- (2014) Volume 8, Issue 2
Esra Deniz Candan1*, Beyhan Taş2
1Hacettepe Üniversitesi, Fen Fakültesi, Biyoloji Bölümü, Ankara, Türkiye
2Ordu Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü, Ordu, Türkiye
Cladophora species accumulate high nutrient levels in the areas contaminated by domestic and industrial wastes. This species are generally considered as the best bioindicator of aquatic eco - system contaminatio n by heavy metals. The object of this study was to investigate to cadmium, cobalt, chrome, copper, lead, nickel, iron and zinc concentration of Cladophora crispata sam - ples taken from stations on Melet River provided drinkin g water in Ordu. For this aim, t he con - centrations of heavy metals in Cladophora crispata sample were collected from four different stations, were determined using ICP -MS and AAS methods. All heavy metals were statistically analysed and evaluated. When the lead ( Pb; 844. 9 μg/g) values of the Cladophora crispata samples collected from the second stations near copper, lead and zinc mining industry were compared with the data from other stations (ANOVA), the differences were meaningful and significant.
Anahtar Kelimeler
Cladophora crispata, A??r metal birikimi, ICP-MS, Melet Irma??
Key words
Cladophora crispata, Heavy metal accumulation, ICP-MS, Melet River.
Giri?
Ülkemizde son y?llarda giderek artan çevresel problemlerin ba??nda a??r metal iyonlar?ndan kaynaklanan su kirlili?i gelmektedir. Su kirlili?inin artmas? endüstri alan?ndaki büyümeyi çok iyi bir ?ekilde yans?tmaktad?r. Endüstriyel i?lem ve ürünlerde a??r metal kullan?m? son y?llarda h?zla artmakta ve buna ba?l? olarak sucul ortamda ya?ayan hayvansal ve bitkisel canl?lar üzerinde birçok olumsuzlu?a sebep olmaktad?r (Foy ve ark., 1978, Kayhan ve ark., 2009).
Bulunduklar? su ortam? ve di?er canl?lar ile sürekli etkile?imde olan akuatik organizmalardaki kirlilik ortam? potansiyel kirlilik seviyesini temsil etmektedir (Taylan ve Özkoç, 2007). Özellikle mikroorganizma grubu içerisinde algler de dahil olmak üzere birçok bakteri ve mantar türü metal kirlili?inin da??l?m? ve birikimini ara?t?rmak için kullan?lmaktad?r (Sa?lam, 1995). Bunun yan?nda; su örnekleri, sedimentler, sucul bitkiler, gastropodlar ve bal?klar da kirlili?in tespiti için kullan?lmaktad?r (Dallinger, 1994, Rai ve ark., 1995, Canl? ve Atl?, 2003, Elmac? ve ark., 2005, Ar?man ve ark., 2007).
Akuatik sistemde ekolojik aç?dan önemli bir grup olan Chlorophyta içinde yer alan makro algler birçok ara?t?rmac? taraf?ndan a??r metal kirlili?inin göstergesi (indikatörü) olarak kullan?lmaktad?r (McCormick ve Cairns, 1994). En yayg?n olarak kullan?lanlar Enteromorpha (Bat ve ark., 2001, Villares ve ark., 2001), Ulva (Bat ve ark., 2001, Tüzen, 2002, Boubonari ve ark., 2008, Kamala-Kannan ve ark., 2008), Cladophora (Vymazal, 1989, Oertel, 1991, Chmielewska ve Medved, 2001, Çavu?o?lu ve ark., 2007) ve Hormidium (Rai ve ark., 2008) türleridir. Cladophora türleri sucul ortamdaki a??r metal kirlili?inin ara?t?r?lmas?nda kullan?lan en iyi biyoindikatörler aras?nda yer almaktad?r (Whitton ve ark., 1989, Oertel, 1991, Graham ve Wilcox, 2000, Çavu?o?lu ve ark., 2007). 1976’dan günümüze ortamdaki çe?itli a??r metal kaynakl? kirliliklerin saptanmas?nda Cladophora örnekleri s?kl?kla kullan?lmaktad?r (Keeney ve ark., 1976; Vymazal, 1984; Vymazal, 1987; Whitton ve ark., 1989; Vymazal, 1989; McHardy ve George, 1990; Oertel, 1991; Chmielewska ve Medved, 2001;
Çavu?o?lu ve ark., 2007; Deng ve ark, 2009; At?c? ve ark., 2010). Cladophora crispata kullan?larak krom, nikel, kadmiyum ve çinko a??r metallerinin giderimine yönelik çal??malar?n say?s? artmaktad?r (Aksu ve ark., 1996; Özer ve ark., 1999; Özer ve Özer, 1998; Özer ve ark., 2000).
