Nikel kontaminasyonunun Epilobium Hirsutum L. bitkisinin gelişimi üzerine etkisi

NİKEL KONTAMİNASYONUNUN Epilobium hirsutum L. BİTKİSİNİN GELİŞİMİ ÜZERİNE ETKİSİ

Ayşegül BAŞER

Kütahya Dumlupınar Üniversitesi

Lisansüstü Eğitim Öğretim ve Sınav Yönetmeliği Uyarınca Fen Bilimleri Enstitüsü Biyoloji Anabilim Dalında

YÜKSEK LİSANS TEZİ Olarak Hazırlanmıştır.

Danışman: Dr. Öğr. Üyesi Nüket AKANIL BİNGÖL

KABUL VE ONAY SAYFASI

“Ayşegül BAŞER” tarafından hazırlanan “NİKEL KONTAMİNASYONUNUN Epilobium hirsutum L. BİTKİSİNİN GELİŞİMİ ÜZERİNE ETKİSİ” adlı tez çalışması, aşağıda belirtilen jüri tarafından Kütahya Dumlupınar Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Öğretim ve Sınav Yönetmeliğinin ilgili maddeleri uyarınca değerlendirilerek OY BİRLİĞİ ile Kütahya Dumlupınar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Biyoloji Anabilim Dalında YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir.

13/02/2020

Prof. Dr. Önder UYSAL Enstitü Müdürü, Fen Bilimleri Enstitüsü

Prof. Dr. Hayri DAYIOĞLU

Anabilim Dalı Başkanı, Biyoloji Anabilim Dalı

Dr. Öğr. Üyesi Nüket AKANIL BİNGÖL

Danışman, Biyoloji Anabilim Dalı

Sınav Komitesi Üyeleri

Dr. Öğr. Üyesi Betül AKIN

Genel Biyoloji Bölümü, Kütahya Dumlupınar Üniversitesi

Dr. Öğr. Üyesi Yasemin TEKŞEN

Farmakoloji Bölümü, Kütahya Sağlık Bilimleri Üniversitesi

Dr. Öğr. Üyesi Nüket AKANIL BİNGÖL

ETİK İLKE VE KURALLARA UYGUNLUK BEYANI

Bu tezin hazırlanmasında Akademik kurallara riayet ettiğimizi, özgün bir çalışma olduğunu ve yapılan tez çalışmasının bilimsel etik ilke ve kurallara uygun olduğunu, çalışma kapsamında teze ait olmayan veriler için kaynak gösterildiğini ve kaynaklar dizininde belirtildiğini, Yüksek Öğretim Kurulu tarafından kullanılmak üzere önerilen ve Kütahya Dumlupınar Üniversitesi tarafından kullanılan İntihal Programı ile tarandığını ve benzerlik oranının % 21 çıktığını beyan ederiz. Aykırı bir durum ortaya çıktığı takdirde tüm hukuki sonuçlara razı olduğumuzu taahhüt ederiz.

NİKEL KONTAMİNASYONUNUN Epilobium hirsutum L. BİTKİSİNİN GELİŞİMİ ÜZERİNE ETKİSİ

Ayşegül BAŞER

Biyoloji, Yüksek Lisans Tezi, 2020

Tez Danışmanı: Dr. Öğr. Üyesi Nüket Akanıl BİNGÖL

ÖZET

Kirlenmiş suların ve toprakların temizlenmesi amacıyla, fiziksel, kimyasal ve biyolojik süreçleri içeren birçok arıtma yöntemi kullanılmaktadır. Son yıllarda, biyolojik arıtma yöntemlerinden biri olan ve arıtmada bitkilerin kullanıldığı fitoremediasyon yöntemi, gerek ekonomik olması gerekse çevre dostu olması nedeniyle yaygın olarak kullanılan bir yöntem haline gelmiştir. Bu çalışmada farklı Ni konsantrasyonlarının (0, 10, 20, 30, 40, 50, 100, 125 ve 150 mg/L) Epilobium hirsutum fidelerinin nisbi kök uzunluğu, nisbi gövde uzunluğu, nisbi yaprak sayısı ve nisbi taze ağırlığı üzerine olan etkisi ve bitkinin nikelin fitoremediasyonunda kullanılabilirliği araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre; 125 ve 150 mg Ni/L içeren çözeltilerde yetiştirilen fideler yaşamlarını sürdüremezken, bitki en iyi gelişimi kontrol grubunda gösterdiği bulunmuştur. Ayrıca, çözeltiler içindeki Ni konsantrasyonundaki artışa bağlı olarak fidenin nisbi kök uzunluğu, nisbi gövde uzunluğu, nisbi yaprak sayısı ve nisbi taze ağırlığında bir azalma olduğu tespit edilmiştir. E. hirsutum bitkisinin en fazla nikel biriktirdiği konsantrasyon ise 100 mg Ni/L olarak bulunmuştur (31 074,2±160,83mg Ni/kg). Diğer yandan, 100 mg Ni/L içeren Hoagland çözeltilerinin pH’sı (4, 5, 6, 6,5 ve 7) ile fidenin nisbi kök uzunluğu, nisbi gövde uzunluğu, nisbi yaprak sayısı ve nisbi taze ağırlığı arasında TUKEY-HSD çoklu karşılaştırma sonuçlarına göre istatistiki açıdan bir farklılık olduğu tespit edilmiştir. 100 mg Ni/L içeren ve pH’sı 4 olan çözeltide yetiştirilen fideler yaşamlarını sürdüremezken, fidelerin en iyi gelişimi pH 6,5’de göstermiştir. Ayrıca 100 mg Ni/L ve pH’sı 6,5 yetiştirilen fidelerin kök, gövde ve yapraklarında biriktirdiği Ni miktarının sırasıyla, 17 937,39±214,57; 9 672,05±88,61 ve 3 464,8±459,22 mg Ni/kg olduğu hesaplanmıştır.

EFFECT OF NICKEL CONTAMINATION ON DEVELOPMENT OF Epilobium

hirsutum L. PLANT Ayşegül BAŞER Biology, M.S. Thesis, 2020

Thesis Supervisor: Assist. Prof. Dr. Nüket Akanıl BİNGÖL

SUMMARY

In order to clean the contaminated water and soil, various treatment methods including physical, chemical and biological processes, were used. The phytoremediation method, one of the biological treatment methods using the plants in the treatment, has recently become a widely used method because it is economic and environment friendly. In this study, the effect of different Ni concentrations (0, 10, 20, 30, 40, 50, 100, 125 and 150 mg/L) on the relative root length, relative stem length, relative number of leaves and relative fresh weight of Epilobium hirsutum seedlings and the usability of this plant in nickel phytoremediation were investigated. According to the obtained results; seedlings grown in solutions containing 125 and 150 mg Ni/L were not able to survive, while our plant showed the best development in the control group. Additionally, a decrease in relative root length, relative stem length, relative number of leaves, and relative fresh weight of the plant was discovered due its increase in Ni concentration in solutions. The highest concentration of nickel accumulation of E. hirsutum was found at 100 mg Ni/L (31.074.2±160.83 mg Ni/kg). On the other hand, according to the results of TUKEY-HSD multiple comparison test performed between pH (4, 5, 6, 6,5 and 7) of Hoagland solutions containing 100 mg Ni/L and relative root length, relative stem length, relative number of leaves and relative fresh weight of the plant, a statistical difference has been found. Although seedlings grown in solution containing 100 mg Ni/L and pH 4 could not survive, the plant showed the best development at pH 6.5. In addition, the amount of Ni accumulated in the roots, stem and leaves of seedlings grown in solution containing 100 mg Ni/L and pH 6.5 were respectively calculated as 17.937.39±214.57; 9.672.05±88.61 and 3.464.8±459.22 mg Ni/kg. Keywords: Heavy metals, stream pollution, the phytoremediation, pollution, nickel

TEŞEKKÜR

Tez çalışmam sırasında kıymetli bilgi, birikim ve tecrübeleri ile bana yol gösterici ve destek olan değerli danışman hocam sayın Dr. Öğr. Üyesi Nüket Akanıl BİNGÖL’e, ilgisini ve önerilerini göstermekten kaçınmayan hocam sayın Dr. Öğr. Üyesi Betül AKIN’a teşekkürlerimi ve saygılarımı sunarım.

Ayrıca çalışmamda desteklerini hiçbir zaman eksik etmeyen, bana olan güvenlerini hiç kaybetmeyen aileme, özellikle sevgili babam İbrahim DOĞAN’a ve annem Fatma DOĞAN’a sonsuz teşekkür ederim.

Sürekli çalışmama izin verdiği için küçük kızım Betül Sena BAŞER’e ve çalışmam sırasında küçük veya büyük yardımı olan herkese teşekkür ederim.

