Harran toprak serisinde endosulfanın adsorpsiyon ve desorpsiyonu / Adsorption and desorption of endosulfan in Harran soil series

Abstract

Bölgemiz tarımsal üretimin oldukça yoğun gerçekleştirildiği, sürekli nüfus artışının yaşandığı ve buna bağlı olarak gıda tüketiminin her geçen gün artma eğilimi gösterdiği bir yerdir. Artan ihtiyaca paralel olarak birim alandan en fazla ve kaliteli ürünü elde etmek esas amaç haline gelmiştir. Tarımda bu amacı gerçekleştirmek için son zamanlarda zirai mücadele ilaçları yaygın şekilde kullanıma geçmiştir. Zararlı böcek, ot ve mantarlara karşı kullanılan kimyasalların genel adı olan pestisit ifadesi son yıllarda tarımda yoğun kullanımı ve doğal ortamlarda oluşturduğu kirlilik nedeniyle oldukça sık gündeme gelmektedir. Herbisit, fungusit, akarisit ve insektisitler doğada güç ayrışan, insan ve hayvanlar açısından toksik etkiye sahip ve uzun dönemde canlı vücutta birtakım zararlar oluşturan bileşiklerdir. Pestisitlerin kontrollü kullanımlarıyla birlikte topraktaki davranışları bilinmelidir. Bu çalışma kapsamında seçilen pestisit (endosulfan), yörede yoğun kullanılan ve toprakta kalıcı özellik gösteren bir türdür. Şanlıurfa'da pamuk, meyve-sebze, tahıl, pirinç, mısır, sorgum gibi çok çeşitli ürünlere yaygın uygulanan bir insektisit veya akarisittir. Çalışmanın amacı, iki farklı izomeri olan endosulfanın (alfa ve beta) daha çok pamuk tarımı yapılan Harran toprak serisinde davranışını araştırmaktır. Bu doğrultuda, - Harran serisinden alınan toprağın fiziksel ve kimyasal özelliklerinin incelenmesi, - Harran Ovası'nda belirli bir bölgede farklı horizonlardan alınan toprak örnekleri kullanılarak alfa ve beta endosulfanın adsorpsiyon ve desorpsiyon izotermlerinin belirlenmesi - Elde edilecek sonuçlara göre endosulfanın üst ve alt horizonlardaki adsorpsiyon-desorpsiyon durumunun yorumlanması hedeflenmiştir. Harran serisinde açılan profilde farklı derinliklerden toprak örnekleri alınmıştır. Yüzeyden 0-27 cm, 27-40 cm, 40-55 cm, 55-70 cm, 70-85 cm ve 85-100 cm derinliklerden alınan örnekler, 20-25 oC'de hava kuru hale getirilerek 2 mm lik elekten elenmiştir. Topraklar hacim ağırlık, nem, toprak tekstürü, katyon değişim kapasitesi, organik madde, pH, kireç miktarı açısından incelenmiştir. Tüm toprak analizleri 3 paralelli gerçekleştirilmiştir. Daha sonra Batch metodu kullanılarak AP ve BW2 horizonları üzerinde endosülfan'ın adsorpsiyon-desorpsiyon kinetikleri ve izotermleri araştırılmıştır. 1/5 toprak/çözelti oranı kullanılmıştır (5 g toprak, 25 ml çözelti). Blank ve kontrol çözeltileri de hazırlanmış, iki paralelli çalışılmıştır. Kinetik çalışmada, toprak-çözelti karışımı belirli süreler zarfında çalkalanmış ve santrifüj edilmiş endosulfan miktarları belirlenmiştir. Dengeye ulaşma süresi hesaplanmış ve adsorpsiyon izoterm çalışmasında bu süreler uygulanmıştır. Desorpsiyon kinetik çalışmasında üst sıvı endosulfan içermeyen 0.01 M CaCl2 ile yer değiştirilmiş ve aynı işlemler gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon ve desorpsiyon izotermlerinin belirlenmesi aşamasında 5 farklı konsantrasyon ile çalışılmıştır. Tüm adsorpsiyon desorpsiyon denemelerinin Freundlich ve Langmiur izotermlerine uygunluklarına bakılmıştır. Alfa ve beta endosulfanın adsorpsiyonu ilk saatlerde hızlı gerçekleşmiştir. Yaklaşık 3. saatte dengeye ulaşmıştır. 