Bu çal??mada, Ordu ilinin içme suyunun kar??land???, evsel, tar?msal, maden i?letmecili?i ve do?al maden rezervlerinden kaynakl? kirlenen Melet Irma??’ndaki metal kirlili?inin sucul ekosistemdeki etkisi, besin zincirinin ilk halkas?n? olu?turan ve a??r metal birikimi aç?s?ndan sucul sistemdeki en iyi biyoindikatör türlerden biri olan Cladophora crispata kullan?larak incelenmesi amaçlanm??t?r. Bu amaçla Melet Irma?? üzerinde ?rmak sucul ekosistemine etki edebilecek yerler göz önünde bulundurularak belirlenen dört istasyondan toplanan Cladophora crispata örneklerindeki kadmiyum, krom, kobalt, bak?r, kur?un, nikel, demir ve çinko birikimleri incelenmi?tir.
Materyal ve Metot
Melet Irma??'nda 2008 y?l?n?n Temmuz ay?nda yo?un popülasyon olu?turan Cladophora crispata örnekleri ve su örnekleri belirlenen 4 istasyondan topland?. Toplanan alg örneklerdeki a??r metal (Cd, Cr, Co, Cu, Pb, Ni, Fe ve Zn) konsantrasyonlar? belirlenmi?tir. Örnekleme noktalar?nda çözünmü? oksijen, pH, s?cakl?k ve çözünmü? oksijen gibi fiziksel parametrelerin ölçümü ta??nabilir sistem kullan?larak gerçekle?tirilmi?tir.
Çal??ma Alan?n?n Tan?m?
Çal??ma alan?n? olu?turan Melet Irma??, Ordu ilinin en önemli akarsuyu olup bölgenin Orta ve Do?u Karadeniz bölümleri aras?nda do?al bir s?n?r olu?turmaktad?r. Melet Irma?? 3167 m yüksekli?indeki Karagöl Da?lar? üzerinde do?arak Mesudiye’yi 3 km geçtikten sonra Esat Deresi’ni de al?p kuzeye yönelir, buradan sonra irili ufakl? derelerle birle?erek yakla??k 85 km sonra Ordu ilinin do?usunda belirgin olmayan bir delta olu?turarak Karadeniz’e dökülmektedir (DS?, 2003). Ordu ilinin içme suyunun yakla??k %60’? Melet Irma??’ndan kar??lanmaktad?r. Bu nedenle ?rmak kent için önemli bir tatl? su rezervidir.
Bu çal??mada, a??r metal analizleri için kul-lan?lacak olan Cladophora crispata örnekleri Melet Irma?? üzerinde belirlenen istasyonlar-dan toplanm??t?r. Maden oca?? i?letmelerinin yak?n?, f?nd?k tar?m?n?n yap?ld??? yerler vb. ?r-mak sucul ekosistemine etki edebilecek yerler göz önünde bulundurularak belirlenen 4 istas-yonun konumlar? ?ekil 1’de verilmi?tir. Nu-mune al?nan birinci istasyon Güzelyurt Köyü, Koyulhisar (Sivas), ikinci istasyon K?z?lelma Köyü, Koyulhisar (Sivas), üçüncü istasyon Mesudiye (Ordu), dördüncü istasyon Bayad? Köyü, Merkez (Ordu) olarak belirlenmi?tir.
