ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ Gülbin ÇETİNKALE Cynodon dactylon (L.) Pers. ÇİM ALANLARINDA KENTSEL SU ARITIM SİSTEM ÇAMURLARINDAN YARARLANABİLME OLANAKLARI PEYZAJ MİMARLIĞI ANABİLİM DALI ADANA, 2009
ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Cynodon dactylon (L.) Pers. ÇİM ALANLARINDA KENTSEL SU ARITIM SİSTEM ÇAMURLARINDAN YARARLANABİLME OLANAKLARI Gülbin ÇETİNKALE YÜKSEK LİSANS TEZİ PEYZAJ MİMARLIĞI ANABİLİM DALI Bu tez./ /. Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği /Oy Çokluğu ile Kabul Edilmiştir. İmza... İmza...... İmza... DANIŞMAN ÜYE ÜYE Bu tez Enstitümüz Peyzaj Mimarlığı Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No: Prof. Dr. Aziz ERTUNÇ Enstitü Müdürü İmza ve Mühür Bu Çalışma Çukurova Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi Tarafından Desteklenmiştir. Proje No: ZF2007YL12 Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge, şekil ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir.
ÖZ YÜKSEK LİSANS TEZİ Cynodon dactylon (L.) Pers. ÇİM ALANLARINDA KENTSEL SU ARITMA SİSTEM ÇAMURLARINDAN YARARLANABİLME OLANAKLARI Gülbin ÇETİNKALE ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ PEYZAJ MİMARLIĞI ANABİLİM DALI Danışman : Prof. Dr. Zerrin SÖĞÜT Yıl : 2009, Sayfa: 84 Jüri : Prof. Dr. Zerrin SÖĞÜT : Prof. Dr. Muzaffer YÜCEL : Doç. Dr. Zeynep ZAİMOĞLU çamurlarının Cynodon dactylon (L.) Pers ile kurulu çim alanlarda kullanılabilmesinin hedeflendiği bu çalışmada Batı Adana Atık Su Tesisi ile Çatalan İçme Suyu Tesisinden alınan arıtma çamurları kapak malzemesi olarak denenmiştir. Alan denemeleri üç blokta (80 cm x 320 cm), saksı denemeleri ise her tekerrürde 5 saksı olacak şekilde toplam 75 saksı içerisinde açık alanda yürütülmüştür. Çalışmada örnekler, arıtma çamurları uygulanan alanlardan son biçimle elde edilen bitki parçalarında her parsel ve tekerrüre göre gruplandırılarak alınmıştır. Atomik Absorbsiyon Spektrometresi kullanılarak yapılan analizlerde; bitkide ve toprakta biriken Nikel (Ni) toprakta 31 Mayıs 2005 tarihli 25831 sayılı Resmi Gazate de yayınlanan Toprak Kirliliğinin Kontrolü Yönetmeliği ne göre sınır değerlerin üzerinde (75 mg/kg) iken, Bakır (Cu) ağır metal miktarı sınır değerlerin altında (140 mg/kg) çıkmıştır. Bitkide ele alınan kriterler; örtülülük, bitki boyu, sürgün çapı, kardeşlenme, yaprak ayası uzunluğu, yaprak ayası genişliği, yaprak yası uzunluğu/yaprak ayası genişliği indeksi, renk, çiçek başağı oluşumu, yabancı ot oluşumu ve yabancı ot çeşitliliğidir. Sonuç olarak incelenen kriterler çerçevesinde C. dactylon (L.) Pers. türünde herhangi bir olumsuz etki görülmemiştir. Anahtar Kelimeler: Atık Su, İçme Suyu, Cynodon dactylon (L.) Pers, Yeniden Kullanım. I
ABSTRACT MSc THESIS USABILITY OF SEWAGE SLUDGES FROM URBAN WATER TREATMENT SYSTEMS IN LAWN AREAS IN THE CASE OF Cynodon dactylon (L.) Pers. Gülbin ÇETİNKALE UNIVERSITY OF ÇUKUROVA INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES DEPARTMENT OF LANDSCAPE ARCHITECTURE Supervisor : Prof. Dr. Zerrin SÖĞÜT Year : 2009, Pages: 84 Jury : Prof. Dr. Zerrin SÖĞÜT : Prof. Dr. Muzaffer YÜCEL : Assoc. Prof. Zeynep ZAİMOĞLU This study investigated usability of sewage sludge in construction of lawn areas in the case of Cynodon dactylon (L.) Pers. Sludge samples were obtained from West Adana Sewage Treatment Plant and Çatalan Fresh Water Treatment Plant. Field studies were constructed as three blocks (80 cm x 320 cm); pot studies were constructed with 75 pots that consist of 5 pots in each repeat at open area. Samplings were taken by grouping the parcel and repeat number from the plant parts of last cut. Analyses were made by using Atomic Spectrofotometer. Quantity of Nickel (Ni) was found above the limits mentioned in the Regulation of Controlling Soil Pollution, (75 mg/kg), while Copper (Cu) levels were found under the limits (140 mg/kg). Plant growing performance under different conditions was investigated in terms of coverage, plant height, shoot diameter, shoot number, leaf length and width, leaf length/width index, color, flower spike formation, occurrence of weeds, and weed diversity. Both of sewage sludge applications doesn t showed negative effects on growing performance of C. dactylon (L.) Pers at open field and pot experiences. Key Words: Waste Water Sewage Sludge, Fresh Water Sewage Sludge, Cynodon dactylon (L.) Pers, Reuse. II
