ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
DOKTORA TEZİ
PETROL İLE KİRLENMİŞ TOPRAKLARIN BİYOLOJİK OLARAK İYİLEŞTİRİLMESİNİN LABORATUVAR KOŞULLARINDA DENENMESİ
Esin ERAYDIN ERDOĞAN
TOPRAK ANABİLİM DALI
ANKARA 2010
Her hakkı saklıdır
ÖZET Doktora Tezi
PETROL ĠLE KĠRLENMĠġ TOPRAKLARIN BĠYOLOJĠK OLARAK ĠYĠLEġTĠRĠLMESĠNĠN LABORATUVAR KOġULLARINDA DENENMESĠ
Esin ERAYDIN ERDOĞAN Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
Toprak Anabilim Dalı
DanıĢman: Prof. Dr. Ayten KARACA
Bu çalıĢmada amaç ülkemizde petrol bulaĢmasından kaynaklanan toprak kirliliği sorunlarına karĢı “Biyoremidasyon” olarak bilinen ve biyolojik yöntemler ile toprağın yerinde iyileĢtirilmesi prensibine dayanan yaklaĢımlar geliĢtirmektir. Bu amaca yönelik olarak laboratuvar koĢullarında oluĢturulan üç temel biyoremidasyon uygulamasının (biyolojik çoğalım, biyolojik uyarım ve bu iki yaklaĢımın birleĢik uygulaması) ham petrolden kaynaklanan kirliliğin giderilmesindeki etkinliği test edilmiĢtir.
Biyolojik çoğalım uygulamaları altında, Adana, Batman ve Adıyama’nın petrol ile kirlenmiĢ topraklarından 33 adet bakteri izole edilmiĢtir. Ham petrollü ortamda en iyi geliĢmeyi gösteren ve ham petrolü parçalama düzeyleri en yüksek olan 6 bakteri seçilmiĢtir.
(Pseudomons aeruginosa, Pseudomonas putida biotype A, Citrobacter amalonaticus-GC subgroup A, Acinetobacter genomospecies). Biyolojik uyarım uygulamaları altında hümik- fülvik asit olmak üzere organik materyalin ve birleĢik uygulamalarda ise bakteri karıĢımı ile organik materyallin farklı birleĢimlerinin 120 günlük bir inkübasyon sürecinde ne kadar ham petrol ayrıĢtırdığı niceliksel hidrokarbon analizleri ile belirlenmiĢtir.
En yüksek petrol ayrıĢmasının %56 ile bakteri karıĢımı uygulanmıĢ biyolojik çoğalım uygulamaları altında meydana gelmiĢtir. DeğiĢik organik materyallerin kirli toprağa karıĢtırıldığı biyolojik uyarım koĢullarında ise %18 düzeyinde bir petrol ayrıĢması görülmüĢtür. BirleĢik uygulamalarda petrol ayrıĢması açısından %30’luk bir baĢarı sağlanmıĢtır.
Petrol ayrıĢtıran bakterilerin bireysel olarak kullanıldığı biyoremidasyon yaklaĢımı en yüksek arındırmayı sağlamıĢtır. KullanmıĢ olduğumuz bakteri karıĢımının biyoremidasyon potansiyeli doğal koĢullarda da test edilmelidir.
Ocak 2010, 236 sayfa
ABSTRACT Ph. D. Thesis
STUDIES A BIOREMEDIATION OF CRUDE OIL POLLUTED SOIL IN LABORATORY CONDITIONS
Esin ERAYDIN ERDOĞAN Ankara University
Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Soil Science
Advisor: Prof. Dr. Ayten KARACA
Aim of this study is to evaluate different bioremediation approaches against to soil pollution due to crude oil contaminations. Three main treatments including, bioaugmentation, biostimulation and combined treatment were tested in a laboratory condition using crude oil contaminated soil.
In the case of bioaugmentation, 33 bacterial strains isolated from oil contaminated soil obtained from Adana, Batman and Adıyaman were preselected in biodegradation studies and then inoculated to oil polluted agricultural soils. 6 bacteria (Pseudomons aeruginosa, Pseudomonas putida biotype A, Citrobacter amalonaticus-GC subgroup A, Acinetobacter genomospecies) were selected according to their improvement capacity in crude oil contaminated environment and high capability of crude oil degradation. Under the biostimulation treatments, forms of a humic substance were applied to the oil polluted soil while in the combined treatments organic substance and bacterial mixture were transversely applied to polluted soil. In all cases, the bioremediation efficiency of the treatments was evaluated by quantitative hydrocarbon analysis in a 120 days incubation period.
The results showed that the highest oil degradation (56%) has occurred in bioaugmented soils.
Amendment of different organic matter info oil polluted soils and biological inoculation resulted in 18% petrol degradation. Compared to individual bioremediation treatments, the combined treatments exhibited lower degradation performance as 30 %.
In the light of these results, it has been concluded that well documented bioaugmentation approach provided the best performances. Further study under exsitu conditions may be necessary to determine true biodegradation potential of bacterial mixture tested in this study.
January 2010, 236 pages
Key Words: soil, crude oil, soil pollution, bacteria, bioremediation
ÖNSÖZ ve TEŞEKKÜR
Bana bu araĢtırmada çalıĢma olanağı sağlayan, çalıĢmalarımın baĢından sonuna kadar bilgi ve tecrübeleri ile bana destek olan ve yol gösteren danıĢman hocam sayın Prof. Dr. Ayten KARACA’ya (A.Ü. Ziraat Fakültesi Toprak Bölümü), çalıĢmalarım sırasında bana bilgi ve desteklerini esirgemeyen ve araĢtırmalarımın baĢından sonuna kadar çalıĢma olanağı sağlayan Yeditepe Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Genetik ve Biyomühendislik Bölümü öğretim üyesi sayın Prof. Dr. Fikrettin ġAHĠN’e ve Yeditepe Üniversitesi Mühendislik- Mimarlık Fakültesi Genetik ve Biyomühendislik Bölümü laboratuvarlarında gerçekleĢtirmiĢ olduğum çalıĢmalarımda yardımlarını gördüğüm tüm laboratuvar çalıĢanlarına, çalıĢmalarım süresince desteklerini esirgemeyerek önemli katkılarda bulunan sayın Dr. Oğuz Can TURGAY’a, Ankara Üniversitesi Gıda Mühendisliği Bölüm Laboratuvar imkanlarını kullanmamı sağlayan ve bilgilerini benden esirgemeyen hocam sayın Prof. Dr. Kamuran AYHAN’a (A.Ü. Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisliği) ve asistanı değerli arkadaĢım AraĢ. Gör. Evrim ALTUNTAġ’a, tezin istatistik hesaplamalarında yardımcı olan hocam sayın Prof. Dr. Zahide KOCABAġ’a (A.Ü.Ziraat Fakültesi Zootekni Bölümü) ve aynı emeği veren değerli arkadaĢım AraĢ. Gör. Yeliz KAġKO’ya, çalıĢmalarda humik-fulvik asit (HFA) temini için BĠOTAR A.ġ.’ne çalıĢmaların gerçekleĢmesinde büyük paya sahip BĠYEP projesi ile destek veren kuruluĢ olarak DPT’na, TPAO yönetimine ve TPAO-AraĢtırma Merkezi Jeokimya laboratuvarı çalıĢanlarına teĢekkürlerimi sunarım.
ÇalıĢmalarımın baĢından sonuna kadar yanımda olan birçok fedakârlık göstererek, maddi ve manevi desteklerini esirgemeyen eĢim Dr. Emrah ERDOĞAN’a, maddi ve manevi desteklerini esirgemeyerek her zaman yanımda olan kardeĢim Esen ERAYDIN’a, annem ġenay ERAYDIN’a ve babam Ünal ERAYDIN’a sonsuz teĢekkürlerimi sunarım.