24. saate kadar adsorpsiyonun hızı azalmış ancak proses devam etmiştir. Alfa ve beta endosulfan izomerlerinin AP ve BW2 horizonları üzerindeki adsorpsiyonlarının L tipi izoterme dolayısıyla Langmiur izotermine uyduğu gözlenmiştir. Endosulfanın toprak partikülleri üzerindeki affinitesi oldukça yüksek bulunmuştur. Ancak bu çalışmada, endosulfan türlerinin adsorpsiyon mekanizmalarının Freundlich izotermine çok daha iyi uyum sağladığı görülmüştür. Alfa endosulfanın AP üzerindeki adsorpsiyonu (Kf: 21.63 mL/g), BW2'ye göre (Kf: 16.33 mL/g) daha fazla bulunmuştur. Beta endosulfanın BW2 üzerindeki adsorpsiyonu ise (Kf: 17.98 mL/g), AP'ye göre (Kf: 14.01 mL/g) daha yüksektir. Endosulfanın farklı iki izomerinin horizonlar üzerinde farklı adsorpsiyon özellikleri göstermesi, toprakların kil ve organik madde oranlarındaki farklılıkla açıklanmaktadır. Bu bağlamda, alfa endosulfanın organik madde üzerinde killerden daha fazla tutunma eğilimi olduğu, bunun aksine beta endosulfanın killer üzerinde, organik maddeye göre daha büyük adsorpsiyon eğilimi taşıdığı varsayılmaktadır. Bunun yanı sıra endosulfanın topraktaki adsorpsiyonunda gerek pestisit gerek ortam özelliklerinin önem taşıdığı sonucuna ulaşılmaktadır. Alfa ve beta endosulfanın desorpsiyon kinetiklerinin adsorpsiyon kinetiklerinden daha hızlı gerçekleştiği görülmektedir. Alfa ve beta endosulfan desorpsiyonu Freundlich izotermine iyi uyum sağlamaktadır. Alfa endosulfanın Langmiur izotermine uyumu zayıf olurken, beta endsoulfan desorpsiyonu, katsayılar bakımından Langmiur izotermi ile açıklanamamaktadır. Alfa endosulfanın AP horizonundan desorpsiyonu BW2'den daha fazla, beta endosulfanın ise BW2 horizonundan desorpsiyonu AP'den daha büyük bulunmuştur. AP horizonundan alfa endosulfanın desorpsiyonu diğerlerinin 2 katından daha yüksek çıkmıştır. Yani, üst horizonda beta endosulfan toprağa daha sıkı tutunurken, BW2 horizonunda alfa endosulfan toprağa daha sıkı bağlanmaktadır. Bunun yanı sıra Harran Ovası'nı çevreleyen kuyulardan su numuneleri alınmış ve kalıntı endosulfan araştırılmıştır. Belirli oranlarda desorpsiyon eğiliminin olması, endosulfanın farklı yerlere taşınabileceğini ifade etmektedir. Yer altı sularında kalıntı endosulfana rastlanmasında, endosulfan desorpsiyonunun da önemli bir rolü olduğu düşünülmektedir. Ova yakınındaki kuyularda kalıntı endosulfana rastlandığı halde, ovaya uzak mesafedeki kuyularda alfa veya beta endosulfan kalıntıları bulunamamıştır. Bunun sebebinin Harran Ovası'nın çanak şeklindeki yapısından kaynaklandığı düşünülmektedir. Çünkü yer altı suyunun akış yönü ovaya doğru gerçekleştiği için, üst kısımlarda kullanılmış olan pestisit kalıntıları sürekli Harran Ovası'na yakın kuyulara doğru taşınmış ve bu alanlarda birikim göstermiştir. Ayrıca yer altı suyunu hareketinin de hızlı olduğu sonucuna varılmıştır. Bu çalışmadan elde edilen veriler, bölgede henüz araştırılmamış olan endosulfanın topraktaki hareketi veya davranışı gibi önemli bir konuya birtakım açıklamalar getirmiştir. Sonuç olarak endosulfanın Harran serisine dahil topraklarda çok iyi adsorbe olduğu, ancak belirli oranlarda desorpsiyon eğiliminin de bulunduğu, bu iki mekanizmanın toprak ve pestisit özellikleri tarafından yönlendirildiği belirlenmiştir. Toprağa çok iyi adsorbe olduğu bulunan bir pestisitin yer altı sularına kadar ulaşabilmesi ise, adsorpsiyon-desorpsiyon olayının birçok şarttan etkilendiğini ve bu şartların kapsamlı biçimde araştırılması gerektiğini ortaya koymaktadır.