BİYODEGRADASYON VE BİYOAKÜMÜLASYON Merve Ünlüsoy y155014003

Günümüzde topraktaki ve sulardaki organik ve inorganik kirleticileri temizlemek ve kontrol altında tutmak için birtakım fiziksel, kimyasal ve biyolojik iyileştirme yöntemleri kullanılıyor. Biyolojik iyileştirme yöntemlerinin diğerlerine göre birçok avantajı var. Maliyetinin düşük olması, Kullanım kolaylığı, Organik kirleticilerin tamamen parçalanması, Çevre dostu bir yöntem oluşu en önemlileri arasında sayılabilir.

BİYODEGRADASYON Bir çevre kirleticisini ortamdan uzaklaştırmak için bakteri, fungus, alg ve bitki gibi organizmaların kullanılmasına Biyolojik İyileştirme, bu organizmaların çeşitli zararlı kimyasal bileşikleri parçalayıp mineralize etmesine ise Biyolojik Parçalanma (biyodegradasyon) diyoruz. Toprakta ve yeraltı sularında bulunan klorlanmış çözücü Kimyasalları otamdan uzaklaştıran dehalococcoides sp bakterileri diğer bakteriler arasında kırmızı renkte görünüyor

Biyodegradasyon süreci; Biyodegradasyon, yaşayan mikrobiyal organizmalar tarafından organik bileşiklerin, yüzey aktif maddeler ve enzimler kullanarak küçük parçalara ayrılması işlemidir. Mikrobiyal organizmalar metabolik ya da enzimatik süreçlerle maddeleri dönüştürürler.

Biyodegrede edilebilen (çözünebilen) madde genelde yaşayan organizmaların atıkları gibi organik maddelerdir. Bazı mikroorganizmalar doğal olarak hidrokarbonlar, poliklorinat bifeniller (PCBs), poliaromatik hidrokarbonlar(PAHs), farmasötikler (ilaç) ve metaller içeren bileşiklerin büyük bir kısmını degrede edebilmek için katabolik süreçler meydana getirirler. Organik materyaller oksijen varlığında aerobik, oksijen yokluğunda anaerobik olarak ayrıştırılabilirler.

Biyodegradasyona bir örnek vermek gerekirse; Petrol ürünlerinde bulunan organik kirleticiler, örneğin aromatik hidrokarbonlu bileşikler, mikroorganizmalar tarafından canlı hücre dokularının yapıtaşlarını oluşturmak için enerji ve besin kaynağı olarak kullanılarak kolayca parçalanır, karbondioksit ve suya dönüştürülür. Mikroorganizmalar için gerekli olan diğer kimyasallar arasında fosfor, potasyum, kalsiyum ve sodyum bileşikleri gelir. Bununla beraber, krom, kobalt, bakır ve demir gibi iz elementlere de ihtiyaç duyulur. Tüm bu kimyasal maddeler kirlenmiş ortamlarda fazlasıyla bulunarak ihtiyaca hizmet eder.

Son yıllarda transgenik bakterilerin ağır metal, radyoaktif element, sentetik gübreler, insektisit ve herbisit gibi zirai ilaç kalıntıları ve toluen, benzen, etilbenzen ve ksilen gibi diğer toksik maddelerle kirlenmiş toprakların ve yeraltı su kaynaklarının temizlenmesinde kullanılması konusunda önemli gelişmeler kaydedilmiş. Pseudomonas putida isimli bir bakterinin organik çözücü olarak kullanılan tolueni metabolize ederek, tolüen ile kirletilmiş bir araziyi hiç bir yan etki yaratmadan bir yıl içinde % 75 oranında temizlediği bildiriliyor.

Bilindiği gibi uranyum nükleer enerji üretim tesislerinde yakıt olarak kullanılıyor ve atık olarak uranil iyonu şeklinde çözünür olarak çevreye bırakılılıyor. Sağlık açısından ciddi tehlikeler oluşturuyor. Ama bazı bakterilerde, bu tehlikeli iyonun zararsız olan çözünmez formuna dönüştürülmesini sağlayan değişik metabolik yollar var. Desulfovibrio vulgaris ve Deinococcus radiodurans isimli bakteriler radyoaktif elementlerin zararsız hale dönüştürülmesinde hayli etkili. Bu tür bakterilerin kendi proteinlerini radyoaktif bileşenlerden korumak için geliştirdikleri bir savunma mekanizmaları olduğundan bahsediliyor.

