TÜBİTAK-BİDEB Y.İ.B.O. ÖĞRETMENLERİ ( FEN VE TEKNOLOJİ, FİZİK, KİMYA, BİYOLOJİ VE MATEMATİK ) PROJE DANIŞMANLIĞI EĞİTİMİ ÇALIŞMA PROGRAMI ÇALIŞTAY 2009 2 23 30 HAZİRAN 2009 Proje Adı GEBZE SANAYİ BÖLGESİNDE ÇEVRE KİRLİLİĞİNİN AZALTILMASINDA KULLANILABİLECEK BİYOAKÜMÜLATÖR BİTKİLERİN ARAŞTIRILMASI Proje Grubu DOĞA Proje Grubu Üyeleri A.Burcu ŞİMŞEK Burhan YOĞUN Kıvanç TEKE Proje Danışmanları Prof. Dr. Yavuz BEYATLI Prof. Dr. Nusret AYYILDIZ PROJE RAPORU Haziran 2009 TÜSSİDE-GEBZE
İÇİNDEKİLER ÖZET.. 3 PROJENİN AMACI... 3 GİRİŞ.. 3 YÖNTEM 4 SONUÇLAR VE TARTIŞMA 5 TEŞEKKÜR... 12 KAYNAKLAR 13 2
GEBZE SANAYİ BÖLGESİNDE ÇEVRE KİRLİLİĞİNİN AZALTILMASINDA KULLANILABİLECEK BİYOAKÜMÜLATÖR BİTKİLERİN ARAŞTIRILMASI ÖZET Bu çalışmada Kocaeli ili Gebze ilçesi merkezi ile İstanbul arasındaki 10 km lik yol boyunca ağır metaller ve zehirli gazların zararını en aza indirecek biyoakümülatör bitkilerin belirlenmesi amaçlanmıştır. Örnek toplama işlemi, yol kenarında belirlenen beş istasyonda gerçekleştirilmiştir. Her bir istasyondan toplanan bitki türleri, literatürde yer alan biyoakümülatör bitkilerle karşılaştırılarak, biyoakümülatör olup olmadıkları belirlenmiştir. Sonuçta, Gebze sanayi bölgesinde biyoakümülatör bitkilerin bulunmadığı tespit edilmiştir. Anahtar kelimeler: Biyoakümülatör bitki, Gebze ilçesi PROJENİN AMACI Gebze de ağır metaller ve zehirli gazların zararını en aza indirecek biyoakümülatör bitkilerin belirlenmesi amaçlanmıştır. Ayrıca, Gebze İstanbul arasındaki 10 km lik E 5 karayolundaki bitki yoğunluklarının durumunu da tespit etmektir. GİRİŞ Günümüzde insan aktivitelerindeki hızlı artış, sağlığımız üzerinde olumsuz yönde etki eden atmosferik kirleticilerin de önemli derecede artmasına sebep olmuştur [1]. Bilindiği gibi, çevresel sorunlar son 20 yıldır, tüm dünyada olduğu gibi Türkiye de de günlük yaşam sorunları arasında ilk sıralarda yer almaktadır. Çevre sorunları arasında hava kirliliği büyük önem arz etmektedir. Hava kirliliğinin oluşumunda çarpık 3
kentleşme, endüstride kullanılan kimyasallar, termik-nükleer santraller ve motorlu taşıtlar önemli rol oynamaktadır [2]. Bu etmenler içerisinde, canlı yaşamını tehlikeye düşüren ağır metaller önemli yer tutmaktadır. Bunlara örnek olarak kurşun (Pb), kadmiyum (Cd) ve cıva (Hg) gibi metaller verilebilir [3]. İnsanlar için oldukça önemli olan bu metaller toprak ve bitkilerde az miktarlarda bulunan doğal maddelerdir. Bu metallerin gereğinden fazla olması durumunda insan, bitki ve hayvanlara, gerekse de toprak içindeki mikroorganizmalara zehir etkisi yapmaktadır. Bazı bitkiler, bu metalleri; kökleri, yaprakları veya tohumları aracılığıyla tutarak, hava kirliliğinin azaltılmasını sağlayabilirler. Bu tür bitkilere biyoakümülatör bitkiler denir. Kurşun un bitki ve toprak yapısına katılması gübre, pestisit, atık sular ve hava kaynaklı gazlar gibi insan kaynaklı aktiviteler sonucunda olmaktadır [ 4 10]. Bitki kökleri ve stomalar aracılığıyla bitki içerisine giren