Toprakların metal kapsamı FRAKSİYONEL olarak 5
grupta toplanır:
1. Suda çözünmüş
2. Değişebilir
3. Absorbe edilmiş, kompleks veya şelat
oluşturmuş
4. Sekonder kil minerallerinde, çözünmez metal
oksitlerde bağlanmış
5. Primer minerallerde.
Bitki tarafından alımda ilk 3 fraksiyon önemlidir.
Ağır metaller toprak zerreleri ile başlıca dört şekilde reaksiyona girerler:
1. Ağır metallerin sadece çok az bir miktarı katyon değişim yüzeylerinde tutulur.
Katyon değişim yüzeylerinde tutulan ağır metaller bitkiler tarafından alınabilir.
2. Toprak organik maddesi veya kanalizasyon artığındaki organik komplekslere
bağlanırlar. Bakırın önemli bir kısmı bu yolla bağlanır, kurşun ise bu şekilde
fazla bağlanmaz. Organik yolla bağlanan elementler bitkiye yarayışlı değildir,
ancak, zamanla salıverilerek bitkilere yarayışlı hale dönüşebilirler.
3. Karbonatlar ve demir ve mangan oksitlere bağlanma. Bu şekilde bağlanan ağır
metaller, özellikle toprak pH’sının düşmesinin mümkün olmadığı durumlarda,
bitkilere değişebilir veya organik yolla bağlanmış ağır metallerden daha az
elverişlidirler.
4. Ağır metaller toprakta sülfit ve diğer çözünmeyen bileşimler şeklinde
bulunabilirler. Bu formdaki ağır metaller bitkiler tarafından asla alınamazlar.
Ardışık Metal Ekstraksiyonu (AME)
AME yöntemi ile belirlenebilen metal fraksiyonları :
•değişebilir-değiştirilebilir,
• adsorbe edilmiş,
•organik materyallere bağlı,
•karbonatlara bağlı ve
•artakalan metaller şeklinde adlandırılmaktadır.
Bu fraksiyonların belirlenmesinde izlenecek prosedür tekniğe göre 2gr kurutulmuş toprak
örneği bir santrifüj tüpüne yerleştirilir ve sırayla aşağıdaki işlemler uygulanır.
İŞLEM
AMAÇ
1) 2 gr toprak örneği + 25 ml KNO3
ilavesi + 16 saat çalkalama + santrifüj +
filtrasyon
2) 25 ml saf su ilavesi + 2 saat
çalkalama + santrifüj + filtrasyon
1) Değişebilir-değiştirilebilir
metallerin ekstraksiyonu
3) 25ml NaOH ilavesi + 16-21 saat
çalkalama + santrifüj + filtrasyon
3) Organik materyallere bağlı
metallerin ekstraksiyonu
4) 25ml Na2EDTA ilavesi + 6 saat
çalkalama + santrifüj + filtrasyon
4) Karbonat bağlı metallerin
ekstraksiyonu
5) 25 ml HNO3 ilavesi + 70-80 C etüvde
16-21 saat yaş yakma + santrifüj +
filtrasyon
5) Artakalan metallerin
ekstraksiyon
2) Adsorbe edilmiş metallerin
ekstraksiyonu
Exchang
eable
Adsorbed, Bound to Fe-Mn
oxides
bound to
carbonates
1M MgCl2 1M NaOAc pH
0.04M
5
NH2OH.HCl/HOA
c
1M MgCl2 1M NaOAc pH
0.04M
5
NH2OH.HCl/HOA
c
1M MgCl2 1M NaOAc pH
0.04M
5
NH2OH.HCl/HOA
c
1M KNO3 0.5M KF, 0.1M
N/A
EDTA
0.5M
1M NaOAc pH
0.04M
MgCl2
5
NH2OH.HCl/HOA
c
Bound to
organic matter
Residual
bound
References
0.02M HNO3/30% HF-HClO4
Tessier et al.,
(1979)
H2O2/ 3.2M
NH4OAc
0.02M HNO3/30% HF-HClO4 Hickey & Kittrick
(1984)
H2O2/ 3.2M
NH4OAc
0.02M HNO3/30% HF-HCl/HNO3
Ma & Rao
(1997)
H2O2/ 3.2M
NH4OAc
0.1M Na4P2O7
6M HNO3
Chu et al.,
(1998)
0.02M HNO3/30% Calculated as Zufiaurre et al.,
(1998)
H2O2/ 3.2M
the difference
NH4OAc
between total
metals and
the sum of
extracted
metals
Kadmiyumun killer tarafından
tutulması
Cd;
bentonite,
Sepiolite
Attapulgite tarafından kuvvetle adsorbe edilir.
