ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ …traglor.cu.edu.tr/objects/objectFile/A7qZj9eu-692013-58.pdfLemna minor de zamana bağlı giderimi 58 Şekil 4.6. Birinci ve ikinci dereceden

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

YÜKSEK LİSANS TEZİ

Rabia Okşan ARTAN

AĞIR METAL İÇEREN ATIK SULARIN İLERİ ARITIMINDA SU MERCİMEĞİ (LEMNA SP.) BİTKİSİNİN KULLANILMASI

ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

ADANA, 2007




Rabia Okşan ARTAN


Bu tez ..../...../…... Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği/Oyçokluğu İle Kabul Edilmiştir. İmza…………………… İmza…………………… İmza…………………… Öğr.Gör. Dr. Olcayto KESKİNKAN Doç.Dr. Mesut BAŞIBÜYÜK Yrd.Doç.Dr. Ramazan BİLGİN DANIŞMAN ÜYE ÜYE

Bu tez Enstitümüz Çevre Mühendisliği Anabilim Dalında hazırlanmıştır.

Kod No: Prof. Dr. Aziz ERTUNÇ

Enstitü Müdürü İmza-Mühür Bu çalışma Ç.Ü. Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından desteklenmiştir. Proje No:MMF2006YL11 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.


I

ÖZ


Rabia Okşan ARTAN




Danışman : Öğr.Gör. Dr. Olcayto KESKİNKAN

Yıl: 2007 Sayfa:80

Jüri : Öğr.Gör.Dr. Olcayto KESKİNKAN

Doç.Dr. Mesut BAŞIBÜYÜK

Yrd.Doç.Dr. Ramazan BİLGİN

Bu çalışmanın amacı Lemna minor bitkisinin ağır metal giderim kapasitesinin araştırılmasıdır. Bu amaçla, piyasadan temin edilen Lemna minor bitkisi, kampüsün evsel atıksularının deşarj edildiği sızdırmalı fosseptikten alınan sularla önce doğal arazi şartlarında ardından laboratuar şartlarında büyütülmeye çalışılmıştır. Çalışma Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Çevre Mühendisliği Bölümü Laboratuarlarında gerçekleştirilmiştir. Doğal arazi şartlarında üretilen su mercimeklerinin laboratuar ortamında ağır metal giderim verimlilikleri araştırılmıştır. Deneysel çalışmalar iki farklı hacimdeki sistemlerde yürütülmüştür.100 mL’ lik ve 500 mL’ lik her iki sistemde de kesikli olarak çalışılmıştır. Üç farklı ağır metal giderimi için elde edilen deneysel sonuçlar şu şekildedir: Kadmiyum 5.0 ve 10.0 mg/L konsantrasyonlarında: 100 mL’ lik kesikli reaktörlerde deney süresi sonunda yaklaşık % 96 giderim verimi elde edilmiştir, 500 mL’ lik kesikli reaktörlerde ise yaklaşık %90 oranında giderim verimi elde edilmiştir. Bakır 10.0 ve 20.0 mg/L konsantrasyonlarında: 100 mL’ lik kesikli reaktörlerde deney süresi sonunda yaklaşık % 89 giderim verimi elde edilmiştir 500 mL’ lik kesikli reaktörlerde ise yaklaşık %89oranında giderim verimi elde edilmiştir. Kurşun 10.0 ve 20.0 mg/L konsantrasyonlarında: 100 mL’ lik kesikli reaktörlerde deney süresi sonunda yaklaşık % 98-100 giderim verimi elde edilmiştir. 500 mL’ lik kesikli reaktörlerde ise yaklaşık % 98-100 oranında giderim verimi elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Ağır metal giderimi, Doğal sulak alan, Su mercimeği, Sucul bitkiler.


II

ABSTRACT

M.Sc. THESIS

Rabia Okşan ARTAN

DEPARTMENT OF ENVIROMENTAL ENGINEERING

INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES

UNIVERSITY OF ÇUKUROVA

Supervisor : Öğr.Gör. Dr. Olcayto KESKİNKAN

Year: 2007 Pages:80

Jury : Öğr.Gör.Dr. Olcayto KESKİNKAN

Doç.Dr. Mesut BAŞIBÜYÜK

Yrd.Doç.Dr. Ramazan BİLGİN

The aim of this study is to investigate heavy metal removal capacity of

Lemna minor. For this purpose Lemna minor plant, provided from commercial market, growth by domestic waste water from sewer of campus of Gebze Institute of Technology in the natural land conditions then the plants are taken to the laboratory for inside conditions. Heavy metal removal efficiency of Lemna minor plant is investigated in the laboratory conditions. This study is performed in the Environmental Engineering Laboratory of Gebze Institute of Technology. Experimental works are carried out on systems as two different reactors. Semi-batch processes are performed in two systems have volume of 100 mL and 500 mL.Experimental results are as follows for three different heavy metal types: In the cadmium concentration of 5.0 mg/L and 10 mg/L: approximately %96 of removal efficiency in semi-batch reactors as 100mL and approximately %90 of removal efficiency in semi-batch reactors as 500mL. In the cooper concentration of 10,0 and 20 mg/L: approximately %89 of removal efficiency in semi-batch reactors as 100mL and approximately %89 of removal efficiency in semi-batch reactors as 500mL. In the lead concentration of 10,0 and 20 mg/L: approximately %98-100 of removal efficiency in semi-batch reactors as 100m and approximately %98-100 of removal efficiency in semi-batch reactors as 500mL. Keywords: Removal of Heavy Metal, Natural Wetland, Lemna minor, Aquatic Plants

THE USE OF DUCKWEED (LEMNA SP.) FOR TERTIARY TREATMENT OF HEAVY METAL CONTAINING WASTE

WATER

III

TEŞEKKÜR

Üniversite öğrenimim süresince kendisinden çok şey öğrendiğim değerli

hocam Prof.Dr.Ahmet YÜCEER’e ve tezimi hazırlamamda yardımlarını

esirgemeyen değerli hocam Öğr.Gör.Dr.Olcayto Keskinkan’a saygılarımı sunar

teşekkürü bir borç bilirim.

Yine tez çalışmam boyunca beni yönlendiren ve her konuda bana yardımcı

olan Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

hocalarından Doc.Dr.Nihal BEKTAŞ ve Yrd.Doc.Dr.Salim ÖNCEL’ e saygılarımı

sunar teşekkürü bir borç bilirim.

Hayatım boyunca hep beni destekleyen ve yanımda olan aileme ve tezi

yazmamda bana yardımlarını esirgemeyen Handan KAYA’ya en içten sevgi ve

saygılarımı sunarım.

IV

İÇİNDEKİLER SAYFA

ÖZ…..…………………………………………………………………….. ………….I

ABSTRACT……………………………………………………………… …………II

TEŞEKKÜR……………………….…………………………………….. ………..III

İÇİNDEKİLER……………………………………………………………………...IV

ÇİZELGELER DİZİNİ………………………………………………………………V

ŞEKİLLER DİZİNİ …………………………………………………….. ………..VI

SİMGELER VE KISALTMALAR …………………………….…………………VIII

1. GİRİŞ………………………………………………………………………………1

1.2.Ağır Metallerin Çevresel Etkileri……………………..………. …………2

1.2.1 Kurşun……………………………………….…………..…………5

1.2.2. Kadmiyum……………………………………………..…………9

1.2.3.Bakır………………………………………………….......………..12

1.3. Sulakalanlar ve Atıksu Giderimindeki Kullanımı…………… ………..15

1.3.1 Doğal Sulakalanlar………………………………………….……..18

1.3.2 Yapay Sulakalanlar…………………..…………………………...19

1.3.2.1. Serbest Yüzey Akışlı Sulakalanlar……………………...…..21

1.3.2.2. Yüzey Altı Akışlı Sulakalanlar……………………………..22

2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR…………………………………………………….….38

2.1.Sulakalanların Türkiye’deki ve Dünyadaki Yeri………………………. 38

2.2.Literatürde Yapılan Çalışmalar………………………………...………..41

3.MATERYAL VE METOD……………………………………………………….46

3.1.Deneysel Çalışma………………………………………………………. 46

3.2.Deneysel Çalışma Düzeneği…………………………………... ………..47

3.3.Laboratuar Çalışmaları…………………………………………………..48

3.4.Analiz Metodları………………………………………………………...48

4.ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA ………………………………….50

4.1. Araştırma Bulguları……………………………………………………..50

4.1.1.KadmiyumGiderimi…………………………………………………...51

4.1.2.BakırGiderimi………………………………………………………….57

4.1.3. Kurşun Giderimi……………………………………………………...63

V

4.1.4. Lemna minor’de Ağır Metal Tutumu…………………………………69

5.TARTIŞMA………………………………………................................................71

6.SONUÇ VE ÖNERİLER…………………………………………………………74

KAYNAKLAR…………………………………………………………..................75

ÖZGEÇMİŞ………………………………………………………………………...80

VI

ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA

Çizelge1.1 Değişik ekosistemlerde belirlenmiş bulunan karakteristik

ağır metal miktarlarının değişim sınırları.…………………….…………….3 Çizelge 1.2. Bazı endüstrilerin atıklarında bulunan ağır metaller…………………….5

Çizelge1.3. Endüstriyel Atıksulardaki Kurşun Seviyeleri…………………………8 Çizelge 1.4. S.K.K.Y’ye göre Bazı Endüstriyel Atıkların Alıcı Ortama

Deşarjında Maksimum Kurşun Değerleri……………………...………9 Çizelge1.5- Kadmiyuma İlişkin Sektörel Bazda Deşarj

Limitleri ve Kalite Kriterleri……………………………………….......12 Çizelge 1.6. Endüstriyel proses atıksularındaki Bakır Konsantrasyonu…. ….…......14

Çizelge l.7. S.K.K.Y’ye Göre Bazı Endüstriyel Atıksuların Alıcı Ortama Deşarjında Maksimum Bakır Değerleri……………..…………15

Çizelge 1.8 Serbest su yüzeyli sistemlerin dizayn parametreleri…………………….22 Çizelge1.9 Ekilmiş Sulakalan Tasarım Parametreleri …………………… ………...23

Çizelge 1.10 Atıksu ortamında yaygın olarak kullanılan Sucul Bitkilerin ortam koşulları………………………………………….28

Çizelge 1.11 yüzücü sucul bitki arıtım sistemlerinden beklenen çıkış kalitesi ve dizayn kriterleri…………………………………… ………...36

Çizelge 1.12. Su mercimeğine dayalı parametrelerin yaklaşık değerleri…. ………...35 Çizelge 3.1 Ölçülen Parametreler ve Analiz Metodları……………………………..49

Çizelge 4.1. Reaksiyon hız sabitleri ………………………………………………...54 Çizelge 4.2. Reaksiyon hız sabitleri (500 mL, 5 ve 10 mg/L kadmiyum)………......57

Çizelge 4.3. Reaksiyon hız sabitleri (100 mL,10.0 ve 20.0 mg/L bakır)………… ...60 Çizelge 4.4. Reaksiyon hız sabitleri (500 mL, 10.0 ve 20.0 mg/L bakır)……………………………………63 Çizelge 4.5. Reaksiyon hız sabitleri

(100 mL, 10.0, 20.0 ve 50.0 mg/L kurşun)……………………………66 Çizelge 4.6. Reaksiyon hız sabitleri

(500 mL, 10.0, 20.0 ve 50.0 mg/L kurşun)…………………. ………..69 Çizelge 4.7.Bitkide bulunan deney öncesi ve deney sonrası

ağır metal konsantrasyonları………………………………………....70

VII

ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA

Şekil 1.1 Şematik olarak ağır metallerin doğaya yayılımları……………………….4

Şekil 1.2. Yapay sulak alan sisteminin şekil olarak gösterimi…………………….17

Şekil 1.3. Örnek bir doğal arıtma sistemi………………………………………….18

Şekil 1.4.Yapay sulakalan sisteminin basit olarak görünüşü………………………19

Şekil 1.5. Serbest yüzey akışlı sulakalanlar………………………………………21

Şekil 1.6. Yüzey altı akışlı sulakalan………………………………………………22

Şekil1.7 Sucul……………………………………………………………………...26

Şekil 1.8. Su bitkileri sistemleri…………………………………………... ………27

Şekil 1.9. Su bitkileri havuzunda su arıtımının kavramsal akım şeması….. ………29

Şekil 1.10. Bazı tipik su mercimeği çeşitleri………………………………...…….31

Sekil 1.11. Lemna minor………………………………………………………… ……….33

Sekil 1.12 Lemna minor…………………………………………………………………..33

Sekil 1.13.Lemna minor ün doğadaki görünüşü…………………………………...33

Şekil 1.14. Su mercimeğine dayalı atıksu arıtma sistemleri

için tipik akım şemaları…………………………………………….…..35

Sekil.2.1.Yapay sulak alanın görüntüsü…………………………………..…….…38

Şekil 3.1. Lemna minor bitkisinin Gebze Yüksek Teknoloji

Enstitüsü Muallim köy kampusünde,

doğal arazi şartlarındaki görünümü…………………………………….46

Şekil 3.2. Laboratuar ortamında yetiştirilen

Lemna minor görüntüsü……………………………………................ 47

Şekil 3.3. Deneylerde kullanılan 100 mL’lik reaktörlerin görünüşü……………....47

Şekil 3.4. Deneylerde kullanılan 500 mL’lik reaktörlerin görünüşü.

(a)Deney öncesi (b)Deney sonrası …………………………….. ………48

Şekil 4.1. 100 mL’lik reaktörler için 5.0 ve10.0 mg/L

olan kadmiyumun Lemna minor de zamana bağlı giderimi…………….52

Şekil 4.2. Birinci ve ikinci dereceden hız grafikleri………………………………..53

VIII

Şekil 4.3. 500 mL’lik reaktörler için 5.0 ve10.0 mg/L

olan kadmiyumun Lemna minor de zamana bağlı giderimi……. ……….55


Şekil 4.5. 100 mL’lik reaktörler için 10.0 ve 20.0 mg/L olan bakırın

Lemna minor de zamana bağlı giderimi…………………………………58


Şekil 4.7. 500 mL’lik reaktörler için 10.0 ve 20.0 mg/L olan bakır

Lemna minor de zamana bağlı giderimi……………………….. ……….61

Şekil 4.8. Birinci ve ikinci dereceden hız grafikleri

(a) birinci dereceden bir reaksiyon için zamana karşı ln(Ct)grafiği………..62

(b) ikinci dereceden bir reaksiyon için zamana karşı (1/Ct)grafiği

Şekil 4.9. 100 mL’lik reaktörler için 10.0, 20.0 ve 50.0 mg/L

olan kurşunun Lemna minor de zamana bağlı giderimi…………. ………64


(a) birinci dereceden bir reaksiyon için zamana karşı ln(Ct)grafiği

(b) ikinci dereceden bir reaksiyon için zamana karşı (1/Ct) grafiği………..65

Şekil 4.11.100 mL’lik reaktörler için 10.0, 20.0 ve 50.0 mg/L olan

kurşun Lemna minor de zamana bağlı giderimi…………………. ……….67

Şekil 4.12. Birinci ve ikinci dereceden hız grafikleri ……………………. ……….68

(a) birinci dereceden bir reaksiyon için zamana karşı ln(Ct) grafiği

(b) ikinci dereceden bir reaksiyon için zamana karşı (1/Ct) grafiği

IX

SİMGELER VE KISALTMALAR

EPA : Çevre Koruma Teşkilatı

USEPA : Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma teşkilatı

TÜBİTAK: Türkiye Bilim ve Teknoloji Araştırma Kurumu

MAM : Marmara Araştırma merkezi

ESÇAE : Enerji Sistemleri ve Çevre Araştırma Enstitüsü

İTÜ : İstanbul Teknik Üniversitesi

GYTE : Gebze İleri teknoloji Enstitüsü

AWE : Su Kültürü ve Sulak Alan eko Sistemi

Cd : Kadmiyum

Pb : Kurşun

Cu : Bakır

BOİ : Biyolojik Oksijen İhtiyacı

KOİ : Kimyasal Oksijen İhtiyacı

AKM : Askıda Katı Madde

NO3-N : Nitrat Azotu

NH4-N : Amonyun Azotu

PO4-P : Fosfat Fosforu

pH : Çözeltideki Hidrojen İyonu Konsantrasyonu

SKKY :Su Kirliliği ve Kontrol Yönetmeliği

SM : Standart Methots

1.GİRİŞ Rabia Okşan ARTAN

1

1.GİRİŞ

Bilinçsizce yapılan ilaçlama, gübreleme ve sulama, kaliteli ve birinci sınıf

toprakların yerleşim ve çeşitli endüstri kuruluşları için kullanıma açılması, çevre

kirliliğini hızlandırmıştır. Toplumun yapısı değişip kentleşme endüstrileşme süreci

geliştikçe su kaynaklarının kullanımı artmakta pek çok metal kirleticiler de sulara

karışıp su kirliliği yaratarak su kaynaklarının sulama, su ürünleri vb., çeşitli amaçlar

için kullanılabilirliği azalmaktadır. Tarım ilaçları böcek öldürücüler, kimyasal

gübreler, evlerden, ticaret ve sanayi kuruluşlarından kaynaklanan atıkları da su

kirliliğine neden olmaktadır.

Ağır metaller ve tuzları çevresel kirleticilerin önemli bir grubunu

oluşturmaktadır. Toprağa veya suya giren bazı zararlı maddeler,

uzaklaştırılabildikleri veya biyolojik olarak parçalanabildikleri halde, ağır metaller

uzaklaştırılamazlar. O nedenle, alıcı ortamlara girmiş bulunan ağır metaller, yüksek

oranda birikmeleri nedeniyle, kimyasal ve biyolojik süreçleri olumsuz yönde

etkilerler. Bir metalin toksisitesi, makromolekül, metabolit ve hücre organelleriyle

birlikte biyolojik sistemlerdeki dinamik yaşam proseslerine zarar verme kapasitesine

dayanır. En tehlikeli yönleri yem ve besin maddelerine, oradan da besin zinciri

yoluyla canlılara geçmeleridir.

Çevre kirliliği yaratan kirleticiler içinde en tehlikelilerinden olan ağır metal

kirlenmesinin önüne geçmek için, endüstriyel kuruluşların atık suları fiziksel,

kimyasal ve biyolojik yöntemlerle arıtılabilir. Bunlardan fiziksel arıtmada çökeltme

ve flotasyon işlemleriyle çökebilen veya yüzebilen tanecikler ayrılmakta; kimyasal

arıtmada çözünmüş veya kolloidal boyuttaki tanecikler pıhtılaştırılıp

yumaklaştırılarak çökebilir hale getirilmekte; biyolojik arıtmada ise çözünmüş

maddeler kısmen biyolojik kütlelerin bir araya gelerek oluşturduğu kolay çökebilen

yumaklara, kısmen de mikroorganizmaların enerji ihtiyaçları için yaptıkları solunum

sırasında çıkan gazlara ve diğer stabilize olmuş son ürünlere dönüşmektedir. Bazı

bitkiler metalleri yüksek oranda biriktirebilirler. Diğer bitkilerden en az yüz kat daha

fazla miktarda bir ya da birden fazla metali, hiçbir zarar görmeden biriktirebilen bu tip

bitkilere hiperakümülatör (metal biriktirici) bitkiler denilmektedir. Günümüzde

metalleri yüksek oranda biriktirebilmelerinden dolayı metal biriktiricilerin yüksek


2

düzeyde metal içeren toprak ve suların iyileştirilmesinde kullanılmasına yönelik ça-

lışmalar giderek önem kazanmaktadır.

Yapay sulak alan sistemi, ucuz, güvenilir, inşası ve bakımının kolay olması

gibi özelliklerinden dolayı kırsal kesimlerde uygulanmaya başlanmış ve doğal

olarak atıksu arıtma imkanı doğurduğu için çok önemlidir. Su kaynaklarının hızla

azaldığı günümüzde, yapay sulak alan tesisi çıkış sularının tarım ve sulamada

kullanılması ve yapay sulak alan oluşturularak tarım dışı arazilerin de ekosisteme

kazandırılabilmesi ülkemiz içinde en önemli faydalarından biridir. Son yıllarda,

gelişmiş ülkeler tüm bu endüstriyel kirliliğin sonucunda doğal bir arıtma sistemi

planlamaya çalışmış ve sonuçta yapay sulak alan çalışmaları yapılmıştır.