İÇİNDEKİLER

2.2. Ağır Metal Kirliliği ... 4

2.2.1. Ağır metallerin fiziksel ve kimyasal arıtma yöntemleri ... 4

2.3. Fitoremediasyon ve Bitkiler ... 8

2.4. Nikelin Bitkiler İçin Önemi ... 8

3. MATERYAL VE METOT ... 10

3.1. Epilobium hirsutum... 10

3.2. Epilobium hirsutum Özellikleri ... 10

3.3. Epilobium hirsutum Yayılış Alanları ... 10

3.4. Epilobium hirsutum Tohumlarının Toplanması ... 11

3.5. Epilobium hirsutum Fidelerinin Yetiştirilmesi ... 11

3.6. Fitoremediasyon Deneyleri ... 13

3.7. Epilobium hirsutum Örneklerinin Nikel Analizi ... 14

3.8. Epilobium hirsutum Bitkisinin En Fazla Ni Biriktirdiği pH Tayini ... 15

3.9. Verilerin Değerlendirilmesi ... 16

4. BULGULAR ... 17

İÇİNDEKİLER (devam)

Sayfa KAYNAKLAR DİZİNİ ... 28 ÖZGEÇMİŞ

ŞEKİLLER DİZİNİ

Şekil Sayfa

3.1. Epilobium hirsutum tohumları. ... 11 3.2. Streç film ile kapatılmış viyoller. ... 12 3.3. a) Çimlenen Epilobium hirsutum tohumları b) ve c) 8-10 yapraklı E. hirsutum fideleri. .... 12 3.4. Epilobium hirsutum fidelerinin adaptasyona alınması. ... 13 3.5. Farklı Ni konsantrasyonlarına sahip Hoagland çözeltisine alınan Epilobium hirsutum

fideleri. ... 13 3.6. a) Adaptasyondan çıkarılan fideler, b) Fidelerin ölçüm işlemleri. ... 14 3.7. Oda sıcaklığında emniyet kabininde bekletilen tüpler. ... 15 4.1. Farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirilen E. hirsutum fidelerinin ortalama nispi kök

uzunlukları (F=75,49; p<0,05; N=6). ... 18 4.2. Farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirilen E. hirsutum fidelerinin ortalama nispi gövde

uzunlukları (F=92: p<0,05; N=6). ... 19 4.3. Farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirilen E. hirsutum fidelerinin ortalama yaprak artışı

(F=173,43: p<0,05; N=6). ... 20 4.4. Farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirilen E. hirsutum fidelerinin ortalama yaprak artışı

(F=58,44: p<0,05; N=6). ... 21 4.5. En fazla Ni birikiminin olduğu 100 mg Ni/L, pH=6,5’da yetiştirilen fidelerin kök, gövde ve

ÇİZELGELER DİZİNİ

Çizelge Sayfa

4.1. Farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirilen E. hirsutum fidelerinin ortalama nispi kök ve gövde uzunluğu, nispi yaprak sayısı ve nispi taze ağırlıkları ile TUKEY-HSD çoklu

karşılaştırma sonuçları. ... 17 4.2. Farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirilen E. hirsutum fidelerinin biriktirdiği Ni miktarları

ve TUKEY-HSD çoklu karşılaştırma sonuçları. ... 21 4.3. 100 mg Ni/L konsantrasyonunda farklı pH’larda yetiştirilen E. hirsutum fidelerinin

ortalama nispi kök, gövde uzama, yaprak artışı ve nispi taze ağırlıkların TUKEY-HSD karşılaştırmaları. ... 22 4.4. Farklı pH konsantrasyonlarında yetiştirilen E. hirsutum fidelerinin biriktirdiği Ni miktarları

ve TUKEY-HSD çoklu karşılaştırma sonuçları. ... 24

1. GİRİŞ

Problem Durumu / Konunun Tanımı

Günümüzde su kaynaklarımızın en önemli sorunlarından biri kirlenmedir. Çevre kirliliği içinde yer alan su kirliliği, doğada insan vasıtasıyla oluşmakta, yine insanın içinde yer aldığı ekosisteme zarar verip doğal dengeyi bozmakta ve sadece insanları değil diğer canlıları da olumsuz bir şekilde etkilemektedir. Kirlilik nedenlerinin başında son yıllarda hızla gelişmekte olan sanayileşme ve nüfus artışı gelmektedir. Sanayinin ve nüfusun artması evsel ve endüstriyel üretimin ve tüketimin sonuçlarına bağlı olarak ortaya çıkan zararlı maddeler ekosistemi etkilemektedir. Bu maddelerden olan ağır metallerin neden olduğu çevre kirliliği toprak, hava ve suya etki ettiğinden bitkisel üretimi de etkilenmektedir. Maliyetinin düşük ve çevre dostu olması sebebiyle son yıllarda atık sulardan ağır metallerin temizlenmesinde fitoremediasyon tekniği kullanılmaktadır. Bu ağır metallerden biri olan Ni, Kütahya il sınırları içinde bulunan akarsularda yüksek konsantrasyonlarda bulunmaktadır. Sulardaki bu Ni kontaminasyonunun sebebi, maden sanayi ve porselen fabrikalarının atık sularından kaynaklanmaktadır. Ni kirliliğini gidermek için Alyssum corsicum, Alyssum bertolonii, Alyssum carium, Alyssum heldreichii, Alyssum markgrafii, Alyssum murale, Alyssum pterocarpum, Alyssum serphllifolium, Berkheya coddii, Isatis pinnatiloba türleri kullanılmış ve bu türlerin Ni’i kök, gövde ve yapraklarında tutabildiği tespit edilmiştir. Son yıllarda yapılan çalışmalarla her geçen gün Ni akümüle edebilen farklı bitki türleri literatüre kazandırılmaktadır.

Araştırmanın Amacı

Bu tezin amacı, nikel ağır metalinin Epilobium hirsutum L. bitkisinin bazı büyüme parametreleri üzerine etkisini, kök ve gövde büyümesi, yaprak sayısı ve taze ağırlığı ve bitkinin nikelin fitoremediasyonundaki kullanılabilirliğini araştırmaktır. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlara göre ayrıca, E. hirsutum bitkisinin en iyi gelişim gösterdiği en yüksek nikel konsantrasyonu ile pH değeri belirlenecektir. Fitoremediasyon çalışmalarında önem arz eden sonuçlardan biri olan bitkinin hangi organında (kök, gövde veya yaprak) daha fazla nikel biriktirdiği de bu çalışmada ortaya konulup, E. hirsutum bitkisinin yapay sulak alanlarda Ni’in temizlenmesinde kullanılabilirliği tespit edilecektir.

Araştırmanın Önemi

Bu çalışmada E. hirsutum bitkisinin nikelin fitoremediasyonunda kullanılabilirliği ortaya konulacak ve bitkinin atık sulardan nikeli temizleyebilen bitkiler arasında literatürde yer alması sağlanacaktır.

2. SU KİRLİLİĞİ VE FİTOREMEDİASYON

2.1. Su Kirliliği

Su, kimyasal olarak iki hidrojen bir oksijenden meydana gelmiş olan bir bileşiktir. Kaynama noktası 100°C ve donma noktası ise 0°C dir. Suyun insan yaşamındaki rolü büyüktür. Ve hatta insan vücudunun yarısından fazla sudur. Bu nedenle vücuttaki birçok fizyolojik olayların gerçekleşebilmesi için su ya ana etmen ya da yan etmen olarak mutlaka yer alır. Bu şartlar altında insan için bu kadar önemli olan suyun, içerisinde her hangi bir kimyasal madde barındırmayan ve hastalık yapacak maddeleri içermeyen bir özellikte olmasının gerekliliği kaçınılmazdır. Günümüzde bakıldığında su nedeniyle ortaya çıkan hastalıklar çok az rastlanılan hastalıklardır. Ancak doğru bir şekilde kullanılmayan su kaynakları yüzünden sular gün geçtikçe kirlenmekte hem deniz canlılarına zarar vermekte ve hem de temiz içme suları tehlike altına girmektedir (Güler ve Çobanoğlu, 1994).

Su kirliliği, Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliğine (2004) göre “su kaynağının kimyasal, fiziksel, bakteriyolojik, radyoaktif ve ekolojik özelliklerinin olumsuz yönde değişmesi şeklinde gözlenen ve doğrudan veya dolaylı yoldan biyolojik kaynaklarda, insan sağlığında, balıkçılıkta, su kalitesinde ve suyun diğer amaçlarla kullanılmasında engelleyici bozulmalar yaratacak madde veya enerji atıklarının boşaltılması” şeklinde tanımlanmıştır. Şehirleşme ve sanayileşme oranının artması sonucunda açığa çıkan atık maddeler kullanılabilir sularımızın kalitesini düşürmektedir. Sanayi kuruluşlarının sıvı atıkları direkt olarak su kirliliğine neden olurken, dolaylı olarak da toprak ve bitki örtüsüne zarar vermektedir (Menteşe, 2017).

Sadece endüstriyel atıklar değil antropojenik kaynaklı atıklar da kullanılabilir sularımızın kirlenmesine neden olmaktadır. Ülkemizde su kirliliğine etki eden başlıca unsurlar arasında sanayileşme, şehirleşme, nüfus artışı ve buna bağlı olarak kullanılan zirai mücadele ilaçları ve kimyasal gübreler yer almaktadır. Zirai mücadelede kullanılan kimyasal ilaçlar sulara karışmakta ya da pestisit üretilen fabrikalar atıklarını sulara boşaltması neticesinde sular pestisitler ile kirlenmektedir. Yine kimyasalların aşırı ve bilinçsiz kullanımı toprağın çoraklaşmasına neden olabilmekte, bu da doğal döngüyü bozduğundan su kirliliğine yol açabilmektedir. Tarımda iyi verim alabilmek için kullanılan gübre miktarı son zamanlarda artış göstermiştir. Gübre kullanımı sonucu su kirliliği ve nitrat kirliliği ortaya çıkmaktadır (Yüceer, 2005).

Ülkemizde kıta içi suların ve atık suların yönetimi ile ilgili 1988 yılında Resmi Gazetede yayınlanan Su Kirliliği Kontrol Yönetmeliği’nde yüzey sularımız, kalitesine göre

I.sınıf: Yüksek Kaliteli Sular, II. Sınıf: Az Kirlenmiş Sular, III. Sınıf: Kirli Sular ve IV. Sınıf: Çok Kirlenmiş Sular olmak üzere dört sınıfa ayrılmıştır. Özellikle sanayi ve teknolojik gelişmelere bağlı olarak, herhangi bir arıtma işlemi yapılmaksızın akarsulara bırakılan atık sular Porsuk, Simav, Nilüfer, Ankara Çayları, Büyük Menderes, Kızılırmak, Gediz Nehirleri ile İznik, Eber, Karamuk, Büyükçekmece, Tuz Gölü, Sapanca, Mogan ve Burdur Göllerimizi IV. Sınıf su kalitesine sahip sular arasına sokmaktadır (Akın ve Akın, 2007). Sanayileşmeye bağlı olarak açığa çıkan atıkların niteliği değişmekle birlikte özellikle son yıllarda bu kuruluşlardan bırakılan atık sularda bulunan ağır metaller kullanılabilir sularımıza karışmaktadır (Tchounwou, vd., 2012; Dereli, vd., 2017).

2.2. Ağır Metal Kirliliği

Yoğunluğu 5 g/cm3_{’ten büyük olan veya atom ağırlığı 50 ve daha büyük olan} elementlere, örneğin Cu, Fe, Zn, Pb, Hg, Co, Ni ve Cd gibi, ağır metaller denir (Hamutoğlu vd., 2012).