illite, muscovite, caolinite, smectite, hydrogoethite
kil mineralleri:
V, Cr, Ti, W, Zr, Nb, Ta, Th, Cu, Zn, Mo, Mn, Mg,
Fe, Cd, Co, Ca; As, Sb, Ag, Pb, Bi, U
Fiziksel remediation-pH çok önemli faktör
Yüzey alanı düşük killerde ağır metal adsorbsiyonunu
düşük,
buna karşın bitki tarafından alınan ağır metal
konsantrasyonu yüksek.
Bu durumda canlı ve insan sağlığı açısından ağır
metal kirliliğinden kaynaklanacak sorunların yüzey
alanı daha az olan killerin baskın olduğu alanlarda,
yüzey alanı yüksek olan killerin baskın olduğu
alanlardan daha fazla zararlı olacaktır.
pH’nın düşük olduğu alanlarda da ağır metal
toksisitesi pH’nın yüksek olduğu anlara göre daha
fazla etkilidir.
ATIK SULARDAKİ AĞIR METALLERİN
KİLLİ TOPRAKLARLA GİDERİLMESİ
Atık sulardan ağır metal iyonlarını uzaklaştırmada
kullanılan önemli adsorplayıcılardan biri de kil
mineralleridir.
Her toprakta az veya çok miktarda bulunan bu
minerallerin, ağır metal İyonlarını önemli ölçüde
adsorpladığı bilinmektedir.
Bu metallerin kil mineralleri tarafından tutulmasında;
sıcaklık,
pH,
çözeltinin konsantrasyonu ve adsorplayıcıların
Katyon Değiştirme Kapasitesi (CEC) büyük ölçüde
rol oynamaktadır.
Bazı inorganik toprak kirleticilerinin kaynakları
Kimyasal
Başlıca kullanım şekli ve toprak kirletici etmen olarak kaynağı
Arsenik
Pesitist, hayvan yemi katkısı, kömür ve petrol, maden alanları ve deterjanlar.
Kadmiyum
Kaplama, plastik ve boyalarda pigment, plastiklerde sertleştirici ve piller.
Krom
Paslanmaz çelik, krom kaplanmış metaller, pigmentler, erimez briket üretimi.
Bakır
Maden ocakları, küller, gübreler, rüzgarla taşınan bakır içeren tozlar.
Kurşun
Petrol, benzin, ve kömürün yakılması; demir ve çelik üretimi
Civa
Pestisitler, sentetik polimerlerde katkı maddesi, metalurji, termometreler.
Nikel
Petrol, benzin ve kömürün yakılması; alaşım üretilmesi, metal kaplama,
piller.
Çinko
Galvanize demir ve çelik, alaşımlar, piller, pirinç, kauçuk üretimi.
Ağır Metal Bulaşma Kaynakları
(Antropojenik)
· Maden eritme ve işleme tesislerinin
katı atıkları
· Maden yada maden işletme tesisinin
yakınındaki bir su gövdesine çevrilen sıvı
atıklar
· Fabrika veya termik santrallerin bacasından
çıkan uçucu küller
Ağır Metal Bulaşma Kaynakları
· Atık su arıtma çamurları
· Otoyollarda araçlardan salınan benzin, balata
ve lastik kökenli atıklar
· Tarım ilaçları ve ticari gübreler
(fosforlu)
· Pil vb endüstri ürünlerinin gelişigüzel atılması.
KADMİYUM
Cd çevre kirliliğinde önemli payı olan
elementtir ve pek çok kaynaktan bulaşır.
Diğer elementler yaşam için gerekli
olmasına rağmen Cd gibi metaller biyolojik
sistemlerde gereksinimi olmayan zararlı
elementlerdir.
Kadmiyum,
o atmosferik depozisyon,
o fosforlu gübreler ve
o biyokatı
uygulamaları
olmaktadır.
ile
toprağa
ilave
Kadmiyum;
o Yüksek derecede toksik,
o vücutta tutulma süresi uzun,
o toprak- bitki sisteminde yüksek derecede mobil
olan Cd çevresel toksikolojide önemle ele
alınmaktadır.
Genellikle yaprağı yenen sebzelerin Cd kapsamının
diğer bitkilerden daha yüksek olduğu bilinmektedir.
