‘do’ Arama Sonuçları

İskelet Ve Kas Sistemi

İSKELET VE KAS SİSTEMİ

Canlılarda, vücuda desteklik sağlayan ve hareketi kolaylaştıran sistemdir.

Tek hücrelilerde bu görevi hücre zarı ve hücre çeperi yapar.

Bitkilerde Destek Yapılar

Bitkilerde selüloz hücre çeperi, turgor basıncı, destek dokuyu oluşturan kollenkima ile sklerinkima gibi yapılar desteklik sağlar.

Hayvanlarda İskelet Sistemi

Hayvanlarda iskelet ikiye ayrılır.

1- Dış İskelet: Sadece omurgasız hayvanlarda bulunur. vücudun dışında bulunan ve vücudu dış etkilerden koruyan destek yapıdır. Büyümeyi sınırlar, üzerinde vücut örtüsü bulunmaz. Protein, k.hidrat ve yağ gibi organik moleküller ile kalsiyum karbonat gibi inorganik moleküller oluşabilir.

2- İç İskelet: Omurgasızların bazılarında (süngerler, derisi dikenliler) ve bütün omurgalı hayvanlarda bulunur. İç iskelet vücudun içinde bulunur, vücuda şeklini verir ve iç organları korur. Üzerindeki çeşitli vücut örtüleriyle büyümeyi engellemez.

Köpek balıklarında iç iskelet kıkırdak dokusundan oluşur.

Kemik oluşumu kıkırdak ve bağ dokunun değişimi ile meydana gelir. Minareller, hormonlar (parathormon, kalsitonin, STH) dengeli beslenme vitaminler ve genetik faktörler ile kontrol edilir.

D vitamini kemiklerde Ca ve P birikimi sağlayarak kemiği sertleştirir. Eksikliğinde raşitizm hastalığı meydana gelir.

İnsanda İskelet Sistemi

İnsan iskeletinin temelini kemikler oluşturur. Yapısal olarak iki çeşit kemik vardır.

* Sert Kemik: Bütün kemiklerde bulunan, aralarında boşluk bulunmayan kemiktir. Sertlik ve dayanıklılık verir. Sert kemiklerde sarı ilik bulunur.

* Süngersi Kemik: Yapısında boşluklar bulunur. Bu boşluklarda kırmızı kemik iliği vardır.

Şekillerine göre ise üç çeşit kemik vardır.

* Yassı Kemik: Kafatası, kürek, kalça, göğüs ve kaburga kemikleridir.

* Kısa Kemikler: Omurga kemikleri, el ve ayak bilek kemikleridir.

* Uzun Kemikler: Kol ve bacak kemikleridir.

Kemiklerin en dışında periost (kemik zarı) bulunur. Kemiğin kalınlaşmasını ve onarılmasını sağlar.

Kemikler birbirine eklemlerle bağlıdır. Üç çeşit eklem vardır.

* Oynar Eklem: Hareket yeteneği en fazla olan eklemlerdir. Kol ve bacaklarda vardır. Oynar eklemde birbirine bağlı olan iki kemiğin uçları eklem kapsülü içindedir. Bu kapsül içinde sinovial zar bulunur.

* Yarı Oynar Eklem: Kısıtlı hareketlere izin verir. Omurga kemikleri arasında ve dirdeklerde bulunur.

* Oynamaz Eklem: Harekete olanak sağlamazlar kafa tası kemiklerinde görülür.

Parathormon kemiklerden kana Ca geçişini, tirokalsitonin ise kandan kemiklere Ca geçişini sağlar.

Kemiğin yapısında %25 su, %45 inorganik maddeler ve %30 organik maddeler bulunur.

Kas Sistemi

Kaslar kemik ve eklemlerle beraber hareketi sağlar ve desteklik verir. Kas hücre zarına sarkollemma, sitoplazmasına ise sarkoplazma denir.

Kaslar düz kas, çizgili kas ve kalp kas olmak üzere üç çeşittir. Düz kaslar ile kalp kası otonom sisteme bağlı olarak çalışır, çizgili kasların çalışması ise beynin kontrolündedir.

Kasların çalışması kas telcikleri (miyofibrin) ile olur. Miyofibrinleri oluşturan kas ipliklerinin kalın ve kısa olanlarına miyozin, ince ve uzun olanına aktin denir. Bunların temel yapısı proteindir. Aktin ve miyozin aktinomiyozin kompleksini oluşturur. Aktinomiyozinler iplikleri, iplikler kas telciklerini, kas telcikleri kas tellerini, teller kas demetlerini oluşturur.

Kasların Kasılma Mekanizması

Kaslar miyelinli sinir liflerinin denetiminde çalışır. İmpulslar sinir telerinin motor uç plağına ulaşınca sinir hücrelerinden asetilkolin salgılanır. Bu madde kasları uyarır, Ca iyonlarının aktin ve miyozin iplikleri arasına yayılmasına sebep olur ve kas telcikleri kasılır.

Kasların kasılması için gerekli uyarına şiddetine eşik şiddeti denir.

Sarkomer: Art arda gelen iki Z bandı arasındaki bölgedir.

Kas kasılması ATP, Ca, K, Mg bulunan ortamda aktin ve miyozin ipliklerinin birbiri üzerine kayması ile gerçekleşir.

Çizgili kasların kasılması sırasında;

1- Aktin ve miyozin boyu değişmez .

2- I bandının boyu kısalır.

3- Z çizgileri birbirine yaklaşır.

4- H bölgesi daralır ve görünmez olur.

5- Aktin çubukları birbirine yaklaşır.

6- Kasın boyu kısalır hacmi değişmez.

Kas Sarsılması: Kasın bir kez kasılıp gevşemesidir.

I- Gizli Evre: Uyarının verildiği zaman ile kasın kasılmaya başladığı zaman arasındaki süredir.

II- Kasılma Evresi: Kasılmanın başlaması ile gevşemenin kasılması arasında geçen süredir.

III- Gevşeme Evresi: Gevşemenin başlaması ile kasın eski halini almasına kadar geçen süredir.

Bir sarsılmanın olabilmesi için uyarının ya eşik şiddetine eşit yada fazla olması gerekir.

Kas Tonusu: Kasların dinlenme durumunda bile az da olsa kasılı olması durumudur. Bu durum organizmanın uyartılara çabuk cevap vermesini sağlar.

Fizyolojik Tetanoz: Eğer kas arka arkaya sık sık uyarılırsa gevşemeden tekrar kasılır. Bu durumda kas kasılı kalır. Buna fizyolojik tetanoz denir.

Kasların kasılması ve gevşemesi için enerji gereklidir. Bu enerji ilk olarak ATP`den sonra kreatin fosfat, glikoz ve glikojenden sağlanır. ATP`nin yeniden oluşması için kullanılan ilk enerji kaynağı kreatin fosfattır.

Kreatin fosfat + ADP = kreatin + ATP

ATP elde etmenin diğer bir yolu da kastaki glikojenin glikoza, glikozunda ATPye dönüştürülmesidir.

Kas kasılması sırasında glikojen, O2, ATP ve kreatin fosfat azalır, laktik asit, CO2, inorganik fosfat, ADP ve kreatin azalır.

Eğer kasılan kaslar gerekli enerjiden yoksun ise kasılı durumda kalır.

Tetani: Kasların gevşemesini sağlayan kasılmalardır. Ca tuzlarının eksikliğinde ortaya çıkan ellerde ve parmaklarda gözlenen ağrılı kasılmalardır.

Antagonist kaslar: Birbirine zıt çalışan kaslardır. Biri kasılırken diğeri gevşer.

Sinerjit kaslar: Aynı anda kasılıp gevşeyen kaslardır. Bu durumda eklem dik ve hareketsiz kalır.

12 Temmuz 2007

İskelet Sistemimiz Vücudumuzun Çatısını Oluşturur. Vücudumuzdaki Hayati Org

İskelet sistemimiz vücudumuzun çatısını oluşturur. Vücudumuzdaki hayati organlarımızı korur,

hareket etmemizi sağlar, bazı tuzları ve başka maddeleri depolar, kanımızdaki oksijenin taşınmasından sorumlu alyuvarların üretimini sağlar.

İskeletimiz toplam 206 kemik, eklemler ve bu kemikleri bağlayan bağlardan oluşmuştur.

Kemikler şekilleri bakımından 5 gruba ayrılırlar:

Uzun Kemikler:Kol ve bacaklarımızdaki kemikler gibi uzunluğu genişliğinden fazla olan kemiklerdir.

Kısa Kemikler: El ve ayak bileklerimizde yer alan kemiklerde olduğu gibi uzunluğu ve genişliği arasında önemli bir fark bulunmayan kemikler.

Yassı Kemikler: Kafa, kaburga kemiklerimiz gibi ince ve yassı kemikler.

Düzensiz Kemikler:Çene kemiğimiz, omurlarımız da olduğu gibi düzensiz şekilli kemikler.

Havalı Kemikler: Elmacık kemikleri, alın kemiği gibi içinde hava dolu boşluklar içeren kemikler.

12 Temmuz 2007

Kullanılır. Biyolojik Süreçte Aşırı Bakteri Kitlesi Nedeni İle Bir İşletme

kullanılır. Biyolojik süreçte aşırı bakteri kitlesi nedeni ile bir işletme sorunu çıkmaması için bakteri konsantrasyonunun belirli bir düzeyde tutulması gerekir. Bu nedenle son çökeltme havuzunda tutulan katıların (bakteri yumaklan) bir kısmı zaman zaman sistemden uzaklaştırılır. Böylelikle istenen aktif biyokütle miktarı sabit tutulmuş olur. Sistemden atılan çamurun bertarafı en az atıksu arıtımı kadar önemlidir. Atılan çamurun su içeriği arıtma sürecinin tipine bağlı olmakla birlikte ortalama olarak % 98.5 düzeyindedir. Çamurun su içeriğinin düşürülmesi amacı ile atılan çamur önce bir çamur yoğunlaştırıcıya (9) alınır. Gravite çamur yoğunlaştırıcılar genelde çökeltme havuzlarına benzer. Yoğunlaştırıcıya alınan katılar sıkışarak daha konsantre hale gelirler.

Yoğunlaştırıcının tabanından alınan bakteriler organik yapıdadır ve bunların nihai işlemden önce stabilize edilmeleri gerekir. Başka bir ifade ile bakteriler kendi kendilerini oksitlemelidir. Bu işlem ya aerobik yada anaerobik çürütücülerde (İÜ) gerçekleştirilir. Nispeten inorganik yapıya dönüştürülen katıların su içeriği halen oldukça yüksektir. Bu katıların kentsel katı atık deponilerine-gönderilebilmesi için, “Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliği “ne göre olması gereken minimum katı madde içeriği % 30 ila 35 arasındadır. Atıksu arıtma tesislerinde oluşan çamurların bertarafında kullanılan işlemlerden birisi de anaerobik çürütmedin Anaerobik çürütmenin amaçları;

(a) çamurun içeriğindeki organik maddenin kararlı son ürünlere dönüştürülmesi,

(b) çamurun külle ve hacminin azaltılması,

(c) kullanılabilir ara ürünlerin eldesi,

(d) patojenik organizmaların bertarafı olarak sıralanabilir.

Çamurun anaerobik olarak çürütülmesinde iki tür bakteri rol oynar; asit ve metan oluşturanlar. Asit oluşturan bakteriler organik maddeleri uçucu asitlere dönüştürür. Metan bakterileri bunları kullanarak son ürün olan metan gazına dönüştürürler. Çürütücüden alman katıların katı madde içeriğinin bu sınıra çekilebilmesi için ilave bir işlem gerekir; çamurun susuzlaştırılması. Bu amaçla çok değişik yöntemler kullanılmaktadır; pres filtre, belt filtre, santrifüj filtre gibi. Basınçlı filtrasyon tüm su ve atıksu arıtma çamurlarına uygulanabilir. Çamur, özel bir filtre bezi ile kaplanmış plakalar arasına pompalanır. Uygulanan sıkıştırma ile su filtre bezini terk ederken plakalar arasında içerdiği katıları bırakır. İşlem sonunda uygulanan basınç kaldırılır ve plakalar arasındaki kek temizlenir. Yukarıdaki şekilde çamurun su içeriğini azaltmak amacı ile kurutma yatakları (11) şematize edilmiştir. Çamur, kalınlığı oldukça az olan bir kum tabakası üzerine serilir ve suyunun yerçekimi etkisi ve güneşten gelen ısı ile uzaklaştırılması sağlanır. Çamur kurutma yalaklarından alınan ve artık “kek” olarak tanımlanan katılar ya düzenli deponiye gönderilir yada yakılır.

Damlatmalı Filtre

Temelde, sabit ortamlı filtreler veya damlatmalı filtreler, biyolojik büyümenin hareket etmeyen sabit bir ortamda gerçekleştiği ve çamur geri devir işleminin yapılmadığı süreçlerdir. Diğer taraftan, aktif çamur sürecinde olduğu gibi, biyolojik büyümenin askıda halde bulunduğu ve mikroorganizma konsantrasyonunun çamur geri çevrimi ile sabit bir değerde tutulduğu süreçler de mevcuttur. Gerek yapışık büyüme

sistemlerinde olsun gerekse de askıda büyüme sistemlerinde olsun, ayrışabilir organik madde, karbon dioksit ve su gibi son ürünlere aerobik biyolojik parçalanma sonucunda dönüştürülür. Oksidasyon sırasında açığa çıkan enerjinin büyük bir kısmı yeni hücrelerin sentezinde kullanılır. Filtre işletmeye alındıktan hemen sonra, sabit filtre ortamının yüzeyinde, bakteri ve diğer biyotayı içeren viskoz, jel yapısında, yapışkan bir tabaka oluşur, ün çökeltimden geçirilen atıksu filtre ünitesine alınır ve aşağıya doğru ortamdan geçmesi sağlanır, ürganik madde giderimi adsorbsiyon ve biyota tarafından asimilasyon işlemleri sonucunda gerçekleşir.

Organik maddenin aerobik ayrışımı için gerekli oksijen, filtre ortamında gerçekleştirilen doğal hava sirkülasyonu ve atıksuyun bünyesinde bulunan çözünmüş oksijen ile sağlanır. Damlatmalı filtre işletmeye alındıktan sonra, sabit filtre ortamının üst kısımlarında aerobik, orta tabakada fakültatif ve alt tabakada ise anaerobik bakteriler gelişir. Üretilen biyolojik kütlenin miktarı mevcut besi maddesi ile kontrol edilir. Filtre ortamı üzerinde maksimum etkin kalınlığa ulaşılana kadar, artan organik madde yüklemesi bakteriye! kütlenin hızla artmasına neden olur. Maksimum büyüme, hidrolik yükleme hızı, filtre ortamı tipi, organik maddenin cinsi, mevcut gerekli nutrientlerin miktarı, sıcaklık ve biyolojik büyümenin özellikleri ile kontrol edilir. Filtre işletimi süresince, biyolojik film tabakası periyodik veya sürekli olarak yenilenecektir.