Hem atmosfer, hem toprak hem de su kirliliğine sebep olan ağır metaller, endüstriyel faaliyetlerdeki artışa bağlı olarak kullanılır sularımızda konsantrasyonları giderek artmaktadır. Ağır metalin cinsine göre farklılık göstermekle birlikte, sularda belli konsantrasyonun üstünde bulunan ağır metaller canlı yaşamını tehdit etmektedir. Sulardaki ağır metal konsantrasyonunun artmasına sebep olan faaliyetlerden biri de tarımsal faaliyetlerdir. Birim alandan elde edilecek verimi arttırmak amacıyla kullanılan pestisit, herbisit, insektisit ve gübreler toprakta ağır metal birikimine sebep olmaktadır. Toprakta biriken bu ağır metal, yağan yağmur suları ve sulama suları aracılığı ile yer altı sularına veya akarsularımıza karışmakta ve çevresel problemlere sebep olmaktadır (Seven vd., 2018). Doğada ağır metal kirliliğine neden endüstriyel kuruluşların başında çimento, demir çelik sanayi, termik santraller, cam ve porselen sanayi gelmektedir. Bitkiler, hayvanlar ve insanlar tarafından ağır metallerle kontamine olmuş bu suların kullanımı canlılar üzerinde toksik etki göstermekte ve sucul canlıları olumsuz yönde etkilemektedir (Okçu vd., 2009). Su kaynaklarımızın kalitesini düşüren ve insan sağlığı açısından bir tehdit ve risk oluşturan sularda ağır metal kirliliğinin kullanılabilir sularımızdan uzaklaştırılması için son yıllarda çalışmalar yoğunlaşmıştır (Nassouhi vd., 2018).

2.2.1. Ağır metallerin fiziksel ve kimyasal arıtma yöntemleri

Çeşitli kirleticilerle kontamine olmuş suların ve toprakların arıtılması amacıyla, fiziksel, kimyasal ve biyolojik arıtma yöntemleri uygulanmaktadır. Bu yöntemler; ızgaralar ve elekler, koagülasyon, klasik aktif çamur, öğütücü ve parçalayıcılar, yüzdürme havuzları, oksidasyon

hendekleri, kristalleştirme, damıtmalı filtreler, çöktürme havuzları, klorlama, biyosorpsiyon, adsorbsiyon, ters osmoz gibi yöntemlerdir (Kurniawan, vd., 2006; Sinan, 2010; Fu ve Wang, 2011; Barakat, 2011; Gupta, vd., 2012; Şener, 2016). Yukarıda saydığımız bu yöntemler maliyetinin yüksek olması ve kirleticilerin bertarafında karşılaşılan zorluklar nedeniyle çok fazla tercih edilmemektedir. Biyolojik arıtma yöntemlerinden biri olan ve arıtmada bitkilerin kullanıldığı fitoremediasyon yöntemi son yıllarda gerek düşük maliyetli olması gerekse ekolojik olarak çevre dostu olması nedeniyle yaygın olarak kullanılan bir yöntem haline gelmiştir.

Fitoremediasyon, su, toprak ve yeraltı sularındaki kirleticileri bu ortamlardan uzaklaştırmak, stabilize etmek veya yok etmek için çeşitli bitki türlerini kullanan bir biyolojik iyileştirme işlemidir. Yeşil Islah olarak da bilinen bu tekniğin amacı, kirleticilerin daha kontrol edilebilir ve zararsız forma dönüştürülmesidir. Farklı ıslah yöntemleriyle karşılaştırıldığında pahalı ekipmanlar gerektirmemesi, maliyetinin düşük olması ve çevre dostu bir teknik olması gibi avantajları mevcuttur. Fitoremediasyon teknolojileri kirletici çeşitlerine göre 6 sınıfa ayrılmaktadır. Eğer kirleticiler metal içerikli kirletici ise fitoekstraksiyon, rizofiltrasyon ve fitostabilizasyon; kirleticiler organik kirletici ise fitodegradasyon, fitovolatilizasyon ve rizodegradasyon olarak incelenir (Hamutoğlu, vd., 2012; Aybar, vd., 2015).

Fitoekstraksiyon

Fitoekstraksiyon, bitki kökleri tarafından topraktaki kirleticilerin alınması ve bitkinin toprak üstü organlarında biriktirilmesi ile sonrasında bitkinin hasadı ile bu kirleticilerin bertaraf edilmesidir. Bu uygulamanın başarılı sonuç vermesi için toprak tipi, kirlilik, bitkinin yetişme şartları gibi unsurlar göz önünde bulundurulmalıdır. Çinko, nikel ve bakır gibi ağır metal içeren bileşikler fitoekstraksiyon ile uzaklaştırılabilirler. Bitkilerin topraktaki zararlı maddeleri almaları farklılık gösterdiğinden yüksek seviyeli kirleticilere direnebilen bitkiler tercih edilmelidir. Yani hiperakümülatör bitkiler aynı zamanda absorbsiyon oranının yüksekliği nedeniyle bu uygulama için idealdir (Aybar vd., 2015). Fitoekstraksiyon yönteminin başarısı, kullanılan bitkinin hızlı bir şekilde toprak üstü ve toprak altı organlarının gelişmesine ve alınan metalleri diğer organlarına yüksek miktarlarda biriktirme yeteneğine bağlıdır (Aybar, vd., 2015; Azevedo, vd., 2005).

Rizofiltrasyon

Rizofiltrasyon yönteminde bitki kökleri kullanılarak ağır metaller sulardan uzaklaştırılır. Bu yöntemde kullanılacak bitkilerin iyi gelişmiş kök sistemine sahip olması gerekmektedir. Uygulamada kirleticiler bitkinin kök yüzeylerine absorbe edilebilir ya da

köklerin aracılığıyla emilerek diğer organlara taşınır. Rizofiltrasyon için kullanılacak bitkiler ekilmeden önce başka bir alanda kirleticilere uyumu sağlanmaktadır. Bitki kökleri istenilen düzeye gelinceye kadar temiz suda bekletilir. Bitkiler kirleticilere uyum sağladıktan sonra ekim işi yapılır ve son olarak kirleticileri emen kökler doyum noktasına geldiğinde hasadı yapılmaktadır. Bu özellikteki bitkilerden atık sularda, yüzey sularında ve yer altı sularından faydalanılmaktadır. Brassica juncea, Phaseolus vulgaris ve Helianthus annuus gibi hem karasal hem de sucul bitkiler Cu, Cd, Cr, Ni, Pb, Zn ve U metallerinin rhizofiltrasyonunda kullanılabilmektedir (Aybar, vd., 2015; Terzi ve Yıldız, 2011).

Fitostabilizasyon

Bu yöntem genellikle erozyonun sıklıkla görüldüğü yerlerde erozyonu önlemek amacıyla kirleticilerin yer altı sularına sızmasını ve toprakla direkt temasını önlemek amacıyla kullanılmaktadır. Fitostabilizasyon yönetiminin uygulanması için toprağın yüzeyi hiperakümülatör bitkiler ile örtülüp bitkilerin kökleri ile kirleticileri fiziksel ve kimyasal olarak sabitlemesi beklenmektedir. Fitostabilizasyon yöntemi için kullanılan bitkiler daha çok toprağın biyolojik, fiziksel ve kimyasal özelliklerini değiştirebilen ve ağır metal içeren topraklarda büyüyüp gelişme gösterebilen bitkiler olmalıdır. Aynı zamanda bu bitkilerin geniş kökleri olmalı ve yüksek ağır metal konsantrasyonuna yüksek miktarda biyokütle üretebilmelidir. Bu yöntem çamur, toprak vs ıslahında kullanılan bir yöntemdir (Hamutoğlu vd., 2012). As, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb ve Zn kontaminasyonunun görüldüğü topraklarda, bu elementlerin ortamdan uzaklaştırılması için kavak ve hindistan hardalı gibi bitkiler kullanılmıştır (Aybar vd., 2015).

Fitodegradasyon

Bu yöntemle ortamda bulunan kirleticilerin yapısı ayrıştırma yeteneği olan hiperakümülatör bitkiler kullanılarak bozunur. Bu bozunma enzimler yardımıyla gerçekleşir. Bitkiler tarafından absorbe edilen organik bileşikler bu yöntemle daha küçük moleküllere parçalanıp bitki dokuları ile birleşmiş bir hal alırlar. Bu yöntem özellikle organik kökenli zararlı herbisitlerin arıtımında kullanılmaktadır (Aybar vd., 2015).

Fitovolatilizasyon

Fitovolatilizasyon ağır metaller ile kontamine olmuş suları kökleri yardımıyla yapısına alan ağaç formundaki bitkilerde meydana gelmektedir. Bu yöntem ile bitkilerin kökleriyle alınan ve bünyelerinde tutulan kirleticiler daha az uçucu olan formlara dönüştürülmekte ve yapraklarından transpirasyon yolu ile gaz formunda çevreye bırakılmaktadır. Fitovolatilizasyon yönteminden bitkinin kökünün inebildiği derinlik önemli yer tutmaktadır. Eğer bu yöntem yer

altı sularının ıslahı için kullanılacaksa derin köke inebilen bitkiler seçilmelidir. Fitovolatilizasyon yöntemin en önemli avantajı çok zehirli bileşiklerin daha az zehirli formlara dönüştürülebilmesidir. Bu yöntemle yeraltı sularında, sedimentte, toprakta ve çamurda bulunan kirleticiler ortamdan uzaklaştırılabilmektedir (Aybar vd., 2015). Doğal olarak yetişen Populus sp. ve Salix sp. gibi ağaç türleri ile genetiği değiştirilmiş birçok bitki türü, örneğin Brassica juncea ve Arabidopsis thaliana gibi, absorbe ettikleri kirleticileri gaz formuna çevirip atmosfere verebilmektedir (Terzi ve Yıldız, 2011).