Bu çalışmanın amacı, atıksularda bulunabilecek ağır metal giderimi için,

model bitki olarak Lemna minor’ün kullanıldığı doğal arıtım sistemlerinin

oluşturulması olarak belirlenmiştir.

1.2.Ağır Metallerin Çevresel Etkileri

Ekosistemin ağır metallerle kirlenmesi ve çevreye yaptığı zararlar, çok önemli

güncel sorunlar haline gelmiştir. Özgül ağırlıkları 5 ve bu değerin üzerinde olan metaller,

ağır metal olarak nitelenmekte (Ag, As, Cd, Cu, Fe, Hg, Ni, Pb, Zn gibi) ve bunların

toprakta çok yönlü zararlara neden olduğu bilinmektedir. Ağır metallerin toprakta

normalin üzerinde birikmeleri, toprak kültürleri ve besin zinciriyle diğer canlılar için çok

tehlikeli sonuçlar doğurabilmektedir. Bu büyük tehlike insanlar tarafından fark

edildiğinden, ağır metaller ile ilgili çalışmalar son 30 yıl içinde büyük bir hız kazanmıştır .

Bilim adamlarına göre antropojenik kaynaklı olarak atmosferden diğer ekosistemlere

dağılan arsenik (22 bin ton), kadmiyum (70 bin ton), kurşun (400 bin ton), bakır (56 bin

ton) ve çinko (214 bin ton) civarında olduğu ifade edilmektedir. Bunlardan birinci

gruptakiler madencilik yoluyla dünya üzerine yayıldıklarından, aslında insan eliyle

biyojeokimyasal döngülere sokuldukları için bunlarda antropojenik kaynaklıdır. İkinci

gruptakilerin bunlardan farkı, maden cevherinin endüstride işlenmesi sırasında, tarımsal

mineral gübrelerin kullanılması ve atık maddeler yoluyla atmosferden ekosistemlere yine

insan eliyle yayılmasıdır (Çepel, 1997).


3

Yapılan araştırmalar Se, Fe, Mn, Co gibi elementlerin doğal olarak yer

kabuğundan sulara karıştığını, Mg, K ve Co elementlerinin deniz suyunun doğal

bileşenleri olup hava ortamına bu kaynaktan geçtiğini, buna karşılık Zn, Cu, Cd, Hg,

Sb, As, Ar, Pb, Cr ve Se gibi kronik ve akut zehirliliği yüksek elementlerin atmosfere

insan faaliyetleri sonucu karıştıktan sonra denize ve yerkabuğuna karıştığını ortaya

koymaktadır (Samsunlu, 1999).

Ağır metallerin topraktaki miktarları, dünyanın çeşitli bölgelerinde büyük

değişiklikler göstermektedir. Bu hususta özellikle, ekosistemlerin etkilendiği havayı ve

suları kirleten maddelerin türleri, yoğunlukları, toprakların karakteristikleri ve insanların

topraklardan yararlanma şekilleri (tarım, orman, bağ-bahçe, madencilik vb.) önemli

rollere sahip bulunmaktadır. Burada, bazı metaller ile diğer elementlerin değişik

ekosistemlerde belirlenen karakteristik miktarlarının alt ve üst sınırları Çizelge 1.1’de

verilerek, bunların dünya üzerindeki çeşitli bölgelerde ne kadar farklılıklar göstereceği

somutlaştırılmak istenmiştir (Çepel, 1997).

Çizelge1.1. Değişik ekosistemlerde belirlenmiş bulunan karakteristik ağır metal miktarlarının değişim sınırları (Çepel, 1997).

Element mg/kg kuru toprak element mg/kg kuru toprak As 0.1-40 Ag 0.01-0.8 B 2-100 N 200-2500 Cr 5.0-3000 Ni 10-1000 Cu 2-100 Pb 2-200 Fe 7000- 550.000 Zn 10-300

Topraklar, sorpsiyon kapasitelerine göre az veya çok miktarda ağır metalleri

bağlamaktadır. Sorbsiyon gücü az olan, bu nedenle düşük bir tamponlama yeteneğine

sahip kum toprakları, özellikle ait reaksiyonda çabucak ağır metallere ait tehlike sınır

değerlerine kolayca erişir. Ağır metallerin bitkiler tarafından alınan miktarları da bitki

türüne göre değişir (Çepel, 1997).

Ağır metallerin doğaya yayınımları dikkate alındığında çok çeşitli

sektörlerden farklı işlem kademelerinden biyosfere ağır metal atılımı gerçekleştiği

bilinmektedir. Farklı sektörlerden biyosfere ağır metal yayılımı şematik olarak

verilmiştir (http://www.metalurji.org.tr).

http://www.metalurji.org.tr)


4

Şekil:1.1. Şematik olarak ağır metallerin doğaya yayılımları (http://www.metalurji.org.tr).

Ağır metallerin ekolojik sistemde yayılımları dikkate alındığında doğal çevrimlerden

daha çok özellikle endüstrileşmiş bölgelerde insanın neden olduğu etkiler nedeniyle

çevreye yayılımı söz konusu olduğu görülmektedir. Sürekli ve kullanıma bağlı

kirlenmenin yanı sıra irili ve ufaklı kazalar sonucu da ağır metallerin çevreye yayılımı

önemli miktarlara ulaşabilmektedir Ağır metallerin çevreye yayılımın da etken olan en

önemli endüstriyel faaliyetler, metalik madenlerin üretimi başta olmak üzere

çimento üretimi, demir çelik sanayi, termik santraller, cam üretimi, çöp ve atık çamur

yakma tesisleridir. Çizelge 1.2 de temel endüstrilerden atılan metal türleri genel

olarak gösterilmiştir. Endüstriyel faaliyetler sonucu ortaya çıkan ağır metaller,

toprağa ve buradan bitkiler ve besin zinciri yoluyla da hayvanlara ve insanlara

ulaşırlar ve aynı zamanda sanayinin yoğun olduğu bölgelerde hayvan ve insanlar

tarafından havadan aeresol olarak veya toz halinde solunabilmektedir

(http://www.metalurji.org.tr).




5

Çizelge:1.2. Bazı endüstrilerin atıklarında bulunan ağır metaller ( http://www.metalurji.org.tr)

Endüstri Cd Cr Cu Hg Pb Ni Sn Zn Kağıt Endüstrisi - + + + + + - Petrokimya + + - + + - + + Klor-alkali Üretimi + + - + + - + + Gübre Sanayi + + + + + + - + Demir-Çelik San + + + + + + + + Enerji Üretimi (Termik)

+ + + + + + +

Ağır metaller, tüm canlılarda belirli konsantrasyonlarda olması gereken,

metabolizmanın çeşitli faaliyetlerini düzenleyen hayati kimyasal malzemelerdir. Ağır

metaller biyolojik proseslere katılma derecelerine göre yaşamsal ve yaşamsal

olmayan olarak sınıflandırılırlar. Yaşamsal olarak tanımlananların organizma

yapısında belirli bir konsantrasyonda bulunmaları gereklidir ve bu metaller biyolojik

reaksiyonlara katıldıklarından dolayı düzenli olarak besinler yoluyla alınmaları

zorunludur. Örneğin bakır hayvanlarda ve insanlarda kırmızı kan hücrelerinin ve bir

çok oksidasyon ve redüksiyon prosesinin vazgeçilmez parçasıdır Endüstriyel

atıksular içerdikleri ağır metal iyonları ile günümüzde en önemli çevre sorunlarından

birini oluşturmaktadır. Atıksuların alıcı ortama ulaşması sucul yaşamı etkilemekte ve

su kaynaklarının içme suyu amaçlı kullanılması durumunda ise pahalı arıtma

tekniklerinin uygulanmasını gerekli kılmaktadır. Atıksularda ağır metal bulunması

evsel nitelikli atıksuların arıtma verimini etkilemekte ve oluşacak çamurun özellikle

tarımsal amaçlı kullanımını imkansız hale getirmektedir.

(http://www.metalurji.org.tr).

1.2.1 Kurşun Kurşun metali metalik gri renkte olup, yumuşaktır. Metalik parlaklığa

sahiptir. Atom numarası 82 ve kütle numarası 207,19 dur. Korozyona karşı dayanıklı

ve kolayca şekillendirilebilen bir metaldir. Özgül ağırlığı 11,4 gr/cm3'tür

(http://tr.wikipedia.org).

Kurşun, yaklaşık 16 mg/kg konsantrasyonla yer kabuğunun doğal bir

http://www.metalurji.org.tr


http://tr.wikipedia.org)


6

bileşenidir. Kurşun belirli sayıda mineralin içerisinde bulunur, bunlardan birisi

galenit (Kurşun sülfür) dür. Galenit, kübik yapıdaki kristallere sahip, parlak ve metal

görünümünde bir mineraldir. Bazı kurşun mineralleri Seruzit (PbCO3), Anglezit

(PbSO4), Krokit (PbCrO4) sayılabilir (Baykurt, 1979).

Kurşun boru, boya, akü vb. sanayi dallarında kullanılmaktadır. Belirtilen

standarttan fazlası böbrek ve beyin faaliyet bozukluklarına neden olmaktadır

(Samsunlu, 1999).

Kurşun birçok ülkede çok geniş kullanım alanına sahiptir. Madencilik ve

işlenme prosesleri ve elde edilen ürünlerin kullanılması sonucunda çevre kirliliğine

neden olmaktadır. Dolayısıyla kurşun, havada, yiyeceklerde, suda, toprakta, tozlarda

mevcuttur. Kurşun, çevrede çoğunlukla inorganik formda bulunur. Fakat kurşunlu

benzin kullanımından ve metil kurşun bileşiklerini meydana getirmek için kullanılan

doğal alkinasyon proseslerinden az miktarda organik kurşun ortaya çıkmaktadır. Her

ne kadar daha yüksek düzeylerde de tespit edilmişse de bunlar çoğunlukla

endüstriyel kirlenme sonucunda oluşmuştur ve bazı doğal mekanizmalar seviyeyi

kontrol altında tutmaktadır (Harrison, 1985).

Toprakta hareketsiz halde bağlandığından, en üst toprak tabakalarında birikir.

Biriken kurşun bileşikleri karbonat, fosfat ve sülfat gibi çok zor çözünen bileşiklere

dönüşmektedir. Yüksek derecede kurşun birikimi olan bitkilerden, besin zinciri ile diğer

canlılara geçen kurşun, zehir etkisi yapabilmektedir. Bazı bitkilerin kurşun birikimine

karşı toleransı yüksektir. Örneğin turp bitkisi, toprak üstü organlarında 136 ppm,

yumrularında 498 ppm kurşun biriktirdiği halde zarar görmeden gelişebilmektedir.

İnsanların katı besin maddeleriyle aldığı günlük kurşun miktarının 600 mikrogramı

geçmemesi gerektiği bildirilmektedir (Çepel, 1997).

Kurşun insan faaliyetleri ile ekolojik sisteme en önemli zararlı veren ilk metal

olma özelliği taşımaktadır. Kurşun atmosfere metal veya bileşik olarak yayıldığından

ve her durumda toksik özellik taşıdığından (Çalışma ortamında izin verilen sınır 0,1

mg/m3) çevresel kirlilik yaratan en önemli ağır metaldir.1920'lerde kurşun bileşikleri

(Kurşuntetraetil Pb(C2H5)4 ) benzine ilave edilmeye başlanmıştır ve bu kullanım

alanı kurşunun ekolojik sisteme yayınımında önemli rol oynar (227.250 ton/yıl

ABD). Günümüzde kurşunsuz benzin kullanımı ile atmosfere kurşun yayınımı


7

azalmakla beraber kurşunsuz benzin bileşiminde bulunan kurşun bir çok birincil

metal üretim aşamasından atmosfere kurşun ve bileşiklerinin yayınımı devam

etmektedir. Dünyada en yaygın kurşun kullanımı Kuzey Amerika’dadır ve yıllık

tüketim 1,300,000 ton seviyelerine ulaşır ve bu kullanım koşullarında atmosfere

atılan miktar yıllık 600,000 ton seviyelerine ulaşır (Evers, 1995).

Kurşunun çoğu kemiklerde depolanmasına rağmen beyne, anne karnındaki

cenine ve anne sütüne de geçebilmektedir. Bebekler ve çocuklarda düşük olan kurşun

oranı, ilerleyen yaşla beraber, kurşuna maruz kalınmasıyla artış göstermektedir.

Kanda 40 mg/l seviyesini aşınca tansiyon artırıcı etki de ortaya çıkar. Diğer taraftan

kronik kurşun alınımı ile sperm sayısı ve morfolojisinde sınırlanır. Dünya sağlık

örgütü sınıflandırmasına göre (1995) kurşun 2. sınıf kansorejen gruptadır (Evers,

1995).

Kurşun endüstride çok kullanılan maddelerin başında gelmektedir. Özellikle

petrol endüstrisi, akümülatör, otomobil, çeşitli makine ve cihaz üretiminde, kaplama,

kurşun boru, tesisat malzemesi yapımında, mermi çekirdeği ve muhtelif silah ve araç

gereç imalatı için alaşım olarak, kabloların kaplanması, paket mührü kurşunu,

muhtelif ambalaj maddesi imalatında, matbaa harfleri imalat ve kalıp yapımında,

kurşun oksit, kurşun kromat, bazik kromat, toz kurşun gresi, kurşun borosilikat

üretiminde, aside dayanıklı depo içi kaplamaları, titreşimi önleyici bloklar, X

ışınlarından korunma için, lehim olarak, anot olarak ve av saçması yapımında,

pillerin, boyaların, yakıtların, kibritlerin, fotoğraf materyallerinin ve patlayıcıların

üretiminde bir endüstriyel hammadde olarak kullanılmaktadır (Patterson, 1977).


8

Çizelge 1.3 de bazı endüstrilerin atıksularında bulunan kuşun miktarları

verilmiştir (Patterson, 1977).

Çizelge1.3. Endüstriyel Atıksulardaki Kurşun Seviyeleri (Patterson, 1977) Endüstri Konsantrasyon (mg/l)

Batarya üretimi 0.4-319.4 Partikül kurşun 0.4-66.5 Çözünür kurşun 0.5-25 Kaplama 0-140 Kaplama asit suyu 10 Televizyon tüpü üretimi 380-400 Baskılı devre kart üretimi 1.65 Cam üretimi 0.43-100 Porselen emaye kaplama 2.9 Klor-alkali tesisi 1.160 Maden proses suyu 0.018-0.098 Cephane tesisi 6.5 Organik tetraetil kurşun üretimi 126.7-144.8 İnorganik tetraetil kurşun üretimi 66.1-84.9 Kullanılmış mürekkep 94 Boya ve mürekkep formülasyonu 1-200 Boya üretimi 1.1-10 Pigment üretimi 0.2-843 Tekstil boyama 8.4 Çelik üretimi( vakumla gaz giderimi) 0.47-1,39 Lastik hortum üretimi 63 Dökümhaneler 7.7-170


9

Çizelge1.4 de su kirliliği kontrol yönetmeliğine göre bazı endüstriyel atıkların alıcı ortama deşarjında maksimum kurşun değerleri verilmiştir.

Çizelge 1.4. S.K.K.Y’ye göre Bazı Endüstriyel Atıkların Alıcı Ortama Deşarjında Maksimum Kurşun Değerleri

SEKTÖR KOMPOZİT

NUMUNE* (2Saatlik) (mg/L)

KOMPOZİT NUMUNE* (24 Saatlik) (mg/L)

Maden Sanayi (demir ve demir dışı metal cevherleri, kalsiyum, florür, grafit vb. cevherlerin hazırlanmsı

0.5

-

Maden Sanayi (seramik ve toprktan kap kacak yapımı vb)

1,0 -

Cam sanayii - 1,0 Kimya Sanayi (boya hammade ve yardımcı madde üretimi vb.) 2,0 1,0

Kimya Sanayi (petrokimya ve hidrokarbon üretim tesisleri) 1,0 0,5

Metal sanayi (demir-çelik üretimi) - 0,5 Metal Sanayi (demir-çelik işleme, kurşunlama ve patentleme üniteleri)

- 2,0

Metal Sanayi (genelde metal hazırlama ve işleme)

2,0

1,0

Metal sanayi (galvanizleme) 1,0 - Metal sanayi (iletken plaka imalatı) 1,0 - Metal sanayi (akü imalatı) 1,0 - Metal sanayi (demir ve demir dışı dökümhane ve metal şekillendirme)

2,0

-

Seri makine imalatı, elektrik makineleri teçhizatı, yedek parça sanayi

2,0

1,0

Taşıt fabrikaları 0,3 -

Katı atık değerlendirme 2,0 1,0

* Kompozit numune; evsel ve endüstriyel atıksularda belirli zaman aralıklarında atıksu debisiyle orantılı olarak alınan karışık numune

1.2.2. Kadmiyum

Kadmiyum, kimyasal simgesi Cd olan gümüş beyazlığında, elektrik,

seramik, pil ve akü sanayisinde kullanılan yumuşakca, kanserojen toksik bir ağır

metal elementtir. Atom numarası 48, atom ağırlığı 112.40, erime noktası 320 °C,

Özgül ağırlığı 8.6 gr/cm3'tür ( http://tr.wikipedia.org).



10

Kadmiyum insan için mutlak gerekli bir element değildir. Toprakta, bitkilerde

ve insan besinlerinde bulunur. Kadmiyum; çevreye maden işletmeleri, pil, boya ve

plastik sanayinden, taşıt araçlarından, demir ürünleri ve kaplama sanayinden çevreye

yayılır. Ayrıca mineral gübrelerden, pestisitlerden arıtma ve çamurlarından da

kaynaklanabilir. Standartlarında belirtilen miktarlar aşılırsa, yüksek kan basınçlarına

ve böbrek bozukluklarına sebep olur (Samsunlu, 1999).

Kadmiyum doğada sarı renkli kadmiyum sülfür (CdS) şeklinde,çinko filizi ile

birlikte bulunur. Metalik kadmiyum korozyona dayanıklı olduğundan geniş kullanım

alanı bulunmaktadır. Alaşım, kaplama, cila, boya gibi maddelerin yapımında sıklıkla

kullanılır.

En toksik çevresel kirleticilerden olan kadmiyum, düşük konsantrasyonlar da

bile biyolojik sistemler üzerinde son derece zararlı bir etkiye sahiptir. Kadmiyum

çevre kirliliği görülen denizlerde canlı vücuduna alınarak birikmekte olduğu ve

değişik seviyelerde toksik etkiler yarattığı tespit edilmiştir. Gökkuşağı alabalığında

kadmiyum birikimi ve biyolojik etkilerini araştırmışlardır. Bu araştırma sonucunda

kadmiyumun alabalıklarda en fazla karaciğer, böbreklerde ve solungaçlarında

biriktiğini tespit edilmiştir (Ho ve ark., 2002).

Kadmiyum en çok yer kabuğunda bulunur. Her zaman çinko ile kombinasyon

halinde bulunur. Kadmiyum ayrıca endüstrilerde çinko, kurşun ve bakır

ekstraksiyonunun kaçınılmaz yan ürünüdür. Daha sonra doğaya başlıca toprak yolu

ile girmektedir çünkü kadmiyum gübre ve pestisitlerde bulunmaktadır. Kadmiyumun

insanlar tarafından yüksek alımı başlıca gıdalar yoluyla olmaktadır. Kadmiyum

bakımından zengin gıdalar insan vücudunda kadmiyum konsantrasyonunu oldukça

arttırabilir. Karaciğer, mantar, kabuklu deniz ürünleri, midye, kakao tozu ve deniz

yosunu bu gıdalara bazı örneklerdendir (Ho ve ark., 2002).

İnsanlar sigara içtiklerinde, yüksek miktarda kadmiyuma maruz kalırlar.

