Search

The aim of this study was todetermine the effects of nTiO2Ag, co-application of nZnO and nTiO2Agand co-application of EDDS as an organic acid with nTiO2Ag on seedgermination, seedling vigor, plumule and radicle length of rye. Ten seeds wereplaced in petri-dishes with double layer of filter paper which used as an inertmaterial. Then 5 mL nTiO2Ag, nZnO-nTiO2Ag and EDDS-nTiO2Agsuspensions were added to every petri dish with different concentrations(control, 50, 100 and 200 mg/L). Treatment of nZnO-nTiO2Ag,especially at concentration of 50 mg/L, promoted the germination rate, seedlingvigor, plumule and radicle elongation. The highest seedling vigor index (SVI)was observed at concentration of 50 mg/L nZnO-nTiO2Ag. Seedlingvigor index of rye seeds was decreased after treatment of nTiO2Ag.The plumule elongation increased with treatment of all test chemicals andradicle elongation was increased nZnO-nTiO2Ag and EDDS-nTiO2Agexposure compared to control. This is the first report on the effect of co-applicationof ZnO-TiO2Ag nanoparticles and co-application of EDDS-TiO2Agnanoparticles on rye growth.

In this study, the use of Rosmarinus officinalis was investigated to clear soil contaminated with Cd. The soil sample for pot experiment is taken from the old municipal waste storage in Mardin. The pot experiment conducted in the greenhouse. Increasing dose of Cd (0-5-10-20 mg kg-1 as 3CdSO4.7H2O form) and 0.005 mM citric acid applied to the soil and all pots were incubated for 30 days. The fertilizer (200 mg N kg-1) applied before seedling and then plant seedlings transferred to the pots. The plants were grown for 45 days in the greenhouse. After harvest Cd, N, P, K, Mn, Fe, Cu, and Zn concentrations of plant samples were determined in ICP-MS. The highest Cd content (8.31 μg plant-1) was obtained in 20 mg Cd kg-1 treatments. The result of the experiment was shown that the Rosmarinus officinalis was not suitable for pyhtoextraction of Cd-contaminated soils., Bu çalışmada, Cd ile kontamine olmuş toprağı temizlemek için Rosmarinus officinalis bitkisinin kullanım potansiyeli araştırılmıştır. Toprak deneyi için toprak örneği Mardin'deki eski belediye atık depolama alanından alınmıştır. Denemeler serada saksıda kontrollü koşullarda yapılmıştır. Artan dozlarda Cd (0-5-10-20 mg kg-1 Cd, 3CdSO4.7H2O formunda) ve 0.005 mM sitrik asit uygulanan tüm saksılar 30 gün boyunca inkübe edilmiştir. Çimlenmeden önce gübre (200 mg N kg-1) uygulanmış ve daha sonra fideler saksılara aktarılmıştır. Bitkiler, serada 45 gün boyunca yetiştirilmiştir. Hasattan sonra bitki örneklerinin Cd, N, P, K, Mn, Fe, Cu ve Zn konsantrasyonları ICP-MS'de belirlenmiştir. En yüksek Cd içeriği (8.31 μg bitki-1) sitrik asitli ortamda 20 mg Cd kg-1 uygulamalarından elde edilmiştir. Denenenin sonucu, Rosmarinus officinalis bitkisinin Cd ile kirlenmiş toprakların fitoekstraksiyonu için uygun olmadığını göstermiştir.

The aim of this study was to evaluate the effects of TiO2 and TiO2Ag nanoparticles on seed germination of lettuce (Lactuca sativa). Two parameters were examined in this study: number of seed germination and root-shoot elongation. Lettuce seeds in petri dishes were separately treated with different concentrations (control, 10, 20, 40, 60, 80 and 100 mg/L) of 5 mL TiO2 and TiO2Ag nanoparticle suspensions. Number of seed germination was increased at increasing TiO2 nanoparticles concentration especially at 80 and 100 mg/L TiO2 with compared to control and also determined that radicle increased with TiO2 and TiO2Ag treatment at 20 mg/L and 10 mg/L respectively., Bu çalışmanın temel amacı TiO2 ve TiO2Ag nanopartiküllerinin marul (Lactuca sativa) bitkisinin tohum çimlenmesine etkisinin değerlendirilmesidir. Çalışmada iki farklı parametre değerlendirilmiştir: tohum çimlenme sayısı ve kök-gövde uzaması. Marul tohumları petri kaplarına yerleştirildikten sonra farklı derişimlerdeki (kontrol, 10, 20, 40, 60, 80 ve 100 mg/L) 5’er mL TiO2 ve TiO2Ag nanopartikül süspansiyonlarına maruz bırakılmıştır. Sonuçta marul tohumlarının çimlenme sayılarının nanopartikül derişimi arttıkça arttığı ve bu artışın özellikle 80 ve 100 mg/L TiO2 konsantrasyonlarında gerçekleştiği belirlenmiştir. Ayrıca kök radikula uzamasının 20 mg/L TiO2 ve 10 mg/L TiO2Ag nanopartikül derişimlerinde artış gösterdiği tespit edilmiştir.

Soil washing is one of relatively simple and useful technologies for ex situ remediation of heavy metalscontaminated soils. In present study, initial total cadmium concentrations were maintained at 10 and 50 mg/kg in two different soil types. The use of different salts of EDTA on removal Cd of contaminated soils was evaluated with washing treatment methods. Batch washing experiments were conducted with Na2EDTA, FeEDTA, and ZnEDTA at different concentrations (0.01, 0.05 and 0.1 M) and solid (m) to liquid (v) ratios (1:5, 1:10, and 1:20). Results showed that the removal efficiency of Cd from soil increased with increasing EDTA concentrations, and the efficiency of chelating agents in the order Na2EDTA ≥ ZnEDTA > FeEDTA. In addition, speciation of Cd-EDTA complexes in the soil was evaluated with FITEQL program, Toprak yıkama, diğer teknolojilerle kıyaslandığında ağır metallerle kirlenmiş toprakların arıtımı için basit ve kullanışlı bir teknolojidir. Bu araştırmada, 10 ve 50 mg/kg kadmiyum (Cd) ile yapay olarak kirletilmiş farklı tekstüre sahip iki topraktan, maksimum metal giderim verimini sağlayacak optimum yıkama koşulları, etilendiamin tetra asetik asit (EDTA)’nın farklı tuzları kullanılarak belirlenmiştir. Kesikli desorpsiyon testleri; NaEDTA, FeEDTA ve ZnEDTA’nın farklı derişimlerinde (0.01, 0.05 ve 0.10 M) ve farklı toprak:çözelti oranlarında (1:5, 1:10 ve 1:20) gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonunda topraktan Cd gideriminin artan EDTA derişimleri ile arttığı, kullanılan şelatlayıcı ajanların Cd giderim verimliliğinin sırasıyla Na2EDTA ≥ ZnEDTA > FeEDTA olduğu belirlenmiştir. Ayrıca topraktaki Cd’nin EDTA ile yaptığı komplekslerin spesiasyonu (türlendirme) FITEQL programıyla değerlendirilmiştir

Buçalışmanın amacı, demir-çelik endüstrisinden kaynaklanan ve tehlikesiz atıkolarak nitelendirilen çelikhane cüruf ve haddehane tufalinden, Fe ve diğerbitki besin elementlerinin geri kazanımı ve bu elementlerin bitki büyümesineetkisini ortaya koymaktır. Cüruf ve tufal örnekleri öğütüldükten sonra toplambesin elementi ve kirletici potansiyelini belirlemek için Cd-Cu-Ni-Pb-Zn-Crbaşta olmak üzere Be-B-Ti-V-Cr-Mn-Fe-Co-Ni-Cu-Zn-As-Se-Sr-Mo-Cd-Sb-Ba-Pb içeriğiICP-MS’te belirlenmiştir. Ark ocağı cürufu, ızgara altı cürufu vetufalin % olarak Fe içeriği sırayla 23, 55 ve 40 olarak bulunmuştur.İkinciaşamada demirli gübre çözeltisi hazırlamak için en fazla Fe konsantrasyonunasahip olması nedeniyle ızgara altı cürufu (%55 Fe) ve tufal %40 Fe) örneği,şelatlayıcı ajan EDTA ve konsantre HNO3 ile çözünürleştirilmiştir.Hazırlanan demirli gübre çözeltisinin element içeriği ICP-MS’te tekrarbelirlenmiştir. Çözünürleştirme sonrasında hazırlanan demirli gübreçözeltisinin sırayla kütlece %6 ve %2 oranında suda çözünür Fe içerdiğibelirlenmiştir. Daha sonra hazırlanan demirli gübre çözeltisi 0, 4 ve 8 mg/kgolmak üzere 3 ayrı dozda, laboratuvar ortamında yetiştirilen mısır (Zea mays) bitkisineuygulanmıştır. Toplam sekiz hafta süreyle yetiştirilen mısır bitkisinde Fe dozuarttıkça kuru madde miktarında, klorofil içeriğinde ve Fe alımında artış eldeedilmiştir.