Rizodegradasyon

Bu yöntemde bitkiler, toprak mikroorganizmalarıyla birlikte çalışarak kirleticileri ortamdan uzaklaştırmaktadır. Rizodegradasyonun en önemli avantajı kirleticilerin doğal ortamlarında yok olmalarıdır. Bitki ve mikroorganizmaların bu işbirliği, mikroorganizmaların yaşamsal faaliyetlerini optimum düzeyde tutarken bir yandan da kirleticilerin sürekli küçük moleküllere parçalanmasını sağlamaktadır (Aybar, vd., 2015; Jadia ve Fulekar, 2008).

Bazı metallerin fitoremediasyonunda kullanılan bitkilere örnek verecek olursak; As fitoremediasyonunda Pteris vittata, Piricum sativum, borun fitoremediasyonunda Gypophila sphaerocephala, Oryza sativa, Vettiveria zizanioides, Lemna minör, Co fitoremediasyonunda Berkheya coddii, Cr fitoremediasyonunda Brassica juncea, B. Juncea, Cu fitoremediasyonunda Elsholtzia splendens, Festuca rubra, Lemna minor, Ni fitoremediasyonunda Alyssum lesbiacum, Agropyron elongatum, Lemna minor, Pb fitoremediasyonunda Chenopodium albüm, Vetiveria zizanioides, Hemidesmus indicus, Zn fitoremediasyonunda Cynodon dactylon ve Brassica juncea kullanılmaktadır(Jabeen vd., 2009).

Baker’a (1990) göre bitkiler toprak üstü organlarında ağır metalleri biriktirebilme durumlarına göre Metal dışlayıcılar; yüksek miktarlarda metali köklerinde biriktirebilen ve bunları toprak üstü organlarına aktarmayan bitkiler, Metal indikatörler; indikatör bitkiler ve akümülatörler; toprak üstü organlarında kirletici ortamın içerdiği metal seviyesinden daha yüksek miktarda metal biriktiren bitkiler olmak üzere 3 gruba ayrılmaktadır.

Hiperakümülatör bitkiler, ağır metalin cinsine bağlı olarak herhangi bir toksisite semptomu görülmeyen, kök ve gövdelerinde diğer bitki türlerine göre 100 ila 1000 kat daha fazla ağır metali akümüle edebilen bitkilerdir (Brooks, 1998). Bilinen 450 adet bitki türü belli ağır metallerin hiperakümülatör bitkisi olarak tanımlanmıştır (Reeves, 2006). Asteraceae, Brassicaceae, Fabaceae, Lamiaceae, Scrophulariaceae, Euphorbiaceae familyaları en fazla hiperakümülatör bitki türü içeren familyalardır (Assuncao, 2003).

2.3. Fitoremediasyon ve Bitkiler

Son yıllarda ağır metaller ile kontamine olmuş toprak ve suların temizlenmesinde bitkilerin kullanılması ve hiperakümülatör özelliği olan bitkilerin belirlenmesi giderek önem arz etmektedir. Hiperakümülatör bitkileri kendi içinde 2 gruba ayırabiliriz. Birincisi Thlaspi cinsine ait bitkilerdir. Thlaspi sp, Urtica sp, Chenopodium sp, Polygonum sp ve Alyssum sp gibi bazı bitkiler kadmiyum, bakır, kurşun, nikel ve çinkoyu bünyelerinde biriktirme yeteneğine sahiptir ve kirlenmiş çevrenin temizlenmesinde kullanılmaktadır (Özay ve Mammadov, 2013). İkinci gurupta ise ağır metalleri orta seviyede biriktirebilen Helianthus annuus L., Nicotiana tabacum L. Brassica juncea L. ve Zea mays L. gibi bitki türleri yer alır. Örneğin, çoğu bitki için Zn toksidite sınırı 100 ppm iken, bu değer Thlaspi caeruledcens için 26 000 ppm’in üzerinde olduğu bilinmektedir (Lasat, 2000).

Bazı ağır metalleri biriktiren hiper akümülatör bitkilere örnek verecek olursak. Nikeli akümüle eden bitkiler; Alyssum corsicum, Alyssum bertolonii, Alyssum carium, Alyssum heldreichii, Alyssum markgrafii, Alyssum murale, Alyssum pterocarpum, Alyssum serphllifolium, Berkheya coddii, Isatis pinnatiloba, kadmiyumu akümüle eden bitkiler; Azolla pinnata, Eleocharis acicularis, Rorippa globasa, Solanum photeinocarpum, Thlaspi caerulescens, arseniği akümüle eden bitkiler; Corrigiolate lephiifolia, Eleocharis acicularis, Pteris biaurita, P. cretica, P. quadriaurita, P. ryukyuensis, P. vittata, kurşunu akümüle eden bitkiler; Euphorbia cheiradenia’dır (Ali vd., 2013).

Ülkemizde yayılış gösteren ve fitoremediasyon için kullanılan bazı hiperakümülatör bitkiler ise; Amaranthus retroflexus, Brassica napus, Minuartia hirsuta, Carex echinata, Melilotus officinalis, Pelargonium sp., Gossypium hirsutum, Epilobium hirsitum, Agrostis stolonifera, Danthonia decumbens, Festuca rubra, Hordelymus europaeus, Populus tremula, Solanum nigrum, Viola arvensis’dir (Özbek, 2015).

2.4. Nikelin Bitkiler İçin Önemi

Bitkilerin optimum gelişim gösterebilmesi için gerekli elementlerden biri olan nikelin topraktaki seviyesi serpantinlerden oluşmuş topraklar hariç oldukça düşüktür. Ayrıca nikel üreaz ve birçok hidrogenaz enzimlerin yapısında bulunmaktadır. Yağan yağmur suları ve sulama suları ile yıkanıp topraktan uzaklaşan nikel, kurak bölge topraklarında birikmektedir. Bitki tohumlarının çimlenmesi sırasında ihtiyaç duyulan nikelin baklagillerde azot metabolizması için faydalı olduğu ortaya çıkmıştır (Bolat ve Kara, 2017).

Nikelin eksikliğinde bitkilerde görülen semptomlardan birisi üreaz aktivitesinin azalmasıyla yaprak uçlarında üre birikmesidir. Ayrıca nikel eksikliğinde bitkilerin kök, gövde ve yapraklarında gelişme yavaşlamaktadır. Bitki yeşil rengini kaybetmekte kloroz ve nekroz yaprak damarlarında görülmektedir (Chen, vd., 2009; Tüzel, vd., 2013).

Altınöz vd., (2012) yaptıkları çalışmada Batı Anadolu’da bulunan ve tarım yapılmayan arazilerde yetişen bitkilerin akümüle edebileceği Ni miktarlarını incelemiş ve ülkemiz endemik bitkilerinden biri olan Isatis pinnatiloba’i nikel akümüle eden tür olarak tanımlamışlardır.

Bu çalışmanın amacı, ülkemiz sulak alanlarında yayılış gösteren Epilobium hirsutum L. bitkisinin nikele tolerans gösterdiği konsantrasyonları tespit etmek ve bitkinin fitoremediasyon çalışmalarında kullanılabilirliğini ortaya koymaktır.

3. MATERYAL VE METOT

3.1. Epilobium hirsutum

Familya : Onagraceae (Yakıotugiller)

Cins : Epilobium

Tür : Epilobium hirsutum L.

Yaygın Adı : Hasan Hüseyin Çiçeği, tüylü söğüt, büyük söğüt, büyük tüylü söğüt

Çiçek Rengi : Pembe

Habitat : Akarsular, atık yerler, bataklıklar

Köken : Avrupa-Asya

Çiçeklenme Zamanı : Temmuz-Eylül (Davis,1972)

3.2. Epilobium hirsutum Özellikleri

E. hirsutum, pembe ve mor çiçekli çok yıllık otsu bir bitkidir. E. hirsutum genellikle bir başka yaygın istilacı olan Lythrum salicaria ile aynı bölgelerde bulunabilir (Shamsi ve Whitehead, 1974; Shamsi ve Whitehead, 1977). Sap kısımları dik, yumuşak ve tüylüdür. Bitkinin yüksekliği 0.5-2 metredir. Yaprakları mızrak şeklinde ve yaklaşık 0.3-4 cm’dir. Bu yaprakların hem alt hem de üst yüzeyleri tüylüdür. E. hirsutum, rizomlar yoluyla kuvvetli bir şekilde yayılır. Ayrıca, rüzgâr aracılığı ile dağılan tohumlarla da yayılabilir. Tohumlar rüzgâr ile dağılıma yardımcı olan uzun beyaz tüylere sahiptir. Tohumlar dikdörtgen ve ortalama 1 mm uzunluğundadır. Fideler 10 ile 12 haftalık büyüme sonrasında çiçek tomurcukları gelişir ve çiçek açar. Tek bir bitki 70 bin tohum üretebilir. Tohumlar çiçeklenmeden 4 ile 6 hafta sonra dağılmaya başlar ve birkaç yıl canlı kalabilir. Tohumlar için toprak pH sının 5-5.5 arasında olması yeterlidir. Bitki hermafrodittir. Nemli veya ıslak toprağı tercih eder. Genellikle sulak alandan yarı suda yaşayan habitatlarda bulunur. Meyveler dar, tüylü ve 2.5-9 cm uzunluğundadır (Davis, 1972; Abeş, 2007).

3.3. Epilobium hirsutum Yayılış Alanları

E. hirsutum bitkisi Avrupa ve Asya kıtalarında, örneğin İsveç, Danimarka, Finlandiya, Kuzey Baltık Denizi, Norveç, Rusya ve Himalayalardan Pakistan sınırına kadar olan bölgelerde

doğal yayılış göstermektedir. Amerika kıtasında da yayılış gösteren bitki 1950 ile 1960 yılları arasında bahçe süs bitkisi olarak kullanılmış ve sonrasında bahçe tohumu olarak satılmıştır. E. hirsutum Amerika’nın Washington Eyaletinde B sınıfı zararlı ot olarak tanımlanmıştır (Abeş, 2007).

Davis (1972)’e göre bitki ülkemizdeki yayılış alanları ise Tekirdağ, İstanbul, Kars, Bolu, Kastamonu, Samsun, Trabzon, Gümüşhane, Bayburt, İzmir, Kütahya, Afyon, Ankara, Tunceli, Erzurum, Bitlis, Antalya, Konya, Niğde, Hatay, Urfa, Siirt ve Hakkâri illeridir.

