FİTOREMEDİASYON
Toprak kirliliğinin kontrolünde kullanılan fiziksel ve kimyasal arıtma yöntemleri, uygulama kolaylığı ve uygulama süresinin kısalığı gibi bazı avantajlara sahip olmasına rağmen, gerek arıtma masrafının yüksek olması, gerekse arıtma sonucunda ortaya çıkan diğer kirletici formlarının nihai gideriminin zorlukları nedeniyle çevresel açıdan fazla tercih edilmemektedir. Kimyasal arıtmaya alternatif olarak kullanılan ve kısaca bitkiler kullanılarak topraktan yerinde(in-situ) organik ve metal kirleticilerin giderimi olarak tarif edilen fitoremediasyon yöntemi, yeni ortaya konmuş, ekonomik ve ekolojik olması ile özel donanım gerektirmemesi ve uygulanan bölgenin yeniden kullanılabilmesine imkan vermesi gibi avantajlara sahip olması nedeniyle günümüzde tercih edilen bir yöntem haline gelmektedir.
a) Fitoremediasyonla ağır metal giderimi
Bitkiler tarafından topraklardan alınma potansiyeline sahip kirleticiler, metaller (Ag, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Zn), metalloidler ( As,Se), radionükleidler (90Sr, 137Cs, 239Pu, 238U, 234U), ametaller ( ve diğer organik bileşikler ( TPH, PAHs,Pestisitler, PCBs) olmak üzere birçok maddeyi kapsamaktadır. Ancak bitkilerce bir kirleticinin topraktan alınabilmesi için, öncelikle toprak şartlarının bitkinin isteklerine uygun olması gerekmektedir. Toprak pH’sı bu konuda en önemli parametrelerden biri olarak öne çıkmaktadır. Diğer taraftan topraktan ağır metal alma performansı yüksek olan bitkilerin, genel olarak özel coğrafik alanlarda yetiştikleri ve buna bağlı olarak özel gelişme şartları gerektirdikleri belirlenmiştir. Ancak çok yaygın alanlarda gelişebilen ve fitoremediasyon amacıyla başarılı bir şekilde kullanılan bitkilere de rastlanılmaktadır (2).
Bitkiler tarafından alınan bir kısım metaller, bitki bünyesindeki enzimler aracılığıyla bozunmakta ve kimyasal formlarını değişikliğe uğramaktadır (Şekil 1). Çoğu metaller ise herhangi bir bozunmaya uğramadan bitkinin yaprak ve saplarında birikerek, bitkinin hasadıyla ortamdan uzaklaşmaktadırlar
Bazı bitkilerin topraktan ağır metal alımına karşı yüksek oranda etkili olduğu ve bu tür bitkilerin ağır metal zehirliliğine karşı toleranslı olduğu belirlenmiştir (4). Hipertoplayıcı olarak da isimlendirilen bu bitkilerin arasında Brassicaceae, Euphorbiaceae, Asteraceae, Lamiaceae ve Scrophulariaceae bitki familyaları sayılabilir (5).
Topraktaki ağır metallerin bitki kökleri tarafından alınabilecek forma gelmesi, fitoremediasyon verimini etkileyen faktörlerin başında gelmektedir. Bu amaçla kullanılan kompleks yapıcı şelatların bitkilerde metallerin alınabilirliğini arttırdığı (6) tespit edilmiştir.
Fitoremediasyonun önemli avantajlarından birisi proses maliyetinin son derece ekonomik olmasıdır. Bu konuda yapılan bir çalışmada, 0,4 da genişliğinde, kurşunla kirlenmiş bir alanının temizlenmesi için 30 yıllık tahmini masraflar aşağıdaki gibi hesaplanmıştır.
• Alanı kazıyarak uzaklaştırma için 12,000,000 dolar,
• Toprak yıkama yöntemi için 6,300,000 dolar,
• Toprak üstünün kapatılması için 600,000 dolar,
• Fitoextraksiyon için ise 200,000 dolar (7).
Fitoremediasyonla bitkilerin alabildiği maksimum ağır metal konsantrasyonları, aşağıda mg metal / kg bitki kuru ağırlığı cinsinden aşağıda verilmektedir.
• 1,250 mg/kg As (8).
• 9.4 mg/kg Cd (8).
• 110 mg/kg Pb (9).
• 1,165 mg/kg Zn (9).
Yapılan araştırmalarda Thlaspi c. bitkisinin topraktaki farklı pH ortamında ve farklı konsantrasyonlardaki Cd metaline karşı (Şekil 3) en olumlu tepkiyi yüksek pH’larda verildiği görülmektedir.
b) Fitoremediasyon teknolojilerinin karşılaştırılması (2)
Fitoremediasyon kirleticilerin bitkiler kullanılarak giderilmesi teknolojisine genel olarak verilen bir isimdir. Bu isim altında birçok farklı teknoloji yer almaktadır. Bu teknolojileri fitoekstraksiyon, fitostabilizasyon, fitodegradasyon, fitovolatilizasyon, rizodegredasyon, rizofiltrasyon, hidrolik kontrol, vejetatif örtü sistemleri ve riparian buffer strips olarak sınıflandırmak mümkündür. Bu teknolojilerin her biri farklı ortamlarda farklı amaçlar için kullanılabilmektedir. Tablo 1’de, çeşitli ortamlar için kullanılan fitoremediasyon teknolojileri ve bu amaçla kullanılabilen uygun bitki türleri yer almaktadır.