Tütün dumanı kadmiyumu akciğerlere taşır. Kan da vücudun diğer kısımlarına taşır.

Vücudun bu kısımlarında toksik etkiye neden olabilir. Diğer yüksek miktarlarda

maruz kalmalar tehlikeli atık bölgelerine veya kadmiyumu hava ile serbest bırakan

fabrikalara yakın yerlerde yaşayan insanlarda ve metal rafinasyon endüstrisinde

çalışan insanlarda görülmektedir. İnsanlar kadmiyumu soluduklarında, ciddi olarak


11

akciğerlere zarar verebilir. Hatta bu ölüme bile neden olabilir (www.atsdr.cdc.gov).

Kadmiyum ilk olarak karaciğere kan yolu ile taşınır. Orada, kompleks oluşturmak

için proteinlerle birleşerek, böbreklere taşınır. Kadmiyum böbreklerde birikir ve

burada filtreleme mekanizmasına zarar verir. Bu da, elzem proteinlerin ve şekerin

vücuttan atılmasına ve sonuçta da böbrek rahatsızlığına neden olur. Kadmiyumun

böbreklerde birikmesinden önce insan vücudundan atılması çok uzun bir süre

almaktadır.

Gıdalardan gelen kadmiyum toksisitesi nadirdir ve sadece çevresel

kirlenmeden sonra veya kadmiyum miktarı yüksek gıdaların kronik alımından sonra

meydana gelmektedir (http://www.lenntech.com).

Kadmiyumdan kaynaklanan akut zehirlenmede öncelikle halsizlik, baş ağrısı,

ateş, terleme, kaslarda gerilme ve ağrıyla beraber kusmayla 24 saat içinde ortaya çıkar ve

3. gün en şiddetli belirtileri göstererek 1 hafta içinde yeni bir yükleme söz konusu

değil ise kaybolmaya başlar. Kronik kadmiyum zehirlenmesinde ortaya çıkan en

önemli etki özellikle akciğer ve prostat kanseridir. Kronik zehirlenme böbrek hasarı ile

ortaya çıkar ve idrarda düşük moleküllü protein görülür. Aşırı dozda kadmiyum alınımı

(60-480 µg/gböbrek) böbrekler üzerinde tahrip edici etkinin ortaya çıkmasına yol açmaz ve

etki tüm canlılarda görülmektedir. Kadmiyum zehirlenmesine bağlı olarak kemik

erimesi ve buna bağlı hastalıklarda görülür. Diğer taraftan kansızlık, dişlerin dökülmesi

ve koku duyumunun yitirilmesi de önemli etkilerdir. Dünya sağlık örgütü

sınıflandırmasına göre (1993) kadmiyum 1. sınıf kansorejendir (www.epa.gov).

Kadmiyumun topraktaki tipik yoğunluğu 0.5kg/ha dan azdır. Zehir etkisi 0.1-1.0

mg/l toprak çözeltisi olarak bildirilmektedir. Atıksu ile sulama yapılacaksa sınır değer

5-20 kg/ha alınmalıdır. Sürekli olarak süperfosfatla gübrelenen topraklarda zehir etkisi

yapacak kadar birikebilmektedir (Çepel, 1997).

Çizelge 1.5’de Su Kirliliği kontrol yönetmeliğine göre endüstriyel atıksuların

alıcı ortama deşarj standartlarında müsaade edilen maksimum kadmiyum

konsantrasyon değerleri verilmiştir (Tehlikeli Maddelerin Su ve Çevresinde Neden

Olduğu Kirliliğin Kontrolü Yönetmeliği,2005).

http://www.atsdr.cdc.gov)

http://www.lenntech.com)

http://www.epa.gov)


12

Çizelge1.5. Kadmiyuma İlişkin Sektörel Bazda Deşarj Limitleri ve Kalite Kriterleri (SKKY, 2005) Tehlikeli Madde Adı

Sektörler Deşarj Limitleri

(Aylık Ortalama Limit Değerler)

Kalite Kriterleri -İç Yüzeysel sular -Haliç Suları -Haliç Suları Dışındaki İç Kıyı Suları -Bölgesel Sular

KADMİYUM

1-Çinko madenciliği, çinkonun rafine edilmesi, kadmiyum metali ve demirsiz metal endüstrisi

2-Kadmiyum bileşiklerinin imalatı

3-Boya Maddesi Üretimi

4- Stabilizatör İmali

5-Birincil ve İkincil akümülatör İmali

6-Elektrolitik Kaplama

7-Fosforik Asit ve/veya Fosfatlı Kayadan Gübre İmali

0.2 mg/L

0.2 mg/L

0.2 mg/L

0.2 mg/L

0.2 mg/L

0.2 mg/L --

5 g/kg

5 g/kg

5 g/kg

5 g/kg

5 g/kg

- İç Yüzeysuları 5µg/L - Haliç Suları: 5µg/l -Bölgesel Sular 2,5µg/L - Haliç Suları Dışındaki İç Kıyı Suları 2,5µg/L

1.2.3. Bakır

Bakırın atom numarası 29 ve kütle numarası 63.55 tir. Özgül ağırlığı 8.920

g/cm3’dir. Oda sıcaklığında turuncu renkli yumuşak metaldir. Bakır yer kabuğunun

yapısında kovallin (CuS), kalkosin (Cu2S), bornit (Cu5FeS4), kalkopirit (CuFeS2)

mineralleri şeklinde bulunur (http://tr.wikipedia.org).

Çok değişik alanlarda kullanılır. Yüzeysel sularda bakır 1.0 mg/L’nin altında

bile su bitkilerine zehirli etki yapabilir. Bağcılıkta, pestisit olarak ve zaman zaman

alglerin yok edilmesi için bakır tuzları kullanılabilir. Bazı balıklar için 1 mg/L



13

konsantrasyonda bile toksik olabilir (Samsunlu, 1999).

Bakır alglerin gelişimi için gerekli olan bir besi maddesidir. Fakat yüksek

konsantrasyonlarda geniş ölçüde algleri öldürmekte kullanılır. Deniz suyunda hem

partikül formunda hem de organik kompleksler halinde bulunur. Okyanuslarda

denizlerdekinden daha fazla bakır vardır (Kratochvil, 1998 ; Volesky, 1989).

Bakır insanda beyin, deri, karaciğer, pankreas ve kalp kasında birikmesi

sonucu “Wilson Hastalığına” sebep olduğu belirlenmiştir. EPA’nın verilerine göre

bakır konsantrasyonu atık sularda 1,3 mg/l üzerinde olmamalıdır. İstenilen bu

değerde bakırı tutabilmek için çok yüksek arıtım teknolojisi gerekmektedir. Bakır,

kirli suda Cu+2 iyonları, hidroliz ürünleri CuCO3 veya organik kompleksleri şeklinde

bulunur (Patterson, 1977; Zajic, 1971).

Bakır, üstün fiziksel ve kimyasal özelliklerinden dolayı endüstride yaygın

olarak kullanılmaktadır. Bakırın kullanıldığı sektörler; elektrik ve elektronik sanayi,

inşaat sanayi, ulaşım sanayi, endüstriyel ekipman yapımı, kimya sanayi,

kuyumculuk, boya sanayi ve turistik eşya yapımı şeklinde tanımlanabilir.

Mücevher üreticileri direkt olarak ya da gümüş veya diğer değerli metaller

için temel metal olarak bakır kaplama kullanırlar. Bakır, baskılı devre levhalarında

dışında kullanılır. Bakır ayrıca alkalin Bemberg yapay ipek proseslerinde kupro

amonyum tuzu olarak çalışır. Bakır yatakları madencilik atıkları ve asit madeni

drenajları önemli miktarda erimiş bakırı atık akımları dağıtır (Patterson, 1977).

Bakır kanalizasyonda kullanılan bakır boruların korozyonu sonucunda da

doğal sulara gidebilir. Bunu nedeni ise bakırın asidik ortamda korozyona

uğramasıdır. Bu durum sular kalsit yataklarına verilerek nötralize edilir. Böylece

hem korozif şartlar ortadan kalkar, hem de bakır iyonları elimine edilmiş olur.

Çizelge 1.6’de Su Kirliliği kontrol yönetmeliğine göre endüstriyel atıksuların

alıcı ortama deşarj standartlarında müsaade edilen maksimum bakır konsantrasyon

değerleri verilmiştir (Su Kirliliği Kontrol Yönetmeliği,1988).


14

Çizelge 1.6. Endüstriyel proses atıksularındaki Bakır Konsantrasyonu (Su Kirliliği

Kontrol Yönetmeliği,1988).

PROSES BAKIR

Konsantrasyon (mg/L)

Yüzey Durulama 0-120

Bakır Kaplama Banyosu Durulama 2,2-183

Kaynak Teli Bakır Kaplama 3,640-34

Cihaz Üretimi 0,06-11,0

Entegre Devre Üretimi 0,23

Devre Tahtası 16,5-77

Otomobil Isıtıcı Üretimi 24-33

Metal Sonkat 0,5-5

Gümüş Kaplama 3-900

Pirinç Kaplama 0,2-44

Pirinç İşletmeleri Durulama 4,4-888

Pirinç İşletmeleri Bikromat Asitle Temizleme 4,5-74

Pirinç Ve Bakır Tel İşletmeleri 20-124

Pirinç İşletmeleri Durulama 19-74

Bakır Boru İşletmeleri 70(ORT)

Bakır Madeni Ekstraksiyonu 0,28-0,33

Altın Madeni Ekstraksiyonu 3,2-20

Asit Madeni Drenaj 0,12-128

Boya Formülasyonu 0,04-0,4

Mürekkep Formülasyonu 0,01-6,4

Boya Mürekkep Formülasyon8u 0-100

Ahşap Koruma 0,05-1,1

Bakır Sülfat Üretimi 221-433

Güç Tesisleri Buhar Kazanı Temizleme Atıkları 0-334

Petrol Rafinerileri 0-1,04

Zamk Ve Katkı Kimyasalları 0-6,0

Porselen Parlatmak 0-12,0


15

Aşağıdaki Çizelge 1.7 de Su Kirliliği Kontrol.Yönetmeliğine göre bazı

endüstriyel atıksuların alıcı ortama deşarjında maksimum bakır değerleri

verilmiştir.

Çizelge l.7. S.K.K.Y’ye Göre Bazı Endüstriyel Atıksuların Alıcı Ortama

Deşarjında Maksimum Bakır Değerleri SEKTÖR KOMPOZİT

NUMUNE* (2Saatlik)(mg/L)

KOMPOZİT NUMUNE*

(24 Saatlik)(mg/L)

Maden Sanayi (demir ve demir dışı metal cevherleri, kalsiyum, florür, grafit vb. cevherlerin hazırlanması

5 3

Kimya Sanayi (petrokimya ve hidrokarbon üretim tesisleri) 1,0 0,5

Metal sanayi (genelde metal hazırlama ve işleme) 3,0 1,0

Metal sanayi (Galvenizleme) 2,0 -

Metal sanayi (dağlama) 2,0 -

Metal sanayi (iletken plaka imalatı) 2,0 -

Metal sanayi (akü imalatı) 2,0 -

Metal sanayi (sırlama, emayeleme,mineleme tesisleri) 2,0 -

Metal sanayi( taşlama, zımparalama tesisleri) 1,0 -

Metal sanayi (cilalama, vernikleme tesisleri) 2,0 -

Metal sanayi (laklama, boyama) 2,0 -

Metal sanayi (demir ve demir dışı dökümhane ve metal şekillendirme)

2,0 -

Taşıt fabrikaları 0,3 -

Katı atık değerlendirme 3,0 -

* Kompozit numune, evsel ve endüstriyel atıksularda belirli zaman aralıklarında atıksu

debisiyle orantılı olarak alınan karışık numune.

1.3. Sulakalanlar ve Atıksu Giderimindeki Kullanımı

Su, toprak, bitkiler ve mikroorganizmalar doğal ortamlarda bir araya

geldiğinde bir çok fiziksel, kimyasal ve biyolojik proses kendiliğinden oluşur. Doğal

arıtım sistemleri, bu avantajın kullanarak atıksuların doğada arıtılması olarak


16

tanımlanabilir. Doğal arıtım sistemleri, diğer sistemlere göre basit inşaat, basit

işletme, proses kararlılığı, düşük çamur üretimi, düşük maliyetler gibi karakteristik

özelliklerden dolayı gelişmekte olan ülkeler için; çevre sorunlarının çözümünde

önemli bir alternatif durumundadır.

Doğal arıtım sistemlerini, atıksu arıtımında önemli kılan üç temel işlev vardır

(Sarıalioğlu, 2003).

1. Kirleticilern, yüzey toprağında ve/veya bitkisel ortamda tutulması

2. Mikroorganizmaların organik bileşikleri kullanıp parçalaması

3. Sabit bir arıtım seviyesi sağlanmasındaki düşük enerji ve bakım maliyetleri

Sulakalanlar, tüm insan toplulukları ve karasal doğal hayatın korunmasında

çok önemli rol oynamaktadır. Bu ekosistemler, suya dayanıklı bitki türleri ile suya

doygun toprakların bulunduğu su kaplı arazilerdir. Ramsar sözleşmesine göre

sulakalan, doğal ya da yapay; sürekli ya da mevsim; tatlı ya da tuzlu, durgun ya da

akan su kütlelerini, bataklıkları, turbalıkları ve gelgitin çekilmiş anında derinliği altı

metreyi aşmayan suları tanımlamaktadır (http://www.ramsar.org/index).

Atıksular doğal veya çeşitli şekillerde düzenlenmiş yapay sulak alanlarda

arıtabilmektedir. Bir yapay sulak alan sistemi; özel olarak tasarlanan yataklarda

yetiştirilen bitkiler vasıtasıyla atıksuyun arıtılması esasına dayanmaktadır. Bu

arıtma sistemleri evsel, endüstriyel ve tarımsal atıkların arıtımı için kullanılan düşük

masraflı arıtma alternatifleri olarak tanımlanmaktadır (Reddy, ve diğ.1997). Çeşitli

bataklıkların doğal sulak alan olarak kullanılmasına karşın genellikle sulakalan

sistemleri yapay olarak oluşturulmaktadır (Kadlec, 1995). Sistem, genellikle pahalı

ekipmanlara ihtiyaç duymaz. Enerji ihtiyacı fazla değildir. Bakımı, onarımı ve

işletmesi kolaydır.

Sulakalanlar, ortamdaki güneş enerjisini kullanabilme ve kendi kendini

yenileyebilme kapasitesine sahiptirler. Aynı zamanda birçok canlı türüne yaşama

alanı sağlayarak yabani hayat oluştururlar. Ortamdaki karbondioksiti tüketip oksijen

üreterek atmosferin doğal dengesinin korunmasını sağlayabilirler. Organik maddeyi,

askıda katı maddeyi, besinleri, toksik maddeleri, ağır metalleri ve biyolojik

unsurları giderebilmesinden dolayı yüksek miktarda arıtım kapasitesine sahiptirler.

http://www.ramsar.org/index)


17

Şekil 1.2’de yapay sulak alan sistemlerinin şekil olarak gösterimi verilmiştir

(http://www.khgm.gov.tr/aritma_prj).

Şekil 1.2. Yapay sulak alan sisteminin şekil olarak gösterimi

(http://www.khgm.gov.tr/aritma_prj)

Yapılan çalışmalarla arıtma verimliliği ispatlanmış güvenilir sistemlerdir.

Yapılan çalışmalara göre, farklı bitki türüne ve akış şekline sahip sulakalanlarda

evsel atıksu arıtımında, genel olarak, %80-99 BOİ5, KOİ ve bakteri giderimi, %92-

95 AKM, %30-80 toplam azot ve %20-70 toplam fosfor giderimi elde edildiği rapor

edilmiştir (http://www.khgm.gov.tr/aritma_prj).

Şekil 1.3’de doğal arıtma sistemlerine örnek gösterilmektedir. Sistemin

birinci kademesini mevcut fosseptik yapıları oluşturmaktadır. Fosseptik çıkış suları

ile beslenen yapay sulakalanlar da yapılan arıtma sonucunda, Yönetmeliklerinin

öngördüğü değerlerin altında kirletici konsantrasyonlarına ulaşmak mümkün

görülmektedir. Bu durumda kırsal yerleşim yerlerimize ait atıksular alıcı ortamlara

güvenle deşarj edilebilir değerlere ulaşacaktır.

http://www.khgm.gov.tr/aritma_prj)




18

Şekil1.3. Örnek bir doğal arıtma sistemi (http://www.khgm.gov.tr/aritma_prj)

Sulak alanlar genel olarak oluşturulma şekillerine göre doğal ve yapay olarak

ikiye ayrılabilirler.

1.3.1 Doğal Sulakalanlar

Doğal sulakalanlar, arıtım için gerekli dizayn kriterlerinin olmadığı çevresel

şartlara bağlı oluşan sulakalanlardır. Doğal sulakalanlar da arıtım ana hedef değildir.

Bu yüzden doğal sulakalanlara deşarj, ileri veya ikincil arıtma sonrasında olma şartı

istenilir. Ana hedef doğal sulakalanlara deşarj ile doğal yaşamın değişimi doğal

ekosistemde bozucu rol oynayabilir (Metcalf ve Eddy, 1991).

Doğal sulak alanlar dünyanın her yanında bulunurlar. Kara ile denizin veya

bir tatlı su kaynağının birleştiği yerlerde bulunurlar. Doğal sulak alanlar bitki ve

havan yönünden zengin ekosistemlerin korunmasında önemli rol oynarlar. Genellikle

su ile doymuş zemin şartlarına sahiptir. Sığ sularda öfotik tabakada yetişen çok bol

köklü bitkiler vardır. Doğal sulak alanlarda fotoplaktonlarda bulunur. Doğal ıslak

alanlardan arıtma sistemlerinin bir bölümü olarak yararlanılır (Arceivala, 2002).

Doğal sulak alanlarda en çok rastlanan bitki türleri şunlardır:

Acer negundo, Acorus calamus, Anus serrulata, Carex spp., Ceratophyllum

demersum, Cyperus esculantus, Eichhornia crassipes, Hydrocotyle umbellata, İris

veriscolor, İuncus effusus, Lemna minor, Nuphar luteum, Nyssa sylvatica,

Phragmites australis, Pondetria cordata, Populus deltoides, Potamogeton nodosus,

Sagittaria latifolia, Salix nigra, Scirpus americanus, Scirpus validus, Sparganium

eurycarpum, Ttaxodium distichum, Typha latifolia (Knight, 1992).



19

1.3.2 Yapay Sulakalanlar

Yapay sulak alanlar ya özel değeri olan vahşi hayatın korunması amacıyla ya

da atık su arıtımı, maden drenajı veya yağmur suyu drenajı amacıyla insanlar

tarafından inşa edilirler. Yapay sulak alanlarda köklü bitkilerde yaşar. Ancak

sivrisinek probleminden ve kötü koku oluşmasından korunmak için yüzen bitkiler de

tercih edilir (Arceivala, 2002).

Şekil 1.4. Yapay sulakalan sisteminin basit olarak görünüşü (Yılmaz, 2003)

Yapay sulakalanlar doğal sulakalanların arıtma kabiliyetlerinin tamamını

gerçekleştirebilen, ayrıca doğal sulakalanlara atıksu deşarjdaki sınırlayıcı engellerin

olmadığı ve arıtım hedeflerine göre dizayn edilebilen sistemlerdir. Şekil 1.4 Yapay

sulakalanlarda organik maddenin ayrışması bitki ile bakterinin ortak yaşamı ile

gerçekleşmektedir. Bu reaksiyonlarda fotosentezle oksijen üretilirken bu oksijen hem

bitkilerin solunumuyla tüketilir hem de aerobik ve anaerobik bakteriler tarafından

organik maddelerin ayrışmasında kullanılır. Aerobik ve anaerobik sıvı kısımda

askıda yaşayan ve sedimentlerde, döküntülerde, ara yüzeylerde ve suya batık bitki


20

köklerinde biyofilm halinde yaşayanlar olmak üzere iki çeşittir (Metcalf ve Eddy,

2000; Metcalf ve Eddy, 2004 ). Yapay sulak alanlarda organik maddelerin ayrışması

bitki ile bakteri arasındaki ortak yaşam neticesinde oluşmaktadır. Bu reaksiyonlarda

fotosentezde oksijen üretilirken bu oksijen hem bitkilerin solunumuyla tüketilir, hem

de aerobik veya fakültatif bakteriler tarafından girişteki organik maddelerin

ayrıştırılmasında kullanılır. Bakterilerce organik maddelerin ayrıştırılması sonrası

karbondioksit ve amonyak bileşikleri oluşurken bunlar bitkiler tarafından

kullanılmaktadır (Epa, 2000).