TEŞEKKÜR Yüksek lisans tez çalışmam boyunca maddi ve manevi her türlü olanak ve yardımlarını esirgemeyen, tez çalışma konusunun belirlenmesi ve başlatılmasında da her türlü yardımı sağlayan değerli danışman hocam Prof. Dr. Zerrin SÖĞÜT e çok teşekkür ederim. Bitki ve toprak örneklerimde analiz yapılmasında yardımcı olan Ekosistem Çevre Analiz Laboratuarları sahibi Sayın S. Özhan GEDİK e teşekkürlerimi sunarım. Laboratuarlarını kullanmama izin veren Doç. Dr. Sayın Zeynep ZAİMOĞLU ve laboratuar çalışmalarında yardım aldığım Arş. Gör. Seçil KEKEÇ e teşekkür ederim. Ayrıca sayısal verilerin istatistiksel olarak değerlendirilmesinde her türlü desteği sağlayan Prof. Dr. Zeynel CEBECİ ye, Prof. Dr. İ. Halil ELEKÇİOĞLU na ve Doç. Dr. Ekrem ATAKAN a çok teşekkür ederim. Tez ile ilgili tüm konularda maddi ve manevi her türlü yardımda bulunan arkadaşlarım Öğr. Gör. Sayın Elif BOZDOĞAN a ve Peyzaj Yüksek Mimarı Sayın Sema GÜLER e çok teşekkür ederim. Yüksek lisans çalışmam boyunca her türlü desteklerini benden esirgemeyen ve bana sabır gösteren değerli AİLEME çok teşekkür ediyorum. III
İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ... I ABSTRACT... II TEŞEKKÜR... III İÇİNDEKİLER... IV ÇİZELGELER DİZİNİ... VI ŞEKİLLER DİZİNİ... VIII SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ... XI 1. GİRİŞ... 1 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR... 5 3. MATERYAL VE METOD... 19 3.1. Materyal... 19 3.1.1. Bitkisel Materyal... 20 3.1.2. Kapak Malzemesi ( )... 23 3.2. Metod... 24 3.2.1. Örneklerin Alınması ve Analize Hazırlanması... 26 3.2.2. Örneklerde Analizlerin Yapılması... 27 3.2.3. Saksı ve Alan Denemelerinde Ele Alınan Kriterler... 28 3.2.4. Değerlendirme... 29 4. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA... 30 4.1. Alan Denemeleri... 30 4.1.1. Alanı Kapatma Oranı... 30 4.1.2. Bitki Boyu... 32 4.1.3. Sürgün Çapı... 34 4.1.4. Kardeş Sayısı... 36 4.1.5. Yaprak Ayası Uzunluğu... 39 4.1.6. Yaprak Ayası Genişliği... 40 4.1.7. Yaprak Ayası Uzunluğu/Yaprak Ayası Genişliği İndeksi... 41 4.1.8. Renk... 43 IV
4.1.9. Çiçek Başağı Oluşumu... 45 4.1.10. Yabancı Ot Oluşumu... 46 4.1.11. Yabancı Ot Çeşitliliği... 48 4.2. Saksı Denemeleri... 52 4.2.1. Alanı Kapatma Oranı... 52 4.2.2. Bitki Boyu... 52 4.2.3. Sürgün Çapı... 56 4.2.4. Kardeş Sayısı... 58 4.2.5. Yaprak Ayası Uzunluğu... 60 4.2.6. Yaprak Ayası Genişliği... 62 4.2.7. Yaprak Ayası Uzunluğu/Yaprak Ayası Genişliği İndeksi... 63 4.2.8. Renk... 65 4.2.9. Çiçek Başağı Oluşumu... 67 4.2.10. Yabancı Ot Oluşumu... 68 4.2.11. Yabancı Ot Çeşitliliği... 69 4.3. Toprakta Bakır, Nikel ve Asitlik Değerleri ile Bitkide Bakır ve Nikel Birikimleri... 68 5. SONUÇ VE ÖNERİLER... 73 KAYNAKLAR... 77 ÖZGEÇMİŞ... 83 EKLER... 84 V
ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA Çizelge 1.1. Avrupa Ülkelerinin Bazılarında 2005 Yılında Üretimi ve Yeniden Kullanım Oranları Tahmini Değerleri... 3 Çizelge 1.2. Bertaraf Yöntemleri... 4 Çizelge 3.1. Saksı Denemelerinde Kullanılan Ortamlar... 24 Çizelge 4.1. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Bitki Boyuna (cm) Etkileri... 32 Çizelge 4.2. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Cynodon dactylon Sürgün Çapına (mm) Etkileri... 35 Çizelge 4.3. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Kardeş Sayısına Etkileri (adet/cm 2 )... 36 Çizelge 4.4. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Yaprak Ayası Uzunluğuna Etkileri (cm)... 37 Çizelge 4.5. