Investigation of Biogeochemical Anomalies and Interpretation of Environmental Conditions for Cu, Mn, Zn, Cd and Pb in Kazanlı-Mersin Area

Abstract

In the area of Kazanlı in Mersin, greenhouse cultivation and citrus production have been intensively done. There are several pollutant elements used for agriculture in these lands. Due to the petroleum filling plants, factories and especially chromium mining, Kazanlı-Mersin Region has been exposed to the wastes including toxic elements such as Cu, Zn, Mn, Cd and Pb for the last 25 years. The pollution in the area can be observed as soil, plant, air, ground water, surface water and seawater pollutions. The aim of this study is to investigate the biogeochemical anomalies and interpretation of the environmental conditions. Samples of 19 plants types (16 natural, 3 plantation type), soil and water (stream, sea, wells) in the study area were systematically collected. The samples were analyzed for their Cu, Mn, Zn, Cd, Pb contents using Atomic Absorption Spectrometer (AAS). The results of chemical analyses of the soil and plant samples have been evaluated statically for 5 elements and a linear relationship between plant and soil has been determined for 3 elements. Leaves and twigs of Melilotus sp., leaves of Alhagi camelorum, leaves and twigs of Xanthium strumarium for Cu, leaves of Vicetoxicum parviflorum, leaves of Melilotus sp., leaves and twigs of Alhagi camelorum, leaves of Salsola kali, leaves of Arundo donax, leaves and twigs of Xanthium strumarium, leaves of Eucalyptus grandis for Mn, leaves of Melilotus sp., twigs of Pancratium and leaves and twigs of Arundo donax for Zn have been determined as indicator plants. Linear relationship between plant types and soil for the element levels of Pb and Cd is obtained. Element contents of plant and soil are above the normal levels for Mn and Zn. In this respect, plant and soil can be considered as polluted with these heavy metals in Kazanlı- Mersin area.

Keywords

• Indicator plant
• Biogeochemical anomaly
• Cu-Mn-Zn-Cd-Pb
• Environmental condition
• Kazanlı- Mersin

Kazanlı - Mersin Bölgesinde Cu, Mn, Zn, Cd ve Pb için Biyojeokimyasal Anomalilerin İncelenmesi ve Çevresel Ortamın Yorumlanması

Abstract

Kazanlı- Mersin bölgesinde yıllardır yoğun bir şekilde seracılık ve narenciye üretimi yapılmaktadır. Tarım amaçlı kullanılan bu arazinin üzerinde ve yakın çevresinde birden fazla kirletici unsur bulunmaktadır. Başta krom işletmesi olmak üzere petrol dolum tesisleri ve fabrikaların yarattığı atıklar nedeniyle son 25 yıldır Kazanlı-Mersin bölgesi Cu, Mn, Zn, Cd ve Pb gibi toksik düzeyde elementleri içeren atıklara maruz kalmıştır. Bölgedeki kirlilik; toprak, bitki, yeraltı suyu, yüzey suyu, deniz suyu ve hava kirliliği olarak gözlenebilmektedir. Bu çalışmada Kazanlı-Mersin bölgesinde biyojeokimyasal anomalilerin incelenmesi ve çevresel ortamın yorumlanması amaçlanmıştır. Bölgede yetişen 19 bitki türü (16 doğal, 3 plantasyon bitki türü) ile bitkilerin yetiştikleri topraklardan ve çalışma alanında mevcut sulardan (kuyu, deniz, dere) sistematik olarak örnekler toplanmıştır (2006 ve 2007 yaz aylarında). Alınan örneklerde Cu, Mn, Zn, Cd ve Pb düzeyleri Atomik Absorbsiyon Spektrofotometresi (AAS) ile analiz edilmiştir. Toprak ve bitki örneklerinde yapılan kimyasal analizlerde 5 element için toprak-bitki arasındaki dağılımlar istatistiksel olarak incelenerek 3 element için bitki-toprak arasında doğrusal ilişki saptanmıştır. Cu için Melilotus sp. (yaprak ve dal), Alhagi camelorum (yaprak) ve Xanthium strumarium (yaprak ve dal) bitki türlerinin; Mn için Vicetoxicum parviflorum (yaprak),  Melilotus sp. (yaprak) , Alhagi camelorum (yaprak ve dal), Salsola kali (yaprak), Arundo donax (yaprak),  Xanthium strumarium (yaprak ve dal) ve Eucalyptus grandis (yaprak) bitki türlerinin; Zn için ise Melilotus sp. (yaprak), Pancratium maritimum (dal) ve Arundo donax (yaprak ve dal) bitki türlerinin belirtgen (indikatör) bitki olabileceği saptanmıştır. İncelenen bitki türleri ile topraklar arasında Pb ve Cd element düzeyleri açısından doğrusal bir ilişki saptanamamıştır. Bitkilerde ve toprakta element içerikleri bakımından Mn ve Zn için derişim düzeylerinin normal düzeylerden fazla olduğu ve bölgenin bu elementlerce de kirlenmiş olabileceği söylenebilir.

