NKUBAP.00.24.AR.13.12 nolu proje TRAKYA BÖLGESİ’NDE ÜRETİLEN ŞEKER PANCARINDA (Beta vulgaris L.)
AĞIR METAL İÇERİKLERİ
Yürütücü: Prof. Dr. Burhan ARSLAN Araştırıcı: Doç. Dr. Ümit GEÇGEL Araştırıcı: Yrd. Doç. Dr. Aziz ŞATANA
2015
ÖNSÖZ
Şeker pancarı tarımı, modern tarım tekniklerini çiftçiye kazandıran, örgütlü üretim ve pazarlamanın en güzel örneklerinden birisidir. Şeker sanayi tarıma dayalı sanayinin en önemli ve en başarılı sektörlerinden biridir. Sadece şeker değil ve yan ürünleri göz önüne alındığında şeker pancarının ülkemiz ekonomisine sağladığı katma değer oldukça fazladır. Ekonomiye kattığı değerden dolayı şeker pancarı tarımı sorunlarının çözüme kavuşturulması da oldukça önemlidir. Trakya Bölgesi’nde bulunan Ergene Nehri çevresinde ve Alpullu Şeker Fabrikası’na bağlı 13 lokasyonda yapılan ve bölgede çevre kirliliğinin durumunu belirlemek amacıyla pancar, yaprak, toprak ve sulama suyunda ağır metal içeriğini tespit etmek amacıyla yapılan çalışmada önemli sonuçlar bulunmuştur.
Namık Kemal Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (NKÜBAP) Koordinasyon Merkezi tarafından desteklenmiş olan, arazi çalışmalarından elde edilen orijinal verilere dayalı olan bu çalışmanın çiftçilerimize ve konuyla bağlantılı diğer kesimlere faydalı olmasını diliyor, NKÜ Bilimsel Araştırmalar Birimi personeline ve projede emeği geçenlere teşekkürlerimi sunuyorum.
Prof. Dr. Burhan ARSLAN
i
Trakya Bölgesi’nde Üretilen
Şeker Pancarında (Beta vulgaris L.) Ağır Metal İçerikleri Özet
Bu araştırma 2013 yılında, Trakya Bölgesi’nde bulunan Ergene Nehri çevresinde ve Alpullu Şeker Fabrikası’na bağlı 13 lokasyonda yapılmıştır. Bölgede çevre kirliliğinin durumunu belirlemek amacıyla Temmuz ve Ekim aylarında pancar, yaprak, toprak ve sulama suyunda Kurşun (Pb), Kadmiyum (Cd), Çinko (Zn), Bakır (Cu), Nikel (Ni), Demir (Fe) ve Mangan (Mn) olmak üzere 7 ağır metal analiz edilmiştir.
Şeker pancarındaki Cd, Fe, Pb ve Zn ağır metaller Dünya Sağlık Örgütü’nün (WHO) sınır değerlerini aşmış, buna karşın Cu, Mn, Ni ve Zn ağır metaller sınır değerlerin altında kalmıştır. Özellikle pancar kökünde sınır değerler Büyükkarıştıran lokasyonunda Cd için 119 kat bulunmuştur. Fe ve Zn elementlerinin değerleri WHO’nın sınır değerlerinin hemen üzerinde saptanmıştır. Fe elementi Ekim ayında Pınarbaşı’nda, Zn elementi ise yine Ekim ayında Ahmetbey ve Evrensekiz’de bulunmuştur. Yine pancar kökünde Pb elementi WHO’nın sınır değerlerini Uzunköprü’de 4.6 kat geçmiştir. Diğer yandan Pb elementi Temmuz ayında sınır değerleri geçerek en yüksek noktaya ulaşırken Ekim ayında hiçbir lokasyonda bu element tespit edilmemiştir.
Şeker pancarı sulama suyunda Cu hariç tüm elementler WHO’nın sınır değerlerini aşmıştır. Cd elementi Ekim ayında Pehlivanköy lokasyonunda yaklaşık 100 kat yüksek çıkmıştır. Fe elementi hem Temmuz hem de Ekim aylarında olmak üzere farklı zamanlarda ve tüm lokasyonlarda sınır değerler aşılmıştır. Özellikle Fe elementi Ekim ayında Evrensekiz’de yaklaşık 51 kat, Pehlivanköy’de ise 46 kat yüksek bulunmuştur. Mn elementi için sınır değer özellikle Evrensekiz’de Ekim ayında yaklaşık 14 kat, Ni için Pehlivanköy’de yaklaşık 62 kat ve Uzunköprü’de 60 kat, Evrensekiz’de ise 40 kat yüksek saptanmıştır. Pb elementi için sınır değer Ekim ayında özellikle Evrensekiz ve Pehlivanköy’de sırasıyla yaklaşık 121 ve 60 kat yüksek tespit edilmiştir. Zn elementi sulama suyunda sınır değerini yer yer aşmakla beraber özellikle Ekim ayında Evrensekiz lokasyonunda 28 kat yüksek saptanmıştır.
Tüm lokasyonlarda pancar kökü ve sulama suyu açısından özellikle Büyükkarıştıran, Evrensekiz, Pehlivanköy ve Uzunköprü lokasyonları öne çıkmaktadır. Yine örneklerin analiz edildiği Temmuz ve Ekim ayları incelendiğinde Ekim ayında ağır metallerin daha fazla artış göstermiştir.
Anahtar Kelimeler: Şeker Pancarı, Trakya Bölgesi, Ergene Nehri, Ağır Metaller
ii
İçindekiler Sayfa
Giriş 1
Materyal ve Metod 8
Bulgular ve Tartışma 10
Sonuç 16
Kaynaklar 16
iii
Çizelgeler Sayfa
Çizelge1: Projenin Çalışma Planı 9
Çizelge 2: Trakya Bölgesi’nde üretilen şeker pancarında ağır metal içerikleri (ppm) 13 Çizelge 3: Trakya Bölgesi’nde üretilen şeker pancarında kullanılan sulama sularının
ağır metal içerikleri (ppm) 14
Çizelge 4: Trakya Bölgesi’nde üretilen şeker pancarının toprağında ağır metal
içerikleri (ppm) 15
Şekiller
Şekil 1: Trakya Bölgesi’nde ağır metal analizleri için örnek alınacak lokasyonlar 8
iv
1.Giriş
Şeker pancarı (Beta vulgaris L.), Trakya Bölgesi’nde üretimi yapılan önemli bir endüstri bitkisidir. Şeker pancarı, çiftçiyi tarlaya ve köye bağlayan, ailenin tüm fertlerine çalışma imkânı ve istihdam sağlayan, yan ürünlerinin tamamı değerlendirilen bir bitkidir. Şeker pancarı tarımı, modern tarım tekniklerini çiftçiye kazandıran, örgütlü üretim ve pazarlamanın en güzel örneklerinden birisidir. Şeker sanayi tarıma dayalı sanayinin en önemli ve en başarılı sektörlerinden biridir. Sadece şeker değil ve yan ürünleri göz önüne alındığında şeker pancarının ülkemiz ekonomisine sağladığı katma değer oldukça fazladır.
Dünyada şeker üretiminin % 80’nini kamış şekeri, % 20’sini pancar şekeri oluşturmaktadır.
Kamış şekerinin maliyeti işleme prosesinin kolaylığı ve şeker kamışının yılda birkaç hasat edilebilmesi nedeniyle pancar şekerine göre %40–50 daha ucuzdur. Bu nedenle dünyadaki şeker fiyatları kamış şekerine göre belirlenmektedir. AB ülkelerinin tamamına yakınında yani % 95 oranında pancar şekeri üretimi yapılmaktadır. Bu ülkeler daha ucuza kamış şekeri temin edebilecekleri halde pancar şekeri üretiminden vazgeçmemektedirler. Bununda nedeni pancar ziraatının ve sanayisinin üreticilere sağladığı katma değerdir. AB Ülkelerinden Almanya ve Fransa dâhili tüketiminin iki katı daha fazla şeker üretmektedir (T.Ş.F.A.Ş. 2015).
Türkiye, Kuzey yarımkürede 36–42° Kuzey enlemleri arasında ve subtropikal iklim kuşağında yer alan bir ülkedir. İklim ve toprak şartlarının uygunluğu nedeniyle ülkemizde üretilen şekerin tamamı, şeker pancarından elde edilmektedir.
Türkiye’de ekolojik koşullar nedeniyle en fazla şeker pancarı üretilmektedir. 25’i devlete ait Türkiye Şeker Fabrikaları Anonim Şirketi (T.Ş.F.A.Ş.), 7’si ise pancar üreticilerinin oluşturduğu Pankobirlik'e ait olmak üzere toplam 32 adet şeker fabrikası bulunmaktadır. 2005 yılında ekim alanı yaklaşık 332 bin hektar, üretim 14.4 milyon ton ve verim 4.5 t/da’dır. 2010'da ise ekim alanı 322 bin hektara, üretim 17.2 milyon tona ve verim 5.4 t/da’a çıkmıştır. 2005 yılında şeker üretimi 2.07 milyon ton ve tüketilen şeker 2.05 milyon ton olarak gerçekleşmiştir. 2010'da ise şeker üretimi 2.3 milyon tona ve tüketilen şeker ise 2.4 milyon tona yükselmiştir (Pankobirlik 2015).