Değişik bitkilerin yenen kısımlarına Cd akimilasyonu
esas alınarak yapılan sınıflama şu şekildedir.
Yüksek alınım
Orta seviyede
alınan
Az alınan
Çok az alınan
Marul
Lahana
Kabak
Bezelye
Ispanak
Pancar
Tatlı mısır
Karpuz
Pazı
Şalgam kökü
Brokoli
Domates
Hindiba
Turp yumrusu
Karnabahar
Biber
Tere
Hardal
Bürüksel
lahanası
Patlıcan
Şalgam yaprağı
Patates
Kereviz
Meyve ağaçları
Pancar yaprağı
soğan
Üzümsü
meyveler
Endüstriyel Alanlarda Cd
Kaplama materyali olarak paslanmayı
önlemek için demir ve çelik kaplanmasında
Buzdolaplarının buz tablalarını kaplamada
kullanılan Cd, asitli yiyecek ve içeceklerin
Cd’yi çözmesinden akut hastalıklar ortaya
çıkar.
Endüstriyel Alanlarda Cd
Boya maddesi olarak ve evlerde kullanılan
her tür plastik maddelerde,
Mutfak aletleri
Oyuncak
Telefon kabloları
Yangın alarmları, tıraş makineleri
Otomobil radyatörleri, aküler
Pillerde, taşıt lastiklerinde, motor yağlarında
TV tüplerinde
Atmosferik Cd
Cd kırsal alan atmosferinde 0.01
mikrogram/m3 den az iken
kentsel alanda 1 mikrogram/m3
düzeylerindedir.
Cd, nişasta içeren bitkilerden ziyade
yeşil yapraklı bitkilerde birkmektedir.
Sularda Cd
Cd, doğal sularda 1 mikrogram/litreden az
iken,
Kirli sularda 100 mikrogram/litreden
fazladır.
Türkiye sularında Küçük çekmece gölünde
Cd miktarı yüksektir.
Gıda ürünlerinde Cd
Günlük yiyecekle alınan Cd’nin %36’sı
tahıl, % 9 et, % 3 balık, % 29 sebze, % 12
süt ürünleri, % 8 diğerlerinden
gelmektedir.
Vücutta Cd birikimi yaşla birlikte artmakta,
50 yaşındaki yetişkinin bünyesinde 50-60
mg Cd, yeni doğan bebeğin vücudunda ise
0,1 mg Cd bulunmaktadır.
Gıda ürünlerinde Cd
FAO, haftalık diyetle insanın alması
gereken maksimum Cd miktarı 4-5
mikrogramdır.
Günde 20 tane sigara içen insanın 2-4
mikrogram Cd ciğerlerinde birikmektedir.
Toprakta Cd
Toprak tipine bağlı olarak Cd alımı
etkilenmektedir.
Asit reaksiyonlu ve organik topraklarda
bitkilerce Cd alımı fazladır.
Cd toprakta karbonat ve fosfat anyonları
tarafından tutulmakta ve toprak
katmanlarında CdCO3 ve CdPO4 şeklinde
çökmektedir.
Fosforlu gübre ve ham fosfatlarda Cd
Pek çok hamfosfat 5-100 ppm Cd
içermektedir ve bunun %80’i fosforlu gübre
üretimi sırasında gübreye geçmektedir.
Toprağa en fazla Cd girdisi fosforlu
gübreler ve atmosferik çökeltiler yoluyladır.
ITAİ İTAİ HASTALIĞI
ARSENİK (As)
Tekstil ve tanen endüstrisinde (boya
pigmenti)
Deterjanlar (10-70 ppm)
Pestisitler (meyve bahçelerinde birikim)
Kimyasal özellikleri fosfat iyonuna benzer.
Fosforlu gübreleme sonucu mobilitesi artar.
Üst 10 cm de birikir
Kobalt (Co)
Alaşımlar
Boyalar
Vernik-mürekkep üretimi.
Vitamin B12 nin yapısına katılır ve nsan ve
hayvanlar için gereklidir.
Bitkiler atmosferik N’u bağlarken kobalta ihtiyaç
duyar.
Toprakta şelat oluşturur.
Mobilitesi düşüktür. Mn oksite kuvvetle bağlanır.
Çamurda iz miktarda bulunur.
Krom (Cr)
Korozyon önleyici uygulamalarda
Vernik mürekkep ve boya madde üretiminde kullanılır.
Kandaki aşırı glikozun normal düzeye inmesini
sağlar.
İçme suları ve besin endüst. Yoluyla bünyeye
alınır.