Yapay sulak alanlar, aşağıda belirtilen maksatlarla kullanılırlar:

• Yerleşim birimlerinde septik tanklardan (veya imhoff tanklarından)gelen

atıksuları arıtılması.

• Yüksek deşarj standartlarını sağlamak amacıyla, havalandırmalı lagünlerde

veya konvansiyonel arıtma tesislerinde arıtılmış atıksulara üçüncü derece

arıtma sağlanması.

Bu tip arıtmanın hangi büyüklükte nüfuslara uygulanacağı, mevcut arazi

durumu, iklim, zemin şartları ve diğer faktörlere bağlıdır (Arceivala, 2002).

Yapay sulak alanların tasarımında dikkat edilecek hususlar aşağıdaki şekilde

sıralanabilir.

• Topografya,

• Toprak özellikleri,

• Taşkın tehlikesi,

• Mevcut toprak kullanımı,

• Klima gibi özelikleri barındıran yer seçimi,

• Gerekli ön arıtma işlemleri

• Bitki seçimi

• Kullanılacak olan tasarım parametreleri

Yapay sulak alanların kullanarak yapılan atıksu arıtma sistemleri genellikle

iki şekilde sınıflandırılır (Crites, 1995):

• Serbest Yüzey akışlı sistemler,

• Yüzeyaltı (subsurface) akışlı sistemlerdir.


21

1.3.2.1. Serbest Yüzey Akışlı Sulakalanlar

Su derinliği 0,1-0,6 m. tabanı az geçirimli bariyer veya zemin olan üzerinde

bitkiler yaşayan havuz ya da kanal biçimindeki sistemlerdir. Bitkilerin asp, gövde ve

kökleri ile akım yavaş ve düzenlidir. Hidrolojik rejimi doğal sulakalanlara

benzememektedir. Bu sulakalanlar içerisinde tüm bitki türleri yaşayabilmektedir.

Genellikle ikincil veya ileri arıtım amaçlı dizayn edilir. Genelde fakültatif lagünlere

benzer olsalar da sığ olanları aerobik lagünlere benzerdir. Bitkilerden dolayı net

karbon üretimi fakültatif havuzlardan daha yüksektir. Şekil 1.5 da yüzey akışlı

sulakalanlar gösterilmiştir. Çizelge 1.8’de serbest su yüzeyli sistemlerin dizayn

parametreleri verilmiştir (Kadlec ve ark., 1996).

Şekil 1.5 Serbest yüzey akışlı sulakalanlar (Kadlec ve ark., 1996)

Şekil 1.5. Serbest yüzey akışlı sulakalanlar (Kadlec ve ark., 1996)


22

Çizelge 1.8. Serbest su yüzeyli sistemlerin dizayn parametreleri Dizayn Parametreleri

Bekleme Zamanı (gün) 2-5 BOİ; 7-14 Amonyum

BOİ yükleme hızı (1b.ac/day) <100

Su derinliği (m) 0,1-0,6

Görünüm oranı 2:1 veya 4:1

Bitkisel alan(%) 70-100

Hasatlama sıklığı(yıl) 3-5

Beklenen Çıkış Kalitesi

BOİ (mg/L) <15

Akm(mg/L) <15

TN(mg/L <10

TP(mg/L) <5

1.3.2.2. Yüzey Altı Akışlı Sulakalanlar

Yüzey altı akışlı sulakalanlar, az geçirimliliğe neden olacak şekilde çakıl ve

taşların, bitkilerin içinde bulunduğu kanallardan oluşur. Yüzey altı akışlı sulakalanlar

aynı zamanda “kök bölgeli” ya da “çakıl-su kamışı filtreleri” olarak da tanımlanırlar.

Bu sistemler veya ileri arıtım amaçlı dizayn edilir (Metcalf ve Eddy, 1991). Yüzey

altı akışlı sistemler yüzey akışlı sistemlere nazaran daha düşük bir alan gerektirirler

ve koku ve sivrisinek problemine neden olmazlar. Yüzey altı akışlı sulakalanlara ait

bir sistem Şekil 1.6’de gösterilmiştir.

Şekil 1.6. Yüzey altı akışlı sulakalan (Cooper, 1993)


23

Yatay yüzey altı akışlı sulakalanlar, en yaygın kullanılan sistemlerdir. Yüzey

altından giren atıksu çıkış bölgesine ulaşana kadar gözenekli yatak malzemesi içinde

yavaş akarken aerobik ve anaerobik bölgelere temas eder. Aerobik bölge olarak

belirtile yerler substrat ortamına oksijen transferi yapan köklerin yakın çevresidir.

Çizelge 1.9’da ekilmiş sulak alan tasarım parametreleri verilmiştir (Cooper ve ark.,

1996).

Çizelge1.9. Ekilmiş Sulakalan Tasarım Parametreleri (Cooper ve ark., 1996). Tasarım Faktörleri Tavsiye Edilen Tasarım Değerleri

SSY YAS Organik yükleme(kg BOİ5.ha-1) 80-110 80-120 Azot yükleme (kg.ha-1.gün-1) TN<60 TN<60 Hidrolik bekleme süresi(gün) 5-14 2-10 Hidrolik Yükleme(cm/gün) 2,5-5 6-8 Su Derinliği (cm) <10(sıcak aylarda)

<45(soğuk aylarda) 30-90

Uzunluk: En Oranı 2:1,4:10:1 0,25:1,5:1 Alan Gereksinimi (m2.m3.gün-1) 10-140 10-70 Konfigürasyon Birden fazla seri ve paralel

reaktör Birden fazla paralel reaktör

Düşey yüzey altı akışlı sulakalanlar, atıksuyun yüzeyinden geniş bir alana

uygulandığı ve tabana kadar düşey istikamette akması sağlandığı sistemlerdir.

Tabandaki drenaj sistemiyle atıksu toplanır. Hızlı drenaj ile atıksu hacmine eşit

miktarda hava çekilerek yatak çok iyi oksijenlendirilmiş olur. Bu da BOİ ve

amonyak giderimini arttırır (Cooper ve ark., 1996). Günümüzde, kullanılan

fizikokimyasal arıtma tekniklerinin çoğu, aşırı derecede kirlenmiş suların doğal

arıtma sistemlerinde meydana gelebilecek arıtım yöntemleri aşağıda verilmiştir

(Dirim, 2006).

1. Bitki ile giderim: Toprakta ve sudaki metal ve organik madde gibi

kirleticilerin giderilmesi amacıyla bitkilerin kullanılmamasıdır. Bitkiler

kirleticileri alarak toprak üstündeki sürgünlerine depo ederler.

2. Bitki ile süzme: Sudaki veya sıvı atıklardaki metallerin veya diğer

kirleticilerin bitki kökleri veya süngerleri kullanılarak emilmesidir. Hava ile

etkileşen sularda yetişen bitkilerde bitki kökleri veya sürgünleri sudaki zehirli

metalleri emer ve değiştirir.


24

3. Bitki ile sabitleme: Bitkiler, topraktaki kirleticileri sabit hale getirerek,

havaya geçmesine yada kirleticilerin toprağın yıkanması sonucu derinlere ve

oradan da yeraltı sularına karışmasına engel olur.

4. Bitki ile buharlaştırma: Kirleticilerin uçucu hale getirilmesi için bitkilerin

kullanılmasıdır. Bitkiler uçucu kirleticileri (selenyum, civa vb.) topraktan

alarak yaprakları vasıtasıyla buharlaşmalarını sağlar.

5. Bitki ile değişim: Bitki köklerinin ve bitkilerle birlikte toprakta yaşayan

mikroorganizmaların, organik kirleticilerin parçalanmasında kullanılmasıdır.

Sucul bitkilerle arıtım sistemlerinin temel biyolojik bileşenleri; yüzücü

bitkiler, batık bitkiler, köklü bitkiler, balıklar, diğer hayvanlar ve planktonik

organizmalardır. Bu arıtım sistemleri serbest akışlı sulak alan sistemlerine benzerdir.

Havuz derinliği sulak alanlardan daha fazladır (0,5-1,8 m). sivrisinek kontrolü ve

arıtma kabiliyetindeki artışı sağlamak için ilave olarak havalandırma yapılır. Yüzücü

bitkiler, lagün ve strabilizasyon havuzlarının çıkış suyundaki alglerin gideriminde

kullanılabilir. Sucul bitki sistemleri için yıllı hidrolik yükleme alan gereksinimi sulak

alan sistemleri ile aynıdır (Yılmaz, 2003).

Son zamanlarda yapılan araştırmalarda sucul bitkilerin atıksudaki patojen

mikroorganizmaları ve kirleticileri yok ettiği gözlenmiş, bu özelliğe sahip bir çok

bitki incelenmiştir (Kadlec ve Knight, 1996). Bunların arasında özellikle etkili

olanlar Phragmites ve Typha latifolia olarak bilinen kamış ve su kamışı türleridir.

Bunlar geniş bir biomasa sahiptirler. Yaprak, gövde ve kök sistemleri vardır. Kök

organları toprak bağlayabilen, topraktaki besin ve iyonları bünyesine sağlayabilen

geniş bir yüzey alanına sahiptir. Ayrıca organları düşey ve yatay yönde gelişir.

Bitkideki damarlar havayı yapraklardan kök ve toprağa iletir. Aerobik

mikroorganizmalar kök etrafında ince bir tabaka oluştururken, anaerobik

mikroorganizmalar altında ürerler (Shutes, 2001).

Su bitkisi içeren bir sistemin besin maddesi giderim etkinliği, kullanılan su

bitkisinin tipine, bitkinin büyüme hızına, suyun besin maddesi içeriğine ve sudaki

fizikokimyasal arıtıma bağlıdır (Reddy, 1987).

Sucul bitkilerle arıtma sistemlerinin kontrolünde dikkat edilmesi gereken

önemli etkenler; bitkilerin hasat edilme sıklığı, sivrisinek problemi ve alg


25

oluşumudur. Bitki hasat edilme gerekliliği su kalite özelliklerine, bitkilerin büyüme

hızına ve buğday biti gibi zararlıların üreme hızına bağlıdır. Besi maddelerin yüksek

oranda giderilebilmesi için sucul bitkilerin sürekli hasat edilmeleri gereklidir.

Örneğin; su sümbülleri her üç yada dört haftada bir hasat edilir. Sadece sık hasat

edilme ile önemli derecede fosfor giderimi sağlanır. Buğday biti (Weevil) su

sümbülü popülasyonunun sağlığı için önemli bir sorun oluşturur. Su sümbülü

kolayca kompost edilebilir. Su mercimeğinin ise sıcak zamanlarda haftada bir kez

hasat edilmesi istenilebilir. Ayrıca su mercimekleri hayvan yemi olarak da

kullanılabilir (Dirim, 2006).

Sucul arıtma sistemlerinde sivrisineklerin üremesi, böyle sistemlerin

kullanılmasına izin verip verilmeyeceği konusunda kritik bir faktördür. Sivrisinek

populasyonunun kontrolü şu stratejileri içerir (Yılmaz, 2003).

1. Sivrisinek balıkları (Gambusia spp.) yetiştirilen göller.

2. Toplam organik yükü azaltıcı daha etkili bir ön arıtma, aerobik şartlara yardım

amacıyla yapılabilir.

3. Geri besleme yapılabilir.

4. Bitkiler daha sık aralıklarla hasat edilebilir.

5. Akşam saatlerinde bitkiler üzerinde su spreylemesi yapılabilir.

6. Kimyasal ve biyolojik kontrol ajanları uygulanabilir.

7. Havalandırma ekipmanları ile oksijen difüzyonu yapılabilir.

Bitki ile iyileştirmede kullanılacak bitkilerin özellikleri aşağıdaki gibidir (Dirim,

2006).

1.Yüksek metal ve kirlilik düzeylerinde yaşabilmeli.

2.Hasat edilebilen kısımlarında yüksek düzeyde metal ve kirletici toplayabilmeli.

3.Hızlı büyüyebilme yeteneği olmalı.

4.Arazide çok miktarda biyokütle üretebilme potansiyeline sahip olmalı.

5.Güçlü ve zengin bir kök sistemi olmalıdır.


26

Sucul bitkilerle arıtım sistemleri, yüzücü bitkiler kullanılan sistemler ve batık

bitkiler kullanılan sistemler diye iki bölüme ayrılır. Sucul bitkiler ile ilgili genel

görünüm Şekil1.7.’de verilmiştir (Stowell ve ark., 1981).

Şekil 1.7. Sucul Bitkiler (Stowell ve ark., 1981).

Su bitkileri havuzlarında su bitkilerinin ve serbestçe yüzen makrofitlerin

yaşaması teşvik edilir. Bu bitkilerin havuzlarda yetiştirilmesinde ki, gaye ağır

metalleri, fenolleri, pestisidleri, nütrientleri, vs. gidermeleri ve kaliteli arıtılmış su

sağlamalarıdır. Su bitkileri sistemleri Şekil 1.8 de gösterilmektedir (Arceivala, 2002).


27

Şekil 1.8. Su bitkileri sistemleri (Arceivala, 2002).


28

Sucul bitkilerle arıtım sistemlerini yüzücü bitkiler, batık bitkiler, köklü

bitkiler, balıklar ve diğer hayvanlar ile planktonik organizmalar oluşturur. Bu

sistemler serbest akışlı su tarlalarına benzerler. Ancak sinek kontrolü ve arıtma

verimini arttırmak için ek olarak havalandırma yapılır. Bu sistemler genel olarak iki

ana grupta incelenebilir (EPA, 1988).

Evsel ve endüstriyel atıksıların arıtılması için son yıllarda geliştirilen pek çok

yöntemin yanında, özellikle iklimi sıcak ve güneşlenme süresinin uzun olduğu

yörelerde, yüzen su bitkilerinin kullanılması giderek yaygınlaşmaktadır. Bu

bitkilerden en iyi verimi almak için ortam şartlarının devamlı korunması

gerekmektedir. Bu bitkilerin atıksulardan besi maddesi giderim etkinliği bitki türüne,

çalışma koşullarına, beslenme suyuna ve çıkış suyu kalitesine bağlıdır (Yılmaz,

2003).

Çizelge 1.10. Atık su ortamında yaygın olarak kullanılan Sucul Bitkilerin ortam

koşulları (Yılmaz, 2003)

Yüzücü bitkiler kullanan sistemlerde fotosentez bitkinin hemen suyun üst

tarafındaki kısım tarafından gerçekleşir. Kökler ise filtrasyon ve bakteri filmi için

uygundur. Köklerin gelişimi suyun derinliğine ve besi maddesine bağlıdır. Bu

faktörler arıtma verimini etkiler. Yüzücü bitkiler suyun yüzeyini kapladıkları için alg

oluşumunu engellemiş olurlar. Bilinen yüzücü bitkiler su mercimeği, su sümbülü, su

eğreltisi, su nilüferi, su maruludur (Epa,1988).

BİTKİ Yayılım Sıcaklık ºC Max. Tuzluluk Toleransı (Mg/L)

Optimum pH

Su sümbülü Eichornia crass

G.Amerika 20-30 10 800 5-7

Su Mercimeği Lemna minor Lemna gibba Wolfia spp.

Amerika 20-30 5 3500 5-7

Su Eğreltisi Azolia caroliniana Azolina filculoides

Amerika >10 5 2500 3,5-7


29

Su sümbülü

Kök sistemlerinin çok geniş olması nedeniyle mikroorganizmalar için geniş

temas yüzeyi sağlayabilen su sümbülü dik, yuvarlak ve parlak renklere sahip uzun

ömürlü bir tatlı su bitkisidir. Su sümbülü sistemleri BOİ, AKM ve azot gideriminde

yüksek bir kapasiteye sahiptir ve ağır metalleri, toksik maddeleri, organik maddeleri,

herbisitleri ve iz organikleri önemli ölçüde giderebilirler. Fosfor giderimi, bitkinin

ihtiyacı ile sınırlıdır ve genellikle %50-70’i geçmemektedir (Schwitzguebel, 2001).

Organik maddelerin parçalanmasının ve azotun mikrobiyal

denitrifikasyonunun,aynı zamanda gerçekleştiği birleşik ikincil ve üçüncül arıtma

sistemleridir.n su sümbülü ile oluşturulan sistemlerde askıda katıların büyük bir

kısmı çökelme ve sonrasında havuz içerisinde parçalanma ile giderilir (Schnoor,

1997).

Şekil 1.9. Su bitkileri havuzunda su arıtımının kavramsal akım şeması (Arceivala, 2002).

Su sümbülü havuzlarıyla ilgili akım şeması şekil 1.9 verilmektedir. Bu

şemada da görüleceği gibi, atık su önce stabilizasyon havuzlarında veya

havalandırılmış lagunlarda arıtılır; daha sonra su bitkileri havuzuna verilir. Bu

havuzdan çıkan suyla birlikte sistemi terk eden yüzen cisimleri tutmak için, özel bir


30

ızgara kullanılır. Arıtılmış atıksu, ızgaralardan geçirildikten sonra alıcı ortama deşarj

edilir (Arceivala, 2002).

Lemna minor (Su Mercimeği)

Yapraksı gövdeler su yüzeyinde yüzücü, 1,5-4 mm, ovattan elipse kadar

hemen hemen simetrik tek veya kısa şeffaf sapçıklarla birbirine bağlı olarak birden

fazla alt yüzü şişkin değil mat kırmızımsı mavi: üst yüzü yeşil nadiren mat

kırmızımsı mavidir 0-1650 metreler arasında yayılım gösterirler.

Su mercimekleri, küçük yüzen su bitkileridir ve dünyanın pek çok yerinde

yetişirler. Bu bitkiler,botanikte Lemnaceae familyasına bağlıdırlar ve makrofitler

sınıfına girerler. Bu familyanın dört türü vardır. Bunlar: Lemna, Spidorela, Wolffia

ve Wolfiella’dır. Su mercimeği bitkisinin gövdesinde yaprak, sap veya başka özel bir

yapı yoktur. Sadece yüzmeye yakın bir gövde vardır (Şekil 1.10) . Sadece yüzmeye

uygun bir gövde vardır. Laboratuvar çalışmalarında 27 C º sıcaklıkta, su

mercimeklerinin her dört günde bir iki misline çıktıkları saptanmıştır. Kuru

ağırlıkları 252 kg/ha’dır (Arceivala, 2002).

Lemnaceae familyasının bir üyesi olan bu bitkinin kuzey yarımkürede 7 türü

bilinir. Lemna su yüzeyinde yüzen küçük bitkileri içine alan bir cinstir. Bu cinsin

türlerinde bitkiler belirgin veya belirgin olmayan saplı yapraksı gövdelerden

oluşmuştur. Bitki yeşil renkteki çiçeklerini yaz döneminde açar. Torbalarda çiçek

tomurcuklarının yanı sıra kış tomurcukları da bulunur. Kış sürecinde bu tomurcuklar

suyun dip kısmında kalır ve ilkbaharla birlikte yeni bitki gelişerek su yüzeyinde

yüzmeye başlar (Zeren ve Uysal, 1998).

Su mercimekleri, küçük, yeşil genişliği bir veya birkaç milimetre ve kökleri 1

cm civarında olan tatlı su bitkileridir. Bu bitkiler nütrient içeriği yüksek tatlı sularda,

su yüzeyini ince bir tabaka halinde kaplayarak gelişirler.