Filtre ortamından kopan bu biyolojik kütlenin çıkış suyundan uzaklaştırılması için son çökeltme havuzu inşa edilmelidir. Filtre ortamının tıkanmaması için ön çökeltme havuzu mutlaka uygulanmalıdır. Bununla birlikte, atıksu içerisindeki katı maddeler öğütücülerde küçük tanecikler haline dönüştürülüyorsa ve filtre ortamı plastik ve açıklıkları büyük olan elemanlardan oluşturulmuşsa ön çökeltme havuzu kullanılmayabilir. Damlatmalı filtre çıkış suyunun geri çevrimi, birçok durumda, atıksu arıtım veriminin arttırılması amacıyla uygulanmaktadır. Hidrolik yükleme hızının arttırılması, tesise minimum atıksu debisinin gelmesi durumunda, filtre ortamının sürekli olarak ıslak kalmasını ve biyolojik film tabakasının kurumamasını sağlar. Bu durumda anlım kapasitesi artacaktır. Ayrıca, yüksek hidrolik yükleme hızı, artan kesme kuvveti etkisi ile aşın kalın film tabakalarının koparılmasını ve sonuçla filtrenin tıkanmamasını da sağlar.

Sonuç olarak, filtre ortamından ilk geçişte tanı olarak arıtılamayan organik madde ikinci geçişinde daha yüksek oranda ayrıstırılabilir. Damlatmalı filtreler, uygulanan hidrolik ve organik yükleme hızına göre sınıflandırılırlar. Hidrolik yükleme, birim filtre alanına birini zamanda verilen geri çevrim debisini de içeren sıvı hacmi olarak tanımlanabilir. Birimi, genelde m3/m.gün’dür. Organik yükleme hızı ise, birim filtre hacmine birim zamanda verilen organik madde miktarıdır ve birimi kg BOİ / m3.gün’dür. Atıksuyun geri çevrimi sözkonusu ise, hidrolik ve organik yükleme değerlerinin düzeltilmesi gerekebilir. İlk düşük ve yüksek hızlı damlatmalı filtreler 1936 yılında ABD’nde uygulanmıştır. “Düşük hızlı” damlatmalı filtrelerin hidrolik yükleme

hızları 1.9 ila 3.7 m3/m2.gün arasında değişirken, “yüksek hızlı”larınki ise 9.4 m3/m2.gün’den daha büyük değerlere ulaşmıştır. Tıkanma sorununun 3.8 ila 9.4 m3 / m²gün’lük hidrolik yükleme hızlarında ortaya çıkmadığı gözlenmiştir. Bu aralıktaki hidrolik yükleme hızlarında çalıştırılan damlatmalı filtreler “orta hızlı” olarak tanımlanmışlardır. Bazı filtreler “kaba arıtımı sağlayan damlatmalı filtreler” olarak da tanımlanmaktadır. Bu tip filtrelerde uygulanan hidrolik ve organik yükleme hızları oldukça yüksektir. Küçük bir hacim içerisinde yüksek oranda organik madde giderimi sağlamalarına karşın, çıkış sularında hala yüksek oranda BOİ mevcuttur. Kaba ön anlım amacı ile veya çok kademeli biyolojik arıtma sistemlerinin ilk üniteleri olarak uygulanmaktadırlar. Plastik filtre ortamlarının, geliştirilmesi sonucunda “süper hızlı” damlatmalı filtreler uygulanmıştır. Bunların kullanım amacı ya kaba anlımı sağlamak ya da çok kirli alıksuların arıtımlarının tamamlanmasını gerçekleştirmek içindir.

Sentetik ortamlı filtreler bazen “oksidasyon kuleleri” olarak da adlandırılmaktadır. Yüksek ve süper hızlı damlatmalı filtrelerin 4 büyük bir kısmında geri çevrim uygulanır. Geri çevrim çıkış suyunun filtreye geri verilmesi şeklinde yürütülür. Geri çevrilen debinin atıksu debisine oranı geri çevrim oranı olarak tanımlanır. Bazı damlatmalı filtreler birbiri ardına seri olarak bağlanmaktadır. İlk kademede yüksek ikinci kademede ise düşük hızlı tip kullanılabilir. Bu tip sistemler iki veya çok kademeli üniteler olarak adlandırılır. Damlatmalı filtreler aerobik biyolojik arıtıma tabi tutulabilecek tüm atıksular için ikincil arıtım süreci olarak kullanılır.

Çıkış suyu BOİ konsantrasyonunun 20 ila 30 mg/L olarak istendiği durumlarda, evsel atıksuyun arıtımı için cazip bir seçenektir. Damlatmalı filtreler, yukarıdan sisteme verilen atıksu damlacıklarının yüksek bir hacim içerisinde dış hava sıcaklığı ile temas etmesinden ölürü sıcaklığa oldukça duyarlıdırlar. Yaz ve kış sıcaklık değerleri arasında büyük fark olan bölgelerde inşa edilen damlatmalı filtrelerin arıtma verimleri büyük değişim arzeder. Sıcaklık etkisi özellikle geri çevrim durumunda daha da önem kazanır. Damlatmalı filtreler geçmişle kaba anlım yapan üniteler olarak kullanılmışlardır. Özellikle yüksek kirlilik içeren endüstriyel atıksuların ön arıtımında uygundurlar. Yukarıda tanımlanan filtre tiplerinin tamamı herhangi bir atıksu için kullanılabilir. Ancak, günümüzde en yaygın kullanılan tip, plastik ortamlı yüksek hızlı damlatmalı filtrelerdir. Organik yüklemenin arttırılması zorunluluğu karşısında, düşük hızlı fi irenin geri çevrimli yüksek hızlı filtre olarak çalıştırılması en pratik ve ekonomik çözüm yöntemidir.

Atıksuyun damlatmalı filtrede anlımı, temelde bir biyokimyasal oksidasyon süreci olduğundan, BOİ5 20°C ölçümleri hem giriş suyunun kirlilik şiddeti hem de son çökeltme havuzundan çıkan arıtılmış suyun kalitesi hakkında kesin bilgi veren bir parametredir. Filtreye uygulanan organik yükleme hızının ve fikrenin veriminin saplanmasında debi ile birlikle kullanılır. Atıksu anlına tesisine gelen atıksuyun nicelik ve niteliğinde saatlik, günlük ve mevsimsel salınımlar olduğu açıktır. Bu salınmaların

elimine edilmesinde, giriş suyu ve geri çevrim debisini değiştirmek için pompaj yapılması, sürecin önünde dengeleme havuzunun inşa edilmesi veya atıksuyun niteliğindeki salınımları azaltmak için geri çevrimin yapılması gibi işlemler uygulanabilir. Oldukça kirli endüstriyel atıksuların arıtımında ortaya çıkan bu tip sorunlar karşısında, tasarım, atıksuyun nicelik ve niteliğinin gün içerisindeki 8 ila 16 saatlik bir periyot için sabit kaldığı kabulüne dayanmaktadır.

Damlatmalı filtrenin bir kısmının anaerobik olmasına rağmen, temelde aerobik arıtım gerçekleşir. Septik hale geçmemiş atıksuyun arıtımı için zaten bu gereklidir. Bunun için, kanalizasyon sistemi içerisinde düşük akım hızları nedeni ile çökelmeye izin verilmemelidir. Ayrıca, muayene bacaları içerisinde ve ön çökeltme havuzunda aşırı alıkonma süresi yaratılmama!) ve ön çökeltme havuzunda tabana çökelen çamur, anaerobik ayrışıma izin vermemek amacı ile belirli aralıklarla çekilmelidir. Askıda katı madde konsantrasyonu düşük olan bazı tip endüstriyel atıksular ön çökeltme havuzuna alınmadan damlatmalı filtreye verilebilir. Damlatmalı filtrelerde oluşan reaksiyonlar bakımından, belirli bir atıksuyun arıtılabilirliği, kolloidal madde konsantrasyonunun çözünmüş organik madde konsantrasyonuna oranına bağlıdır. Filtre süreci, sadece biyolojik oksidasyon ve sentez ile değil, biyolojik” yumaklaşma. adsorbsiyon ve enzim kompleksleşmesi ile de önemli ölçüde kolloidai madde tutumu sağlar.

Çözünmüş organiklerin tutulması, filtre içerisindeki kısa alıkonma süresi nedeni ile gerçekleşemez. Bu nedenle, damlatmalı filtre süreci, yüksek oranda çözünmüş organik madde içeren endüstriyel atıksuların arıtımında pek kullanılmaz. Ön arıtımın uygulanması filtre tasarımını ve verimini önemli ölçüde etkiler. Kimyasal arıtma, dengeleme, yüksüzleştirme, ön klorlama ve ön havalandırma süreç verimini arttıran ön arıtma sistemleridir. Filtre ortamının tıkanması sorununu ortadan kaldırmak amacı ile ön arıtımın uygulanması birçok durumda gereklidir. Ön arıtma sistemlerinin verimi doğrudan süreç verimini etkiler. Plastik dolgu malzemelerinin kullanılmaya başlanması ile. kaya ortamlı filtrelere nazaran daha geniş bir aralığa sahip olan hidrolik ve organik yükleme hızlan uygulanabilmiştir. İki önemli fiziksel parametre vardır; özgül yüzey alanı ve boşluk oranı. Yüksek birim yüzey alanı birim hacim içerisinde daha fazla biyolojik film tutunmasına neden olur. Bunun yanında, büyük boşluk oranı daha yüksek hidrolik yükleme hızlarının uygulanmasına ve daha fazla hava sirkülasyonuna olanak tanır.

Filtrelerde hava sirkülasyonunun sağlanması, aerobik biyolojik arıtım için gerekli oksijenin transferi bakımından son derece önemlidir. Eğer yeterli boşluk oranı sağlanmışsa, hava ve atıksu sıcaklığına bağlı olarak ortam içerisinde bir sirkülasyonun oluşacağı açıktır. Bazı durumlarda, örneğin filtre duvarları zemin üzerinde teşkil edilmişse, sirkülasyon rüzgar tarafından etkilenebilir. Filtrelerin tabanları iyi bir

sirkülasyon sağlayacak özellikte olmalıdır. Filtrenin yukarısından verilen suyun aşağıdan toplanması için düzenlenecek drenaj yapısı gerekli havalanmayı temin etmelidir. Havalandırma, genelde, filtre çevresi boyunca hava deliklerinin düzenlenmesi ile sağlanmaktadır. Plastik dolgu malzemesi üreten firmalar, evsel atıksu arıtan damlatmalı filtrelerde, her 3 ila 4.6 m’lik çevre boyunca 0.1 m2’lik boşlukların bırakılmasını önermektedirler. Diğer bir kriter ise. yan duvarlarda filtre yüzey alanının % 15′i oranında boşluk bırakılması gereğini vurgulamaktadır. Drenaj yapısındaki boru veya kanallardaki doluluk oranı, tasarım hidrolik yükleme hızı için % 5ü’yi aşmamalıdır.

Aktif Çamur Sistemi

Aktif çamur, organik ve inorganik maddeler içeren atıksu ile hem canlı hem de ölü mikroorganizmaların karışımıdır. Aktif çamur süreci, mikroorganizmaların organik maddeyi oksijen kullanarak ayrıştırmaları esasından yararlanılarak geliştirilen bir aerobik biyolojik arıtma sistemidir. Bu süreç bir ikincil arıtım sürecidir ve kendinden sonra son çökeltme havuzu tarafından izlenir. Klasik uygulamalarında ön çökeltme havuzu da kullanılmaktadır. Klasik aktif çamur sürecinde, atıksu, mikroorganizmaların yüksek konsantrasyonlarda bulunduğu havalandırma havuzuna verilir. Organik madde, mikrobiyal büyüme için hem karbon hem de enerji kaynağı olarak görev alır ve yeni hücrelerin sentezinde kullanılır. Ayrışma ürünleri olarak karbon dioksit ve su oluşur. Reaktörün içeriği “karışık sıvı askıda katı madde” (MLSS) veya “karışık sıvı askıda uçucu katı madde” (MLVSS) olarak tanımlanır ve büyük oranda mikroorganizmalardan ve biyolojik olarak ayrışmayan maddelerden ibarettir.

Protozoalar tek hücreli mikroorganizmalar olup, bakteri ve kolloidal yapıdaki maddeler gibi katı besin maddeleri ile beslenirler. Atıksu arıtımında 200′ün üzerinde protozoa tipi tanımlanmış olmakla beraber, en baskın türleri kirpikli olanlarıdır. Bakterilerden bir veya iki kat daha büyük (10 ila 200 um)’organizmalar olduklarından ve ayrıca metabolizmaları gereği aktif çamur süreçlerinde bir indikalör olarak kullanılırlar. Protozoaların büyük bir kısmı mutlak aerobturlar ve bu nedenle bir aerobik ortamın en mükemmel göstergesidirler. Bazı tipleri ise 12 saat şiire ile aerobik koşullarda yaşarlar. Protozoalar, bakterilere kıyasla loksik koşullara daha çok duyarlıdırlar ve yoklukları veya hareketsizlikleri süreçle toksisile sorunu olduğunu gösterir. Aktif çamur sürecinde belirli sayıda protozoanın bulunması, sürecin iyi çalıştığının ve kararlı durumda olduğunun bir göstergesidir.

Mikroorganizmalar, genellikle, % 70 ila 90 oranında organik, % 10 ila 30 oranında ise inorganik maddelerden meydana gelmişlerdir. Mikroorganizmaların özellikleri atıksuyun kimyasal bileşimine ve organik maddeyi stabilize etlikleri ortamın çevresel özelliklerine bağlıdır. Düşük pH, düşük azot, düşük oksijen, ve/veya yüksek hidrokarbonlar, aktif çamur kütlesi içerisinde mantarların baskın oluşuna neden olur. Mantarlar, genelde ipliksi yapıda olduklarından, aktif çamurun çökelme özelliklerini

bozarlar ve son çökeltme havuzundan bakteri kaçmasına neden olurlar. Rolifeler, protozoalardan daha büyük olan çok hücreli hayvanlardır ve belirli bakteriler kadar yumaklı tanecikleri de yiyecek kaynağı olarak kullanırlar. Mutlak acrobturlar ve uzun çamur alıkonma süresine sahip ve kararlı işletilen aktif çamur süreçlerinde bulunurlar. Frotozoalar gibi, bakterilere kıyasla toksik koşullara daha çok duyarlıdırlar.