Esin ERAYDIN ERDOĞAN
İÇİNDEKİLER
ÖZET……….………...i
ABSTRACT………...……….………...ii
ÖNSÖZ ve TEġEKKÜR………..…………..…...iii
KISALTMALAR….……….………...viii
ġEKĠLLER DĠZĠNĠ………...ix
ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ………...……….……….xii
1. GİRİŞ………...1
2. KAYNAK ARAŞTIRMASI………...4
2.1 Petrol Kirliliği Üzerine Yapılan AraĢtırmalar……….………...4
2.2 Petrol Kirliliğinin Giderilmesinde Kullanılan Yöntemler………...8
2.3 Biyolojik ĠyileĢtirme………...10
3. MATERYAL VE YÖNTEM………..35
3.1 Materyal.………..………...35
3.1.1 Deneysel kirlilik koĢullarının oluĢturulacağı toprak materyalinin temini…………...35
3.1.2 Kirletici materyal………...………...35
3.1.3 Biyolojik çoğalım materyalinin temini (Bakteri)………....36
3.1.4 Biyolojik uyarım materyali (HFA)……….………..……...36
3.1.5 C:N oranını dengeleme amaçlı kullanılan gübre materyali………...37
3.2 Yöntem…..….………....37
3.2.1 Biyoremidasyon amaçlı kullanılan toprağın hazırlığı………... 37
3.2.2 Biyoremidasyon amaçlı kullanılan toprağın temel toprak analizleri ….………...38
3.2.3 Ġzolasyonda kullanılan toprakların bazı fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikleriyle ilgili olarak yapılan ön-analizler……….………....38
3.2.4 Bakterilerin petrol ile kirlenmiĢ topraklardan izolasyonu………...…....38
3.2.5 Ġzole edilen bakterilerin ön tanılaması ………...39
3.2.6 Ġzole edilen bakterilerin MIS (Mikrobiyal Tanılama Sistemi) tanılaması…………...39
3.2.7 Ġzole edilen bakterilerin BIOLOG (Mikro Kuyucuk Sistemi) ile tanılaması...41
3.2.8 Hidrokarbon ayrıĢtırıcı bakterilerin ham petrollü ortamda çoğalma yeteneklerinin spektrofotometrik (Biolog 590-750 nm) olarak belirlenmesi ...43
3.2.9 Hidrokarbon ayrıĢtırıcı bakterilerin ham petrollü ortamda çoğalma yeteneklerinin spektrofotometrik (Elisa ile 600-750 nm) olarak belirlenmesi…...43
3.2.10 Sıvı kültürde petrol parçalanmasının değerlendirilmesi………...…………...43
3.3 Biyoremidiasyon Uygulamaları………..44
3.3.1 Deneysel kirlilik koĢulların hazırlanması………....44
3.3.2 Ham petrol ile kirlenmiĢ toprağa HFA ilavesi………..……..44
3.3.3 Biyoremidasyon bakterileri karıĢım kültürlerinin hazırlanması………...44
3.3.4 C:N oranını dengeleme amaçlı temel gübreleme………...………...45
3.3.5 Sterilizasyon uygulanmıĢ topraklar………..………...45
3.4 Deneme Deseni………...………...46
3.5 Biyoremidasyon Uygulamalarının Etkinliğinin Belirlenmesi……….………..47
3.5.1 Biyoremidasyon uygulamalarının toprağın kimyasal ve biyokimyasal
özelliklerine etkisinin takibi amacıyla yapılan analizler………..………...47
3.5.2 Kültürel sayım……….……....47
3.5.3 Toprakta ham petrol-ayrıĢmasının izlenmesi………...………...47
3.5.4 Toprak enzim aktiviteleri………...48
3.5.5 Kullanılan biyoremidasyon bakterilerinin belirleyici özelliklerinin FLYA analizi ile belirlenmesi………...49
3.6 Ġstatistik Analizleri……….…….50
4. ARAŞTIRMA BULGULARI ……….………...51
4.1 Ġzolasyonda Kullanılan Toprakların Bazı Fiziksel, Kimyasal ve Biyolojik Özellikleriyle Ġlgili Olarak Yapılan Ön-Analizler………...51
4.1.1 Petrol ile kirlenmiĢ topraklardan izole edilen bakteriler………...………..51
4.1.2 Ġzole edilen bakterilerin ön tanılaması………..………...66
4.1.3 Ġzole edilen bakterilerin MIS (Mikrobiyal Tanılama Sistemi) tanılaması...69
4.1.4 Hidrokarbon ayrıĢtırıcı bakterilerin ham petrollü ortamda çoğalma yeteneklerinin spektrofotometrik (Biolog 590–750 nm) olarak belirlenmesi…...73
4.1.5 Hidrokarbon ayrıĢtırıcı bakterilerin ham petrollü ortamda çoğalma yeteneklerinin spektrofotometrik (Elisa ile 600–750 nm) olarak belirlenmesi…...74
4.1.6 Sıvı kültürde petrol parçalanmasının değerlendirilmesi…………...75
4.2 Enzim Aktivitelerindeki DeğiĢimler………...79
4.2.1 Alkalin fosfataz enzim aktivitesindeki değiĢimler……….. 80
4.2.1.1 Temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara uygulanan bakteri, humik asit ve birlikte uygulamalarının alkalin fosfataz enzim aktiviteleri üzerine etkileri…...80
4.2.1.2 Steril temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklarda alkalin fosfataz enzim aktivitesindeki değiĢmeler……….…...85
4.2.2 Asit fosfataz enzim aktivitesindeki değiĢimler………....89
4.2.2.1 Temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara uygulanan bakteri, humik asit ve birlikte uygulamalarının asit fosfataz enzim aktiviteleri üzerine etkileri……...89
4.2.2.2 Steril temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklarda asit fosfataz enzim aktivitesindeki değiĢmeler………...…...94
4.2.3 Üreaz enzim aktivitesindeki değiĢimler………...98
4.2.3.1 Temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara uygulanan bakteri, humik asit ve birlikte uygulamalarının üreaz enzim aktiviteleri üzerine etkileri………....98
4.2.3.2 Steril temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklarda üreaz enzim aktivitesindeki değiĢmeler………...102
4.3 Bakteri Sayımındaki DeğiĢimler………...105
4.3.1 Temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara uygulanan bakteri, humik asit ve birlikte uygulamalarının bakteri sayımı üzerine etkileri………....105
4.3.2 Steril temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklarda bakteri sayımı sonuçları...109
4.4 Toplam Petrol Hidrokarbonlarındaki DeğiĢimler………..………...112
4.4.1 Temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara uygulanan bakteri, humik asit ve birlikte uygulamalarının toplam petrol hidrokarbonları üzerine etkileri……..……112
4.4.2 Sterilizasyon yapılarak petrol ile kirletilmiĢ topraklarda toplam petrol hidrokarbonlarındaki değiĢimler………...116
4.5.1 Temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara uygulanan bakteri, humik asit ve
birlikte uygulamalarının elektriksel iletkenlik (EC) üzerine etkileri…………...118
4.5.2 Steril temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklarda elektriksel iletkenlikteki değiĢmeler………...122
4.6 Toprak Reaksiyonundaki (pH) DeğiĢimler………..…………...…...125
4.6.1 Temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara uygulanan bakteri, humik asit ve birlikte uygulamalarının toprak reaksiyonu (pH) üzerine etkileri ………...125
4.6.2 Steril temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklarda toprak reaksiyonlardaki (pH) değiĢmeler………...128
4.7 Azot (N) Değerlerindeki DeğiĢimler………131
4.7 1 Temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara uygulanan bakteri, humik asit ve birlikte uygulamalarının azot (%N) değerleri üzerine etkileri………...131
4.7.2 Steril temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklarda azot (%N) miktarındaki değiĢmeler………...………..…………...136
4.8 Organik Karbon (OC) Değerlerindeki DeğiĢimler………...139
4.8.1 Temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara uygulanan bakteri, humik asit ve birlikte uygulamalarının organik karbon (OC) değerleri üzerine etkileri………...139
4.8.2 Steril temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklarda organik karbondaki (OC) değiĢmeler………...143
4.9 C/N Oranındaki DeğiĢimler………...147
4.9.1 Temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara uygulanan bakteri, humik asit ve birlikte uygulamalarının C/N değerleri üzerine etkileri………...147
4.9.2 Steril temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklarda C/N oranındaki değiĢmeler……...151
4.10 Fosfolipit Yağ Asiti Metil Esteri (FAME) Sonuçları………...154
4.10.1 Temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara bakteri, humik asit ve birlikte uygulamalarının FAME değerleri üzerine etkileri………..…….154
4.10.2 Steril temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklarda FAME değerlerindeki değiĢmeler……….……...161
5 SONUÇ TARTIŞMA VE ÖNERİLER………...…..166
KAYNAKLAR………....184
EKLER……….…...208
ÖZGEÇMĠġ………..……..235
KISALTMALAR
ASE Accelarated Solvent Extraction A.Ü. Ankara Üniversitesi
BAK Bakteri karıĢımı: Pseudomons- aeruginosa, Pseudomonas putida biotype, Citrobacter- amalonaticus, Acinetobacter-genomospecies
BE Besin Elementi
C:N:P Karbon (C) –Azot (N) - Fosfor (P) oranı C:N Karbon (C) –Azot (N) oranı
EC Elektriksel iletkenlik FKT Fırın Kuru Toprak FLYA Fosfo-Lipid Yağ Asidi
FLME Fosfo-Lipid Yağ Asidi Metil Esteri FAME Fosfo Lipid Metil Esteri
HFA K-Humat
HTFP Hücresel Topluluk Düzeyinde Fizyolojik Performans KDK Katyon DeğiĢim Kapasitesi
MIS Microbial Identification System-Sherlock MIDI Inc. firmasınca oluĢturulmuĢ tanımlama sistemi
MIS-FLYA MIS sistemi ile belirlenen Fosfo-Lipid Yağ Asitleri PAD Petrol AyrıĢma Derecesi
pH Toprak Reaksiyonu PPÜ Petrol ve Petrol Ürünleri TOC Toplam Organik Karbon TPH Toplam Petrol Hidrokarbonları WHC Toprağın su tutma kapasitesi
