Doğanın Bitkilerle Temizliği: Fitoremediasyon

Bitkiler kullanılarak yapılan çevre temizliği uygulamaları fitoremediasyon olarak adlandırılır.  Terminolojik olarak incelendiğinde; eski Yunanca’da “φυτo” (fito) bitki, Latince’de “remedium” ise eski haline getirme, çare bulma ve iyileştirme anlamlarına gelmektedir. Terim ilk olarak 1980’lerde bozulmuş veya kirlenmiş alanları geri kazanmak için bitkilerin kullanımını ifade etmek için kullanılmıştır. Günümüzde fitoremediasyonun temizleme mekanizması, çevre kirleticilerinin türü, kullanılan bitki türleri ve hatta araştırmacının çalışma alanı ile ilgili farklı tanımları bulunmaktadır. Literatüre göre en çok kabul edilen tanımlar aşağıdaki şekildedir:

Organik bileşiklerin ve toksik metallerin topraktan ve sudan uzaklaştırılmasını içeren çevresel iyileştirme uygulamalarında bitkilerin kullanımı;

Hava, su ve toprak gibi ortamlardan tehlikeli kirleticileri uzaklaştırmak, yok etmek veya onları tecrit etmek için ağaçlar ve çimenler de dâhil olmak üzere bitkilerin kullanımı;

Çevresel kirleticileri ortadan kaldırmak veya zararsız hale getirmek için bitkilerin ve bunlarla ilişkili toprak mikroorganizmalarının ve agronomik tekniklerin kullanımı.

Fitoremediasyon teknikleri ile başta ağır metaller olmak üzere bazı aromatik hidrokarbonlar, alkanlar, fenoller, poliklorlu çözücüler, pestisitler, kloroasetamidler ve hatta bazı patlayıcılar bulundukları çevrelerden uzaklaştırılıp çevre temizliği yapılabilmektedir.

Fitoremediasyon, fitoekstraksiyon, rizofiltrasyon, fitostabilizasyon, fitodegradasyon, rizodegradasyon ve fitovolatilizasyon olarak farklı süreçlere ayrılabilir; ve bu süreçlerin her birinde çeşitli mekanizmalar yer alır.

Fitoekstraksiyon, toksik metallerin ve metaloidlerin kökler tarafından alınması ve bitkilerin toprak üstü (hasat edilebilir) kısımlarına taşınması ve toprakta metal konsantrasyonlarının azalmasıyla sonuçlanan birikmeleri ile ilgili aşamaları içerir.

Fitoekstraksiyonda kullanılan bazı bitkiler arasında; Brassica juncea (Hardal otu), Lactuca sativa (Marul), Lolium perenne (Çim), Mesembryanthemum criniflorum, Nicotiana tabacum (Tütün), Pelargonium hortorum, Sedum alfredii, Solanum nigrum (Itüzümü), Thlaspi caerulescens, Xanthium strumarium (Kocapıtrak) ve Zea mays (Mısır) yer almaktadır.

Rhizofiltrasyon, fizyolojik ve biyokimyasal özelliklerine bağlı olarak bazı metal toleranslı su bitkilerinin köklerine veya diğer su altı organlarına adsorpsiyon veya çökeltme yoluyla nemli topraklardan, yeraltı ve/veya yüzey suları gibi su ortamlarından başta metaller olmak üzere kirleticilerin alınması ve ortamdan uzaklaştırılması olarak adlandırılır.

Rhizofiltrasyonda kullanılan bazı bitkiler arasında; Azolla caroliniana, Eichhornia crassipes, Lemna minor (Sumercimeği), L. gibba (Yamuk sumercimeği), L. valdiviana, Phleum pretense, Salix matsudana (Çin söğüdü), Sagittaria montevidensis ve Typha angustifolia (Saz) yer almaktadır.

Fitostabilizasyon, bitkilerin toprak veya tortulardaki kirletici metalleri sorpsiyon, çökeltme ve kompleks oluşturma yoluyla hareketsiz hale getirme yeteneğine dayanır. Bu işlem kirleticiyi topraktan çıkarmaz, ancak kirleticinin tehlikesini azaltır.

Fitostabilizasyonda kullanılan bazı bitkiler arasında; Athyrium wardii, Cynodon dactylon (Köpekdişi), Eucalyptus urophylla, E. saligna, Eupatorium cannabinum (Koyuntırpağı), Kosteletzkya pentacarpos, Salix sp. (Söğüt), Solanum nigrum (Itüzümü), Sorghum sp. (Süpürgedarısı) ve Vigna unguiculata (Karnıkara) yer almaktadır.

Fitodegradasyon, bitki dokularına veya rizosfere kolayca giren organik kirleticilerin, salgılanan bitki enzimleri veya kimyasalları yoluyla parçalanıp bitki bünyesine alınarak ortadan kaldırılmasıdır.

Fitodegradasyonda kullanılan bazı bitkiler arasında; Blumea malcolmii, Chlorella pyrenoidosa, Datura innoxia (Abuzambak), Erythrina crista-galli (Mercan ağacı), Ipomoea carnea, Leucaena leucocephala, Lycopersicon peruvianum, Phragmites australis (Kamış), Pontederia crassipes (Susümbülü) ve Spirodela polyrhiza yer almaktadır.