?ekil 1. Çal??ma istasyonlar?n? gösteren harita (Google Earth program? kullan?lm?? ve modifiye edilmi?tir).
Birinci istasyonun (Güzelyurt Köyü-Koyulhisar) güneydo?usunda Kur?unlu mevki-inde bak?r, kur?un ve çinko cevher damarlar? yer almaktad?r (Gökçe, 1990). Örneklememi-zin yap?ld??? Devren Deresi de Çand?r mevki-inde yer alan bak?r, kur?un ve çinko üretimi yapan bir maden i?letmesine yak?n geçmekte ve buradan da Melet Ima??’na kar??maktad?r. Buna ek olarak Sivas ili Gümü?lü ve Kur?unlu mevkii ve çevresinde krom ve gümü? ç?kar?m? için birçok i?letme yer almaktad?r. Bu i?letme-lerin de yak?nlar?ndan geçen birçok dere bu-lunmakta ve bu dereler de Melet Irma??’na ka-r??maktad?r.
Birinci istasyon do?al maden rezervlerine yak?n buralardaki i?letmelere uzak bir yer seçi-lirken, ikinci istasyon (K?z?lelma Köyü-Koyulhisar) özellikle bak?r, kur?un ve çinko i?letmesi yapan maden i?letmesi güzergah?nda seçilmi?tir. Üçüncü istasyon (Mesudiye-Ordu) di?er istasyonlarla kar??la?t?r?ld???nda yerle?im alan?na en yak?n istasyondur. Dördüncü istas-yonun bulundu?u bölgede Kabadüz ilçesi Ak-güney Köyü’nde Melet Irma?? Havzas?’nda konumlanm?? bak?r, kur?un ve çinko i?letmesi bulunmaktad?r. Örneklememizin yap?ld??? 2008 tarihinde devir i?lemlerinden dolay? ma-den i?letmesi kapal?d?r. Fakat i?letme sahas?n-da önceki çal??malardan dolay? depolanm?? at?k maddeler aç?k havuzlarda bulunmaktad?r.
Cladophora crispata
Cladophora crispata, silindirik hücrelerden olu?makta ve düzensiz dallanma göstermekte-dir. Ana kol uç hücre uzunlu?u 40-75 μm, yan kollardaki uç hücre uzunlu?u ise 20-35 μm olup uç hücreler hafif bir ?ekilde sivrilme gös-termektedir (Prescott, 1970, John, 2002). Cladophora crispata’ya ait görünümler ?ekil 2’de verilmi?tir.
?ekil 2. Cladophora crispata örne?inin makro (solda) ve mikroskobik görüntüsü (sa?da).
Alg Örneklerinin Analizi
C. crispata örneklerinden 1g al?narak ?s?ya dayan?kl? cam ?i?eler içerisine b?rak?lm?? ve kurutma f?r?n?nda 105°C de 24 saat kurutul-mu?tur.
Endüktif E?le?mi? Plazma-Kütle Spektro-metrisi (ICP-MS) Analizi
Homojenize edilen yakla??k 0.5g numune-lerden tam tart?m al?narak, nitrik asit, hidroklo-rik asit, hidrojenperoksit ve hidroflorik asit ka-r???m? ile Anton Paar 3000 Multiwave mikro-dalga f?r?nda uygun s?cakl?k/bas?nç program? uygulanarak çözme i?lemi tamamland?. Mikro-dalga çözme sistemi ile haz?rlanan çözeltiler-deki Cr, Ni, Co, Cu, Cd, ve Pb (toplam) mik-tarlar? Agilent 7500a ICP-MS ile ölçüldü (Chmielewska ve Medved, 2001).
Atomik Absorbsiyon Spektrofotometresi (AAS) Analizi
Beklenen deri?im düzeylerinin yüksek ol-mas? nedeniyle Fe ve Zn elementlerinin tayini için Perkin Elmer Analyst 800 F-AAS cihaz? kullan?ld? (Chmielewska ve Medved, 2001). Tüm bu i?lemler Tübitak Ankara Test ve Ana-liz Laboratuvar?’nda yap?ld?.