Karbonlu maddelerin giderimi için gerekli olan oksijen gereksinimi, genelde 5 günlük “biyokimyasal oksijen ihtiyacı, (BOİ5)” deneyi ile saptanır. 5 günden daha büyük bir süreç için (örneğin 20 gün) sadece karbonlu maddelerin ayrışımında gerekli olan oksijen gereksiniminin saptanmasında, nitriilkasyon sürecinin inhibe edilmesi gerekir. Bu amaçla “allythiourea” kullanılır. Ün arıtımdan geçmiş veya geçmemiş atıksudaki BOİ5 giderim hızı. BOİ’nin çözünmüş, kolloidal ve askıdaki fraksiyonlarına bağlıdır. Evsel atıksu, genelde, % 30 ila 40 oranında çökelebilir BOİ5. aynı oranlarda kolloidal BOİ5, % 20 ila 40 oranında ise çözünmüş BOİ5 içerir. Bu oranlar, belde eğer, sıcak iklime sahipse ve kanalizasyon şebekesi içerisinde akan atıksuyun alıkonma süresi yüksekse değişecektir. Sıcaklık ile artan bakteriye! faaliyet, çökelebilir ve kolloidal BOİ5′in ayrışımını hızlandırır ve BOİ5′in çözünmüş fraksiyonu artar. Organik madde yükleme hızı sıcaklık ve istenen arıtım kalitesine bağlıdır. Gencide, birçok aktif çamur süreci, 0.15 ila 0.50 kg BOİ5 / kg MLSS . gün’lük karbonlu organik madde yükleme hızına ve 3 ila 30 gün’lük katı alıkonma süresine göre tasarımlanır. Çıkış suyu kalitesini bozan en önemli unsur yüksek askıda katı madde (AKM) konsantrasyonudur.

Çıkış suyu içerisindeki mikrobiyal külle BOİ5 konsantrasyonunu arttırır. Bu değer, süreç tasarımına bağlı olarak, toplam BOİ5′in % 10 ila 70′ine karşılık gelir. Bu nedenle, aktif çamur çıkış suyu mutlaka iyi bir çökeltimden geçirilmelidir. Çıkış suyu kalitesinin azalmasına neden olan diğer etmenler ise. yetersiz alıkonma süresi ve karışım, geri çevrim oranının düşük olması ve düşük oksijenlendirme kapasitesidir. Tipik evsel atıksularm arıtımı amacı ile iyi tasarımlanmış bir aktif çamur süreci, 5 m g/L veya daha düşük bir BOİ5 çıkış konsantrasyonu sağlayabilir. Maksimum debiye hizmet verecek şekilde tasarımlanmış son çökeltme havuzu çıkışında maksimum AKM konsantrasyonu 15 m g/L mertebesindedir. Özel olarak, sürecin potansiyel kapasitesi 10 mg/L BOİ.s ve 15 mg/L AKM’dir.

Havalandırma havuzunun tasarımında aşağıdaki kademeler izlenmelidir :

Atıksu nicelik ve niteliğinin belirlenmesi. Ortalama, minimum ve maksimum atıksu debilerinin saptanması. (Evsel nitelikli ham atıksuyun 200′er mg/L BOİ5 ve AKM içerdiği gözönüne alınabilir. Ayrıca, toplam BOİ5′in % 70′inin çözünmüş BOİ5 olduğu ve toplam AKM’nin % 30 ila 40′lık kısmının incit olduğu ve biyolojik olarak ayrıştırılamadığı kabul edilebilir.) Yaz ve kış aylarında uç sıcaklık değerlerinin belirlenmesi.

Atıksuyun arıtım derecesini belirleyecek alıcı ortam standartlarının ortaya konulması.

Umulan çamur hacim indeksi ve tasarım sıcaklığının bir fonksiyonu olarak tasarım MLSS değerinin saptanması.

Kış aylarındaki giderim veriminin dikkate alınarak katı alıkonma süresinin (KAS) seçilmesi.

KAS, sıcaklık ve ön arıtım verimi bazında net çamur üretim hızının belirlenmesi.

Yaz ve kış aylarındaki koşulların dikkate alınarak, alıkonma süresinin saplanması için KAS, MLSS ve hücre verim ilişkilerinin ortaya konulması. (Yay. ve kış aylarında farklı KAS değerleri uygulanacaksa, oksijen gereksinimleri ve atık çamur hacimleri ayrı ayrı hesaplanmalıdır.)

Yaz ve kış aylarında gerekli oksijen gereksinimlerinin hesaplanması.

İslenen KAS’ni sağlayacak çamur atım hızının belirlenmesi.

Aktif çamur mikroorganizmaları, fiziksel ve kimyasal inhibisyona olduğu kadar biyolojik etkilere de oldukça duyarlıdırlar. Evsel atıksulara karışan endüstriyel atıksuların içerisindeki bazı toksik ve inhibe edici kimyasal maddeler tasarım mühendisi tarafından dikkate alınmalıdır. Toksik maddelerin varlığı istenen çıkış suyu kalitesinin eldesin! olanaksız kılabilir. Bakır, çinko, nikel, kadmiyum ve krom gibi ağır metaller mikrobiyal enzimler ile reaksiyona girer ve metabolizmayı olumsuz yönde etkiler. Bu ağır metallerin inhibe edici etkisi, onların çözünmüş iyonik yapıda olmaları ile artar. Ayrıca, ağır melallerin toksisilesi bazı çevresel özelliklerin, örneğin pH’m değişimi ile de artabilir. Siyanür, MTA ve humik asit gibi organik lijandların biyolojik olarak ayrışımı, çözünmüş komplekslerden toksik metallerin serbest kalmasına neden olabilir.

Organik bileşikleri içeren melalik olmayan alıklar da toksik olabilir. Bu maddeler, eğer yeterli adaptasyon süresi sağlanmışsa, bakteriler tarafından ayrıştırılabilirler. Bu işlem yapılmamışsa, geçici verim azalmaları oluşabilir. Belirli konsanlrasyonlara sahip toksik organik maddeler, sadece lam karışımlı aktif çamur sürecinde (TKAÇS) arıtılabilirler. Bu maddeler TKAÇS’ne girdiği anda hızla disperse olurlar ve havuz içeriğine lam karışırlar ve böylelikle maksimum seyrelme sağlanmış olur. Herhangi bir bölgede konsantrasyon nispeten sabit olduğundan, piston akımlı reaktörlerde olduğu gibi bakteriler şok toksik yüklere maruz kalmazlar. Genel bir kural olarak, tasarım mühendisi, ağır melallerin ve diğer toksik maddelerin anlım sorumluluğunu kabullenmemelidir. Genelde, giriş atıksuyunda toksik madde varlığı, onun çıkışta ve arıtma çamurunda da varlığı demektir.

Evsel atıksu, biyolojik arıtıma olumsuz etki yapan nutrient (azot ve fosfor) eksikliğini genelde sergilemez. İnorganik nutrienller ve iz elementler, yeterli oksijen sağlanmışsa maksimum büyümeyi sağlayacak mertebededir. Evsel atıksuya önemli miktarlarda endüstriyel atıksu karışıyorsa, nutrient gereksinimleri kontrol edilmelidir. Bazı atıksu tiplerinde ise, mevcut gibi gözüken nutrientler kimyasal olarak bağlıdır ve mikroorganizmaların kullanımlarına hazır değildir. Belirli oranda endüstriyel atıksu ile karışmış evsel atıksuyun biyolojik anlımı için gerekli BOİ5 : N : P oranı 100 : 5 : l olarak verilmekledir. Yüksek KAS değerine sahip süreçler (uzun havalandırmalı aktif çamur süreci) daha düşük miktarda nutrient gerektirirler. Çünkü, iç solunum ile ayrışan bakteriler suya azot ve fosfor bırakırlar.

Geri çevrimin amacı, aktif çamur havalandırma havuzundaki mikroorganizma konsantrasyonunu belirli bir değerde tutmaktır. Geri çevrim oranını kontrol etmek için kullanılan yöntemlerden birisi amprik ölçüm yöntemi olan çamur hacim indeksidir (ÇHİ). ÇHİ, çamurun çökelme özelliklerinin bir ölçüsüdür ve bu nedenle geri çevrim oranını ve MLSS konsantrasyonunu etkiler. 2,000 ila 3.000 mg/L’lik MLSS konsantrasyonlarına sahip aktif çamur süreçlerinde sık rastlanan ÇHİ değerleri 80 ila 150 mL/g arasındadır. MLSS konsantrasyonu 3,000 ila 5,000 mg/L arasında ise çökeltme havuzuna daha fazla katı yüklemesi uygulanıyor demektir ve sonuçta mikroorganizmaların sistemden yıkanarak kaçmasını engellemek için daha düşük ÇHİ veya daha büyük çökeltme havuzu hacmi uygulanmalıdır.

Şişkin çamur, çökelme özellikleri kötü ve sıkışma yeteneği az olan çamur tipidir. Şişkin çamura neden olan iki etmen vardır; ipliksi bakterilerin gelişimi ve çamur yumaklan içerisinde suyun hapis olması. İpliksi bakteriler nedeni ile oluşan şişkin çamura daha sık rastlanır. Bunlar organik maddeyi gidermekle beraber, çökelme özelliklen kötü olan yumak oluşumuna neden olurlar. Aktinomisetler ve bazı tip mantarlar da şişkin çamurun nedenleridir. Ham atıksuyun organik yükü fazla ise ve özellikle karbonihdrallar yüksek oranda ise, ipliksi bakteriler kısa sürede gelişir ve sonuçta şişkin çamur oluşur. Şişkin çamurun nedenleri arasında, yüksek organik yükleme hızında düşük amonyak konsantrasyonu, asitli ortamı seven mantarların üremesini hızlandıran düşük pH, ipliksi bakterilerin üremesini hızlandıran makro nutrientlerin (N ve P) eksikliği de sayılabilir.

Azotun eksikliği, her ne kadar ipliksi olmasalar bile, yapışkan salgı üreten bakterilerin üremesini teşvik eder. Çok hücreli mantarlar, normal olarak, bakteriler ile rekabete giremezler. Bununla beraber, düşük pH. düşük azot. düşük oksijen ve yüksek karbonhidrat konsantrasyonları gibi bazı özel çevresel şartlar allında rekabete girerler, pH’ın 6.0′ın altına düşmesi, bakterileri mantarlara kıyasla daha fazla etkiler ve mantarlar baskın tür haline gelir. BÜİ5 : N oranının 20 : l’den daha düşük seviyelere düşmesi, bakteriler azot eksikliğine sahip protoplazma üretirken, bakterilere kıyasla daha az miktarda protein içeren mantarların normal protoplazma üretmelerine neden olur. Düşük çözünmüş oksijen içeriği şişkin çamurun diğer bir nedenidir.

Çözünmüş oksijen konsantrasyonu 0.2 ila 0.3 mg/L’nin altına düştüğünde, ipliksi bakteriler daha büyük yüzey alanına sahip olduklarından, diğer normal bakterilere kıyasla daha fazla oksijen kullanırlar. Diğer taraftan, ipliksi bakteriler anaerobik şartlara daha duyarlıdırlar. Bazı F:M oranları da şişkin çamura neden olur. İyi bir işletim için ÇHİ’nin 80 ila 120 mL/g arasında olması gerekir. CHİ’nin bu değerler arasında tutulması için, çok kademeli havalandırma havuzlan uygulanabilir veya geri çevrim

halli klorlanabilir. Ayrıca havalandırma havuzuna yumak oluşturucu kimyasal maddeler de atılmakladır.

Biyodisk

Dönen biyolojik reaktörler, bir betonarme veya çelik konstrüksiyonlu tank içerisinde yer alan, bir yatay şafta monte edilmiş büyük çaplı plastik veya diğer tür bir malzemeden yapılmış dairesel plakalardan ibarettir. Biodisk olarak da adlandırılan bu ünite, plakaların toplam yüzey alanının % 3ü ila 4ü’ı atıksuya batık bir şekilde yavaş bir şekilde döndürülür. Sistem işletmeye alındıktan sonra, atıksuyun içerisindeki organizmalar dönen plakaların yüzeyine tutunarak hızla büyürler ve bir hafta içerisinde yüzeyleri l ila 4 mm kalınlığında biyofilm ile kaplanır. Arıtımı gerçekleştiren bu yüzeye tutulu haldeki biyomasın katı madde konsantrasyonu 50,000 ila 100,000 mg/L arasındadır. Dönme ile. plakaların üzerindeki atıksuyun ince tabakasını hava ile temas ettirir ve aerobik biyolojik arıtım için gerekli oksijen transfer edilir. Oksijen kazanımı, çok ince damlacıklar halinde plaka yüzeyinden düşen atıksu tanecikleri ile de sağlanır. Bu yüzeye tutulu biyomas içerisindeki organizmalar organik maddeyi ayrıştırır. Bu süreç her dönme hareketinde yinelenir.

Atıksu filmi içerisindeki kullanılmamış çözünmüş oksijen tanktaki atıksuya kazandırılır. Plakaların atıksu içerisinden geçerken yarattığı kesme kuvveti ve gittikçe büyümüş biyomas filminin alt tabakalarındaki organizmalar için azalan besi maddesi ve oksijen nedeni ile ölümler kopmalara neden olur. Böylelikle plakalar üzerinde kalınlığı daima sabit kalan bir organizma topluluğu oluşur. Kopan katıların tank içerisinde çökelmemesi için gerekli karışım dönme hareketi ile karşılanır. Bunlar çıkış suyu ile birlikte sistemi terk eder ve bir çökeltme havuzunda tutulurlar.

Dönen plakalar;

(a) çok büyük miktarlarda yüzeye tutulu organizma büyümesini,

(b) biyomas ile atıksu arasında gerekli teması,

(c) atıksuyun verimli bir şekilde havalandırılmasını,

(d) aşırı biyomasın ortamdan uzaklaştırılmasını.

(c) kopan katıların çökelmemesi için gerekli karışımı sağlar.