31

Şekil 1.10. Bazı tipik su mercimeği çeşitleri

Atıksu artımında kullanılan en yaygın türleri Lemma sp., Spriodela sp. ve

Wolfa sp.’dır. bu bitkiler 5-7° C kadar düşük su sıcaklıklarında ve 1-3° C’den daha

düşük hava sıcaklıklarında gelişebilirler (Zeren ve Uysal, 1998).

Su mercimekleri ise; soğuğa karşı daha da hassastır ve 7 ºC’ye kadar olan

sıcaklıkta yetişebilir. Yüzücü sucul bitki arıtım sistemlerinde beklenen çıkış kalitesi

ve dizayn kriterleri Çizelge1.11.de verilmiştir.

Bu bitkiler su yüzeyinden daha kolay hasat edilebilirler. Bir atıksu

havuzundaki tipik yoğunluğu 1.2-3.6 kg/m2 (ıslak ağırlık) olarak değişmektedir. Su

yüzeyindeki yoğunluğun sıcaklıkla, besi maddesi içeriğine ve hasat sıklığına bağlıdır.

Su sümbülleriyle karşılaştırıldığında hasat edilen biyokütlenin besi maddesi azot ve

fosfor içeriği daha yüksektir.. Yapılan araştırmalar atıksularda yetiştirilen su

mercimeklerinin protein azot ve fosfor içeriği doğal sulardaki su mercimeklerinden

daha fazla olduğunu ortaya koymuştur. Bunun sebebi, atıksu besi maddesi içeriğinin

daha fazla olması ve yapılan hasat edilme işlemi sonucu bitki ortamının sürekli genç

kalmasıdır (Yılmaz, 2003).


32

Çizelge 1.11. yüzücü sucul bitki arıtım sistemlerinden beklenen çıkış kalitesi ve

dizayn kriterleri (Yılmaz, 2003). Yüzücü Bitkiler Arıtım Sistem Tipi Sistem İklicil aerobik

(havalandırmasın)

İkincil aerobik (havalandırmalı)

Besi maddesi giderimi Aerobik (havalandırmalı)

Su mercimeği arıtım sistemleri

Tipik dizayn kriterleri Giriş atıksuyu Elenmiş veya

çökertilmiş Elenmiş veya çökertilmiş

İkincil Fakültatif göl çılışı

Su derinliği (cm)

45-90 90-120 60-90 120-180

Bekleme zamanı (gün)

10-36 4-8 6-18 20-25

BOİ5 yükü Kg*gün/ha

45-90 170-340 11-44 22-33

Hidrolik yükleme hızı (Mgal/ac.d

0,02-0,06 0,10-0,30 0,04-0,16

0,06-0,09

Su sıcaklığı(ºC)

>10 >10 >10 7

Hasat programı

Yılda 1 kez Ayda 2 kez Ayda 2 kez İkincil arıtım için aylık, besi maddesi arıtım için haftalık

Beklenen çıkış kalitesi BOİ5 (mg/lt) <20 <15 <10 <30(<10) AKM (mg/lt) <20 <15 <10 <30(<10) TN (mg/lt) <15 <15 <5 <15(<5) TP(mg/lt) <6 <1-2 <2-4 <6(<1-2)

Su mercimekleri ile arıtma sistemlerinde görülen en önemli problemlerden

birisi rüzgar etkisiyle su mercimeklerinin belli bir bölgeye yığılmasıdır. Belli bir

bölgeye biriken bitkiler zamanla ölürler. Bu bitkilerin çürümesiyle koku oluşur.

Büyük sistemlerde bunun için yüzücü bariyerler kullanılmaktadır. (Arceivala, 2002).

Şekil 1.11, 1.12 ve 1.13 de Lemna minor’un yapısı ve doğadaki bulunuş

şekilleri görülmektedir.


33

Şekil.1.11. Lemna minor (www.waldhang.de)

Şekil.1.12. Lemna minor (www.kuleuven-kortrijk.be)

Şekil.1.13. Lemna minor ün doğadaki görünüşü (www.ulsamer.at)

http://www.waldhang.de)

http://www.kuleuven-kortrijk.be)

http://www.ulsamer.at)


34

Lemna minor’ün yararları aşağıda maddeler halinde verilmiştir (Eremektar ve

ark., 2005).

• Evsel atık suların arıtılması

• Yüksek oranda protein içermesi nedeniyle (kuru ağırlığının %30 u) kümes ve

çiftlik hayvanları için alternatif ucuz ve kolay temin edilebilecek bir yem

kaynağıdır.

• insana zararlı bütün mikropların sulardan arındırır

• Düzenli olarak seyreltildiğinde suyun biyolojik arıtımına hizmet eden çok

yararlı bir nitrat filtresi görevini görür.

• Japon balıkları bu bitkiyi severek yerler.balıklar yuva yapar .

• Estetik açıdan düşünüldüğünde ise, bu bitkiler yüzeyde sık ve yeşil bir örtü

oluşturarak güzel bir görünüm oluşturmaktadır.

Su mercimeğine dayalı arıtma sistemlerinde atıksu genellikle sisteme

girmeden önce bir ön arıtmaya tabii tutulur. Ön arıtma olarak aşağıdan yukarı akışlı

anaerobik çamur battaniyesi (AAÇB) veya bunun gibi bir anaerobik proses şekil 1.13

(a), yada havalandırmalı lagunlar veya alg stabilizasyon havuzları gibi aerobik

/fakültatif bir proses şekil 1.13 (b) gibi kullanılabilir. Her iki durumda da, su

mercimeği havuzuna gelen atıksuyun aşağıdaki parametrelerin sınırları içerisinde

tutulması tavsiye edilir.

• Biyokimyasal oksijen ihtiyacı(BOİ) ≤ 80 mg/l

• Amonyak(NH3) ≤ 50 mg/l

• Hidrojen iyonu konsantrasyonu ≤ 9.0 mg/l

• Toplam askıda katı madde (TSS) ≤ 100 mg/l

• Toplam çözünmüş katı madde(TDS) ≤ 100 mg/l

Şekil 1.14 ‘te sıcak iklimlerdeki su mercimeğine dayalı arıtma sistemleri için iki akım şeması verilmektedir (Arceivala, 2002).


35

Şekil 1.14. Su mercimeğine dayalı atıksu arıtma sistemleri için tipik akım şemaları

(Arceivala, 2002).


36

Arzulanan kalitede arıtılmış elde etmek için gerekli alıkoyma süresi ve bu

konuda laboratuvar ve arazi çalışmaları sonucunda elde edilen değerler Çizelge

1.11’de verilmektedir (Arceivala, 2002).

Çizelge 1.11. Su mercimeğine dayalı parametrelerin yaklaşık değerleri

(Arceivala,2002).

* Tesbit edilemeyecek kadar küçük

Lemna minor’ün tercih edilmesindeki sebepler aşağıda maddeler halinde

verilmiştir (Eremektar ve ark., 2005).

• Su mercimekleri’nin büyüme hızı çok yüksektir.

• Su mercimekleri yüksek besin değerine sahiptir. Bunun sebebi ,metabolik

olarak aktif dokular içermeleridir.

• Su mercimeği hasatı kolaydır. Atık suda başarıyla gelişirler ve parçalanabilir

kirleticileri doğrudan proteince zengin biyokütlelere dönüştürürler.

Hindistan’da balık yetiştirilen ilk tesis, 1995 yılında Madras yakınlarında

Pondicherry kentinde dünya bankası desteğiyle yapılmıştır. Bangladeş’te 1990

yılından beri su mercimeği havuzları kullanılmakta ve bu havuzlardan hasat edilen su

mercimeği bitkileri, balık yemi olarak kullanılmaktadır. Yine Bangladeş’te hastane

atıklarının arıtıldığı bu tip bir havuz daha vardır. Tayvan’da , Çin’de, ABD-

Kaliforniya’da ve başka yerlerde de su mercimeği havuzları bulunmaktadır.

Parametrelerin yaklaşık değerleri Su mercimeği Havuzuyla arıtma BOİ TSS TKN Ağır metaller (mg/l)

(mg/l) (mg/l) (mg/l) As Cu Ni Havuza gelen suda 60-70 100-120 35-40 10 15 15

Arıtılmış atıksuda 7 gün sonra 40-50 60 20 12-13 gün sonra 20-25 30 10 20 gün sonra 5-6 < 10 <5 4 * 0,9


37

Fakat, ABD ve AB (Avrupa Birliği) şartnamelerinde atıksu ve atıksu ile üretilen yan

ürünlerin besin zincirine girmesi yasaklanmıştır. Hatta, toplanacak su mercimeğinin

ve bunun kompostosunun süs bitkileri yetişen alanlarda zeminin ıslahında

kullanılması da yasaktır. Bu sınıflandırmalar, Hindistan ve Çin gibi ülkelerde yoktur

(Arceivala, 2002).

Batık Bitkiler

Bu bitkiler için uygun su sıcaklığı 10-25ºC’dir. Suda asılı olarak veya

sedimente köklü olarak bulunabilirler bu tür bitkilerin ekolojileri ve morfolojileri çok

fazla değişiklik göstermemektedir. Rosette tipi, düşük üretkenliğe sahip olup yalnızca

oligotrofik sularda (örneğin; İsoetez lacustris ve Lobelia dortmanna)

büyüyebilmekte, “Eloedid” tipi ise daha yüksek üretkenliğe sahip olup ötrofik

sularda (Örneğin: Elodea canadensis) yaşamaktadır. Bu tür bitkiler kirletilmiş

sulardaki besi maddelerini asimile edebilmektedirler ve yalnızca oksijen

kazandırılmış sularda çok iyi üreyebilmektedirler (Yılmaz, 2003).

2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Rabia Okşan ARTAN

38

2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR

2.1.Sulakalanların Türkiye’deki ve Dünyadaki Yeri

T.C Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğünün himayesinde başlayan ‘Doğal

Arıtma Projesi’ çok düşük maliyetle, doğal arıtma sağlamakta, kırsalda atık kirliliğini

önlemekte ve ekonomiye katkı sağlamaktadır.

Atıksuların arıtılması konusunda “Yapay Sulak Alanlar” veya “Ekili Sulak

Alanlar” olarak da bilinen Doğal Arıtma yöntemine 2004 yılından bugüne kadar 43

köyde uygulamalar gerçekleşmiştir. 174 köyde de daha çalışmalar devam etmektedir.

Doğal Arıtma Projesi’nin uygulandığı 43 köyden 4’ü Konya’dadır.

Ayrıca, Ilgın Kapaklı, Akşehir-Çamlı, Tuzlukçu-Erdoğdu köylerinde Doğal

Arıtma Projesi inşaatları tamamlanmış, bitkilendirme çalışmaları da bitmek üzeredir

(http://www.khgm.gov.tr/aritma_prj.htm).

Şekil 2.1.Yapay sulak alanın görüntüsü (http://www.khgm.gov.tr/aritma_prj)

Ankara- Haymana-Dikilitaş Köyü Yapay Sulak Alanı

T.C Tarım Bakanlığı Köy Hizmetleri tarafından inşa edilen ilk sulak alan

projesi Dikilitaş köyünde gerçekleşmiştir. 2000 yılı sayımına göre nüfusu 455 kişi

olan köyün kanalizasyon sistemi 500 ve 250 kişi kapasiteli olmak üzere iki adet

fosseptikle sona ermektedir. İlk aşamada 250 kişilik fosseptik çıkışına bir yapay

sulak alan inşa edilecek, denendikten sonra gerekli düzeltmeler yapılarak 500 kişilik

fosseptik çıkışında da bir sulak alan yapılacaktır (Eremektar ve ark., 2005).

http://www.khgm.gov.tr/aritma_prj.htm)

http://www.khgm.gov.tr/aritma_prj


39

Ortadoğu Teknik Üniversitesindeki Pilot Uygulama Çalışması

ODTÜ kampüsünde evsel atıksuların arıtımada kullanılacak olan kampus

içerisindeki 90 m2 lik alanı kaplayan, farklı dolgu malzemelerinden yapılmış iki tane

sulak alan inşa edilmiştir. Bu sulak alanlardan biri aşağı dikey akışlı, diğeri ise yatay

akışlıdır. Bu sulak alanlarda Dünya’daki diğer örneklerle peformansını kanıtlamış

kargı ( Phragmites australis) bitkisi kullanılmaktadır (Eremektar ve ark., 2005).

Paşaköy Arıtma Tesisi İçinde İnşa Edilmiş Yapay Sulak Alan

İstanbul Paşaköy arıtma tesisi içinde inşa edilmiş olan yapay sulak alan ile

İstanbul’da mevcut su temin edilen yüzeysel kaynaklarda su kalitesinin

korumaktadır. Atıksu arıtma tesisi çıkış suyu ile beslenen, birbirinden ayrı üç tane

sulak alan sistemi vardır. Yüzeyaltı akışlı bir sistemdir. Sinek ve koku problemi

yoktur. Su dağıtımı borularla yapılmakta olup zeminin geçirimsizliği kille kaplanarak

sağlanmaktadır. Dolgu malzemesi olarak çakıl taşı ve bitki olarak da köklü bir bitki

olan Cyperus yani bilinen adıyla Japon şemsiyesi kullanılmıştır. Japon şemsiyesi yaz

aylarında yeşil olup, boyu 1.5-5m civarındadır. Estetik açıdan güzel bir görüntü

oluşturmaktadır. Fakat kış aylarında Japon şemsiyesi bitkisi hasat edilmiş ve soğuk

hava şartlarından dolayı sararmış durumdadır (Eremektar ve ark., 2005).

Ömerli’deki Baraj Suyunu Koruma Amaçlı İnşa Edilen Pilot Ölçekli Yapay

Sulak Alan

Bu yapay sulak alanın yapılamasında ki amaç, Ömerli’ deki baraj suyunu

noktasal ve yayılı kaynaktan gelen kirleticilerden korumak, büyük miktarlardaki

suyu Ömerli’ye geri kazandırmaktır. Yapay sulak alan birbirine seri bağlı

sistemlerden oluşmaktadır. Birinci sistem yüzeyaltı akışlı olup bu sistem için dört

tane tank kullanılmıştır. Bu dört tankın çıkış suyu ikinci sisteme yani beşinci tanka

verilmektedir. İkinci sistem serbest yüzey akışlıdır ve bu sistemin çıkış suyu da

üçüncü sisteme yani altıncı tanka verilmektedir. Üçüncü sistem ise serbest yüzey

akışlıdır. birinci sistemde Cana, Cyperus, Typhia,Juncus gibi köklü bitkiler, ikinci


40

sistemde ise yüzücü bitkiler olarak Lemna, Pistia, Salvina ve üçüncü sistemde ise

batık bitkilerden Elodea, Egeria gibi bitkiler kullanılmıştır (Eremektar ve

ark.,2005).

İzmir-Torbalı-Korucuk Köyü Yapay Sulak Alan Tesisi

Korucuk Köyü’nde kanalizasyon ve fosseptik mevcuttur. Atıksu, tesise

girmeden önce dört haneli bir fosseptik çukuruna gelmektedir ve bu dört haneli

fosseptik ön çökelme tankı görevi yapmaktadır. Doğal arıtma olarak fosseptikten

çıkan atıksu yüzey altı yatay akışlı yapay sulak alana verilmektedir (Eremektar ve

ark., 2005).

İzmir-Torbalı-Çakırbeyli Köyü Yapay Sulak Alan Tesisi

Çakırbeyli köyünün kanalizasyonu ve fosseptiği mevcuttur. Yüzey altı yatay

akışlı bir yapay sulak alan tesisi yapılmıştır. Yüzey altı akışlı sistemlerde koku ve

sivrisinek sorunu olmaması tesisin yüzey altı akışlı seçilmesinde önemli bir etkendir..

Bu dört haneli foseptik ön çökelme tankı görevi yapmaktadır. Zemin geçirimsizliği

sağlamak amacıyla ilk olarak kil malzeme ile kaplanmıştır . Kullanılan bitki

Vetivergras saçak köklü bir bitki dir (Eremektar ve ark., 2005).

Manisa-Akhisar-Sakarkaya Köyü Yapay Sulak Alan Tesisi

Sakarkaya Köyü’nde kanalizasyon şebekesi ve fosseptik mevcuttur. Atıksu

fosseptikten çıktıktan sonra yüzeyaltı yatay akışlı yapay sulak alan tesisine

girmektedir (Eremektar ve ark., 2005).

Manisa-Saruhanlı-Yeni Osmaniye Köyü Yapay Sulak Alan Tesisi

Yeni Osmaniye Köyü’nde kanalizasyon şebekesi ve fosseptik mevcut.

Fosseptikten çıkan atıksuyun yüzey altı yatay akışlı sisteme verilmesi planlanmıştır

(Eremektar ve ark., 2005).


41

2.2.Literatürde Yapılan Çalışmalar

Yapılan bir çalışma da Kuzey Florida’da kirlenmiş bir alanda yetişen 36 adet

bitki (17 tür) değerlendirilmiştir. Bitki ve toprak ta kirliliğe neden olan metal

konsantrasyonlarını belirlemek için örnekleri alınıp analiz edilmiştir. Bitkilerdeki

yüksek biyokonsantrasyon faktörü (BCF, topraktan bitkinin köklerine ulaşan metal

konsantrasyon oranı) ve düşük transfer faktörü (TF, köklerden bitkiye geçen metal

konsantrasyon oranı) bitkisel stabilizasyon için belirlenmiştir. Örneğin Phyla

nodiflora bitkisi en etkin olarak bakır ve çinkoyu bünyesine almıştır (TF=12 ve 6.3)

(Yoon ve ark., 2006).

Mersin Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümünde yapılan bir çalışmada,

kadmiyum iyonlarının Lemna minor’ün büyüme hızına etkisi araştırılmıştır. Değişen

başlangıç pH’ı (4,5-8,0), sıcaklığı (15-35ºC) ve kadmiyum iyonu 0,005-20,5 ppm

olarak araştırılmıştır. Bitkinin zamana bağlı frond sayısı değişiminden kinetik model

çıkarılmış ve birinci dereceden reaksiyon kinetiğine uyduğu saptanmıştır. Elde edilen

sonuçlar neticesinde kadmiyum iyonlarının Lemna minor için çok toksik olduğunu

be bitki büyüme hızını düşürdüğünü göstermiştir (Uysal ve Taner, 2007).

Kuvvetli metal bağlayıcı sentetik kimyasallar EDTA ( Etilen diamin tetra

asetik asit) ve EDDS (Etilen diamin disuksinikasit ) gibi metallerin çözünürlüğünü

arttırmakta ve metallerin bitkiler tarafından alınımını kolaylaştırmaktadır (Luo ve

ark., 2005).

Kuzey Dakota Üniversitesi, Kimya Mühendisliği bölümünde yapılan çalışma

da Kuzey Dakota’daki Devils gölünden alınan Lemna minor bitkisiyle atıksu arıtımı

çalışması yapılmıştır. Deney süresi 25 gündür ve Lemna minor 5.0 mg/l

konsantrasyonundaki kurşun elementine maruz bırakılmıştır. %70-80 oranlarına

verim sağlanmıştır (Rahmani ve Sternberg, 1999).

Yüzer bitki sistemlerine örnek vermek gerekirse Amerika’da su sümbülü ile

oluşturulan tam ölçekli bir arıtma sistemi kullanılmaktadır (EPA 2000., Reddy ve

DEBUSK, 1987). Bunu dışında Lemna ile benzer uygulamalar yapılmaktadır (EPA,

2000)


42

Çeşitli laboratuvar şartları altında Microspora (makro-alg) ve Lemna minör

(sucul bitki) kullanılarak kurşun ve nikel giderimi çalışılmıştır. Microspora kesikli

sistemde, Lemna minör ise yarı-kesikli sistemde test edilmiştir. Deneyde başlangıç

kurşun konsantrasyonları 0.0, 5.0, ve 10.0 mg/l ve nikel konsantrasyonları 0.0, 2.5,

ve 5.0 mg/l dir. Deney sonunda Lemna minor kurşunu %76 ve nikeli %82 oranında

gidermiştir. Microspora ile yapılan çalışmada başlangıçta 38 mg/l

konsantrasyonunda kurşun kullanılmıştır ve %95 oranında giderim verimi

sağlanmıştır (Axtell ve ark., 2003).