İnsan aktivitesi, endüstriyel gelişmeye paralel olarak topraktaki ağır metal sirkülasyon düzeyini sürekli olarak artırmaktadır. Toprağa bitki besin maddelerinin dengesini bozacak miktarda ağır metal girdisi; bitkinin azot (N), fosfor (P) ve potasyum (K) alımını etkilemektedir. Bu etkileşim, gerek bitki kök sistemi ve taşınma olaylarını etkileyerek gerekse toprak çözeltisindeki besin elementleriyle reaksiyona girerek gerçekleşmektedir. Bu çalışmada, su kültürü ortamında 2 hafta süreyle yetiştirilen transgenik ve transgenik olmayan tütün bitkilerinde, dört farklı ağır metal iyonunun (çinko (Zn), bakır (Cu), nikel (Ni) ve kadmiyum (Cd)) üç farklı dozunun (0, 5 ve 10 mg L-1) N, P ve K alımına etkisi araştırılmıştır. Denemelerde elde edilen bulgulara göre, 5 mg L-1 Zn dozu, bitkilerde kloroz ve nekroz gibi herhangi bir toksik etki göstermezken, diğer ağır metallerin (Cu, Ni ve Cd) 5 ve 10 mg L-1 uygulamaları bitkide değişen seviyelerde toksisitenin ortaya çıkmasına neden olmuştur. En yüksek konsantrasyonda (10 mg L-1) Zn, Cu, Ni ve Cd uygulamalarıyla, bitkilerin N, P ve K alımlarındaki azalmalar göz önünde bulundurulduğunda bu elementlerin toksisite sıralaması Ni > Cu > Zn > Cd şeklinde olmuştur. Bitkideki N, P ve K konsantrasyonunu en çok azaltan Ni iken, P konsantrasyonunda sıralama Cu > Zn > Cd; K konsantrasyonunda ise Cu > Cd > Zn şeklinde belirlenmiştir., Heavy metals affect nutrient uptake of plants by means of either effecting root development and transport systems or interfering with other plant nutrients in soil solution. In this study, the effect of toxic levels of copper (Cu), zinc (Zn), cadmium (Cd), and nickel (Ni) on the uptake of nitrogen (N), phosphorus (P) and potassium (K) were investigated in hydroponic culture. There was no toxicity sign in 5 mg Zn L-1 level but the rest of the heavy metals used caused different extent of toxicity. The first visual signs of toxicity for these heavy metals were chlorosis and the reduction in shoot and root biomass due to inhibition of metabolic functions. As a result, N, P, K uptake significantly changed. As the ratio of percent decreases for N, P, K uptake were considered, the toxicity levels of the heavy metals were, in descending order, Ni > Cu > Zn > Cd. Ni had the element that having most serious inhibition effect on the concentration of all three elements, the order of other heavy metals were determined as Cu > Zn > Cd for P and Cu > Cd > Zn for K.

Heavy metals affect nutrient uptake of plants by means of either effecting root development and transport systems or interfering with other plant nutrients in soil solution. In this study, the effect of toxic levels of copper (Cu), zinc (Zn), cadmium (Cd), and nickel (Ni) on the uptake of nitrogen (N), phosphorus (P) and potassium (K) were investigated in hydroponic culture. There was no toxicity sign in 5 mg Zn L-1 level but the rest of the heavy metals used caused different extent of toxicity. The first visual signs of toxicity for these heavy metals were chlorosis and the reduction in shoot and root biomass due to inhibition of metabolic functions. As a result, N, P, K uptake significantly changed. As the ratio of percent decreases for N, P, K uptake were considered, the toxicity levels of the heavy metals were, in descending order, Ni > Cu > Zn > Cd. Ni had the element that having most serious inhibition effect on the concentration of all three elements, the order of other heavy metals were determined as Cu > Zn > Cd for P and Cu > Cd > Zn for K.

ÖZ DOKTORA TEZİ DEĞİŞİK TAHIL TÜRLERİNİN VE BUĞDAY ÇEŞİTLERİNİN KADMİYUM TOKSİSİTESİNE DUYARLILIĞI VE BUNA ÇİNKO EKSİKLİĞİNİN ETKİSİ NURCAN KÖLELİ ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TOPRAK ANABİLİM DALI Danışman : Prof. Dr. İsmail ÇAKMAK Yıl :1998, Sayfa :110 Jüri : Prof. Dr. İsmail ÇAKMAK : Prof. Dr. Rıfat DERİCİ : Doç. Dr. Süleyman TABAN Tarım topraklarında bitkilerce alınabilir çinkonun (Zn) yetersizliği durumunda, değişik kaynaklardan toprağa ulaşan ve toksik bir ağır metal olan kadmiyumun (Cd), bitkiler tarafından kolaylıkla alındığı ve özellikle bitkinin yenen kısımlarında biriktiği, böylece besin zincirine girdiği ileri sürülmektedir. Ayrıca bitki türlerinin ve aynı bitki türünün genotiplerinin Cd toksisitesine karşı farklı düzeyde dayanıklılık (tolerans) gösterdiği bildirilmiştir. Burada sunulan doktora çalışması çerçevesinde değişik tahıl türlerinin Cd toksisitesine duyarlılığı araştırılmış ve bu duyarlılık üzerine Zn beslenmesinin etkileri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, hem tahıl türleri hem de aym türün değişik çeşitleri arasında Cd toksisitesine dayanıklılık yönünden önemli farklılıklar olduğunu ortaya koymuştur. Tahıl türleri arasında Cd toksisitesine dayanıklılıkta çavdarın en dayanıklı, makarnalık buğdayın ise en dayanıksız olduğu belirlenmiş ve dayanıklılığın çavdar > tritikale > arpa > yulaf > ekmeklik buğday > makarnalık buğday şeklinde bir azalma gösterdiği bulunmuştur. Bitkilerin Zn beslenmesinin iyileştirilmesi ile bitkilerin Cd toksisitesine duyarlılığı önemli düzeyde azalmaktadır (makarnalık buğdaylar hariç). Çinkonun bu olumlu etkisi yeşil aksam kuru madde miktarım artırması ve dolayısıyla bitki dokularındaki Cd konsantrasyonunu seyreltmesi şeklinde ortaya çıkmaktadır. Elde olunan sonuçlar, toprak, bitki ve insan besin zincirindeki hem Zn yetersizliğini hem de Cd toksisitesini kısa bir sürede gidermede veya azaltmada en etkili yolun toprakların Zn ile gübrelenmesinin gerekliliğine işaret etmektedir. Böylece hem bitkisel üretimde oldukça fazla artış elde edilecek hem de insan ve hayvan sağlığına önemli katkıda bulunulacaktır. Anahtar Kelime: Cd birikimi, Cd toksisitesi, antagonizm, ağır metal, Cd-Zn etkileşimi ABSTRACT Ph. D. THESIS THE EFFECT OF ZINC DEFICIENCY ON TOLERANCE TO CADMIUM TOXICITY IN DIFFERENT CEREALS SPECDES WHEAT CULTIVARS NURCAN KÖLELİ DEPARTMENT OF SOILS INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES UNIVERSITY OF ÇUKUROVA Supervisor : Prof. Dr. Ismail ÇAKMAK Year : 1998, Pages: 110 Jury : Prof. Dr. Ismail ÇAKMAK : Prof. Dr. Rıfat DERİCİ : Ass. Prof. Dr. Süleyman TABAN Cadmium (Cd), a toxic heavy metal, is readily taken up by plants from soil and may accumulate at high levels in edible parts when plants grown particularly under zinc (Zn) deficiency and thereby entering the food chain. Furthermore, it is indicated that genotypes of plant species, even between cultivars and inbred lines of the same species tolerate to Cd toxicity on different levels. The objective of the experiments was to study the tolerance of the cereal species to Cd toxicity and to test the effects of Zn deficiency on Cd toxicity in soils with varried supply of Zn and Cd. The obtined results showed that cereal species and wheat cultivars greatly differ in their tolerance to Cd toxicity. Rye showed the highest tolerance to Cd toxicity, while durum wheats were most sensitive to Cd toxicity. Tolerance of all cereal species to Cd toxicity declined in order: rye > triticale > barley > oat > bread wheat > durum wheat. It is shown that the sensitivity of plants to Cd toxicity is decreased by Zn supply (except durum wheats). Positive effect of Zn treatment comes out as increase of the dry matter with a result of dilution of Cd concentration in plants. The results indicated that the most effective way to remove and decrease either Zn deficiency and Cd toxicity in soil-plant and human food chain is Zn treatment to soil. Hence, either is increased plant production and is contributed animal and human health. Key words: Cd accumulation, Cd toxicity, heavy metals, Cd-Zn interaction, Zn deficiency 110