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Yaprak Ayası Uzunluğu/Yaprak Ayası Genişliği İndeksine Etkileri... 42 Çizelge 4.6. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Çiçek Başağı Oluşumuna Etkileri... 46 Çizelge 4.7. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Yabancı Ot Oluşumuna Etkileri... 47 Çizelge 4.8. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Yabancı Ot Çeşitliliğine Etkileri... 49 Çizelge 4.9. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Saksılarda Örtülülüğe Etkileri... 52 Çizelge 4.10. Atık Su, İçme Suyu ve Bahçe Toprağı Karışımlarının Bitkilerde Bitki Boyuna Etkileri... 54 Çizelge 4.11. Atık Su, İçme Suyu ve Bahçe Toprağı Karışımlarının Bitkilerde Sürgün Çapına Etkileri... 56 VI
Çizelge 4.12. Atık Su, İçme Suyu ve Bahçe Toprağı ile Oluşturulan Karışımların Cynodon dactylon Türünün Kardeş Sayısına Etkileri... 58 Çizelge 4.13. Atık Su, İçme Suyu ve Bahçe Toprağı ile Oluşturulan Karışımların Cynodon dactylon Türünün Yaprak Ayası Uzunluğuna (cm) Etkileri... 60 Çizelge 4.14. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Saksılarda Yaprak Ayası Uzunluğu/Yaprak Ayası Genişliği İndeksine Etkileri 63 Çizelge 4.15. Çamurları ve Bahçe Toprağı ile Oluşturulan Karışımların Cynodon dactylon da Çiçek Başağı Oluşumuna Etkisi... 67 Çizelge 4.16. Çamurları ve Bahçe Toprağı ile Oluşturulan Karışımların Cynodon dactylon Yetiştirilen Saksılarda Yabancı Ot Oluşumuna Etkisi... 68 Çizelge 4.17. Çamurları ve Bahçe Toprağı ile Oluşturulan Karışımların Saksılarda Yabancı Ot Çeşitliliğine (adet) Etkisi... 69 Çizelge 4.18. Atık Su ve İçme Suyu nun Kapak Malzemesi Olarak Kullanıldığı Parsellerdeki Bitkilerde Bakır ve Nikel Birikimleri (mg/kg)... 69 Çizelge 4.19. Atık Su ve İçme Suyu Çamurlarının Uygulandığı Parsellerdeki Topraklarda Bakır ve Nikel Birikimleri (mg/kg)... 70 Çizelge 4.20. Atık Su ve İçme Suyu Uygulanan Parsellerde Toprağın Asitlik Düzeyleri (ph)... 71 Çizelge 4.21. Çamurları ve Bahçe Toprağı ile Oluşturulan Karışımlarda Yetiştirilen Cynodon dactylon Bitkilerinde Cu ve Ni Birikim Düzeyleri... 72 VII
ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA Şekil 1.1. Türkiye de Verildiği Ortamlara Göre Atık Miktarları... 2 Şekil 3.1. Deneme Alanından Genel Görünüm... 19 Şekil 3.2. Saksı Denemelerinden Bir Görünüm... 20 Şekil 3.3. Cynodon dactylon (L.) Pers. in Kurutulmuş Bitki Örneği ve Genel Görünümü.. 21 Şekil 3.4. Cynodon dactylon (L.) Pers. ile Oluşmuş Çim Yüzey (a) ve Çiçek Başağı (b)... 22 Şekil 3.5. Kullanılan Atık Su (a) ve İçme Suyu (b) Çamurları... 24 Şekil 3.6. Araştırmada Kullanılan Akış Şeması... 25 Şekil 3.7. Araştırma Alanı Deneme Deseni... 26 Şekil 4.1. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Cynodon dactylon Türü ile Oluşan Çim Alanda Örtülülüğe Etkileri... 30 Şekil 4.2. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Cynodon dactylon Türü ile Oluşan Çim Alanda Örtülülüğe Etkileri... 31 Şekil 4.3. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Birinci ve İkinci Yıl Bitki Boyuna Etkileri... 34 Şekil 4.4. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Cynodon dactylon Sürgün Çapına Etkileri... 36 Şekil 4.5. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Kardeş Sayısına Etkileri... 38 Şekil 4.6. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Yaprak Ayası Uzunluğuna Etkileri... 40 Şekil 4.7. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Yaprak Ayası Genişliğine Etkileri... 41 Şekil 4.8. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Yaprak Ayası Uzunluğu/Yaprak Ayası Genişlik İndeksine Etkileri... 43 Şekil 4.9. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Renge Etkileri... 44 Şekil 4.10. Uygulamalarının Renge Etkisi... 45 VIII