3.4. Epilobium hirsutum Tohumlarının Toplanması

2015 yılı Ekim ayında E.hirsutum bitki örnekleri ve tohumları Kütahya ili Kocasu Çayı kenarından bitkinin optimum gelişim gösterdiği popülasyonlardan toplanmıştır. Bitki örneklerinin teşhisi Davis (1972) “Flora of Turkey and East Aegean Islands” göre yapılmıştır. Toplanan Epilobium hirsutum tohumları deney çalışmalarının yapılacağı Dumlupınar Üniversitesi Biyoloji Bölümü laboratuvarına getirilmiştir ve oda sıcaklığında laboratuvarda kurutulmuştur. Kurutulan tohumlar deneylerin yapılacağı zamana kadar nem ve ışık almayan şişelerde serin ortamda muhafaza edilmiştir (Şekil 3.1).

Şekil 3.1. Epilobium hirsutum tohumları.

3.5. Epilobium hirsutum Fidelerinin Yetiştirilmesi

Epilobium hirsutum tohumları mikroskop altında incelenerek morfolojik olarak düzgün olan tohumlar çimlendirme deneylerinde kullanılmak üzere ayıklanmıştır. Tohumlar viyoller içinde çimlendirilmiştir. Bunun için viyoller torf toprağı ile doldurulmuş, her bir göze 6-8 adet tohum konulmuş ve tohumların üzeri çimlenmesine engel olmayacak şekilde ince bir tabaka torf tabakası ile kapatılmıştır. E hirsutum sulak alan bitkisi olduğu için viyoller, içinde yaklaşık 3-4

cm derinliğinde %10 Hoogland çözeltisi bulunan kapların içerisine yerleştirilmiştir (Şekil 3.2). Nem kaybını önlemek için viyollerin üzeri streç film ile kapatılmıştır. Kaplar çimlenme çalışmaları boyunca 25 o_{C sıcaklık ve 8/16 saat ışık periyoduna sahip su kültürü odasında} tutulmuştur.

Şekil 3.2. Streç film ile kapatılmış viyoller.

Viyollerin bulunduğu kap 3-4 günde bir kontrol edilmiş ve gerekirse %10 Hoogland çözeltisi kaplara ilave edilmiştir. Tohumlar çimlenip ilk yaprakları çıkmaya başladığında viyoller üzerinden streç film kaldırılmış (Şekil 3.3 a) ve 8-10 yapraklı fideler elde edilene kadar kaplar aynı ortamda tutulmuştur. 8-10 yaprak sayısına ulaşan fideler çalışmamızın adaptasyon aşaması için topraktan çıkarılarak hidroponik kültür ortamına aktarılmıştır (Şekil 3.3 b ve c).

(a) (b) (c)

Şekil 3.3. a) Çimlenen Epilobium hirsutum tohumları b) ve c) 8-10 yapraklı E. hirsutum fideleri.

Bunun için öncelikle hidroponik kültür saksıları 2.5 lt %10 Hoagland çözeltisi ile doldurulmuş ve kapakları kapatılmıştır. 8-10 yaprağa sahip fideler viyollerden çıkarılıp kökleri yıkanmıştır. Yıkanan fideler kurutma kâğıdı üzerine alınmış ve köklerindeki fazla suyun akmasına izin verilmiştir. Daha sonra fideler süngerlerle desteklenerek bir saksıya 10 adet fide gelecek şekilde su kültürü saksılarına aktarılmıştır. Fidelerin köklerinin O2 ihtiyacını karşılamak için saksılara O2 pompalayan hava motor hortumları yerleştirilmiştir. Adaptasyon için

hazırlanan saksılar su kültürü odasında 7 gün boyunca 25 o_{C sıcaklık ve 8/16 saat ışık} periyodunda yetiştirilmiştir (Şekil 3.4).

Şekil 3.4. Epilobium hirsutum fidelerinin adaptasyona alınması.

3.6. Fitoremediasyon Deneyleri

Fidelerin yedi günlük adaptasyon sürecinden sonra fitoremediasyon deneyleri aşamasına geçilmiştir. Bu aşama için öncelikle deneylerde kullanılacak olan farklı konsantrasyonlarda nikel (Ni) içeren, 0 (kontrol),10, 20, 30, 40, 50, 100, 125 ve 150 mg Ni/L, %10’luk Hoagland (Hoagland ve Armon, 1920) çözeltileri hazırlanmıştır. Hazırlanan çözeltiler hidroponik kültür saksılarına doldurulmuş, saksılar ve her bir saksıdaki fideler etiketlenmiştir (Şekil 3.5).

Şekil 3.5. Farklı Ni konsantrasyonlarına sahip Hoagland çözeltisine alınan Epilobium hirsutum fideleri.

Yedi günlük adaptasyon süreci sonunda en iyi gelişme gösteren 10-12 yaprağa sahip fideler saksılardan çıkarılarak kurutma kâğıdı üzerine alınmıştır (Şekil 3.6a). Seçilen her bir fidenin kök ve gövde uzunluğu (cm), yaprak sayısı (adet) ve yaş ağırlıkları (gr) ölçülüp sırasıyla “ilk kök uzunluğu, ilk gövde uzunluğu, ilk yaprak sayısı ve ilk yaş ağırlığı” olarak not alınmıştır

(Şekil 3.6b). Ölçümleri tamamlanan fideler farklı Ni konsantrasyonları içeren saksılara alınmış, saksılar ve fideler etiketlenmiştir.

(a) (b)

Şekil 3.6. a) Adaptasyondan çıkarılan fideler, b) Fidelerin ölçüm işlemleri.

1., 3., 5., ve 7. gün sonunda farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirilen E. hirsutum fideleri saksılardan çıkarılmıştır. Çıkarılan fidelerin kökleri %1’lik Na EDTA ve ardından saf su ile yıkanmıştır. Yıkanan fidelerin tekrar kök ve gövde uzunluğu, yaprak sayısı ve yaş ağırlıkları ölçülmüş ve sırasıyla “son kök uzunluğu, son gövde uzunluğu, son yaprak sayısı ve son yaş ağırlığı” olarak not alınmıştır. Ölçümleri tamamlanan fideler kök, gövde ve yapraklarına ayrılıp 70 o_{C etüvde 48 saat kurutulmuştur. Kurutulan fideler RETSCH marka havanda öğütülmüş ve} analize hazır hale getirilmiştir.

3.7. Epilobium hirsutum Örneklerinin Nikel Analizi

Öğütülmüş E. hirsutum fidelerinden 0,5 gr tartılarak tüplere alınmış ve örneklerin yakma işlemine başlanmıştır. Örneklerin üzerine 5 ml konsantre HNO3 ilave edilmiş, tüpler hafif sallanarak örneklerin nitrik asit ile tamamen temas etmesi sağlanmıştır. Tüpler oda sıcaklığında ki emniyet kabininde 24 saat bekletilmiştir (Şekil 3.7).

Şekil 3.7. Oda sıcaklığında emniyet kabininde bekletilen tüpler.

24 saat sonun da örnekler yakma ünitesine yerleştirilip 125 0_{C’de 1 saat yakılmıştır.} Numune soğutulup üzerine 3 ml % 30’luk H2O2 (hidrojen peroksit) ilave edilmiş ve 125 0_C’de yakma işlemine devam edilmiştir. Yakma işlemine tüp içindeki örnekler şeffaf bir renk alana kadar devam edilmiştir. Yakma işlemi tamamlandığında tüplerde kalan örnekler 50 ml balon jojelere aktarılıp soğutulmuştur. Soğuyan örneklerin son hacmi %10’luk HNO3 ile 50 ml tamamlanmıştır. Balon joje içindeki örnekler 24 saat Buzdolabında bekletilerek varsa silisyumun dibe çökmesi sağlanmıştır. Ertesi gün örnekler süzülmüş ve analize göndermek üzere etiketlenerek cam kavanozlara aktarılmıştır. Yakılan örneklerin Ni analizi DPÜ İLTEM Araştırma Laboratuvarında bulunan Analytik Jena ContrAA 300 AAS marka Atomik Absorbsiyon Spektrofotometresi cihazı kullanılarak yapılmıştır. Analiz sonuçlarına göre fidelerin biriktirdiği Ni miktarı mg/kg cinsinden hesaplanmıştır.

3.8. Epilobium hirsutum Bitkisinin En Fazla Ni Biriktirdiği pH Tayini

Dumlupınar Üniversitesi İleri Teknolojiler Merkezi’nde yaptırılan analiz sonuçlarına göre en yüksek nikel birikimi 100 mg/L konsantrasyonunda tespit edilmiştir. 100 mg Ni/L konsantrasyonunda en yüksek nikel birikiminin hangi pH’da olduğunu tespit etmek için çalışmanın 2. aşamasına geçilmiştir. Fitoremediasyon deneylerinde anlatıldığı gibi E. hirsutum fideleri çimlendirilip 7 günlük adaptasyona alınmıştır. 7 günlük adaptasyon sonunda, pH’sı KOH ve HCl kullanılarak 4, 5, 6, 6,5 (kontrol) ve 7’ye ayarlanan 100 mg Ni/L içeren %10 Hoogland çözeltileri hazırlanmış ve adaptasyondan çıkarılan fideler bu çözeltilere aktarılmıştır. Aktarma işleminden önce fidelerin ilk kök uzunluğu (cm), ilk gövde uzunluğu (cm), ilk yaprak

sayısı (adet) ve ilk yaş ağırlığı (gr) olarak not alınmıştır. 7 gün süre ile bu çözeltilerde yetiştirilen fideler saksılardan çıkarılmış ve kökleri %1’lik Na EDTA ve ardından saf su ile yıkanmıştır. Yıkanan fidelerin tekrar kök ve gövde uzunluğu, yaprak sayısı ve yaş ağırlıkları ölçülmüş ve sırasıyla “son kök uzunluğu, son gövde uzunluğu, son yaprak sayısı ve son yaş ağırlığı” olarak not alınmıştır. Ölçümleri tamamlanan fideler 70 o_{C etüvde 48 saat} kurutulmuştur. Kurutulan fideler RETSCH marka havanda öğütülmüş ve analize hazır hale getirilmiştir.

