Geri Dön

Harran toprak serisinde endosulfanın adsorpsiyon ve desorpsiyonu

Adsorption and desorption of endosulfan in Harran soil series

PDF İndir

  1. Tez No: 202007
  2. Yazar: AYŞE DİLEK ATASOY
  3. Danışmanlar: PROF. DR. FARUK İNCE
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Ziraat, Çevre Mühendisliği, Agriculture, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2007
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Harran Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Toprak Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 120

Özet

Bölgemiz tarımsal üretimin oldukça yoğun gerçekleştirildiği, sürekli nüfus artışının yaşandığı ve buna bağlı olarak gıda tüketiminin her geçen gün artma eğilimi gösterdiği bir yerdir. Artan ihtiyaca paralel olarak birim alandan en fazla ve kaliteli ürünü elde etmek esas amaç haline gelmiştir. Tarımda bu amacı gerçekleştirmek için son zamanlarda zirai mücadele ilaçları yaygın şekilde kullanıma geçmiştir. Zararlı böcek, ot ve mantarlara karşı kullanılan kimyasalların genel adı olan pestisit ifadesi son yıllarda tarımda yoğun kullanımı ve doğal ortamlarda oluşturduğu kirlilik nedeniyle oldukça sık gündeme gelmektedir. Herbisit, fungusit, akarisit ve insektisitler doğada güç ayrışan, insan ve hayvanlar açısından toksik etkiye sahip ve uzun dönemde canlı vücutta birtakım zararlar oluşturan bileşiklerdir. Pestisitlerin kontrollü kullanımlarıyla birlikte topraktaki davranışları bilinmelidir. Bu çalışma kapsamında seçilen pestisit (endosulfan), yörede yoğun kullanılan ve toprakta kalıcı özellik gösteren bir türdür. Şanlıurfa'da pamuk, meyve-sebze, tahıl, pirinç, mısır, sorgum gibi çok çeşitli ürünlere yaygın uygulanan bir insektisit veya akarisittir. Çalışmanın amacı, iki farklı izomeri olan endosulfanın (alfa ve beta) daha çok pamuk tarımı yapılan Harran toprak serisinde davranışını araştırmaktır. Bu doğrultuda, - Harran serisinden alınan toprağın fiziksel ve kimyasal özelliklerinin incelenmesi, - Harran Ovası'nda belirli bir bölgede farklı horizonlardan alınan toprak örnekleri kullanılarak alfa ve beta endosulfanın adsorpsiyon ve desorpsiyon izotermlerinin belirlenmesi - Elde edilecek sonuçlara göre endosulfanın üst ve alt horizonlardaki adsorpsiyon-desorpsiyon durumunun yorumlanması hedeflenmiştir. Harran serisinde açılan profilde farklı derinliklerden toprak örnekleri alınmıştır. Yüzeyden 0-27 cm, 27-40 cm, 40-55 cm, 55-70 cm, 70-85 cm ve 85-100 cm derinliklerden alınan örnekler, 20-25 oC'de hava kuru hale getirilerek 2 mm lik elekten elenmiştir. Topraklar hacim ağırlık, nem, toprak tekstürü, katyon değişim kapasitesi, organik madde, pH, kireç miktarı açısından incelenmiştir. Tüm toprak analizleri 3 paralelli gerçekleştirilmiştir. Daha sonra Batch metodu kullanılarak AP ve BW2 horizonları üzerinde endosülfan'ın adsorpsiyon-desorpsiyon kinetikleri ve izotermleri araştırılmıştır. 1/5 toprak/çözelti oranı kullanılmıştır (5 g toprak, 25 ml çözelti). Blank ve kontrol çözeltileri de hazırlanmış, iki paralelli çalışılmıştır. Kinetik çalışmada, toprak-çözelti karışımı belirli süreler zarfında çalkalanmış ve santrifüj edilmiş endosulfan miktarları belirlenmiştir. Dengeye ulaşma süresi hesaplanmış ve adsorpsiyon izoterm çalışmasında bu süreler uygulanmıştır. Desorpsiyon kinetik çalışmasında üst sıvı endosulfan içermeyen 0.01 M CaCl2 ile yer değiştirilmiş ve aynı işlemler gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon ve desorpsiyon izotermlerinin belirlenmesi aşamasında 5 farklı konsantrasyon ile çalışılmıştır. Tüm adsorpsiyon desorpsiyon denemelerinin Freundlich ve Langmiur izotermlerine uygunluklarına bakılmıştır. Alfa ve beta endosulfanın adsorpsiyonu ilk saatlerde hızlı gerçekleşmiştir. Yaklaşık 3. saatte dengeye ulaşmıştır. 