ÖZET Harran Ovasında en fazla yayıhm gösteren ve yöreyi en iyi şekilde karakterize edebilecek durumda olan 17 toprak serisinden toplam 22 toprak örneği alınarak, toprakların bitkiye yarayışlı Zn miktarını ve biyolojik indexleri belirlemek amacıyla test bitkisi olarak mısırın kullanıldığı bir sera denemesi kurulmuştur. Ekilisinden itibaren 52 gün sonra hasat edilen bitkilerin kuru madde miktarı (gr), Zn içeriği (ppm) ve sömürülen Zn miktarı (^gr/saksı) belirlenmiştir. Deneme topraklarının bitkiye yarayışlı Zn miktarları 10 değişik kim yasal extraksiyon metodu ve 1 biyolojik metod ile belirlenmiştir. Kimyasal metodların biyolojik metodla olan ilişkileri birlikte değerlendirildiğinde 0.01 M HEDTA, 0.01 M Hidrokinon ve 0.005 M DTPA+0.01 M CaCla+0.1 M TEA (pH=7.3) metodlarının, Harran Ovası topraklarında bitkiye yarayışlı çinkonun belirlenmesinde başarılı bir şekilde kullanılabileceğini göstermiştir. 11 SUMMARY This research work was undertaken in order to find out the most suitable chemical extraction method or methods for plant available soil Zn in Harran Plain soils. To be able to realise this aim, 22 representative surface soil samples are collected from 17 soil se ries which are wide spread in the region. As a biological index, a green house pot experiment with the test plant corn was also conducted. The test plant was harvested in 52-days from the sow ing and dry matter production per pot, Zn content of the test plant (ppm Zn) and total Zn absorption by plant per pot were de termined. Plant available soil Zn was determined by 10 chemical extraction methods. When the linear correlation coefficients between soil Zn extracted by the chemical methods (extractants) and the biological indexes are examined, it can be said (conferred) that plant availa ble soil Zn is best determined by 0.005 M DTPA+0.01 M CaCla+0.1 M TEA, 0.01 M HEDTA and 0.01 M Hidrokinon extractans respectively. 60

Kayaçlardan ya da antropojenik faaliyetlerden kaynaklanan ve toprağa ulaşan arsenik (As) suda çözünmüş, çökelmiş ve adsorblanmış halde canlı ekosistemine etki ederek çevresel döngüye katılmaktadır. Topraklarda As gibi metal(loid)lerin mobilitesi, toprakta potansiyel olarak bulunan toplam metal(loid)lerin biyoyarayışlılık, biyoalınabilirlik, mobilite ve topraktan yıkanabilirliğine bağlıdır. Bu nedenle çeşitli doğal maddeler arasında dağılmış olan metal(loid)lerin derişiminin belirlenmesi toplam metal derişimini belirlemekten çok daha önemli hale gelmiştir. Bu çalışmada Pirhüseyin ve Yalıncak (Hafik, Sivas) köylerinden sekiz örnekleme noktasından profil boyunca alınan topraklarda toplam As konsantrasyonu belirlenmiştir. Ayrıca örnekleme noktalarında tek ve ardışık ekstraksiyon prosedürleri uygulanarak As türlendirmesi, biyoyarayışlılığı ve biyoalınabilirliği belirlenmiştir. Bu amaçla asit yağmurlarının topraktan As taşınımına etkisi yapay yağmur suyu ile yapılan Asit Yağmuruyla Yıkanabilirlik (SPLP) yöntemi ile test edilmiştir. Arsenik'in bioyarayışlılığı yani bitkiler tarafından alınabilirliği, Bitkiye Yarayışlı Metallerin Alınabilirliği (DTPA) yöntemiyle, ve kirlenmiş topraklardan As'nin mide-bağırsak sisteminde insanlar tarafından alınabilirliği ise in vitro gastro intestinal yöntem ile test edilmiştir. Toprakların farklı formlardaki As konsantrasyonlarının belirlenmesinde modifiye edilmiş Bureau Referans Komitesi (BCR) tarafından önerilen dört basamaklı ardışık ekstraksiyon prosedürü uygulanmıştır. Ayrıca türlendirme için ardışık ekstraksiyon prosedürleri uygulanmıştır. Toplam As, ardışık ekstraksiyon prosedürleri uygulanarak belirlenen As türlendirmesi, As biyoyarayışlılığı ve As biyoalınabilirliği arasındaki ilişki korelasyon analizleri ile istatistiksel olarak değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar 3. ve 8. örnekleme noktasında profil boyunca As kirliliğinin olduğunu ortaya koymuştur. Topraktaki As'nin doğrudan yutulması ya da As içeren bitkilerin insanlar tarafından tüketilmesi ile mide-bağırsak sistemine alınması durumunda insan sağlığını tehlikeye sokabileceği belirlenmiştir. Elde edilen ayrıntılı bulgular Sivas-Hafik gibi As ile kirlenmiş toprakların iyileştirme stratejilerinin geliştirilmesinde temel veri oluşturmaktadır. Arsenic (As), which originates from rocks or anthropogenic activities and reaches the soil; dissolved in water, precipitated and adsorbed to the live ecosystem is involved in the environmental cycle by acting. The mobility of metal (loid) such as As in soils depends on its bioavailability, bioaccessebility, mobility and washability from the soil. Therefore, the determination of the concentration of metal (loid)s dispersed among various natural substances has become more important than determining the total metal concentration. In this study, total As concentration was determined from the villages of Pirhüseyin and Yalıncak (Hafik, Sivas), from the eight sampling points, and in the soils taken along the profile. In addition, single and sequential extraction procedures were performed at sampling points to determine speciation, bioavailability and bioaccessibility. As leachability with acid artificial rain water by SPLP method, As bioavailability by the DTPA method, and gastro-intestinal system As accessibility from contaminated soils by people by the in vitro gastro-intestinal (gastrointestinal) will be tested by the method. The four-step sequential extraction procedure recommended by the Bureau Reference Committee (BCR), which was modified in the determination of As concentrations of soils in different forms, was applied. In addition, sequential extraction procedures were applied for derivatization. Total As; the relationship between As speciation, As bioavailability and As bioaccessibility, determined by squential extraction procedures, were evaluated statistically by correlation analysis. The results showed that there was Arsenic pollution along the profile at the 3rd and 8th sampling points. It has been determined that if As in the soil is directly swallowed or if the As-containing plants are consumed by humans, they may endanger human health if taken to the gastroinbtestinal tract. The detailed findings are the basic data in the development of remediation strategies in the treatment of As contaminated soils such as Sivas-Hafik. 61

