Reclamation of flotation wastes of Keçiborlu sulphur factory and phytoremediation with Festuca arundinacea grass

Abstract

In this study, calcareous soil (10-20-30-40%) and farmyard manure (4-8%) as amendment materials were applied to flotation waste for revegetation of abandoned tailings pools in around Keçiborlu sulphur factory. As the experimental plant Festuca arundinacea was grown. In this purpose; pot (6 kg) experiment carried out according to the completely randomized design factorial with 4 replicates and 10 different applications. All treatments were equally watered during 12 weeks. After experimental set up for 12 weeks, the samples of media and plant were taken for analysis. pH, electrical conductivity (EC), DTPA-extractable iron (Fe), zinc (Zn), manganese (Mn), copper (Cu), nickel (Ni), chromium (Cr), lead (Pb), cadmium (Cd) and cobalt (Co) concentrations of growing media, also, total Fe, Zn, Mn, Cu, Ni, Cr, Pb, Cd, Co concentrations of plants were analyzed together with the dry weight yield of the plant which were determined at end of the experiment. Increasing ratios of calcareous soil and farmyard manure into flotation waste were raised the dry material weight in grass plants and the highest result of the media were reached at the application of the highest farmyard manure (8%). According to plant analysis results; the highest concentration of Fe and Cu were obtained from 72% FW + 20% CS + 8% FYM application; while Zn, Mn and Pb concentration were obtained from 82% FW + 10% CS + 8% FYM application. According to the media analysis results; the highest concentration of Zn, Cu, Pb and Cd were determined in 62% FW + 30% CS + 8% FYM application; while Fe and Mn concentration were determined in 72% FW + 20% CS + 8% FYM application. However this work indicates that heavy metal concentrations increased CS with FYM more than CS-alone in media.

Keywords

• Heavy metal,Farmyard manure,Phytoremediation,Flotation waste,Reclamation

Keçiborlu kükürt fabrikası flotasyon atıklarının ıslah edilmesi ve kamışsı yumak (Festuca arundinacea) çimiyle yeniden bitkilendirilmesi

Abstract

Bu çalışmada Isparta ili Keçiborlu kükürt fabrikası çevresinde bulunan flotasyon atık alanlarının iyileştirici materyaller kullanarak yeniden bitkilendirilmesi amacıyla flotasyon atığına (FA) ıslah amaçlı kireçli toprak (KT %10-20-30-40) ve ahır gübresi (AG %4-8) uygulandıktan sonra kamışsı yumak (Festuca arundinacea) çim çeşidi yetiştirilmiştir. Tesadüf blokları deneme desenine göre 10 farklı uygulama konusu ve 4 tekerrür üzerinden yürütülen çalışmada 6 kg’lık saksılar kullanılmıştır. Çalışma 12 hafta süreyle yürütülmüş ve bütün uygulamalar eşit şekilde sulanmıştır. Yetiştiricilik dönemi sonunda alınan ortam örneklerinde elektriksel iletkenlik (EC), pH, DTPA’da ekstrakte edilebilir demir (Fe), çinko (Zn), mangan (Mn), bakır (Cu), nikel (Ni), krom (Cr), kurşun (Pb), kadmiyum (Cd) ve kobalt (Co) elementlerinin analizleri yapılırken, bitki örneklerinde ise kuru madde verimi, Fe, Zn, Mn, Cu, Ni, Cr, Pb, Cd ve Co elementlerinin analizleri yapılmıştır. Araştırma sonuçlarına göre flotasyon atığına artan oranlarda kireçli toprak ve ahır gübresi uygulamaları yetiştirilen çim bitkisinin kuru madde verimini artırıcı yönde etkilemiş ve özellikle ahır gübresinin %8 oranında ilave edildiği uygulamalarda en yüksek değerlere ulaşılmıştır. Bitkide en yüksek Fe ve Cu içeriği %72 FA + %20 KT + %8 AG; Zn, Mn ve Pb içeriği %82 FA + %10 KT + %8 AG uygulamalarından elde edilmiştir. Yetiştirme ortamlarından ise en yüksek Zn, Cu, Pb ve Cd içeriği %62 FA + %30 KT + %8 AG; EC, Fe ve Mn içeriği %72 FA + %20 KT + %8 AG uygulamalarından elde edilmiştir. Flotasyon atığı + Kireçli toprak + Ahır gübresi uygulamalarında yetiştirme ortamlarının ağır metal içerikleri ahır gübresi ilave edilmeyenlere göre daha yüksek bulunmuştur.