Sistem, biyolojik büyüme ile aşırı biyomas giderim hızının dengede olduğu bir tam karışımlı, sabit film reaktörü olarak işletilir. Biodisk üniteleri birbirine seri şekilde bağlanır ve atıksuyun bir reaktörden bir diğerine geçmesi sağlanır. Anlını, özellikleri reaktörden reaktöre değişen atıksuya uyum gösteren mikroorganizma kitleleri ile sağlanır. Organik madde bakımından en zengin olan ham atıksuyu alan ilk ünitede ipliksi ve ipliksiz türde bakteriler gelişir. Organik madde konsantrasyonu reaktörden reaktöre azalırken, nitrifikasyon bakterilerini içeren daha yüksek yaşam formları gelişir. Bunların içerisinde protozoalar, rotiferler ve diğer yağmacıl türler sayılabilir.

Genellikle, atıksu sistem içerisinden bir kere geçer, geri çevrime gerek yoktur. Biyodisk süreçleri, yaklaşık olarak, karbonlu ve azotlu maddelerin ve nihai oksijen ihtiyacının gideriminde birinci derece kinetiğe uyarlar. Bu, belirli bir hidrolik yükleme hızında, BOİ gideriminin organik yükleme hızına bağımlı olmaksızın belirli bir değerde gerçekleşeceği anlamını taşır. Sonuç olarak, temel tasarım kriteri, damlatmalı filtre ve aktif çamur süreçlerinde olduğu gibi organik yükleme hızı değil, hidrolik yükleme hızıdır.

İkincil anlım sistemi (çıkış suyunda 15 ila 30 mg/L’lik BOİ? ve AKM sağlayan) olarak kullanılan biodisk süreci için tasarımda dikkate alınacak hidrolik yükleme hızı 0.08 ila 0.16 m3 / m2 . gün arasındadır. Çıkış suyunda 7 ila 15 mg/L’lik BOİ5 ve AKM sağlamak için ve amonyak oksidasyonunu sürekli olarak gerçekleştirmek için önerilen hidrolik yükleme hızı 0.03 ila 0.08 m1 / m2 . gün arasında olmalıdır. Nitrifikasyon için hidrolik yükleme hızının seçimi, giriş BOİ ve amonyak azotu konsantrasyonuna bağlıdır. Çıkış suyunda l mg/L civarında amonyak azotu konsantrasyonu eldesi olasıdır. Biodisklerin yerleşimlerinin seri bağlı olarak yapılması arıtma verimini arttıracaktır. Yapılan çalışmaların sonuçlarına göre, en azından, 4 ünitenin seri olarak bağlanması önerilmekledir. Biodisklerin dönme hızı önemli bir tasarım kriteridir. Değişik çaplı plakalar kullanılarak yapılan deneylerin sonuçlarına göre, herhangi bir çap için, gerekli dönme hızını belirlemek amacı ile sabit bir hız yeterlidir. BOİ giderimi ve nitritikasyon sağlamak üzere evsel atıksular için verilen hız, 0.3 m/sn’dir. Verilen bir hidrolik yükleme hızında, atıksu, disk ortamını oluşturan plakalar arasındaki boşluk oranı ve tank boyutlarına bağlı olarak belirli bir alıkonma süresine sahip olacaktır. Alıkonma süresini belirleyen en önemli kriter, gerekli arıtımı sağlayan plaka yüzey alanı ve dolayısı ile onun kapladığı hacim ile ilgilidir. Tasarım amaçları için, tank hacmi plaka hacmi bazında verilmektedir. Evsel atıksular için bu değer 4.88 L / m2ldir. Atıksu sıcaklığı, tüm diğer biyolojik arıtım süreçlerinde olduğu gibi biodisklerin de verimini etkiler. 13 ila 32 °C arasındaki sıcaklıklar süreç veriminde bir etki göstermez. 13°C’nin altındaki su sıcaklıklarında verim azalır. Yıl boyunca soğuk iklime sahip bölgelerde reaktörlerin üzeri kaplanmakladır. Böylelikle, biyomasın donması ve arıtım sonucu açığa çıkan ısının kaybolması önlenmektedir. Sıcak iklime sahip bölgelerde veya sadece sıcak aylarda arıtımın yapıldığı soğuk iklime sahip bölgelerde üzerinin örtülmesinin estetik nedenlerin haricinde bir sakıncası yoktur. Yıl boyunca sıcak iklime sahip bölgelerdeki biodisklerin üzerine basit konslrüksiyonlu bir çatı inşa edilebilir. Kaplama malzemesi korozyona dayanıklı olmalıdır. Isıtma veya havalandırma zorunlu değildir. Basit pencereler ile havalandırma sağlanabilir. Kaplama içerisindeki hava sıcaklığı yaklaşık olarak atıksu sıcaklığına eşittir. Çok düşük dış hava sıcaklıklarında, kaplama içerisindeki yüksek nem duvarlarda ve kaplamanın iç yüzeyinde terleme yapacaktır. Korozyonu minimize etmek ve işletimi daha rahat kılmak için, kaplama ısı yalıtımlı olmalı veya kaplama içerisindeki hava ısıtılmalıdır. Yoğunlaşma sadece soğuk mevsimde olacağından, ısılına daha ekonomik olabilir. Kaplama maliyetini azaltmak için ısı yalıtımlı veya yalıtmışız saydam plastik örtü malzemeleri kullanılmaktadır. Biodisk süreçleri için gerekli ön arıtım sistemleri alışılagelen ünitelerden ibarettir. İnce ızpara, kum tutucu ve ön çökeltme havuzu kullanılabilir. Çubuk ızgaradan geçirme veya öğütme katı maddelerin biodisk ünitesi tabanında çökelmelere neden olması nedeni ile kullanılmamalıdır. İstenen askıda katı madde giderim verimi, biodiskten sonra yer alan çökeltme havuzunun boyutları ile ilgilidir. 20 ila 30 mg/L’lik AKM konsantrasyonu eldesi için. ortalama debide 33 m3 / m2 . gün’lük yüzeysel hidrolik yük önerilmektedir. Çıkış suyundaki AKM konsantrasyonu 10 mg/L olarak isteniyorsa. 16 ila 25 m3 /m2.günlük ve/eysel hidrolik yük uygulanmalıdır.

Biodisk süreçlerinde çamur üretimi 0.4 ila 0.5 kg / kg BOİ giderilen arasındadır. Çamurun organik madde içeriği % 80′dir. Biodisk süreçlerinde elde edilen fosfat giderimi, diğer biyolojik arıtım süreçlerindeki kadardır. Giderim oranı % O ila 20 arasındadır ve ön çökeltme havuzuna veya biodisk ünitesine kimyasal madde ilave etmek suretiyle arttırılabilir. “I um biyolojik arıtım süreçlerinde olduğu gibi, alkalimle ve pH verimli işletim için kabul edilebilir sınırlar arasında olmalıdır. Biodisklerin tasarımında değişik yöntemler kullanılmakladır. Bunların hepsi, genelde, rasyonel bir tasarım esasını içermeyip amprik bağıntılar şeklinde verilmiştir.

Oksidasyon Hendeği

Uzun havalandırmalı aktif çamur sürecinin tek farkı hidrolik alıkonma süresinin en az l K saat olmasıdır. Süreç yüksek KAS’nde (düşük F:M’de) işletilir ve tüm mikroorganizmalar için yeterli substrat yoktur. Bunun sonucunda mikroorganizmalar birbirleriyle rekabet ederler ve substrat yokluğunda iç solunuma girerek kendi hücrelerini tüketirler. Bu durum çıkış suyu kalitesinin yükselmesine ve düşük çamur üretimine neden olur. Arıtma verimi % 90′dan daha fazladır. Bu süreçlerde ön çökeltme havuzu genellikle uygulanmaz. Küçük yerleşim bölgelerinin ve tatil sitelerinin atıksularının arıtılmasında yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Sistemin olumsuz yanlan, yüksek oksijen gereksinimine sahip olması ve gerekli alıkonma süresinin sağlanması için büyük havuz hacmi gerektirmesidir. Oksidasyon hendeği uzun havalandırmalı sürecin bir varyasyonudur. Atıksu, oval planlı bir havuza verilir ve havalandırma genelde “rotor” adı verilen urca lip yüzeysel mekanik havalandırıcılar ile gerçekleştirilir. Günümüzdeki uygulamalarda “jet” havalandırma sistemleri de kullanılmaktadır. Sonsuz bir akım yörüngesine sahip suyun yatay akım hızı, askıdaki taneciklerin çökelmesini önlemek amacı ile 0.2 ila 0.4 m/sn arasında tutulur. Bu süreçte, genelde sağlanan yüksek alıkonma süresi nedeni ile nitrifikasyon da gerçekleşmektedir.

Oksidasyon hendeklerinin popülaritesi hızla artmaktadır. Bu sistemde, havuz içeriği bir yüzeysel havalandırıcı veya rotor ile dairesel bir yörünge boyunca hareket ettirilir. Bu süreçte, çözünmüş oksijen içeriği havalandırıcıdan itibaren su çevrimini yaptıkça azalır. Nitrifikasyon ve denitrifıkasyon aynı havuzda gerçekleştirilebilir. Alışılagelen oksidasyon hendeklerinde, havuza giriş havalandırıcının yakınından, çıkış ise havalandırıcıya gelmeden biraz önce yapılır. Nitrifîkasyon-denitrifikasyon yapan süreçlerde ise, giriş denitrifikasyonun başlama bölgesinde uygulanır.

Evsel nitelikli atıksuların ortalama toplam fosfor miktarı 8 ila 10 mg/L arasında değişir. Bu değer toplam BOİ5′in l:20′si kadardır. Aktif çamur süreçleri, toplam fosforun biyolojik olarak sadece l ila 3 mg/L’lik kısmını giderebilir. Bazı atıksu arıtma tesislerinde % 50 ila 90 oranında değişen fosfor giderimi doğal olarak oluşmaktadır. Yüksek oranlarda fosfor giderimi eldesi için, piston akımlı havuz, hafifçe alkali pil, yeterli çözünmüş oksijen konsantrasyonu ve düşük CO2 konsantrasyonu sağlanmalıdır. Bu arada aktif nitrifikasyonun olmaması gerekir. Daha yüksek oranlarda fosfor giderimi eldesi için, havalandırma havuzuna, çözünmez yapıda fosfor çökelekleri oluşturacak metal iyonları ilave edilebilir. Daha sonra fosfat son çökeltme havuzunda çökelen biyolojik yumaklarla beraber tutulur. Genellikle, (+2) veya (+3) değerlikli demir veya asit tuzlan veya alüminat şeklindeki alüminyum kullanılır. İlave edilen madde miktarının ve pH’ın kontrolü ile istenen giderme verimi elde edilebilir. Fosfor giderimi için kimyasal madde kullanımının iki önemli dezavantajı vardır; çamur miktarının artması ve çamurun su içeriğinin azaltılması. Sürecin verimi sistemin pH’ı ile direkt etkilidir.

Alıcı ortam standartlarının sağlanabilmesi açısından, nitrifikasyon sonrası oluşan nitratın giderilmesi gerekebilir. Bu süreç, dışsal bir karbon kaynağının ilavesinin söz konusu olduğu anaerobik şartlarda ve uygun bakterilerin varlığında meydana gelirse denitrifıkasyon adını alır. Denitrifıkasyon süreçleri ile ilgili bilgi son derece kısıtlıdır. Tasarımda, genelde, KAS kullanılır. BOİ5 giderimi için gerekli olan ortamın aksine, denitrifıkasyon için anaerobik veya daha uygun bir terim ile anoksik şartlar sağlanmalıdır. 0.5 mg/L’lik bir çözünmüş oksijen konsantrasyonunun dahi denitrifıkasyon bakterilerine toksik etki yaptığı ileri sürülmektedir. Denitrifıkasyon için dışsal bir organik karbon ilavesine gerek vardır. İki kademeli süreçlerde, BOİ5 daha

önce giderildiği için denitrifikasyona yetecek düzeyde organik madde bulunmaz. Denitrifikasyon sürecini hızlandırmak için genelde metanol suya ilave edilir.

Metanol azot içermez ve düşük konsantrasyonlarda toksik etki sergilemez. Metanol ilavesinin gereğinden fazla yapılması durumunda çıkış suyu BOİ.s konsantrasyonu artacaktır. Bununla birlikte, denitrifikasyon reaktörü ile çökeltme havuzu arasına bir havalandırma havuzunun yapılması bu sorunu ortadan kaldırır. Eğer yeterli melanol verilmemişse nitrat giderme verimi düşer. Metanol yerine, çökeltimden geçirilmiş ham evsel atıksu da kullanılabilir. Bununla birlikte, bu uygulama ile çıkış suyu BOlş ve amonyak konsantrasyonları artacaktır. Verimli bir denitrifikasyon eldesi için, nitrifikasyon çıkışındaki atıksuda en azından 3:l’lik bir C:N oranı gereklidir. Bu değerden daha düşük bir oran. denitrifikasyon hızının azalmasına neden olur. Çıkış suyu kalitesinin korunması için önerilen diğer bir yöntem de, denitrifikasyon ünitesinin aerobik reaktörden önce tesis edilmesi ve nitrifıkasyon ünitesi çıkış suyunun yüksek oranlarda denitrifikasyon ünitesine geri çevrilmesidir.

Dışsal bir karbon kaynağına gerek kalmadan_% 70 ila 90 oranında nitrat giderimi sağlanabilmektedir. Bu durumda, nitrifikasyon ünitesi çıkış suyunda mümkün mertebe sıfıra yakın bir çözünmüş oksijen konsanlrasyonu sağlanmalıdır. Gerekli pH aralığı 5.8 ila 9.2′dir. Optimum değer ise 7.0 ila 8.2 arasındadır. Denitrifikasyon sürecinde l mg nitrat azotunun giderimine karşılık 3.6 nıg CaCOs alkalinilesi ürelilir. Reaksiyon hızı 5 °C için 0.013 g NO3 ” / g MLSS . saal iken 27 °C’de 0.16 g NO3 ” / g MLSS . saat olmakladır. Denitrifikasyonun kış mevsiminde bile oluştuğu saptanmışlır. Ancak, özellikle 10 °C’nin altındaki sıcaklıklarda hız oldukça yavaşlamakladır. Entegre nilrifîkasyon-denitrifikasyon sisteminde ilk ünite denitrifikasyon ünitesidir ve daha sonra karbonlu maddelerin giderildiği ve aynı zamanda nitrifıkasyonun gerçekleşlirildiği ünite yeralır.