Günümüzde tekli ya da çoklu ağır metal ile kirlenmiş topraklar, tüm dünyadaki en büyük çevre kirliliği sorunlarından biridir. Bu çalışmada, doğal zeolit (klinoptilolit) ve nanozeolitin, Kayseri ili İncesu ilçesinden alınan çoklu metal ile (As, Cd, Pb ve Zn) kirlenmiş toprakların immobilizasyonu ve mobilizasyonu üzerine etkisi incelenmiştir. Nanozeolit Manisa ili Gördes ilçesinden temin edilen doğal zeolitin (klinoptilolit) boyut olarak 100 nm'den daha küçük boyuta (∼41-57 nm) getirilmesi ile elde edilmiştir. İki aşamada laboratuvar koşullarında toprak profilini simüle etmek amacıyla yapılan kolon testleri katkısız toprakta, %3 oranında zeolit katkılı ve %3 oranında nanozeolit katkılı toprakta yapılmıştır. Birinci aşamada yapılan çalışmanın asıl amacı toprağa %3 oranında zeolit ve nanozeolit ilave ederek çoklu metal ile aşırı kirlenmiş toprakta kirleticileri 0,01 M CaCl2 ile immobilize etmektir. İkinci aşamada yapılan çalışmanın amacı ise toprak kolonunda immobilize edilen metallerin yapay yağış ile mobilize olarak yer altı sularına olası geçme riskini öngörmektir. Toprağın doğal pH'sında yapılan çalışmada CaCl2 ile yıkama sonucunda katkısız toprak kolonuna kıyasla zeolit ve nanozeolit uygulamaları yıkama çözeltilerinde büyük değişimlere neden olmamıştır. Bu durum yüksek pH'da metallerin çözünürlüğünün düşük olmasından kaynaklanmaktadır. %3 zeolit ilaveli toprak kolonunda As, Cd, Pb ve Zn için sırayla %85,25; %100; %100 ve %99,75 immobilizasyon verimi elde edilmiştir. Toprak+%3 nanozeolit kolonunda ise immobilizasyon verimleri As için %99,75; Cd için%99,92; Pb için %99,99 ve Zn için %96,59'dur. İmmobilizasyon testlerinin yapıldığı kolon çıkış sularında zeolit ve nanozeolitten kaynaklı yüksek Al, Na ve Ca ölçümleri, çoklu metal immobilizasyonunun esas olarak iyon değişim reaksiyonlarına bağlı olduğunu göstermektedir. Metallerin immobilize edildiği kolonda olası asit yağmurunu simüle etmek için yapay yağış (pH 4,2) ile yapılan testte metal konsantrasyonunun yüksekliğine bağlı olarak en fazla immobilizasyon nanozeolitte gözlemlenmiştir. İmmobilizasyon verimleri As, Cd ve Pb için sırayla katkısız toprak kolonunda %24,60; %77,84; %90,58 ve toprak+%3 zeolit katkılı kolonda %38,46; %83,46; %93,30 olarak tespit edilmiştir. Çinko elementi her iki kolonda da tamamen mobil hale geçmiştir. %3 nanozeolit ilaveli kolonda ise As, Cd, Pb ve Zn için sırayla %100; %100; %99,80 ve %99,32 immobilizasyon verimi elde edilmiştir. Nowadays, soils contaminated with single or multiple heavy metals are one of the major environmental contamination issues all over the world. In this study, the effect of natural zeolite (clinoptilolite) and nanozeolite on immobilization and mobilization of multi-metal contaminated soil (As, Cd, Pb and Zn), which is taken from Incesu district of Kayseri province was studied. The nanozeolite was obtained by natural zeolite from Gördes district of Manisa province, to a size of less than 100 nm (∼41-57 nm). Column tests were performed in two stages to simulate the soil profile under laboratory conditions in undoped, 3% zeolite doped and 3% nanozeolite doped soils. The main purpose of the first stage study is to immobilize pollutants with 0.01 M CaCl2 in highly contaminated soil by adding 3% zeolite and 3% nanozeolite to the soil. The aim of the second stage of the study is to predict the possible penetration risk of the metals immobilized in the soil columns to groundwater by mobilizing with synthetic precipitation. In the study carried out at the natural pH of the soil, zeolite and nanozeolite treatments were not caused any significant changes in leaching solutions compared to the undoped soil column, after washing with CaCl2. This is due to the low solubility of metals at high pH. The immobilization efficiency of the soil As, Cd, Pb and Zn was obtained as 85.25%; 100%; 100%; 99.75%, respectively in the soil column with 3% zeolite doped. In the soil+3% nanozeolite column, the immobilization efficiencies were 99.75% for As, 99.92% for Cd, 99.99% for Pb and 96.59% for Zn. High Al, Na and Ca measurements of zeolite and nanozeolite in the effluent water of the column where the immobilization tests were performed indicate that the multi-metal immobilization is mainly due to ion exchange reactions. In the test performed by synthetic precipitation (pH 4.2) to simulate a possible acid rain in the columns in which the metals were immobilized, the highest immobilization due to the level of metal concentration was observed in nanozeolite column. The immobilization efficiencies of As, Cd and Pb were obtained 24.60%, 77.84%, 90.58% in the undoped soil column and 38.46%, 83.46%, 93.30% in the 3% zeolite doped soil column for respectively. The zinc element was fully mobile in both columns. In the soil+3% nanozeolite column, the immobilization efficiencies of soil As, Cd, Pb and Zn were determined 100%, 100%, 99.80% and 99.32% recpectively. 61

Krom ile kirlenmiş topraklar, insan sağlığını ve ekolojik sistemleri büyük ölçüde etkilediği için artan bir endişe kaynağıdır. Bu nedenle, bu kirliliğin ardındaki nedenleri anlamak ve kirlenmiş toprakları iyileştirmek zorunludur. Bu çalışmada, Cr(VI) ve Cr(III) içeren toprakların farklı konsantrasyonlarda sitrik asit (C6H8O7) ve tartarik asit (C4H6O6) ile yıkanması ve arınmış toprağın tekrardan kullanılabilir hale getirilmesi amaçlanmıştır. Biyolojik olarak bozunabilir şelat ajanlarından sitrik asit ve tartarik asitin ardışık olarak uygulanması sonucu Cr ve türevleri ile kirlenmiş toprakları yıkama kabiliyeti araştırılmıştır. Diğer bir deyişle ex situ arıtım yöntemi olarak krom ve türevleri ile kirlenmiş toprakların arıtılmasında sitrik asit ve tartarik asitin performansı araştırılmıştır. Bu ligandlar, doğal ortamda yaygın oldukları ve Cr(III) ile kompleks oluşturabildikleri için seçilmiştir. 0-30 cm derinliğinde 82995 mg/kg, 30-60 cm derinliğinde 7767 mg/kg Cr ihtiva eden toprak kesiti ayrı ayrı yıkama işlemlerine tâbi tutulmuştur. Sitrik asitin Cr giderim etkinliği %20,1 olurken tartarik asit %17,3'lük bir giderim sağlamıştır. Saf su ile yapılan deneyde suya geçen Cr taşınımı %19 bulunmuştur. Sitrik asitin, Cr(III) ve Cr(VI) gideriminde tartarik asitten daha etkili olduğu bulunmuştur. Bununla birlikte yöntemin, kontamine alanların remediasyonu için pratik olarak kullanılmadan önce daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyulmaktadır. Kirlilik parametreleri sınır değerin altına düşürülmeli ve toprak daha sonraki kullanım amacına göre verimlilik testi yapılarak toprağın değişen fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikleri ortaya konulmalıdır. Soils contaminated with chromium are of increasing concern as they greatly affect human health and ecological systems. Therefore, it should be understood the reasons behind this pollution and improve contaminated soils. In this study, it was aimed to make the soil containing Cr (VI) and Cr (III) harmless with citric and acid at different concentrations and make the purified soil usable again. Successive application of citric acid (C6H8O7) and tartaric acid (C4H6O6) from biodegradable chelating agents has been investigated for the ability to wash soils contaminated with chromium and its derivatives. In other words, the performance of citric acid and tartaric acid in the purification of soils contaminated with chromium and its derivatives as an ex situ treatment method was investigated. Soil cross-section containing 82995 mg / kg Cr at depth 0-30 cm and 7767 mg / kg Cr at 30-60 cm depth was subjected to separate washing operations. The Cr removal efficiency of citric acid and tartaric acid was 20.1% and 17.3%, respectively. In the experiment carried out with pure water, Cr removal efficiency was determined as 19%. It was determined that the citric acid was more effective to remove Cr (III) and Cr (VI) than tartaric acid. However, further investigation is needed before the method can be practically used to remediation to improve contaminated sites. Pollution parameters should be determined by performing fertility tests according to the intended use. 55

