Doğal ortamdaki fizikokimyasal şartların ağır metal biyosorpsiyonuna etkisi

Abstract

Küçükçekmece Gölü birçok endemik türü bünyesinde barındıran, dünyadaki doğal lagün göllerinden birisidir. Küçükçekmece Gölü'nde yapılan su kalitesi izleme çalışmalarında, su ve sediment yapıda önemli konsantrasyonlarda demir, bakır ve çinko metallerine rastlanmıştır (Üstün vd.2005). Bu çalışmada, Küçükçekmece Gölü'nden, ötröfikasyon döneminde alınan su örneklerinden izole edilen siyanobakteri izolatlarının Fe+2, Cu+2 ve Zn+2 metallerini biyosorpsiyonu/biyobirikimi incelenmiştir.Bu çalışmada önce, gölden izole edilmiş 5 siyanobakteri izolatının, Fe+2, Cu+2 ve Zn+2 metallerinin 1-20 ppm konsantrasyonunda, 14 günlük periyotta klorofil-a ölçümü yapılarak gelişim eğrileri çıkarılmıştır. Ayrıca probit analizi ile metallerin izolatlar üzerine toksisite konsantrasyonları belirlenmiştir. Bu çalışmalar sonucunda, Synechocystis sp. E35 izolatının her üç metale de diğer izolatlara göre daha fazla dirençli olduğu saptanmıştır.Genellikle alıcı ortamlarda birden fazla metal bir arada bulunmaktadır. Bu çalışmada E35 izolatının, Fe+2, Zn+2 ve Cu+2 metallerinin tekli, ikili ve üçlü karışımlarında biyosorpsiyon/biyobirikim kinetiği, bakterinin optimum gelişme koşullarında (23 °C, pH 7) irdelenmiştir.Tekli metallerle yürütülen, biyosorpsiyon/biyobirikim denemeleri sonuçları incelendiğinde, sudan (duru fazdan) hücre yüzeyine metallerin geçiş hızı sırasıyla, Cu+2 > Zn+2 > Fe+2, hücre yüzeyinden hücre içine metal geçiş hızı ise, Fe+2>Cu+2 > Zn+2 şeklinde sıralanmaktadır.İkili metal çözeltilerinde, sudan hücre yüzeyine metal geçiş hızı sıralaması Zn+2 >Cu+2 > Fe+2, hücre yüzeyinden hücre içine geçiş hızı ise Fe+2 > Cu+2 > Zn+2 şeklinde sıralanmaktadır.Üç metalin bir arada bulunması halinde, sudan hücre yüzeyine metal geçiş hızı sıralamasının Zn+2 ? Fe+2 >Cu+2 olduğu görülmektedir. Hücre yüzeyinden hücre içine geçiş hızı ise Fe+2 >Zn+2>Cu+2 şeklinde sıralanmaktadır.Dirençli izolatın doğal ortamdaki davranışlarına yaklaşımlar yapabilmek amacıyla, Küçükçekmece Göl'ünden alınmış doğal su örneğiyle biyosorpsiyon/biyobirikim denemeleri yapılmıştır. Çalışmanın bu aşamasında da dirençli izolatın, en çok Fe+2 iyonlarını, daha sonra Cu+2 ve en az Zn+2 iyonlarını hücre içine aldığı görülmüştür.Synechocystis sp. (E35) izolatı ile yapılan Fe+2, Zn+2 ve Cu+2 denemeleri sonucunda, biyosorpsiyonun hem Freundlich hem de Langmuir izoterm modeline uyduğu görülmektedir.Fe+2, Cu+2 ve Zn+2 metallerinin, Synechocystis sp. (E35) izolatının morfolojik yapısında meydana getirdiği değişiklikler ve izolatın bu metallere karşı oluşturduğu savunma mekanizmaları, elektron mikroskobu görüntüleri ile ortaya konulmuştur. 10 ppm Fe+2'e maruz bırakılan Synechocystis sp. (E35) izolatına ait elektron mikroskobu görüntülerinde, hücre dışı polisakkarit (HDP) yapılar gözlemlenmiştir. 10 ppm Zn+2 ve 5 ppm Cu+2 iyonları ise Synechocystis sp. (E35) izolatında, demirde görüldüğü kadar yoğun olmamakla birlikte, hücre dışı polisakkarit oluşumuna sebep olmuştur.