Atıksu arıtım sistemlerinde su mercimeklerinin (Lemna minor) nütrient

giderimindeki etkinliğinin araştırılması amacıyla, sucul bitkiler 40x20x15

boyutlarında iki adet havuz ile, bu iki havuzdan oluşan çalışma düzeneğinde

yetiştirilmiştir. Atıksu kaynağı olarak günlük hazırlanan sentetik atıksu kullanılmış

ve 3-6 gün alıkonulmuştur. Arıtma verimliliğinin belirlenmesi amacıyla giriş ve çıkış

sularında amonyak azotu (NH3-N), çözünmüş fosfor PO4-P,KOİ ve POİ5 değerleri

analiz edilmiş ve giderim değerleri oldukça yüksek bulunmuştur. PO4-P giderimi,

bitkinin ihtiyaçları ile sınırlı olduğundan diğer parametrelere göre daha düşük

çıkmıştır (Zeren ve Uysal, 1998).

Minnesota Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü’nde yapılan bir çalışma

da ise kesikli ve yarı kesikli reaktörler de Cladophora (alg) kullanılarak kadmiyum

giderimi çalışılmıştır. Kesikli ve yarı kesikli sistemde %80-94 oranlarında kadmiyum

giderimi sağlanmıştır. Deney sonucunda sadece %12.7 oranında kadmiyum reaktörde

kalmıştır (Sternberg ve Dorn, 2002).

Batık bir sucul bitkinin (Myriophyllum spicatum) ağır metalleri

adsorplayabilme karakteristikleri üzerine Çukurova Üniversitesi’nde bir çalışma

yapılmıştır. Bu çalışmada kurşun, çinko ve bakır için Myriophyllum spicatum’un

adsorpsiyon özellikleri araştırılmış ve sonuçlar diğer sucul bitkilerle

karşılaştırılmıştır. İlk grup adsorpsiyon çalışmalarından elde edilen veriler

gösterilmiştir. Metal biosorpsiyonunda hızlı olduğu görülmüş ve 20 dakika içinde

dengeye ulaşılmıştır. Diğer grup çalışmalarından elde edilen veriler Langmuir

modelinde uygulanmıştır. Maksimumu adsorpsiyon kapasiteleri (qmax). Cu2+ için

10,37 mg/g, Zn2+ için 15,59 mg/g ve Pb2+ için 46,49 mg/g’dir. Kurşun, çinko ve


43

bakır için adsorpsiyon kinetik analiz edilmiş ve her metal için hız sabitleri

belirlenmiştir. Sonuç olarak, Myriophyllum spicatum’un ağır metal giderminde etkili

olduğu gözlenmiştir (Keskinkan ve ark., 2003).

Hindistan da yapılan bir çalışmada Salvinia ve Spirodela sucul bitkileri

kullanılarak krom ve nikel giderimi çalışılmıştır. Bütün konsantrasyonlarda en

yüksek giderim ilk iki günde gerçekleşmiştir. İlk iki günün sonunda giderim oranı,

1.0-8.0 ppm konsantrasyonlarında %56-96 dır.14 günün sonunda ise giderim oranı

%18-72 dir. Zamanla krom ve nikel giderim oranları sürekli olarak azalmıştır.

Benzer ölçümler krom ve nikelin karışımı olan deney grubunda da gözlemlenmiştir.

Giderim oranı, karışım halinde olan deney grubunda daha düşüktür. İlk iki günde

giderim oranı %35-83, deney sonunda ise %53-10 oranında değişir. Benzer sonuçlar

Chigbo (1982) ve Muramoto ve Oki (1983) tarafından yapılan çalışmalarda da rapor

edilmiştir (Srıvastav ve ark., 1993).

Su sümbülü destile su, Nil nehri suyu, atık su ve farklı ağır metal

konsantrasyonlarda ki sularda yetiştirilerek bu şartlar altında yaşam ve davranışları

incelenmiştir. Deneyin başında, sonunda ve deney süresince farklı ağır metallerin

(Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb ve Zn) konsantrasyonları, pH ve iletkenlik değerleri

ölçülmüştür. Su sümbülünün en çok köklerinde, 100 mg/L Pb çözeltisinde, destile su

ve Nil suyunda oldukça sağlıklı olduğu görülmüştür. 5, 7, 10, 50, 100 mg/L ağır

metal çözeltilerinde konsantrasyon artışına paralel olarak zamanla artan solmalar

olmuştur. 100 mg/L Cd çözeltisinde de bitkinin fazla yaşayamadığı gözlenmiştir.

Atık suda ise bitkinin fazla yaşayamadığı, bunun sudaki yüksek amonyak ve pH ile

çözülmüş oksijen azlığından gerçekleştiği tahmin edilmiştir. İletkenlik, ağır metal

konsantrasyonu ve maruz kalma süresindeki artışa paralel olarak artmıştır. pH ise

maruz kalma süresindeki artış ile azalma gösterilmiştir (Soltan ve Rashed, 2001).

Microspora (alg) ve Lemna minor (sucul bitki) ile laboratuar şartlarında

çözünmüş nikel ve kurşun giderim yeteneği incelenmiştir. Yapılan bu çalışma ile

düşük hacimde ve düşük konsantrasyonlarda ağır metal kirliliği bulunduğu zaman bu

kirliliğin suda yaşayan biyokütle ile giderilebildiği gösterilmiştir. Lemna minor

bitkisi ile nikel ve kurşun için 32 faktoriyel deneysel dizayn yapılmıştır. Microspora

için kesikli ve yarı kesikli proseste kurşun giderimi sağlanmıştır. Microspora 10


44

günden fazla 39,4 mg/L kurşuna maruz bırakılmış ve kesikli sistemde kurşunun

%97’si, yarı kesikli sistemde de %95’i giderilmiştir. Microspora için kurşun 80

mg/L, Lemna minor için kurşun, 15 mg/L ve nikel, 8 mg/L öldürücü doz olarak

belirlenmiştir. Sonuçta Lemna minor ile kuşunun %76’sını ve nikelin %82’ni

giderilmiştir (Axtell ve ark., 2003).

Azolla caroliniana ile yapılan bir çalışmada ise belediye ye ait atıksular da

bulunan Hg2, Cr3 ve CrO24 ağır metallerinin giderimi çalışılmıştır. Deney 12 gün

boyunca devam etmiştir. Her bir ağır metal için 0.1, 0.5 ve 1.0 mg/l

konsantrasyonları çalışılmıştır. 0.1 mg/l konsantrasyonundaki Hg2 , deney sonunda

0.02 mg/l olarak ölçülmüştür. İlk gün sonunda Hg2 konsantrasyonu 0.05 mg/l ye

düşmüştür. Hg2 için deney sonunda her bir konsantrasyon da giderim oranları

sırasıyla %75, %93 ve %93 olarak bulunmuştur. Cr3 ise her bir konsantrasyon için

giderim oranları sırasıyla %91, %90 ve %74 ve Cr4 da ise her bir konsantrasyon için

giderim oranları sırasıyla %100, %84 ve %88 olarak bulunmuştur ( Bennicelli ve

ark., 2003).

Yüzey altı akışlı sulakalanların kullanımı ABD’de ve Almanya’da oldukça

başarılı olduğu görülmüştür. Yatay yüzey altı akışlı sulakalanlarla (küçük yatay akışlı

sulakalan, eğimli yatay akışlı sulakalan, geniş yatay akışlı sulakalan) dikey yüzeyaltı

akışlı sulakalanların (tabaka ve tabakasız) arıtma performanslarını karşılaştırmak

üzere bir araştırma yapılmıştır. Bu araştırmada, etkili bir ön arıtma ve büyük

miktarda (>50 m2/m3 gün) özel arıtma alanı olduğundan, TN e TP ve organik yükün

dikey ve yatay yüzey altı akışlı sistemlerle %90’dan daha fazlası giderilebildiği

görülmüştür. Yatay yüzey altı akışlı sulakalanların P giderimi için uzun dönemde

oldukça avantajlıdır (Luederitz ve ark., 2001).

Su zambağı (Nymphaeaceae) ile ağır metal gideriminin araştırılması üzerine

bir çalışma yapılmıştır. Bunun için su zambağının bazı bölgelerindeki salgı bezleri

incelenmiştir. Salgı bezleri, ışın mikroskobu ile rizom salgısında ve yaprağın ince

tabakalarının kenarında teşhis edilmiştir, köklerde ise gözlenmemiştir. Bu bezlerde

ağır metal birikimi tarayıcı elektron mikroskobu kullanılarak izlenmiştir. Deneyler,

gündüzleri olgunlaşmış yapraklardaki ince tabakalarda kalsiyum ve kadmiyum

birikimi olduğunu göstermiştir. Bu birikim herbisid tutunması ile olmuştur. Ağır


45

metallerin birikimi su ve çamur ile temas eden bitki organlarındaki salgı bezlerinde

olmuştur. Böylece su zambaklarının kullanılması ile kirlenmiş çevreden ağır metal

giderimi mümkünlülüğünü arttırmıştır (Lavid ve ark., 2001).

TÜBITAK Marmara Araştırma Merkezi (MAM) kampusünde, Cyperus,

Cyperus spp., Canna, Paspalum Paspalodes ve Lolium bitkilerinin yalnız başlarına

veya dolgu malzemeleriyle birlikte kullanılmaları durumunda değişik artıma

sistemleri geliştirilmiştir. Birinci çalışmada ‘Bitkisel Filtre Sistemi’ adı verilen

Cyperus, Canna ve Paspalum Paspalodes’ in bulunduğu bir sistemde,azot ve fosfor

giderimi incelenmiştir. Eylül aylarında azot ve fosfor gideriminin maksimum olduğu

gözlenmiş ve toplam azot giderimi 0.5-2.6 g/m2.gün, PO4-P giderimi 0.1-0.4

g/m2.gün olduğu tespit edilmiştir. İkinci çalışmada bitkiler tarafından organik

karbon, azot ve fosfor gideriminin incelenmesi amacıyla ‘Geri Devirli Laboratuvar

Ölçekli Bitkisel Arıtma Sistemi’ arazi şartlarında incelenmiştir ( Ayaz, 1998).

Metal alınımı bitki türüne bağlı olarak da değişiklik göstermektedir. Kök

katyon değişim kapasitesi, kök yüzey alanı gibi özellikler metal alınımını

etkilemektedir (Jackson ve ark., 1990).

Yapılan bir çalışmada ise yüksek konsantrasyonlardaki bakır metalinin

yapraklarda senesense ve nekrotik lekelere neden olduğu saptanmıştır. Metal alınımı

devam ettikçe kök ve gövdenin yaş ve kuru ağırlıklarında azalma meydana gelmekte

ve bitki büyümesi yavaşlamaktadır (Lombardi ve Sebastiani, 2005); (Chaoui ve

Ferjani, 2005).

3.MATERYAL VE METOD Rabia Okşan ARTAN

46

3.MATERYAL VE METOD

3.1.Deneysel Çalışma

Deneysel çalışmalar, Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Çevre Mühendisliği

laboratuarında yapılmıştır. Lemna minor bitkisi ticari ürün olarak bulunmaktadır.

Piyasadan temin edilen Lemna minor bitkisi, Şekil 3.1’de görüldüğü üzere kampüsün

evsel atıksularının deşarj edildiği sızdırmalı fosseptikten alınan sularla hem

laboratuar ortamında hem de doğal arazi şartlarında büyütülmeye çalışılmıştır.

Lemna minor bitkisinin arazi şartlarında laboratuar ortamından daha iyi geliştiği

belirlenmiştir (Şekil 3.2). Doğal arazi şartlarında üretilen su mercimeklerinin

laboratuar ortamında ağır metal giderim verimlilikleri araştırılmıştır.

Şekil 3.1. Lemna minor bitkisinin Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Muallim köy kampusünde, doğal arazi şartlarındaki görünümü


47

3.2.Deneysel Çalışma Düzeneği

Deneysel çalışmalar iki farklı hacimdeki sistemlerde yürütülmüştür. Her iki

sistemde kesikli olarak çalışılmıştır. İlk sistemde 100 mL’lik reaktörler

kullanılmıştır. Bu reaktörler tek kullanımlık olarak tasarlanmıştır. Farklı zaman

aralıkları için ayrı reaktörler hazırlanmış ve numuneler tek seferde alınmıştır.

Kontrol grubunda bitkili ve bitkisiz olarak hazırlanmıştır. Diğer sistemde ise 500

mL’lik reaktörler kullanılmıştır. Numuneler farklı zaman aralıklarında aynı

reaktörden alınmıştır. Her bir deney seti ile ilgili çalışma bir hafta sürmüştür.

Numuneler sabah ve öğleden sonra olmak üzere günde iki kere alınmıştır.

Buharlaşma nedeniyle su kaybını önlemek için reaktörlere aynı miktarda saf su

eklenmiştir. Alınan numunelerde ağır metal ölçümleri yapılmıştır. Aynı zamanda

deney sonunda da bitkide ağır metal ölçümü yapılmıştır.

Şekil 3.2. Laboratuar ortamında yetiştirilen Lemna minor görüntüsü.

Şekil 3.3. Deneylerde kullanılan 100 mL’lik reaktörlerin görünüşü.


48

(a) (b)

Şekil 3.4. Deneylerde kullanılan 500 mL’lik reaktörlerin görünüşü (a)Deney öncesi (b)Deney sonrası

3.3.Laboratuar Çalışmaları

Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsüne ait fosseptik sahasında yetiştirilen

Lemna minor (su mercimekleri) Çevre Mühendisliği laboratuarına taşınmıştır.

Bitkiler 5 L’lik akvaryumlarda bekletilerek iki gün süre ile laboratuar şartlarında

adaptasyonu sağlanmıştır. Laboratuar da sentetik olarak hazırlanan ağır metal içeren

atıksularında Pb(NO3)2 , CdCl2.2 1/2H2O, CuSO4.5 H2O kimyasalları kullanılmıştır.

Bu kimyasallardan ana stok çözeltiler hazırlanmış ve deneysel çalışmalarda

gerekli seyreltmeler yapılarak kullanılmıştır. Lemna minor ile ağır metal giderimi

için, kadmiyumun (5.0 ve10.0 mg/L) , bakırın ( 10.0 ve 20.0 mg/L ), kurşunun ( 10.0,

20.0, 50.0 mg/L) konsantrasyonları kullanılmıştır.

3.4.Analiz Metodları

Bu çalışmadaki atıksu ve bitki ile ilgili analizler Gebze Yüksek Teknoloji

Enstitüsü, Çevre Mühendisliği laboratuarlarında standart yöntemlere göre (Standart

Methods for the Examination of Water and Waste Water, 1992) göre yapıldı. Bitki

ile ilgili element analizlerindeki ön işlemler yine standart yöntemlere göre (The

Analiysis of Agricultural Materials, 1981) yapıldıktan sonra Atomik Absorbsiyon

Cihazında (AAS “Perkin Elmer, 1100”) okundu.


49

Atıksu ve bitkideki ölçülen parametreler ve analiz metotları Çizelge 3.1’de

verilmiştir.

Çizelge 3.1. Ölçülen Parametreler ve Analiz Metodları

Parametre

Metod

Alet

Kaynak

Metaller (suda)

AAS metodu

Perkin Elmer, 1100 model atomik absorbsiyon

APHA,AWWA – WPCF(1992)

Metaller (bitkide)

AAS metodu

Perkin Elmer, 1100 model atomik absorbsiyon

The Analiysis of Agricultural Materials (1981), APHA,AWWA – WPCF(1992)

Kül Miktarı (bitkide)

Gravimetrik Etüv,fırın,terazi APHA,AWWA – WPCF(1992)

4.ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA Rabia Okşan ARTAN

50

4. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA 4.1. ARAŞTIRMA BULGULARI

Elde edilen tüm verilerin tamamlayıcı istatistiklerinde MS Excel programı

kullanılmıştır. Sonuçlar zamanla azalan konsantrasyon ve % giderim verimi olarak

iki şekilde grafiklerde sunulmuştur. Aynı zamanda giderim verimleri 1. ve

2.dereceden kimyasal reaksiyon hız denklemleri ile değerlendirilmiştir.

Mart 2006 ile Kasım 2006 tarihleri arasında Gebze Yüksek Teknoloji

Enstitüsü Çevre Mühendisliği laboratuarında Lemna minor bitkisinin ağır metal

gideriminde kullanılabilirliğini incelemek üzere deneysel çalışmalar yapılmıştır.

Deneysel çalışmalarda iki ayrı sistemde kadmiyum (Cd) , kurşun (Pb) ve bakır (Cu)

olarak bu ağır metallerin Lemna minor bitkisi kullanılarak giderimi ile ilgili deneysel

verilere yer verilecektir.

Birinci Derece Kinetik

Birinci dereceden bir reaksiyonun hızı sadece bir reaktantın (veya ürünün)

derişimine bağlıdır (Espenson, 1995). Bu durumda reaksiyon hızı için (r), [ ]Ckr =

yazılabilir. Birinci dereceden reaksiyonların reaksiyon hız sabitlerinin birimi

1/zaman yani 1/s, 1/dak, 1/yıl şeklindedir. Ağır metal giderim için reaksiyon hızı C

reaktantı için,

dtdCr −=

olur. İki tarafın t = 0 (başlangıç) anından belli bir t anına kadar entegrali

alınırsa,

[ ] [ ]01 CIntkCIn +−= elde edilir. Burada [C0] , t = 0 anındaki derişim, [C] , t = t anındaki derişimdir

ve bu ifade eğimi -k olan bir doğru denklemidir. Deneysel olarak birinci dereceden

bir reaksiyonun, bileşenlerinden birinin konsantrasyonu belli sürelerde ölçülürse ve

elde edilen veriler t'ye karşı ln [C] olarak grafiğe geçirilirse bir doğru grafiği elde

edilir. Bu grafiğin eğiminden reaksiyon hız sabiti (k) hesaplanabilir.


51

İkinci Derece Kinetik

İkinci dereceden bir reaksiyonun hızı, bir bileşenin veya iki bileşenin

derişimlerine bağlı olabilir (Espenson, 1995). İkinci dereceden bir reaksiyonun hız

denklemi aşağıdaki gibi verilebilir.

[ ]2Ckr = Kinetiği ikinci dereceden reaksiyon hız denklemine uyan bir reaksiyonun

reaksiyon hız sabitinin birimi 1/(derişim zaman) yani L /(mol s), L /(mol dak)

şeklinde verilir ve basit reaksiyonlar için reaksiyon hız denklemi

[ ]2CkdtdC

=−

Olur. Başlangıçtan belli bir t anına kadar bu eşitliğin integrali alındığında

[ ] [ ] ktCC

+=0

11

elde edilir. Bu ifade eğimi k olan bir doğru denklemidir. Deneysel olarak

ikinci dereceden bir reaksiyonun, reaktantının derişimi belli sürelerde ölçülürse ve

elde edilen veri t'ye karşı 1/[C] olarak grafiğe geçirilirse bir doğru grafiği elde edilir.

Bu grafiğin eğiminden reaksiyon hız sabiti (k) hesaplanabilir.

4.1.1. Kadmiyum Giderimi

Çalışma alanından laboratuara taşınan ve 5 L’lik akvaryumlarda uyum

çalışmaları tamamlanan numunelerden iki kontrol grubu hazırlanmıştır. Bu kontrol

gruplarından biri sadece bitki konularak diğeri ise bitki konulmadan hazırlanmıştır.

Düzenekte 100 mg/L’ lik kesikli her bir reaktör için ıslak ağırlığı 2 gr Lemna

minor bitkisi kullanılmıştır. Daha önce hazırlanan 1000 mg/L’ lik ana stok Cd

çözeltisinden 5.0, 10.0 mg/L konsantrasyonlarında kadmiyum çözeltileri

hazırlanmıştır. Musluk suları fazla klor içerdiğinden ve bu klorda ağır metallerle

tepkimeye girerek deney sonuçlarını yanıltabileceği için çalışmalarda saf su

kullanılmıştır. Deney yedi gün boyunca devam etmiştir. Günde toplam 6 reaktörden


52

numune alınmıştır. Numuneler sentetik olarak hazırlanmış atık sudan günde iki kere

alınmıştır. Hazırlanan bu çözeltiler 100 mL’lik reaktörlerde her bir numune için bir

adet reaktör olacak şekilde konulmuştur. Her birinin üzerine 2 gr Lemna minor

eklenmiştir. Numuneyi alırken seyrelmeyi engellemek için her numune için bir

reaktör hazırlanmış, numuneler numune alma zamanlarında tek tek alınmıştır.