Şekil 4.11. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Çiçek Başağı Oluşumuna Etkileri... 46 Şekil 4.12. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Yabancı Ot Oluşumuna Etkileri... 48 Şekil 4.13. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Yabancı Ot Çeşitliliğine Etkileri... 50 Şekil 4.14. Deneme Parsellerinde Görülen Yabancı Ot Türleri... 51 Şekil 4.15. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Saksılarda Örtülülüğe Etkileri... 53 Şekil 4.16. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Saksılarda Bitki Boyuna Etkileri... 55 Şekil 4.17. Atık Su ve İçme Suyu Uygulamalarının Saksılarda Sürgün Çapına Etkileri... 57 Şekil 4.18. Karışımlarda Cynodon dactylon Türünün Kardeş Sayısı Değişimleri... 59 Şekil 4.19. Atık Su, İçme Suyu ve Bahçe Toprağı ile Oluşturulan Karışımlarda Cynodon dactylon Türünde Yaprak Ayası Uzunlukları Değişimleri... 61 Şekil 4.20. Atık Su, İçme Suyu ve Bahçe Toprağı ile Oluşturulan Karışımlarda Cynodon dactylon Türünde Yaprak Ayası Genişlikleri Değişimleri... 62 Şekil 4.21. Atık Su, İçme Suyu ve Bahçe Toprağı ile Oluşturulan Karışımlarda Cynodon dactylon Türünde Oluşan Yaprak Ayası Uzunluğu/Yaprak Ayası Genişliği İndeksi Değişimleri...... 64 Şekil 4.22. Atık Su, İçme Suyu ve Bahçe Toprağı ile Oluşturulan Karışımlarda Cynodon dactylon Türünde Oluşan Renk Değişimleri... 65 Şekil 4.23. Karışımlarda Yetiştirilen Bitkilerde Renk (11.09.2007)... 66 Şekil 4.24. Çamurları ve Bahçe Toprağı ile Oluşturulan Karışımlarda Yetiştirilen Cynodon dactylon da Çiçek Başağı Oluşumu... 67 IX
Şekil 4.25. Şekil 4.26. Şekil 4.27. Şekil 4.28. Şekil 5.1. Şekil 5.2. Çamurları ve Bahçe Toprağı ile Oluşturulan Karışım Saksılarında Yabancı Ot Oluşumları... 68 Çamurlarının Kapak Malzemesi Olarak Uygulandığı Parsellerde Biçilen Cynodon dactylon kısımlarında Ni ve Cu Birikim Miktarları (mg/kg)... 70 Çamurlarının Kapak Malzemesi Olarak Uygulandığı Parsellerdeki Topraklarda Ni ve Cu Birikim Miktarları (mg/kg)... 71 Çamurları ve Bahçe Toprağı ile Oluşturulan Karışımlarda Cynodon dactylon da Cu ve Ni Birikimi Düzeyleri Ortalamaları (mg/kg)... 72 Atık Su ve İçme Suyu Çamurlarının Kapak Malzemesi Olarak Kullanımının Cynodon dactylon da Etkileri... 73 Atık Su, İçme Suyu ve Bahçe Toprağı ile Oluşturulan Karışımların Cynodon dactylon da Büyüme Üzerine Etkileri... 74 X
SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ Elementler As B C Ca Cd Co Cr Cu Fe K Mg Mn N Na Ni O 2 P Pb Zn Arsenik Bor Karbon Kalsiyum Kadmiyum Kobalt Krom Bakır Demir Potasyum Magnezyum Mangan Azot Sodyum Nikel Oksijen Fosfor Kurşun Çinko XI
Bileşikler NH 4 NO 3 Amonyum Nitrat Ölçü Birimleri ºC Santigrad cm Santimetre cm 2 Santimetrekare da Dekar EC Elektriksel İletkenlik gr Gram ha Hektar m 2 m 3 mm mg ml Metrekare Metreküp Milimetre Miligram Mililitre nm Nanometre (10-9 ) ph Hidrojen İyonu Yoğunluğu ppm Parts per million (hacim olarak milyonda kısım) kg Kilogram km Kilometre km 2 Kilometrekare t Ton XII
1. GİRİŞ Gülbin ÇETİNKALE 1. GİRİŞ Dünya nüfusunun giderek artması, sanayileşme ve kentleşmedeki gelişmeler sonucunda doğa tahrip olmuş ve insanoğluna cevap veremez hale gelmiştir. Nüfusun artmasına paralel olarak artan kentsel hizmetlerin sonucu açığa çıkan evsel ve endüstriyel atıklar da aynı oranda artmış ve bunların denizlere, göllere, çöp depolama alanlarına dökülmesi gibi yöntemlerle doğrudan doğaya bırakılması, çevrenin yanı sıra sağlık açısından da ciddi bir tehdit olarak ortaya çıkmıştır. Çevre ile canlılar arasındaki doğal dengenin herhangi bir sebeple bozulmasıyla oluşan çevre kirliliği karşısında insanoğlu kayıtsız kalmamış, verdiği zararın geç de olsa farkına vararak doğayı daha az tahrip etmek ve sürdürülebilirliğini sağlamak için çeşitli fikirleri tartışarak önlemler alma yolunda hızla ilerlemiştir. Çevreye ve doğaya zarar veren kirleticilerin olumsuz etkilerinin ortadan kaldırılması konusu, günümüzde bilim adamları başta olmak üzere kirleticiyi oluşturan ve etkilenen çevrelerle yasa koyucular tarafından ciddiyetle ele alınmaktadır. Tartışılan fikirler ve alınan önlemler çerçevesinde bu konudaki gelişmeler her geçen gün biraz daha artmaktadır. Ele alınan sorunlar içinde en önemlisi atık sulardır. Atık sular; çevreye