3.9. Verilerin Değerlendirilmesi

Bu çalışmadan elde edilen verilerin istatistiksel analizleri JMP 6 SAS İstatistiksel Analiz Programı kullanılarak değerlendirilmiştir (JMP SAS 1995; Kocaçalışkan ve Bingöl, 2017). Fitoremediasyon verilerinin istatistiksel analizleri fidelere ait nisbi kök uzunluğu, nisbi gövde uzunluğu, nisbi yaprak sayısı ve nisbi taze ağırlıkları hesaplanarak yapılmıştır. Nisbi değerler “son ölçüm – ilk ölçüm” formülü kullanılarak hesaplanmıştır. Fidelerin en iyi gelişim gösterdiği ve en fazla Ni biriktirdiği konsantrasyonu belirlemek için verilere F-testi ve TUKEY HSD çoklu karşılaştırılma testi uygulanmıştır. Elde edilen veriler grafik olarak özetlenirken Sigma Plot 11.0 Grafik programı kullanılmıştır.

4. BULGULAR

Bu çalışmada 0, 10, 20, 30, 40, 50, 100, 125 ve 150 mg Ni/L olmak üzere dokuz farklı konsantrasyonda E. hirsutum fideleri yetiştirilmiş, fakat 125 ve 150 mg Ni/L konsantrasyonlarındaki fideler yaşamlarını sürdüremediğinden çalışmamıza yedi konsantrasyon üzerinden devam edilmiştir.

Farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirilen E. hirsutum fidelerinin ortalama nispi kök ve gövde uzunluğu, nispi yaprak sayısı ve nispi taze ağırlıkları Çizelge 4.1’de verilmiştir.

Çizelge 4.1. Farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirilen E. hirsutum fidelerinin ortalama nispi kök ve gövde uzunluğu, nispi yaprak sayısı ve nispi taze ağırlıkları ile TUKEY-HSD çoklu karşılaştırma sonuçları. Nikel (mg/L) Ortalama Nisbi Kök Uzunluğu (cm) ± SE Ortalama Nisbi Gövde Uzunluğu (cm) ± SE Ortalama Nispi Yaprak Sayısı (adet) ± SE Ortalama Nispi Yaş Ağırlık (g) ± SE Kontrol 3,82 ± 0,34a* _{3,50 ± 0,15}a* _{32,4 ± 1,17}a* _{2,1430 ± 0,24}a* 10 0,36 ± 0,18b _{0,54 ± 0,20}b _{4,4 ± 0,98}b _{0,1058 ± 0,04}b 20 0,28 ± 0,10b _{0,42 ± 0,12}b _{3,4 ± 0,98}b _{0,0412 ± 0,08}b 30 0,20 ± 0,10b _{0,38 ± 0,10}b _{3,2 ± 1,02}b _{0,0196 ± 0,08}b 40 0,14 ± 0,02b _{0,38 ± 0,10}b _{2,4 ± 0,24}b _{0,0168 ± 0,04}b 50 0,10 ± 0,04b _{0,36 ± 0,04}b _{2,4 ± 0,68}b _{0,0078 ± 0,05}b 100 0,12 ± 0,07b _{0,32 ± 0,10}b _{1,2 ± 0,49}b _{-0,1306 ± 0,05}b * Aynı harfi taşıyan ortalamalar arasında p<0,05 seviyesinde istatistiki açıdan bir önem yoktur.

Farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirilen fidelerin nispi kök uzunlukları değerlendirildiğinde, kök uzunluklarının 0,1 cm ile 3,82 cm arasında değiştiği tespit edilmiştir. En uzun kök 3,82 cm±0,34 ile kontrol grubunda hesaplanırken, en kısa kök 0,1 cm±0,04 ile 50 mg Ni/L içeren solüsyondaki fidelerde tespit edilmiştir. Fidenin ortalama nisbi kök uzunlukları kendi içinde karşılaştırıldığında, konsantrasyonlar arasında istatistiki açıdan bir farklılık olduğu tespit edilmiştir. TUKEY-HSD çoklu karşılaştırma sonuçlarına göre (Çizelge 4.1), Ni içermeyen Hoagland çözeltisinde (kontrol) yetiştirilen fidelerin nispi kök uzunluğunun (3,82 cm±0,34) farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirilen fidelere göre daha yüksek olduğu bulunmuştur (Şekil 4. 1). Fidenin Ni konsantrasyonları içinde en iyi kök gelişimini 10 mg Ni/L konsantrasyonunda olduğu (0,36 cm±0,18) ve 100 mg Ni/L konsantrasyonuna göre kök gelişiminin 3 kat daha fazla olduğu tespit edilmiştir (Şekil 4.1). Ayrıca 30 mg Ni/L konsantrasyonun üstündeki nikel konsantrasyonlarında yetiştirilen fidelerin köklerinde Ni artışa bağlı olarak kararmalar ve köklerde yumuşamalar görülmüştür.

Şekil 4.1. Farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirilen E. hirsutum fidelerinin ortalama nispi kök uzunlukları (F=75,49; p<0,05; N=6).

E. hirsutum fidelerinin nisbi gövde uzunluklarının ise 0,32 ile 3,5 cm arasında değiştiği tespit edilmiştir. En düşük gövde uzunluğu 0,32 cm±0,1 ile 100 mg Ni/L içeren solüsyonda yetişen fidelerde tespit edilirken, en yüksek gövde uzunluğu 3,5 cm±0,15 ile kontrol grubunda tespit edilmiştir. Fidelerin ortalama nisbi gövde uzunlukları kendi içinde karşılaştırıldığında ise konsantrasyonlar arasında istatistiki açıdan bir farklılık olduğu, fidenin nisbi gövde uzunluğunun en yüksek olduğu grup kontrol grubu olarak bulunmuştur. TUKEY-HSD çoklu karşılaştırma sonuçlarına göre (Çizelge 4.1), fidelerin Ni konsantrasyonları içinde en iyi gövde gelişiminin 10 mg Ni/L konsantrasyonunda olduğu (0,54 cm±0,20), Ni konsantrasyonu arttıkça nisbi gövde uzunluğunun azaldığı tespit edilmiştir (Şekil 4.2).

Ni Konsantrasyonları Kontrol 10 ppm 20 ppm 30 ppm 40 ppm 50 ppm 100 ppm N isp i G öv d e U zu n luğ u ( cm ) 0 1 2 3 4

Şekil 4.2. Farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirilen E. hirsutum fidelerinin ortalama nispi gövde uzunlukları (F=92: p<0,05; N=6).

E. hirsutum fidelerinin nisbi yaprak sayılarına bakıldığında ise, farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirlen fidelerin nisbi yaprak sayısının 1,2 ile 32,4 adet arasında değiştiği bulunmuştur. En düşük yaprak sayısı 100 mg/L Ni içeren solüsyonlarda yetiştirilen fidelerde hesaplanırken (1,2±0,49), en yüksek nisbi yaprak sayısı kontrol grubunda hesaplanmıştır (32,4 adet±1,17). TUKEY-HSD çoklu karşılaştırma sonuçlarına göre (Çizelge 4.1), farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirilen E. hirsutum fidesinin ortalama yaprak artışı kendi içinde karşılaştırıldığında konsantrasyonlar arasında istatistiki açıdan bir farklılık olduğu tespit edilmiştir. Fidenin nisbi yaprak artışının en fazla olduğu grup kontrol grubu iken, Ni içeren gruplar içerisinde en fazla nisbi yaprak artışı 10 mg Ni/L konsantrasyonunda hesaplanırken (4,4 adet±0,98), en az nisbi yaprak artışı 100 mg Ni/L konsantrasyonunda hesaplanmıştır (Şekil 4.3).

Ni Konsantrasyon Kontrol 10 ppm 20 ppm 30 ppm 40 ppm 50 ppm 100 ppm N isp i Y ap ra k A rt ışı (A d et ) 0 10 20 30 40

Şekil 4.3. Farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirilen E. hirsutum fidelerinin ortalama yaprak artışı (F=173,43: p<0,05; N=6).

Fidelerin nisbi taze ağırlıkları -0,1306 ile 2,143 gr arasında değişiklik göstermiş ve en ağır fideler 2,143 gr±0,24 ile kontrol grubunda tespit edilmiştir. 100 mg/L Ni içeren çözeltide yetiştirilen fidelerin ağırlıklarının (-0,1306 gr±0,05) ise azaldığı bulunmuştur (Şekil 4.4). Fidelerin ortalama nisbi yaş ağırlığı kendi içinde karşılaştırıldığında, konsantrasyonlar arasında istatistiki açıdan bir farklılık olduğu tespit edilmiştir. TUKEY-HSD çoklu karşılaştırma sonuçlarına göre (Çizelge 4.1), kontrol grubu fidelerin nispi yaş ağırlığının (2,1430 gr±0,24) farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirilen fidelere göre daha yüksek olduğu bulunmuştur. Fidelerin Ni konsantrasyonları içinde nisbi yaş ağırlık artışı 10 mg Ni/L konsantrasyonunda olduğu (0,1058 gr±0,04) ve 100 mg Ni/L konsantrasyonunda ise fidenin köklerinin yumuşayıp kopmasından kaynaklanan azalma tespit edilmiştir (Şekil 4.4).

Ni konsantrasyonu Kontrol 10 ppm 20 ppm 30 ppm 40 ppm 50 ppm 100 ppm N isp i Y aş A ğırlık A rt ış (g ) -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Şekil 4.4. Farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirilen E. hirsutum fidelerinin ortalama yaprak artışı (F=58,44: p<0,05; N=6).

Farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirilen E. hirsutum fidesinin biriktirdiği Ni miktarı Çizelge 4.2.’de verilmiştir. Farklı Ni konsantrasyonları içeren Hoagland çözeltisi içinde yetiştirilen E. hirsutum fidelerinin biriktirdiği Ni miktarı ile uygulanan farklı Ni konsantrasyonları arasında istatistiki açıdan bir ilişki olduğu tespit edilmiştir (F=11 660,69; p<0,001). TUKEY-HSD sonuçlarına göre, fidelerin en fazla Ni 100 mg/L konsantrasyonda biriktirdiği, en düşük Ni biriktiriminin ise 10 mg Ni/L olduğu hesaplanmıştır. 100 mg Ni/L konsantrasyonundan sonraki konsantrasyonlarda fideler kuruyarak ölmüştür.