Toprak kirliliği, dünya çapında bir sorundur, ağır metaller bu sorunun önemli bir parçasıdır. Ağır metallerin topraklardan bitki ve sulara ve ordanda insanlara transferi hem insan sağlığı riski değerlendirmesi hem de kirlilik kontrolü için büyük önem taşır. Kirli topraklarda kadmiyum (Cd), kurşun (Pb) ve çinko (Zn) gibi ağır metallerin biyoyarayışlılığının ve biyoerişebilirliğinin değerlendirilmesi, bu toprakları daha iyi yönetmek ve gelecekte tekrar kullanmak için mutlak gereklidir. Fitoremediasyon, toprak ve sudaki metal kirleticilerin uzaklaştırılması ya da daha zararsız hale getirmek için bitkilerin kullanıldığı, etkili, çevresel olarak ekolojik ve ucuz bir iyileştirme yöntemdir. Ancak fitoremediasyon yönteminin en önemli dezavantajı aşırı düzeylerde kirlenmiş topraklarda bitkilerin kısa sürede etkinliğini gösterememesi dolayısıyla birden fazla sayıda bitki ekim işleminin tekrarını gerektirmesidir. Bu nedenle aşırı düzeyde kirlenmiş alanlarda ekim öncesi ve sonrası metal biyoyarayışlılığı ve biyoerişebilirliğinin belirlenmesi önemlidir. Çünkü toprakta sadece toplam metal derişiminin belirlenmesi metallerin mobilitesi, biyoyarayışlılığı ve biyoerişebilirliği hakkında yeterli bilgi vermemektedir. Bu çalışmanın amacı çoklu metal (Cd, Pb ve Zn) ile aşırı kirlenmiş topraklarda sera koşullarında 3 ay süre ile yetiştirilen aspir (Carthamus tinctorius) ve yabani hint yağı (Ricinus comminus) bitkilerinin hasat edildikten sonra ve öncesinde topraktaki toplam, biyoyarayışlı ve biyoerişilebilir metal konsantrasyonunu belirlemek ve karşılaştırmaktır. Toprakta fitoremediasyon öncesi ve sonrası DTPA arasında aspir (r2=0,94) ve yabani hint yağı bitkisi (r2=0,96) için yüksek bir korelasyon vardır. Toprakta iki aşamada yapılan biyoerişebilirlik değerleri, DTPA ile ekstrakte edilebilir metal konsantrasyonu değerlerinden daha yüksek bulunmuştur. İlk aşamada ortam pH'sının yaklaşık 1.8 olması nedeniyle topraktaki toplam metal derişimine bağlı olarak biyoerişebilirlik oldukça yüksek çıkmıştır. Fitoremediasyon sonrası hem aspir hem de yabani hint yağı bitkisi için biyoyarayışlılık ile mide özsuyunda belirlenen biyoerişebilirlik arasında doğrusal bir ilişki belirlenmiştir (r2=0,82). Her fitoremediasyon işlemi sonrası rizosferde kök salgıları ve mikrobiyal aktiviteye bağlı olarak pH değişmesiden dolayı metallerin mobil hale geçmesi ve böylece daha fazla çevre kirliliğine yol açabilmesinden dolayı, iyileştirme süreci tamamlanıncaya kadar kontrol ve izleme çalışmalarının yapılması gerekir. Soil contamination is a worldwide problem, and heavy metals are an important part of this problem. Elucidating the transfer of heavy metals from soils to plants and water and ultimately to humans is of great significance for both human health risk assessment and contamination control. Assessment of bioavailability and bioaccesibility of heavy metals, such as cadmium (Cd), lead (Pb) and zinc (Zn), in polluted soils is essential to sustainable management and use of soils Phytoremediation is the use of green plants to remove, contain or render harmless environmental pollutants and may offer an effective, environmentally non destructive and cheap remediation method. However, the most important disadvantage of the phytoremediation method is that it is not possible for the plants to demonstrate their effectiveness in the contaminated soils at extreme levels, thus necessitating the repetition of planting of more than one plant. For this reason, to determine.the metal bioavailability and bioavailability before and after phytoremediation is important in excess contaminated areas. Because only the determination of the total metal concentration in the soil does not give enough information about the mobility, bioavailability and bioaccessibility of metals. The aim of this study was to determine the total, bioavailable and bioaccessible metals in the soil before and after harvesting the safflower (Carthamus tinctorius) and castor (Ricinus comminus) plants grown for 3 months in greenhouse conditions in the soil contaminated with multiple metals (Cd, Pb and Zn) to identify and compare. There is high correlation between safflower (r2 = 0.94) and castor plant (r2 = 0.96) between DTPA before and after soil phytoremediation. The bioavailability values of the soil in two stages were found to be higher than the extractable metal concentration values by DTPA. In the first stage, due to the fact that the pH of the medium was about 1.8, the bioavailability became quite high due to the total metal concentration in the soil. After phytoremediation, a linear relationship between bioavailability and bioavailability was determined for both safflower and castor bean plants (r2 = 0.82). After each phytoremediation process, to control and monitor should be performed until the completion of the cleanup process, since the metals releases from roots to rhizosphere, and the pH change due to microbial activity may cause the metals to become mobile and thus lead to more environmental contamination. 80

Bu tez çalışmasında ,kadmiyum (Cd) ile kirlenmiş toprakların sitrik asitli ve sitrik asitsiz ortamlarda çok yıllık biberiye (Rosmarinus officinalis) bitkisi yetiştirilerek temizlenebilme olanakları araştırılmıştır. Saksıda yapılan denemede Mardin ili sınırları içerisinde yer alan eski vahşi depolama alanından (GPS koordinasyonları: 37017'03.54''K - 40046'42.65''D) alınan toprak örneği kullanılmıştır ve deneme Mardin Büyükşehir Belediyesi Fidanlık ve Yeşil Alanlar Şube Müdürlüğüne bağlı seralarda yürütülmüştür. Saksı toprağına 0 (kontrol), 5, 10 ve 20 Cd mg kg-1 3CdSO4.8H2O formunda ve 0 (kontrol) ve 0.005 mM sitrik asit (C6H8O7) uygulanarak 1 ay süre ile inkübasyona bırakılmıştır. Ekim öncesi ise her saksıya 200 N mg kg-1 (NH4SO4'tan), 100 P mg kg-1 ve 125 K mg kg-1 (KH2PO4'tan) ve 2,5 Fe mg kg-1 (Fe-EDTA'dan) çözelti formunda ilave edilmiştir. Daha sonra saksılara aktarılan bitkiler toprağın nem içeriği tarla kapasitesinin % 60-65'i olacak şekilde büyüme periyodu süresince saf su ile sulanmıştır. Bitkilerdeki deneme süresince fenolojik değişimler gözlenmiştir. Deneme sonunda bitkilerin yeşil aksamı toprak seviyesinden kesilerek hasat edilmiştir. Bitki dokularının, kuru ağırlıkları, klorofil içeriği, Cd, azot (N), fosfor (P), potasyum (K), mangan (Mn), demir (Fe), bakır (Cu) ve çinko (Zn) konsantrasyonları belirlenmiştir. Bitkilerin dokularında biriktirdiği Cd konsantrasyonları toksisiteye neden olacak seviyelere ulaşmamıştır. Sitrik asitin varlığı bitki büyümesini azaltırken Cd alımını artırmıştır. Deneme sonucunda; biberiye bitkisinin sitrik asit uygulaması yapılan Cd20 konstantrasyonunda en fazla (8,31 Cd µg bitki-1) Cd biriktirdiğini göstermiştir. Ancak elde edilen sonuçlar biberiye bitkisinin sitrik asitli ve sitrik asitsiz ortamlarda Cd ile kirlenmiş toprakların temizlenmesinde fitoektraktör olarak kullanma potansiyelinin olmadığını göstermiştir. This study was carried out in order to study the possibilities of cleaning the soil contaminated with cadmium (Cd) by the Rosemary (Rosmarinus officinalis) plant, with or without citric acid treatments. The soil samples was taken from the boundaries of Mardin province where the location was determined by GPS 37017'03.54''K - 40046'42.65''D was used and it carried out in the greenhouses of to the Mardin Metropolitan Municipality Nursery and Green Areas Branch Directorate. In this thesis, the possibility of cleanup cadmium (Cd) contaminated soil using perennial rosemary (Rosmarinus officinalis) plant with and without citric acid applications was investigated. Increasing dose of Cd (0 (control), 5, 10 and 20 Cd mg kg-1) as 3CdSO4.8H2O form and 0 (control), 0.005 mM citric acid (C6H8O7) were added to the pots and they incubated for one month. Before sowing, 200 N mg kg-1 (as NH4SO4 form), 100 P mg kg-1 and 125 K mg kg-1 (as KH2PO4 form) and 2.5 Fe mg kg-1 (as Fe-EDTA form) was added to each pot as solution form. After that plants were transferred to the pots and they were irrigated with pure water as 60-65% of moisture content of the soil during the growth period. The phenological changes of plants had been observed. The plants were harvested 30 days later. Chlorophyll content, dry weights, Cd, nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K), manganese (Mn), iron (Fe), copper (Cu) and zinc (Zn) concentrations were determined in plant tissues. The Cd concentrations of plants tissues were not in toxic levels. The citric acid was increased Cd uptake while it was reduced plant growth. As a result of the experiment; the highest Cd accumulation (8,31 Cd μg of plant-1) was obtained at Cd20 dose with the citric acid application. However, the result of the experiment showed that the rosemary plant has no potential to use as a phytoextractor in the cleaning of Cd contaminated soils with and without citric acid applications. 59