zarar veren kirleticileri kaynağına bağlı olarak çeşitli seviyelerde içinde bulundurmaktadır. Atık suların arıtılması ve yeniden kullanımı ile doğaya kazandırılması, arıtma sırasında ortaya çıkan çamurun (biyokatı) çevreye zarar vermeyecek şekilde kullanımı ve bertarafı üzerinde çalışılan en önemli sorunlardandır. Atık su arıtımında, fiziksel ve kimyasal arıtma süreçlerinde atık su içinden uzaklaştırılan maddeler ile biyolojik arıtma sonunda çözünmüş haldeki maddelerin mikroorganizmalarca bünyelerine alınması ve sonra mikroorganizmaların sistemden yüzdürülerek veya çökeltilerek alınması sonucu ortaya çıkan % 0,25-12 oranında katı madde içeren akışkan özellikteki atıklar ham arıtma çamuru dur. Ham çamurlar stabilize edilerek ekolojik yönden kullanıma uygun hale getirilir, bu da işlenmiş arıtma çamuru veya kısaca arıtma çamuru olarak tanımlanır (Göçmez, 2006). Ülkemizdeki toplam atık su miktarı DİE (TÜİK) verilerine göre 2004 yılında 2,92 milyar m³ iken, bu miktar 2006 yılında yaklaşık 3,37 milyar m³ e ulaşmıştır. Bu 1
1. GİRİŞ Gülbin ÇETİNKALE miktarın büyük çoğunluğu için deniz ve akarsular alıcı ortam olarak kullanılmaktadır (Şekil 1.1). Uluslararası gelişme ve zorlamalar ile çevre bilincindeki artışa bağlı olarak gelecek on yıl içinde arıtılan atık su miktarının % 50 oranında artması, ortaya çıkan yıllık toplam arıtma çamurunun da dört katına (yaklaşık 12 milyon ton) ulaşması beklenmektedir (Göçmez, 2006). 122 145 121 1 411 1 523 Denize Deşarj Göl-Gölete Deşarj Akarsuya deşarj Araziye Deşarj Baraja Deşarj Diğer * 46 * Diğer : Zerzemine, drenaj kanalına ve DSİ tahliye kanalına yapılan atıksu deşarjları Şekil 1.1. Türkiye de Verildiği Ortamlara Göre Atık Su Miktarları (ton) (DİE, 2006) Avrupa Birliği üyesi ülkelerinin 2005 yılında ürettikler arıtma çamuru miktarının beklenenden daha fazla olduğu bildirilmektedir (Çizelge 1.1). Avrupa ülkelerinde kişi başına düşen arıtma çamuru miktarı en yüksek Danimarka, Lüksemburg ve Almanya dadır. İrlanda, Finlandiya ve İngiltere de arıtma çamurunun yeniden kullanımı diğer Avrupa ülkelerine göre daha fazladır. Yeniden kullanımda Almanya, İngiltere, Fransa ve İspanya da tarımsal amaçlarla kullanım yüksek düzeylerdedir. AB ülkelerinde arıtma çamurlarının tarımda kullanım oranı ortalama % 36 dır. ABD de ise üretilen yıllık arıtma çamurunun (5,30 milyon ton 2
1. GİRİŞ Gülbin ÇETİNKALE kuru madde) % 33 ü tarım ve saha düzenlemelerinde kullanılmaktadır (İşgenç ve Kınay, 2005). Çizelge 1.1. Avrupa Ülkelerinin Bazılarında 2005 Yılında Üretimi ve Yeniden Kullanım Oranları Tahmini Değerleri (Langenkamp ve ark, 2001) Ülkeler Ülke Nüfusu (milyon adet) Toplam Çamur Miktarı (ton kuru madde /km²) Kişi Başına Düşen Çamur Miktarı (kg/kişi.km 2 ) n Yeniden Kullanım Oranı (%) Almanya 82,00 11 140 0,13 50 Avusturya 8,10 780 0,09 35 Belçika 10,20 640 0,06 29 Danimarka 5,30 800 0,15 63 Finlandiya 5,10 640 0,12 72 Fransa 60,40 4 680 0,07 65 Hollanda 15,80 1 600 0,10 27 İngiltere 58,60 6 330 0,10 71 İspanya 39,40 4 350 0,11 54 İsveç 8,90 - - - İrlanda 3,70 450 0,12 74 İtalya 57,60 - - - Lüksemburg 0,40 50 0,14 74 Polonya 92,07 1 430 0,13 30 Yunanistan 10,50 390 0,03 7 çamurlarının bertarafı ülkemizde yeterli düzeyde olmasa da üzerinde önemle durulan bir konudur. Bu çamurlar genellikle daha önceden belirlenen döküm sahalarında depolanmakta veya kaçak olarak yerleşim yeri dışındaki boş arazilere dökülmektedir. Bunun yanında arıtma çamurlarının tarımda, biyolojik onarım çalışmalarında, göl ve denizlere deşarj edilerek bertaraf edilmeye çalışıldığı da bildirilmektedir (Göçmez, 2006). Adana kenti Batı Adana Atık Su Tesisi nden çıkan arıtma çamuru susuzlaştırıldıktan sonra kuruması için tesis içinde bulunan alana toprak zemin üzerine serilmekte iken; Çatalan daki İçme Suyu Tesisi nden çıkan arıtma çamuru da Sofulu Çöp Depolama Alanı na dökülerek bertaraf edilmektedir. Çizelge 1.2 de verilen arıtma çamurlarının bertarafında kullanılan yöntemler verilmiştir. 3