ŞEKİLLER DİZİNİ
ġekil 1.1 Ülkemizde petrol boru hattının patlaması sonucu meydana
gelen kirlilik……….……….……..5 ġekil 1.2 Toprağın petrol kirliliğine bağlı olarak fiziksel-kimyasal-biyolojik
yapısının bozulması...5 ġekil 4.1.a. Pseudomonas aeruginosa (1), b. Paucimonas lemoignei (2),
c. Pseudomonas mucidolens (3), d. Stenotrophomonas maltophilia (4a)…...52 ġekil 4.2 .a. Pseudomonas aeruginosa (4b), b. E. coli (5), c. Enterobacter hormaechei (6), d. Citrobacter koseri (7)……….53 ġekil 4.3.a. Pseudomonas putida (8), b. Enterobacter hormaechei (9), c. Pseudomonas putida (10), d. Pseudomonas putida (11) ………....…………..54 ġekil 4.4.a. Klebsiella pneumoniae (12), b. Stenotrophomonas maltophilia (13a),
c. Stenotrophomonas maltophilia (13b), d. Pseudomonas aeruginosa (14)...55 ġekil 4.5.a. Acinetobacter genomospecies(15), b. Pseudomonas putida (16a),
c. Aeromonas caviae (16b), d. Acinetobacter genomospecies (17)………...56 ġekil 4.6.a. Acinetobacter calcoaceticus (18), b. Aeromonas caviae (19a),
c. Sphingobacterium multivorum (19b), d. Citrobacter amalonaticus (20a)…...57 ġekil 4.7.a. Enterobacter hormaechei (20b1), b. Pseudomonas putida (20b2),
c. Acinetobacter genomospecies (21), d. Enterobacter hormaechei (22)………..58 ġekil 4.8.a. 30 Echerichia fergusonii (23), b. Enterobacter sakazakii (24),
c. Eschericha fergusonii (25), d. Enterobacter sakazakii (26)………..59 ġekil 4.9.a. Pseudomonas aeruginosa (1), b. Paucimonas lemoignei (2),
c. Pseudomonas mucidolens (3),d. Stenotrophomonas maltophilia (4a)...60 ġekil 4.10.a. Pseudomonas aeruginosa (4b), b. E. coli (5), c. Enterobacter
hormaechei (6), d. Citrobacter koseri (7), e. Pseudomonas putida (8),
f.Enterobacterhormaechei(9).………...61 ġekil 4.11.a. Pseudomonas putida (10), b. Pseudomonas putida (11),
c. Klebsiella pneumoniae (12), d. Stenotrophomonas maltophilia (13a),
e. Stenotrophomonas maltophilia (13b),f.Pseudomonas aeruginosa (14)...62 ġekil 4.12.a. Acinetobacter genomospecies (15), b. Pseudomonas putida (16a),
c. Aeromonas caviae (16b), d. Acinetobacter genomospecies (17),
e. Acinetobacter calcoaceticus (18), f. Aeromonas caviae (19a)………...63 ġekil 4.13.a. Sphingobacterium multivorum (19b), b. Citrobacter amalonaticus (20a),
c. Enterobacter hormaechei (20b1), d. Pseudomonas putida (20b2),
e. Acinetobacter genomospecies (21), f. Enterobacter hormaechei (22)…...64 ġekil 4.14.a. Echerichia fergusonii (23), b. Enterobacter sakazakii (24),
c. Eschericha fergusonii (25), d. Enterobacter sakazakii (26)………....65 ġekil 4.15 Hidrokarbon ayrıĢtırıcı bakterilerin ham petrollü ortamda çoğalma
yeteneklerinin spektrofotometrik (Biolog 590–750 nm) olarak belirlenmesi….73 ġekil 4.16 Hidrokarbon ayrıĢtırıcı bakterilerin ham petrollü ortamda çoğalma
yeteneklerinin spektrofotometrik (Elisa ile 600–750 nm) olarak belirlenmesi...75 ġekil 4.17 Sıvı kültürde petrol parçalanmasının değerlendirilmesi………..78
ġekil 4.18 Temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara uygulanan BAK, HFA ve
BAK+HFA uygulamalarına iliĢkin alkalin fosfataz aktiviteleri………..81 ġekil 4.19 Sterilizasyon uygulanmıĢ temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara
iliĢkin alkalin fosfataz enzim aktiviteleri……….86 ġekil 4.20 Temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara uygulanan BAK, HFA ve
BAK+HFA uygulamalarına iliĢkin asit fosfataz enzim aktiviteleri…………....90 ġekil 4.21 Sterilizasyon uygulanmıĢ temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara
iliĢkin asit fosfataz enzim aktiviteleri………...94 ġekil 4.22 Temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara uygulanan BAK, HFA ve
BAK+HFA uygulamalarına iliĢkin üreaz enzim aktiviteleri………...…....99 ġekil 4.23 Sterilizasyon uygulanmıĢ temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara
iliĢkin üreaz enzim aktiviteleri………..102 ġekil 4.24 Temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara uygulanan BAK, HFA ve
BAK+HFA uygulamalarına iliĢkin bakteri sayımı………..106 ġekil 4.25 Sterilizasyon uygulanmıĢ temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara
iliĢkin bakteri sayım sonuçları………..109 ġekil 4.26 Petrol ile kirlenmiĢ topraklara uygulanan BAK, HFA ve
BAK+HFA uygulamalarına iliĢkin TPH değerleri………...……113 ġekil 4.27 Steril edilerek petrol ile kirletilen topraklardaki TPH değerleri………..117 ġekil 4.28 Temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara uygulanan BAK, HFA ve
BAK+HFA uygulamalarına iliĢkin elektriksel iletkenlikteki değiĢimler…...120 ġekil 4.29 Sterilizasyon uygulanmıĢ temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara
iliĢkin elektriksel iletkenlik değerleri………..…………..123 ġekil 4.30 Temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara uygulanan BAK, HFA ve
BAK+HFA uygulamalarına iliĢkin pH değerleri………..126 ġekil 4.31 Sterilizasyon uygulanmıĢ temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara
iliĢkin pH değerleri………...128 ġekil 4.32 Temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara uygulanan BAK, HFA ve
BAK+HFA uygulamalarına iliĢkin (%) N değerleri……….132 ġekil 4.33 Sterilizasyon uygulanmıĢ temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara
iliĢkin (%) N değerleri……….……….137 ġekil 4.34 Temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara uygulanan BAK, HFA ve
BAK+HFA uygulamalarına iliĢkin organik karbon değerleri………...141 ġekil 4.35 Sterilizasyon uygulanmamıĢ temiz ve petrol ile kirlenmiĢ kontrol
topraklarına iliĢkin organik karbon değerleri ………..……….143 ġekil 4.36 Sterilizasyon uygulanmıĢ temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara
iliĢkin organik karbon değerleri………..…..144 ġekil 4.37 Temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara uygulanan BAK, HFA ve
BAK+HFA uygulamalarına iliĢkin C / N değerleri………...148 ġekil 4.38 Sterilizasyon uygulanmıĢ temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara
iliĢkin C/N değerleri……….151
ÇİZELGELER DİZİNİ
Çizelge 1.1 Toprakta hidrokarbon parçalama yeteneği olan türler………...9
Çizelge 3.1 Denemede kullanılan toprağın bazı fiziksel ve kimyasal toprak özellikleri…..35
Çizelge 3.2 Ham petrolün genel kimyasal yapısı………..36
Çizelge 3.3 K-Humatın genel kimyasal özellikleri………...37
Çizelge 3.4 Deneme Deseni……….46
Çizelge 3.5 Deneme deseni küvet numaraları………..46
Çizelge 4. 1 Topraklarda OM, pH, EC25, TOC ve toplam bakteri sayımı, nem…………....51
Çizelge 4.2 Ġzole edilen bakterilerin cins-tür-takım-familyaları………...67
Çizelge 4.3 Batman topraklarından izole edilen bakterilerin, %3 KOH testi, oksidaz testi ve gram boyama sonuçları………....68
Çizelge 4.4 Adana topraklarından izole edilen bakterilerin, %3 KOH testi, oksidaz testi ve gram boyama sonuçları………....68
Çizelge 4.5 Adıyaman topraklarından izole edilen bakterilerin, %3 KOH testi, oksidaz testi ve gram boyama sonuçları………....69
Çizelge 4.6 Batman topraklarından izole edilen bakterilerin MIS sonuçları………....69
Çizelge 4.7 Adana topraklarından izole edilen bakterilerin MIS sonuçları………...70
Çizelge 4.8 Adıyaman topraklarından izole edilen bakterilerin MIS sonuçları……..…...70
Çizelge 4.9Temiz ve petrolle kirlenmiĢ topraklara uygulanan BAK, HFA ve BAK+HFA uygulamalarına iliĢkin alkali fosfataz enzim aktiviteleri………....84
Çizelge 4.10 Sterilizasyon uygulanmıĢ temiz ve petrolle kirlenmiĢ topraklara iliĢkin alkali fosfataz enzim aktiviteleri………....88
Çizelge 4.11 Temiz ve petrolle kirlenmiĢ topraklara uygulanan BAK, HFA ve BAK+HFA uygulamalarına iliĢkin asit fosfataz enzim aktiviteleri….……...93
Çizelge 4.12 Sterilizasyon uygulanmıĢ temiz ve petrolle kirlenmiĢ topraklara iliĢkin asit fosfataz enzim aktiviteleri……….97
Çizelge 4.13 Temiz ve petrolle kirlenmiĢ topraklara uygulanan BAK, HFA ve BAK+HFA uygulamalarına iliĢkin üreaz enzim aktiviteleri………...101
Çizelge 4.14 Sterilizasyon uygulanmıĢ temiz ve petrolle kirlenmiĢ topraklara iliĢkin üreaz enzim aktiviteleri………....104
Çizelge 4.15 Temiz ve petrolle kirlenmiĢ topraklara uygulanan BAK, HFA ve BAK+HFA uygulamalarına iliĢkin bakteri sayımı………108
Çizelge 4.16 Sterilizasyon uygulanmıĢ temiz ve petrolle kirlenmiĢ topraklara iliĢkin bakteri sayımı………111
Çizelge 4.17 Petrolle kirlenmiĢ topraklara uygulanan BAK, HFA ve BAK+HFA uygulamalarına iliĢkin TPH değerleri……….115
Çizelge 4.18 Sterilizasyon uygulanmıĢ petrolle kirlenmiĢ topraklara iliĢkin TPH değerleri……….117