Bu uygulamada karbon kaynağı ham atıksudur. % 80 gibi yüksek bir toplam Kjeldahl azotu giderme verimi eldesi olasıdır. Bazı uygulamalarda denitrifikasyon ünitesi sabit film reaktöründen teşkil edilmektedir. Azot giderme verimini en az % 90 mertebesine çıkarmak için dört kademeli sistemler geliştirilmiştir. Bu sistemde daha az metanol ilavesi ile daha yüksek nitrat indirgenmesi sağlanmaktadır. Birinci ve üçüncü havuzların tasarımı, minimum sıcaklıkta islenen denitrifikasyonunun eldesine olanak tanıyacak şekilde yapılır. Nitrifıkasyon bakterileri ikinci ünitede baskın durumdadırlar ve KAS bunların yıkanıp sistemden atılmasını önleyecek kadar uzundur. Toplam KAS değeri 30 ila 50 gün arasında değişir. Dördüncü havuzun ana amacı, üçüncü havuzdan gelen karbon dioksitin sıyırılması, kalan amonyağın oksitlenmesi, çözünmüş oksijen konsantrasyonunun arttırılması, fosfatın çökellme havuzunda sıvı fazına geçmesinin önlenmesi ve iyi bir çökellim için gereken şartların hazırlanmasıdır.

Evsel nitelikli atıksuyun içerisindeki BÜİ5 konsantrasyonunun % 9ü mertebesinde giderimi için bazen tek kademe yerine çok kademeli aktif çamur süreçleri de uygulanabilmektedir. Çok kirli evsel atıksular için çok kademeli süreç, aynı reaktör hacmi için, tek kademeli sürece kıyasla daha iyi bir çıkış suyu eldesi sağlar. Diğer bir seçenek de. biyolojik arıtımdan önce kimyasal arıtımın uygulanmasıdır. Çok kademeli sistemler, genelde, nitrifıkasyon ve denitrifıkasyonun istendiği durumlarda tercih edilir. Birinci kademede, ki bu yüksek hızlı veya modifiye havalandırmalı aktif çamur süreci olarak da adlandırılabilir, % 80 ila 90 oranında gerçekleşen BOİs giderimi gerçekleşir, ikinci kademede ise, nitrifikasyon oluşur. Nitrifikasyonun ikinci kademeye alınması ile gerekli reaktör hacmi azalır. Birinci kademe karbonlu, ikincisi ise azotlu maddelerin giderimi esasına göre tasarımlanır. Bu sürecin olumsuz yanları, daha fazla çamur oluşumu, ilave çökeltim havuzu maliyeti ve pil kontrolü için kimyasal madde masrafıdır. Ayrıca ikinci kademeden bakteri kaçışının kontrolü de çok önemlidir. Hücre sentezi için yeterli katı konsantrasyonunun eldesi, ancak, giren atıksuyun bir miktarının ikinci kademeye “by-pass” edilmesi ve birinci kademeden alınan çamurun ikinci kademeye verilmesi ile olasıdır. Birinci kademeden sonra çökeltme havuzu yer almayabilir. Bununla beraber, nitrifıkasyon ünitesine katı girdisi olumsuz etki yaratabilir. İkinci kademenin tasarımında 20 ila 40. mg/L’lik BOİ.s konsantrasyonu dikkate alınır. Böylelikle ikinci reaktörde daha fazla nitrifikasyon bakterisi ürer.

Üç kademeli aktif çamur sürecinin birinci kademesinde karbonlu maddelerin giderimi, ikinci kademesinde nitrifikasyon, üçüncü kademesinde ise denitrifıkasyon gerçekleşir. Bu süreç toplam azotun giderilmesinde oldukça etkindir. Bununla birlikte, hu süreç dışsal karbon kaynağı (metanol) gerektirir. Denitrifikasyon ünitesinden sonra azot gazının ve uçucu organiklerin sıyırılması amacı ile bir havalandırma ünitesinin tesis edilmesinde yarar vardır. Azot kabarcıkları çamur yumaklarına tutunurlar ve son çökeltme havuzunda çamurun yüzmesine neden olurlar. Üç kademeli sürecin olumsuz yanlan iki kademelininki ile aynıdır. Biyolojik aktivitenin her kademede gerçekleşen faaliyetler için optimize edilmesine rağmen, ilk yatırım masrafı oldukça yüksektir. Ayrıca, işletme masrafını arttıran diğer bir etmen de melanol sarfiyatıdır.

Azotlu Maddelerin Oksidasyonu (NHrifikasyon)

Atıksuyun arıtımı için gerekli oksijenin belirli bir kısmı, amonyağın nitrata yükseltgennıesinde kullanılır. Ototrofik bakteriler olan Nitrosomonas ve Nitrobacler bu iki kademeli oksidasyondan sorumludur. Nitrifikasyon bakterileri, hücre büyümesi için, atıksudaki karbon dioksit ve onunla ilgili iyon türleri gibi oksitlenmiş karbon bileşiklerini kullanırlar. Bu nedenle, büyümeleri ve gelişmeleri için karbonlu maddelerin giderimi tamamlanmış olmalıdır. Nitrifikasyon bakterileri gerekli plan enerjilerini amonyağın önce nitrite ve nitritin de nitrata yükseltgenmesi sonucunda elde ederler. Bu reaksiyonlar sırasında açığa çıkan enerji miktarı oldukça az olduğundan ve ayrıca bu enerjinin karbon dioksitin hücresel karbona dönüştürülmesinde kullanılmasından dolayı, aktif çamur süreçlerindeki nitrifikasyon bakterisi sayısı oldukça azdır.

Nitrifikasyon bakterilerinin büyüme hızlarını, iz elementlerin varlığı da etkiler. Kalsiyum, bakır, demir, magnezyum, mangan, fosfor, sodyum ve çinko gibi elementler büyüme için gereklidir. Bakır, amonyağın nitrite yükseltgenmesi kademesinde enzimleri aktive eden bir “ko-faklör”dür. Molibden Nitrobacterin büyümesini hızlandırır. Nitrifikasyon bakterileri evsel atıksularda bulunur. Bununla beraber, aktif çamur süreçlerinde birçok atıksu, sistem karbonlu maddelerin giderimini sağlayan organizmaların hızlı büyümesine göre tasarımlandığından dolayı nitrifiye edilemez. Katı alıkonma süresinin (KAS) arttırılması ile nitrifikasyon gerçekleşir. Yüksek KAS nitrifîkasyon bakterilerinin belirli bir sayıda bulunmasını sağlar. Tam nitrifikasyon için gerekli olan oksijen miktarı oldukça fazladır. Evsel atıksuyun 20 ila 30 mg/L mertebesinde amonyak azotu içermesi ve l mg amonyak azotunun 4.3 ila 4.6 mg O2 / mg NO3‘lik oksijen gereksinimi, aktif çamur süreci için gerekli olan toplam oksijen gereksinimini ve dolayısı ile sistemin kurulu gücünü arttırır.

Nilriiikasyonun gerçekleşmesi için % 90′ın üzerinde bir amonyak azotu giderimi söz konusudur. Daha önce de değinildiği gibi, nitrifikasyon KAS’ne bağlıdır ve en azından 10 günlük bir KAS gerektirir. Sabit bir sıcaklıkta, nitrifikasyon eldesi için gerekli havalandırma süresi, genellikle, giren BOİ5 konsantrasyonunun artması ile artar. Bunun nedeni, yüksek karbonlu madde nedeni ile artan karbonlu madde gideren organizma sayısı karşısında nispi nitrifikasyon bakterisi sayısının azalmasıdır. Nitrifikasyon için yüksek KAS gerekliğinden, azot oksidasyonu için iki kademeli aktif çamur sürecinin yapılması önerilmektedir. İlk kademede teşkil edilen yüksek hızlı aktif çamur sürecinde karbonlu madde giderimi gerçekleştirilir. İkinci kademede ise nitrifikasyon gerçekleştirilir. Her kademe ayrı bir çökeltme havuzuna ve geri çevrim oranına sahiptir.

Oksijen konsantrasyonunun l mg/L’den daha az olması nitrifikasyon bakterilerini inhibe eder. Yüksek KAS’ndc ve düşük oksijen alım hızlarında, nitrifikasyon bakterileri için sistemde daha fazla oksijen bulunacaktır. Nitrifikasyon hakleri l eri n i n büyümesi için gerekli olan optimum pH aralığı 8-9′dur. Nitrifikasyon için çok geniş bir sıcaklık aralığının verilmesine rağmen, sıcaklığın azalması ile nilriilkasyon hızı azalır. KAS’nin arttırılması ile düşük sıcaklığın etkisi karşılanabilir. Amonyağın nitrata yükseltgenmesi sırasında mineral asidile üretilir. Yeterli alkalinite yoksa, sistemin pH’ı düşer. Sonuçta nitrifikasyon inhibe edilebilir. Atıksuyun tamponlama kapasitesine bağlı olarak, oksitlenen l mg amonyak azotu başına 7.1 mg CaCOa alkalinilesi tüketilir. pH’ı sabit tutmak için, oksitlenen l kg amonyak azotu başına 5.4 kg sulu kireç ilave edilmelidir. Nitrifikasyon süresince 50 mg/L’lik bir kalıntı alkalinilenin korunması gerekir.

Slabilizasyon Havuzları

Genci Prensipler

Stabilizasyon havuzlan oksidasyon havuzları olarak da bilinmektedir. Genellikle kırsal alanlarda biyolojik arıtma süresiz olarak kullanılmaktadır. Stabilizasyon havuzları atıksu arıtma metotlarının en basitidir.

Evsel atıksuların, havuzlarda doğal arıtımı için en ideal tropik çevreler tropik ve subtropik iklimlerdir. Ham evsel atıksu seri haldeki sığ havuzlarda 2-3 hafta bekletilerek önemli ölçüde BOİs ve patojen mikroorganizmaların giderilmesi sağlanabilmektedir. Sıcaklığın ve güneş ışığının doğal faaliyeti sonucu, hem anaerobik hem de aerobik olarak BOls giderilebildi mikroorganizmalar hızla gelişir. Havuz büyüklüklerinin ve derinliklerinin ayarlanması ile aerobik veya anaerobik faaliyet sağlanır. Stabilizasyon havuzlarında arıtma sonrası elde adilen çıkış suyu, alg içeriğinin yüksek oluşu nedeni ile nutrient bakımından zengin, ancak patojen ve diğer fckal organizmalar yönünden düşük bir su niteliğindedir.

Gelişmekte olan ülkeler için evsel atıksu ajıtımında Stabilizasyon havuzlarının arıtma için seçilmesi uygun bir yaklaşım olmaktadır. Klasik arıtma tesislerine oranla Stabilizasyon havuzlarında daha az kapital ve işletme masrafı ile BOİ5 ve patojen mikroorganizmalar giderilebilir. Bu havuzların işletilmesi için kalifiye operatörlere ve işçilere gereksinim yoktur. Klasik biyolojik arıtma tesisleri çamur tasfiyesi ve uzaklaştırılması için geniş alanlara, pahalı çamur tasfiye tesislerine gereksinim gösterirler, fakat Stabilizasyon havuzlan çamur tasfiyesi açısından çok uygun tesislerdir. Anaerobik havuzlarda çamurun her iki yıl veya üç yılda bir temizlenmesi, faküllatif ve olgulaştırma havuzlarında ise çamurun 20 yılda bir uzaklaştırılması gerekir.

Stabilizasyon havuzları çıkış sulan alg içerikleri nedeniyle nutrient yönünden çok zengindirler. Doğrudan sulama işlemlerinde veya hayvanlar için gıda olarak alg yetiştirmede kullanılabilirler. İyi tasarlanmış ve iyi çalıştırılan tersiyer havuzlar “akuakültür” olarak kullanılabilirler.

Çeşitli balıklar özellikle, sazan ve tilapia, alg bakımından zengin bu sularda yetişirler ve verim 10 ton balık/hektar-yıl’dır. Klasik arıtma tesislerinden çıkan sular ise yüksek patojen içerikleri nedeni ile zirai amaca uygun değildir.

Bazı durumlarda koku, sinek, sivrisinek problemi ile karşılaşılabilir. Fakat bu durum arıtma tesisinde iyi bakım yapılmasıyla engellenebilir. İyi çalıştırılamayan bir klasik biyolojik arıtma tesisinde sivrisinek gelişimi bir stabilizsayon havuzuna kıyasla daha fazla kıyasla olabilmektedir. Yüzeysel köpüklerin ve havuz tabanına doğru gelişen bitkilerin uzaklaştırılması sinek, sivrisinek gelişimine karşı ortamı daha elverişsiz kılacak ve sinek gelişim tehlikesi ortadan kalkacaktır. Ayrıca anaerobik havuzlarda tabanda sivrisinek gelişimi, havuzda bazı kimyasal maddelerin ilavesi ile kontrol edilebilir.

Sistemde küçük değişiklikler yapılması halinde, stabilizasyon havuzlan tasarım yüklerinden çok daha fazla yüklendiklerinde bile iyi çalışabilirler.

Fakültatif havuzlarda aşırı yükleme söz konusu olduğunda, mekanik havalandırıcılar yerleştirilerek bu aşırı yükün uygun şekilde anlımı sağlanabilir. Aşırı yüklü anaerobik veya fakültatif havuzlar koku problemlerine neden olabilirler.

Bu durum şu yollardan biriyle giderilebilir:

Fakültatif havuzlarda, aşırı yüklenme durumunda mekanik havalandırma,

Havuzdan çıkan arıtılmış suyu l :1 oranında geri devir ettirmek,

Havuz sisteminin çalışmasında fiziksel değişiklikler yaparak, fakültatif veya anaerobik çalışma için uygun yükleme hızlarını temin etmek,

Havuz yüzeyinde oluşan alg örtüsünü sürekli olarak bozup zaman zaman uzaklaştırmak.

Çıkış Suyu Standartları

Çıkış suyu kriterleri = 20 mg BO15 /U ve 30 mg SS/lt’dir.

Çıkış suyundaki BOI5 ve SS konsantrasyonları havuzdaki alg konsantrasyonlarına bağlıdır.

Atıksu deşarjları nehir veya su kaynağına olduğunda ve bu su kaynağı su temini için kullanıldığında veya çıkış suyu “pisci culture” veya sulama için kullanılacaksa standart bakteriyolojik parametre!erce uyulması gerekmektedir.

Çıkış suyu sulama suyu olarak kullanılacaksa aşağıdaki faktörlerin göz önünde tutulması gerekir:

a) Uygulama yöntemi

b) İşçi ve yoğun zirai yöntemlerin kullanılması

c) Yerleşim alanına yakınlığı

İyi tasarlanmış stabilizasyon havuzlarında çıkış suyu =100 fckal koliform / 100 mi sağlanır. Bu değer çıkış sularının sulamada kullanımı için yeterli bir standarttır. Alık stabilizasyon havuzlarının en büyük dezavantajları, akın gereksiniminin fazla olması ve AK M gideriminin az olmasıdır.