100 mL’ lik kesikli reaktörlerde başlangıçta 5.0 ve 10.0 mg/L

konsantrasyonundaki kadmiyumun Lemna minor ile gideriminin zamana karşı sudaki

konsantrasyonları ölçülmüş ve azalan konsantrasyon ve % giderim verimleri

grafiklerde verilmiştir (Şekil 4.1).

KADMİYUM (100 mL'lik reaktör)

0

2

4

6

8

10

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

zaman(saat)

Cd

kons

antr

asyo

nu (m

g/L)

10 mg/L

5 mg/L

KADMİYUM (100mL'lik reaktör)

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

zaman (saat)

% g

ider

im

10 mg/L

5 mg/L

Şekil 4.1. 100 mL’lik reaktörler için 5.0 ve10.0 mg/L olan kadmiyumun Lemna

minor de zamana bağlı giderimi


53

1. ve 2. dereceden reaksiyon grafiklerini çıkarmak için ln(Ct) ile t ve (1/Ct)

ile t’ye karşı grafikler çizilmiş (Şekil 4.2) ve her iki reaksiyon içinde hız sabitleri

hesaplanmıştır.

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 50 100 150 200

ln(C

t)

zaman (saat)

10 mg/L

5 mg/L

(a)

-1

0

1

2

3

4

5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

zaman (saat)

(1/C

t)

10 mg/L

5 mg/L

(b)


(a) birinci dereceden bir reaksiyon için zamana karşı ln(Ct) grafiği


54

(b) ikinci dereceden bir reaksiyon için zamana karşı (1/Ct) grafiği

1. ve 2. dereceden reaksiyon içinde hız sabitleri ve korelasyon katsayıları

hesaplanmış ve Çizelge 4.1 de verilmiştir.

Çizelge 4.1. Reaksiyon hız sabitleri (100 mL, 5.0 ve 10.0 mg/L kadmiyum)

Başlangıç Konsantrasyonu

1 derece 2 derece

k1 (sa-1) R2 k2(L/mg sa) R2

5.0 mg/L 0.015 0.81 0.028 0.98

10.0 mg/L 0.018 0.91 0.017 0.97

100 mL’lik reaktörde kadmiyum giderim hızı ilk gün çok hızlı olarak

gerçekleşmiştir. Deney süresi sonuna kadar yaklaşık % 96 giderim verimi elde

edilmiştir. Yapılan kinetik hesaplarda regresyon katsayıları incelendiğinde deney

sonuçlarının daha çok ikinci derece kinetiğe uyduğu görülmüştür.

İkinci düzenekte ise 500 mL’ lik kesikli reaktörler kullanılmıştır. Günde

toplam 5 reaktörden numune alınmıştır. Numuneler sentetik olarak hazırlanmış atık

sudan günde iki kere dörder saat aralıklarla alınmıştır.

500 mL’ lik kesikli reaktörlerde başlangıçta 5.0 ve 10.0 mg/L

konsantrasyonundaki kadmiyumun Lemna minor ile gideriminin zamana karşı sudaki


grafiklerde verilmiştir ( Şekil 4.3).


55

KADMİYUM (500 mL'lik reaktör)

0

2

4

6

8

10

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

zaman (saat)

Cd

kons

antr

asyo

nu (m

g/L)

10 mg/L

5 mg/L

KADMİYUM (500mL'lik reaktör)

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

zaman (saat)

% g

ider

im

10 mg/L

5 mg/L

Şekil 4.3. 500 mL’lik reaktörler için 5.0 ve10.0 mg/L olan kadmiyumun Lemna minor de zamana bağlı giderimi


56

1. ve 2. dereceden reaksiyon grafiklerini çıkarmak için ln (Ct) ile t ve (1/Ct)


hesaplanmıştır.

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

zaman (saat)

ln(C

t)

10 mg/L

5 mg/L

(a)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

zaman (saat)

(1/C

t)

10 mg/L

5 mg/L

(b) Şekil 4.4. Birinci ve ikinci dereceden hız grafikleri (a) birinci dereceden bir reaksiyon için zamana karşı ln(Ct) grafiği (b) ikinci dereceden bir reaksiyon için zamana karşı (1/Ct) grafiği


hesaplanmış ve Çizelge 4.2 da verilmiştir.


57

Çizelge 4.2. Reaksiyon hız sabitleri (500 mL, 5 ve 10 mg/L kadmiyum)


1 derece 2 derece


5.0 mg/L 0.013 0.92 0.014 0.97

10.0 mg/L 0.011 0.90 0.004 0.97

500 mL’lik reaktörde kadmiyum giderim hızı ilk gün yaklaşık % 50 olarak

gerçekleşmiş giderim verimi zaman içinde artarak deney süresi sonuna kadar

yaklaşık % 90 giderim verimi elde edilmiştir. Yapılan kinetik hesaplarda regresyon

katsayıları incelendiğinde deney sonuçlarının daha çok ikinci derece kinetiğe uyduğu

görülmüştür.

4.1.2. Bakır Giderimi



gruplarından biri sadece bitki konularak diğeri ise bitki konulmadan hazırlanmıştır

Düzenekte 100 mL’lik kesikli her bir reaktör için ıslak ağırlığı 2 gr Lemna

minor bitkisi kullanılmıştır. Daha önce hazırlanan 10000 mg/L’ lik ana stok Cu

çözeltisinden 10.0 ve 20.0 mg/L konsantrasyonlarında bakır çözeltileri








reaktör hazırlanmış, numuneler numune alma zamanlarında tek tek alınmıştır. 100

mL’lik kesikli reaktörlerde başlangıçta 10.0 ve 20.0 mg/L konsantrasyonundaki bakır


58

Lemna minor ile gideriminin zamana karşı sudaki konsantrasyonları ölçülmüş ve

azalan konsantrasyon ve % giderim verimleri grafiklerde verilmiştir (Şekil 4.5).

BAKIR (100 mL'lik reaktör)

0

3

69

12

15

1821

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Zaman (saat)

Cu

kons

antr

asyo

nu (m

g/L)

20 mg/L

10 mg/L

BAKIR (100mL'lik reaktör)

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

zaman (saat)

% g

ider

im

20 mg/L

10 mg/L

Şekil 4.5. 100 mL’lik reaktörler için 10.0 ve 20.0 mg/L olan bakırın Lemna minor de

zamana bağlı giderimi.


59


ile t’ye karşı grafikler çizilmiş(Şekil4.6) ve her iki reaksiyon içinde hız sabitleri

hesaplanmıştır.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

zaman (saat)

ln(C

t)

20 mg/L

10 mg/L

(a)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

zaman (saat)

(1/C

t)

20 mg/L

10 mg/L



60


hesaplanmış ve Çizelge 3.4 da verilmiştir. Çizelge 4.3. Reaksiyon hız sabitleri (100 mL,10.0 ve 20.0 mg/L bakır)


1 derece 2 derece


10.0mg/L 0.013 0.95 0.004 0.97

20.0 mg/L 0.013 0.92 0.002 0.98

100 mL’lik reaktörde bakır giderim hızı üçüncü güne kadar düzenli olarak

artmış deney sonunda da yaklaşık % 89 giderim verimi elde edilmiştir. Yapılan

kinetik hesaplarda regresyon katsayıları incelendiğinde deney sonuçlarının daha çok

ikinci derece kinetiğe uyduğu görülmüştür.

İkinci düzenekte ise 500 mL’lik kesikli reaktörler kullanılmıştır. Günde

toplam 5 reaktörden numune alınmıştır. Numuneler sentetik olarak hazırlanmış atık

sudan günde iki kere dörder saat aralıklarla alınmıştır.

500 mL’lik kesikli reaktörlerde başlangıçta 10.0 ve 20.0 mg/L

konsantrasyonundaki bakır Lemna minor ile gideriminin zamana karşı sudaki




61

BAKIR (500 mL'lik reaktör)

0

3

6

9

12

15

18

21

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

zaman(saat)

Cu

kons

antr

asyo

nu (m

g/L)

20 mg/L

10 mg/L

BAKIR (500mL'lik reaktör)

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120 140 160

zaman (saat)

% g

ider

im

20 mg/L

10 mg/L

Şekil 4.7. 500 mL’lik reaktörler için 10.0 ve 20.0 mg/L olan bakır Lemna minor de

zamana bağlı giderimi.



hesaplanmıştır.


62

-1-0,5

00,5

11,5

22,5

33,5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

zaman (saat)

ln(C

t)20 mg/L

10 mg/L

(a)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

zaman(saat)

(1/C

t) 20 mg/L

10 mg/L



63



Çizelge 4.4. Reaksiyon hız sabitleri (500 mL, 10.0 ve 20.0 mg/L bakır)


1 derece 2 derece


10.0 mg/L 0.016 0.92 0.007 0.92

20.0 mg/L 0.013 0.89 0.002 0.94

500 mL’lik reaktörde bakır giderim hızı yine üçüncü güne kadar düzenli

olarak artmış deney sonunda da yaklaşık % 89 giderim verimi elde edilmiştir.

Yapılan kinetik hesaplarda regresyon katsayıları incelendiğinde deney sonuçlarının

daha çok ikinci derece kinetiğe uyduğu görülmüştür.

4.1.3. Kurşun Giderimi



gruplarından biri sadece bitki konularak diğeri ise bitki konulmadan hazırlanmıştır

Düzenekte 100 mL’lik kesikli her bir reaktör için ıslak ağırlığı 2 gr olan

Lemna minor bitkisi kullanılmıştır. Daha önce hazırlanan 10000 mg/L’ lik ana stok

Pb çözeltisinden 10.0, 20.0 ve 50.0 mg/L konsantrasyonlarında kurşun çözeltileri









64

reaktör hazırlanmış, numuneler numune alma zamanlarında tek tek alınmıştır.

100 mL’lik kesikli reaktörlerde başlangıçta 10.0, 20.0 ve 50.0 mg/L

konsantrasyonundaki kurşun Lemna minor ile gideriminin zamana karşı sudaki


grafiklerde verilmiştir (Şekil 4.9)

KURŞUN (100 mL'lik reaktör)

0

10

20

30

40

50

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

zaman(saat)

Pb

kons

antr

asyo

nu (m

g/L)

50 mg/L

20 mg/L

10 mg/L

KURŞUN (100mL'lik reaktör)

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

zaman (saat)

% g

ider

im

50 mg/L

20 mg/L

10 mg/L

Şekil 4.9. 100 mL’lik reaktörler için 10.0, 20.0 ve 50.0 mg/L olan kurşunun Lemna

minor de zamana bağlı giderimi


65


ile t’ye karşı grafikler çizilmiş(Şekil 4.10) ve her iki reaksiyon içinde hız sabitleri

hesaplanmıştır.

-3-2-1012345

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

ln(C

t)

zaman (saat)

50 mg/L

20 mg/L

10 mg/L

(a)

-3

-1

1

3

5

7

9

11

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

zaman (saat)

(1/C

t)

50 mg/L

20 mg/L

10 mg/L



66



Çizelge 4.5. Reaksiyon hız sabitleri (100 mL, 10.0, 20.0 ve 50.0 mg/L kurşun)


1 derece 2 derece


10.0 mg/L 0.065 0.98 0.169 0.93

20.0 mg/L 0.040 0.95 0.069 0.72

50.0 mg/L

0.016

0.91

0.001

0.66

100 mL’lik reaktörde kursun giderim hızı düşük konsantrasyonlarda ilk gün

çok hızlı bir şekilde artarken, 50 mg/L için deney sonuna kadar düzenli olarak artmış,

tüm konsantrasyonlar için deney sonunda da yaklaşık % 98-100 giderim verimi elde

edilmiştir. Yapılan kinetik hesaplarda regresyon katsayıları incelendiğinde deney

sonuçlarının daha çok ikinci derece kinetiğe uyduğu görülmüştür.

500 mL’lik kesikli reaktörlerde başlangıçta 10.0 20.0 ve 50.0 mg/L

konsantrasyonundaki kurşun Lemna minor ile gideriminin zamana karşı sudaki




67

KURŞUN (500 mL'lik reaktör)

05

101520253035404550

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

zaman (saat)

Pb

kons

antr

asyo

nu(m

g/L) 50 mg/L

20 mg/L

10 mg/L

Şekil 4.11.100 mL’lik reaktörler için 10.0, 20.0 ve 50.0 mg/L olan kurşun Lemna minor de zamana bağlı giderimi.

KURŞUN (500mL'lik reaktör)

0

20

40

60

80

100

0 50 100 150 200

zaman (saat)

% g

ider

im

50 mg/L

10 mg/L

20 mg/L


68

1.ve 2. dereceden reaksiyon grafiklerini çıkarmak için ln(Ct) ile t ve (1/Ct)


hesaplanmıştır.

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

zaman (saat)

ln(C

t)

50 mg/L

20 mg/L

10 mg/L

(a)

0

2

4

6

8

10

20 40 60 80 100 120 140 160 180

zaman (saat)

(1/C

t)

50 mg/L

20 mg/L

10 mg/L

(b)

Şekil 4.12. Birinci ve ikinci dereceden hız grafikleri (a) birinci dereceden bir reaksiyon için zamana karşı ln(Ct) grafiği (b) ikinci dereceden bir reaksiyon için zamana karşı (1/Ct) grafiği


69


hesaplanmış ve Çizelge 4.6 da verilmiştir.

Çizelge 4.6. Reaksiyon hız sabitleri (500 mL, 10.0, 20.0 ve 50.0 mg/L kurşun)


1. derece 2. derece


10.0 mg/L 0.026 0.90 0.060 0.68

20.0 mg/L 0.025 0.89 0.012 0.70

50.0 mg/L

0.013

0.93

0.001

0.73

500 mL’lik reaktörde kursun giderim hızı düşük konsantrasyonlarda ilk gün

çok hızlı bir şekilde artmış deney sonunda yaklaşık % 98-100 giderim verimi elde

edilmiştir. 50 mg/L için deney sonuna kadar düzenli olarak artmış, deney sonunda

da yaklaşık % 90.4 giderim verimi elde edilmiştir. Yapılan kinetik hesaplarda

regresyon katsayıları incelendiğinde deney sonuçlarının her iki kinetik modele de

uyduğu görülmüştür.

4.1.4. Lemna minor’de Ağır Metal Tutumu

Lemna minor’ de tutulan ağır metal miktarlarını ölçmek için bir deney

düzeneği hazırlanmıştır. Hazırlanan bu deney düzeneğin de çalışma alanından

laboratuara taşınan ve 5 L’lik akvaryumlarda uyum çalışmaları tamamlanan Lemna

minor bitkisinden 40 gr alınmış ve laboratuar şartlarında hazırlanmış sentetik atıksu

örneklerine konulmuştur. Her bir ağır metal için 2 L’lik rektörler kullanılmıştır. Daha

önce hazırlanan 10.000 mg/L’lik ana stok kurşun çözeltisinden 20.0 mg/L, 10.000

mg/L’ lik ana stok Cu çözeltisinden 20.0 mg/L ve 1000 mg/L’ lik ana stok

kadmiyum çözeltisinden 10 mg/L konsantrasyonunda çözeltiler hazırlanmıştır.

Deney yedi gün boyunca devam etmiştir. Deney sonunda reaktörlerde bulunan bitki


70

örnekleri yüzeyden toplanarak 80ºC de 2 saat süreyle etüvde kurutulmuştur.

İçeriğinde suyu buharlaştırdığımız bitki örnekleri 500ºC de 18 saat kül fırınında

yakılarak kül fazına getirilmiştir. Külleşen bitki örnekleri (1:3 oranında HNO3 ve

HCl) hazırlanan kral suyuna konularak parçalanması sağlanmıştır. Örnekler 100 ml

saf suyla seyreltilmiştir ve bitkide tutulan ağır metal konsantrasyonları Atomik

Absorbsiyon Cihazında (AAS “Perkin Elmer, 1100”) ölçülmüştür.. Kontrol grubunda

ağır metal konulmadan sadece bitki ile çalışılmıştır. Böylece bitkinin bünyesinde var

olan bakır, kadmiyum ve kurşunun miktarı ölçülmüştür. Sonuçlar Çizelge 4.7 de

verilmiştir.

Çizelge 4.7. Bitkide bulunan deney öncesi ve deney sonrası ağır metal

konsantrasyonları Bitkide bulunan ağır metal konsantrasyonu (mg/g)

Bitkide bulunan son ağır metal konsantrasyonu (mg/g)

Kadmiyum (mg/g) 0.0006

0.36

Bakır (mg/g) 0.002 0.59

Kurşun (mg/g) 0.009 0.68

Lemna minor’ de tutulan ağır metal miktarları ölçülmüştür. Kadmiyum 0.36

mg/g bakır, 0.59 mg/g ve kurşun 0.68 mg/g olarak bulunmuştur. Ölçümler

neticesinde bitkinin bu ağır metalleri absorbladığı saptanmıştır. Rahmani ve

Sternberg (1999); Axtell ve ark.(2003); Lombardi ve Sebastiani (2005) yaptığı

çalışmalarda Lemna minor’ün ağır metalleri bünyesine aldığı saptanmıştır. Bu

durum çalışılan bitkinin ağır metal alma kapasitesinin literatür ile uyum içinde

olduğunu göstermektedir.

5. TARTIŞMA Rabia Okşan ARTAN

71

5.TARTIŞMA

Bu çalışmada atıksularda bulunabilecek ağır metallerin doğal su bitkileri

gideriminin incelebilmesi amacıyla Lemna minor bitkisinin ile laboratuar ortamında

ağır metal giderim verimlilikleri araştırılmıştır. Model atıksu için kadmiyum (5-10

mg/L), bakır (10-20 mg/L) ve kurşun (10,20,50 mg/L) seçilmiştir. İki farklı reaktör

hacminde (100-500 mL) deneyler yürütülmüştür.

100 mL’lik reaktörde kadmiyum giderim hızı ilk gün çok hızlı olarak

gerçekleşmiştir. Deney süresi sonuna kadar yaklaşık % 96 giderim verimi elde

edilmiştir. 500 mL’lik reaktörde kadmiyum giderim hızı ilk gün yaklaşık % 50 olarak

gerçekleşmiş giderim verimi zaman içinde artarak deney süresi sonuna kadar

yaklaşık % 90 giderim verimi elde edilmiştir. Yapılan kinetik hesaplarda her iki

reaktör için regresyon katsayıları incelendiğinde deney sonuçlarının daha çok ikinci

derece kinetiğe uyduğu görülmüştür. Sternberg ve Don (2001); Uysal ve Taner

(2007) ;Srıvastav ve ark (1993) yaptığı çalışmalarda bütün konsantrasyonlarda en

yüksek giderimin ilk iki günde gerçekleştiği bildirmişlerdir. Bahsedilen çalışmalar ile

bu çalışma sonuçları arasında bir uyum söz konusudur. Arıtım verimliliği

bakımından da Lemna minor bitkisi kadmiyum arıtımı için uygun bir bitkidir.

100 ve 500 mL’lik reaktörde bakır giderim hızı üçüncü güne kadar düzenli

olarak artmış deney sonunda da yaklaşık % 89 giderim verimi elde edilmiştir.


daha çok ikinci derece kinetiğe uyduğu görülmüştür.; Lombardi ve Sebastiani,

(2005); Chaoui ve Ferjani, (2005) nin yaptığı çalışmalarla uyumlu olduğu ve

kadmiyum iyonlarının Lemna minor için çok toksik olduğu, morfolojisini

değiştirdiğini ve büyüme hızını düşürdüğü saptanmıştır.

