Petrol ve Yağla Kirlenmiş Toprak: Etkileri ve Biyolojik Yöntemler

Petrol kirliliği nedir, TPH ne anlama gelir?

Petrol hidrokarbonları dünyada en sık rastlanan çevresel kirletici grubudur. Toprağa karıştıklarında bir kısmı buharlaşır, bir kısmı toprak taneciklerine tutunur, bir kısmı da mikroplar tarafından parçalanır. Bu süreçler sırasında toprağın ekosistem işlevleri düşer [31].

Kirliliğin miktarı genellikle TPH (toplam petrol hidrokarbonu) olarak ölçülür. TPH, mazot, benzin, motor yağı ve hidrolik yağ gibi ürünlerden gelen hidrokarbonların topraktaki toplamını gösterir. Hafif yakıtlar daha hızlı buharlaşır ve daha kolay hareket eder; ağır yağlar ise toprakta daha uzun kalır ve yüzeyde birikir.

Tarım arazisinde petrol kirliliği genellikle noktasal bir sorundur. Yani tarla geneline yayılmış bir kirlilik değil, belirli bir yerde yoğunlaşan bir bulaşmadır. Bu, sorunun yerini bulmayı ve sınırlamayı kolaylaştırır. Aynı zamanda müdahalenin de o noktaya odaklanabileceği anlamına gelir: bulaşmış küçük bir alanı doğru yönetmek, tarlanın geri kalanını korur. Kirliliğin yayılmasını önlemek için en kritik dönem, döküntünün ilk saatleri ve ilk yağışlardır; yağmur suyu yüzeydeki yağı yandaki temiz alana ya da kanala taşıyabilir.

Tarlada petrol ve yağ kirliliği nereden gelir?

Çiftlikte petrol kirliliğine yol açan kaynaklar çoğu zaman günlük işlerin içinde gizlidir:

• Yakıt deposu ve dolum yeri: Mazot tankının çevresi, taşma ve damlama nedeniyle zamanla yağ emer.
• Makine bakım alanı: Motor yağı değişimi, filtre ve yağlama işlerinin yapıldığı yer en sık kirlenen noktadır.
• Hidrolik yağ kaçağı: Traktör, römork ve iş makinelerinde patlayan hortum tarlanın içinde ani bir döküntü oluşturabilir.
• Atık yağın toprağa dökülmesi: Kullanılmış yağı toprağa ya da çukura dökmek kalıcı bir kirlenme kaynağıdır.
• Boru hattı, kuyu ve depo çevreleri: Tarlanın yakınından geçen hatlar ya da akaryakıt tesisleri büyük ölçekli sızıntı riski taşır.

Avrupa ölçeğinde her türlü arazideki kirli sahalara bakıldığında, kirliliğin yaklaşık %60'ını mineral yağ ve ağır metallerin oluşturduğu görülmektedir [4]. Aynı envanterde yaklaşık 2,5 milyon potansiyel kirli saha ve 342 bin tespit edilmiş kirli saha bulunmakta, yönetim maliyeti yılda yaklaşık 6 milyar avro olarak hesaplanmaktadır [4]. Bu veriler yalnız tarım arazisine ait değildir, ancak yağ kirliliğinin ne kadar yaygın bir sorun olduğunu gösterir. Ana sayfadaki özet için petrol bölümüne bakabilirsiniz.

Petrol ve yağ toprağa ve bitkiye nasıl zarar verir?

Toprak su itici hâle gelir

Yağ, toprak taneciklerinin yüzeyini ince bir film gibi kaplar. Bu film suyu iter; toprak ıslandığında bile su taneciklere tutunamaz ve ya yüzeyden akar ya da çatlaklardan kaçar. Sonuçta yağ bulaşmış toprak, sulansa bile kuru kalan lekeler gösterir. Bitki kökü bu lekelerde suya ulaşamaz.

Hava ve oksijen kesilir

Yağ gözenekleri doldurur ve toprak havasının yenilenmesini zorlaştırır. Kök solunumu ve toprak canlılarının çoğu oksijene ihtiyaç duyar. Hidrokarbonları parçalayan mikropların büyük bölümü de oksijenli koşullarda daha hızlı çalışır. Oksijen azaldıkça hem bitki hem de yıkım süreci yavaşlar.