1. GİRİŞ Gülbin ÇETİNKALE Çizelge 1.2. Bertaraf Yöntemleri (Anonim, Tarihsiz) Bertaraf Açıklama Yöntemleri 1 Stabilizasyon n hacminin azaltılmasıdır. n içerisindeki organik maddeler fiziksel, kimyasal veya biyolojik yöntemlerle giderilir. 2 Şartlandırma Çamur suyunun alınmasıdır. 3 Yoğunlaştırma n hacminin azaltılarak daha küçük hale getirilmesidir. 4 Susuzlaştırma n su içeriğinin azaltılarak katı hale getirilmesidir. 5 Kurutma Çok fazla tercih edilmese de çamurun kurutma yataklarında kurutulmasıdır. 6 Nihai Bertaraf n düzenli depolanmasıdır. 7 Yeniden Kullanım Kimyasalla temizlenerek tarımda kullanım, kapak malzemesi olarak kullanım, gübre olarak kullanım çamurlarının bertarafı için önemli bir potansiyel olarak görülen tarımda kullanım sırasında çamurların bazı olumsuz yönleri ortaya çıkmaktadır. Bunlardan birisi arıtma çamurları içindeki bitki besin elementlerinin, ticari gübrelerde olduğu gibi bitkiler tarafından hemen kullanılabilir formda olmamasıdır. Çamur içeriğindeki organik azot, organik maddenin mikroorganizma tarafından parçalanmasıyla ancak bitki tarafından alınabilir formlara dönüşmektedir. Amonyum ve nitrat azotundan oluşan inorganik azot ise bitkiler tarafından hemen kullanılabilmektedir. Çamur uygulamasının ilk yılında genellikle organik azotun % 50'si, ikinci yılında ise % 5-20'si yarayışlı formlara dönüşmektedir. Uygulamayı izleyen üçüncü ve dördüncü yıllarda ise mineralizasyon oranı düşmektedir (Kocaer ve ark., 2003). çamurları içinde çeşitli toksin maddeleri ve halk sağlığı için tehlike oluşturan patojenleri bulundurabilmektedir. Türkiye de arıtma çamurlarının tarım arazilerine uygulanmasıyla ilgili konular 14 Mart 1991 tarihli ve 20814 sayılı Resmi Gazete de yayımlanan Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliği ve 31 Mayıs 2005 tarihli ve 25831 sayılı Resmi Gazete de yayımlanan Toprak Kirliliğinin Kontrolü Yönetmeliği içinde ele alınmış ve arıtma çamurlarının tarımsal alanlarda kullanılması ile ilgili bazı özel önlemler belirlenmiştir. Bu çalışmanın amacı; Adana kenti atık ve içme suyu arıtma tesislerinden düzenli olarak çıkan arıtma çamurlarının yeniden kullanımı içinde Cynodon dactylon türü ile kurulu çim alanlardaki etkilerini belirlemektir. 4
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Gülbin ÇETİNKALE 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Aitken (1997), Çim Alanlarda Uygulamasının Ardından Kısa Dönemde Yaprak Yüzeyinde Ağır Metal Birikimi adlı çalışmasında sıvı arıtma çamuru uygulamasının bitkide ağır metal birikimini araştırmıştır. Agrostis capillaris ve Holcus lanatus türlerine hektara 0 (kontrol), 55 ve 110 m³ hesabıyla arıtma çamuru uygulamıştır. Denemede biçim yüksekliğine (kısa: 4 cm ve uzun: 13 cm) bağlı olarak bir günden başlayarak farklı sürelerde yapraklarda kuru madde ile Cu, Fe ve Pb birikimlerinin farklı olduğu ortaya konulmuştur. Çim bitkilerinin ağır metal içeriğinde önemli bir artış olmamıştır. Cu içeriğinde 16-19 günde sonra 25 mg/kg azalma, Fe 33-45 gün sonra 1000 mg/kg azalma olurken Pb 12-18 gün sonra 30 mg/kg azalma görülmüştür. Sonuçta çamur uygulama oranı ve biçim uzunluklarının çimlerin büyümesinde önemli düzeyde etkili olduğu ortaya konulmuştur. Arcak ve ark. (2000), Ankara Atık Su Tesisi Çamurlarının Tarımda Kullanım Potansiyelinin Araştırılması adlı çalışmalarında farklı miktarlarda uyguladıkları arıtma çamurunun saksıda yetiştirdikleri arpa (Hordeum vulgare L. 