1926 yılından bu yana kurulu bulunan Alpullu Şeker Fabrikası bölgedeki şeker pancarının tamamını işlemektedir. Trakya Bölgesi’nde 2011 yılı değerlerine göre yaklaşık 20 bin dekar üretim alanında 114 bin ton pancar üretimi gerçekleşmiştir. Aynı yıl Tekirdağ’da 13 bin ton, Edirne’de 37.6 bin ton ve Kırklareli’nde 12.6 bin ton pancar üretimi olmuştur. Pancar üretimi sonucunda Alpullu Şeker Fabrikası’nda 12.5 bin ton kristal şeker, 3 bin ton melas ve 20 bin ton küspe elde edilmiştir (T.Ş.F.A.Ş. 2015).
Trakya Bölgesi, Türkiye’nin Avrupa kıtasında 260-290 doğu boylamları ve 400-420 kuzey enlemleri arasında yer almaktadır. Deniz kıyıları boyunca Akdeniz ve iç kesimlerinde karasal iklimlerin etkisi altındadır. Deniz seviyesinden ortalama yüksekliği 50-150 m arasında olan bölgeye, mevsimlere ve yıllara göre farklılıklar göstermekle birlikte yıllık toplam yağış 500-800 mm, uzun yıllara göre ortalama 600 mm’dir. Bölge genelinde yağış miktarı kuzeydeki dağlık alanlara gidildikçe artmaktadır. Yağışın tamamına yakını yağmur şeklinde olup, çok yıllık ortalamalara göre kar yağışlı gün sayısı 4-10 ve karla örtülü gün sayısı 6- 17’dir. Yine bölgenin ortalama sıcaklığı 13-14.6 0C’dir.
Trakya Bölgesi’nin alanı 2.37 milyon hektardır. Bu alanın yaklaşık % 59.9’u sulanabilir niteliktedir. Bugün toplam sulanabilir arazilerin yalnız % 8.8’i sulanabilmektedir.
Bölgenin iki su toplama havzası bulunmaktadır. Bunların birisi Türkiye-Yunanistan sınırını 1
oluşturan Meriç Nehri, Tunca Nehri, Ergene Nehri ve kollarının oluşturduğu Meriç-Ergene havzasıdır. Diğeri ise Karadeniz ve Marmara Denizine dökülen çok sayıdaki kıyı derelerinin oluşturduğu Marmara havzasıdır (İstanbulluoğlu ve ark. 2006).
Trakya Bölgesi’nin ana akarsuyu Ergene Nehri’dir. Nehir, 194 km uzunluğunda 26.3 m3/s debiye sahip, 16 ana kolu olan, bölgenin can damarı konumundadır. Bu nehrin önemli kolları Çorlu, Hayrabolu, Kırklareli dereleridir.
Trakya Bölgesi’nde bulunan Ergene Nehri, şeker pancarı üretim alanlarının tam ortasından geçen ve bir bölümü sulamada kullanılan çok önemli bir su kaynağıdır. Bu nehir, Tekirdağ’ın saray ilçesi Taşpınar Tepesi civarından doğar, güneye doğru hareket eder, Çerkezköy’den gelen Çorlu Deresi ile birleşir ve adını Ergene Nehri olarak alır. Ergene’ye kuzeyden Soğucak Dere, Poyralı Dere, Celaliye Dere birleşimi olan Lüleburgaz Çayını, Şeytan Dere, Çimenli Dere, Süloğlu Dere; güneyden ise Çengelli Dere, Beşiktepe ve Hayrabolu Deresi gibi büyük yan kolları alarak batıya doğru akar.
Trakya Bölgesi’nde gıda, kağıt, yem, cam, tekstil, boya, kimya, otomotiv ve makine sektörlerinde 1908 sanayi tesisi bulunmaktadır. Sadece Tekirdağ’da 1277 tesis ile Trakya Bölgesi’nin en büyük sanayi merkezidir. Bu tesislerin büyük çoğunluğu 10 adet Organize Sanayi Bölgelerinde ve Serbest Bölgelerde bulunmaktadır. Bölgede son 25 yıl içinde hızlı sanayileşme sonucunda Edirne ve Kırklareli’nde küçük çapta nüfus hareketleri olsa da asıl göçü % 96.8 Tekirdağ almış ve Türkiye’de en yüksek değere ulaşmıştır (Trakya Bölge Planı 2010). Özellikle Tekirdağ’a bağlı Çorlu ve Çerkezköy ilçelerindeki plansız ve kontrolsüz sanayileşme nedeniyle başta su, toprak ve hava olmak üzere ciddi bir çevre kirliliği ile karşı karşıya kalınmıştır. Özellikle Ergene Nehri’nin kirlenme sebepleri aşağıda özetlenmiştir:
1.Kanalizasyon şebekeleri yetersizliği
2.Evsel ve endüstriyel nitelikli atıksuların arıtılmadan doğrudan deşarj edilmesi
3.Dağınıklık gösteren sanayi işletmelerinin atıklarının arıtılmaması veya yetersiz arıtılması
4.Küçük sanayi ve bazı organize sanayi bölgelerinde toplu arıtmanın bulunmaması 5.Yerel idarelerin atıksu arıtma tesislerine sahip olmaması
6.Yanlış ve aşırı tarım ilacı ve gübre kullanımı 7.Denetim eksikliği
Trakya’da sanayi bölgeleri 1973 yılında kurulmaya başlanmış ancak son 25 yıl içinde Ergene Nehri’nin Çerkezköy’den Meriç Nehrine kadar olan 180 km’lik kısmı kirletilmiştir.
Son yıllarda yapılan analizlere göre Ergene Nehri:
1.Fiziksel ve inorganik–kimyasal parametreler bakımından; IV. Sınıf (Çok Kirlenmiş Su) 2.Organik parametreler bakımından; IV. Sınıf (Çok Kirlenmiş Su)
3.İnorganik parametreler bakımından; IV. Sınıf (Çok Kirlenmiş Su) olarak ve Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliğine göre her üç grubun genelinde de IV. Sınıf (Çok Kirlenmiş Su) olarak değerlendirilmektedir (Çebi ve ark. 2008; Kocaman ve ark.
2011).
Şeker pancarının yaklaşık vejetasyon süresi 8-9 aydır. Bu nedenle şeker pancarı üretiminde mutlaka Haziran, Temmuz ve Ağustos, kısmen de Eylül aylarında sulama yapılması gerekmektedir. İklim koşullarına bağlı olarak sulama sayısı 4-6 kez arasında değişmektedir.
2
Bugün Alpullu Şeker Fabrikası’na bağlı pancar ekim bölgelerinin bir bölümü sanayi tesislerine çok yakın E-5 karayolu civarında (Çorlu, Çerkezköy ve Lüleburgaz) ve Ergene Nehri’nin etrafında bulunmaktadır. Pancar ekim alanları yıllarca bu nehirden sulanırken bugün ise kirlilik nedeniyle nehrin sadece Uzunköprü bölümünde doğrudan sulama yapılabilmektedir. Pancar ekim alanlarının geri kalan bölümü Ergene Nehri’nin besleyen dereler, yüzey sular ve yer altı suları ile sulanmaktadır. Ancak Ergene Nehrinin debisindeki zaman zaman değişimler, taşmalar ve seller hem toprağın hem de yer altı suların kirlenmesine neden olmaktadır. Ergene’nin en önemli kolu olan Çorlu Deresi’nde yapılan çalışmalarda suyun III. Sınıf kalite su (Kirli Su) olduğu tespit edilmiştir (Tan 2006). Bunlara ek olarak sanayinin atık suları, atmosfere bıraktığı baca gazları (Sülfürik asit vs.) ve asit yağmurları (Trakya Kalkınma Planı 2010) pancarın üzerinde kirliliğe ve birikime yol açtığı düşülmektedir.
Yukarıda sözü edilen bütün bu kirliliğin inorganik ve kimyasal parametrelerinin başında ağır metaller gelmektedir. Bu ağır metallerden çinko (Zn), mangan (Mn), kobalt (Co), bakır (Cu), nikel (Ni) ve molibden (Mo) bitki gelişimi için mutlak gerekli iken alüminyum (Al), vanadyum (V), arsenik (As), civa (Hg), kurşun (Pb), kadmiyum (Cd) ve selenyum (Se) toksik etkilidir (Asri ve Sönmez ). Şeker pancarı dahil bitki gelişimi için mutlak gerekli element olsun veya olmasın ağır metallerin doku organlarda aşırı birikimi bitkilerin vejetatif ve generatif organlarının gelişimini olumsuz yönde etkilemektedir (Gür ve ark. 2004). Ağır metaller bu toksik etkileri nedeniyle bitkilerde transpirasyon, stoma hareketleri, su alımı, fotosentez, enzim aktivitesi, çimlenme, protein sentezi, membran stabilitesi, hormonal denge gibi birçok fizyolojik olayın bozulmasına neden olmaktadırlar (Kennedy ve Gonsalves 1987).
Bitkilerde ağır metallerin birikimi, bu bitkileri tüketen canlılarda kanser oluşumu için bir risk faktörüdür. Sanayileşen toplumda endüstriyel kullanımların artmasıyla metaller ve ağır metaller öncelikle meslek hastalıkları ile gündeme gelmiş, ancak günümüzde toprak ve su kaynaklarının kirliliği sonucu çevresel sorunların oluşumunda da önemli yer tutmaya başlamıştır. Ağır metallerin ortaya çıkardığı sağlık sorunlarına bakıldığında da kanser oluşma riskinin her geçen gün arttığı gerçeği karşımıza çıkmaktadır. Ağır metallerin en belirgin özelliği vücuttan atılmaması ve çeşitli dokularda birikmesi, sonuç olarak da toplum sağlığını tehdit eden durumlara yol açmasıdır (Bakar ve Baba 2009).