c) Fitoremediasyon amacıyla kullanılan bitkilerin uzaklaştırılması
Bitki kullanılarak topraklardan alınan ağır metal alma işleminde amaç, toprak tarafından tutulmuş halde bulunan ağır metallerin daha kontrol edilebilir ve taşınabilir forma dönüştürülmesidir. Bu nedenle fitoremediasyon yöntemi, nihai bir uzaklaştırma veya giderme yöntemi olarak düşünülmemektedir. Nihai uzaklaştırma veya giderim, fitoremediasyon sonucunda ortaya çıkan bitkilerin yakılarak veya uygun bir depolama alanında depolanarak gerçekleştirilebilmektedir. Bitkide biriken selenyum gibi bazı metallerin hayvan beslenmesinde yararlı olması nedeniyle bu tür bitkilerin, hayvan yemi olarak değerlendirilmesi de mümkündür. Tablo 2’de farklı fitoremediasyon tekniklerinde artık bitkisel malzemenin nihai giderim yolları verilmektedir.
Toprak kirliliği açısından en önemli çevre kirletici gruplardan birini oluşturan metallerin kontrolünde kullanılan fiziksel ve kimyasal arıtma yöntemlerinin, yüksek maliyetleri ve arıtma sonucunda ortaya çıkan kirleticilerin nihai gideriminin zorlukları nedeniyle çevresel açıdan fazla tercih edilmemektedir. Bu amaçla kullanılan ve bitkiler kullanılarak ağır metal ve diğer bir kısım kirleticilerin giderimi olarak tanımlanan fitoremediasyon yöntemi ise gerek ekonomik olması gerekse ekolojik olarak kullanımının tercih edilmesi nedeniyle yaygın olarak kullanılan bir yöntem haline gelmektedir.
Fitoremediasyon kapsamı altında kullanılan bir çok farklı teknoloji ve bitki türünün bulunması, bu teknolojinin kullanım imkanını arttırmaktadır. Ancak fitoremediasyon yönteminin, nihai bir uzaklaştırma veya giderme yöntemi olarak değerlendirilmemesi gerekmemektedir. Nihai giderim, fitoremediasyon sonucunda ortaya çıkan bitkilerin yakılarak, uygun özelliklere sahip ise yem bitkisi olarak kullanılarak veya uygun bir depolama alanında depolanarak gerçekleştirilmektedir.
KAYNAKLAR
1. Kirleticiler-1, Ağır Metaller, 2006. Çevre için hekimler derneği, (www.cevrehekim.org)
2. Introduction to Phytoremediation, 2000. EPA/600/R-99/107
3. www.edumedia-sciences.com/a420_l2-phytoremediation.html, 2006.
4. Cunningham, S.D., Ow, D.W., 1996. Promises and prospects of phytoremediation. Plant Physiology 110, 715-719.
5. Baker, A.J.M. 1995. Metal hyperaccumulation by plants: our present knowledge of the ecophysiological phenomenon. Will plants have a role in bioremediation. 14th Annualsymposium on current topics in plant biochemistry, physiology and molecular biology, Columbia, MO, pp. 7-8.
6. Martens, S.N., and R.S. Boyd. 1994. The ecological significance of nickel hyperaccumulation: A plant chemical defense. Oecologia 98:379–384.
7. Cunningham SD, Ow DW. 1996. Promises and prospects of phytoremediation. Plant Physiol 110: 715-719
8. Pierzynski, G. M., J. L. Schnoor, M. K. Banks, J. C. Tracy, L. A. Licht, and L. E. Erickson. 1994. Vegetative Remediation at Superfund Sites. Mining and Its Environ. Impact (Royal Soc. Chem. Issues in Environ. Sci. Technol. 1). pp. 49-69.
9. Pierzynski, G. M., and A. P. Schwab. 1992. Reducing Heavy Metal Availability to Soybeans Grown on a Metal Contaminated Soil. pp. 543-553. In L. E. Erickson, S. C. Grant, and J. P. McDonald (eds.), Proceedings of the Conference on Hazardous Waste Research, June 1-2, 1992, Boulder, CO. Engineering Extension, Kansas State University, Manhattan, KS.
Ömer VANLI* Mustafa YAZGAN**
* İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Maslak, [email protected]
** İTÜ Çevre Mühendisliği Bölümü, Maslak, [email protected]
Araştırmasından alıntı yapılmıştır.
Ekoloji
-
Ekosistem hizmetleri
-
Biyoremediasyon Nedir ? Biyoremediasyon Teknikleri Nelerdir ?
-
Enerji Bağımsızlığı Nedir ?
-
İklim Araştırmaları
-
Sera Etkisi - Atmosferdeki karbondioksitin sera gazı etkisindeki yeri nedir?
-
CO2 Salımları
-
İklim Bilimi - İklimi Nasıl Değiştiriyoruz
-
Ağır Metallerin Sağlık Üzerine Etkileri
-
Küresel Isınmanın Sonuçları
-
Asit Yağmurlarının Çevre Üzerine Etkileri
-
Tür Çeşitliliğinin Korunması
-
Biyolojik Mücadele Kavramı
-
Atık Suların Kullanım Alanları
-
Sera gazı ile küresel ısınma arasında nasıl bir ilişki vardır? Kaynak: Sera gazı ile küresel ısınma arasında nasıl bir ilişki vardır?
-
Canlı Türlerinin Yok Olmasının Doğal Dengeye Etkisi