Biyolojik iyileştirme sadece mikroorganizmalarla sınırlı değil Biyolojik iyileştirme sadece mikroorganizmalarla sınırlı değil. Bazı bitkiler bitkisel iyileştirme (phytoremediation) denilen işlemi gerçekleştirerek topraktaki ve sudaki ağır metal, pestisit, çözücü ve patlayıcı gibi kimyasal maddelerden kaynaklanan bulaşıklığı temizliyor. Bu tür bitkiler ağır metalleri bünyelerinde, köklerinde, toprak üstü yeşil aksamlarında biriktiriyor ve daha sonra hasat edildiklerinde kirleticiler ortamdan uzaklaştırılmış oluyor. Hasat edilen bu bitkiler ya yakılıyor ya da bazı durumlarda geri dönüşüme tabi tutularak endüstride kullanılabiliyor. Özellikle yaklaşık son 20 yıldır ayçiçeği, hardal bitkisi, eğreltiotu, yonca, kavak, söğüt, ardıç ağaçları ve bazı çim bitkileri bu iş için başarılı bir şekilde kullanılıyor. Yapılan çalışmalarda bazı eğreltiotlarının yapraklarında topraktakinden 200 kat daha fazla arsenik depolayabildiği söyleniyor. Çernobil nükleer santrali felaketinden sonra uranyum ile kirlenmiş toprakların ayçiçeği bitkileriyle temizlendiği bildiriliyor. Uranyum ile beslenen Geobacter metallireducens bakteri hücreleri yeşil renkte görülüyor.

Tarım arazilerinde yabancı otların mücadelesinde yoğun bir şekilde kullanılan atrazine gibi bazı herbisitler, toprakta uzun yıllar kaldıkları için kirlilik ve tehlike yaratıyor. Kullanılan bazı bakteriler salgıladıkları enzimler ile atrazini parçalayarak ortamdan uzaklaştırabiliyor. Günümüzde toprak, yeraltı suları, deniz ve okyanuslarda meydana gelen kimyasal kirliliğin temizlenmesinde mikroorganizmaların başarıyla kullanıldığı pek çok örnek var. Mikroorganizmalar,her birinin kendine özgü olması,özel kültür ve çevre koşulları altında önceden tahmin edilemeyen metabolizma yetenekleri ile zor problemlerin çözülmesinde öncelik almaya devam edecektir.

BİYOAKÜMÜLASYON Suya herhangi bir yerden bulaşan bir zararlı bakteri veya kimyasalın öncelikle fitoplanktonlar tarafından absorbe edilmesiyle bir süreç başlar. Bu süreci fitoplanktonlarla beslenen zooplanktonlar ve zooplanktonlarla beslenen deniz canlıları devam ettirir. Süreç böyle devam edip sona ulaştığında besin zincirinin en üst kademesindeki predatörler kendilerinden önce gelen canlıyla beslenmiş olurlar. Bu süreç esnasında en başta fitoplanktonun absorbe ettiği zararlı bakteri miktarına 1 birim dediğimizde, zooplanktonda bu oran 10 birim onu yiyen deniz canlısında 100 birim ve ortalama bir balıkta 10000 birim olacaktır. Biyokütle mantığıyla üreticiden tüketiciye doğru azalan interaksiyon döneminde, ilk başta fitoplanktona kontamine olan zararsız miktarın zaman geçtikçe oldukça ciddi boyutlara ulaşması olayına biyoakümülasyon denir.

Toksik bir maddedin mikroorganizma tarafından absorbe edilme hızı, maddenin mikroorganizma bünyesinde parçalanmasından veya atılmasından daha hızlı ise Biyoakümülasyon gerçekleşir. Toksik maddenin biyolojik yarılanma ömrü ne kadar uzunsa, biyoakümülasyon nedeiniyle kronik zehirlenme riski o kadar büyüktür.

Kaynaklar http://en.wikipedia.org/wiki/Biodegradation https://en.wikipedia.org/wiki/Bioaccumulation http://water.usgs.gov/wid/html/bioremed.html http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=howmicrobes-clean-up-oil-spills http://astonjournals.com/manuscripts/Vol2010/GEBJ-3_Vol2010.pdf (Bioremediation: Developments, Current Practices and Perspectives) Chatterjee, S., Chattaopadhyay, P., Roy, S., Sen, S., “Bioremediation: a tool for cleaning polluted environments”, Journal of Applied Biosciences, Cilt 11, s. 594-601, 2008. https://www.youtube.com/watch?v=DxqDaTUh08o