Şeker pancarının fabrikada rafineri edilip son aşamaya kadar işlenmesiyle elde edilen en önemli ürün şekerdir. İnsan beslenmesinde karbonhidrat kaynağı olarak kullanılan pancar şekeri bir polisakkarit olan sakkarozdur. Bunun yanında diğer ürünler ise hayvan beslenmesinde enerji kaynağı olarak yem rasyonlarında kullanılan melas ve küspedir. Şeker pancarında ağır metal birikimlerinin doğal olarak başta şeker olmak üzere melas ve küspeye geçtiği konusunda önemli değerlendirmeler vardır. Nitekim insanlarda ağır metal kaynaklı kanser vakalarının doğrudan şeker ve hayvansal ürünlerden geçtiği tahminleri artık günümüzde gerçeği yansıtmaktadır. Ayrıca pancarın işlenmesi sırasında fabrikalarda kullanılan makine ve aletlerden de şeker ile diğer ürünlere bazı ağır metallerin bulaştığı da gözden uzak tutulmamalıdır. Bu düşünceleri destekleyen bir çalışma Skrbi ve Gyura (2006) tarafınca yapılmış, Sırbistan şeker fabrikalarından alınan beyaz şeker örneklerinde Fe, Cu ve Zn sırasıyla 0.37 mg/kg, 0.06 mg/kg ve 0.02 mg/kg olarak diğer Avrupa (Avusturya, Almanya, Yunanistan, Çek Cumhuriyeti, Fransa, Macaristan, İtalya, Polonya, Slovakyai İspanya) şeker fabrikalarından (sırasıyla 0.28 mg/kg, 0.09 mg/kg ve 0.07 mg/kg) önemli düzeyde farklı bulunmuştur. Sancho ve ark. (2000), rafine edilmiş pancar şekerinde Ni ve Co analizleri yapmış ve sırasıyla 50 µg kg-1 ve 10 µg kg-1olarak bulmuşlardır.
3
Yukarıda belirtilen konular çerçevesinde önemli ağır metallerin şeker pancarının da aralarında bulunduğu bitki ve insan metabolizması üzerine toksik etkileri aşağıda sunulmuştur:
Arsenik; yer kabuğunun doğal oluşumuna katılan bir elementtir. Elementel halde toksik olmamakla birlikte, bileşikleri toksik etki oluşturmaktadır. Arseniğe maruz kalma hem ahşap koruma, pestisitler, sigara, kontamine yiyecekler gibi insana bağlı nedenlerle, hem de volkanik faaliyetler ve yer altı suları gibi doğaya bağlı nedenlerle gerçekleşmektedir.
Canlılarda ki yoğunlukları; endüstriyel etkinliklere, canlının beslenme koşuluna ve biçimine göre farklılık göstermektedir. Akut toksik etkilerine bakıldığında, insan tarafından yüksek dozda alındığında öldürücü olabilmektedir. Kronik toksik etkilerinde ise, karaciğer tahribatı belirgindir. Farklı araştırmalarda , içme suları ile alınan arseniğin (0.20 mg/l üzerinde) deri, böbrek, akciğer, karaciğer ve mesane kanserlerinde rol oynadığı belirtilmiştir (Bakar ve Baba 2009; Baş ve Demet 1992; Dökmeci ve Dökmeci 2005; Türkdoğan ve ark. 2002).
Kurşun; endüstriyel ve tarımsal faaliyetlerde yaygın olarak kullanılması nedeniyle çevrede sık raslanılan bir elementtir. Otomobil endüstrisi, batarya ve benzin katkısı olarak tetraetil ve tetrametil olarak kullanılmasının yanı sıra kurşun içeren pestisidlerin kullanılmasıyla da topraklara ulaşabilmektedir. Kurşun elementi bitkiler için mutlak gerekli olmayıp, toprakta 15-40 ppm dozunda bulunur. Topraktaki kurşun konsantrasyonu 150 ppm’i aşmadığı sürece insan ve bitki sağlığı açısından tehlike oluşturmaz. Ancak 300 ppm’i aştığında potansiyel olarak insan sağlığı açısından tehlikelidir (Dürüst ve ark. 2004). Kurşun elementi, hücre turgoru ve hücre duvarı stabilitesini olumsuz etkilemesi, stoma hareketlerini ve yaprak alanını azaltması nedeniyle bitki su rejimini etkilemektedir. Aynı zamanda kökler tarafından tutulması ve kök gelişimini azaltması nedeniyle bitkilerin katyon ve anyon alımını azaltmakta, dolayısıyla besin alımını etkilemektedir (Sharma ve Dubey 2005). Kurşun, bitki köklerinde sürgünlere göre daha fazla birikmektedir (Verma ve Dubey 2003). Bu element, vücuda sindirim ve solunum yolu ile alınmaktadır. Hava, su ve toprak yoluyla solunum ve besinlerle karışarak biyolojik sistemlere giren son derece zehirleyici özelliklere sahip bir metaldir. Atmosferde katı ve gaz halde bulunan kurşunun % 90’ı akciğerler tarafından absorbe edilir. Karsinojenik etkisi incelendiğinde genellikle solunum ve sindirim sisteminde tümör oluşumlarına ve böbreklerde adenokarsinomlara neden olduğu bilinmektedir (Baş ve Demet 1992; Dökmeci ve Dökmeci 2005; Türkdoğan ve ark. 2002; Bal ve Kasprzak 2002) .
Civa; yer kabuğunun oluşumuna katılan ana elementlerdendir. Genellikle yüzeyel katmanlarda bulunan civa, günümüzde birçok alanda kullanılmaktadır. Ancak oluşturduğu riskler nedeniyle kullanım alanları giderek daralmaktadır. Civa ile kirlilik, kapalı denizler ve iç sularda açık denizlere oranla daha fazla görülmektedir. Bu nedenle de kirlenmiş sularda yaşayan canlılarda civa birikimi daha hızlı ortaya çıkmaktadır. Tarımda da organik civa bileşenlerinin kullanımı çevre ve besin kirlenmesi açısından risk oluşturmaktadır. Sağlık üzerine etkileri göz önüne alındığında, bazı meslek gruplarında çalışanların civa zehirlenmesi yönünden özellikle takibi gerekmektedir. Organik civa toksikasyonlarında en önemli bulgular nörolojik bulgulardır. Civa zehirlenmelerinde görme bozuklukları, psikolojik semptomlar, sinir sistemi bozuklukları, zihinsel bozukluklar, kas titremesi ve ölümler de görülebilmektedir (Bakar ve Baba 2009; Baş ve Demet 1992; Dökmeci ve Dökmeci 2005; Türkdoğan ve ark.
2002; Bal ve Kasprzak 2002; Kueh ve Lam 2008).
Kadmiyum; endüstriyel kullanımı 50 yıl öncesine dayanır. Endüstriyel atık ve fosforlu gübreler, lağım atıkları ve atmosferik depositler yoluyla su ve toprağa geçmekte, ortamı kirletmektedir (Haktanır 1987). Özellikle pil imalathanelerinin bulunduğu yerlerin havasında
4
da kadmiyum yoğunluğu yüksek düzeylere ulaşabilmektedir. Vücuda solunum ve sindirim yolu ile girmektedir. Kadmiyumun vücuttan atılımının az olması ve birikim yapması nedeni ile sağlık üzerine olumsuz etkileri zamanla ortaya çıkmaktadır. Sigara da en önemli kadmiyum kaynağıdır. Kadmiyumun prostat ve akciğer kanserlerinde etkili olduğu bilinmektedir (Türkdoğan ve ark. 2002; Bal ve Kasprzak 2002; Kueh ve Lam 2008;
Çağlaırmak 2007). Toprakta 3 mg/kg, bitki kuru maddesinde ise 1 mg/kg’dan fazla kadmiyum toksik etkilidir (Özbek ve ark. 1995). Bitki ve topraklara ulaşan kadmiyumun büyük kısmı kadmiyum içeren toz zerreciklerinin havadan çökelmesi yolu ile olmaktadır. Trafiğin yoğun olduğu alanların yol kenarlarındaki topraklarda toz çökelmesi ile yılda m2’ ye 0.2-1.0 mg kadmiyum ilavesinin olduğu ölçülmüştür (Haktanır 1987).
Bu metal insan, hayvan ve bitkiler için toksik etkili bir elementtir. Bitki bünyesinde azot ve karbonhidrat metabolizmalarını değiştirmesi nedeniyle birçok fizyolojik değişikliğe neden olmaktadır. Proteinlerin –SH gruplarındaki enzimleri inaktive etmekte, fotosentezsi engellemekte, stomaların kapanmasına, transpirasyon ile su kaybının azalmasına ve krofil biyosentezinin bozulmasına neden olmaktadır (Sheoran ve ark. 1990). Aşırı kadminyum dozlarının klorifil biyosentezini bozmasının en önemli nedeni klorofil biyosentezinde görev yapan protoklorifil reduktaz ile aminolevulinik asit sentezini engellemesidir. Ayrıca ağır metallerin serbest radikal oluşumuna yol açtığı ve bu yolla tilakoid memebran lipitlerinin oksidatif yıkımına neden olduğu, bu gibi durumlarda ise klorofil yıkımının arttığı ve sentezinin engellendiği bilinmektedir (Zengin ve Munzuroğlu 2005). Kadmiyum stresi koşullarında azot metabolizmasının enzimleri olan nitrat redüktaz ve nitrit redüktazın aktiviteleri azalmaktadır (Gouia ve ark. 2000).