Nanopartiküller (NP) giderek artan sayıda ticari ürün olarak piyasaya sürülmekte ve bu ürünlerin üretimi çevresel ortamlara yayılmasını arttırmaktadır. Bitkiler, nanopartiküllerin besin zincirine girmesinde önemli bir potansiyele sahiptir. Şimdiye kadar, nanopartiküllerin bitkiler üzerindeki etkileri konusunda yapılan araştırmalar az olup, nanopartiküllerin toksik etkilerini ve bitkiye alımını gösteren literatür çalışmaları çelişkilidir. Bu çalışmada, iki tarımsal açıdan önemli tarım bitkisinde (arpa (Hordeum vulgare L.) ve buğdayda (Triticum aestivum L. Michelangelo), ZnO (̴30 nm) ve TiO2 (̴30 nm) olmak üzere iki metal oksit nanopartikülünün fitotoksisitesi, bitkiye alım ve antioksidan seviyelerine etkisi araştırılmıştır. Denemeler iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Artan derişimlerde ZnO ve TiO2 nanopartiküllerine (0 (kontrol), 5, 10, 20, 40 ve 80 mg/L) maruz bırakılan buğday ve arpa tohumları, birinci aşamada 7 gün süreyle tohum çimlenmesi ve kök uzaması testlerine maruz bırakılmıştır. İkinci aşamada ise çimlenen bitkiler torf ortamına aktarılarak 14 gün süreyle yetiştirilmiştir. Toplam 21. gün hasat edilen bitkilerin yeşil aksamlarında klorofil içerikleri ve antioksidan (süperoksit dismütaz-SOD, katalaz-CAT, askorbat peroksidaz-APX, İndirgenmiş Glutatyon ve prolin) seviyeleri ile Ti ve Zn alımları belirlenmiştir. Kullanılan her iki bitki türünün tohum çimlenmesine TiO2 ve ZnO nanopartiküllerinin herhangi bir etkisinin olmadığı belirlenmiştir. Buğday ve arpa bitkisinin TiO2 ve ZnO nanopartikülüne maruziyeti sonucunda kök uzamasında farklı tepkiler gösterdiği belirlenmiş olup arpa bitkisi üzerine TiO2 ve ZnO nanopartikülleri pozitif etki göstererek gövde uzamasının artmasına sebep olmuştur. Glutatyon seviyelerinde arpa-TiO2 denemesi hariç diğer denemelerde azalmaların olduğu prolin seviyesinde ise arpa-ZnO denemesi hariç diğer denemelerde artışların olduğu belirlenmiştir. Antioksidan seviyeleri açısından buğday denemelerinde 20 mg/kg derişiminin önemli olduğu belirlenmiştir. Arpa ve buğday bitkilerinde TiO2 nanopartikül stresine bağlı SOD aktivitesinde artış ve azalışların olduğu, ZnO nanopartikül stresinde ise her iki bitkinin SOD aktivitesinin azaldığı belirlenmiştir. Arpa bitkisinin her iki nanopartikül türünü de bünyesine aldığı belirlenmiş olup en yüksek alımın 40 mg/kg derişiminde olduğu gözlenmiştir. Tüm bu veriler değerlendirildiğinde, tez kapsamında kullanılan ekmeklik buğday türünün arpa türüne göre TiO2 ve ZnO nanopartiküllerine daha duyarlı olduğu ve TiO2 nanopartikülünü Nanoparticles (NP) are introduced in a growing number of commercial products and their production may lead to their release in the environment. Plants may be a potential entry point for nanoparticles in the food chain. Up to now, the effects of nanoparticles on plants have been seldom studied and results describing toxic effects and uptake of nanoparticles are contradictory. In this work, the phytotoxicity of two metal oxide nanoparticles - ZnO ( ̴30 nm) and TiO2 ( ̴30 nm)- and their uptake and antioxidants have been studied in two agriculturally significant crop plants (barley (Hordeum vulgare L.) and wheat (Triticum aestivum L. Michelangelo)). The experiments were carried out in two stages. In the first step, wheat and barley seeds exposed to ZnO and TiO2 nanoparticles (0 (control), 5, 10, 20, 40 and 80 mg/L) at increasing concentrations were subjected to seed germination and root growth tests for 7 days. In the second stage, the germinated plants were transferred to the turf media and chlorophyll content and antioxidant levels (superoxide dismutase-SOD, catalase-CAT, ascorbate peroxidase-APX, Glutathione and proline) were determined in the green component of the harvested plants after 21 days. The seed germination rate was not affected by both TiO2 and ZnO nanoparticles types and concentrations. It was determined that the root elongation gave different responses to the nanoparticles on the other hand TiO2 and ZnO nanoparticles increased the shoot elongation of barley. The glutathione levels decreased under exposure of TiO2 and ZnO nanoparticles except barley and TiO2 nanoparticles test and also proline levels decreased only barley and ZnO nanoparticles test. It must be note that the 20 mg/kg concentrations of both type of nanoparticles has important effects in antioxidant levels of bread wheat plants. It was determined that the SOD activities decreased in both types of plants under ZnO nanoparticles exposure. Barley plants uptake both TiO2 and ZnO nanoparticles and the maximum uptake was determined at 40 mg/kg concentration. Results showed that the bread wheat plants are more sensitive to TiO2 and ZnO nanoparticles than the barley plants and TiO2 nanoparticles have more toxic effects on bread wheat and barley than ZnO nanoparticles. 132

Biyolojik toprak temizleme yöntemleri içinde yer alan ve bitkisel arıtım ya da yeşil ıslah olarak adlandırılan fitoremediasyon, pek çoğu toksik ve kanserojenik olma özelliği taşıyan Cd, Pb, Zn, Cr, Ni, Co gibi metallerin yerinde arıtımına (in situ) imkan sağladığından son yıllarda kullanımı giderek yaygınlaşan bir teknolojidir. Fitoremediasyonla metal kirleticilerin topraktan uzaklaştırılmasında biyodizel üretimi için kullanılabilecek enerji ürünlerinin yetiştirilmesi sürdürülebilir bir yaklaşımdır. Bu çalışmada biyodizel hammaddesi elde edilebilecek iki potansiyel enerji ürününün (aspir (Carthamus tinctorius) ve yabani hint yağı (Ricinus comminus)) fitoremediasyon kapasitesi çoklu metal (Cd, Pb ve Zn) ile kirlenmiş bir toprakta saksı denemesi yapılarak araştırılmıştır. Çoklu metallerle (Cd, Pb ve Zn) aşırı düzeyde kirlenmiş kumlu tınlı bir toprağın, killi tınlı temiz bir toprağa % 0 (kontrol ve temiz), 25, 50, 75 ve 100 oranında karıştırılmasıyla beş toprak karışımı elde edilmiştir. Üç aylık bir büyüme döneminde bitki boyu, toplam kök ve yeşil aksam bitki kuru biyokütlesi, klorofil içeriği, metal derişimi ve alımı, tolerans indeksi (Tİ), biyokonsantrasyon faktörü (BKF) ve translokasyon faktörü (TF) araştırılmıştır. Aspir ve yabani hint yağı bitkileri, iklim ve toprak seçiciliğinin fazla olmaması, özellikle kurak ve yarı kurak alanlarda yetişmesi, çabuk büyüyebilmesi, fazla biyokütleye ve yüksek yağ oranına sahip olması nedeniyle seçilmiştir. Topraklarda artan çoklu metal derişimine bağlı olarak her iki bitkide de Cd, Pb ve Zn alımı büyük ölçüde artmıştır. Yüksek derişimlerde artan kirletici derişimine bağlı olarak aspir ve yabani hint yağı bitkilerinin kök ve yeşil aksamı azdan çoğa doğru Zn>Cd>Pb biriktirmiştir. Aspir ve yabani hint yağı bitkilerinde köklerin yeşil aksamından daha fazla metal biriktirdiği görülmüştür. Bitkilerin tolerans indeksleri yüksek olmasına rağmen, translokasyon faktörü ve biyokonsantrasyon faktörü Cd > Pb has accumulated. The findings showed that Safflower and castor bean plants roots of the more metal accumulate than stems. Translocation factor indicated that safflower and castor bean plants had the low potential for phytoremediation to clean up Cd, Pb, Zn-contaminated soils. Since Safflower and castor bean plants against multi metal showed high tolerance, it can use for biodiesel production in contaminated-multi metals (Cd, Pb, Zn) in arable land. Castor bean has more biomass than safflower, so it is to remove more metal from the soil. In addition, Safflower and castor bean have accumulated in more metals in their roots, they are phytostabilizers. 95