Keywords

• Ağır metal,Ahır gübresi,Fitoremediasyon,Flotasyon atığı,Islah

References

1. Açıkgöz E (1994) Çim alanlar, yapım ve bakım tekniği. Çevre peyzaj mimarlığı yay. No: 4, Bursa, s. 203.
2. Anonim (1988) Meyve, sebze ve mamulleri nitrit ve nitrat tayini moleküler absorpsiyon spektrofotometrik metot. Türk Standardı, ICS 67.080, TS 6183/Aralık.
3. Bradshaw AD, Chadwick MJ (1980) The restoration of land. Blackwell scientific, Oxford. 1-352.
4. Chiu KK, Ye ZH, Wong MH (2006) Growth of vetiveria zizanioides and phragmities australis on Pb/Zn and Cu mine tailings amended with manure compost and sewage sludge: A greenhouse study. Bioresource Technology 97: 158-170.
5. Clemente R, Walker DJ, Roig A, Bernal MP (2003) Heavy metal bioavailability in a soil affected by mineral sulphides contamination following the mine spillage at aznacollar (Spain). Biodegradation 14: 199-205.
6. Cunningham SD, Berti WR (1995) Remediation of contaminated soils with green plants: an overview. in Vitro Cell Dev. Biol: 29: 207-219.
7. Cunningham SD, Ow DW (1996) Promises and prospects of phytoremediation. Plant physiology 110: 715-719.
8. Epa (US Environmental Protection Agency) (2000) Introduction to phytoremediation EPA/600/r-99/107, Cincinati, Ohio, U.S.A., pp. 72.

9. Freed R, Einensmith SP, Guetz S, Reicosky D, Smail VW, Wolberg P (1989) User’s guide to Mstat-C, A Analysıs of agronomic research experiments. Michigan State University, U. S. A.
10. Gülcü S, Bayram A, Çelik S (2007) Isparta-Keçiborlu kükürt maden ocağında yapılan ağaçlandırmaların değerlendirilmesi. https://yayin.ogm.gov.tr/yaydepo/1603.pdf, Erişim 22 Nisan 2019.
11. Jackson MC (1967) Soil chemical analysis. Prentice hall of India Private Limited, New Delhi, USA.
12. Johnson MS, Cooke JA, Stevenson JKW (1994) Revegetation of metalliferous wastes and land after metal mining. in: Hester, RE, Harrison RM (Eds.), Mining and its environmental impact. Issues in environmental science and technology 1. Royal society of chemistry London, pp. 31-48.
13. Kacar B, İnal A (2008) Bitki analizleri. Nobel Yayın Dağıtım Ltd. Şti. Nobel Yayın No: 1241. 63, ISBN 978-605-395-036-3, 1. Basım, Ankara, s. 894.
14. Kocaer FO, Başkaya HS (2003) Metallerle kirlenmiş toprakların temizlenmesinde uygulanan teknolojiler. Uludağ Üniversitesi-Mimarlık Fakültesi Dergisi. Cilt 8, sayı 1.
15. Lindsay WL, Norvell WA (1978) Development of a DTPA Soil Test for Zinc, Iron, Manganese and Copper. Soil Sci. Amer. Jour. 42(3): 421-428.
16. Orman Ş, Kaplan M (2007) Effects of calcareous soil and farmyard manure on revegetation of sulphur mine tailings. Fresenius environment bulletin, Vol: 16; No: 10.
17. Raskin I, Salt ED, Blaylock M, Kumar PBAN, Dushenkov V, Ensley DB, Chet I (1994) Phytoremediation: A Novel strategy for the removal of toxic metals from the environment using plants. Bio/Technology 13, pp. 468–474.
18. Sarı M, Aksoy T, Köseoğlu T, Kaplan M, Kılıç Ş, Pilanalı N (1993) Akdeniz üniversitesi yerleşim alanının detaylı toprak etüdü ve ideal arazi kullanım planlaması. Akdeniz Üniv. Yayınları, Antalya, s. 59.
19. Simón M, Ortiz I, García I, Fernández J, Dorronsoro C, Aguilar J (1999) Pollution of soils by the toxic spill of a pyrite mine (Aznalcóllar, Spain). Sci Total Environ 242: 105-115.
20. Sposito G, Lund LJ, Chang AC (1982) Trace metal in Arid zone field soils amended with sewage sludge: I. Fractionation of Ni, Cu, Zn, Cd and Pb in solid phase. Soil. Sci. Soc. Am. J. 40, pp. 665-672.
21. Vanlı Ö, Yazgan M (2006) Ağır metallerle kirlenmiş toprakların temizlenmesinde Fitoremediasyon Tekniği. http://www.tarimsal.com/fitoremediasyon/fitoremediasyon.htm.
22. Williamson A, Johnson MS (1981) Reclamation of metalliferous mine wastes. In: Lepp NW (Ed.). Effect of heavy metal pollution on plants. Vol. 2. Metals in the Environment. Applied Science Publishers Ltd., Barking, pp. 185-212.
23. Yılmaz E, Alagöz Z (2010) Effects of short-term amendments of farmyard manure on some soil properties in the Mediterranean Region-Turkey, Journal of Food Agriculture & Environment 8: 859- 862.