Nikel; gümüşümsü beyaz renkli sert bir metaldir. Nikel bileşikleri pratik olarak suda çözünmez. Suda çözünebilir tuzları; klorür, sülfat ve nitrattır. Havadaki nikel bileşiklerinin solunması sonucunda, solunum savunma sistemi ile ilgili olarak; solunum borusu irritasyonu, immunolojik değişim, alveoler makrofaj hücre sayısında artış, silia aktivitesi ve immünite baskısında azalma gibi anormal fonksiyonlar meydana gelir. Deri absorbsiyonu sonucunda allerjik deri hastalıkları ortaya çıkar. Havada bulunan nikele uzun süreli maruziyetin insan sağlığına etkileri hakkında güvenilir kanıtlar tesbit edilememişsede; nikel işinde çalışanlarda astım gibi olumsuz sağlık etkilerinin yanı sıra, burun ve gırtlak kanserlerine neden olduğu kanıtlanmıştır (Baş ve Demet 1992; Türkdoğan ve ark. 2002; Bal ve Kasprzak 2002).
Günümüzde mutlak gerekli elementlerden biri olarak kabul edilen nikelin tarım topraklarındaki konsantrasyonu genelde çok azdır. Ancak serpantin gibi ultra bazik püskürük kayaçlardan oluşan toprakların nikel içeriği 100-5000 mg Ni/kg arasında değişmektedir (Kacar ve Katkat 2007). Nikel kömür, petrol, çelik, alaşım üretimi, galvaniz ve elektorink endüstrisinde kullanılmaktadır. Kritik toksik düzey toprakta 100 mg/kg, duyarlı bitkilerde >
10 µg/g kuru madde ve orta düzeyde duyarlı bitiklerde ise > 50 µg/g kuru maddedir (Özbek ve ark. 1995).
Nikel, kileyt bileşiklerini kolaylıkla oluşturması nedeniyle, bitkilerdeki enzimlerde ve fizyolojik aktif merkezlerde bulunan ağır metallerle yer değiştirir. Nikel üreaz ve birçok hidrogenaz enzimlerinin metal yapı maddesidir. Bu nedenle nikel içerikleri az olan bitkiler üre şeklinde uygulanan azotlu gübreden yararlanamadıkları gibi üre bu bitkilere toksik etki de yapmaktadır (Kacar ve Katkat 2007). Bitkide gereğinden fazla bulunan Ni, klorofil sentezi ve yağ metabolizması üzerine olumsuz etki yapar, bitki köklerinin diğer besin elementlerini almasını engelleyerek besin elementleri noksanlıklarının ortaya çıkmasına neden olur (Zengin ve Munzuroğlu 2005).
5
Çinko; pek çok besinde, suda, havada ve kısacası tüm çevrede bulunan bir metaldir.
Galvanize demir, bronz, beyaz boya, cam, kağıt yapımı, akü ve kauçuk lastik sanayinde kullanılmakta olan çinko, tıp biliminde de antiseptiklerde, dermal ürünlerde kullanılmaktadır.
Çinko galvanize kaplardaki içeceklerle ve asidik besinlerle alınarak insanlarda zararlı hale gelebildiği gibi, çevresel kirlenmenin bir sonucu olarak deniz ürünlerinden alınma sonucu da insanlara zarar verebilmektedir. Deniz ürünlerinden önemli düzeyde çinko insana geçebilmektedir. Toksikolojik belirtileri; mide krampları ve diyare biçiminde görülebilmekte, hayvanlar üzerinde yapılan deneylerle de karsinojenik etkisinin olduğu bilinmektedir (Kueh ve Lam 2008). Bunların yanında çinko, endüstride metal kaplama ve alaşımlarda kullanılan bir elementtir. Çinko, yoğun endüstri alanlarında bırakılan atık sularla, kanalizasyon sularıyla ve asit yağmurları aracılığıyla toprağa ulaşmaktadır (Vaillant ve ark. 2005).
Çinko, insan ve hayvanlarda olduğu gibi bitkilerde de çok çeşitli ve önemli metabolik işlevlere sahiptir. Protein ve karbonhidrat sentezine katılmasının yanı sıra, enzim aktivasyonu, fotosentez, solunum ve biyolojik membran stabilitesi üzerine etkileri nedeniyle üretilen ürün miktarı ve kalitesini direkt olarak etkilemektedir (Rout ve Das 2003). Topraklardaki toplam Zn konsantrasyonu 10-300 ppm, bitkiler tarafından alınabilir Zn konsantrasyonu 3.6-5.5 ppm arasında değişmektedir. Bitkilerdeki Zn konsantrasyonları normal bitkilerde 5-100 ppm arasındadır. Görülen toksisiteler genellikle 400 ppm’den sonra başlamaktadır (Özbek ve ark.
1995). Çinko toksisitesinde bitkilerin kök ve sürgün büyümesi azalır, kökler incelir, genç yapraklar kıvrılır ve kloroz görülür, hücre büyümesi ve uzaması engellenir, hücre organelleri parçalanır ve klorofil sentezi azalır (Rout ve Das 2003).
Bakır ve bileşikleri; doğada yaygın bir şekilde bulunan endüstriyel ve tarımsal alanda, insan ve hayvan hastalıklarının tedavisinde ve günlük yaşamda fazla kullanılan bir metaldir.
Başta insanlar olmak üzere çeşitli hayvanlarda sık sık zehirlenmelere yol açar. Ancak bakır, çeşitli canlı türlerinin dokularında iz element olarak bulunması bakımından büyük bir öneme sahiptir. Bakır, içme suyu, besin maddeleri toprak ve hava gibi kaynaklar aracılığı ile sürekli insan ve hayvanlara yansımaktadır. Karaciğer, böbrek ve dalak gibi dokularda birikirler. Doku ve organlarda yüksek oranlarda bakır birikmesi akut ve subakut zehirlenmelere yol açarak karaciğer, böbrek ve dalakta şiddetli konjesyon ile gastroenterite, subakut zehirlenmelerde ise karaciğer hasarı, karın ve akciğerlerde sıvı toplanması ile sindirim sisteminde hemoraji gibi olumsuz etkilere neden olabileceği bildirilmiştir (Türkdoğan ve ark. 2002; Bal ve Kasprzak 2002; Kueh ve Lam 2008).
Bakır, bitki bünyesinde enzim aktivasyonu, karbonhidrat ve lipid metabolizmasında yer alması nedeniyle önemli bir elementtir (Kacar ve Katkat 2007). Toprakta 10 mg/kg, bitki kuru maddesinde ise 15-30 mg/kg’dan fazla bakır toksik etkilidir. Bakır toksisitesi genellikle bitki kök sistemlerinde açığa çıkar ve bitki bünyesinde protein sentezi, fotosentez, solunum, iyon alımı ve hücre membran stabilitesi gibi fizyolojik olayların bozulmasına neden olur (Sosse ve ark. 2004).
Krom; vücutta insulin hareketini sağlayarak karbonhidrat, su ve protein metabolizmasını etkiler. Suda, havada ve toprakta bulunan bir metaldir. Günümüzde özellikle alaşım elementi olarak kullanılmaktadır. Krom, paslanmaz çelik üretimi, çeşitli lehim ve pas engelleyicilerin üretimi, metal alaşımlandırmada ve boyalar, çimento, kağıt, kauçuk ve diğer malzemeler için pigment olarak kullanılmaktadır. Düşük seviyelerde kroma maruz kalındığında, deride iritasyon ve ülser meydana gelir. Uzun süreli maruz kalındığında böbreklerde ve karaciğerde hasara yol açabildiği gibi, kan dolaşım sistemini ve sinir dokularını tahrip edebilir. Krom daha çok suda birikerek çoğalır. Dolayısıyla yüksek
6
seviyelerde kroma maruz kalmış balık yemek oldukça tehlikelidir (Kueh ve Lam 2008;
Çağlaırmak 2007; Joshi 2010; Zhuang ve ark. 2009; Zheng ve ark. 2007).
Krom doğal olarak toprakta bulunmaktadır. Ana materyale göre değişmekle birlikte toprakta 5-100 mg/kg oranlarında bulunur. Bitkide ise kuru madde de 100 mg/kg bulunması birçok yüksek bitki için toksittir (Özbek ve ark. 1995). Bitki bünyesinde toksik seviyeye ulaşan kromun bitkide etkilediği ilk fizyolojik olay tohum çimlenmesidir. Krom, amilaz aktivitesi ve embriyoya şeker taşınmasını azaltması ve proteaz aktivitesini arttırması sonucunda tohum çimlenmesini engeller (Asri ve Sönmez 2013). Toprakta 500 ppm Cr+6 bulunması şeker kamışında tomurcuk çimlenmesini % 32-57 oranında azalttığı saptanmıştır (Jain ve ark. 2000). Krom kök hücrelerinin bölünme ve uzamasını engelleyerek kök gelişimini engeller. Bu durum topraktan alınan bitki besin maddesi ve suyun azalmasına yol açarak bitki büyüme ve gelişmesini azaltır. Dolayısıyla önemli düzeyde verim ve kalite azalması görülür (Khan ve ark. 2000).