Bitki ve toprak canlılığı etkilenir

Yağlı toprakta çimlenme gecikir, fide sararır ve kök gelişimi zayıflar. Hafif yakıtların bir kısmı doğrudan toksiktir; ağır yağlar ise daha çok fiziksel engel oluşturur. Petrol kirliliği toprak mikrop topluluklarını da değiştirir; hidrokarbonları kullanabilen gruplar çoğalırken diğerleri azalabilir [31].

Petrol kirliliğinde biyolojik yöntemler nasıl çalışır?

Petrol hidrokarbonları organik moleküllerdir ve mikroplar tarafından parçalanabilir. Sorun, hidrokarbonların suda çok az çözünmesidir. Bakteri suda yaşar ve suya geçmeyen yağa kolay ulaşamaz.

Biyosürfaktanlar

Bazı bakteriler yüzey gerilimini düşüren maddeler üretir. Bunlara biyosürfaktan denir. B. subtilis'in ürettiği sürfaktin, hidrokarbonu küçük damlacıklara ayırarak emülsiyon hâline getirir, çözünürlüğünü artırır ve böylece bakterinin yağa erişimini kolaylaştırır [63]. Biyosürfaktanların sahadaki davranışı ise henüz yeterince modellenmemiştir ve tam ölçekli denemelere ihtiyaç vardır [63].

Literatürde ne bulundu?

Literatürde belirli Bacillus suşlarıyla yapılan kap ve mikrokozm deneyleri şu sonuçları vermiştir:

İlk çalışmada temizlenen toprakta çemen otu yetiştirilebilmiştir [65]. İkinci çalışma ise dürüst bir karşılaştırma sunar: aynı kirlilikte farklı bakteri cinsleri farklı başarı gösterebilir [64]. Her iki deneyde de sonuç aylar sürmüştür.

Yıkımı etkileyen koşullar

• Besin: Petrol karbonca zengin ama azot ve fosforca fakirdir. Bu yüzden deneylerde besin eklenmiştir [65].
• Oksijen: Toprağı havalandırmak, oksijen kullanan mikropların çalışmasını kolaylaştırır.
• Nem: Çok kuru toprakta mikrop aktivitesi durur, su basmış toprakta ise oksijen kesilir.

Laboratuvar sonucu tarlada neden aynı olmaz?

Deneylerde toprak karıştırılmış, besin eklenmiş ve koşullar kontrol altında tutulmuştur. Tarlada ise kirlilik düzensiz dağılır, alt katmanlara sızar ve oksijen derinlikle azalır. Aşılanan bakteri de topraktaki yerli mikroplarla rekabet etmek zorundadır. Bu nedenle laboratuvardaki yüzdeler, gerçek bir döküntü alanında aynen beklenmemelidir.

Biyolojik iyileştirme, rakip yöntemlere göre yavaştır ve hidrokarbon yıkımı çoğu zaman tamamlanmaz [31]. Konunun genel çerçevesi için biyoremediasyon rehberine bakabilirsiniz.

Büyük sızıntıda ne yapılmalı?

Tarladaki küçük bir hidrolik yağ döküntüsü ile boru hattından gelen bir sızıntı aynı şekilde ele alınamaz. Büyük sızıntılar mühendislik müdahalesi gerektirir ve yasal bir çerçevesi vardır.

Türkiye'de noktasal kirlenmiş sahalar, 2010 tarihli Toprak Kirliliğinin Kontrolü ve Noktasal Kaynaklı Kirlenmiş Sahalara Dair Yönetmelik kapsamında, risk temelli değerlendirmeyle yönetilir [41]. Bu sahalarda kazı, yerinde arıtma ya da başka mühendislik yöntemleri uzman kuruluşlarca planlanır. Biyolojik yöntemler bu planın bir parçası olabilir, ancak ağır kirli sahalarda tek başına bir çözüm değildir.

Küçük döküntüde ne yapılabilir?

1. Yağı hemen kum, talaş ya da emici bez gibi malzemeyle toplayın.
2. Gözle görülen bulaşmış toprağı ayırın; atık yağ ve kirli malzemeyi lisanslı atık toplayıcıya teslim edin.
3. Alanı bir süre ekimden çıkarın, toprağı havalandırın ve nemini koruyun.
4. Ekimden önce şüphe devam ediyorsa TPH analizi yaptırın.