Keywords

• Belirtgen bitki
• Biyojeokimyasal anomali
• Cu-Mn-Zn-Cd-Pb
• Çevresel ortam
• Kazanlı-Mersin

References

1. Akçay, M., Lermi, A. ve Van, A., 1998. Biogeochemical Exploration for Massive Sulphide Deposits in Areas of Dense Vegetation: an orientation survey arround the Kanköy Deposit. Journal of Geochemical Exploration, 63:173-187.
2. Akıncı, T.Ö., 2003. Maden Jeolojisi ve Arama yöntemleri. Süleyman Demirel Üniversitesi Mühendislik – Mimarlık Fak. Yayınları, Yayın No.33, Isparta, 146s.
3. Aktaş, M., 2004. Bitkilerde Beslenme Bozuklukları ve Tanınmaları. Tarım Sanayi Bildiri Kitabı, s:1118-1186, Tokat.
4. Alaimo, M.G., Dongarra, G., Melati, M.R., Monna, F. ve Varrica, D., 2000. Recognition of environmental uing pine needle a bioindicators, The urban area of Palermo (Italy). Environmental Geology, 39:914-924.
5. Alloway, B. J., 1995. Heavy Metals in Soil. Blackie Academic and Professional, Secand Edition, 368 s.
6. Anjos, C., Magalhaes, M.C.F. ve Abreu, M.M., 2012. Metal (Al, Mn, Pb and Zn) soils extractable reagents for available fraction assesment: Comparison using plants, and dry and moist soils from the Braçalabandoned lead mine area. Portugal, Jaurnal of Geochemical Exploration, 113,45-55.
7. Batista, M.J., Abreu, M.M. ve Pinto, M.S., 2007. Biogeochemistry in Neves corvo mining region, ıberian pyrite Belt, Portugal. J.Geo.Exp., 92(2-3):159-176.
8. Benton , J. ve Jones, R., 1984. Devlopments in the measurument of trace metal in foods, Anal. Food. cont. 157-206.

9. Bouat, A., 1971. “Zeytin Fizyolojisi ve Yaprak Analizleri”, Zeytincilik Ens. Md., Bornova-İzmir, 37-60.
10. Brooks R.R.,Baker A.J.M.ve Malaisse F.1992. Copper flowers national geographic, Ressearc and exploration 8(3)338-351.
11. Brooks, R.R., Dunn, C.E. ve Hall, G.E.M., 1995. Biological system in mineral exploration and processing. Elles Horwood Limited, 538 s.
12. Chapman, H.D., 1966. Diagnostic Criteria For Plants and Soils. Univ. Of California, Dıv. Of Agricult. Science, 663-665.
13. Chettrı, M.K., Sawidis, T. ve Karataglıs, S., 1997. Lichens as a Too for Biogeochemical Prospecting. Ecotoxıcology and Envıronmental Safety, 38:322-335.
14. Çepel, D. ve Dündar, M., 1978. Bitki Beslenmesi İle İlgili Araştırmalarda Elverişli Yaprak Örneği Alma Zamanının Belirlenmesi. İ.Ü. Orman Fak. Der. Seri: B, 28(2):56-66.
15. Demir E. ve Özdemir, 2008, Kazanlı (Mersin) Bölgesinde Cr, Fe, Ni ve Co ın çevresel etkisi ve bir Biyojeokimyasal Çalışma. Mersin Sempozyumu Kitapcığı,146-159, Mersin.
16. Demirezen, D. ve Aksoy, A., 2004. Accumulation Of Heavy Metals İn Typha Angustifolia (L.) and Potamogeton Pectinatus (L.) Living İn Sultan Marsh (Kayseri, Turkey). Chemosphere, 56: 685-696.
17. Demirezen, D. ve Aksoy, A., 2006. Common hydrophyte a bioindicators of iron and manganee pollition. Ecological Indicators, 6:388-393.
18. Dunn, C., 2007. Biogeochemistry in mineral exploration. Consulting Geochemist, 480 s.
19. Gedik, T., 2005. Madenköy (Niğde/Ulukışla) ve Dolaylarının BiyojeokimyasalAnomalilerinin İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana, 113s.
20. Ghaderian, S.M., ve Baker, A.J.M., 2007. Geobotanical and biogeochemical reconnaissance of the ultramafics of Central Iran, J. Geo.Exp., 92(1):34-42.