Araştırma konusu ile ilgili diğer literatürler aşağıda sunulmuştur:
Şatana (2011), Tekirdağ-Hayrabolu’da şeker pancarında krom ve kobalt ağır metalleri üzerine yaptığı çalışmada 0.067 mg/kg Cr ve 0.944 mg/kg Co tespit etmiştir. Sharma ve ark.
(2007) Beta vulgaris türlerinde atıksularla yapılan sulamalarda özellikle yaz döneminde Cd, Pb, Ni, Cu ve Mn konsantrasyonlarının yüksek olduğu, gıda güvenliğini tehdit etmediği ancak bitki, toprak ve suda ölçümlerin düzenli olarak yapılması gerektiğini belirtmiştir. Singh ve Agrawal (2012), insan sağlığını tehdit eden bölgelerde atık sularla sulanan şeker pancarında Cd, Pb ve Ni; toprakta ise Zn, Pb, Ni, Cu, Cr, Cd ve Mn’da sınır değerlerin aşıldığını saptamıştır. Rayment ve ark. (2002), Doğu Avustralya’da 12 şeker kamışı çeşidinde yapılan ağır metal analizlerinde toprakta Cd, Pb ve Hg düşük seviyede bulunurken Cu ve Zn yüksek seviyede tespit edilmiş; bitki gövdesinde % 77 Cd ve % 56 Zn, bütün bitkilerde Hg çok az seviyede (<0.05 mg kg-1), 100 ton taze kamışta 0.2 g Cd ve 110 g Zn saptanmıştır. Önal (2004), kanalizasyon suyunun kullanıldığı şeker pancarı ekim bölgelerinde toprak, kök ve yaprakta yapılan ağır metal analizlerinde Zn, Cu, Pb, Ni ve Cd miktarları önemli seviyede yüksek bulunduğu ancak Cr’un ise toksik seviyede olmadığını bildirmiştir. Singh ve Agrawal (2007), sulama suyuna % 20 ve % 40 oranlarında karıştırılmış kanalizasyon suyunun şeker pancarına verilmesiyle yapılan araştırmada; toprakta Pb, Cr, Cd, Cu, Zn ve Ni konsantrasyonları önemli seviyede artmış, özellikle Cd konsantrasyonu Hindistan’da kabul edilen sınır değerlerin üzerine çıktığını belirtmiş, pancarda ise toprakta ağır metal birikimi arttıkça Ni, Cd, Cu, Cr, Pb ve Zn konsantrasyonlarının arttığını, ancak Cd, Ni ve Zn konsrasyonları sınır değerlerin çok daha üstünde olduğu sonucuna varmışlardır. Singh ve ark.
(2008), şeker pancarına farklı konstrasyonlarda atık kül (% 0, 5, 10, 15 ve 20) verilmiş ve bitkide konsantrasyon arttıkça ağır metal (Cu, Zn, Cd, Pb, Ni, Cr) alımının arttığını saptamışlardır. Yılmaz ve Temizgül (2012), şeker pancarının sulama suyuna farklı konsantrasyonlarda kanalizasyon suyu (% 10, 25 ve 50) karıştırılarak sulama yapılmış; pancar kökünde Cd, Pb, Ni ve Cu konsantrasyonları % 25’lik dozlarda Cr ve Zn % 50’lik dozda en yüksek belirlenmiştir. Ayrıca ağır metal konsantrasyonları kökte Zn > Ni > Cu > Cr > Pb >
Cd, yaprakta ise Zn > Cu > Ni > Cr > Pb > Cd saptamışlardır. Sharma ve ark. (2008), Hindistan’da çeşitli bitkilerde yaptıkları çalışmada en yüksek Pb konsantrasyonu şeker pancarında tespit etmişlerdir. Sun ve ark. (2007), Çin’in Shenyang eyaletine bağlı Zhangshi sulama alanında bir araştırma yapmışlar ve şeker pancarı üretilen topraklarda Cd, Pb ve Cu ağır metallerini saptamışlardır.
7
Bu çalışmada Trakya Bölgesi’nde üretilen şeker pancarlarında gerek Ergene Nehri’nin gerekse sanayi tesislerinin çevreyi kirletmesi nedeniyle meydana kirlilik parametrelerinin en önemli kriterleri olan ağır metallerin toksik seviyeleri ölçülecektir. Bu ölçümler sadece şeker pancarında sınırlı kalmayacak üretimde yer alan toprak, su ve son ürünler kristal şeker ve küspede de yapılacaktır. Elde edilen sonuçlar, yurt içi ve yurt dışı ülkeler tarafından belirlenen kabul edilebilir üst limitlerle karşılaştırarak tespit edilecek, ağır metal konsantrasyonlarının sağlık açısından tehlikeli olup olmadıklarını saptamak ve böylece, ülkemizde henüz belirlenmemiş olan “sağlık açısından kabul edilebilir üst limitlerin” belirlenmesinde bölgesel veri tabanı oluşturmada kaynak olarak kullanılabilecektir.
2.Materyal ve Metod
Bu araştırma Trakya Bölgesi’nde Alpullu Şeker Fabrikası pancar ekim bölgelerinde yaklaşık 9 ay süreyle yapılmıştır. Türkiye’de pancar üretimi kontrollü ve sözleşmeli tarım olması nedeniyle bölgede ekilen tohum tek tip olup, Evelina çeşidi ekilmiştir. Yine pancar üretiminin sözleşmeli tarım yöntemiyle yapılması sebebiyle üretim yerleri zorunlu olarak bu alanlarda belirlenmiştir. Buna göre, çevre kirliliğinin en yoğun olduğu düşünülen Ergene Nehri, sanayi tesisleri ile E-5 karayoluna en yakın noktalardan 12 lokasyon, ayrıca kontrol amaçlı olarak Istıranca Dağlarına çok yakın, su ve toprak şartlarının temiz olduğu Alpullu Şeker Fabrikası yetkililerinince önerilen 1 lokasyon olmak üzere toplam 13 lokasyon belirlenmiştir. Bu lokasyonlar Şekil 1’de karşılarında numaraları olmak üzere aşağıda sunulmuştur.
Şekil 1. Trakya Bölgesi’nde ağır metal analizleri için örnek alınacak lokasyonlar
1-Uzunköprü Merkez İlçe; 2-Pehlivanköy; 3-Büyük Mandıra; 4-Hayrabolu Merkez İlçe; 5- Sinanlı; 6-Evrensekiz; 7-Büyükkarıştıran; 8-İğneler; 9-Ahmetbey; 10-Pınarbaşı; 11-Doğanca;
12-Kadıköy; 13-Yeşilsırt
8
Bölgede çevre kirliliğinin durumunu belirlemek amacıyla en önemli parametreleri olan ağır metaller analiz edilmiştir. Bu ağır metaller; Kurşun (Pb), Kadmiyum (Cd), Çinko (Zn), Bakır (Cu), Nikel (Ni), Demir (Fe) ve Mangan (Mn) olmak üzere 7 elementtir.
Bu metaller pancar (kök), yaprak, toprak ve sulama suyunda analiz edilmiştir.
Çizelge1’de görüldüğü gibi; örnek alma işlemleri Alpullu Şeker Fabrikası’nın belirlediği hasat zamanı ve kampanya dönemine göre düzenlenmiştir. Pancar analizleri için GPS cihazı ile belirlenmiş noktalarda Temmuz ayında 2. sulama (2. sulama zamanı, sulamanın pancarda ağır metal birikiminin artmaya başladığı zaman olarak değerlendirilmiştir) ve Ekim ayı olmak üzere hasat zamanlarında, her gün bir lokasyona gidilmiş, lokasyonlardan her bir tarlanın bütününü temsil eden, orta büyüklükte (çap, boy, ağırlık vs.) farklı noktalarından 20 adet pancar numunesi alınacak, orta büyüklükteki yaprak ayası ve kök (kökün baş ve kuyruk bölümü kesilecek) aynı gün analiz yapılmak üzere laboratuara götürülmüştür. Pancar numunesinin alındığı lokasyonlardan sulama suyunun kaynağından pet şişe içinde su ve 20- 40-60 cm derinliklerden, tarlanın farklı noktalarından paçal yapmak üzere toprak örnekleri alınacak ve yine aynı gün laboratuara nakledilmiştir. Kristal şeker, melas ve küspe analizleri;
2013 yılı kampanya döneminde Alpullu Şeker Fabrikası’nın çalışmaması nedeniyle yapılamamıştır.