100 ve 500 mL’lik reaktörde kursun giderim hızı düşük konsantrasyonlarda

ilk gün çok hızlı bir şekilde artığını ve deney sonunda yaklaşık % 98-100 giderim

verimi elde edildiğini bulunmuştur. 50 mg/L için deney sonuna kadar düzenli

olarak artmış, deney sonunda da yaklaşık % 90.4 giderim verimi elde edilmiştir.


her iki kinetik modele de uyduğu görülmüştür. Rahmani ve Sternberg (1999);Axtell


72

ve ark.(2003) %70-80 arasında değişen arıtma verimleri elde etmişlerdi. Bahsedilen

çalışmalar ile bu çalışma sonuçları arasında bir uyum söz konusu olup, arıtma

verimliliği açısından Lemna minor bitkisi artımda kullanılmak üzere uygun bir bitki

olduğu saptanmıştır.

Lemna minor’ de tutulan ağır metal miktarları ölçülmüştür. Kadmiyum 0.36

mg/g bakır, 0.59 mg/g ve kurşun 0.68 mg/g olarak bulunmuştur. Ölçümler

neticesinde bitkinin bu ağır metalleri absorbladığı saptanmıştır. Rahmani ve

Sternberg (1999); Axtell ve ark.(2003); Lombardi ve Sebastiani (2005) yaptığı

çalışmalarda Lemna minor’ün ağır metalleri bünyesine aldığı saptanmıştır. Bu

durum çalışılan bitkinin ağır metal alma kapasitesinin literatür ile uyum içinde

olduğunu göstermektedir.

Deney sonuna doğru özellikle yüksek konsantrasyonlarda bitkide bazı

morfolojik değişiklikler görülmüştür. Bunlar yaprak şekillerinde değişiklik,

yapraklarda alan küçülmesi ve sararma olarak tespit edilmiştir. Metal alınımı devam

ettiği süre içinde kök ve yapraklarda yaş ağırlıkta bir azalma meydana gelmekte ve

bitki büyümesi yavaşlamaktadır. Bakırın 20 mg/L ve kadmiyumun 10mg/L

konsantrasyonunda bulunduğu deneysel çalışmada, Lemna minor’ un deney süresi

bitiminde yaşamsal faaliyetlerinin sonlandığı görülmüştür. Lombardi ve Sebastiani

(2005) ; Chaoui ve Ferjani, (2005) yaptığı çalışmalar da benzer sonuçlara

rastlanmştır. Bu bakımdan gözlenen morfolojik değişimler literatür çalışmalarıyla

uyumludur.

Deneysel çalışmalar sonucunda Lemna minor bitkisinin kadmiyum, bakır ve

kurşunun yüksek konsantrasyonlarında dahil S.K.K. Yönetmeliğine göre

(Çizelge1.4,1.5ve1.7) bazı endüstriyel atıkların alıcı ortama deşarjında maksimum

limitleri geçmediği tespit edilmiştir. Su mercimeği bitkisi, uygun şartlarda çok bol

yetiştiğinden, atıksu arıtımında etkili olarak kullanılmaktadır. Bu bitkiler, kolayca

hasat edildikten sonra balık veya tavuk yemi olarak kullanılabilir. Eğer bu bitki

atıksudaki ağır metallerin giderilmesi için kullanılıyorsa bu çalışmada olduğu gibi,

hasattan sonra yem olarak kullanılmamalıdır. Yakma işlemi yapılır ve külden metal

geri kazanma işlemi yapılabilir.


73

Hasat edilen bitki, ya biyogaz üretimi için kullanılır, ya yakılır, ya da güneşte

kurutulur. Bu alternatiflerin seçiminde göz önünde bulundurulacak faktörler

( Arceivala, 2002).

• İlk yatırım maliyet

• Arazi ihtiyacı

• Bitkilerin hasatı ve taşınması

• Bakım masrafları ve problemleri (bitkilerin arıtılmış atıksu ile dışarı kaçması,

sivrisinek üremesi, vs.)

• Ürünlerin pazarlanması ( gaz,çamur,vs.)

Su mercimeğine dayalı arıtma sistemlerinde ön arıtma tavsiye edilmektedir.

Ön arıtma olarak ta anaerobik bir proses, havalandırmalı lagunlar veya alg

stabilizasyon havuzları kullanılabilir. Böylece arıtma çıkış suyu standartları kolayca

sağlanır. Su mercimeği havuzlarında oluşan anaerobik şartlar nedeniyle

denitrifikasyon olur. Buda arıtılmış atık suyun bir nehir veya göle deşarjında önemli

bir kriterdir.

Lemna minor’ün optimum büyüme sıcaklığı 20-30ºC dir ve bu sıcaklık

aralığında yaprak sayısını ikiye çıkarır ve böylece kapladığı alanı her dört günde bir

ikiye katlar. Su mercimeği diğer vasküler bitkilerden en az iki kat daha hızlı

çoğalabilir. 35-40 ºC de olumsuz etkiler görülmeye başlar (Reed ve ark., 1995). Bu

yüzdende sıcak iklim kuşağında olan bölgelerde Lemna minor’ün kullanıldığı sulak

alan sistemlerinde uygulamada zorluklarla karşılaşılabilinir.

Su mercimeğinin büyümesinin en iyi gerçekleştiği pH aralığı 4.5-7.5 dur ve

pH değerinin 9.0 veya daha fazla olması durumunda su mercimeğinin gelişimi

kesintiye uğrar. Mavi-yeşil alg oluşumu gözlenir buda su mercimeğinin büyümesini

engeller. Su mercimekleri rüzgardan kolayca etkilenebilirler ve su yüzeyinde her

zaman üniforn bir kaplama sağlamaları için çeşitli bariyerler kullanılabilir

(Arceivala, 2002).

6. SONUÇ VE ÖNERİLER Rabia Okşan ARTAN

74

6. SONUÇ VE ÖNERİLER

Bu çalışmada Lemna minor bitkisinin, laboratuar ortamında ağır metal

giderim verimlilikleri araştırılmıştır. Yapılan bu araştırmanın sonucunda Lemna

minor bitkisinin azot ve fosfor arıtımında kullanıldığı gibi ağır metal gideriminde de

kullanılabileceği görülmüştür. Bundan sonraki çalışmalar da Lemna minor bitkisinin

ağır metali hangi organellerinde tuttuğuna ve değişik metaller için de giderim verimi

çalışmaları yapılabilinir. Yapılacak olan bu çalışmalar bitkinin absorblama

kapasitesinin belirlenmesinde çok faydalı olacaktır.

Endüstriyel atık sular içerdikleri ağır metal iyonları ile günümüzde en önemli

çevre sorunlarından birini oluşturmaktadır. Atıksuların alıcı ortama ulaşması sucul

yaşamı olumsuz yönde etkilemektedir. Bu durumda maliyeti yüksek arıtma

tekniklerinin uygulanmasını gerekli kılmaktadır. Maliyeti düşürmek için metalleri

yüksek oranda biriktirebilen böylelikle yüksek oranda metal içeren toprakların ve

suların iyileştirilmesine yönelik çalışmalar giderek önem kazanmaktadır. Doğayı

yine doğadan faydalanarak temizleme işleminin, çevreyle dost olması, maliyetinin

diğer yöntemlere göre daha az oluşu ve geniş alanlara uygulanabilmesi en önemli

avantajlarındandır.

Dünya genelinde özellikle küresel ısınmanın etkisi ile hızla tükenen enerji

kaynaklarının öneminin giderek artmasıyla daha az enerji gerektiren yöntemlerin

tercih edilir olması, geleneksel arıtım sistemlerine alternatif doğal yöntemlerin

araştırılması ve ticari uygulamalarının başlatılmasını hızlandırmaktadır. Türkiye’nin

gündemini işgal etmeye başlayan enerji darboğazı ve gittikçe kirlenen doğal

kaynaklarımızın korunması amacıyla ülkemizin de bu alanda yapılan çalışmalara

kaynak ayırmasını gerekli kılmaktadır.

75

KAYNAKLAR

ARCEİVALA,S.J.,2002. Su Bitkileri, Yapay Sulak Alanlar ve Vermikültür

(A.BALMAN editör) Çevre Kirliliği Kontrolünde Atıksu Arıtımı, 1.baskı, Atılım

Ofset, Ankara,s313-325

AXTELL,N.R.,STEVEN P.,STRENBERG K.,CLAUSSEN, K.,2003,Lead ve

Nickel Removal Using Microspora and Limna Minör , Bioresource Technology,

89,:41-48

AYAZ,Ç.S.,1998.Sahil Bölgelerinde Atıksuların Yapay Sulakalanlar ile

Arıtılması, Yüksek Lisans Tezi, TÜBİTAK_MAM Enerji Sistemleri ve Çevre

Araştırma Enstitüsü, Gebze

BAYKURT F., 1979, Modem Genel Anorganik Kimya, İ. Ü. Yay., 724-729,

İstanbul,.

BAYKUT S., BAYKUT F., 1987, Aydın, A. Çevre Sorunları ve Korunma, S:135-

143, İstanbul

BENNICELLI,R.,STEPNIEWSKA, Z., BANACH, A., SZAJNOCHA, K.,

OSTROWSKİ,J.,2003. The Ability of Azolla caroliniana to Remove Heavy Metals

(Hg(ΙΙ), Cr(Ш), Cr (VΙ)) from Municipal Wastewater

BHATTACHARYA A.K., VENKOBACHAR, C., 1984. Removal of Cadmium (II)

by Low-cost Adsorbents. J. Environ. Engg. ASCE 110 (1), P 110–122.

CHAOUI, A. ve FERJANİ, E. 2005. Effect of Cadmiyum and Copper on

Antioxidant Capacities,Lignification and Auxin Degradation in Leaves of

Pea (Pisum sativum L.) Seedlings. C. R. Biologies 328:23-31

COOPER P.F.,JOB G.D.,GREEN M.B.,SHUTES R.B.E., REED, 1996. Beds

and Constructed Wetlands for Wastewater Treatment, Medmenham, Martow,

UK. WRC. Publications,

COOPER, P.F., 1993,The Use of Reed Bed Systems to Treat Domestic Sewage: The

European Design and Operations Guidelines for Reed Bed Treatment

Systems. In Constructed Wetlands for Water Quality Improvement. G.A.

Moshiri (Ed)., CRC Press, Boca Raton,

76

CRITES, WR. 1995.Design Criteria and Practice for Constructed Wetlands Wat.Sci.

and Tech.Vol.29,No.4, :1-6

ÇEPEL,N.,1997.Toprak Kirliliği Erozyon ve Çevreye Verdiği Zararlar. TEMA

Vakfı Yayınları, İstanbul,111s

DİRİM,S.,2006.Aşağı Kelkit Havzası Doğal Sulak Alanında Bitkilerle Fosfor

Gideriminin Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen

Bilimleri Enstitüsü, Sakarya

EPA 832-F-00-023,2000,Wastewater Technology Fact Sheet Wetland: Subsurface

Flow

EPA 832-F-00-024,2000, Wastewater Technology Fact Sheet Wetland:Free Water

Subsurface Wetland

EPA/625/1-88/022,1988,Design Manual:Constructed Wetland and Aquatic Plant

Systems for Municipal Wastewater Treatment,Chapter 1.

EREMEKTAR,G., TANIK, A., ARSLAN-ALATON, İ.,ÖVEZ ,S., ORHON, D.,

2005. Türkiye’de Doğal Arıtma Uygulamaları ve Projeleri, ODTÜ, Ankara

ESPENSON,J.H., 1995, Chemical Kinetics and Reaction Mechanisms,2nd ed. New

York : McGraw-Hill,s.281

EVERS, U., SCHLİPKÖTER, H. W.; 1995, Encylopedia of Analytical Science,

Volume8, P: 4990-4996,

HARRİSON, M.R., JOHNSON, RW. ; 1985," Deposition Fluxes of lead: Cadmium,

Copper and Polnuclear Aromatic Hydrocarbon (PAH) on The Verges of a

Major Highway", The Sci. of The Total Environ., P :121-135, England

HO, Y. S., PORTER, J. F., MCKAY, 2002.Equilibrium İsotherm Studies for The

Sorption of Divalent Metal Ions onto Peat: Copper, Nickel and Lead Single

Component Systems, Water,Air,and Soil Pollution,P:1

http://www.lenntech.com

http://www.metalurji.org.tr/dergi/dergi136/d136_4753.pdf

http://www.epa.gov/epaoswer/hazwaste/minimize/cadmium.pdf

http://tr.wikipedia.org/wiki/Bak%C4%B1r

http://tr.wikipedia.org/wiki/Kur%C5%9Fun

http://tr.wikipedia.org/wiki/Kadmiyum

http://www.lenntech.com

http://www.metalurji.org.tr/dergi/dergi136/d136_4753.pdf

http://www.epa.gov/epaoswer/hazwaste/minimize/cadmium.pdf

http://tr.wikipedia.org/wiki/Bak%C4%B1r

http://tr.wikipedia.org/wiki/Kur%C5%9Fun

http://tr.wikipedia.org/wiki/Kadmiyum

77

http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/phs5.html

http://www.ramsar.org/index


http://www.waldhang.de

http://www.kuleuven-kortrijk.be

http://www.ulsamer.at

JACKSON, P.J., UNKEFER, P.J.,DELHAİZE,E. ve ROBİNSON, N.J.1990.

Mechanisms of Trace Metal Tolerance in Plant. Environmental Injury to Plants,Ed:

F. KATTERMAN, ss.231-258, Acedemic Pres,San Diego

KADLEC, H.R., KNİGHT, R.L, 1996 Treatment Wetlands, Lewis Publisher, FL,

USA

KADLEC, H.R., 1995,Overviev Surface Flow Constructed Wetlands Wat. Sci.

Tech. Vol. 32, No 3., pp. 1-2,

KESKİNKAN O., GÖKSU M. Z. L., YÜCEER A., BAŞIBÜYÜK M.,

FORSTER,C.F.,2003,Heavy Metal Adsorption Characteristics of a

Submerged Aquatic Plant (Myriophyllum spicatum),

KNIGHT, R.L., 1992. Wetlands for Wastewater Data Base Presented at Int.

Wetlands in Water Pollution Control, Sydney, Australia, Nov 29- Dec 3

KRATOCHVİL D., VOLESKY B., 1998, Advances in the biosorption of heavy

metals ,

LAVID N., BARKAY Z., ELİSHA Tel-Or, 2001.Accumulation of Heavy Metals in

Epidermal Glands of The Waterlily (Nymphaeaceae), Planta, 212:313-322

LOMBARDI, L. ve SEBASTIANI L., 2005.Cooper Toxicity in Prunus

cerasifera:growth and Antioxidant Enzymes Responses of in Vitro Grown

Plants. Plant Sci.,168: 797-802

LUEDERITZ, V., ECKERT E., LANGE, M.W., GERSBERG, R. M., 2001. Nutrient

Removal Efficiency and Resource Economics of Vertical Flow and

Horizontal Flow Constructed Wetlands, Elsevier Sci., Ecological Eng., 18,

pp. 157-171,

LUO,C.,SHEN,Z. Ve Lİ,X. 2005. Enhanced Phytoextraction of Cu, Pb, Zn and Cd

with EDTA and EDDS. Chemosphere,59,1-11

http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/phs5.html

http://www.ramsar.org/index


http://www.waldhang.de

http://www.kuleuven-kortrijk.be

http://www.ulsamer.at

78

METCALF and EDDY, 1991 Inc. Wastewater Engineering: Treatment, Disposal,

Reuse. McGraw-Hill, New York, NY.

PATTERSON, J. W., ALLEN H.E. and SCALA J.J., 1977,Carbonate Precipitation

of Heavy Metals Pollutions, J. Water Po ll. Control. Foo., 49, P: 2397-2410,

RAHMANI, G.N.H., STERNBERG, S.P.K., 1999. Bioremoval of Lead From Water

Using Lemna minor. Bioresource Technology,70: 225-230

REDDY, K.R., D'ANGELO, E.M. 1997 , Biogeochemical Indicators to

Evaluate Pollutant Removal Eficiency in Constructed Wetland, Water Sci.

And Tech. 35 (5): 1-10

REDDY, K.R., DEBUSK, T.A., 1987.State of The Art Utilization of Aquatic Plants

in Water Pollution Conrtol, Water Sci. And Tech., Vol. 19, No. 10, : 61-79,

SAMSUNLU, A., 1999. Çevre Mühendisliği Kimyası. Sam-Çevre Teknolojileri

Merkezi Yayını, İstanbul, 394s

SARIALIOĞLU, B., 2003. Köklü ve Yüzen Bitkiler İçeren Doğal Arıtma Sistemleri

İle Evsel Atıksulardan KOİ ve AKM Giderimi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul

Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul

SCHNOOR J.L., 1997, Phytoremediation , The University of Iowa, Departmant of

Civil &Enviromental Engineering , Iowa City ,Iowa

SCHWİTZGUEBEL,J.P.,2001,Hype or Hope:The Potential of Phytoremediation as

an Emerging Green Technology,John Wiley&Sons,Inc.

SHUTES, R.B.E., 2001, Urban Pollution Research Centre, Middlesex University,

Bounds Green Road, London, U.K.

SOLTAN M.E., RASHED, M.N., 2001, Laboratory Study on the Survival of Water

Hyacinth under Several Conditions of Heavy Metal Consantrations,

Chemistry Department, Faculty of Science, Aswan, Egypt

SRIVASTAV, R.K., GUPTA, S.K., NIGAM, K.D.P, VASUDEVAN, P.,1993

Treatment of Chromıum and Nickel in Wastewater by Usıng Aquatic Plants.

Pergamon.,0043-1354(93)E0015-K

79

Standart Methods for The Examination of Water and Wastewater,1998. 20th Ed.

APHA. AWWA.WEF.

STOWELL, R., LUDWİNG, R., COLT, J. and TCHOBANOGLOUS, G. 1981.

“Consepts in Aquatic Treatment System Design” Journal of Environmental

Engineering Division Proceedings ASCE, vol. 57, no. EE5,

STRENBERG, P.K.S, DORN, R.W., 2002, Cadmium Removal Using Cladophora

in Batch, Semi-batch and Flow Reactors. Bioresource Technology., 81: 249-

255

Su Kirliliği Kontrol Yönetmeliği, 1988

Tehlikeli Maddelerin Su ve Çevresinde Neden Olduğu Kirliliğin Kontrolü

Yönetmeliği, 2005

UYSAL, Y. ve TANER, F.,2007.The Effect of Cadmium İons on The Growth Rate

of The Freshwater Macropyteduckweed Lemna minor. Ekoloji , 6: 62, 9-15

YILMAZ,C., 2003. Sucul Bitkilerle Su Kalitesi Kontrolü, Yüksek Lisans Tezi,

Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Fen Bilimleri Enstitüsü, Gebze

YOON, J., CAO, X., ZHOU, Q., MA, L.Q., 2006. Accumulation of Pb, Cu, and Zn

in Native Plant Growing on a Contaminated Florida site.Science of The Total

Enviroment 368: 456-464

ZAJIC J.E. 1971, Water Pollution Cont., Marcel Dekar Inc. USA, P: 389-401,

ZEREN,O.,UYSAL,Y., 1998.Yüzen Su Bitkisinın (Lemna minor) Atıksu Arıtım

Sistemlerinde Kullanılması,1.Atıksu Sempozyumu, Kayseri, 22-28 Haziran

80

ÖZGEÇMİŞ

23.06.1977 tarihinde İstanbul’da doğan Rabia Okşan ARTAN, 1996-1998

yılları arasında Kocaeli Üniversitesi Meslek Yüksek Okulu Kimya Bölümünde

okumuştur. 2001 yılında dikey geçişle Çukurova Üniversitesi Çevre Mühendisliği

Bölümüne geçmiştir. 2004 yılında lisans eğitimini tamamlamıştır. Aynı yıl başladığı

Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Çevre Mühendisliği Ana Bilim

Dalında yüksek lisans öğrenim sürecini tamamlamıştır.

Documents

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ …traglor.cu.edu.tr/objects/objectFile/A7qZj9eu-692013-58.pdfLemna minor de zamana bağlı giderimi 58 Şekil 4.6. Birinci ve ikinci dereceden