Çizelge 4.19 Temiz ve petrolle kirlenmiĢ topraklara uygulanan BAK, HFA ve BAK+HFA uygulamalarına iliĢkin EC değiĢimleri………...121 Çizelge 4.20 Sterilizasyon uygulanmıĢ temiz ve petrolle kirlenmiĢ topraklara iliĢkin
elektriksel iletkenlik (EC) değerleri………..124 Çizelge 4.21 Temiz ve petrolle kirlenmiĢ topraklara uygulanan BAK, HFA ve
BAK+HFA uygulamalarına iliĢkin pH değerleri………..127 Çizelge 4.22 Sterilizasyon uygulanmıĢ temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara iliĢkin pH değerleri………..130 Çizelge 4.23 Temiz ve petrolle kirlenmiĢ topraklara uygulanan BAK, HFA ve
BAK+HFA uygulamalarına iliĢkin (%) N değerleri………..………..135 Çizelge 4.24 Sterilizasyon uygulanmıĢ temiz ve petrolle kirlenmiĢ topraklara iliĢkin
(%) N değerleri……….……….138 Çizelge 4.25 Temiz ve petrolle kirlenmiĢ topraklara uygulanan BAK, HFA ve
BAK+HFA uygulamalarına iliĢkin organik karbon değerleri…………...142 Çizelge 4.26 Sterilizasyon uygulanmamıĢ temiz ve petrolle kirlenmiĢ
kontrol topraklarına iliĢkin organik karbon değerler……….146 Çizelge 4.27 Sterilizasyon uygulanmıĢ temiz ve petrolle kirlenmiĢ topraklara iliĢkin
organik karbon değerleri………..……….146 Çizelge 4.28 Temiz ve petrolle kirlenmiĢ topraklara uygulanan BAK, HFA ve
BAK+HFA uygulamalarına iliĢkin C/N değerleri………...150 Çizelge 4.29 Sterilizasyon uygulanmıĢ temiz ve petrol ile kirlenmiĢ topraklara iliĢkin C / N değerleri………...153 Çizelge 4.30 Yağ asidi profilleri……….156 Çizelge 4.31 Petrollü koĢullarda humik asit ve bakteri (HFA+BAK) uygulamasının
ölçümü yapılabilen yağ asitlerinin zamana göre değiĢimi………158 Çizelge 4.32 Petrollü koĢullarda bakteri (Kirli+BAK) uygulamasının ölçümü
yapılabilen yağ asitlerinin zamana göre değiĢimi……….158 Çizelge 4.33 Petrollü koĢullarda humik asit (HFA) uygulamasının ölçümü yapılabilen yağ asitlerinin zamana göre değiĢimi………159 Çizelge 4.34 Petrollü koĢullarda kontrol uygulamasının ölçümü yapılabilen
yağ asitlerinin zamana göre değiĢimi………....159 Çizelge 4.35 Temiz koĢullarda humik asit ve bakteri (HFA+BAK) uygulamasının
ölçümü yapılabilen yağ asitlerinin zamana göre değiĢimi………....160 Çizelge 4.36 Temiz koĢullarda bakteri (BAK) uygulamasının ölçümü yapılabilen
yağ asitlerinin zamana göre değiĢimi………....160 Çizelge 4.37 Temiz koĢullarda humik asit (HFA) uygulamasının ölçümü yapılabilen yağ asitlerinin zamana göre değiĢimi………...161 Çizelge 4.38 Temiz koĢullarda kontrol uygulamasının ölçümü yapılabilen
yağ asitlerinin zamana göre değiĢimi………...161 Çizelge 4.39 Petrollü koĢullarda kontrol uygulamasının ölçümü yapılabilen
yağ asitlerinin zamana göre değiĢimi………...162 Çizelge 4.40 Petrollü koĢullarda steril edilmiĢ uygulamanın ölçümü yapılabilen
yağ asitlerinin zamana göre değiĢimi………...162 Çizelge 4.41 Temiz koĢullarda kontrol uygulamasının ölçümü yapılabilen
yağ asitlerinin zamana göre değiĢimi………...163 Çizelge 4.42 Temiz koĢullarda steril edilmiĢ uygulamanın ölçümü yapılabilen
yağ asitlerinin zamana göre değiĢimi………...163
Çizelge 4.43 Bütün ölçüm zamanlarında sadece petrollü koĢullarda ölçümü yapılabilen indikatör yağ asidi………...164 Çizelge 4.44 Bütün ölçüm zamanlarında sadece temiz koĢullarda ölçümü yapılabilen indikatör yağ asidi………...165
1. GİRİŞ
Teknolojinin gelişmesiyle hızla büyüyen sanayi ve endüstri çalışmaları daha fazla enerji gereksinimini doğurmuştur. Bu artan enerji talebi petrol ve petrol ürünlerinin kullanımını arttırarak, petrolün çıkarılmasını, işlenmesini ve nakliyesini gündeme getirmiştir. Bu faaliyetler sırasında ortaya çıkan kazalar, sızıntılar, dikkatsizlikler büyük bir çevre sorunu haline gelmiştir.
Türkiye’nin jeopolitik konumu, var olan petrol boru hatlarına yenilerinin (Transtrakya Boru Hattı gibi) eklenmesine sebep olmuş ve boru hatları bugün bir ağ gibi yayılmaktadır. Boru Hatları ile Petrol Taşıma A.Ş (BOTAŞ) tarafından hazırlanan Türkiye Ham Petrol Boru Hatları Haritası (http://www.botas.gov.tr/haritalar/) incelendiğinde petrol kaynaklarınca zengin olmasa da ham petrol taşımacılığı ve işleme açısından ülkemizin giderek yükselen bir grafik çizdiği görülmektedir. Bu bakımdan özellikle Doğu ve Güney Doğu Anadolu bölgesi petrolün taşıma faaliyetleri süresince oluşabilecek kaza, dökülme, sızıntı ve sabotajlar açısından potansiyel bir tehlike altındadır.
Tüm bu yükselen grafiğe rağmen petrol ve petrol türevlerinden kaynaklanan kirliliğin giderilmesi konusunda kapsamlı çalışma ve bilgi birikimi bulunmamaktadır. Petrol ve türevlerinden kaynaklanan kirliliğin giderilmesi konusunda bazı araştırmaların yapılması uygun yöntemlerin geliştirilmesi gerekmektedir.
Genel olarak; petrol ve petrol ürünlerinin (PPÜ) içerdiği parçalanması zor, kompleks bileşikler ve ağır metaller, meydana gelen tanker kazalarının ve boru sızıntılarının gerçekleştiği alanlarda toprak kaynağının arzu edilen amaca (tarımsal, endüstriyel ve rekreasyonel) hizmet edemeyecek şekilde fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikler açısından bozulmasına neden olmaktadır (Rhykerd vd. 1998).
Odu (1997), petrol bulaşmasının görüldüğü alanlarda yetiştirilen ürünlerin gelişiminin olumsuz yönde etkilendiğini ve bulaşmanın derecesine bağlı olarak ürün gelişiminin aylarca yada birkaç yıl sürebildiğini bildirmiştir.
Morgan ve Watkinson (1989) PPÜ ya da hidrokarbonlar, toprağa bulaştığında toprak biyolojik aktivitesinde ve fiziksel koşullarında olumsuz etkilere neden olduğu ve buna bağlı olarak kirlenmiş toprakların iyileştirilmesi için uygun metotların gelişimi ve seçiminin gerekli olduğunu bildirmişlerdir.
Ham petrolün toprağın biyolojik özelliklerinde yarattığı etkilerin neler olduğunu aydınlatmak gerekir. Toprağın biyolojik özellikleri toprak yüzeyinin sadece birkaç mm altında yaşam süren toprak mikroorganizmaların varlıkları ve aktiviteleri ile ilgilidir.
Toprak mikroorganizmaları kıtasal ekosistemlerin birçok anahtar role sahip önemli bir bileşenidir. En önemli görevlerini bitkisel ve hayvansal artıkların ayrıştırılarak toprak organik maddesinin desteklenmesi, toprak profili boyunca strüktürel yapının oluşumu, atmosferik azot fiksasyonu ve bitkilerle simbiyotik ilişkilerin oluşumu şeklinde sıralayabileceğimiz toprak mikroorganizmaları, sahip oldukları bu özelliklerle besin döngüsünün ve toprak verimliliğinin sürekliliği açısından gerekli olan koşulları sağlarlar.
Ayrıca toprağın biyolojik özellikleri antropojenik aktivitelerin (tarımsal, endüstriyel vs.), topraktaki etkilerinin izlenmesinde uzun zamanda değişimler gösteren fiziksel ve kimyasal özelliklere kıyasla daha hızlı ve net tepkiler verirler.
Toprakta PPÜ kirliliğinin toprağın fiziksel ve kimyasal tabiatına aykırı olmayan biyolojik yöntemler ile giderilmesi (biyoremidasyon) son zamanlarda toprak ekolojik çalışmalarında giderek ilgi toplayan bir çalışma disiplinidir.
Biyoremidasyonun temel prensibi kısaca “bir çevredeki kirletici unsuru, karbondioksit ve su gibi zararsız parçalanma ürünlerine dönüştürme yeteneğindeki mikroorganizmaları teşvik ederek ortadan kaldırmak” şeklinde ifade edilebilir. Toprakta yaşayan mikroorganizmalar neredeyse bütün organik ve çoğu inorganik kirleticiyi biyolojik olarak parçalama veya yapısını değiştirme yeteneğindedir.
PPÜ’nin bünyesini oluşturan belirli hidrokarbonlara veya hidrokarbon gruplarına yönelip kısa sürede onları tüketerek bulunduğu ortamdan uzaklaştıran mikroorganizmalar üzerine yapılmış çok sayıda araştırma bulunmakla birlikte toprak mikroorganizmaları kullanılarak toprakta hidrokarbon ayrışmasının etkin bir şekilde giderilip giderilemeyeceği noktasındaki bilgi birikimimiz henüz sınırlıdır. Ayrıca bu tür mikroorganizmalar veya mikroorganizma karışımları dünyanın farklı coğrafyalarında, farklı çevresel koşullar altındaki toprak ekosistemlerinde incelenmiştir.
Türkiye sınırları içinde PPÜ’ne bağlı kirliliğin giderilmesi konusunda ülkemizin bulunduğu çevresel koşullarda, diğer ülke topraklarından farklı karakteristiklere sahip topraklarda laboratuvar ve arazi çalışmaları ile de test edilmesi gerekmektedir. Bu bağlamda araştırmanın temel hedefi, gelecekte ortaya çıkabilecek petrol ve benzeri organik kirleticilerin ortadan kaldırılmasında faydalanılabilecek bir yöntem ve materyal geliştirmektir. Bunun için temel olarak petrol ve benzeri organik kirleticilerin elimine edilmesinde ekonomik ve çevreye dost “biyolojik iyileştirme (biyoremidasyon)”
yaklaşımı model alınacaktır.