Çizelge1. Projenin Çalışma Planı
Başlıca Aşamalar Ayrıntılı Bilgi Zamanlama
Literatür Taraması Konu ile ilgili yerli ve yabancı
çalışmalar incelenecektir 15 Nisan-01 Temmuz 2013 Arazi Taraması Araştırma ile ilgili bitki, su,
toprak, şeker ve küspe materyali toplanması için
seyahatler yapılacaktır
01-13 Temmuz 2013 01-13 Ekim 2013
Tekirdağ-Uzunköprü Merkez-Tekirdağ Seyahat 01 Temmuz 2013
01 Ekim 2013
Tekirdağ-Sinanlı-Tekirdağ Seyahat 02 Temmuz 2013
02 Ekim 2013
Tekirdağ-Büyük Mandıra-Tekirdağ Seyahat 03 Temmuz 2013
03 Ekim 2013
Tekirdağ-Pehlivanköy-Tekirdağ Seyahat 04 Temmuz 2013
04 Ekim 2013
Tekirdağ-Büyükkarıştıran-Tekirdağ Seyahat 05 Temmuz 2013
05 Ekim 2013
Tekirdağ-Evrensekiz-Tekirdağ Seyahat 06 Temmuz 2013
06 Ekim 2013
Tekirdağ-Ahmetbey-Tekirdağ Seyahat 07 Temmuz 2013
07 Ekim 2013
Tekirdağ-İğneler-Tekirdağ Seyahat 08 Temmuz 2013
08 Ekim 2013
Tekirdağ-Yeşilsırt-Tekirdağ Seyahat 09 Temmuz 2013
09 Ekim 2013
Tekirdağ-Kadıköy-Tekirdağ Seyahat 10 Temmuz 2013
10 Ekim 2013
Tekirdağ-Pınarbaşı-Tekirdağ Seyahat 11 Temmuz 2013
11 Ekim 2013
Tekirdağ-Doğanca-Tekirdağ Seyahat 12 Temmuz 2013
12 Ekim 2013 Tekirdağ-Hayrabolu Merkez İlçe-Tekirdağ Seyahat 13 Temmuz 2013
13 Ekim 2013
Numunelerin Analizi Laboratuarda analizlerin
yapılması 01-20 Temmuz 2013
01-20 Ekim 2013
9
Pancarın kökü ile yaprağı, su ve toprakta yapılan ağır metal analiz yöntemleri aşağıda sunulmuştur:
-Pancar kökü için: Numuneler yaş yakma metodu ile yakılıp ICP-OES cihazında okutuldu.
Kurutulmuş ve öğütülmüş örnekten 0.5 g tartılarak kjeldahl yakma tüpüne kondu. Bu tüpün içine 12 ml nitrik asit ve 4 ml perklorik asit çözeltisi kondu. Bir tane şahit hazırlandı. Yakma tüplerinin üzerine cam huni yerleştirildi. Yakma tüpü standı yakma ünitesine yerleştirildi.
Yakma ünitesi 98 oC’ye ayarlanıp, 1 saat yakılarak renk kahverengi oldu. 1 saat sonra ısı 295
oC’ye çıkartılıp numunenin rengi beyaz oluncaya kadar yaklaşık 3.5 saat yakıldı. Sonra örneklerin üzerine 20 ml sıcak ultra saf su eklendi. Yakma tüpü standı ısıtıcı tablonun üzerinden kaldırıp soğumaya bırakıldı. Soğuduktan sonra kjeldahl yakma tüpü etrafı yıkanarak 50 ml’lik balon jojeye döküldü. 50 ml’ye saf su ile tamamlanarak whatman 42 veya eşdeğeri filtre kağıdından süzüldü. Süzüntü ICP-OES cihazında okundu (Kacar 1995; Kacar ve İnal 2008) .
-Pancar yaprağı için: Kuru yakma ve yaş yakma yapılan yaprak örnekleri spektrofotometre (Sağlam 2008) cihazında sarı renk metodu ile yarayışlı fosforun ve yine ICP-OES cihazı (Kacar 2009) ile yarayışlı Fe, Mn, Zn, Cu vs.’nin buhar damıtma yöntemiyle belirlendi.
-Toprak için: Ekstrakte edilebilir Kurşun, Nikel, Kadmiyum, Krom vs. tayini ile bitkiye yarayışlı Demir, Mangan, Bakır ve Çinko tayini için 10 g toprak örneği 20 ml DTPA (0.005 M DTPA+0.01 M CaCl2+0.1 M TEA, pH=7.3) çözeltisinde ekstrakte edildi ve toprak ekstraktında Atomik Absorpsiyon Spektrofotometresi cihazında okuma yapıldı. (Kacar 1995).
-Sulama Suyu için (Kimyasal ve ağır metal analizi): Araştırmada kullanılan su örneklerinde pH, tuzluluk, sertlik, kalsiyum, mağnezyum, sodyum, potasyum, klor karbonat, bikarbonat ile amonyum nitrat analizleri yapıldı (Sağlam 2001). Su örneklerinde Bakiye Sodyum, Karbonat, Sodyum Adsorpsiyon Oranı ve Çökelme İndeksi (Sağlam ve Adiloğlu 1997) ile ABD sistemine göre sınıflandırmaya ilişkin hesaplamalar yapıldı. Ayrıca diğer mikro element ve ağır metaller ICP-OES cihazında belirlendi (Kacar 1995).
Laboratuarlardan elde edilen analiz sonuçları; pancar ve su için ağır metallerin sınır değerleri Dünya Sağlık Örgütü’ne göre kıyaslanmıştır (WHO 2015).
3.Bulgular ve Tartışma
Trakya Bölgesi’nde üretilen şeker pancarında ağır metal içerikleri Çizelge 2’de sunulmuştur. Buna göre, pancarda Cd elementi bütün lokasyonlarda Temmuz ve Ekim ayları için 0 ile 11.94 ppm arasında değişmiştir. Pancarda en yüksek Cd değeri Ekim ayında 11.94 ppm ile Büyükkarıştıran lokasyonunda bulunmuştur. Cd için 0.1 ppm olan WHO standartlarına göre temmuz ayında 0.60 ppm ile Pehlivanköy, 0.8 ppm ile Sinanlı, 0.58 ppm ile Uzunköprü lokasyonlarında; Ekim ayında ise 1.227 ppm ile Ahmetbey, 11.94 ppm ile Büyükkarıştıran, 4.88 ppm ile Doğanca, 5.539 ppm ile Evrensekiz, 3.642 ppm ile Hayrabolu, 9.016 ppm ile İğneler, 2.221 ppm ile Kadıköy, 11.776 ppm ile Pınarbaşı ve 2.554 ppm ile Yeşilsırt lokasyonlarında sınır değer aşılmıştır. Yaprakta Cd elementi bütün lokasyonlarda Temmuz ve Ekim ayları için 0 ile 28.252 ppm arasında değişmiştir. Yaprakta en yüksek Cd değeri Ekim ayında 28.252 ppm ile Kadıköy lokasyonunda saptanmıştır. Cd elementinin sınır değerleri Temmuz ayında 0.42 ppm ile Evrensekiz, 0.3 ppm ile Hayrabolu, 0.94 ppm ile Kadıköy lokasyonlarında; Ekim ayında ise 6.709 ppm ile Ahmetbey, 6.81 ppm ile
10
Büyükkarıştıran, 6.818 ppm ile Doğanca, 17.665 ppm ile Evrensekiz, 2.359 ppm ile İğneler, 5.166 ppm ile Pınarbaşı lokasyonlarında aşılmıştır.
Şeker pancarında Cu elementi bütün lokasyonlarda Temmuz ve Ekim ayları için pancar ve yaprakta 1.748 ile 38.146 ppm arasında değişmiştir. Pancarda en yüksek Cu değeri Ekim ayında 38.146 ppm ile Ahmetbey lokasyonunda tespit edilmiştir. Cu için 73 ppm olan WHO standartlarına göre hiçbir lokasyonda sınır değer aşılmamıştır. Pancar ve yapraklarda Fe elementi Temmuz ve Ekim aylarında bütün lokasyonlarda 37.56 ile 486.288 ppm arasında değişmiştir. Pancarda en yüksek Fe elementi 486.288 ppm ile Ekim ayında ve Pınarbaşı lokasyonunda bulunmuştur. Yine en yüksek yaprakta Fe elementi 430.216 ppm ile Ekim ayında Yeşilsırt lokasyonunda tespit edilmiştir. WHO’nın sınır değeri olan 425 ppm değeri sadece 486. 288 ppm ile 430.216 ppm olan sırasıya Ekim ayında Pınarbaşı ve Yeşilsırt lokasyonlarında aşılmıştır.
Mn elementi yaprak ve pancarda bütün lokasyonlarda Temmuz ve Ekimde 0.235 ile 142.94 ppm arasında değişmiştir. En yüksek Mn elementi pancarda 30.32 ppm ile Temmuz ayında ve Yeşilsırt lokasyonunda bulunmuş, yaprakta ise en yüksek değer 142.94 ppm ile İğneler lokasyonunda saptanmıştır. WHO’nın Mn için sınır değeri olan 500 ppm hiçbir lokasyonda aşılmamıştır. Ni elementi bütün lokasyonlarda 0 ile 3.16 ppm arasında değişmiştir. En yüksek pancarda Ni elementi 1.6 ppm ile Temmuz ayında Mandıra lokasyonunda, yaprakta ise 3.16 ppm ile yine aynı lokasyonda saptanmıştır. Ni için WHO’nın sınır değeri olan 67 ppm hiç bir lokasyonda aşılmamıştır.
Pb elementi bütün lokasyon ve örnek alma dönemlerinde 0 ile 3.4 ppm arasında değişmiştir. En yüksek pancarda Pb elementi 1.4 ppm ile Temmuz ayında Uzunköprü’de, yine en yüksek yaprakta Ni ise 3.4 ppm ile Kadıköy lokasyonunda bulunmuştur. Pb için WHO’nın sınır değeri olan 0.3 ppm; sadece Temmuz ayında 1.4 ppm ile Doğanca, 1.2 ve 0.8 ppm ile Hayrabolu, 3.4 ppm ile Kadıköy, 2.9 ppm ile Mandıra, 1.4 ppm ile Uzunköprü lokasyonlarında aşılmıştır. Bütün lokasyonlarda Zn elementi 3.66 ile 131.82 ppm arasında değişmiştir. En yüksek pancarda Zn elementi 81.12 ppm ile Temmuz ayında Uzunköprü’de, bunun yanında en yüksek yaprakta Zn ise 131.82 ppm ile Ekim ayında Evrensekiz lokasyonunda saptanmıştır. Zn elementi için WHO’nın sınır değeri olan 100 ppm; tamamı Ekim ayında ve yaprakta 104.70 ppm ile Pınarbaşı, 114.24 ppm ile Ahmetbey ve 131.82 ppm ile Evrensekiz lokasyonlarında aşılmıştır.