?statistiksel Analiz
Cladophora crispata öreklerindeki a??r me-tal birikim düzeylerinin istasyonlar aras?ndaki farkl?l?klar?n?n tespiti tek yönlü varyans analizi (ANOVA) ve Duncan's testi ile gerçekle?tiril-di.
Bulgular ve Tart??ma
Bu çal??mada Ordu ?li içme suyunun kar??-land??? Melet Irma?? k?y?lar?nda Temmuz ay?nda yo?un popülasyonlar olu?turan C. cris-pata'n?n absorbe etti?i a??r metal yükleri ara?-t?r?lm??t?r. Farkl? istasyonlardan toplanan ör-neklerdeki kadmiyum (Cd), kobalt (Co), krom (Cr), bak?r (Cu), kur?un (Pb), nikel (Ni), demir (Fe) ve çinko (Zn) düzeyleri ara?t?r?lm?? ve el-de edilen sonuçlar de?erlendirilmi?tir.
Örnekleme istasyonlar?nda, al?nan alg ör-neklerindeki metal konsantrasyonlar? ile muh-temel ili?kileri bulabilmek için sudaki fiziko-kimyasal özellikler saptanm??t?r. ?stasyonlarda ölçülen s?cakl?k (21.9-26.7) ve pH (7.77-9.21) de?erlerinde birinci istasyondan dördüncü is-tasyona do?ru art?? görülmü?tür. Qertel (1993) taraf?ndan Danube Nehri üzerinde Cladophora glomerata kullan?larak yap?lan çal??mada sel, ???k, s?cakl?k, iletkenlik ve redoks potansiyeli gibi fiziksel ve kimyasal parametrelerin dolayl? olarak a??r metal al?n?m? ve birikiminde etkili en önemli faktörler oldu?unu göstermi?tir. Bu durum bize ikinci istasyonun a??r metal yükü-nü göz önünde bulundurdu?umuzda metaller-den kaynakl? kirlili?in buradaki canl?lara tok-sik etkisinin çok daha fazla olabilece?ini gös-termektedir.
Tüm istasyonlardan al?nan C. crispata ör-neklerine ait a??r metal konsantrasyonlar? Tab-lo 1'de verilmi?tir. ?stasyonlardan al?nan alg örnekleri metal miktarlar? aç?s?ndan yap?lan istatistiksel de?erlendirmede istasyonlar ara-s?nda yaln?zca kur?un yönünden önemli bir fark (p<0.05) gözlendi. Duncan's testi sonucu-na göre a??r metallerin önem s?ras?; Pb > Cu > Cr > Co > Ni > Cd > Fe > Zn, istasyonlar aras? önem s?ras? ise; ?st2 > ?st1 > ?st3 > ?st 4 ?ek-lindedir.
Bak?r, kur?un ve çinko maden rezervine sa-hip olan birinci istasyon a??r metal birikimi yönünden yo?un bir istasyondur. Bu element-lerden bak?r, kur?un, kobalt ve nikel oranlar?-n?n yüksek oldu?u görülmektedir. Birinci is-tasyonun güneyine yak?n Kur?unlu Mevkii ile Melet Irma?? aras?nda Cu, Pb ve Zn cevher damarlar? yer almaktad?r (Gökçe, 1990). Hem bak?r, kur?un ve çinko maden rezervine sahip hem de çe?itli maden i?letmelerine ev sahipli?i yapan ikinci istasyon, dört istasyon içerisinde C. crispata’da a??r metal birikimi yönünden en yo?un istasyondur. Bu istasyondan toplanan alg örneklerinde kur?un (844.9 μg/g), bak?r (119.5 μg/g), krom (21.66 μg/g), kadmiyum (5.135 μg/g) ve çinko (1.5937 μg/g) a??r me-tallerinin oranlar?n?n di?er istasyonlara göre oldukça yüksek oldu?u görülmektedir.