Serpantin içeren topraklarda Cr fazlalığı görülür
(46 000 ppm)
Bitki bünyesinde immobildir.
Bakır (Cu)
Endüstri tozları
Fungisitler (Bordo spreyi)
Maden zenginleştirmesi
Atık sularla bulaşır.
Cu fazlalığı diğer besin
elementlerinin alımını etkiler
Aşırı Cu birikimi Fe eksikliğine neden olur.
Cu-Zn antogonistik etki
Mo alımını etkiler
M.org. Üzerine toksik etki (CuSO4)
Cu bitkilere Zn’den 2 kat daha toksiktir.
İçme suyunda Cu 1 ppm i
geçmemelidir.
Bitkide 20 ppm den fazla Cu toksik etki
yapar.
Toprakların normal Cu düzeyi 2-100 ppm.
Mobilitesi düşüktür.
Civa (Hg)
Plastik üretiminde katalizör
Klor ve sodanın elektrolizinde
Ölçü ve kontrol enstrümanlarında
Bütün bileşikleri zehirlidir
Kömür yanması
Metalik civa buharlaşması
Hg içeren kaya ve minerallerin ayrışması
Fungisit olarak (odunların mantar
haastalıklarında) kullanılır.
Hg’nin buhar ve bütün bileşikleri
zehirlidir
Oksidasyon-redüksiyon reaksiyonları
esnasında metalik civa oluşur.
Fenil ve aromatik Hg: en az
Anorg.Hg tuzları-metalik Hg: Orta
Metil-etil Hg: en zehirli bileşiklerdir.
Hg O.M ile şelat oluşturur.
Kil ve Feoksit-hidroksitlere bağlanır.
Kurşun (Pb)
Otomobil endüstrisi (tetraetil Pb)
Pestisitler
Cephane malzemeleri
Boya-alaşımlar
Akümülatör ve pil sanayinde kullanılır.
Pb immobil haldedir-üst katta
birikir.
Toprakta Pb benzin yanması sonucudur
Pb bulaşmamış toprakta yetişen bitkide Pb
10 ppm iken kirlenmiş toprakta 300 ppm’e
çıkar.
Gıda ile alınması gereken sınır değer 600
mikrogram
Ortam asitleştikçe mobilitesi artar.
PbCO3>PbPO4>PbSO4
Pb zararlanması bitkide gözle görülür etki
yapmadığından çok tehlikelidir.
Yulaf ve marul Pb ye toleranslı bitkilerdir.
Selenyum (Se)
Elektronik ve elektrik endüstrisi
Boya ve kozmetik sanayi.
Toprakta Se 0.1-1.6 ppm.
Bazı bitkilere gereklidir (selenat)
Hayvanlar için hayati değer taşır.
Adale hastalığı ve deformasyon meydana
geliyor.
Yemde 0.03-0.1 ppm’in altında noksanlık 5
ppm’in üstünde toksisite görülür.
Se formları
6 değerlikli selenatlar (K2SeO4)
4 değerlikli selenitler (K2SeO3)
Elementel Se: Se0
-2 değerlikli Se: (H2Se´ve CuSe)
Çinko (Zn)
Metal kaplama-alaşımlar
Arıtma çamurları
Atık suları
Kanalizasyon suları
Mürekkep
Kopya kağıtları
Kosmetik
Lastik-muşamba sanayi
Maden ergitme endüstrileri
Hayvan ve bitkiler için gerekli (hidrogenaz-peptidaz
enzim aktivitesi için)
Katıatık –çamurlar yüksek Zn içerir
Toprakta 10-300 ppm
Fe-P alımını engeller.
Bitkiye toksik düzey: 400ppm
Hayvan için: 1000 ppm.
Toprakta 2 değerli katyon şeklinde bulunur
ve kil-O.M. Ye bağlanır.
Toprak pH sı etkilidir. Asit top.da mobil
(CaC03 eklenmeli)
Nikel (Ni)
Çelik-alaşım üretimi
Boya pigmenti
Kozmetik
Pil-elektrik end.
Nikelleşmiş benzin Yol kenarlarındaki top.
Birikim).
Ni kimyasal olarak Co benzer
Bitkide normal değer: 0.1-5 ppm
Bitkide fazla Ni kökleri tahrip eder
(kireçlenmeli)
Toprakların Ni kapsamı : 5-500 ppm
(serpantin)
Sulama suları için 0.5 ppm
Toprakta fosfat ilavesiyle Ni toksisitesi
azalır.

Download Report