Bu çalışmada kirlenmiş topraklardan Pb ve Cd?nin giderimi için sürekli akışlı kombine bir sistem tasarlanmıştır. Ağır metalle kirlenmiş (Pb ve Cd) Kayseri ÇİNKUR yakınlarından alınmış toprak örneğinden Pb ve Cd giderimini sağlamak amacıyla şelatlayıcı ajan olarak 0,05 M Na2EDTA çözeltisi kullanılmıştır. Toprağın başlangıç Pb ve Cd derişimi sırasıyla 16381 mg/kg ve 34347 mg/kg olarak belirlenmiştir. Pb ve Cd?nin toprak kolonundan yukarı akışlı ekstraksiyonu sonucu ortaya çıkan ve ikincil kirletici olan yıkama çözeltisine elektrokimyasal arıtım işlemi uygulanmıştır. Açığa çıkan Pb2+ ve Cd2+ içeren yıkama çözeltisine elektrokimyasal arıtım uygulanmış ve metal iyonları metalik forma (Cd0 ve Pb0) dönüştürülmüştür. Toprakta yapılan spesiasyon (BCR) testinde; Pb?nin % 46?sı, Cd?nin ise % 62?si değişebilir fraksiyonda iken; indirgenebilir fraksiyon Pb için % 29, Cd için % 11; organik maddeye bağlı fraksiyon ise Pb için % 11 ve Cd için % 2 şeklinde belirlenmiştir. Araştırma kapsamında yapılan deneyler hem kesikli desorpsiyon testlerini hem de sürekli akışlı kombine testleri kapsamaktadır. Gerçekleştirilen kesikli desorpsiyon testleri sonucunda Pb için maksimum giderim 1:20 katı:sıvı oranında % 61, Cd için ise 1:30 katı:sıvı oranında % 69 olarak belirlenmiştir. Kesikli desorpsiyon testiyle katı fazdan sıvı faza geçen Pb ve Cd?nin, elektrokimyasal olarak giderimi üç farklı potansiyelde (6V, 8V ve 10V) gerçekleştirilmiş ve maksimum Pb giderimi 10V?da % 99,7, Cd giderimi ise % 80,3 olarak belirlenmiştir. Sürekli akışlı kombine sistemde yapılan deneyler iki farklı toprak kütlesi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. 50 g toprak örneğinin kullanıldığı kombine sistemde 0,3 mL/dak akış hızında gerçekleştirilen deneyler sonrası topraktan çözeltiye taşınan metal iyonları derişimleri (Ce) Pb ve Cd için sırasıyla; 1486,28 mg/L ve 1785,88 mg/L?dir. Kombine arıtım sonunda topraktan Pb giderim verimi % 40,28; Cd giderim verimi ise % 41,98 olarak belirlenmiştir. Kolondan çözeltiye taşınan iyonların elektrokimyasal yolla giderim verimi Pb için % 84,46; Cd için ise % 41?dir. 125 g toprak örneğinin kullanıldığı kombine sistem deneyleri sonunda ise; topraktan çözeltiye taşınan metal iyonları derişimleri (Ce) elektrokimyasal arıtım öncesi Pb ve Cd için sırasıyla; 1695,3 mg/L ve 1705,8 mg/L olarak bulunmuştur. Kombine arıtım sonunda topraktan metal iyonlarının giderim verimi Pb ve Cd için sırayla; % 40,47 ve % 41,20 olarak belirlenmiştir. Kolondan çözeltiye taşınan iyonların elektrokimyasal hücrede elektrokimyasal yolla giderim verimi ise Pb için % 82,27; Cd için ise % 54,13 olarak belirlenmiştir. In this study a combined continuos flow system was designed for remove Pb and Cd from polluted soil. 0.05M Na2EDTA was used as chelating agent to remove Pb ve Cd metals from the polluted sample with heavy metal which taken from nearby Kayseri ÇİNKUR. Initial concentrations of Pb and Cd were 16381 34347 mg/kg, respectively. Electrochemical treatment process was applied to the washing solution which is secondary polluting appeared by upward flow extraction of Pb and Cd from the soil column. Metal ions transformed to metalic form by applying electrochemical treatment process to washing solution which contains Pb2+ and Cd2+. Speciation in soil test; fraction associated with the organic substance were found as 11% for Pb and 2% for Cd. While both 46% of Pb and 62% of Cd were at changeable fraction; reducible fraction were 29% of Pb and 11% of Cd. Experiments within research includes batch desorption tests and continuous flow combined tests. As a result of the batch desorption tests maximum removal were determined as; at the 1:20 liquid solid ratio for Pb is 61%, for Cd at the 1:30 liquid solid ratio is 69%. With batch desorption test Pb?s and Cd?s which are transformed from solid phase to liquid phase electrochemical removal performed in three different potential (6V, 8V and 10V) and maximum Pb and Cd removal efficiencies at 10V were found respectively, 99.7% and 80.3%. Two different soil mass used while experiments were doing with continuous flow combined system. At the end of the experiment which done with the 50 g soil sample in the combined system at 0.3 mL/min flow rate metal ions concentrations moved from soil to solution for Pb and Cd are 1486 mg/L and 1786 mg/L. At the end of combined treatment Pb removal efficiency from soil is 40,28%. Ions moved from column to solution removal efficiency with electrochemical process is 84.46% for Pb and 41% for Cd. At the end of the experiment which done with the 125 g soil sample in the combined system metal ions concentrations (Ce) moved from soil to solution before electrochemical treatment in order of Pb and Cd are 1695 mg/L and 1705 mg/L. At the end of combined treatment removal efficiencies of metal ions in order of Pb and Cd are 40.47% and 41.20%. Ions which moved from column to solution, removal efficiency in the electrochemical cell with electrochemical process were determined as 82.27 % for Pb and 54.13% for Cd. 250

Bu çalışmada ağır metalle kirlenmiş (Cd, Pb ve Zn) Kayseri Ç?NKUR yakınlarından alınmış toprak örneğinin ex situ toprak yıkama yöntemiyle arıtıldıktan sonra yapısında meydana gelen bazı fiziksel, kimyasal, mineralojik ve biyolojik özellikleri detaylı bir ?ekilde ara?tırılmı?tır. Kirlenmi? toprakta toprak yıkama i?lemi 0,05 M EDTA ve 0,05 M HCl ile 1:10 katı: sıvı oranında uygulanmı?tır. Buna ek olarak kontrol amacıyla yalnızca saf su ile yıkanan toprak örneği de çalı?maya dahil edilmi?tir. Böylece toplam 4 farklı toprak örneğinde toprak tekstürü, pH, organik madde ve kireç miktarı, KDK, çimlenme oranı, mikroorganizma sayımı, metallerin toprağa kimyasal bağlanma formları, topraktan yıkanabilirliği, bitkiler tarafından alınabilirliği, kimyasal bileşenleri ve mineral içeriği belirlenmiştir. Toprak yıkama işlemlerinde tekstür, pH ve katyon değişim kapasitesinde ciddi bir değişiklik gözlenmemiştir. Diğer işlemlere kıyasla HCl ile yıkanan toprakta toprak organik maddesi ve toprak kireci miktarında azalma olmuştur. Yıkama i?lemi öncesi ve sonrası yapılan BCR ardışık ekstraksiyonunda, tüm topraklarda Cd, Pb, Zn için yıkanabilir F1 fraksiyonunun % 20 den % 85 lere varan oranlarda değiştiği, bu sonuçlardan yola çıkarak da metal hareketliliğinin yüksek seviyelere ula?tığı belirlenmi?tir. Lactuca sativa tohumu ekimi yapılan çimlenme testinde, yıkama öncesi toprak örneğinde bitki gelişimi çok düşük seviyelerde kalırken, arıtılmış topraklarda özellikle şelatlayıcı yapısıyla EDTA ile yıkanan toprakta iyi bir bitki geli?imi gözlenmiştir. Topraklarda mikrobiyal ya?amın deği?iminin incelenmesi amacıyla yapılan mikroorganizma sayımında ise özellikle HCl ile muamelenin bakteri ve fungus ya?amını olumsuz yönde etkileyerek sayıca azalmaya neden olduğu, bunun yanı sıra fungus çeşitliliğini düşürdüğü belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Ağır metal, Toprak Yıkama, Ethylenediaminetetraacetic Acid, HCl In this study, changes in some physical, chemical, mineralogical and biological soil properties and heavy metal speciation in a soil before and after washing with hydrochloric acid (HCl) and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) were assessed. A sandy loam was collected from the near Kayseri Ç?NKUR, which was contaminated by multi-heavy metals (Cd, Pb and Zn). The soil washing process in contaminated soil was applied at a rate of 1:10 solid:liquid with 0.05 M EDTA and 0.05 M HCl. In addition to this, the soil sample which was only washed in pure water, was also included in the aim of control. Thus soil texture, pH, organic substance, amount of lime, CEC, germination ratio, microorganism counting, metals? forms of chemical bonding to soil, soil leaching, plant bioavailability by plants, chemical components and mineral contents were determined in four different soil samples. In the operation of soil washing, a significant change was not observed in pH, texture and cation exchange capacity. Compared to other processes, in the soil which was washed by HCl, decreases in amounts of soil organic substance and soil lime were observed. In BCR sequential extraction was made before and after washing process, it was determined that F1 fraction for Cd, Pb, Zn was changed at ratios varied from 20% to 85% for all soil samples. In the test of germination in which Lactuca sativa seed was planted, a good plant growth was observed in refined soil especially in soil which was washed with EDTA thanks to its chelating structure while the plant growth remained in very low levels in the sample of soil before washing. Batch soil washing experiments performed on 1.0 g portions of the spiked soil using 0.05 M EDTA and 0.05 M HCL at a solid:liquid ratio of 1:10 showed that washing efficiencies varied in the order: HCl> EDTA with metal extraction yields typically following the sequence, Cd> Zn> Pb. At the microorganism counting in order to research the change of microbial life in soil, it was determined that treatment with HCl caused decrease not only in bacteria and fungus numbers but also in variety of fungus by affecting their lives negatively. Heavy metal assay of harvested biomass of Lactuca sativa grown on unwashed and washed soil samples indicated that metal transfer coefficients, decreased in the order of treatment: EDTA