Trakya Bölgesi’nde üretilen şeker pancarında kullanılan sulama sularının ağır metal içerikleri Çizelge 3’de sunulmuştur. Buna göre, sulama sularında Cd elementi 0.0002 ile 0.29872 ppm arasında değişmiştir. En yüksek Cd elementi 0.29872 ppm ile Ekim ayında Pehlivanköy lokasyonunda; en düşük Cd ise 0.0002 ppm ile Ekim ayında Sinanlı lokasyonunda saptanmıştır. WHO’nın sınır değeri olan 0.003 ppm; Temmuz ayında Evrensekiz ile Temmuz ve Ekim aylarında Sinanlı lokasyonu hariç tüm lokasyonlarda aşılmıştır. Cu elementi sulama sularında, 0 ile 1.8608 ppm arasında değişiklik göstermiştir. En yüksek Cu elementi 1.8608 ppm ile Ekim ayında Evrensekiz lokasyonunda tespit edilmiştir.
Cu için bütün lokasyonlardaki değerler WHO’nın sınır değeri olan 2 ppm’in altında kalmıştır.
11
Sulama sularında Fe elementi 0 ile 25.628 ppm arasında değişmiştir. En yüksek Fe elementi 25.628 ppm ile Ekim ayında Evrensekiz lokasyonunda bulunmuştur. Fe elementi için WHO’nın sınır değeri olan 0.5 ppm; Temmuz ayında Büyükkarıştıran, Doğanca, Hayrabolu, Kadıköy, Pınarbaşı, Sinanlı, Uzunköprü ve Yeşilsırt lokasyonları hariç tüm lokasyonlarda aşılmıştır.
Mn elementi sulama sularında 0 ile 6.8560 ppm arasında değişim göstermiştir. En yüksek Mn elementi 6.8560 ppm ile Ekim ayında Evrensekiz lokasyonunda saptanmıştır.
Sulama sularında Mn elementinin WHO’nın sınır değeri 0.5 ppm; eylül ayında 6.8560 ppm ile Evrensekiz’de ve 0.9488 ppm ile Pehlivanköy lokasyonlarında aşılmıştır.
Şeker pancarında kullanılan sulama sularında Ni elementi 0 ile 1.233 ppm arasında değişmiştir. En yüksek Ni elementi 1.233 ppm ile Ekim ayında Pehlivanköy lokasyonunda tespit edilmiştir. Ni için WHO sınır değeri olan 0.02 ppm; Ahmetbey (0.023 ppm), Büyükkarıştıran (0.280 ppm), Doğanca (0.029 ppm), Evrensekiz (0.789 ppm), İğneler (0.023 ppm), Kadıköy (0.168 ppm), Pehlivanköy (1.233 ppm), Sinanlı (0.106 ppm), Uzunköprü (1.197 ppm) ve Yeşilsırt (0.023 ppm) lokasyonlarında aşılmıştır. Pb elementi sulama sularında 0.012 ile 1.209 ppm arasında değişmiştir. En yüksek Pb elementi 1.209 ppm ile Ekim ayında Evrensekiz lokasyonunda saptanmıştır. Pb elementi WHO’nın sınır değeri olan 0.01 ppm, bütün lokasyonlarda aştığı görülmüştür. Sulama suyunda Zn elementi 0 ile 85.024 ppm arasında değiştiği saptanmıştır. En yüksek Zn değeri 85.024 ppm ile Ekim ayında Evrensekiz lokasyonunda bulunmuştur. Zn için WHO’nın sınır değeri olan 3 ppm; Ekim ayında Büyükkarıştıran (11.951 ppm), Doğanca (3.318 ppm), Evrensekiz (85.024 ppm), İğneler (4.830 ppm), Pehlivanköy (3.243 ppm), Pınarbaşı (7.668 ppm) ve Yeşilsırt (3.313 ppm) lokasyonlarında aşılmıştır.
Trakya Bölgesi’nde üretilen şeker pancarı toprağında ağır metal içerikleri Çizelge 4’de sunulmuştur. Buna göre, toprakta Cd elementi en düşük 0.024 ppm ile Ahmetbey’de, en yüksek ise 0.063 ppm ile Evrensekiz lokasyonunda saptanmıştır. Cu elementi toprakta en düşük 0.71 ppm ile Yeşilsırt’da, en yüksek değer ise 3.39 ppm ile Büyükkarıştıran’da tespit edilmiştir. Fe elementi en düşük 5.12 ppm ile Yeşilsırt’da, 16.96 ppm ile Pehlivanköy lokasyonunda bulunmuştur. Toprakta Mn elementi en düşük 2.70 ppm ile Büyükkarıştıran’da, en yüksek ise 13.18 ppm ile Hayrabolu’da bulunmuştur. Ni elementi toprakta en düşük 0.060 ppm ile İğneler’de, en yüksek ise 1.250 ppm ile Hayrabolu lokasyonunda saptanmıştır. Pb elementi en düşük 0.804 ppm ile Doğanca’da, en yüksek ise 2.632 ppm ile Pehlivanköy’de bulunmuştur. Toprakta Zn elementi en düşük 0.32 ppm ile Ahmetbey ve Kadıköy lokasyonlarında, en yüksek değer ise 5.52 ppm ile Sinanlı’da tespit edilmiştir.
Araştırmada elde ettiğimiz şeker pancarı, sulama suyu ve topraktaki ağır metallerin bulgu ve sonuçları Şatana (2011), Sharma ve ark. (2007), Singh ve Agrawal (2012), Rayment ve ark. (2002), Önal (2004), Singh ve Agrawal (2007), Singh ve ark. (2008), Yılmaz ve Temizgül (2012), Sharma ve ark. (2008), Sun ve ark. (2007)’nın bulgularıyla benzerlikler göstermektedir. Şeker pancarının üretim alanlarında gerek pancarda, gerekse sulama suyu ve toprakta lokasyonlara bağlı olarak uluslararası veya yerel ağır metal sınır değerler aşılmış ve bulgularımız bu araştırmacıların sonuçlarıyla desteklenmiştir.
12
Çizelge 2. Trakya Bölgesi’nde üretilen şeker pancarında ağır metal içerikleri (ppm)
Ağır Metaller Cd Cu Fe Mn Ni Pb Zn
T1 E2 T E T E T E T E T E T E
Lokasyonlar
Ahmetbey Pancar 0 1.277 2.9 18.7736 81.58 37.55 21.2 2.630 0.56 0 0 0 19.52 31.299 Yaprak 0 6.709 11.1 38.146 122.28 230.562 84.24 6.512 3.32 0 0 0 21.82 114.24 Büyükkarıştıran Pancar 0 11.94 5.14 24.538 73.76 36.764 13.94 4.388 0.9 0 0 0 5.2 61.156 Yaprak 0 6.81 8.68 28.5732 102.72 160.274 60.0 6.781 2.0 0 0 0 22.0 46.004 Doğanca Pancar 0 4.88 4.396 25.084 64.53 174.296 11.12 1.985 0.56 0 0 0 13.8 33.137 Yaprak 0 6.818 15.54 21.7238 138.16 270.786 45.05 2.855 2.54 0 1.4 0 40.88 42.959 Evrensekiz Pancar 0 5.539 2.04 23.5088 92.08 193.19 24.54 4.110 0 0 0 0 2.08 47.819 Yaprak 0.42 17.665 8.38 33.9494 112.77 294.73 95.3 10.91 1.8 0.212 0 0 25.57 131.82 Hayrabolu Pancar 0 3.642 56.7 23.871 134.78 751.986 23.8 4.059 1.0 1.269 1.2 0 33.4 33.536 Yaprak 0.30 0 9.68 16.6162 191.48 211.658 19.16 13.41 2.6 1.003 0.8 0 20.94 62.718 İğneler Pancar 0.09 9.016 4.65 26.3436 37.56 196.896 25.24 4.017 0.2 0 0 0 7.98 40.547 Yaprak 0 2.359 8.06 32.594 95.6 366.14 142.94 4.739 1.42 0 0 0 69.86 34.890 Kadıköy Pancar 0 2.221 1.748 18.4904 84.98 103.87 19.16 1.931 0 0 0 0 3.66 22.844 Yaprak 0.94 28.252 8.58 21.6796 70.68 230.402 73.82 4.922 1.8 0 3.4 0 18.94 73.866 Mandıra Pancar 0.23 0 3.8 21.9152 62.42 163.584 20.31 3.305 1.6 0.738 0 0 13.4 83.389 Yaprak 0 0 7.96 19.7032 201.64 348.736 102.82 1.312 3.16 0 2.9 0 40.4 0.894 Pehlivanköy Pancar 0.60 0 4.5 11.2696 110.4 223.212 10.52 0.235 1.54 0 0 0 30.82 5.917 Yaprak 0 0 16.28 34.9622 127.54 3440.0 44.82 0.362 1.8 0 0 0 20.23 16.922 Pınarbaşı Pancar 0 11.776 2.7 19.2852 146.58 486.288 34.16 2.462 0.52 0 0 0 3.84 37.762 Yaprak 0 5.166 4.62 21.65 118.18 292.81 101.0 6.929 0.4 0 0 0 5.22 104.70