Çizelge 4.2. Farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirilen E. hirsutum fidelerinin biriktirdiği Ni miktarları ve TUKEY-HSD çoklu karşılaştırma sonuçları.

* Aynı harfi taşıyan ortalamalar arasında p<0,05 seviyesinde istatistiki açıdan bir önem yoktur. Ni konsantrasyonu (mg/L) Alınan Ni miktarı (mg/kg)

0 (Kontrol) 0,0 ± 0,00f* 10 7 170,7 ± 88,99e 20 10 790,8 ± 112,85d 30 14 799,5 ± 107,98b 40 13 711,6 ± 200,53c 50 14 943,2 ± 94,46b 100 31 074,2 ± 160,83a

Fidelerin en iyi gelişim gösterdiği Ni konsantrasyonu 10 mg/L olmakla birlikte, fidelere ait nispi kök, nispi gövde uzama, nispi yaprak artışları ve nispi taze ağırlıkları arasında konsantrasyona bağlı istatistiki açıdan bir fark tespit edilmediğinden (Çizelge 4.1), pH deneyleri için fidelerin en fazla Ni biriktirdiği konsantrasyon olan 100 mg/L kullanılmıştır.

Çalışmamızın ikinci basamağında, 100 mg Ni /L içeren Hoagland solüsyonlarının pH’sı (4, 5, 6, 6,5 ve 7) ile fidenin nispi kök, nispi gövde uzama, nispi yaprak artışları ve nispi taze ağırlıkları arasındaki ilişki araştırılmıştır. pH 4’de yetiştirilen E. hirsutum fideleri yaşamlarını sürdüremediğinden bu çalışma için en düşük pH 5 olarak kabul edilmiştir. pH 7,5 sonrası Hoagland solüsyonları içinde Ni(OH)2 çökelmesi görüldüğünden bu çalışmada en yüksek pH değeri de 7 olarak tespit edilmiştir. Kontrol grubu olarak fidelerin besin elementlerini en iyi aldığı pH 6,5 seçilmiştir.

100 mg Ni/L konsantrasyonunda farklı pH’larda yetiştirilen fidelerin nisbi kök uzunlukları değerlendirildiğinde, nisbi kök uzunluklarının -0,28 ile 3,8 cm arasında değiştiği tespit edilmiştir. En yüksek nisbi kök uzunluğu 3,82 cm±0,34 ile kontrol grubunda hesaplanırken, en kısa nisbi kök uzunluğu -0,28 cm ± 0,06 ile pH 7’te tespit edilmiştir. Fidelerin ortalama nisbi kök uzunlukları kendi içinde karşılaştırıldığında, pH’lar arasında istatistiki açıdan bir farklılık olduğu tespit edilmiştir (F=98,52; p<0,05). TUKEY-HSD çoklu karşılaştırma sonuçlarına göre (Çizelge 4.3), 100 mg Ni/L içeren ve pH’sı 6,5 olan Hoagland çözeltisinde yetiştirilen fidelerin nispi kök uzunluğunun (3,82 cm±0,34) pH 5, 6 ve 7’de yetiştirilen fidelere göre daha yüksek olduğu bulunmuştur. Diğer pH değerleri arasında ise nisbi kök uzaması bakımından istatistiki bir fark tespit edilmemiştir.

Çizelge 4.3. 100 mg Ni/L konsantrasyonunda farklı pH’larda yetiştirilen E. hirsutum fidelerinin ortalama nisbi kök, gövde uzama, yaprak artışı ve nispi taze ağırlıkların TUKEY-HSD karşılaştırmaları. Nikel (mg/L) Ortalama Nisbi Kök Uzunluğu (cm) ± SE Ortalama Nisbi Gövde Uzunluğu (cm) ± SE Ortalama Nispi Yaprak Sayısı (adet) ± SE Ortalama Nispi Yaş Ağırlık (g) ± SE 5 -0,04 ± 0,14a* _{-0,02 ± 0,16}a* _{0,0 ± 0,63}a* _{-0,5158 ± 0,0771}a* 6 0,24 ± 0,11b _{-0,14 ± 0,12}b _{0,8 ± 0,8}b _{-0,3086 ± 0,0668}b 6,5 3,82 ± 0,34b _{3,52 ± 0,15}b _{32,4 ± 0,17}b _{2,143 ± 0,2397}b 7 -0,28 ± 0,06b _{0,14 ± 0,11}b _{2,4 ± 0,4}b _{-0,4904 ± 0,0649}b * Aynı harfi taşıyan ortalamalar arasında p<0,05 seviyesinde istatistiki açıdan bir önem yoktur.

E. hirsutum fidelerinin nisbi gövde uzunluklarının ise -0,14 ile 3,52 cm arasında değiştiği tespit edilmiştir. En düşük nisbi gövde uzunluğu -0,14 cm±0,12 ile 100 mg Ni/L içeren ve pH’sı 6 olan solüsyonda yetişen fidelerde tespit edilirken, en yüksek gövde uzunluğu 3,52 cm±0,15 ile kontrol grubunda tespit edilmiştir. Fidelerin ortalama nisbi gövde uzunlukları kendi içinde karşılaştırıldığında ise pH’lar arasında istatistiki açıdan bir farklılık olduğu, fidelerin nisbi gövde uzunluğunun en yüksek olduğu grup kontrol grubu olarak bulunmuştur (F=162,21; p<0,05). TUKEY-HSD çoklu karşılaştırma sonuçlarına göre, fidenin 4 farklı pH içerisinde en iyi gövde gelişiminin pH 6,5’de olduğu (3,52 cm±0,15) tespit edilmiştir (Çizelge 4.3).

E. hirsutum fidelerinin nisbi yaprak sayıları karşılaştırıldığında ise, farklı pH’larda yetiştirilen fidelerin nisbi yaprak sayısının 0 ile 32,4 adet arasında değiştiği bulunmuştur. En düşük yaprak sayısı pH’sı 5 olan solüsyonlarda yetiştirilen fidelerde hesaplanırken (0 adet ± 0,63), en yüksek nisbi yaprak sayısı kontrol grubunda hesaplanmıştır (32,4 adet±1,17). TUKEY-HSD çoklu karşılaştırma sonuçlarına göre (Çizelge 4.3), farklı pH’larda yetiştirilen E. hirsutum fidesinin nisbi yaprak artışı kendi içinde karşılaştırıldığında konsantrasyonlar arasında istatistiki açıdan bir farklılık olduğu tespit edilmiştir (F=385,06; p<0,05). Fidelerinin nisbi yaprak artışının en fazla olduğu grup kontrol grubu iken, en az nisbi yaprak artışına pH 5 de hesaplanmıştır.

Fidelerin nisbi taze ağırlıkları -0,5158 ile 2,143 gr arasında değişiklik göstermiş ve en ağır fideler 2,143 gr±0,24 ile kontrol grubunda tespit edilmiştir. 100 mg/L Ni içeren ve pH’sı 5 olan çözeltide yetiştirilen fidelerin nisbi taze ağırlıkları -0,5158 gr±0,08 olarak bulunmuştur. Fidelerin ortalama nisbi taze ağırlığı kendi içinde karşılaştırıldığında, pH’lar arasında istatistiki açıdan bir farklılık olduğu tespit edilmiştir (F=92,89; p<0,05). TUKEY-HSD çoklu karşılaştırma sonuçlarına göre (Çizelge 4.3), kontrol grubu fidelerinin nispi yaş ağırlığının diğer pH’larda yetiştirilen fidelere göre daha yüksek olduğu bulunmuştur.

100 mg/L Ni içeren ve pH’sı 5, 6, 6,5 ve 7 olan Hoagland solüsyonlarında yetiştirilen E. hirsutum fidesinin biriktirdiği Ni miktarı Çizelge 4.4.’de verilmiştir. E. hirsutum fidelerinin biriktirdiği Ni miktarı ile uygulanan farklı pH’lar arasında istatistiki açıdan bir ilişki olduğu tespit edilmiştir (F=7 483,68; p<0,05). TUKEY-HSD sonuçlarına göre, 100 mg/L konsantrasyonda fidelerin en fazla Ni biriktirdiği pH 6,5 olup 31 074,2 mg/kg Ni biriktirmiştir. En düşük Ni biriktiriminin ise pH 7’de olduğu hesaplanmıştır.

Çizelge 4.4. Farklı pH konsantrasyonlarında yetiştirilen E. hirsutum fidelerinin biriktirdiği Ni miktarları ve TUKEY-HSD çoklu karşılaştırma sonuçları.

pH Alınan Ni miktarı (mg/kg)

5 22 440,3 ± 137,64b*

6 12 097,1 ± 7,31c

6,5 (Kontrol) 31 074,2 ± 160,83a

7 11 322,2 ± 46,60d

* Aynı harfi taşıyan ortalamalar arasında p<0,05 seviyesinde istatistiki açıdan bir önem yoktur.

Fidelerin biriktirdiği Ni miktarının kök, gövde ve yapraklarındaki dağılımı değerlendirildiğinde, 100 mg Ni/L pH=6,5 yetiştirilen fidelerin kök, gövde ve yapraklarında biriken Ni miktarı Şekil 4.5’de verilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, fidelerin en fazla Ni köklerinde biriktirdiği hesaplanmıştır (16 557,5±1 388,20). En az Ni birikiminin ise fidelerin yapraklarında olduğu tespit edilmiştir (3 464,8±459,22).

Şekil 4.5. En fazla Ni birikiminin olduğu 100 mg Ni/L, pH=6,5’da yetiştirilen fidelerin kök, gövde ve yapraklarının biriktirdiği Ni miktarının karşılaştırıldığı TUKEY-HSD sonuçları (Aynı harfi taşıyan ortalamalar arasında p<0,05 seviyesinde istatistiki açıdan bir önem yoktur).