Yağ bulaşmış alan nasıl önlenir ve tarıma nasıl döner?

Önleme: en ucuz yöntem

Çiftlikteki petrol kirliliğinin büyük kısmı küçük ve tekrar eden döküntülerden oluşur. Bu yüzden önleme, sonradan yapılacak her türlü iyileştirmeden daha ucuzdur.

• Yakıt dolumunu tarlanın içinde değil, sabit ve zemini kaplı bir noktada yapın; dolum sırasında altına damlama tavası koyun.
• Hidrolik hortumları ve bağlantıları sezon başında kontrol edin; çatlamış hortumu beklemeden değiştirin.
• Yağ değişimini beton zeminde yapın, atık yağı kapaklı bidonda biriktirip lisanslı toplayıcıya verin.
• Mazot tankını su kaynağından, kuyudan ve sulama kanalından uzak bir yere, taşmaya karşı setli bir alana yerleştirin.
• Makine içinde emici bez ve bir torba talaş bulundurun; döküntüye ilk dakikalarda müdahale etmek yayılmayı sınırlar.

Tarıma dönüşte nelere bakılmalı?

Bulaşmış alan temizlendikten ya da aylarca dinlendirildikten sonra tarıma dönmeden önce birkaç basit kontrol yapılabilir. Önce TPH analiziyle kalan kirliliğin düzeyi görülür. Ardından o alandan alınan toprakla küçük bir çimlenme denemesi yapılabilir: aynı tohum temiz toprakla ve şüpheli toprakla ayrı kaplara ekilir, çıkış ve kök gelişimi karşılaştırılır. Belirgin bir fark varsa alan henüz ekime hazır değildir.

Yağ toprağın yapısını ve su tutma davranışını bozduğu için, tarıma dönen alanda organik madde eklemek ve toprağı havalandırmak toprak yapısının toparlanmasına katkı sağlar. Bu konudaki genel yöntemler için toprak ıslahı rehberine bakabilirsiniz.

Biyosürfaktanların bazı metal katyonlarını kompleksleyip topraktan yıkanmalarına yardım edebildiği de bildirilmiştir [63]. Bu, yağla birlikte metal kirliliğinin de bulunabildiği atık yağ ve sanayi sahalarında konunun daha karmaşık olduğunu gösterir; bu tür alanlar her zaman uzman değerlendirmesi gerektirir.

Petrolle kirlenmiş toprakta analiz nasıl yapılır?

Petrol kirliliği rutin verimlilik analizinde ölçülmez. Laboratuvardan ayrıca TPH analizi istenmelidir. Kirliliğin kaynağı biliniyorsa (mazot, benzin, motor yağı) bu bilgi laboratuvara yazılmalıdır; böylece aranacak hidrokarbon aralığı doğru seçilir.

• Numune yeri: Kirli alanın merkezinden, kenarından ve temiz kabul edilen bir yerden ayrı ayrı numune alınır. Bu, yayılmanın sınırını gösterir.
• Derinlik: Yağ aşağı doğru sızabildiği için yüzey ve alt katmanlardan ayrı torbalarla numune alınır.
• Zaman: Döküntüden sonra bir kez, iyileştirme sürerken ve tarıma dönmeden önce yeniden numune almak, kirliliğin azalıp azalmadığını gösterir. Her seferinde aynı noktalar ve aynı laboratuvar kullanılmalıdır.
• Kap: Hidrokarbon numunesi plastik poşete değil, laboratuvarın önerdiği temiz cam kaba konur ve serin tutulur.
• Laboratuvar: İlgili parametre için akredite bir laboratuvar seçilmeli, akreditasyon kapsam listesi kontrol edilmelidir [113].

Numune alma kuralları için toprak numunesi nasıl alınır rehberine bakabilirsiniz. Yağ sızıntısının yakınında ağır metal şüphesi de varsa (örneğin atık yağ, cüruf ya da sanayi atığı) toprakta ağır metal rehberindeki analizler de istenebilir.

Temizlenen alanın tarıma dönmeden önceki verimlilik durumunu görmek için toprak analizi rehberindeki temel parametrelere bakabilirsiniz.