Sinanlı Pancar 0.8 0 5.2 21.2988 73.0 99.598 7.6 3.033 0.4 0 0 0 28.6 28.08
Yaprak 0 0 11.8 30.0932 197.98 186.088 75.14 7.278 0.64 0 0 0 27.86 77.844 Uzunköprü Pancar 0.58 0 7.68 22.0062 121.48 293.47 18.56 4.499 0.42 0.457 1.4 0 81.12 44.705 Yaprak 0 0 7.3 31.7252 83.4 298.516 63.6 11.93 0.7 1.620 0 0 10.82 78.121 Yeşilsırt Pancar 0 2.554 3.94 24.2788 69.82 251.072 30.32 5.911 0.52 0 0 0 20.76 47.791 Yaprak 0 0 15.08 29.3412 136.06 430.216 125.52 6.190 1.4 0 0 0 19.54 44.603
WHO 0.10 73.00 425.00 500.00 67.00 0.30 100.00
1Temmuz; 2Ekim
13
Çizelge 3. Trakya Bölgesi’nde üretilen şeker pancarında kullanılan sulama sularının ağır metal içerikleri (ppm)
Ağır Metaller Cd Cu Fe Mn Ni Pb Zn
T1 E2 T E T E T E T E T E T E
Lokasyonlar
Ahmetbey 0.008 0.03162 0.013 0.0555 2.008 1.119 0 0.0236 0.023 0 0.123 0.121 0.037 1.284 Büyükkarıştıran 0.005 0.05246 0 0.0699 0 1.117 0 0.0001 0.018 0.280 0.121 0.120 0 11.951 Doğanca 0.005 0.02519 0.031 0.0585 0.012 1.153 0 0.0244 0.029 0 0.128 0.123 0.422 3.318
Evrensekiz 0.001 0.00312 0.041 1.8608 4.755 25.628 0 6.8560 0.012 0.789 0.161 1.209 0 85.024 Hayrabolu 0.003 0.01095 0 0.0664 0 1.302 0.01 0.0151 0.02 0.059 0.12 0.120 0 0.061 İğneler 0.005 0.01095 0.04 0.063 2.785 1.122 0.061 0.0042 0.023 0 0.192 0.119 0.067 4.830 Kadıköy 0.013 0.01458 0.017 0.0631 0.052 1.110 0 0.0143 0.02 0.168 0.012 0.124 0.121 2.658 Mandıra 0.005 0.01027 0.056 0.0604 1.43 1.164 0 0.0124 0.016 0.093 0.18 0.121 0.08 0.069
Pehlivanköy 0.009 0.29872 0.007 0.8248 0.751 23.092 0.012 0.9488 0.018 1.233 0.13 1.204 0.023 3.243 Pınarbaşı 0.006 0.0168 0.024 0.0596 0.003 0.999 0 0.0106 0.02 0 0.13 0.120 0.125 7.668 Sinanlı 0.001 0.0002 0 0.06231 0.021 1.122 0 0.0112 0.016 0.106 0.14 0.119 0 0.062
Uzunköprü 0.008 0.03178 0.022 0.0743 0 1.673 0 0.0110 0.019 1.197 0.12 1.197 0.133 0.318 Yeşilsırt 0.005 0.00573 0.037 0.0647 0.011 1.113 0 0.0195 0.023 0 0.12 0.121 0.23 3.313
WHO 0.003 2.00 0.5 0.5 0.02 0.01 3.00
1Temmuz; 2Ekim
14
Çizelge 4. Trakya Bölgesi’nde üretilen şeker pancarının toprağında ağır metal içerikleri (ppm)
Lokasyonlar Cd Cu Fe Mn Ni Pb Zn
Ahmetbey 0.024 1.04 8.98 4.35 0.334 1.049 0.32
Büyükkarıştıran 0.039 3.39 6.65 2.70 0.373 1.978 0.55
Doğanca 0.034 1.16 12.19 4.64 0.354 0.804 0.75
Evrensekiz 0.063 1.45 11.14 6.36 1.205 1.542 1.03
Hayrabolu 0.033 2.03 10.69 13.18 1.250 1.642 0.72
İğneler 0.034 1.21 7.73 3.97 0.060 1.637 0.45
Kadıköy 0.030 0.82 7.86 3.59 0.662 1.331 0.32
Mandıra 0.033 1.19 12.02 7.23 0.750 1.194 3.06
Pehlivanköy 0.035 2.31 16.96 3.99 0.779 2.632 0.94
Pınarbaşı 0.038 0.97 8.51 4.40 0.695 1.556 0.60
Sinanlı 0.038 1.42 11.65 8.20 0.798 1.064 5.52
Uzunköprü 0.039 1.20 9.43 4.88 0.759 1.483 1.19
Yeşilsırt 0.029 0.71 5.12 4.92 0.515 1.130 0.38
15
4.Sonuç
Elde edilen bulgular incelendiğinde; şeker pancarındaki Cd, Fe, Pb ve Zn ağır metaller Dünya Sağlık Örgütü’nün (WHO) sınır değerlerini aşmış, buna karşın Cu, Mn, Ni ve Zn ağır metaller sınır değerlerin altında kalmıştır. Özellikle pancar kökünde sınır değerler Büyükkarıştıran lokasyonunda Cd için 119 kat bulunmuştur. Büyükkarıştıran’da Cd elementinin Temmuz ayında 0 ppm olmasına karşın Ekim ayında 11.9 ppm gibi en yüksek değere ulaşması dikkat çekicidir. Fe ve Zn elementlerinin değerleri WHO’nın sınır değerlerinin hemen üzerinde saptanmıştır. Fe elementi Ekim ayında Pınarbaşı’nda, Zn elementi ise yine Ekim ayında Ahmetbey ve Evrensekiz’de bulunmuştur. Yine pancar kökünde Pb elementi WHO’nın sınır değerlerini Uzunköprü’de 4.6 kat, Hayrabolu’da ise 4 kat geçmiştir. Diğer yandan Pb elementi Temmuz ayında sınır değerleri geçerek en yüksek noktaya ulaşırken Ekim ayında hiçbir lokasyonda bu element tespit edilmemiştir.
Şeker pancarı sulama suyunda Cu hariç tüm elementler WHO’nın sınır değerlerini aşmıştır. Cd elementi Ekim ayında Pehlivanköy lokasyonunda yaklaşık 100 kat yüksek çıkmıştır. Fe elementi hem Temmuz hem de Ekim aylarında olmak üzere farklı zamanlarda ve tüm lokasyonlarda sınır değerler aşılmıştır. Özellikle Fe elementi Ekim ayında Evrensekiz’de yaklaşık 51 kat, Pehlivanköy’de ise 46 kat yüksek bulunmuştur. Mn elementi için sınır değer özellikle Evrensekiz’de Ekim ayında yaklaşık 14 kat, Ni için Pehlivanköy’de yaklaşık 62 kat ve Uzunköprü’de 60 kat, Evrensekiz’de ise 40 kat yüksek saptanmıştır. Pb elementi için sınır değer Ekim ayında özellikle Evrensekiz ve Pehlivanköy’de sırasıyla yaklaşık 121 ve 60 kat yüksek tespit edilmiştir. Zn elementi sulama suyunda sınır değerini yer yer aşmakla beraber özellikle Ekim ayında Evrensekiz lokasyonunda 28 kat yüksek çıkması dikkat çekici bir sonuç olarak göze çarpmıştır.
Tüm lokasyonlar incelendiğinde pancar kökü ve sulama suyu açısından özellikle Büyükkarıştıran, Evrensekiz, Pehlivanköy ve Uzunköprü lokasyonları öne çıkmaktadır. Yine örneklerin analiz edildiği Temmuz ve Ekim ayları incelendiğinde Ekim ayında ağır metallerin daha fazla artış gösterdiği dikkat çekici bir nokta olmuştur.
Tüm bulgular göz önüne alındığında; sulama suyu ve pancar kökü doğrudan olmasa da dolaylı olarak tüketilmesi ve insan sağlığına etkileri nedeniyle ağır metallerin örnekleme yerleri ve zamanları açısından sürekli olarak analiz edilmesi ve sonuçların dikkatle takip edilmesi zorunlu olduğu kanaatine varılmıştır.
5.Kaynaklar
Asri FÖ., Sönmez S., 2013. www.bate.gov.tr (Erişim tarihi: 24.09.2013)
Bakar C., Baba A. 2009. Metaller ve insan sağlığı: yirminci yüzyıldan bugüne ve geleceğe miras kalan çevre sağlığı sorunu. 1.Tıbbi Jeoloji Çalıştayı, 30 Ekim–1 Kasım ,162- 183.
Bal W., Kasprzak KS. 2002. Induction of oxidative DNA damage by carcinogenic metals, Toxicology Letters 127; 55–62.
Baş L., Demet Ö. 1992. Çevresel toksikoloji yönünden bazı ağır metaller. Çevre Dergisi 5 42- Bayraklı F., 1986. Toprak ve Bitki Analizleri (Çeviri). Ondokuz Mayıs Ünv. Ziraat Fak., 46.
Sayfa:77-79, Samsun.
16