5. TARTIŞMA VE SONUÇ

Bu çalışmada E. hirsutum bitkisinin gelişim gösterebildiği maksimum Ni konsantrasyonunun 100 mg/L olduğu, bu konsantrasyonun üzerindeki 125 ve 150 mg Ni/L konsantrasyonlarında ise bitkinin yaşamını sürdüremediği tespit edilmiştir. Yusuf vd. (2011) yaptıkları çalışmada, bitkilerin nikele karşı gösterdikleri tolerans değerlerinin bitki türüne, büyüme evresine, yetiştirme koşullarına, Ni konsantrasyonuna ve Ni maruz kalma süresine bağlı olarak değiştiğini göstermişlerdir. Farklı bitkilerin nikele olan toleranslarına yönelik yapılan çalışmalardan elde edilen sonuçlara göre; Hordeum vulgare ve Cucumis sativus bitkilerinin gelişim gösterdiği maksimum Ni konsantrasyonu 100 μM olarak bulunurken, bu değer Lythrum salicaria için 10 mg Ni/L olarak hesaplanmıştır (Khoshgoftarmanesh ve Bahmanziari, 2012; Rahman, vd., 2005; Duman ve Oztruk, 2010). Diğer yandan, Chen vd. (2009) ve Chami vd. (2015) yapmış oldukları çalışmada 15, 20, 25, 50 ve 100 mg Ni/L içeren çözeltilerde yetiştirilen fidelerin toprak altı ve toprak üstü organlarının öldüğü ortaya konulmuştur.

Farklı Ni konsantrasyonlarında yetiştirilen E. hirsutum fidelerinin nispi kök uzunluğunun artan nikel konsantrasyonuna bağlı olarak azaldığı bu çalışmada tespit edilmiştir. 30 mg Ni/L konsantrasyonun üstündeki nikel konsantrasyonlarında yetiştirilen fidelerin köklerinde Ni artışa bağlı olarak kararmalar ve köklerde yumuşamalar görülmüştür. En iyi kök gelişimi ise çalışmamızın kontrol grubunda tespit edilmiştir. Gür vd., (2004) yaptığı çalışmada, bitki gelişimi için mutlak gerekli element olsun veya olmasın ağır metallerin doku ve organlardaki aşırı birikimi bitkilerin vejetatif ve generatif organlarının gelişimini olumsuz yönde etkilediklerini belirtmişlerdir. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar Akıncı ve Öngel 2011, Akıncı ve Akıncı 2011 ve Shao vd., 2011 yapmış oldukları çalışmalarla paralellik göstermiştir. Ayrıca, Özay (2018) ve Akar (2018) yaptıkları çalışmalarda Alyssum discolor ve Festuca rubra L. subsp. rubra kök gelişimi üzerine nikelin etkisini araştırmış ve bitkilerin kök uzunluklarının Ni uygulamalarındaki konsantrasyon artışına bağlı olarak önemli düzeyde azaldığını tespit etmişlerdir. Yusuf ve vd. (2011) yapmış oldukları çalışmada, kontrol grubu buğday fidelerinin kök büyümesinin, 100 ve 200 mM Ni ile muamele edilen buğday fidelerinin kök büyümesine göre sırasıyla % 37 ve % 53 oranında azaldığını ortaya koymuşlardır.

Bu çalışmada E. hirsutum nisbi gövde uzunluğunun, nisbi yaprak sayısının ve nisbi yaş ağırlığının Ni konsantrasyonundaki artışa paralel olarak azaldığı tespit edilmiştir. 11.74 ppm üzerindeki Ni konsantrasyonları bitkilerde kloroz, nekroz, çimlenmenin gecikmesi, büyümenin inhibisyonu ve verimin azaltılması gibi etkilere sahiptir (Chen, vd., 2009; Tüzel, vd., 2013). Benzer sonuçlar Gajewska vd., (2006) yapmış oldukları çalışmada 200 µM Ni

konsantrasyonunda yetiştirilen buğday bitkisinin fide uzunluğunun % 44 oranında azaldığını ortaya koymuşlardır. Capsicum annum ve Capsicum chinense bitkilerinin gövde uzunluklarının (% 30) ve yaprak sayılarının Ni konsantrasyonunundaki artışa bağlı olarak düştüğü tespit edilmiştir (Gumi ve Saminu, 2013). Diğer yandan, yapılan diğer çalışmalardan farklı olarak, artan Ni konsantrasyonunun Vigna cylindrica, V. mungo ve V. radiata yaprak sayısı üzerinde bir etkisinin olmadığı bulunmuştur (Ishtiaq ve Mahmood, 2011). Gajewska vd. (2009) yapmış oldukları çalışmada 100 µM Ni konsantrasyonunda yetiştirilen buğday bitkisinin kök taze ağırlıklarının azaldığını ortaya koymuşlardır. Baran, (2018) yaptığı, aspir bitkisinin yerel (Carthamus tinctorius l.) ve atasal (Carthamus oxyacantha) genotiplerinin nikel toleranslarının belirlenmesi ve fitoremediasyonunda kullanılma potansiyellerinin değerlendirilmesi çalışmasında nikelin gövde ve kök gelişimi ile yaş ağırlık ve yaprak sayısın da azalmaya neden olduğu belirtilmiştir. Bu azalışın nedenlerinin başında Ni’in bitkinin köklerine, gövde ve yapraklarına verdiği zarardan kaynaklandığı düşünülmektedir.

Yaptığımız çalışmada E. hirsutum fidelerinin en fazla nikel akümüle ettiği (31 074,2±160,83 mg Ni/kg) konsantrasyon 100 mg Ni/L olarak tespit edilmiştir. En fazla nikel

birikimi kökte gerçekleşirken bunu gövde ve yaprak takip etmiştir. Cd, Cu, Co, Mn, Ni ve Zn gibi ağır metalleri akümüle edebilen yaklaşık 400 den fazla bitki türü bulunmaktadır (Baker vd., 2010; Krämer, 2010; Baker vd., 2013). Bitkilerde normalde Ni birikimi 0.5-10 µg/g arasında değişmektedir. Fakat Alyssum gibi hiperakümülatör bitkilerin yüksek miktarlarda Ni bünyesinde biriktirebildiğini ortaya koymuşlardır (Gabrielli, 1990; Siskos, vd., 2010; Broadhurst ve Chaney, 2016).

Baran, (2018) yaptığı, aspir bitkisinin yerel (Carthamus tinctorius) ve atasal (Carthamus oxyacantha) genotiplerinin nikel fitoremediasyonunda kullanılma potansiyellerinin değerlendirilmesi çalışmasında uygulanan nikel konsantrasyonlarındaki artışa bağlı olarak aspir genotiplerinin kök>gövde>yaprak dokularında önemli miktarda nikel biriktirdiğini tespit edilmişlerdir. Kök dokusundaki nikel birikimi yerel genotiplerinde kontrollerine göre 178.8-356.3 kat arttığı, atasal genotiplerde ise bu oranın 189.8- 478.2 kat arasında değiştiği bulunmuştur.

Fuentes vd. (2014) yapmış olduğu çalışmada, Salvinia minima bitkisinin Ni yapraklarına göre köklerinde daha fazla biriktirdiği ortaya konulmuştur. Aynı şekilde Yusuf vd. (2011) ve Vajpayee vd. (2001) çalışmalarında Ni birikiminin arpa, mısır ve sucul bir bitki olan Vallisneria spiralis’da köklerinde daha fazla olduğu bildirilmişlerdir. Chen vd. (2009)’da, bitkiler tarafından emilen Ni (II) 'nin % 50'sinden fazlasının köklerde tutulduğunu belirtmiştir.

Çalışmamız da pH’nın Ni alınımı üzerine etkisini incelediğimiz de 100 mg/L Ni içeren ve pH’sı 6,5 olan konsantrasyonda yetiştirilen E. hirsutum fidelerinin deney sonunda en iyi kök, gövde, yaprak gelişimi ve taze ağırlık artışı gösterdiği tespit edilmiştir. En düşük Ni biriktiriminin ise pH 7’de olduğu hesaplanmıştır. 100 mg Ni/L içeren ve pH’sı 6,5 olan Hoagland çözeltisinde yetiştirilen fidelerde nikelin en fazla kök en düşük yaprakta olduğu tespit edilmiştir. Ünver vd., (2009) yaptığı, kimi Brassicaceae türlerinin nikel ve kadmiyum biriktirme özelliklerinin belirlenmesi adlı çalışmada nikelin bitkilerce alımını kolaylaştırmak üzere, topraktaki kalsiyum derişimi 0,128 mM ile 5,0 mM arasında ve asit ortamda (pH 4,5-6,2 arası) tutulabileceğini belirterek çalışmamız ile aynı sonucu bulmuşlardır.

He vd., (2012) yaptığı, toprak pHs'ının kurşun, bakır, çinko ve nikel adsorpsiyonu üzerine etkisi adlı çalışma da pH 7 ve 7,5 ‘te nikelin diğer ağır metallere göre daha az absorbe edildiğini ortaya koymuşlardır. Eke (2010) yaptığı nikel hiperakümülatörü Thlaspi elegans’den nikelin asitle ekstraksiyonu ve elektrokimyasal yolla metal olarak geri kazanımının araştırılması çalışmasın da bitkisinin 12 987 mg/kg Ni akümüle ettiği tespit etmiştir. Wallece vd., (2008) yaptığı nikel fitotoksisitesi üzerine bir çalışmada da mısır bitkisinin (Zea mays L.), 4.2, 5.6, 7.5 ve 8.2 toprak pH değerleri ve 100 μg Ni / g içeren toprakta yetiştirilmiş ve sonuç olarak pH’ın 7’nin altına düştükçe sürgünlerde nikel konsantrasyonunun arttığını tespit etmişlerdir.

Çalışmamızdan elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde E. hirsutum bitkisinin sağlıklı olarak yetişebildiği Ni konsantrasyonunun çok yüksek olduğu ve köklerinde yüksek miktarda Ni biriktirebildiği ve 100 mgNi/L konsantrasyonuna kadar bitkinin Ni fitoremediasyonunda kullanılabileceği ortaya konmuştur