Research Information System
INTERNATIONAL SCIENTIFIC RESEARCH AND INNOVATION CONGRESS-II, Adana, Turkey, 16 - 18 December 2024, pp.775-786, (Full Text)
Although a large part of soil pollution is caused by human activities, it can also be called the accumulation of inorganic and biological pollutants in nature. Organic pollutants such as pesticides, petroleum derivatives and plastics persist in the soil for a long time and disrupt the ecosystem balance. While the widespread use of pesticides threatens biological diversity, petroleum derivatives negatively affect soil structure and crop productivity. Plastic pollution, on the other hand, both disrupts soil structure with microplastic accumulation and threatens human health by entering the food chain.
Bioremediation stands out as an environmentally friendly method in eliminating soil pollution. In this process, microorganisms are used to decompose or immobilize pollutants. Bioremediation mechanisms include the use of additional nutrients or genetically modified organisms to increase the effectiveness of microorganisms such as bioaccumulation, biosorption and sedimentation, as well as biostimulation and bioaugmentation techniques. The bioleaching method, on the other hand, accelerates the soil improvement process, especially by using the dissolution of heavy metals.
Among the new approaches in bioremediation, the use of nanoparticles is used in bioremediation by binding to the surfaces of pollutants or converting them into less toxic forms through chemical reactions. Nanoparticles interact more effectively with target pollutants thanks to their small size and minimize environmental toxicity when produced from biocompatible materials. In the removal of heavy metals, iron oxide nanoparticles are widely used in the removal of metals such as lead, cadmium and arsenic from water. In the treatment of organic pollutants, photocatalytic nanoparticles such as titanium dioxide (TiO₂) offer an effective solution in the cleaning of petroleum derivatives and pesticides by converting these pollutants into less harmful compounds with the effect of sunlight. In addition, silver nanoparticles of bacterial origin are preferred in water treatment due to their antimicrobial effects. Innovative approaches obtained by combining biological processes and nanoparticles offer both environmentally friendly and effective solutions. However, in order for these methods to be applied more widely, multidisciplinary research, technological developments and policies supporting sustainable practices are of great importance. Future studies in these areas promise hope for a cleaner environment and a healthy ecosystem.
Toprak kirliliğin büyük bir kısmı insan faaliyetleri sonucu oluşmakla beraber, inorganik ve biyolojik kirleticilerin doğada birikimi olarak da adlandırılabilmektedir. Pestisitler, petrol türevleri ve plastikler gibi organik kirleticiler toprakta uzun süre kalıcıdır ve ekosistem dengesini bozmaktadır. Pestisitlerin geniş kullanımı biyolojik çeşitliliği tehdit ederken, petrol türevleri toprak yapısını ve mahsul verimliliğini olumsuz etkilemektedir. Plastik kirliliği ise hem mikroplastik birikimiyle toprak yapısını bozmakta hem de besin zincirine girerek insan sağlığını tehdit etmektedir.
Biyoremediasyon, toprak kirliliğinin giderilmesinde çevre dostu bir yöntem olarak öne çıkmaktadır. Bu süreçte mikroorganizmalar, kirleticileri ayrıştırmak veya immobilize etme amacıyla kullanılmaktadır. Biyoremediasyon mekanizmaları; biyoakümülasyon, biyosorpsiyon ve çökelme gibi yöntemlerin yanısıra biyostimülasyon ve biyoartırma teknikleri gibi mikroorganizmaların etkinliğini artırmak için ek besinlerin veya genetik olarak modifiye edilmiş organizmaların kullanımını da içermektedir. Biyoliç yöntemi ise, özellikle ağır metallerin çözünmesini kullanılarak toprak iyileştirme sürecini hızlandırır.
Biyoremediayonda yeni yaklaşımlar arasında yer alan nanopartikül kullanımı, kirleticilerin yüzeylerine bağlanarak veya onları kimyasal reaksiyonlarla daha az toksik formlara dönüştürerek biyoremediasyonda kullanılmaktadır. Nanopartiküller, küçük boyutları sayesinde hedef kirleticilerle daha etkili bir şekilde etkileşime girmekte ve biyouyumlu malzemelerden üretildiklerinde çevresel toksisiteyi minimuma indirmektedirler. Ağır metallerin gideriminde demir oksit nanopartikülleri, kurşun, kadmiyum ve arsenik gibi metallerin sudan uzaklaştırılmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Organik kirleticilerin arıtılmasında ise titanyum dioksit (TiO₂) gibi fotokatalitik nanopartiküller, güneş ışığı etkisiyle bu kirleticileri daha az zararlı bileşiklere dönüştürerek petrol türevleri ve pestisitlerin temizlenmesinde etkili bir çözüm sunmaktadır. Buna ek olarak, bakteri kaynaklı gümüş nanopartikülleri su arıtımında antimikrobiyal etkilerinden dolayı tercih edilmektedir.
Biyolojik süreçler ve nanopartiküllerin birleştirilmesiyle elde edilen yenilikçi yaklaşımlar, hem çevre dostu hem de etkili çözümler sunmaktadır. Bununla birlikte, bu yöntemlerin daha geniş kapsamda uygulanabilmesi için multidisipliner araştırmalar, teknolojik gelişmeler ve sürdürülebilir uygulamaları destekleyen politikaların önemi büyüktür. Gelecekte bu alanlarda yapılan çalışmalar, daha temiz bir çevre ve sağlıklı bir ekosistem için umut vadetmektedir.