24. saate kadar adsorpsiyonun hızı azalmış ancak proses devam etmiştir. Alfa ve beta endosulfan izomerlerinin AP ve BW2 horizonları üzerindeki adsorpsiyonlarının L tipi izoterme dolayısıyla Langmiur izotermine uyduğu gözlenmiştir. Endosulfanın toprak partikülleri üzerindeki affinitesi oldukça yüksek bulunmuştur. Ancak bu çalışmada, endosulfan türlerinin adsorpsiyon mekanizmalarının Freundlich izotermine çok daha iyi uyum sağladığı görülmüştür. Alfa endosulfanın AP üzerindeki adsorpsiyonu (Kf: 21.63 mL/g), BW2'ye göre (Kf: 16.33 mL/g) daha fazla bulunmuştur. Beta endosulfanın BW2 üzerindeki adsorpsiyonu ise (Kf: 17.98 mL/g), AP'ye göre (Kf: 14.01 mL/g) daha yüksektir. Endosulfanın farklı iki izomerinin horizonlar üzerinde farklı adsorpsiyon özellikleri göstermesi, toprakların kil ve organik madde oranlarındaki farklılıkla açıklanmaktadır. Bu bağlamda, alfa endosulfanın organik madde üzerinde killerden daha fazla tutunma eğilimi olduğu, bunun aksine beta endosulfanın killer üzerinde, organik maddeye göre daha büyük adsorpsiyon eğilimi taşıdığı varsayılmaktadır. Bunun yanı sıra endosulfanın topraktaki adsorpsiyonunda gerek pestisit gerek ortam özelliklerinin önem taşıdığı sonucuna ulaşılmaktadır. Alfa ve beta endosulfanın desorpsiyon kinetiklerinin adsorpsiyon kinetiklerinden daha hızlı gerçekleştiği görülmektedir. Alfa ve beta endosulfan desorpsiyonu Freundlich izotermine iyi uyum sağlamaktadır. Alfa endosulfanın Langmiur izotermine uyumu zayıf olurken, beta endsoulfan desorpsiyonu, katsayılar bakımından Langmiur izotermi ile açıklanamamaktadır. Alfa endosulfanın AP horizonundan desorpsiyonu BW2'den daha fazla, beta endosulfanın ise BW2 horizonundan desorpsiyonu AP'den daha büyük bulunmuştur. AP horizonundan alfa endosulfanın desorpsiyonu diğerlerinin 2 katından daha yüksek çıkmıştır. Yani, üst horizonda beta endosulfan toprağa daha sıkı tutunurken, BW2 horizonunda alfa endosulfan toprağa daha sıkı bağlanmaktadır. Bunun yanı sıra Harran Ovası'nı çevreleyen kuyulardan su numuneleri alınmış ve kalıntı endosulfan araştırılmıştır. Belirli oranlarda desorpsiyon eğiliminin olması, endosulfanın farklı yerlere taşınabileceğini ifade etmektedir. Yer altı sularında kalıntı endosulfana rastlanmasında, endosulfan desorpsiyonunun da önemli bir rolü olduğu düşünülmektedir. Ova yakınındaki kuyularda kalıntı endosulfana rastlandığı halde, ovaya uzak mesafedeki kuyularda alfa veya beta endosulfan kalıntıları bulunamamıştır. Bunun sebebinin Harran Ovası'nın çanak şeklindeki yapısından kaynaklandığı düşünülmektedir. Çünkü yer altı suyunun akış yönü ovaya doğru gerçekleştiği için, üst kısımlarda kullanılmış olan pestisit kalıntıları sürekli Harran Ovası'na yakın kuyulara doğru taşınmış ve bu alanlarda birikim göstermiştir. Ayrıca yer altı suyunu hareketinin de hızlı olduğu sonucuna varılmıştır. Bu çalışmadan elde edilen veriler, bölgede henüz araştırılmamış olan endosulfanın topraktaki hareketi veya davranışı gibi önemli bir konuya birtakım açıklamalar getirmiştir. Sonuç olarak endosulfanın Harran serisine dahil topraklarda çok iyi adsorbe olduğu, ancak belirli oranlarda desorpsiyon eğiliminin de bulunduğu, bu iki mekanizmanın toprak ve pestisit özellikleri tarafından yönlendirildiği belirlenmiştir. Toprağa çok iyi adsorbe olduğu bulunan bir pestisitin yer altı sularına kadar ulaşabilmesi ise, adsorpsiyon-desorpsiyon olayının birçok şarttan etkilendiğini ve bu şartların kapsamlı biçimde araştırılması gerektiğini ortaya koymaktadır.