Stabilizasyon Havuzlarının Arıtma Mekanizmaları

Atık stabilizasyon havuzlarında oluşan en önemli anlına işlemleri aşağıda verilmiştir:

Organik ve hidrolik şok yüklemelerin her ikisini de absorblamak üzere havuzların etkisi.

Çökebilir katı maddelerin bental çamur tabakasını oluşturmak üzere ön çökelmesi

Aerobik bakteriyal oksidasyon ve anaerobik çamur çürütme vasıtasıyla organik atıkların arıtımı

Anaerobik havuzlar, organik madde giderme şekillerine göre sınıflandırılırlar. Anaerobik havuzlar yüksek yükleme hızlarında çalışırlar.

Fakültatif havuzlar, daha düşük organik yüklemelerde çalışırlar ve yüzey tabakaları üzerinde alg tabakası oluşur. Bu oksijenle ortamın altında oksijen içermeyen bir anaerobik tabaka oluşur. Oksijensiz ortamın üzerinde aerobik bakteriyal oksidasyon oluşur. Bu işlem algal fotosentez ile simbiyoz halinde gerçekleşir. Fakültalif havuzlar seri bağlı havuzlarda birincil veya ikincil hücreler olarak kullanılabilir. Olgunlaştırma havuzlan, fakültatif havuzları takip ederler ve fakültatif havuzlarda uzaklaştırılır. Bu nedenle bu havuzlara gelen organik yük düşüktür.

Stabilizasyon havuzlarında sakin koşullarda çökebilen askıda katı maddeler havuzun dip çamurunu oluştururlar. Çok ince taneler ancak pıhtılaştırma ve yumaklaştırmadan sonra çökebilir.

Stabilizasyon Havuzlarının Tasarım Esasları

Stabilizasyon havuzlarının tasarımında şu hususlar esas alınmalıdır:

a) Atıksu karakteristiği ve kirlilik değerlerinin salimini

b) Radyasyon, sıcaklık, ışık gibi çevresel faktörler ve bunların salimini

c) Alg gelişimi ve alg olum hızı

d) Bakteriyal büyüme düzeni ve ölüm hızlan

e) Hidrolik taşınım düzeni, buharlaşma ve sızıntılar

f) Katı maddelerin çökelmesi, sıvılaşma, gazlaşma, difüzyon ve çamur birikimi

g) Ara yüzeydeki gaz transferi Radyasyon

Olgunlaştırma-havuzları boyutlandırılırken genellikle 8-10 günlük bekletme süresi verilir. Birinci mertebe giderme hızı katsayı zamanının artışı ve sıcaklığın azalmasıyla gecikir. Olgunlaştırma havuzları için bu nedenle 5 günlük bekleme süresi verilmektedir.

Olgunlaştırma havuzları aerobik koşullan sağlamak için sığ (1.2-1.5m.) yapılır. Sığ havuzlarda virüs giderme verimi, derin havuzlara kıyasla daha iyidir.

Atıksuların Arazide Arıtımı

Atıksuların arazi üzerinde tasfiyesi bitkilerin, zemin yüzeyinin ve zemin tabanının bu maksat için kullanılmasın gerektirir. Her ne kadar bu işlem asırlardan beri uygulanmakta ise de bunun önemi ve atıksuları bu şekilde tasfiye etme potansiyeli henüz anlaşılmıştır. Bunun sebebi, suların ve besi elementlerinin tekrar kullanılması, besi elementlerinin geri devir ve atıksulardan zirai sulama maksadıyla istifade edilmesi gibi konular üzerinde geniş araştırma faaliyetlerinin başlatılmış olmasıdır.

Atıksuların araziye verilmesinde beş metot uygulanır. Bunlar;

1) Sulama,

2) Zemine Sızdırma,

3) Arazi Üzerinde Akıtma,

4) Su Altında Bırakma,

5) Yüzey Altından Tatbik

şeklinde sıralanır. Bunlardan sulama, zemine sızdırma ve arazi üzerinde akıtma metodları en çok kullanılan metodlardır.

l)Sulama

Atıksuların arazide tasfiyesinde bugün en çok kullanılan bir sistem olan sulama yönteminde atıksular bitki ihtiyacını karşılamak maksadıyla araziye tatbik edilir. Bu maksatla atıksu bir ön çökeltme işleminden geçirilmiş olmalıdır. Zemin içine sızan sular fiziksel, kimyasal ve biyolojik yollarla temizlenirler. Atıksu ya yağmurlama, yahut yüzeyden araziye tatbik edilmek suretiyle bitki örtüsüne veya mahsule verilir. Böylece gübreleme, park bahçe sulaması, yeşil sahaların genişletilmesi gibi çeşitli maksatlara hizmet edilmiş olur. Bitki cinsine bağlı olarak 2.5-7.5 cm/hafta arasında değişen su miktarı araziye verilir. Diğer taraftan, sulama suyuna ihtiyaç olmaması durumunda hidrolik yük maksimuma çıkarılabilir. Böylece sistemin maliyeti minimum olur. 6-10 cm/hafta gibi yüksek hidrolik yüklerle yapılan sulamada suya toleransı yüksek çayır gibi bitkiler kullanılabilir. Bu takdirde elde edilen ekonomik kazanç az ise de bu bitkilerin atıksu içindeki organik maddeleri özümleme kapasiteleri fazladır. Dolayısıyla atıksu daha iyi tasfiye edilmiş olur.

2)Hızlı İnfiltrasyon (Zemine Sızdırma)

Hızlı İnfiltrasyon sistemlerinde de ilk çökeltme işleminden geçmiş atıksular 10-210 cm/hafta gibi yüksek hızlarda araziye tatbik edilir. Bunun için ya sızdırma havuzları veya yağmurlama metodu kullanılır. Atıksu zemin içinden geçerken tasfiye olayı meydana gelir. Bu sistemle gerçekleştirilmek istenen hedefler şunlardır:

1) Yer altı suyunu beslemek,

2) Pompajla-veya drenlerle yeraltından su çekildiğinde bu atıksuların tabii yoldan tasfiyesini sağlamak,

3) Zeminde yatay ve düşey olarak akıp bir yüzeysel su yatağına veya akarsuya karıştığı zaman dolaylı olarak suların tekrar kullanılmasını sağlamak.

3)Arazi Üzerinde Akıtma

Bu usulde ızgara ve kum tutucudan geçirilmiş atıksular bir yamaçtan aşağı akıtılır. Bu eğimli arazi üzerindeki bitki örtüsünü geçen atıksular alt tarafta daha önceden hazırlanmış olan hendeklerde toplanır. Zemin nispeten geçirimsiz olup atıksu fiziksel, kimyasal ve biyolojik yollardan temizlenmiş olur. Eğer azot ve fosfor gidermek maksadıyla ileri bir tasfiye hedef alınmış ise 15-40 cm/hafta gibi yüksek hidrolik yükler tatbik edilebilir. Eğer yüzeysel bir su yatağına verilmesi islenmiyorsa toplama hendeğinden alınan su sulamada kullanılabilir. Ayrıca zemine de sızdırılabilir. Son yıllarda bataklık arazileri ve sulu ziraati atıksu arıtma sisteminin bir parçası olarak kullanmak şeklinde çalışmalar da yapılmaktadır.

Akillilik Arıtma Sistemleri

Son yetmiş yıl boyunca su kirliliği kontrolünde yoğun olarak kullanılan betonarme ve çelik yapılar yüksek yatırım ve enerji maliyetlerinin ön plana çıkmasıyla önemli mali unsurlar haline gelmiştir. Küçük toplumlar için bu maliyet, bütçelerinin önemli bir kısmı anlamına gelmektedir. Bu nedenle, kısmen daha fazla arazi gerektiren, ancak bunun yanında düşük yatırını ve işletme maliyeti gerektiren prosesler bu tip toplumlar için daha cazip hale gelmektedir.

Konvansiyonel arıtma sistemlerinin bazılarının yüksek maliyet gerektirmeleri ekonomik baskılara neden olmuş ve mühendislerin daha etkin, düşük maliyetli ve çevre açısından su kirliliği kontrolüne daha uygun yöntemleri araştırmalarını sağlamıştır.

Bu yaklaşımlardan bir tanesi de atıksu arıtımının fonksiyonel bir parçası olarak yapay ekosistemlerin inşa edilmesidir. Atıksu, su ve nutrient kaynağı olarak tarımda,

12 Temmuz 2007

Zigotun Yarıklanması

ZİGOTUN YARIKLANMASI

Zigotun peşpeşe mitozla bölünmesi sonucu yeni hücrelerin oluşması olayına yarıklanma denir. İlk mitoz bölünme sonucu oluşan iki yavru hücreye blastomer denir. Zigot 12-16 blastomerlik döneme ulaştığında, görünümü duta benzediğinden morula adı verilir. Döllenmeden bu yana 3 gün geçmiştir (1). Morula uterusa ulaştıktan sonra yapısında değişmeler başlar. Ortasında sıvı toplanır, hücreler kenara doğru itilir. Bir grup blastomer yassılaşarak kenara doğru itilirken, diğer bir grup bir noktada kitle halinde kalır. Bu yapı taşlı yüzüğe benzetilebilir. Yüzüğün halkasını oluşturan yassı hücrelere Trofoblast ya da dış hücre kümesi, yüzüğün taşını oluşturan yuvarlak hücre kümesine de embrioblast ya da iç hücre kümesi denir. Embrioblastlardan embrio, trofablastlardan ise plasenta ve memranlar gelişecektir. 1-2 haftalık olan bu oluşuma blastosist adı verilir (2).

Bütün bu değişme ve farklılaşmaları geçirerek uterus boşluğuna inen hücrelere embrio denir. Fertilizasyondan yaklaşık 7 gün sonra embrio uterus duvarına yerleşir (gömülür), bu olaya implantasyon adı verilir. Bu yerleşme uterusun fundus kısmının ön ya da arka duvarında olur (3).

İmplante ovumun çevresini saran ve corpusluteumdan salgılanan progesteron hormonunun etkisi altında olan endometriumda, büyük değişiklikler meydana gelir.

Stroma hücreleri büyür, grandlar kalınlaşır ve uzar. Gebelikte bu yapıdaki endometrium desidua adını alır. Bu sırada trofoblast hücrelerinden proteolitik (protein yıkıcı) ve sitolitik (hücre yıkıcı) enzim salgılanır. Bu enzimleri gland ve troma hücrelerini yıkarak implantasyon sürecinin devamını sağlarlar.

Ovumun üzerini örten desiduaya Desidua kapsularis, altındakine Desidua basalis, uterusu saran desuduaya da Desidua vera denir. İmplantasyon sırasında ovum, desidual maddeleri absorbe ederek, beslenmesini sağlar. Daha sonra beslenme meterrel kan yoluyla olur (2).

İmplantasyondan sonra trofoblastların hızla çoğalmasıyla üç tabaka şekillenir. Dış veya sirisityotrofoblast tabakası, iç veya sitotrofoblast tabakası ve ince bir bağ dokusu olan mesoblast. Mesoblast tabakasından, plesentanın destek dokuları ve damar sistemi şekillenir.

Sinsityal hücrelerden, embrionun beslenmesi için glikoz ve protein sentez edilir. Aynı zamanda implantasyondan hemen sonra, bu hücre dizisinden Karyonik Gonodotrop hormonu da salgılanır. Bu hormon korpus luteumun devamını dolayısıyla estrojen ve progesteron salgılanmasını sağlayarak, endometriumun yıkılmasını önler. Sitotrofoblastan ileride plasenta şekillenecektir.

8. Gün

7. günün sonunda embrioblastın blastosel boşluğuna bekan iç yüzündeki bir grup hücre farklılaşarak tek sıralı kübik hücrelerden oluşan hipoblast tabakası oluşur. Hipoblast üzerinde yine embrioblastan farklılanan tek sıralı ve yüksek plazmatik hücrelerden epiblast tabakası oluşur. Hipoblast ve epiblast tabakaları yassı birer disk oluşturarak birlikte iki laminalı embriyon diskini oluşturur (1).

Embrioblast ve sitotrofoblast arasında amniyon boşluğu oluşmaya başlar.(Epiblast hücreleri içerisinde).

9. Gün

Blostosist endometriuma tam olarak gömülmüştür. Gömülme yeri fibrin tıkaçla kapatılmıştır. Amniyon boşluğu daha da gelişmiştir. Hipoblast hücreleri Hauser zarını oluşturmak üzere blastosist boşluğunu döşüyorlar. Oluşan boşluğa ekzosolom boşluğu (Yolk-Sak) denir. Sinsityotrofoblast tabakasında laküne denen boşluklar oluşur. Laküne içerisinde sinsityotrofoblast etkisiyle yırtılmış damarlardan ortaya çıkan kan ve bezlerden oluşan salgıyla doludur (1).

10. Gün

Lakünalar birleşmeye başlar. Sitotrofoblast kökenli bir grup hücre stotrofoblast tabakası ile amniyon ve ekzosolom boşluğu arasında çoğalarak ekstra embriyonik mezoderm denilen gevşek bir doku oluşturur. Amniyon boşluğu, emniyon kesesi; eksosolom boşluğu, primer vitellus kesesi adını alır(1).

11-12 Gün

Sinsityotrofoblastların kemirici işlevleriyle çevre damarlardaki anne kanı bu lakünalar ağına akar ve dolanmaya başlar. Böylece ilkel uteroplasental dolaşım başlamış olur. 12. günde ekstraembrionik mezoderm tabakasında yer yer boşluklar izlenir.

13. Gün

İmplantasyon bölgesine yakın lakünalardan uterus boşluğuna bazen kan sızar, buna implantasyon kanaması denir.

Ekstraembriyonik mezoderm içerisindeki boşluklar birleşerek koryon boşluğunu oluşturur.

Amniyon ve vitellus keselerinin koryona yapıştığı kısma bağlantı sapı denir(1). Anne ve embrio arasındaki bağlantıyı sağlayan parmak şeklinde oluşumlar meydana gelir. Bunlara koryon villusları denir (2). 13. günde sekonder (kalıcı) vitellus kesesi gelişir. Primer vitellus kesesi boğumlanarak, abembriyonel kutupta, koryon boşluğunda ekzosölomik kistler adı verilen küçük parçalara ayrılır (1).

14. Gün

Sekonder vitelluskesesi gelişmesini tamamlar ve ekzosölomik kistler ile irtibatını keser (1). Embrionun kaudal ve kranial bölümleri belirginleşir. Bağlantı sapının bulunduğu taraf kaudal kısım, diğer taraf kronial kısımdır (1).