Bu yaklaşım içerisinde “Batman rafinerisi rafineri atıkları biriktirme sahası”,
“Adıyaman TPAO petrol kuyuları istasyon içi petrol suyu biriktirme alanından” ve Adana’da bulunan “BTC Ceyhan Ham petrol yükleme terminal sahasından” alınan toprak örneklerinden izole edilen bakterilerin hidrokarbon parçalama yeteneklerinin ve biyoremidasyon güçlerinin belirlenmesi yapılarak sonuçlar ortaya konulmuştur. Petrolü parçalama yeteneği belirlenen bakteriler daha sonra kirlenmiş toprağa uygulanarak ham petrol ayrışma oranındaki değişmeler izlenmiştir. Bu amaca yönelik olarak deneysel koşullarda üç temel biyoremidasyon uygulamasının (biyolojik çoğalım, biyolojik uyarım ve bu iki yaklaşımın birleşik uygulaması) ham petrolden kaynaklanan kirliliğin giderilmesindeki etkinliği test edilmiştir.
2. KAYNAK ARAŞTIRMASI
2.1 Petrol Kirliliği Üzerine Yapılan Araştırmalar
Gelişen teknoloji ile birlikte hızla büyüyen sanayi ve endüstriyel atılımlar, daha fazla enerji talebini beraberinde getirince petrol ve petrol türevlerinin tüketimi katlanarak artmıştır. Dünyada her bir yılda üretilen petrol ve türevleri 3,500 milyon ton artış göstermektedir (Anonymus 1992). Petrol ve petrol türevlerine (PPÜ) olan bu talep daha fazla oranda petrolün yeraltından çıkarılması, işlenmesi, ülkeler veya ülkelerarası olarak bir yerden başka bir yere taşınması faaliyetlerini gerektirmiştir. Petrol taleplerindeki artış üretiminde, taşınmasında ve arıtılmasında artış ile sonuçlanır (Gutnick ve Rosenberg 1997).
Ancak boru hattı taşımacılığı beraberinde çeşitli çevre sorunlarını da getirmektedir.
Örneğin kaza, dökülme ve sızıntı gibi olaylara bağlı olarak boru hattı, biriktirme istasyonları ve rafineri çevrelerinde doğal veya tarımsal bitki örtüsü altındaki topraklar zarar görmektedir (Şekil 1.1). Kısaca ifade etmek gerekirse, petrol ürünlerinin yapısında bulunan düşük çözünürlüklü ve yüksek molekül ağırlıklı bileşenler öncelikle toprağa strüktürel yapı kazandıran hava ve su ile dolu boşlukları işgal ederek toprak organizmaları için gereken hava ve su kaynaklarını sınırlar (Şekil 1.2). Böylece toprağın fiziksel-kimyasal-biyolojik yapısı bozulur ve tarımsal, endüstriyel veya rekreasyonel nitelikleri kayba uğrar.
Şekil 1.1 Ülkemizde petrol boru hattının patlaması sonucu meydana gelen kirlilik (Yığınak Köyü – Ceylanpınar – Şanlıurfa)
Şekil 1.2 Toprağın petrol kirliliğine bağlı olarak fiziksel-kimyasal-biyolojik yapısının bozulması
Topraklara dökülen ham petrol ve petrol ürünlerinin sonuç ve etkileri çeşitli çalışmalara daima konu olmuştur (Atlas 1977, Leahy ve Colwell 1990, Lee vd. 1993).
Odu (1977) yaptıkları araştırmada, petrol ve petrol türevlerinin mikrobiyal ayrışmasının oldukça önemli olduğunu ve petrolün, karbon kaynağı ve hidrokarbon içeriği bakımından çok zengin olduğunu bildirmiştir. Topraktaki mikroorganizmalar tarafından karbondioksit çıkışı aerobik mikroorganizmalar tarafından kolayca oksitlenebilir.
Bununla birlikte tanımlanan hidrokarbonlar ve ham petrollerin kimyasal karışımlarının mikrobiyal kullanımı ile ilgili oldukça fazla bilgi vardır. Birçok araştırmacı da benzer sonuçlara ulaşmıştır (Atlas 1981, Atlas ve Bartha 1992, Steffan vd. 1997).
Ham petrolün kimyasal bileşimi oldukça karmaşıktır. Tipik bir ham petrol örneği, 18 farklı hidrokarbon ailesine ait yaklaşık birkaç bin kimyasal madde içerir (Cooney 1980).
Miller vd. (1981), petrol fraksiyonlarından olan PAH’ların, petrol dökülmesi ve fosil yakıtlarının tamamen yanmaması sonucu çevreye atılan yaygın organik kirleticiler olduklarını ve bunların özellikle toksik olduklarını, ayrıca PAH’ların moleküler büyüklüğü arttığı gibi, çevresel direnci, genetik toksisitesi ve kanserojen etkisinin de artığını bildirmişlerdir.
Mc Bride (1981), humik maddeler, toprak matriksi içinde hava ve nem akışını sağlamakta ve daha fazla kirleticiye ve besin maddesine maruz kalan mikroorganizmalar ile birlikte kirliliğin üstesinden gelmektedir. Ayrıca toprak mikroorganizmalarının gelişmesine yardımcı olan mikrobesin elementlerinin toprak yüzeylerinde tutulmasını sağladığını bildirmiştir.
Wang ve Bartha (1990), ham petrol ile kirlenmenin toprakları nasıl etkilediğini ortaya koymuşlardır. Ham petrol ve petrol türevleri ile kirlenmiş toprakların evrensel problem oluşturduğunu ve ham petrol hidrokarbonlarının boru hattı sızıntısı, tanker kazaları gibi toprağa doğrudan dökülme ile sonuçlanan kazalarda ve kısmen yanan petrol partiküllerinin havaya karışması sonucu bulaşmakta olduklarını bildimişlerdir.
Atlas (1991), yayılımı kontrol altına alınmadığında petrolün doğal ekosisteme büyük zararlarının olduğunu bildirmiştir.
Alvarez vd. (1991), petrol ile kirlenmiş toprakların bulunduğu ekosistemde yaşayan canlıların zarar göreceğini ve bu süreçle birlikte genetik bozuklukların ve hatta ölümlerin meydana gelebileceğini açıklamışlardır.
Huesemann ve Moore (1993), ham petrolün yüzlerce hidrokarbondan oluşan yüksek kompleks karışımlar olduğunu belirtmiş ve ham petrolü oluşturan bileşenleri 3 sınıf altında toplamışlardır. Bunlar sırası ile sature hidrokarbonlar, aromatik hidrokarbonlar ve polar organik hidrokarbonlar olarak sınıflandırmışlardır.
Walworth ve Reynolds (1995), ham petrolle kirlenmiş topraklar bitki gelişiminin olumsuz yönde etkilenmesine neden olmakta ve yer altı su kirliliğinin başlıca kaynağını oluşturmaktadır.
Chaîneau vd. (1995), fiziksel ve biyolojik süreçlere rağmen, hidrokarbonların uzun zaman boyunca toprakta kalabildiğini bildirmişlerdir.
Al-Awadhi vd. (1996), Körfez savaşı sırasında ham petrolle kirlenmiş toprakları, %3’e kadar ham petrolle kirlendiğinde hafif kirli ve %6-8 arasında ise şiddetli kirlenmiş olarak sınıflandırmışlardır.
Yeung vd. (1997), PPÜ’nin yüksek oranlarda doğal kaynaklara karıştığı veya bulaştığı durumlar her zaman kritik çevre ve sağlık sorunlarına neden olmuştur. Araştırmacılar bu tarz bulaşmaları temizlemek ve ortadan kaldırmak için petrol arama, çıkartma, taşımacılık ve işleme faaliyetlerinin artışına paralel olarak yeni teknoloji ve yaklaşımların geliştirilmesine yönelik giderek artan çabalar sarf edildiğini bildirmişlerdir.
Rhykerd vd. (1998), parçalanması zor, karmaşık bileşikler ve ağır metaller nedeniyle PPÜ bulaşmış alanların toprak kaynağının arzu edilen amaca (tarımsal, endüstriyel ve rekreasyonel) hizmet edemeyecek şekilde fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikler açısından bozulmasına neden olduğunu açıklamışlardır.
Al-Daher vd. (2001), ham petrol topraklara fiziksel, kimyasal ve biyolojik olarak zarar verir. Ayrıca insan ve diğer birçok canlı açısından öldürücü niteliklere sahip kompleks petrol bileşenleri (polisiklik aromatik hidrokarbonlar, benzen ve türevleri, siklo-alkan zincirleri), çevre su kaynaklarına ulaşarak su kirliliği gibi başka çevre sorunlarına da neden olduğunu açıklamışlardır.
Rittmann ve McCarty (2001), aromatik ve alifatik hidrokarbonların ham petrolün ana öğesi olduğunu, reçineler ve asfaltların çevrede daha kararlı iken aromatik ve alifatik hidrokarbonların anaerobik bakteri türleri ve mantarlar tarafından biyolojik olarak ayrıştırılabildiklerini savunmuşlardır.
Caravaca ve Roldan (2003), petrol ürünlerinin yapısında bulunan düşük çözünürlüklü ve yüksek molekül ağırlıklı bileşenlerin, toprağa strüktürel yapı kazandıran hava ve su ile dolu boşluklarının dengesini bozarak organik madde dönüşümleri için gereken hava ve su kaynaklarını sınırlandıklarını ve dolayısı ile olağan biyolojik aktiviteleri olumsuz etkilediklerini belirtmişlerdir.
Franco vd. (2003), ham petrolün toprak için fiziksel, kimyasal ve biyolojik olarak oldukça yüksek yoğunlukta toksin bileşikler içeren (poliaromatik hidrokarbon, polisiklik aromatik hidrokarbonlar, benzen, sikloalkan zincirleri) olduğunu bildirmişlerdir.
Chaîneau vd. (2005), arazi üzerinde hidrokarbonların büyük miktarı her yıl ekstrakte edilir, üretilir, rafine edilir ve kullanılır buna rağmen dikkatli kullanımdaki, taşımadaki ve tutulumdaki ilerlemeler toprak çevresine girişini hâlâ engelleyememiştir.
