Yüzeysel suların toksisitesinde mikroplastiklerin rolü ve giderim alternatiflerinin değerlendirilmesi
The role of microplastics in toxicity of surface waters and the assessment of removal alternatives
- Tez No: 803014
- Danışmanlar: PROF. DR. NÜKET SİVRİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 144
Özet
Plastik atıkların uygunsuz bertarafı modern zamanların çevre sorunu olan mikroplastik kirliliğini beraberinde getirmektedir. Özellikle, yoğun nüfus ve atıksu arıtma tesisi deşarjları gibi kentleşmiş kıyı alanlarının açık denizlere göre nispeten yüksek mikroplastik bolluğuna sahip olduğu bilinmektedir. Mikroplastiklere neredeyse her ortamda rastlanılıyor oluşu ve toplum ile çevre sağlığı üzerinde kritik rolü olan atıksu arıtma tesislerinin bu kirleticileri tamamı ile giderememesi,“Tek Sağlık”çatısı altındaki tüm unsurları ama özellikle ekosistem sağlığını etkilemektedir. Bu tez çalışmasının amacı, İstanbul kıyısal alanındaki yüzey sularında, mikroplastiklerin (MP) dağılımı, potansiyel sıcak noktalarının belirlenmesi ve giderim alternatiflerinin değerlendirilmesidir. Bu kapsamda, (i) İstanbul kıyısal alanında MP'lerin mekansal dağılımı, özellikle atıksu arıtma tesislerinin (AAT) baskısı altında olduğu belirlenen sıcak noktaların yüzey sularında, ilk defa bir yıllık süre boyunca aylık olarak izlenmiştir. (ii) AAT etkisi altındaki istasyonlarda ortalama mikroplastik bollukları ile yüzey suyu toksisitesi arasındaki ilişki belirlenmiştir. (iii) Seçilen ham polimerlerin (PE, PVC, PVDF, PTFE) biyolüminesans bakteri ve Daphnia magna üzerindeki akut toksisitesi çalışılmıştır. (iv) Son aşama olarak; MP'lerin sucul ortamlarda giderim alternatiflerinin değerlendirilmesinde, konvansiyonel yöntem olarak uygulanan koagülasyon-flokülasyon proseslerinde kullanılan yardımcı kimyasal maddelere alternatif olarak ramnolipid denenmiştir. Sonuçlar irdelendiğinde, çalışma alanındaki MP bolluğu ortalama 146±123 MP/L olarak bulunmuştur. AAT etkisi altındaki tüm istasyonların yüzey sularında ortalama MP bolluğu, kontrol istasyonları yüzey sularındaki MP bolluğuna göre 2,2 kat fazladır. Tespit edilen MP'ler baskın olarak, 250-100 µm (%33,66) arasında, şeffaf renkli (%33,07) ve lif (%65,48) şeklindedir. A1 istasyonu özelinde, yüzeysel suların akut toksisitesi ile MP bollukları arasında anlamlı bir ilişki (R2=0,75) belirlenmiştir. Aliivibrio fischeri üzerinde seçilen polimerlerin akut toksisitesi tespit edilememiş, Daphnia magna üzerinde 96 saatlik maruziyet süresinde, PE (EC50=45,30 mg/L) ve PVC (EC50=9,37 mg/L) toksik bulunmuştur. Giderim çalışmalarında ramnolipid kullanımında, PVC gideriminde %73,67 verim elde edilmiştir. Tez çalışmasına ait en önemli sonucun, alternatif olarak kullanılan ramnolipidin polimer giderim veriminin arttırılmasında etkin olarak kullanılabileceği ve farklı bilimsel teknikler geliştirmek için umut verici olabileceği değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Improper disposal of plastic waste leads to the environmental problem of microplastic pollution, which is a contemporary issue. In particular, urbanized coastal areas with high population densities and discharges from sewage treatment plants are known to have relatively high levels of microplastics compared to open seas. The fact that microplastics are found in almost every environment, and wastewater treatment plants, which play a critical role in public and environmental health, cannot fully remove these pollutants, affects all elements of the“One Health”framework, especially ecosystem health. The aim of this thesis is to determine the distribution of microplastics (MP), identify potential hotspots, and evaluate alternatives for the removal of microplastics in surface waters along the coastal areas of Istanbul. In this context, (i) the spatial distribution of MPs in the coastal region of Istanbul, especially the hotspots identified under pressure from wastewater treatment plants (WWTPs), was monitored monthly for the first time over a period of one year. (ii) The relationship between the average amount of microplastics and surface water toxicity was determined at stations under the influence of WWTPs. (iii) The acute toxicity of selected raw polymers (PE, PVC, PVDF, PTFE) was investigated in bioluminescent bacteria and Daphnia magna. (iv) Finally, rhamnolipid was tested as an alternative to auxiliary chemicals used in conventional coagulation-flocculation processes for the evaluation of MP removal alternatives in the aquatic environment. Analysis of the results shows that the abundance of MP in the study area is on average 146±123 MP/L. The average abundance of MP in the surface waters of all stations under the influence of WWTPs is 2.2 times higher than the abundance of MP in the surface waters of the control stations. The predominant MP are mainly transparent (33.07%) and fibrous (65.48%), with a size range of 250-100 µm (33.66%). A significant relationship (R2=0.75) was found between the frequency of MP and the acute toxicity of surface water at station A1. The acute toxicity of selected polymers to Aliivibrio fischeri could not be determined, while in a 96-hour exposure of Daphnia magna, PE (EC50=45.30 mg/L) and PVC (EC50=9.37 mg/L) were found to be toxic. In the rhamnolipid removal studies, a removal efficiency of 73.67% was obtained for PVC. The most important finding of this study is the effective use of rhamnolipid as an alternative to increase the efficiency of polymer removal. This holds promise for the development of various scientific techniques.
Benzer Tezler
- Toxicity and inhibition evaluation of hazardous wastes from metal finishing processes to Vibrio Fischeri
Başlık çevirisi yok
EGEMEN AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. İLHAN TALINLI
- Profile of priority substances and toxicity assessments of wastewater treatment plants in Istanbul
İstanbul ili atıksu arıtma tesislerinde öncelikli maddelerin profili ve toksisite değerlendirilmesi
RAHİME İCLAL BİRTEK
Doktora
İngilizce
2023
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İZZET ÖZTÜRK
- Yüzeysel suların ötrofikasyona duyarlılığı üzerine bir araştırma ve Sakarya havzası örneği
A research on the eutrophication sensitivity of the surface waters and Sakarya river basin sample
GÖZDE ÇIPLAKOĞLU
- Bursa yöresindeki yüzeysel suların kirletici kaynakları ile Nilüfer Çayının kirlilik yüklerinin belirlenmesi ve çözüm önerileri
Determination of pollutants resources for surface waters and pollution loads of Nilüfer river and solution proposals
YEŞİM DEDEOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2000
Çevre MühendisliğiUludağ ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN SAVAŞ BAŞKAYA
- Köyceğiz-Dalyan havzasının yer altı suyu kirlenme potansiyelinin DRASTIC yöntemi kullanılarak belirlenmesi
Assessing the groundwater pollution potential of Köyceğiz-Dalyan watershed using DRASTIC method
ZEYNEP TÜRKAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELİKE GÜREL