Rizodegradasyon, topraktaki ksenobiyotikler gibi organik kirleticilerin rizosferdeki mikroorganizmalar tarafından ayrışması işlemidir. Ayrışma, bir bileşiğin daha küçük bileşenlerine parçalanmasını veya bir metabolite dönüşmesini tanımlar ve bu nedenle, rizodegredasyon, organik kirleticilerin iyileştirilmesi sürecinde en önemli aşamalardan biridir.

Rizodegradasyonda kullanılan bazı bitkiler arasında; Bromus inermis (Kılçıksızbrom), Dactylis glomerata (Domuzayrığı), Desmanthus illinoensis, Festuca arundinacea (Kamışyumağı), Lolium perenne (Çim), Panicum virgatum, Tripsacum dactyloides, Cynodon dactylon (Köpekdişi), Kandelia candel, Melia azedarach (Tesbihağacı), Rubus fruticosus, Salix nigra (Karasöğüt), Sesbania cannabina, Triticum aestivum (Ekmeklikbuğday), Cucurbita ssp. (Kabak) ve Zea mays (Mısır) yer almaktadır.

Fitovolatilizasyon, kirleticilerin (tetrakloroetan, triklorometan, tetraklorometan vb. gibi organikler ve/veya As, Hg ve Se gibi bazı metaller) bitkiler tarafından alınıp, orijinal formlarında veya metabolik modifikasyondan sonra terleme yoluyla atmosfere salınmasıdır.

Fitovolatilizasyonda kullanılan bazı bitkiler arasında; Azolla sp., Oryza sativa (Çeltik), Polypogon monspeliensis (Hıtır), Salicornia sp., Juncus efuses, Phragmites australis (Kamış), Brassica juncea (Hinthardalı), Astragalus sp., Juncus xiphioides, Myriophyllum brasiliense, Scirpus robustus ve Typha latifolia (Cil) yer almaktadır.

Sonuç olarak; özellikle günümüzde sanayileşme ve kentleşmedeki hızlı artışın eşlik ettiği çevre kirliliği, insan ve hayvan sağlığı üzerindeki potansiyel etkisi nedeniyle büyük endişe kaynağıdır. Bu nedenle, hava, su ve topraktaki kirlilik üzerinde etkili iyileştirme yöntemleri gereklidir. Kirli ortamların restorasyonunda hâlihazırda kullanılan geleneksel fiziksel ve kimyasal teknikler, maliyetli olmalarının yanı sıra, su ve toprak özelliklerinin ve doğal mikrofloranın olumsuz etkilenmesi gibi yeni sorunların oluşumuna sebep olabilmektedirler. Pahalı ekipmanların kullanılmadığı, düşük maliyetli ve çevre dostu bir uygulama olan fitoremediasyon, çevre kirliliği sorununu çözmek için en uygun seçeneklerin başında gelmektedir. Bununla birlikte, fiziksel veya kimyasal yöntemlerle karşılaştırıldığında fitoremediasyonda sahalardan kirleticilerin uzaklaştırılmasının uzun zaman alması ve uygulama kapsamının fiziksel ve kimyasal yöntemlere göre nispeten sınırlı olması fitoremediasyonun zayıf yönleridir. Yine de günümüzde çevre temizliğinde kullanılmak üzere yerli bitki türlerini taramak ve fitoremediasyonla ilgili çeşitli parametrelerin mevcudiyetini değerlendirmek için araştırmalar devam etmektedir. Ayrıca, konu ile ilgili biyoteknolojik yaklaşımların uygulanması ile fitoremediasyonda kullanılmak üzere modifiye edilmiş bitkiler ile başarılı sonuçlara ulaşılmıştır. Ancak bu teknolojinin kontamine sahaların rutin bir şekilde temizlenmesi için daha fazla bilimsel çalışma ile desteklenmesi gerekmektedir ^[1]Li, C., Zhou, K., Qin, W., Tian, C., Qi, M., Yan, X., & Han, W. (2019). A review on heavy metals contamination in soil: effects, sources, and remediation techniques. Soil and Sediment … Continue reading ^[2]Nedjimi, B. (2021). Phytoremediation: a sustainable environmental technology for heavy metals decontamination. SN Applied Sciences, 3(3), 1-19.^[3]Ojuederie, O. B., Igwe, D. O., & Popoola, J. O. (2022). Transgenic plant-mediated phytoremediation: Applications, challenges, and prospects. In Assisted Phytoremediation (pp. 179-202). … Continue reading ^[4]Ozyigit, I. I., & Dogan, I. (2014). Plant-microbe interactions in phytoremediation. Soil remediation and plants: Prospects and challenges, 255-285. ^[5]Ozyigit, I. I., Can, H., & Dogan, I. (2021). Phytoremediation using genetically engineered plants to remove metals: a review. Environmental Chemistry Letters, 19(1), 669-698..

DOI: scientiaturcica.com/10.5922/SCITUR.2022.014