Toksik ağır metallerle kirlenmiş toprakların arıtımı, çeşitli fiziksel, kimyasal, termal ve biyolojik yöntemler ile mümkün olmaktadır. Biyolojik temizleme yöntemleri içinde yer alan fitoekstraksiyon, toprakta kirliliğe neden olan ağır metallerin, bitki kökleri vasıtası ile alınarak bitkinin yeşil aksamına taşınması ve biriktirilmesi işlemidir. Genellikle fitoekstraksiyon teknolojisinde, topraktaki metal iyonlarını, hasat edilebilen kısımlarına yani gövdeye nakledebilen hiperakümülatör bitkiler kullanılmaktadır. Hiperakümülatör bitkiler, diğer bitkilere oranla bünyelerinde 100 kat daha fazla metal biriktirebilmektedir. Ancak fitoekstraksiyon ile arıtım sonrası üretilen ve hasat edilerek topraktan uzaklaştırılan bitkiler, ikincil kirleticidir. Dolayısıyla fitoekstraksiyon sonrası hasat edilen bitkilerin ileri arıtımı gerekmektedir. Çünkü toprağı temizleyen bitkiler, bu işlemden sonra kendileri kirlenmektedir. Bu çalışma kapsamında, fitoekstraksiyon sonrası hasat edilen bitkiden Ni'in giderimi/geri kazanımı amacıyla sıvı ekstraksiyon yöntemi, elektrokimyasal çöktürme yöntemi ile kombine edilmiştir. Fitoekstraksiyon sonrası hasat edilen bitki biyokütlesini simüle etmek için gövdesine olağanüstü Ni akümüle etme yeteneğine sahip Akdeniz serpantin topraklarının doğal ve endemik bir türü olan Thlaspi elegans Boiss. bitkisi kullanılmıştır. Yapılan araştırmada, Thlaspi elegans Boiss. bitkisinin 12 987 mg/kg Ni akümüle ettiği tespit edilmiştir. Nikel analizinin doğruluğu, Ni içeriği belli standart sertifikalı iki bitki örneğinin (SRM 1573A, SRM 1547) aynı yöntemle analiz edilmesi ile kontrol edilmiştir. Bu araştırma kapsamında, ilk önce laboratuar koşullarında mikrodalgada HNO3 ile katı-sıvı ekstraksiyonu yapılarak Ni çözünürleştirilmiştir. Daha sonra, sulu faza geçen Ni iyonu, elektrokimyasal olarak sabit yataklı cam bir reaktörde metalik formda çöktürülmüştür. Bitkiden %100'ü çözeltiye HNO3 ile alınan Ni'in % 88'i 2 h içinde elektrokimyasal olarak çöktürülmüştür. Bu kombine yöntem sonrası kalan sıvı, organik gübre, hayvan yemi veya biyogaz üretiminde doğrudan kullanılabilir. Various physical, chemical, thermal and biological methods have already being used to remediate soils contaminated toxic metals. Phytoextraction, a strategy of phytoremediation, is an environmentally sound method for cleaning up soils that are contaminated with toxic heavy metals. Phytoextraction, the most effective strategy of phytoremediation, is the use of pollutant-accumulating plants capable to extract and translocate pollutants to the harvestable parts. Phytoextraction uses generally hyperaccumulator plants that extract heavy metals from the soil and accumulate it in the harvestable, above ground biomass. Hyperaccumulators are plants that can take up and concentrate in excess of 100 times of a given metal in their tissue. These hyperaccumulator plants can take up and accumulate in excess of 100 times of contaminants in their above ground biomass. However, the method has been questioned because it produces a biomass-rich secondary waste containing the absorbed metals. Therefore, further treatment of the harvested contaminant-enriched biomass is necessary. Because plants treated soils contaminate themselves after phytoextraction process. In this study, we investigated whether combined liquid extraction and electrochemical deposition could be a feasible option for separating Ni from the harvested plant residues. Several Thlaspi species native and endemic to Mediterranean serpentine soils hyperaccumulate nickel. These species can potentially be used to remediate Ni-contaminated soils. Thus, we used Thlaspi elegans Boiss., which presented an extraordinary capacity to accumulate Ni in its biomass, to simulate plant biomass harvested after phytoextraction. The results indicate that Thlaspi elegans Boiss. contained Ni concentrations up to 12 987 mg Ni /kg dry matter. Two certified reference materials (SRM 1573A, SRM 1547) were also analyzed in order to check the accuracy of extraction technique used in the study. In this study, the seperation of Ni from plant sample was investigated dissolution of Ni with solid-liquid extraction in laboratory scale, using HNO3. Then, Ni ions in extraction solution reduced wiht electrodeposition in a bed fixed reactor as metalic form. %88 Ni in solution extracted with HNO3 was deposited electrochemically in 2 h. This combined method would also allow the recycling of the residue extraction solution as fertilizer or biogas production. 79

Son yıllarda, arazi ve laboratuvar ölçeginde yapılan bir çok çalısma, agırmetallerle kirlenmis toprakların arıtımında toprak yıkama ve elektrokimyasal arıtımtekniklerinin verimli bir sekilde kullanılabilecegini göstermistir. Bu arastırmanınbirinci asamasında, iki farklı dozda (10 ve 50 mg/kg) Cd ile yapay olarak kirletilmisfarklı iki tekstüre sahip iki topraktan maksimum metal giderim verimini saglayacakoptimum yıkama kosullarının belirlenmesine çalısılmıstır. Maksimum Cd giderimi1:20 katı-sıvı oranında ve 0.1 M Na2EDTA ve 0.1 M ZnEDTA ile elde edilmis olupkatı-sıvı oranı arttıkça Cd(II) giderimi artmıstır. Ayrıca Cd giderimi, çözeltilerinpH'ları ile ters orantılı olarak degisirken EC ve TDS degerleriyle dogru orantılıolarak degismistir. kinci asamasında ise elde edilen yıkama çözeltisindeki Cdönceden belirlenen indirgenme potansiyelinde sabit yataklı bir reaktörde elektrolizedilerek Cd giderimi arastırılmıstır. Granüle Cd elektrot (çalısma elektrodu) ile Ptelektrot (karsıt elektrot) kullanılarak potansiyel farkı ve zaman gibi bazı parametrelerincelenerek ve maksimum metal giderimi için optimum çalısma kosullarıarastırılmıstır. Baslangıç denge Cd konsantrasyonu 15 mg/L'den 15. dakikada 3,9'adüsmüs ve Cd giderimi elde edilmistir.Anahtar Kelimeler : Toprak kirliligi, kadmiyum, toprak yıkama, elektrokimyasalarıtım. Washing and electrochemical remediation have a great potential to remediateheavy metal contaminated soils. The use of Na2EDTA, FeEDTA and ZnEDTA onremoval Cd of contaminated soils was evaluated with washing and elektrochemicaltreatment methods. Initial total cadmium concentrations were maintained at 10 and50 mg/kg. In the first part of the study, optimum cadmium removal conditions fromthe soils which are artificially contaminated were investigated. Maximum cadmiumremoval was achived in the 1:20 soil:liquid ratio and 0.1 M Na2EDTA and 0.1 MZnEDTA. Moreover, cadmium removal is changed reverse proportional to the pH ofthe solutions and directly proportional to EC and TDS values. In the second part ofthe study, cadmium removal was investigated. The washing solution was electrolizedin a fixed bed glass reactor and the reduction potential of cadmium was determined.By using granuled Cd electrodes (working electrode) and Pt electrodes (oppositeelectrode) and with the investigation of some parameters such as potentialdifference, pollution load and time, maximum metal removal conditions wereinvestigated. Initial equilibrium cadmium concentration is decrased to 3.9 mg/Lfrom 15 mg/L in 15 minutes. In the 15 th minute cadmium removal efficiency was%74.Key Words : Soil pollution, cadmium, electrokinetic treatment, soil washing. 75

82