90 arıtılmış olmakta ve koku giderimi sağlanmaktadır.

36 Başka bir kirli hava arıtma yöntemi ise biyolojik yıkamadır, içinde zengin mikroorganizma kültürü bulunan su, atık havaya püskürtülerek arıtılması sağlanmaktadır. İşlem sonucunda oluşan yıkama suyu aktif çamur havuzunda toplanarak tekrar tekrar kullanılabilir.

37 BİYOREMEDİASYON Biyoremediasyon çevrede bulunan toksik kimyasalların biyolojik olarak parçalanması ve toksik özelliklerinin ortadan kaldırılmasıdır. Çoğunlukla, mantar, bakteri ve mikro algler gibi doğal mikroorganizmalar kullanılır. Modern biyoteknolojiden yararlanıldığı kimi tekniklerde, parçalanması zor bazı atıklarla uğraşmak için genetik değişikliğe uğramış mikroorganizmaların kullanımı mümkündür. Bu mikroorganizmalar aerobik ve anaerobik metabolizmalar ile atık maddeleri parçalayarak en küçük yapı birimlerine kadar indirgemekte ve bu indirgenen bileşenleri metabolik faaliyetlerinde kullanarak enerji üretirler.

38 BİYOREMİDASYON YÖNTEMLERİ Yerinde olmayan biyoremidasyon ; Kirlenen materyal arıtma için fiziksel olarak yerinden alınır. Örneğin kirlenmiş toprağın tehlikeli olmayan organik maddelerle kompostlaştırılması veya suyun biyoreaktörlerde arıtılması işlemleri. Yerinde biyoremidasyon (in-situ) :Kirlenmiş materyal yerinde arıtılır. Atıkların döküldüğü bölgeye besin aktarımı yapılarak, halihazırda toprakta bulunan bakteriler etkin duruma geçirilebilir. Yeraltı suyunun havalandırılarak ortamdaki oksijen miktarının biyolojik ayrışma için arttırılabilir. Toprağa yeni bakteriler aktarılabilir. Çevresel koşullar kontrol edilir veya mikroorganizmaların metabolik aktivitelerini ve büyümelerini optimize etmek için koşullar değiştirilebilir.

39 Biyoremediasyon için çevrenin optimizasyonunda; sıcaklık, inorganik nütrientler (öncelikle azot ve fosfor), elektron alıcılar (oksijen, nitrat ve sülfat) ve ph gibi çevresel faktörler önemlidir.

40 TÜRKİYE DE BİYOREMEDİASYON Türkiye gerek karadan gerekse denizden olmak üzere son yıllarda petrol taşımacılığında bir geçiş ülkesi konumuna gelmiş durumdadır. Özellikle, İstanbul ve Çanakkale Boğazlarındaki sıkışık petrol tanker trafiği başta olmak üzere, Bakü-Tiflis-Ceyhan Boru hattı ve diğerleri olası petrol ve petrol türevleri ile ilgili çevresel kirlenmeler açısından ülkemizin risk faktörünü epey yükseltmiştir. Bunun yanında; hızla gelişmekte olan sanayimizin yarattığı su ve karada meydana gelen ağır metal kirlenmeleri diğer bir acil çözüm bekleyen problemlerdendir. Bitki Moleküler Genetiği Laboratuvarı ülkemize özgü bitki, alg ve bakteri türlerinin biyoremediasyon kapasitelerinin moleküler genetik analizini yapmayı kendisine birincil hedef olarak seçmiştir.

41 SORU 1: Aşağıdakilerden hangisi çevre kirliliğinin nedenlerinden biri değildir? A)Kişi başına kullanılan enerji, su, kâğıt, kömür vb. artışı B)Ormanların tahribi, yangınlar ve erozyon C)Aşırı otlatma ve doğal bitki örtüsünün tahribi D) Gübre ve zirai mücadele ilaçları E) Bisiklet kullanımının artması

42 SORU 2:Aşağıdakilerden hangisi kompostlama sürecinde yer almaz? A)Ayırma B) Fotosentez C)Parçalama (öğütme) D)Fermentasyon E)Olgunlaştırma SORU 3: I.Düşük maliyet II.Koku III. Çıkış suyunda bulanıklık IV.Arıtma Yukarıdakilerden hagileri stabilizasyon havuzlarının yararlarındandır? A) Yalnız I B) I ve II C)I ve IV D) II ve III E)Yalnız III

43 SORU 4:Aşağıdakilerden hangisi organik atıkların anaerobik ortamda çürütülmesini etkileyen birtakım faktörlerden değildir? A) Fe oranı B) ph ve alkalinite C) İz elementleri ve besin maddelerinin mevcudiyeti D) Sıcaklık E)Atıktaki toksik bileşenler

44 KAYNAKÇA file:///c:/users/asus/downloads/kipdf.com_evrey e-zarar-veren-maddelern-ortadankaldirilmasin_5b c47e5648b457b.pdf