kurşun, bitkinin değişik kısımlarında birikir ve besin zincirine girerek dolaylı olarak veya solunumla doğrudan insan sağlığını etkileyebilir [11,12]. Kurşun un sebep olduğu hastalıkların başında kemik, sinir, böbrek ve kalp-damar hastalıkları gelmektedir [13,14]. Son yıllarda çevre kirliliğinin azaltılmasında birçok yöntemden yararlanılmakta, bu yöntemler; 1. Mikroorganizmaların kullanımı 2. Bitkilerin kullanımı (Fitoremidasyon) 3. Kimyasal yöntemler(tercih edilmemekte) şeklinde sınıflandırılmaktadır. Gebze ilçesinde sanayi kuruluşlarının yoğun olarak varlığı nedeniyle atık madde miktarı da fazla olmaktadır. Bu çalışmanın amacı, Gebze ilçesinde çevre kirliliğinin azaltılmasında ağır metal tutan bitkilerin varlığını tespit etmektir. Ayrıca, Gebzeİstanbul E-5 karayollarını kullanan taşıtların çıkardığı gazların (toksik maddeler) karayolu kenarındaki bitki örtüsü üzerine etkisi de araştırılacaktır. YÖNTEM 4
İstanbul E 5 karayolu üzerinde Gebze ilçesinin sınırları içerisinde yer alan kısımda ikişer kilometrelik mesafelerle bitkiler gözlem ve fotoğraflanarak tespit edilmiştir. Bu bitkiler listelenerek hangilerinin biyoakümülatör bitkiler oldukları tespit edilerek sınıflandırılmıştır. Yol boyunca ağaçlandırmanın uygun olup olmadığı ve ayrıca sekil değişiklikleri de belirlenmiştir. SONUÇLAR VE TARTIŞMA Kocaeli ili Gebze ilçesi, ulaşım ve sanayileşme yoğunluğu bakımından Türkiye nin en önemli yerleşim bölgelerinden biridir. Trafik yoğunluğu ve sanayi kuruluşlarının fazlalığı hava kirliliğinin oluşumunda önemli bir rol almaktadır. Hava kirliliğinin azaltılması amacıyla kullanılan biyolojik yöntemlerden biri de, biyoakümülatör bitkilerin ağır metalleri tutma özelliğinin kullanılmasıdır. İlgili bitkiler Tablo 1 ve şekil 1 de gösterilmiştir. Tablo 1. Literatüründe bulunan biyoakümülatör bitkiler ve Türkiye deki bulunma durumları verilmiştir. Latince Adı Türkçe Adı Cupressus Sempervirens L. Cedrus Libani A. Rich. Azadiracha İndica Guaiacum officinale Eucalyptus sp. Hypnum splendens Pleurozium schreberi Scleropodium purum Hypnum cupessiforme Populus nigra Pinus nigra Elaeagnus angustifolia Robinia pseudo Kara servi Toros sediri Neem ağacı Guayak ağacı Okaliptüs Yosun Yaban mersini Agrostis tenois Deschamsia flexuosa Fescuta ovina Kara kavak Kara çam İğde Beyaz çiçekli yalancı akasya Narin tavus otu Deşamsiya Yumak otu Türkiye de Bulunma Durumu 5
Guaiacum officinale --- Guayak Populus nigra----kara kavak Azadiracha indica--neem ağacı Hypnum cupessiforme Liken Cupressus sempervirens L.--Kara selvı Eucalyptus sp. ---okaliptüs Scleropodium_purum Cedrus libani A. Rich--Toros sedir Pıleurozium schreberi yaban mersini Hylocammium splendens--- Yosun 6
Robinia pseudo acacia --- Akasya beyaz çiçekli Deschampsia flexuosa Deşamşiyal Elaeagnus angustifolia---iğde ağacı Pines nigra --- Karacam ağacı Agrostis tenois -- narin tavus otu Fescuta ovina -- yumak Şekil 1. Biyoakümülatör bitkiler. 7