2.2 Petrol Kirliliğinin Giderilmesinde Kullanılan Yöntemler
Petrol ve türevleri ile kirlenmiş toprakların iyileştirilmesinde kullanılan süreçleri 3 grup altında toplayabiliriz. 1- Fiziksel ve kimyasal süreçler (toprağın sürekli olarak karıştırılması, oksidasyon – redüksiyon, mobilizasyon – immobilizasyon, toprağın
uçurulması, yakma, kirleticilerin eritilerek yok edilmesi) 3- Biyolojik süreçler (bitki kullanarak, arazide işleyerek arıtma, biyolojik uyarım ve biyolojik çoğalma). Knox vd.
(1986), PPÜ ile kirlenmiş topraklarda “hangi metodu kullanmak daha başarılı olacaktır”
sorusunu sormadan geçilemeyeceğini, örneğin fiziksel metotların zararlı organik bileşikleri yok etmede biyolojik yöntemler kadar efektif olmadığını belirtmişlerdir.
Sadece bakteri ya da mantarlar hidrokarbon karışımlarını parçalamada; bakteri, maya ve mantar karışımına göre yaklaşık 2 kat daha fazla etkindir. Shailubhai (1986)’e göre doğal sistemlerde daima karışık mikrobiyal popülasyonlarla karşılaşılır. Bazı hidrokarbon parçalama yeteneği olan cinsler çizelge 1.1’de verilmiştir.
Çizelge 1.1 Toprakta hidrokarbon parçalama yeteneği olan türler (Shailubhai 1986)
Bakteri Aktinomiset Mantar Maya
Pseudomonas spp. Actinomyces spp. Aspergillus spp. Candida spp.
Bacillus spp. Endomyces spp. Cephalosporium spp. Rhodotorula spp.
Bacterium spp. Nocardia spp. Cunninghamella spp. Torula spp.
Clostridium spp. Torulopsis spp.
Thiobacillus spp. Trichoderma spp.
Methanobacterium spp. Saccharomyces spp.
Enterobacter spp.
Atlas (1991), petrolle kirlenmiş toprakların mikrobiyal aktivite ile ayrıştırılmasının, fizikokimyasal uygulamalar için oldukça kapsamlı, alternatifli ve ekonomik yönden verimli olacağını bildirmiştir.
Song vd. (1992), zararlı atıkların örneğin dibenzofuranların (PCDF); benzen, fenol ve azot oksitlerin oluşması ile meydana gelmesi olduğunu bildirmişlerdir.
Atlas ve Bartha (1992), mikrobiyal kominitenin toprakta ayrışma süreçlerinin çoğunun gerçekleştirilmesinde ve doğal atık maddelerin ve sentetik organik bileşiklerin ayrışması ve dönüşümünde yerinin doldurulamayacağını bildirmişlerdir.
Eckenfelder ve Norris (1993), yıllardır petrol ile kirlenmiş toprakların iyileştirilmesinde kirleticinin toprak yüzeyinden kazınıp başka yere götürülmesi, yakılması, havalandırılarak bertarafı gibi fiziksel ve kimyasal yöntemlerin kullanıldığını bildirmişlerdir. Bu metotların hem pahalı hem de oldukça işgücü gerektiren çalışmalar olduğunu, ayrıca bu geleneksel temizleme metotları ile kirleticilerin topraktan tamamen uzaklaştırılmasının mümkün olmadığını savunmuşlardır.
Norris (1994), biyolojik iyileştirme tekniklerinden biyoremidasyonu hızlandırmak ve biyolojik parçalanmayı en uygun hale getirmek için besin ilavesi, pH, sıcaklık gibi faktörleri kontrol altında tutmak gerektiğini bildirmiştir.
Nito vd. (1997), petrol ürünlerinin parçalanması sonucu en önemli problemin zararlı atıkların örneğin benzen, fenol ve azot oksitlerin meydana gelmesi olduğunu açıklamışlardır.
Genel olarak bakıldığında PPÜ’den temizleme ve arındırma teknolojilerinin kirli toprak katmanın kazınması, yakılması ve arazi yükseltme-alçaltma işlemleriyle gömülmesi gibi oldukça masraflı uygulamaları içerdiği görülmektedir (Bonnier vd. 1980, El-Nawawy vd. 1987, Rhykerd vd. 1998).
Bu bilgilerin ışığında, petrol ile kirlenmiş toprakların iyileştirilmesinde, bu kirleticilerin topraktan uzaklaştırılmasında kullanılan biyolojik iyileştirme yöntemleri ele alınacaktır.
2.3 Biyolojik İyileştirme
Hayvansal, bitkisel ya da mineral kökenli kimyasallar doğadaki dengeyi etkilemeyerek doğal süreçlere tabi olarak başka formlara dönüşür, parçalanır veya sabit hale gelirler.
Biyolojik iyileştirme çevre kirliliğini gidermede doğadaki doğal süreçlerin sürdürülebilirliğini sağlar.
Tisdale ve Nelson (1975), asit radikallerinin artması gübrelerin nitrifikasyon prosesinden kaynaklandığını açıklamıştır. C/N oranının azalması remediasyon uygulamaları içinde kontrol hariç başarılı olunduğunu göstermiştir. C/N oranının artmasının mikrobiyal populasyon için metabolik maddelerin eksikliği; örneğin havalanma ve inorganik besin kaynaklarından ileri geldiğini bildirmişlerdir. C/N oranı ve TPH korelasyonunun ise (negatif) önemli olduğunu bildirmişlerdir.
Hidrokarbonlar, toprağa bulaştığında toprak biyolojik aktivitesinde ve fiziksel koşullarında değişikliğe neden olabilir (Odu 1977). Buna bağlı olarak kirlenmiş
toprakların iyileştirilmesi için uygun yöntemlerin gelişimi ve seçimi gerekli görülmüştür (Morgan ve Watkinson 1989).
Tabatabai (1977), mikrobiyal aktivite ölçümlerinin aslında kirlenmiş toprakların kirlilik derecesinin en iyi belirleyicisi olarak görüldüğünü bildirmiştir.
Odu (1978), petrol hidrokarbonlarının biyolojik olarak ayrışması için makro ve mikro besin elementlerine gereksinim vardır.
Atlas (1978), tek bir mikrobiyal türe göre karışık mikrobiyal popülâsyonların petrol kirleticilerinin yoğun bir şekilde parçalanmasında genel olarak daha etkilidir. Bazı yüksek molekül ağırlıklı PAH’ların daha az toksik ürünlere mineralizasyonu ya da metabolik olarak oksitlenmesinde, kısmen parçalanmasında, farklı grup bakteriler ve mantarlar rol oyanayabilir.
Odu (1978), makro besin elementleri, genellikle azot ve fosfor, biyolojik ayrışma için belli başlı sınırlayıcıdır. Bu besin maddelerinin uygulanması doğrudan doğruya topraklarda petrol ayrışmasını arttırabilir.
Dibble ve Barta (1979), sulu petrol çamurunun veya petrol atığının ayrışması için C:N ve C:P oranının yaklaşık olarak 60:1 ve 800:1 olduğunu bildirmişlerdir.
Dibble ve Barta (1979), petrol hidrokarbonlarının biyolojik olarak ayrışması için makro ve mikro besin elementlerinin varlığına ihtiyaç duyulmakta olduğunu bildirmişlerdir.
Makro besin elementleri, genellikle azot ve fosfor biyolojik ayrışma için başlıca sınırlayıcı olduğu ve bu besin maddelerinin ilave edilmesinin doğrudan doğruya topraklarda petrol ayrışmasını teşvik edebileceğini ya da uzun süreli inkübasyona gerek duyacağı belirtilmiştir.
Dibble ve Barta (1979), yapmış oldukları laboratuvar çalışmasında, petrol ile kirlenmiş toprakların CO2 çıkışını takip ederek gözlemlemişlerdir. Değişen toprak nemi, pH, mikro element, organik materyal ve inkübasyon sıcaklıkları gözlenmiştir. En iyi biyoremidasyon pH’sının 7,5-7,8 , C/N oranının 60/ 1 ve inkubasyon sıcaklığının 20
◦C olduğunu bildirmişlerdir. En iyi C/N/P oranının 100/10/1 olması gerektiğini fakat bu oranları doğru olarak koruyabilmenin pek mümkün olmadığını bildirmişlerdir.
Hillel (1980), toprağa düşük yoğunluklu organik materyallerin karıştırılması toprağın hacim yoğunluğunu azaltır ve poroziteyi arttırarak oksijen difüzyonunu ve agregat stabilitesini arttırır. Bu tip değişimler toprakta havalanmayı ve mikrobiyal aktiviteyi de arttırdığını açıklamışlardır.
Mills ve Wassel (1980), mikrobiyal kominite yapısındaki ve çeşitliliğindeki değişikliklerin genellikle kimyasal ve fiziksel strese tepki olarak azaldığını bildirmişler ve bu görüş daha sonraki yıllarda (Atlas 1981, Atlas 1991) yapılan çalışmalarla da desteklenmiştir.
Atlas (1981), petrolün karbon kaynağı ve hidrokarbon içeriği bakımından çok zengin olduğunu bildirmiştir.
Atlas (1981), nötral pH’daki topraklarda bakterilerin biyolojik ayrışma aktivitelerini daha iyi gerçekleştirdiğini bildirmiştir. Organizmaların sistemde yarayışlı besin maddelerini tükettiklerini ve sistem içindeki bakterilerin büyüme fazının azalmaya başlamasından sorumlu olarak toksik bileşiklerinin girişinin mümkün olabileceğini bildirmiştir.
Fedorak vd. (1984), bir çok bakteri, siyanobakteri, mantar ve maya doğal bir ortamda bulunur ve birlikte veya bağımsız olarak aromatik hidrokarbonları metabolizmaları için kullanırlar.
Bossert ve Bartha (1984), topraktaki C/N/P için 100/10/1 oranının en iyi olduğunu bildirmişlerdir.
Jack vd. (1985), farklı biyolojik iyileştirme mekanizmaları için mikroorganizmaların türleri incelendiğinde, hidrokarbonların parçalanmasında Pseudomonas, Arthrobacter ve bazı diğer aerobik bakterilerin etkili olduğunu ve Bacillus, Clostridium ve Desulfovibrio türlerinin çeşitli gaz ve kimyasallar üretebildiğini açıklamışlardır.