Birinci istasyonda örneklemenin yap?ld??? Devren Deresi bu bölgede yer alan bak?r-çinko-kur?un i?letmesine oldukça yak?n geç-mekte ve buradan da Melet Irma??’na kar??-maktad?r. Buna ek olarak Sivas ili Gümü?lü ve Kur?unlu Mevkii ve çevresinde adlar?ndan da anla??laca?? üzere bak?r, kur?un ve çinko elementlerinin yan? s?ra krom ve gümü? ç?kar?m? için birçok i?letme bulunmaktad?r. Birinci ve ikinci istasyonun bulundu?u bu alandaki i?let-melerin yak?nlar?ndan geçen dereler Melet Ir-ma??’na kar??maktad?r. Bu durum çal??mam?-z?n sonucunda birinci istasyonda Co (20.29 μg/g), Cu (121.0 μg/g) ve ikinci istasyonda, Cu (119.5 μg/g), Pb (844,9 μg/g), Cr (21.66 μg/g), Cd (5.135 μg/g) ve Zn (1.5937 μg/g) de?erle-rinin yüksek ç?kmas?n? aç?klamaktad?r. ?ekil 3'teki interaksiyon grafi?inde de görüldü?ü üzere her iki istasyondan elde edilen sonuçlar, ?rma??n bu istasyonlardan önce hem do?al hem de i?letme kaynakl? kirlenmeye maruz kald???-n? göstermektedir.
?ekil 3. ?stasyonlara göre a??r metal konsantrasyonlar?n? gösteren interaksiyon grafi?i.
Tablo 1. C. crispata örneklerindeki a??r metal konsantrasyonlar?n?n istasyonlara göre ortalama ±ss de?erleri (μg g-1 kuru a??rl?k, n=3) ve tan?mlay?c? istatistik de?erleri
Üçüncü istasyondaki a??r metal birikiminin boyutlar? dördüncü istasyondaki ile hemen hemen ayn?d?r ve di?er istasyonlara göre a??r metal birikimi aç?s?ndan en dü?ük yo?unlu?a sahip istasyonlard?r. Dördüncü istasyonun ya-k?n?nda ba?ka bir Pb-Cu-Zn maden i?letmesi bulunmas?na ra?men örneklemenin yap?ld??? 2008 tarihinde bu i?letmenin kapal? oldu?u bi-linmektedir. Bundan dolay? her iki istasyonda-ki birikimin dü?ük olmas?n?n nedeni olarak do-?al maden rezervinin di?er istasyonlara göre oldukça dü?ük olu?u, sedimentteki birikimden dolay? a?a?? havzaya kadar birikimdeki azalma ve her iki istasyonun da bu maden i?letmesin-den oldukça uzakta bulunmas? olarak verile-bilmektedir.
Birinci ve ikinci istasyon alanlar?n?n Cu, Pb ve Zn aç?s?ndan do?al bir rezerv oldu?unu göz önüne al?rsak ortamdaki bu iki istasyondaki ele-mentler kar??la?t?r?ld???nda kadmiyum, bak?r, ni-kel, demir ve çinko miktarlar?nda ciddi bir farkl?-l?k göze çarpmamaktad?r. Fakat ikinci istasyon-daki kur?un birikiminin (844.9 μg/g) birinci is-tasyona (34.160 μg/g) göre yakla??k 25 kat fazla olu?u ve bunun yan?nda krom miktar?ndaki art?? bölgenin bu elementlere ev sahipli?i yapmas?n?n yan? s?ra akarsuya bir kar???m?n oldu?unu gös-termektedir.
Çavu?o?lu ve ark. (2007) taraf?ndan yap?lan çal??ma ile kar??la?t?r?ld???nda K?z?l?rmak Nehri çevresindeki sanayi kurulu?lar? yak?n?ndaki ikinci istasyondan toplanan Cladophora örneklerinde ba?ta kur?un olmak üzere yüksek miktarlarda krom, bak?r, çinko ve kadmiyuma rastlanm??t?r. Çal??mam?z?n yap?ld??? Melet Irma??’nda da ma-den i?letmesinin yak?n?nda bulunan ikinci istas-yonda kur?un, bak?r, krom, kadmiyum ve çinko oldukça yüksek de?erlerde bulunmu?tur. Her iki çal??mada da i?letmelere veya sanayi kurulu?lar?-na yak?n olan istasyonlarda ve benzer metallerin yüksek bulunmas? aç?s?ndan paralellik göster-mektedir.