Gebze ilçesinde literatür çalışmamızın sonucunda bitki örtüsü belirlenmiştir, ilgili bitkiler Tablo 2 de gösterilmiştir. Tablo 2. Gebze ilçesinde bulunan bitki türleri. Kermes meşesi Çınar Ağacı Sandal ağacı Kavak Sakız ağacı Koca yemiş Katırtırnağı Funda Akçakesme Defne Çuha çiçeği Ebe gümeci Gelincik Koyungözü Aslan dişi, karahindiba Sütleğen Karabaş İğde ağacı Quercus coccifera Platanus orientalis Arbutus andrachne Populus alba Pistascia lentiscus l. Arbutus andrachne Spartium junceum Calluna vulgaris Phillyrea latifolia l. Laurus nobilis Primula veris Malva sylvestris Papaver rhoeas Bellis perennis Taraxacum officinale Euphorbia Lavandula stoechos Elaeagnus angustifolia 8
Gebze ilçesinde bulunan iğde bitkisinin dışında diğer bitkilerin biyoakümülatör özellik göstermedikleri gözlenmiştir. Yapılan çalışmada istasyonlarda bulunan bitki türleri nitel olarak incelenmiş, bu bitkilerin biyoakümülatör özellikleri, dünya literatürüyle kıyaslanmıştır. İstasyonlardan temin edilen bitkilerin morfolojik görünümleri şekil 2 de gösterilmiştir. 9
Şekil 2. İstasyonlarda gözlenen bitki türleri. 10
Yaptığımız çalışmada incelenen istasyonlarda bulunan 62 adet bitki türünde nitel gözlemler sonucu biyoakümülatör bitkilere rastlanılmamıştır. Çalışmamızın ikinci aşamasında Gebze - İstanbul arasındaki E 5 karayolu üzerinde 2 km lik mesafelerle beş istasyon belirledik. Yoğun trafik akışı ve sanayi kuruluşlarına yakın olması sebebiyle buralarda bulunan bitki örtüsünün çoğunlukla biyoakümülatör bitkilerden oluşması gerekmektedir. Ancak istasyonlardan alınan bitki türlerinin biyoakümülatör bitkiler olmadığı tespit edildi ( Tablo 3 ). İstasyonlardaki bitki tür sayıları grafik 1 de verilmiştir. Bu araştırmada istasyonların E 5 karayolu üzerinde olması ve sanayi kuruluşlarına yakın olması bölgede ağır metallerin yoğun olarak bulunmasına neden olur. Hava kirliliğinin bu denli yoğun olması elbette bitki örtüsü ve dağılımını da etkileyecektir. Tablo 3. İstasyonlarda İncelenen Bitki Örtüsüne Ait Gözlemler. Gözlem İstasyonları Gözlem Yapılan İstasyonun Km Aralığı İncelenen Tür Sayısı Bitki Örtüsünün Yoğunluğu (yol kenarı ) Bitki Örtüsünün Yoğunluğu (iç kesimler) I. İstasyon 0-2 10 Tür Çok yoğun Az yoğun II. İstasyon 2-4 11 Tür Az yoğun Çok yoğun III. İstasyon 4-6 12 Tür Az yoğun Çok yoğun VI. İstasyon 6-8 12 Tür Az yoğun Çok yoğun V. İstasyon 8-10 17 Tür Az yoğun Çok yoğun 11
Bitki tür sayısı 17 18 16 14 12 10 10 11 12 12 4-6 km 6-8 km 8 6 4 2 0 0-2 km 2-4 km 8-10 km İstasyonlar Şekil 3. İstasyonlardaki bitki tür sayıları. Bu çalışmanın sonucu, ağır metaller ve zehirli gazların zararını en aza indirmek için Türkiye de yetişme özelliğine sahip olan, biyoakümülatör bitkilerden Robinia pseudo acacia (beyaz çiçekli yalancı akasya), Deschamsia flexuosa (deşamsiya), Elaeagnus angustifolia (iğde ağacı), Pinus nigra arnold ( karaçam ), Agrostis tenois (narin tavus otu), Fescuta ovina ( yumak otu ) türlerinin bölgede yoğunlaştırılması gerektiğini göstermiştir. Ancak bu bitkilerin bölgenin iklim şartlarına göre yetiştirilme durumları da ayrıca araştırılmalıdır. TEŞEKKÜR Bu çalıştayı düzenleyen proje danışmanlığı konusunda, bizlere deneyim kazandıran Sayın Prof. Dr. Mehmet AY ve çalışma arkadaşlarına, projenin hazırlanması aşamasında yardımlarını esirgemeyen proje danışmanı hocalarımız Sayın Prof. Dr. Yavuz BEYATLI ve Prof. Dr. Nusret AYYILDIZ a teşekkür ederiz. 12