'Tokak-501') bitkisine etkilerini araştırmışlardır. Çamur uygulamasının arpa bitkisinin kuru madde miktarını artırdığı ve bitkiye önemli oranda azot sağladığını, toprakta ise amonyum azotu, yarayışlı Cd ve Zn yu artırdığını fakat bitki tarafından Cu, Pb, ve Zn alımının yüksek olduğunu ortaya koymuşlardır. Çimrin ve ark. (2000), Kentsel nun Tarımda Fosfor Kaynağı Olarak Kullanılması adlı çalışmalarında mısırda kimyasal gübre (triple süper fosfat) ile arıtma çamuru kombinasyonlarının fosfor (P) ve diğer bazı bitki besin elementlerine etkisini belirlemeyi amaçlamışlardır. Bu amaçla yapılan saksı denemesinde kireçli bir toprak kullanılmış; arıtma çamuru ve kimyasal gübre uygulamasının bitki kuru ağırlığı, toprak üstü aksam ağırlığı, bitkinin P, Zn ve Fe içeriğini önemli düzeyde artırdığı belirlenmiştir. Uygulamaların bitki kök kuru ağırlığı ve bitki Mn içeriğini önemli düzeyde etkilemediği, ancak bitki Cu içeriğini önemli olarak azalttığı saptanmıştır. Kombinasyonlar içerisindeki arıtma çamuru miktarı arttıkça bitkinin P içeriğinin azaldığı, ancak bu azalma P un tümünün 80 ppm arıtma çamuru ile verildiği uygulamaya kadar kendi aralarında istatistik olarak 5
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Gülbin ÇETİNKALE önemsiz olduğu bulunmuştur. Bu miktarda arıtma çamuru uygulanmasında ise bitkide P yeterli düzeyde ve istatistiksel olarak önemli düzeyde farklı bulunmuştur. Sonuçta arıtma çamurunun bitkinin P ihtiyacının bir kısmının karşılanmasında kullanılabileceği belirtilmiştir. Lo pez-mosquera ve ark. (2000), Kuzey Doğu İspanya da Süt Endüstrisi nun Çim Alanlarda Gübre Olarak Kullanılması: Toprak ve Bitkide Ağır Metal Seviyesi adlı çalışmalarında çim alanlarda toprak ve bitkilerde arıtma çamuru ve kimyasal gübre uygulamalarının etkilerini belirlemeyi amaçlamışlardır. Dört yıl süreyle yapılan çalışma sonucunda topraktaki ağır metal içeriğinde kontrole göre arıtma çamuru ve kimyasal gübrelerle kombinasyonlarının önemli bir farklılık oluşturmadığı ortaya konulmuştur. Ancak toprakta Pb içeriği arıtma çamuru uygulamalarında önemli derecede düşük ortaya çıkmıştır. Topraktaki Cr birikim düzeyine ise arıtma çamuru dozundaki artış önemli derecede etkili bulunmuştur. Tuzlulukla ilgili değişkenlerin (K, NO - 3) de bitki dokularındaki Cr ve Zn konsantrasyonlarıyla bağlantılı olduğu belirlenmiştir. Dört yıl boyunca uygulanan çamurun metal seviyelerinin bitki ve toprakta sınır değerleri içerisinde olduğu saptanmıştır. n uzun dönem gübre gibi kullanılması için yol gösterici ilkelerin geliştirilmesi gerektiği vurgulanmıştır. Kocaer ve Başkaya (2001), Çamurlarının Araziye Uygulanması adlı çalışmada miktarları her geçen gün artan arıtma çamurlarının çevresel sorunlar yaratmaması için uygun yöntemlerle bertaraf edilmesi gerektiğini; bu yöntemler içerisinde arıtma çamurlarının toprağa verilerek bertarafının tarımsal üretime ve ekonomiye katkısı bakımından üzerinde önemle durulması gereken yöntemlerden biri olduğu vurgulanmıştır. Ayrıca arıtma çamurlarının tarımsal alanlar, ormanlık alanlar ve arazi iyileştirme amaçlı bozuk alanlarda kullanılabileceği belirtilmiştir. Türkmen ve ark. (2001), Kentsel nun Hıyarda Çıkış ve Fide Gelişimi Üzerine Etkisi adlı çalışmalarında kentsel arıtma çamurunun hıyarda (Cucumis sativus L.) çimlenme ve fide kalitesi üzerine etkilerini araştırmışlardır. Yapılan saksı denemesinde bahçe toprağı (2 kısım), yanmış çiftlik gübresi (2 kısım) ve pomza (1 kısım) ile hazırlanan karışıma; çiftlik gübresi miktarı ile oranlanarak arıtma çamuru uygulanmıştır. Ortamda ortaya çıkan arıtma çamuru + çiftlik gübresi 6
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Gülbin ÇETİNKALE oranlarının (40+0, 30+10, 20+20, 10+30 ve 0+40) çimlenme oranı ve süresi, hipokotil uzunluğu, kotiledon genişlik ve uzunluğu, gerçek yaprak çıkış süresi, sürgün ve kök boyu, sürgün ağırlığı (yaş ve kuru) kök ağırlıkları (yaş ve kuru), yaprak sayısı ve yaprak alanına etkilerinin olumlu düzeylerde olduğu ortaya konulmuştur. Korboulewsky ve ark. (2002a), Kompostunda Büyüyen Beyaz Duvar Roketi nin (Diplotaxis erucoides) Biyolojik ve Ekofizyolojik Reaksiyonları adlı çalışmalarında arıtma çamuru kompostu ve mineral gübre uygulamasının sözkonusu bitkidedeki etkilerini kontrol bitkilerine göre karşılaştırmışlardır. Serada yapılan çalışmada arıtma çamuru kompostu uygulanan bitkilerde çiçeklenmenin geciktiği ve daha büyük kök sisteminin oluştuğu ortaya konulmuştur. Kompost ve gübre