Özet (Çeviri)

GAP region is a place that has an intensive agricultural production, an increasing population and a gradually raising food consumption related to population. The basis aim in agriculture is to get the high in quality and quantity crops to compensate for the increasing necessitises. Therefore pesticides have been used rather wide for the last years. Pesticide is the common name of the chemicals which are used for the harmful insects, fungus and herbs. Pesticides has frequently become a current issue for the environmental pollution caused from the widespread usage of them. Herbicides, fungucides, acaricides and insecticides are the persistent chemicals and they have toxic effects that damage metabolism on the human and the animals. The checking usage and to understand the fate of the pesticides are important topics. The investigated pesticide (endosulfan) is a persistent chemical in the soil and has used intensely in the region. And it?s also an insecticide or acaricide which has applied on the different crops as cotton, fruit, vegetables, grain, rice, corn and sorghum in Şanlıurfa. The aim of the research is to investigate the fate of endosulfan metabolites (alfa and beta) in the Harran soil that usually the cotton has been raised on it. Therefore the objects of the research are; - To investigate the physical and chemical properties of the soil. - To determine the adsorption-desorption isotherms of alfa and beta endosulfan on the soil samples which were taken from the diferrent horizones in a profil excavated on the Harran soil series. - To explain the adsorption-desorption mechanisms on the upper and on the bottom horizones by the results. The soil samples were taken from a profile excavated in the Harran soil series. The soils which were taken from 0-27 cm, 27-40 cm, 40-55 cm, 55-70 cm, 70-85 cm and 85-100 cm were air dried and sieved (2 mm) and analyzed for the bulk density, particle size distribution, CEC, organic matter, pH and CaCO3. All the analyses were made in three replicates. Then adsorption-desorption kinetics and isotherms of endosulfan were investigated on the AP and BW2 by using Batch method. The solid to liquid ratio chosen for the endosulfan adsorption-desorption studies on soils was 1/5. Control and blank solutions were prepeared and all the tubes were served as two replicates. Soil samples were mixed with endosulfan solution using a reciprocating shaker for determined periods and centrifuged. Endosulfan contents were computed on GC after the extraction. The kinetic experiment was conducted to establish the equilibration time for the endosulfan adsorption and desorption studies on soils. The equilibration time was applied for the isotherm experiment. An aliquot of 0.01 M CaCl2 without endosulfan was mixed with the soil to carry out the desorption experiment and the same processes were carried out. Five different concentrations were used in the isotherm experiment and they were examined for the fittingness to the Freundlich and Langmiur equations. The adsorption of alfa and beta endosulfan was on rapid phase initially followed by a slower phase. Adsorption leveled off after 3 h. The adsorption rate decreased within 24 h but process has continued. The adsorption on the AP and BW2 horizones were type L which is typical for the Langmiur Isotherm. Endosulfan has a high affinity for the soil particulates. On the other hand Freundlich equation provided a beter fit to the endosulfan adsorption. Alfa endosulfan adsorption on AP with Kf: 21.63 mL/g was higher than BW2 with Kf: 16.33 mL/g. As for beta endosulfan adsorption on BW2 with Kf: 17.98 mL/g was higher than AP with Kf: 14.01. The difference of Kf values could be explained the difference of organic matter and clay content between the two soils. It?s concluded that either the pesticide or the soil characteristics had the important effects on the endosulfan adsorption. The kinetics of alfa and beta endosulfan desorption was more rapid than their adsorption kinetics. Freundlich equation provided a good fit to the alfa and beta endosulfan desorption. Therefore Langmiur equation yielded a poor fit to the alfa endosulfan desorption. Beta endosulfan desorption couldn?t be explained by the Langmiur Isotherms because of the coefficients. Alfa endosulfan desorption from AP is found higher than desorption from BW2. Beta endosulfan desorption from BW2 was higher than desorption from AP. Alfa endosulfan desorption from AP was more than twice that for the others. In other words beta endosulfan adsorbed tightly to upsoil whereas beta endosulfan adsorbed tightly to subsoil. Endosulfan desorption causes the movement of endosulfan to the different sides and the ground water contamination. So water that sampled from the wells arround the Harran plain was analyzed for residual endosulfan. Endosulfan concentration was higher in the wells near the plain than the wells faraway from the plain. Because Harran plain was like a bowl and the ground water flowing side was from the upper wells to the sub wells. Therefore the residual endosulfan was accumulating in the sub wells near the plain. The research has offered a solution for a new and an important subject that is the fate of endosulfan in the soil. Therefore there are a lot of conditions that affect the adsorption and desorption which are the topics of different studies. In the conclusion high endosulfan adsorption and a medium desorption tendency is found in Harran soils. Two mechanisms are directed by the soil and pesticide characteristics. The contamination of ground water by endosulfan brings up the effects of other conditions that direct the adsorption and desorption processes. These conditions must be researched extensively.

Geri Dön