Üçüncü Haftada Gelişen Önemli Yapılar Şunlardır:

1. Haftada hipoblast, 2. haftada da epiblast oluşmuş ve iki laminalı embriyon diskinin meydana gelmesinden sonra, 3. haftada hipoblast ve epiblast tabakalarının arasında üçüncü bir tabaka olan mezoderm tabakası gelişir. Mezodermin gelişmesiyle, artık hipoblasta › endoderm, epiblasta › ektoderm adları verilir.

Endoderm, ektoderm ve mezoderm’den oluşan üç tabakalı embriyon diskine gastrola denir. Bu olaya da gastrolasyon denir. Gastrulasyon esnasında oluşan diğer iki çok önemli yapı, primitif çizgi ve notokord oluşmasıdır.

3. haftanın başında 15-16. günlerde embriyonun kaudal tarafında ve diskin darsal yüzünde bir grup epiblast hücresi çoğalıp toplanır ve diskin ortasında kalın ve şişkin çizgimsi bir yapı oluşturur. Buna primitif çizgi adı verilir.

Kısa süre sonra primitif çizginin ortası boyunca uzanan bir oluk ya da yarık oluşur, buna da primitif oluk adı verilir. Primitif çizginin kronial ucunda hafif bir kabarıntı dikkati çeker, buna primitif düğüm adını veriyoruz. Bu düğümün ortasında da, primitif oluğun hafif çökmesiyle oluşan primitif çukur bulunur.

Primitif çizgi, epiblast hücrelerinin çoğalıp o yörede toplanmalarından, primitif oluk ise çoğalan epiblast hücrelerinin, o bölgede şekil değiştirip içeriye doğru çöküp göç etmelerinden oluşur. Bu çökme olayına invaginasyon adı verilir.

Gelişmenin 14-15. günlerinde, primitif çukur ya da oluktan geçen bir enine kesitte, primitif çizgiden bölen alan epiblast hücreleri hipoblast hücreleri ile yer değiştirir ve intraembriyonik (kalıcı) endodermi oluştururlar. 16. günde ise, yine şişe biçimli epiblast hücreleri bu kez epiblast ve kalıcı endoderm tabakaları arasına göç ederek embriyonik mezodermi (intraembriyonik mezoderm) oluştururlar.

Primitif çizgiden bölen alan embriyonik mezoderm tabakasındaki hücrelere mezenşim hücreleri adı da verilir. Mezenşim hücreleri yayılma, çoğalma ve birçok farklı hücre tiplerine farklanabilme yeteneğine sahiptirler (kemik, kıkırdak, kas ya da bağ dokusu hücresi gibi). Gevşek bir doku oluşturarak embriyoya destek sağlarlar.

Notokordun oluşması

16. günde, primitif çizginin kronial ucunda bulunan primitif çukurdan invagine olan bir grup epiblast hücresi, diskin sefalik yani baş bölgesine doğru göç ederek, primitif çukurdan prokordal plağa kadar ulaşan ve notokard uzantısı adı verilen bir uzantı yaparlar. Notokord uzantısı ile birlikte, primitif çukurda bu uzantı içinde ileriye doğru uzayarak, bir lümen oluştururlar, böylece notokord kanalı oluşur. Sonuçta, notokord uzantısı, primitif çizgiden prokordal plağa kadar uzanan top benzeri bir kolon biçimindedir. Bu uzantı,sefalik uçta prokordal plaktan daha ileriye gidemez, çünkü bu bölgede, endoderm ve ektoderm birbirine sıkıca yapışmış ve orofaringial membranı oluşturmuştur. Aynı şekilde, primitif çizginin kaudal ucunda da, yine endoderm ve ektoderm tabakası sıkıca kenetlenerek, kloaka membranını oluştururlar.

Orofaringeal membran, gelecekte oluşacak olan ağız bölgesini, kloaka membranı ise anüs bölgesini belirleyecektir.

Notokordun Görevleri

Embriyonun ilkel eksenini oluşturur ve ona diklik sağlar.

Çevresinde ileride kolumna vertebralis gelişir ve notokord dejenere olarak intervertebral disklerin nükleus pulposus denilen kısımlarını oluşturur.

Üstündeki ektodermi indükleyerek, MSS başlangıcını oluşturan nöral plak adlı yapının gelişmesinde rol oynar.

Allontois Kesesi

Gelişmenin 16. gününde, kloaka zarının gelişmesiyle eş zamanlı olarak vitellüs kesesinin kaudal duvarının,bağlantı sapı içine doğru uzanan bir divertikülü olarak dikkati çeker. Bu kese sürüngenler ve kuşlarda idrar depo yeri olarak görev yapar. İnsanda küçüktür ve erken dönemde kan yapımına, geç dönemde de mesanenin gelişimine katılır.

Embriyo kuyruk yönünde kıvrılırken allantois kesesinin bir kısmı embriyon içinde, bir kısmı da bağlantı sapı içinde kalır. Bağlantı sapı içindeki göbek bağı tam oluşunca silinir. Vücut içinde kalan kısmı ise, erginde idrar kesesi ile göbek arasında önce urakus denilen yapıyı sonrada median umblikal ligamenti yapar.

Nörülasyon (Ektodermin İleri Farklanması)

Nöral plak, nöral katlantı ve nöral kanalın gelişmesi olayına nörülasyon denir.

Ektoderm germ yaprağı başlangıçta, sefalik bölgede geniş, kaudalde daha dar terlik biçiminde yassı bir disktir. Notokord gelişirken üzerindeki ektodermi indükler. Ektoderm kalınlaşır ve nöral plak oluşur. Böylece nörülasyon olayı başlamış olur. Nöral plağın oluştuğu bölgedeki ektoderme, nöroektoderm adı verilir.

Terlik biçimindeki nöral plak zamanla genişler ve pirimitif çizgiye doğru uzanır. 3. haftanın sonralarına doğru, nöral plağın lateral kenarları daha fazla büyüyüp yükselerek nöral katlantıları oluştururlar. Nöral katlantıların oluşmasıyla, plağın orta yöresinde nöral yarık gözlenir.

Nöral katlantılar, embriyonun gelecekteki boyun bölgesinden başlayıp, sefalo-kaudal yönde ve orta çizgide birbirlerine yaklaşarak birleşirler. Birleşme sonunda nöral tüp (23. gün) meydana gelir.

Anteriör nöroporus (25. günde)

Nöral tüp (23. gün)

Posteriör nöroporus (27. günde)

Nöral tüpten ileride SS gelişecektir.

Nöral tüpün daha geniş olan sefalik bölgesinde beyin kesecikleri, daha dar olan kaudal bölgesinde ise medulla spinalis gelişecek.

Ektoderm Ger in Tabakasının İleri Farklanması

Ektodermin ileri farklanması ile şu organ ve yapılar gelişir.

Santral ve periferik sinir sistemi.

Göz, kulak ve burun duyu epiteli.

Epidermis ve ondan türeyen saç, tırnak gibi ekleri.

Meme bezi, adenohipofiz.

Dişin mine tabakası.

Nöral Krista hüclerinden:

Spinal, kranial ve otonomik (sempatik – parasempatik) gangliyonlar.

Periferik sinir sistemindeki Schwan hücreleri.

derideki pigment hücreleri olan melanositler.

Böbreküstü bezi medulası.

belin ve omuriliği saran zarlar (Meningsler)

Brankial arkuslardan gelişen kas dokusu, bağ dokusu ve kemik dokusu (yüzün kas, kemik ve bağ dokuları).

Odon tablastlar (dişin mine tabakasını sentezleyen hücrelerdir).

Praganglionlar gelişir (Sinir sisteminin kavşak noktaları).

3. Haftanın Başında

Anjiogenesis (kan damarlarının gelişme süreci)

Vitellus kesesi

Bağlantı sapı

Karyonun ekstra embriyonik mezodermi.

Kan damarlarının gelişebileceği bu yerde:

Mezenşim hücreleri › anjioblast › ilkel endotel hücre.

Vitellus ve allontois kesesi damarlarının endotel hücrelerinden › ilkel kan plazması ve ilkel kan hücreleri.

İlkel Kalp Gelişimi

Kardiyojenik yöredeki mezenşim hücrelerinden › endokardiyal kalp tüpleri › ilkel kalp tüpü. 3.haftanın sonunda, kalp atar ve kan dolaşımı olur. İlk işlev gören organ sistemi kardiovasküler sistemdir.

Mezoderm

Kıkırdak, kemik ve bağ dokusu.

Düz ve çizgili kaslar.

Kan ve lenf hücreleri.

Kan ve lenf damarları, kalp.

Böbrekler,ovaryum ve testisler ve genital boşaltım yolları.

Perikard, plevra, periton, seröz zarlar.

Dalak.

Endoderm

Mide – bağırsak ve solunum yolları epiteli.

Tonsilla, tiroid, paratiroid, timus, karaciğer ve pankreas parankinaları.

İdrar kesesi ve üretranın çoğunluğunun epiteli.

Timponik boşluk ve östeki borusunun epiteli.

4. Haftada

Bu haftanın özelliği embriyonun ölçülerinde hızlı bir büyüme gözlenmesidir. 4. haftanın sonunda 28 somitlik embriyonun genel görünümü. Somitler – yutak yayları (faringeal arkus).

Embriyonun yaşı › somit sayısıyla ifade edilir.

5. Haftada

Baş gelişimi diğer bölgelerden daha hızlıdır. Beynin hızlı gelişimine bağlıdır. Üst ekstremite tomurcuklarında el plaklarının oluşumu görülmeye başlar. Bacak tomurcuklarının belirmesi kollardan daha geç olur.

6. Haftada

Kol tomurcukları ilk kez perikardiyal şişkinliğin dorsalinda 4. servikal ile 1. torasik somitler hizasında yer almıştır. Bacak tomurcukları kollardan daha sonra lumbar ve üst sakral somitler hizasında, göbek bağının birleşim yerinin kaudalinde belirir.

7. Haftada

El plaklarındaki parmak uzantıları arasında çentikler belirir (3-7 hafta araları 1. kaynaktan alınmıştır).

İkinci Ay

Bu ayda beyin gelişir. Baş vücuda göre daha büyük bir görünüm kazanır. Dana önce diğer memelilerin embriolarından farkı olmayan embrionun, ikinci ayın sonunda insan embriosu olduğu ayırt edilir. İç ve dış yapıların hızla geliştiği bu dönem, yapısal anormalliklerin ortaya çıktığı bir dönemdir. Omfolosel (abdominal duvarda defekt), gastrosis (umblikal kord tabanında defekt), yarık damak ve yarık dudakta bu haftalarda ortaya çıkar. Kalp kapak ve septalarının geliştiği bu ayda kalp defektleri de gelişebilir.

5. ci haftada böbrekler şekillenmeye başlar. İmperfore anüs, ürorektel septumdaki bir anormallik ile ilişkili olan bu haftalarda ortaya çıkan bir diğer anormalliktir.

Dış genitallerin, ilkel biçimde kol ve bacakların, göz, burun ve kulakların belirlenmeye başladığı bu ayın sonunda fetusun boyu 4 cm. kadardır. 2. aydan sonra cinsiyet farklılaşır.

Üçüncü Ay (6-12 haftalık)

Bu ayda embrionel devre biter, Fetal devre başlar. Fetus artık bir insan şeklini almıştır. Embrionel hayatta oluşan vücut yapıları, fetal hayatta büyümeye ve olgunlaşmaya başlar. Bundan dolayı fetus birçok teratojene karşı embriodan daha az risk altındadır.

Dış genitaller erkek ve dişiliğe farklanmıştır. Fetal hareketler başlar, kemikleşme görülür. 12 haftalık fetusun boyu 9 cm.dir. baş vücudun 1/3’ini yapar.

Dördüncü Ay (13-16 haftalık)

Fetal hareketler anne tarafından hissedilir. Bu periodda beyinde çok sayıda sinir hücresi hızla artar. Bu nedenle bu period önemlidir. Bir teratojen, (Örneğin rubella) bu periodda sinir hücrelerindeki gelişmeyi durdurarak zihinsel kapasiteye zarar verebilir. Kemikleşme yaygınlaşır, bağırsaklarda mekonyum, vücutta lanuğa, başta saç görülür. Fetus dördüncü ayın sonunda 16 cm. uzunluğundadır.

Beşinci Ay (17-20 haftalık)

Fetal hareketler kuvvetlenmiştir. Kemik iliği artar. Fetusun karaciğeri Fe depolamaya başlar. Bebek doğduktansonra ilk yılında bu Fe deposunu kullanır. Bu nedenle anneye gebeliğin ikinci yarısında Fe preperatları verilmektedir.

Tüm vücutta verniks kazeoza şekillenir. Bu madde beyaz, yağlı, peynirimsi görünümündedir. Fetal sutaköz glandların yağ sekresyonundan ve epidermal hücrelerin salgılarından şekillenir. Fetusun derisini (emniyotik mayi’nin) etkisinden korur. Doğduktan sonra da vücut ısısını korur. Bu ayda Fetus ortalama 25 cm. boyunda, 500 gr. ağırlığındadır.

Altıncı Ay (21-24 haftalık)

Akciğerdeki alveolar hücreler surfaktan maddesini yapmaya başlarlar. Fetus bu ayda doğarsa nefes alır, ancak uzun süre yaşayamaz. Anneden geçen imminoglobilin düzeyi yükselir, böylece fetus ve yenidoğan hastalıklardan korunmuş olur. Kapiller sistem geliştiği için deri pembedir. Deri altı yağ dokusu gelişmeye başlar ve cilt kırışıktır. Fetus 6. ayda ortalama 30 cm. uzunluğunda, 700 gr. ağırlığındadır.

Yedinci Ay (25-28 haftalık)

Bu ayda akciğerlerde O2 ve CO2 değişimi mümkündür. Çünkü alveoller etrafındaki kopiller gelişmiştir. Surfaktan yapımı artmıştır. Bu ayda doğan fetuslar, özel ortamda yaşayabilir. Ancak yaşama şansı 1/10’dur. Beyin gelişiminin ikinci evresi 28. haftada başlar ve doğumu izleyen yıllarda devam eder. Hem destek hücreleri şekillenir hem de myelinizasyon devam eder. En erken gelişmeye başlayan ve gelişmesini en son tamamlayan organ beyindir.

Bu nedenle hem prenetal hem de postnatal dönemlerde yetersiz beslenme sonucu öğrenme güçlükleri ve zayıf motor gelişme gibi sorunlar ortaya çıkabilir. 28 haftalık fetus 35 cm. ve 1000 gr. dır.