Bausum ve Taylor (1986), petrol ile kirlenmemiş ekosistemlerde mikrobiyal kominitenin hidrokarbonları kullanması % 0,1’den daha azdır, petrol ile kirlenmiş ekosistemlerde %100’e yakın kullanımları söz konusudur.
Sandvik vd. (1986) yaptıkları 9 aylık biyoremidasyon çalışmasında %45 petrol parçalanması gerçekleştiğini bildirmişlerdir.
Von Wedel vd. (1988), toprağın petrollü hidrokarbonlardan kaynaklanan kirliliği ortadan kaldırmak için kendiliğinden savunma mekanizmaları oluşturduğu düşünülmüş ve ancak bu mekanizmalar o anki çevresel koşullar ve biyolojik çeşitliliğin durumuna göre biyoremidasyonun başarısını etkileyebileceğini ve PPÜ bulaşmış toprakların en uygun biyoremidasyon için aerobik koşulların varlığının çok önemli olduğunu bildirmişlerdir. Aynı zamanda toprakta oksijen varlığı mikrobiyal aktivite, toprak
tekstürü, su içeriği ve derinliğe bağlı olduğunu ve düşük oksijenli koşullarda petrollü hidrokarbonların biyoremidasyonun sınırlandığını tespit etmişlerdir.
Morgan ve Watkinson (1989), hidrokarbonun biyolojik olarak ayrışma yoğunluğu ve mevcut yerli mikrobiyal populasyonların varlığı; oksijen, su kapsamı, kalite, kantite, besin maddesi yarayışlılığı, pH, sıcaklık, kalite, kantite, kirleticilerin biyolojik yarayışlılığı ve toprak özellikleri gibi birçok çevresel faktör tarafından etkilenmektedir.
Song vd. (1990), petrol hidrokarbonları ve petrol ile kirlenmiş çevrelerde bakteri kullanımına izin verilebilir. Çünkü onlar enerji kaynağı olarak petrolü kullanma ve parçalama yeteneğine sahiptirler.
Ellis vd. (1990), C:N:P oranının 70:5:1’lerde korunarak pilot bir bölgede yaptıkları çalışmalarında, 15 hafta içinde petrol hidrokarbonlarında 185 mg kg-1’dan 26mg kg-1’a kadar azalmanın olduğunu vurgulamışlardır.
Wang and Bartha (1990), C:N:P oranının petrol ile kirlenmiş topraklarda petrolün biyolojik olarak ayrışması için oldukça önemli olduğunu ve biyolojik ayrışmanın uyarılması için C:N oranının 200:1 ve C:P oranının 1000:1 olmasının uygun olacağını belirtmişlerdir.
Nannipierri vd. (1990), toprakta bazı enzim aktivitelerinin eş zamanlı ölçümleri, ayrıntılı mikrobiyal aktivitelerin ve onun çevresel stres ve yayılan kirliliğe tepkisini belirlemek için tek başına enzim aktivite ölçümlerinden daha geçerli olabildiğini görmüşlerdir. Bunun sonucunda da sürdürülebilir toprak yönetiminin tarladaki temel sorunlarından biri olan topraktaki mikroorganizmaların üstlendiği fonksiyonların çeşitliliği hakkında bilgi vermektedir (Burns 1982, Reber 1992, Kennedy ve Smith 1995).
Lyman vd. (1990), yaygın olarak üst yüzey toprağında bulunan bakteriler petrol hidrokarbonlarını parçalama yeteneğindedir, bununla beraber kabul edilemeyecek
Hutchins vd. (1991), hidrokarbon ayrışmasında nitratın olumsuz etkisinin olduğunu saptamışlardır. PAH’ların parçalanmasında besin maddelerinin eksikliği aromatik ayrıştırıcı mikroorganizmaların tepkisizliği ile sonuçlandığını vurgulamışlardır.
Madsen (1991)’e göre biyoremidasyon; kirleticilerin üzerine biyolojik özellikle mikrobiyolojik katalitik etkinin aniden başladığı bir süreçtir. Özellikle biyoremidasyonun hedefi hidrokarbon parçalayan mikroorganizmalar için uygun durumdur (Wang ve Bartha 1990).
Atlas ve Bartha (1992), toprakta mikroorganizmalar tarafından petrol parçalanmasının ardından son ürünü olarak CO2 çıkışı ve H2O olduğunu ortaya koymuşlardır.
Wittich (1992), mikroorganizmaların değişik çevreyle ilgili koşullara ayak uydurabilme yetenekleri nedeniyle, doğada normal olarak biyolojik olarak ayrılması çok zor olan bileşiklerde aerobik ve anaerobik koşulların birleşimi ile örneğin klorlu hidrokarbonların da ayrıştırılması mümkün hale getirilmiştir şeklinde açıklamıştır.
Atlas vd. (1992), hidrokarbonların biyolojik olarak ayrışma yoğunluğu, mevcut mikrobiyal popülâsyonlar, oksijen, su kapsamı, besin maddesi yarayışlılığı, pH, sıcaklık, kalite, kantite, kirleticilerin biyolojik yarayışlılığı ve toprak özellikleri gibi birçok çevresel faktör tarafından etkilenir. Bazı kirlenmiş alanlarda, mikrobiyal ayrışma için koşulların oldukça sınırlayıcı olabildiğini vurgulamışlardır.
Amadi (1992)’ye göre; çeşitli hayvan gübresi, bitki sap-saman artıkları gibi organik materyal ilaveleri küçük porlar boyunca havalanma koşullarını iyileştirdiği gibi toprağın su tutma kapasitesini de arttırmakta ve dolayısı ile biyoremidasyon süreçlerini de büyük katkıda bulunmaktadır.
El-Nawawy vd. (1992), 112 günlük petrol hidrokarbonlarının parçalanmasını %71 olarak bildirmişlerdir.
Huesemann ve Moore (1993), kumlu topraklarda petrol hidrokarbonlarının tipinin etkili olduğunu ve hafif – orta ham petrolün biyolojik parçalanması ağır ham petrolün parçalanmasından daha yoğun olarak görülmekte olduğunu bildirmişlerdir.
Wagner ve Miehlich (1993) ve Kaestner vd. (1993)’e göre, fuel oil’in önemli bir kısmı humik maddeler ve kil gibi toprak kolloidleri üzerinde kuvvetli bir şekilde tutulmaktadır. Bununla birlikte belirli bir kısmı, mikrobiyal biyokütle ya da mikrobiyal metabolitler içinde tutulur. Fuel oil bazı mikroorganizmalar için toksin olabilir. Ama bazı organizma grupları içinse kolay kullanılabilen bir substrat olduğunu ortaya koymuşlardır.
Marschner vd. (1993), toprak mikrobiyal varlığı biyolojik ayrışmanın temsilcisi olarak kabul edildiğini, çözünen organik bileşiklerin ayrışması ve organik kirleticilerin topraktan uzaklaştırılmasında başlıca önemli mekanizmalar olduğunu belirtmişlerdir.
Oudot vd. (1993), çok özel mikroorganizmaların karışık mikroorganizma kültürleri kadar etkin olduğunu tespit etmişlerdir.
Amadi ve Odu (1993), petrol uygulanmış topraklarda bakteri popülasyonunda ilk başlarda bir artış olduğunu ve biyolojik ayrışmanın ilerlediği aşamalarda bakteri popülasyonunda bir azalmanın olduğunu belirtmişlerdir.
Guetzloft ve Rice (1994), humik maddelerin, mikroorganizmaların mevcut oldukları suda çözünürlüklerinin arttığını bildirmişlerdir.
Norris (1994)’e göre, hidrokarbonun biyolojik olarak ayrışma yoğunluğu, birçok çevresel faktör tarafından etkilenir. Bazı kirlenmiş alanlarda, mikrobiyal ayrışma için koşullar çoğunlukla sınırlayıcı olabilir. Sıcaklık, besin maddesi ilavesi, havalanma koşulları ve pH’nın uygun şartlarda olması biyolojik ayrışma için oldukça önemlidir.
Bell vd. (1994), petrol ile kirlenmiş toprakların TPH’nı yaygın olarak temizleme standartların bulunmadığını ve bu standartların ulusal veya uluslararası kurumlarla benimsetilmesi gerektiğini vurgulamışlardır. Araştırmacılar ayrıca, petrol üretimi (gaz, dizel, ve diğer petrol ürünleri) ve toprak yüzeyine dökülmelerin ve sızıntıların önlenebilmesi için başlıca yönetmeliklerin belirlenerek geliştirilmesi gerektiğini belirtmişlerdir.
Rouse vd. (1994), petrolle kirlenmiş bölgelerden polisiklik aromatik hidrokarbonların (PAH) biyolojik olarak giderilmesinde humik asitlerin etkisini incelemişlerdir.
PAH’ların biyolojik olarak ayrışabilirliğinin değerlendirilmesi için kirleticilerin kullanımı incelenmiş fakat ya azalan yada artan karışık sonuçlar elde edilmiştir. Yapılan çalışmada toprak ve petrol ile çevrili mikroorganizmaların bulunduğu çevrede mineralizasyonu belli bir dereceye kadar etkilediği görülmüştür. Tüm petrollü örnekler dikkate alındığında humik asitin varlığının hidrokarbon ayrışmasına yardımcı olduğunu açıklamışlardır.
Providenti vd. (1995), hiçbir mikrobiyal tür tek başına bütün petrol hidrokarbonlarını parçalama yeteneğinde değildir. Hidrokarbonların degradasyonu farklı mikrobiyal varlıkların birlikte aynı ortamda yaşamaları ile gerçekleşir.
Brookes (1995), diğer metotlarla henüz keşfedilemeyen mikrobiyal biyokütle toprak organik maddesinde uygun olmayan değişiklikler için erken uyarıcı olarak kullanılabilir. Petrol bulaşan topraklardaki, ürün gelişimi olumsuz yönde etkilenir, bulaşmanın derecesine bağlı olarak ürün gelişimi aylarca hatta birkaç yıl sürebildiğini belirtmişlerdir.
