Fate of Pesticide in Soil and Photocatalytic Degradation By Perlite Supported Titanium Dioxide
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: Emmanuel Ngaha
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Dilek Duranoğlu Dinçer
Eş Danışman: Emmanuel Guillon
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bir çok ülkede tarım ilaçları doğada (su, toprak ve havada) tespit edilmiş, ayrıca son zamanlarda yapılan bazı çalışmalarda bir böcek ilacı olan Tiyametoksamın (THX) içme suyundaki varlığı bildirilmiştir. Canlı yaşam için son derece zararlı olan THX gerek saf halde gerekse ticari formülasyonu içinde kullanıldıktan sonra doğada nasıl bir yol izler ve fotokatalitik olarak nasıl bozunur? Bu çalışmada bu soruların cevabı aranmıştır. THX'ın çevreye dağılımının izlenmesi bu çalışmanın ilk kısmını oluşturmaktadır. Yeraltı sularına THX kontaminasyonu riski Tekirdağ'dan toplanan üç farklı toprak örnekleri (S1, S2, S3) ile yapılan adsorpsiyon / desorpsiyon çalışmalarıyla incelenmiştir. THX'ın saf çözeltisi ve ticari formulasyonu (THX-E) ile ayrı ayrı çalışılmıştır. Adsorpsiyon kinetik sabitleri, adsorpsiyon izotermler parametreleri (Langmuir, Freundlich modelleri) ve dağılım katsayısı (Kd) kesikli proseste gerçekleştirilen deneylerle belirlenmiştir. 1,46 mg.L-1 THX konsantrasyonu için en yüksek adsorpsiyon S1, S2 ve S3 için % 20'yi geçmemiştir. Her üç toprak için Kd ve Koc sırasıyla 2,1 ila 6,4 L.kg-1 ve 200,7 ila 500,4 L.kg-1 arasında değişmiştir. THX'ın yeraltına sızma potansiyeli, Yeraltı Suyunda Bulunabilme Skoru (Groundwater Ubiquity Score, GUS) ve çok değişkenli bir yaklaşım olan Küresel Sızdırmazlık İndeksi (Global Leachability Index, GLI) ile değerlendirilmiştir. Küresel Sızdırmazlık İndeksi, Yeraltı Suyunda Bulunabilme Skoru (GUS), Sızdırmazlık İndexi (Leaching Index, LIN) ve Modifiye Sızdırmazlık İndeksi (M.LEACH) gibi farklı çevresel paylaşım endekslerinden gelen bilgileri birleştirerek tek bir sıralama yapmaktadır. THX'in gerek saf halinde gerekse ticari formulasyonu içinde benzer sızdırmazlık potansiyelleri elde edilmiştir. GUS değerlendirmesinde S3-THX hariç tüm toprak örneklerinde çevresel risk faktörü "ORTA", GLI indeksinde ise tüm xx toprak örnekleri için risk faktörü "YÜKSEK" bulunmuştur. Sonuç olarak THX'ın yeraltı sularının kirlenmesinde yüksek risk teşkil ettiği tespit edilmiştir. Çalışmanın ikinci kısmı perlit destekli Titanium dioxide (TiO2) kompozit malzemesi (PST) ile THX'ın fotokatalitik bozunması ile ilgilidir. Proses parametrelerinn etkisini incelemek ve proses şartlarını optimize etmek için Box Behnken Deneysel Tasarım Metodu uygulanmıştır. Seçilen üç proses parametresinin (pH, PST miktarı (PT, g/L) ve hava akış hızı (AF, L/sa)) etkileri iki ayrı cevapla incelenmiştir: (i) 270 dakika sonra THX'ın bozunma yüzdesi (DEG270, %) ve (ii) sarf edilen elektrik enerjisi (EE/O, kWh/m3). Düşük pH değerlerinde ve yüksek hava akış hızlarında THX bazunma yüzdesinin arttığı gözlenmiştir. Artan PST miktarı ile bozunma yüzdesinin yaklaşık 8g/L'lik kritik bir değere kadar arttığı, daha sonra azaldığı belirlenmiştir. Deneysel verilerin regresyon analizi ile her iki cevap için istatistiksel olarak anlamlı model denklemler geliştirilmiştir. Yapılan optimizasyon çalışması sonucu optimum koşullar: pH 4, PT 8,30 g/L ve AF 18 L/sa olarak belirlenmiştir. Optimum koşullarda yapılan deneyler sonucu degredasyon yüzdesi %87±5 ve sarf edilen elektrik enerjisi 120±21kWh/m3 olarak bulunmuştur. Kontrol deneyleri ile herhangi bir rejenerasyona ihtiyaç olmadan PST'nin yeniden kullanılabilirliği gösterilmiştir. Ayrıca mineralizasyon ve fotokatalitik degredasyon sırasında oluşabilecek olası ara ürünlerin varlığı Toplam Organik Karbon, Kimyasal Oksijen İhiyacı ve LC-MS analizleri ile araştırılmış ve olası bozunma reaksiyonu basamakları için öneride bulunulmuştur.