Sonuç
Çal??mam?zda elde edilen bulgular ikinci ve üçüncü istasyonlarda bulunan öncelikle kur?un, devam?nda bak?r, krom ve demir metallerindeki yüksek birikim bu istasyonlar?n çevresinde yerle-?im yeri bulunmas?ndan dolay? tehlikeli boyutlar-da oldu?unu göstermektedir. Bilindi?i gibi çev-rede birçok organizma kimyasal maddelere kar?? oldukça duyarl?l?k göstermektedir. Maden i?let-melerine ve yerle?im yerine yak?n olan dereler vas?tas?yla a??r metal, evsel ve tar?msal at?klar?n Melet Irma??’na ve oradan da Karadeniz’e ka-r??mas? ?rmak ve denizel ekosistemdeki her bir bireyin biyolojik aktivitesini olumsuz yönde etki-leyecektir.
Melet Irma??’ndaki a??r metal kirlili?inin dördüncü istasyonda çok tehlikeli boyutlarda ol-mad???n? göstermi?tir. Dördüncü istasyonun bu-lundu?u, Kabadüz ilçesi Bakacak mevkiindeki Cu, Pb ve Zn maden i?letmesinin örneklemenin yap?ld??? Temmuz 2008’de kapal? durumdad?r. 29 Temmuz 2009 tarihinde bu maden i?letmesin-den ç?kan at?k maddelerin bulundu?u havuzlar sel nedeniyle çökmü? ve Ordu ilinin içme suyunun sa?land??? Melet Irma?? kirlenmi?tir. Faaliyette
olmayan maden tesisinde 23 Eylül 2009’da ise ya?anan sel felaketi etkisiyle pasa havuzunun üst seviyesine kadar dolan ya?mur suyu, daha önce i?letme sürecinde depolanan art?k maddenin bir k?sm? ile birlikte içme suyunun kar??land??? Me-let Irma??’na kar??m??t?r. Yerel ve ulusal bas?nda ya?anan bu olay?n nas?l gerçekle?ti?i ve i?letme kaynakl? ?rma??n nas?l kirletildi?ine büyük ölçü-de yer verilmi?tir. Bunun yan?nda ?l Çevre ve Orman Müdürlü?ü ekipleri taraf?ndan su numu-nesi al?narak Samsun Bölge H?fz?s?hha Müdürlü-?ü’ne gönderilerek yap?lan analizler sonucu su-daki kur?un miktar? 338 μg/L’ye kadar yükseldi?i tespit edilmi?tir. Su Kalite Kontrol Yönetmeli-?i’ne göre içilebilir nitelikteki 1. kalite suyun içe-risindeki Pb miktar?n?n 10 μg/L olmas? gerek-mektedir (SKKY, 2008).
Çal??mam?zdan elde edilen bulgular ?????nda, Melet Irma??’ndaki kirlilik düzeyini belirlemek ve takibi için su, sediment ve biyomonitör orga-nizmalar seçilerek kapsaml? ve sürekli bir çal??-ma yürütülmesi önerilmektedir. Bunun için besin zincirindeki birçok organizma baz al?narak yap?-lacak olan toksisite çal??malar? zincirin en üst ka-demesindeki insanda olu?abilecek birikimleri ve etkileri belirlememiz ve yorumlamam?z? sa?laya-cakt?r. Bu ve buna benzer çal??malar belirli ara-l?klarla tekrarland???nda su kirlili?inin ula?t??? boyutlar hakk?nda bilgi sahibi olarak Ordu ili iç-me suyu kayna?? olarak büyük öneme sahip Me-let Irma??’ndaki kirlili?in as?l sebepleri ortaya konulacak ve çal??malar?n tekrarlanmas? ile de çevredeki kurulu?lar?n denetimleri sa?lanacakt?r.
254