KAYNAKLAR 1. Pasqualini, V., Robles, C., Garzino, S., Greff, S., Melau, A. B.,Bonin, G., (2003), Phenolic compounds content in Pinus halepensis Mill. Needles: a bioindicator of air pollution. Chemosphere 52, 239-248. 2. Aslan, A., Budak, G., Karabulut, A., (2005), The amounts Fe, Ba, Sr, K, Ca and Ti in some lichens growing in Erzurum province (Turkey), Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer 88 (4), 423-431. 3. Harrison, R.M., Laxen, D.P.H., Wilson, S.J., (1981), Chemical association of Lead, Cadmium, Copper and Zinc in street dust and roadside soils. Environ. Sci. Technol, 15: 1378 1383. 4. Vandenabeek, W. J., Wood, O. L., (1972), The distribution of lead along a line source (highway), Chemosphere 5, 221. 5. Eun, S. O., Youn, H. S., Lee, Y., (2000), Lead disturbs microtubule organization in the root meristem of Zea mays. Physiologia Plantarum 110 (3), 357-365. 6. Michalak, E., Wierzbicka, M., (1998), Differences in lead tolerance between Allium cepa plants developing from seeds and bulbs. Plant Soil 199, 251-260. 7. Kıran, Y., Şahin, A., (2005), The effects of the lead on the seed germination, root growth and root tip cell mitotic divisions of lens culinaris MEDIK,. Gazi University Journal of Science 18 (1), 17-25. 8. Henry, J. R., (2000), An overview of the phytoremediation of lead and mercury, U.S. Environmental Protection Agency Office of Solid Waste and Emergency Response Technology Innovation Office Washington.http://www.clu in.org/download/remed/henry.pdf (26.06.2009 tarihinde erişildi). 13
9. Sharma, P., Dubey, S., (2005), Lead toxicity in plants, Braz. J. Plant Physiol, 17 (1), 35 52. 10. Karademir, M., Toker, C., (1995), Ankara nın bazı kavşaklarında yetişen çim ve bitkilerde ekzoslarından gelen kurşun birikimi. II. Ulusal Ekoloji ve Çevre Kongresi Bildirileri (11-13 Eylül), Ankara, 15-20. 11. Onar, A. N., Temizer, A., (1987), Çevre kirliliğine etkisinin ölçüsü olarak Cd ve Pb derişimlerinin idrarda tayini. Doğa Mühendislik ve Çevre Dergisi 11 (2), 254 267. 12. Toker, M. C., (1988), Uptake of lead by barley (Hardeum distichon L.) roots and its relation to potassium. Doga: Turk Biyoloji Dergisi 12 (2), 128-133. 13. Friberg, L., Nordberg, G. F, Vouk, V., (1986), Handbook on the toxicolgy of metals, Oxford Press, New York, 176. 14. Ursinyova, M., Hladikova, V., Uhnak, J., Kovacicova, J., (1997), Toxic elements in environmental samples from selected regions in Slovakia,. Bulletin Environmental Contamination Toxicology 58, 985-992. Prof. Dr. Yavuz BEYATLI Prof. Dr. Nusret AYYILDIZ 14