Impact of sewage sludge application on heavy metals fate and transport in agricultural soils
Arıtma çamuru uygulamasının tarım topraklarında ağır metallerı̇n akıbetı̇ ve taşınması üzerı̇ne etkı̇sı̇
- Tez No: 1015518
- Danışmanlar: PROF. DR. NADİM KAMEL COPTY, DOÇ. DR. BEDRİ KURTULUŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Çevre Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, arıtma çamurunun tarım topraklarına uygulanmasıyla ilişkili ağır metallerin akıbetini, taşınımını ve potansiyel çevresel risklerini incelemektedir. Arıtma çamuru, maliyet etkin, besin içeriği zengin bir gübre olarak yaygın olarak kullanılsa da, toprak kalitesini, yeraltı suyu kaynaklarını, ve insan sağlığını olumsuz etkileyebilecek ağır metal birikimi ile ilgili potansiyel riskler oluşturmaktadır. Çalışmada, Türkiye'nin önemli tarım bölgelerinden biri olan Konya Kapalı Ovası'ndan alınan toprak ve çamur örnekleri kullanılmıştır. Çalışma, metallerin akıbeti ve taşınım süreçlerini daha iyi anlamak için laboratuvar ölçeğinde araştırmaların yanı sıra sayısal modellemeyi de kapsamaktadır. Ön karakterizasyon sonuçları, toprağın kil bakımından zengin yapısını yansıtan yüksek demir (Fe) ve alüminyum (Al) içeriklerini ortaya koyarken, kanalizasyon çamurunda krom (Cr), bakır (Cu), çinko (Zn) ve kurşun (Pb) tespit edilmiştir. 20 °C ve 40 °C'de gerçekleştirilen kinetik ve denge adsorpsiyon deneyleri, sorpsiyon süreçlerinin metal hareketliliğini güçlü biçimde kontrol ettiğini göstermiş; en yüksek afinite Pb için gözlenmiş, bunu sırasıyla Cu, Cr ve Zn izlemiştir. Doygun olmayan koşullarda, damla sulama (sürekli akış) ve sel sulama (sürekli olmayan akış) yöntemlerini simüle eden kolon deneyleri, güçlü toprak-metal etkileşimleri nedeniyle sızıntı potansiyelinin düşük olduğunu göstermiştir. Ancak artan sıcaklığın adsorpsiyon kapasitesini sınırlı ölçüde azalttığı belirlenmiştir. Deneysel bulguların yorumlanması amacıyla uygulanan HYDRUS-1D modeli, gözlenen taşınım davranışını başarılı şekilde temsil etmiştir. Sonuçlar, ağır metallerin hareketliliğini sınırlamada sorpsiyonun belirleyici rolünü ortaya koymakta ve incelenen koşullar altında çevresel risklerin düşük düzeyde kaldığı belirlenmiştir. Deneyler Konya Kapalı Ovası'ndan alınan numunelere özgü olsa da, bulgular benzer toprak özelliklerine sahip ve benzer çevresel zorluklarla karşı karşıya olan diğer tarım bölgelerine de uygulanabilir.
Özet (Çeviri)
This study investigates the fate, transport, and potential heavy metal pollution associated with sewage sludge application to agricultural soils. Although widely used as a cost-effective, nutrient-rich fertilizer, sewage sludge poses risks related to heavy metal accumulation, potentially impacting soil quality, groundwater resources, and human health. The study uses soil and sludge samples from the Konya Closed Plain, a major agricultural region in Türkiye. It encompasses laboratory-scale investigations as well as numerical modeling to further understand metal fate and transport processes. Initial characterization revealed high iron (Fe) and aluminum (Al) contents in the soil, reflecting its clay-rich nature, while chromium (Cr), copper (Cu), zinc (Zn), and lead (Pb) were identified in the sludge. Batch sorption experiments, including kinetic and equilibrium analyses at 20 and 40 °C, revealed that sorption processes strongly control metal mobility, with Pb showing the highest affinity, followed by Cu, Cr, and finally Zn. Column experiments under unsaturated conditions, simulating drip (continuous flow) and flood (non-continuous flow) irrigation, indicated low leaching potential due to strong soil-metal interactions. While increased temperature slightly reduced sorption capacity, the overall mobility remained limited. To support these findings, HYDRUS-1D modeling was applied and successfully reproduced the observed transport behavior. The results highlight the dominance of sorption in limiting heavy metal mobility and suggest that, under the conditions studied, environmental risks remain low. Although the experiments are specific to samples from the Konya Closed Plain, the findings may be applicable to other agricultural regions with similar soil characteristics and facing similar environmental challenges.
Benzer Tezler
- Arıtma çamurlarının tarımsal amaçlı kullanıma yönelik biyokül ile stabilizasyonu ve gübre içeriğinin zenginleştirilmesi
Stabilization of sewage sludge with biomass for agricultural use and enrichment of fertilizer content
ÖMER FARUK SARI
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Çevre MühendisliğiSakarya ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAİM ÖZDEMİR
- Topraktaki ağır metaller için sınır değerlerin uygulanabilirliğinin araştırılması
Research of applicability of limit values for heavy metals in soil
ZEYNEP ÖZBEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR ALP
- Dynamic membranes in aerobic membrane bioreactor systems for municipal wastewater treatment
Dinamik membranların kullanıldığı havalı membran biyoreaktör sistemleri ile kentsel atıksu arıtımı
ONUR IŞIK
Doktora
İngilizce
2021
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM DEMİR
DOÇ. DR. HALE ÖZGÜN ERŞAHİN
- Zeytin atığının arıtma çamuru ile karıştırılıp kurutulması ve peletlenerek yakılmasından oluşan külün inşaat malzemesi olarak değerlendirme olanaklarının incelenmesi
A research on the possibility of usage of ash as a building material which is formed by mixing olive waste with sewage sludge and burning in pellet form
ADEM METİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
ZiraatAdnan Menderes ÜniversitesiTarımsal Yapılar ve Sulama Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERSEL YILMAZ
- Atıksu arıtma çamurlarından biyohidrojen elde edilme potansiyelinin değerlendirilmesi
Evaluation of biohydrogen production potential from sewage sludge
İLKNUR ŞENTÜRK
Doktora
Türkçe
2014
Çevre MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANİFE BÜYÜKGÜNGÖR