Senesi ve Miano (1995), yüksek pH değerleri ve yüksek hümik madde konsantrasyonları suyun yüzey tansiyonunu bastırır. Buda sulu çözeltilerde hidrofobik ve hidrofilik substratlar ile birlikte humik maddelerin etkileşimini kolaylaştırır ve toprakların ıslanabilirliliğini arttırır. Organik kirleticiler katılarda humik maddeler ile birbirlerini etkilediğini ve çeşitli yollarla fazlara ayrılabildiğini açıklamışlardır.
Atlas (1995)’a göre toprakta hidrokarbonların biyolojik olarak parçalanmasında birçok çevresel faktör etki eder, bunlar var olan mikrobiyal populasyon, oksijen ihtiyacı, pH, toprak nemi, sıcaklık, besin elementi alınabilirliği, organik madde, kirleticilerin biyolojik yarayışlılığı ve toprak özellikleridir.
Huesemann (1995) farklı yağlarla kirletilmiş toprakların TPH parçalanmasında kısıtlarını ve kapsamlarını test etmiş ve alkanların ve monosikliklerin %90’nının aromatik bileşiklerin %50-70’inin parçalandığını bildirmiştir. Tam olarak biyoremidasyonun etkinliğini belirleyen bu çalışmada, biyoremidasyonun etkinliğinin hidrokarbonların tipine bağlı olduğu ve toprak tipi, besin elementi ilavesi, mikrobiyal topluluğun ve uygulama durumlarından etkilenmediği belirtilmiştir.
Lesage vd. (1996), humik maddeleri; hidrokarbonların biyolojik olarak iyileştirilmesinde kullanmışlardır. Başka benzer bir çalışmada Roy vd. (2002) tarafından yapılmıştır.
Johns ve Nyer (1996), fitoremediasyon; yeşil temizleme, vejatatif temizleme, agroremediasyon olarak adlandırmışlardır. Bitkilerin kök sistemlerinin bu alanlardaki reaksiyonlar için çok önemli olduğunu bildirmişlerdir. Bu sürecin özellikle killi bünyeli topraklarda daha kullanışlı olduğunu açıklamışlardır.
Hurst vd. (1996), N ve P döngüsünü içeren çalışmada; dehidrogenez aktivitelerinin ve hidrolaz aktivitelerinin (üreaz, proteaz, fosfataz) hidrokarbonlar ile kirlenmiş topraklar tarafından teşvik edildiğini bildirmişlerdir.
Schinner vd. (1996)’e göre, toprak biyolojik araştırmaları (enzim aktivitesi, mikrobiyal sayım, toprak mikrobiyel biyokütlesi gibi), kirleticilerin etkilerinin sürekliliği, çeşidi ve yoğunluğu, toprakların metabolik aktiviteleri ve yaşayan mikroorganizmaların varlığı hakkında bilgi verir (Van Beelen vd. 1997).
Komukai-Nakamura vd. (1996) tarafından yapılan bir çalışma Acinetobacter spp. ve Pseudomonas putida kullanarak yapmış oldukları çalışmada, Acinetobacter spp.
(T4)’ün alkanları ve diğer birçok hidrokarbonlu bileşiği parçalayarak ürettiği metabolitler (hücresel ayrışma ürünleri) üzerinde Pseudomonas putida (PB4)’ün gelişmeye başladığını ve sonrasında Pseudomonas putida (PB4)’ün ham petrol içindeki aromatik bileşikleri ayrıştırdığını not etmiştir. Bu durum büyük bir olasılık ile iki bireyin sinerjistik etkileşimleri ile ilgilidir.
Desai ve Banat (1997), diğer yandan biyoremidasyon yöntemleri petrol hidrokarbonlarının topraktan elimine edilmesinde çevreye uyumlu, daha az maliyetli uygulama teknolojileri içermesi ve daha ekonomik alternatifler sunması nedeniyle giderek artan bir ilgi görmekte olduğunu bildirmişlerdir.
Steffan vd. (1997), petrol ve petrol ürünlerinin, mikrobiyal ayrışmasının oldukça önemli olduğunu bildirmişlerdir. Ayrıca tanımlanan hidrokarbonlar ve ham petrollerin kimyasal karışımlarının mikrobiyal kullanımı ile ilgili bilgiler elde etmişlerdir.
Obire ve Okudo (1997), yaptıkları çalışmada, mikroorganizma popülasyonlarının petrol ile kirlenen çevrede nispeten temiz çevredeki mikroorganizmalardan farklı oranda bulunduklarını açıklamışlardır.
Walter vd. (1997), katabolik fonksiyonlara sahip mikroorganizmaların hücre kütlesine kodlanarak, geliştirilen katabolik mikroorganizmaların toprağa aşılanması ve kimyasal bileşiklerin özellikle bu mikroorganizmalar tarafından zararsız biyolojik artıklara dönüştürülmesi şeklinde tanımlanabilir. Petrol hidrokarbonları açısından bu zararsız ürünler karbondioksit, su ve metan olarak sıralanabilir.
Margesin vd. (1997), biyolojik iyileştirme sürecinde ayrışan çevresel kirleticiler için yerli ve yabancı mikroorganizmaların kullanımının mutlak gerekli olduğunu bildirmişlerdir.
Margesin vd. (1997), topraklarda, mevcut mikroorganizma sayıları ve türleri, mikrobiyal ayrışma için uygun şartlar (oksijen, besin maddesi, sıcaklık ve pH), hidrokarbonların mikrobiyal ayrışma oranı, kirleticilerin kantititesi; kalitesi ve biyolojik yarayışlılığı ve partikül dağılımı gibi toprak özelliklerini içeren biyolojik ve fizikokimyasallar olaylar tarafından etkilenmekte olduğunu açıklamışlardır.
Olivera vd. (1997), bir kirleticiyi parçalama yeteneğindeki mikroorganizmaların söz konusu kirleticiye maruz kalınan doğal koşullardan izole edilebileceğini bildirmişlerdir.
Carmichael ve Pfaender (1997), gübrelenen topraklarda mikrobiyal biyokütle daima yüksek bulunmuştur. Bununla birlikte hidrokarbonun biyolojik ayrışma oranının tesadüf olmadıgını, hidrolarbon ile temasta bulunan topraklarda petrolün varlığı aktif türlerin ayrıştırma yeteneklerinin enzimatik olumlu etkileri ile sonuçlandığını savunmuşlardır.
Morrison (1997), kompost çalışmasında kontrol uygulamasında %44, bakteri uygulamasında ise % 71 hidrokarbon parçalanması olduğunu bildirmiştir.
Torstensson vd. (1998), toprak mikrobiyal varlığı organik maddenin önemli bir bileşenidir; bakteriler, aktinomisetler, mantarlar, protozoalar, algler ve diğer mikro faunayı içine alacak şekilde toprağın yaşayan kısmı olarak ifade edilebilir. Genellikle bitki kökleri ve solucanlar gibi 5 x 10-3 µm3’den daha büyük boyutlara sahip toprak faunası üyeleri bu tanıma girmez. Mikrobiyal biyokütlenin büyüklüğü önemli olarak kabul edilmektedir. Dolayısıyla yüksek seviyede mikrobiyal varlık içeren topraklar, hem daha fazla besin maddesi depolanmasında hem de sistem sayesinde daha fazla besin döngüsünde yer alabilir olduğunu açıklamışlardır.
Filauro vd. (1998) yaptıkları çalışmada TPH konsantrasyonu 16.000 mg/kg dan 10.000 mg/ kg seviyelerine inerek %48 olarak parçalanmanın olduğunu bildirmişlerdir. Benzer sonuçları Porta vd. (1998)’da bulmuştur.
Obire (1998), inkübasyon boyunca gelişen mikrobiyal kominitenin varlığı petrol hidrokarbonlarını enerji ve C kaynağı olarak kullanmasına bağlıdır. Petrol hidrokarbonlarının ayrışması sonucu su ve karbondioksitin açığa çıktığını bildirmişlerdir.
Braun-Lulleman vd. (1999), ektomikorizal mantarların özellikle PAH mineralizasyonunda etkili olduklarını belirtmişlerdir.
İsmail vd. (1999), PAH’ların büyük bir kısmının çevrede birikimleri ve uzun süre kalmaları, çevre kirlenmesine sebep olduklarını ve biyolojik dengeyi olumsuz yönde etkilediklerini saptamışlardır. Kirletici özelliklerinden dolayı biyolojik dengeyi önemli ölçüde etkileyen PAH’lardan ve petrol ve petrol türevlerinden çevrenin temizlenmesi, çevre ve uygulamalı mikrobiyoloji açısından oldukça önemli olduğunu açıklamışlardır.
Macnaugton vd. (1999), genel olarak kirletici bir unsur ile kontamine olmuş ekosistemlerdeki mikrobiyal popülasyonlar, komünite çeşitliliğinde metabolik ve genetik değişiklikler sergileyerek kirleticilerin varlığına adapte olmakta ve onları parçalama yeteneği geliştirmektedir.
Bouchez vd. (1999), aktinomisetlerin daha çok alifatik hidrokarbonlar ve siklo-alkil bileşiklere yönelik bir afinite göstermekte olduğunu açıklamışlardır.
Margesin ve Schinner (1999)’e göre, kirleticileri organik karbon kaynağı olarak kullanan mikroorganizmaların çoğunun ekosistemde mevcut olduğunu ve çoğu çevrelerde, kirlenmeden sonra petrol ayrıştıran mikrobiyal kominitenin zenginleşmesinin söz konusu olduğunu vurgulamışlardır.
Sims ve Sims (1999), ham petrol hidrokarbonlarının parçalanmasında görev alan doğal mikroorganizmaların gelişmeleri teşvik edilebilir. Bunun için petrol bulaşmış alanlara mineral ve organik gübreleme yapılarak, toprağın havalandırılması sağlanarak veya bitki kök bölgesinin havalandırılması ile sağlanabileceğini açıklamışlardır.