uygulamalarında biyokütle ve tohum veriminde artış olduğu bulunmuştur. Ayrıca bitkide ağır metal (Cu, Cd, Zn, Ni) dağılımı, çinko hariç en fazla köklerde sonra sırasıyla yapraklar ve gövdede olduğu, çinkonun ise tüm dokularda homojen dağıldığı belirlenmiştir. Brassicaceae familyasının birçok türünün aksine Diplotaxis erucoides türünün aşırı biriktirici olmadığı, arıtma çamuru kompostunun bitki büyümesinde gelişme sağlamasına rağmen, çiçeklenmede geciktirici etki yaptığı bildirilmiştir. Korboulewsky ve ark. (2002b), Asmada Kompostu Uygulamasının Çevresel Etkileri adlı çalışmalarında arıtma çamuru kompostunun üzüm bağlarında uygulanmasının güneydoğu Fransa da çevresel etkilerini araştırmışlardır. Çalışma sonucunda, toprakta organik madde artışı olduğu, fakat ağır metal birikimlerinde artış olmadığı belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre uzun dönemde toprakta P birikiminin yüzey ve yeraltı suları için sorun doğuracak düzeye gelebileceğine dikkat çekilmiştir. Bozkurt ve Yarılgaç (2003), Kuru Koşullarda Uygulamalarının Elma Ağaçlarının Verim, Büyüme, Beslenme Statüsü ve Ağır Metal Birikimine Etkileri adlı çalışmalarında arıtma çamuru uygulamalarının (0, 10, 20, 40 ve 60 kg/ağaç) bitkide verim, gelişim, beslenme ve ağır metal birikimine etkilerini araştırmışlar ve 25 kg/ağaç düzeyinde çiftlik gübresi uygulaması ile karşılaştırarak değerlendirmişlerdir. Sonuçta arıtma çamuru uygulamasının meyve 7
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Gülbin ÇETİNKALE verimi, kümülatif verim etkinliği, sürgün gelişimi ve elma yapraklarında Mg, Fe, Mn ve Zn konsantrasyonlarını çiftlik gübresi uygulamasına göre önemli düzeyde artırdığı ortaya konulmuştur. En yüksek arıtma çamuru uygulaması (60 kg/ağaç) yapraklarda Fe (88,0 mg/kg dan 105,3 mg/kg a), Mn (44,2 mg/kg dan 75,5 mg/kg a) ve Zn (9,2 mg/kg dan 10,4 mg/kg a) miktarlarını artırmıştır. çamuru ve çiftlik gübresi uygulamalarının ağaç gövde gelişimi ve yapraklardaki P, K, Ca, Ni, Cr, Cd düzeylerinde istatistiksel olarak önemli bir farklılığa neden olmadığı belirlenmiştir. Sonuç olarak uygulanan arıtma çamurunun ağaçlara zarar vermediği, ancak uzun dönemde toprak ve bitkide bazı ağır metallerin izin verilen sınır değerleri aşacağı noktasına dikkat çekilmiştir. Topçuoğlu ve ark. (2003), Toprağa Uygulanan Kentsel nun Domates Bitkisine Etkisi I. Bitki Besinleri ve Ağır Metal İçerikleri adlı çalışmalarında toprağa artan miktarlarda (0, 75, 150, 300, 600, 1200 gr/saksı) uygulanan iki farklı arıtma çamurunun (Gatab ve Akdeniz) bitkideki N, P, K, Ca, Mg, Zn, Mn, Cu, Pb, Ni ve Cd içeriğine etkilerini iki yıl süreyle araştırmışlardır. Uygulama sonucunda toprağa uygulanan düşük miktarlarda arıtma çamurunun bitki gelişimini olumlu etkilediği, fakat yinelemeli uygulamaların yüksek uygulama düzeylerinde fitotoksisite ve yüksek ağır metal içeriklerine neden olduğu belirlenmiştir. İkinci yılda bitki gelişiminde duraklama ve zehir etkisi ile bitkide Cd ve Pb gibi ağır metallerin insan sağlığı için izin verilen sınır değerleri aştığı ortaya konulmuştur. Her iki yılda da bitkide Cu ve Ni düzeyleri yüksek bulunmuştur. Yüksek düzeylerde (600 ve 1200 gr/saksı) Akdeniz arıtma çamuru uygulamalarında kontrol bitkilerinin yapraklarında 12 mg/kg Cu bulunurken, ilk yılda hemen hemen aynı düzeylerde (sırasıyla 10 ve 12 mg/kg) Cu miktarları saptanmış, ancak ikinci yıl sırasıyla miktarlar 16 ve 27 mg/kg a yükselmiştir. Gatab çamuru uygulamasında ise kontrolde 15 mg/kg olan Cu miktarları yüksek uygulamalarda (600 ve 1200 gr/saksı) ilk yıl sırasıyla 9 ve 18 mg/kg olarak belirlenmiş, ikinci yıl ise 600 gr uygulamasında 28 mg/kg bulunurken 1200 gr/saksı uygulamalarında bitkilerde zarar meydana gelmiştir. Ni yönünden yapılan ölçümlerde de Akdeniz arıtma çamurunun yüksek dozları (600 ve 1200 gr/saksı) ilk yıl kontrole göre (0,5 mg/kg) yapraklarda sırasıyla 0,4 ve 1,2 mg/kg Ni birikimine neden olmuştur. İkinci yıl kontrol bitki yapraklarında 8