Sekizinci Ay (29-32 haftalık)

Deri kırmızı ve kırışıktır. 40 cm. uzunluğunda, 1700 gr. ağırlığındadır. Doğarsa yaşama şansı 1/3’tür.

Dokuzuncu Ay (33-36 haftalık)

Doğarsa yaşar. 45 cm. uzunluğunda, 2500 gr. ağırlığındadır. Derialtı yağ dokusu artmıştır. Yüzde kırışıklık ve vücutta languga azalmıştır. Testisler iner. Kas tonusu gelişmiştir.

Onuncu Ay (37-40 haftalık)

Fetus tam olarak gelişmiştir. Bu ayda doğan bebekler yenidoğan adını alırlar.

Yenidoğan Bebek : olgun bir yenidoğan ortalama 50 cm. boyunda, 3200 gr. ağırlığındadır. Deri düzgün ve parlaktır. Lanuga, omuzlar hariç görülmez. Verniks kazeoza tüm vücudu kaplamıştır. Burun ve kulak kıkırdakları ve tırnakları gelişmiştir. Erkek bebeklerde testisler skrotum içine inmiştir. Oksiputo-frontal kutrun çevresi 34,5 cm, suboksipito bregmatik kutrun çevresi 32 cm’dir. Bu ölçüler doğumdan hemen sonra kaydedilen ölçülerdir. Kişisel ufak farklılıklar gözlenebilir. Erkek be eklerin baş çevrelerinin kız bebeklerinden biraz daha büyük olduğu görülmüştür. Doğum kanalının baskısı nedeni ile kafa kemikleri birbirin üzerine geleceğinden veya hematom nedeni ile Fetus başının ölçüleri değişebilir. Fetus başının diğer kutur ve çaplarından Doğum mekanizması konusunda bahsedilmiştir ( İkinci ayla onuncu ay arası 2. ci kaynaktan alınmıştır).

KAYNAKLAR

Genel İnsan Embriyolojisi, Doç. Dr. Erdal KARAGÖZ, s. 54-102.

Doğum ve Kadın Sağlığı Hemşireliği, Prof. Dr. Lâle TAŞKIN, s. 53-63.

İnsan Anatomisine ve Fizyolojisine Giriş, Eldna Pearl SOLOMON, Çeviren: Prof. Dr. L. Biken SÜZEN, s. 225.

T.C.

SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ

ISPARTA SAĞLIK YÜKSEK OKULU

EBELİK BÖLÜMÜ

DOĞUM BİLGİSİ DERSİ

ZİGOTUN YARIKLANMASI

YÖNETEN

Öğr. Gör. Safiye TEMEL

HAZIRLAYAN

Ayşegül YAVUZ

Ayperi BAĞCI

Emine ZEYTİNCİ

ISPARTA – 2001

12 Temmuz 2007

1. Giriş

1. GİRİŞ

1.1. Eklembacaklılar (Artropoda)

Tüm omurgasızlar arasında en başarılı ve çeşitli olanlar, kuşkusuz eklembacaklılardır. Bunların vücutlarının dış kısmı, sert parçalı bir dış örtü (dış iskelet) ile kaplıdır. Üyeleri eklemlidir. Böcekler Örümcekler, Akrepler, Çokbacaklılar Ve Kabuklular günümüzün eklembacaklılarındandır. Fosiller arasında bugün, soyları tükenmiş olan Trilobitomorflar ve Öyripteridler veya dev su akrepleri bulunmuştur. Bütün bu gruplar başlangıca doğru izlendiklerinde olasılıkla ortak bir atadan, Halkalı Kurt’tan meydana gelmiş gibi görünürler. Ancak birçok eklembacaklı türünün ayrı atalardan türemiş olmaları da aynı derecede güçlü bir olasılıktır.

İlk eklembacaklılar, alt Kambriyum devrinde birdenbire ortaya çıkmışlar ve son derece çeşitli gruplar oluşturmuşlardır. Bu durum, söz konusu hayvanların geçmişinin Kambriyum öncesine kadar uzandığını; ancak bu devirdeki atalarının mineral-leşmiş bir iskeletlerinin bulunmadığını akla getirir. Kambriyum devrinin başlangıcında çeşitli eklembacaklı sınıfları vardı. Bunların başlıcaları trilobitler ve trilobitoidlerdir ve bu iki grup Trilobitomorflar adı altında toplanır. Trilobitoidlerin çeşitleri daha fazlaydı: ancak iskeletleri ince ve mineralsiz olduğundan, fosillerine sadece Kanada’nın Kambriyum devri ortalarından kalma ince taneli kayalarında (Burges Shales) rastlanmaktadır. Burgessia ile Marella tipik trilobitoidlerdir. Burgessia, küçük bir Kral Yengeç benzer. Marella, geriye doğru uzantılarıyla ilginç bir eklembacaklıdır. Bunların her ikisinde de trilobitlerinkine benzer ayaklar bulunur ve ayağın vücuda yakın tarafında bir solungaç dalı ve öteki tarafında ise yürüme bacağı vardır. Trilobitlerin gövdeleri ise üç loblu bir dış iskelet ile kaplıdır. Ön kısım baş (cephalon). orta kısım göğüs (thorax) ve geri taraf kuyruk (pygidium) adını alır. İlk trilobitlere örnek olarak dikenli, kısa kuyruklu Olenelluslar ile küçük ve kör Agnostuslar gösterilebilir. Paleozoik, trilobitlerin şanslarının hem açıldığı hem kapandığı bir dönem olmuş; bu dönemde dikenleri kısalmış. göz yapılan gelişmiş ve iri kuyruklu türler ortaya çıkmıştır.

Diğer eklembacaklı gruplarından olan kral yengeçler, kabuklular ve pnikoforalar da Kambriyum devrinde ortaya çıkmışlardır. Kral yengeçler. Orta Ordovik ve Perm devirleri arasında yaşamış dev Öyripteridlerle ilintilidir.

Silür devrinde kara hayvanı olarak ilk gerçek akrepler ortaya çıktı; Devon devrinde keneler, örümcekler ve böcekler onlara katıldı. Denizde yaşamayan birçok eklembacaklı gruplarının fosilleri, ancak özel koşullarda birikmiş tortularda bulunur ve ”zaman içinde görünüp kaybolsalar” bile, giderek artan bir çeşitliliği gösterirler.

1.2. Evrim Kavramının Gelişimi

Kalıtım ve evrim, canlılığın tanımlanmasında birbiriyle çok yakından ilişkisi olan iki bilim dalıdır. Birini, diğeri olmadan anlamak olanaksızdır. Kalıtım bilimi, döller arasındaki geçişin ilkelerini açıklar. Evrim ise geçmiş ile gelecekteki olayların yorumlan

masını sağlayarak, bugün dünyada yaşayan canlılar arasındaki akrabalığın derecesini

ve nedenini ortaya koyar. Evrimsel değişmeler kalıtıma dayalıdır. Çünkü bireysel

uyumlar döllere aktarılamaz. Değişikliklerin genlerde meydana gelmesi ve gelecek

teki çevre değişimlerine bir ön uyum olarak varsayılması gerekir. Çeşitlenmenin ve

gelişmenin değişikliklerle meydana geldiğini savunan bazı tarihsel gözlemlere kısaca

göz atalım.

1.2.1. Gözlemler ve Varsayımlar

Canlıların birbirinden belirli kademelerde farklılıklar gösterdiğine ve aralarında bazı akrabalıkların olduğuna ilişkin gözlemler düşünce tarihi kadar eski olmalıdır. Doğayı ilk gözleyenler, doğan yavrunun ana ve babadan belirli ölçülerde farklı olduğunu görmüşlerdir. Hatta aynı batından meydana gelen yavruların dahi birbirinden farklı olduğu ta o zamanlar farkedilmiştir. Bitki ve hayvanlarda türden başlayarak yukarıya doğru benzerlik derecelerine göre grupların oluşturulduğu (bugünkü anlamda cins, familya, takım vs. gözlenmiştir. Bu yakınlık dereceleri sıralanmakla beraber, kalıtsal bilgi yeterli olmadığı için tam anlamıyla bir, yorum yapılamamış ve en önemlisi bir türün binlerce yıllık tarihsel gelişimi, bir düşünür birey tarafından sürekli, olarak gözlenemediği için, evrim, daha doğrusu çeşitlenme ve akrabalık bağlan tam olarak tariflenememiştir. Çünkü bir canlının yaşamı süresince bu şekildeki bir farklılaşma kesinlikle gözlenemeyecektir. Bazı hayvan yavrularının, hatta bu yavrular içinde bazılarının yaşama şansının diğerlerine göre büyük olduğu gözlenmiş ve doğal seçme konusunda, bilinçsiz de olsa ilk adımlar atılmıştır. evrim fikri ancak yakın yıllarda gelişen bilimsel yöntemler aracılığıyla gerçek yatağına oturtulabilmiştir.

Daha önceki yorumlar, bilimsel düşüncenin tarihi açısından değerli olmakla beraber, yeterince bilimsel kanıtla donatılmadığı için doyurucu olamamıştır. evrim, bir gelişimi, bir değişimi ifade eder. değişken ve sonlu bir evrende herhangi bir şeyin değişmez ve sonsuz olduğunu düşünmek bilimsel yargıya ters düşer. evrim kavramı değişik fikre saygıyı bir fikrin her ortamda, her zamanda geçerliliğini koruyamayacağını; yaşayan her şeyin zamanla, kısmen de olsa bulunduğu ortama bağlı olarak değişebileceği fikrini düşünce sistemimize sokmuştur. Dolayısıyla evrim konusundaki eğitim, toplumları yeniliklere açık yapmakla kalmaz, değişik seçeneklerin hepsinin yerine göre saygıdeğer ve değerli olduğu fikrini toplumlara yerleştirebilir. Biz geçmişteki evrim kavramının gelişimini kısaca vermeye çalışalım.

1.2.2. Evrim Konusundaki İlk Yorumlar

Elimizdeki bilgilere göre evrim konusundaki gözlemler ve yorumlar çok eskiye dayanmaktadır.

1.2.2.1. Fosillerin Bulunması

Fosiller bulunmaya başlayınca geçmişteki canlıların bugünkünden farklı olduğu anlaşılmıştır ve bunu açıklayabilmek için şu sav ileri sürülmüştür: Geçmiş devirler

de her canlı türü, ayrı ayrı olmak üzere, tüm canlılar bir defada yaratılmış, daha sonra

bir felaket veya afetle ortadan kalkmışlardır. Bunu takiben tekrar farklı ve yeni canlılar yaratılmıştır. Bilgilerin birikmesiyle fosillerin kesik kesik değil birbirini izleyen

jeolojik tabakalarda sürekli ve kademeli değişim gösterdiği bulunmuştur. O zaman

felaketlerin birbirini izleyen diziler halinde olduğu savunulmuştur (genellikle 7 defa

olduğuna inanılmıştır). Bu kurama göre her defasında yeni canlılar yaratılmıştır.

On dokuzuncu yüzyılın başlarına kadar bilimsel anlamda herhangi bir evrim kavramı

gelişmemiştir.

On dokuzuncu yüzyılın başlarında Georges CUVİER, Paris civarındaki kalkerli tortullardan fosil toplamış ve bugünkü hayvanlarla karşılaştırmıştır. Farklı jeofojik tabakalarda hayvanların değişik yapılan gösterdiğini ortaya koyarak zoolojik sınıflandırmaya fosilleri sokmuş ve yeni bir sınıflandırma yöntemi geliştirmiştir.

1.2.3. Evrim Fikrine Direnişler

İnsanın yapısında yeni düşüncelere direnme eğilimi vardır; bu, evrim konusunda da kendini göstermiştir. Geçmişte ve bugün evrim kavramına birçok karşı koymalar olmuştur. Hatta yerleşmiş tutucu inançları değiştirdiği için, evrim kavramını savunanlar ölüme mahkum edilmiştir. Bu karşı koymalar zamanımızda, değişik ideolojilerin ve dinsel inancın bir parçasıymış gibi varsayılarak, birçok kişi tarafından, herhangi bir dayanağı olmaksızın, sadece dogmatizmin sonucu olarak, hâlâ sürdürülmektedir. Fakat açık olan birşey varsa, bilimsel gözlem ve bulgulara dayanmayan hiçbir düşünce sürekli olamaz. Belki bugün evrim konusunda yanlış yorumlamalar olabilir; ama, gelecekteki bilimsel gelişmelerle bu yanlışlar düzeltilebilir veya eksikler tamamlanabilir; çünkü bilimsel düşüncenin kapısı evrim fikriyle her zaman açık bırakılmıştır. Zaten evrimin özünde, ileriye dönüklük, değişim ve gelişim yatar. Halbuki tutucu düşünce, bilim kapısını kapattığı için yenilenemez ve zamanla tarih içine gömülerek kaybolur. Evrim, var olanı, sabitliği değil; geleceği ve değişimi inceler. Bu nedenle evrim kavramının kendisi de sabit olamaz. Örneğin, Rusya’da, Stalin, 1940 yılında, bitki ıslatıcısı Trofim LYSENKO’nun gülünç savını resmi politika olarak benimsediği zaman, bu fikri benimsemeyen birçok değerli genetikçi tutuklandı, sürüldü ve bir kısmı da sonuçta öldü. 1950 yılında politika değiştiğinde, eski fikrine bağlı kalanlar için artık çok geçti.

Dinsel baskılar, bu konuda çok daha yoğun ve acımasız olmuştur. Ortaçağda birçok kişi bu nedenle yaşamını yitirmiş veya savundukları fikri geri almaya zorlanmıştır. Haçlı seferleri, gibi kanlı savaşlar da yine inanç farklarından doğmuştur. Bununla beraber özellikle son zamanlarda her dinde bazı liderlerin ve keza bazı dini liderlerin yeni fikirlere açık olduğu görülmüştür. Fakat yine de yeni fikirlerin topluma yerleşmesi büyük çabalarla olmaktadır.

Evrim hakkındaki fikirlerin de büyük itirazlarla karşılanması, özellikle yaratılış konusunda yeni yaklaşımlar getirmesi açısından, bazı dinlere veya din kitaplarına veya yerleşmiş tutucu inançlara ters düşmesi veya en azından bazı kişiler tarafından bilinçsizce ve belirli bir artniyet ile yanlış değerlendirilerek öyle gösterilmesi, yukarıda anlatılan insanın “itirazcı yaratılışı” bakımından doğal sayılmalıdır. Bugün birçok kişi hâlâ eski inançlara bağlı olmakla beraber, evrim kavramı, insanlar büyük emekle yetiştirilip bilimsel düşünceye sahip oldukça ve bu kayram bilimsel verilerle desteklendikçe, ancak o zaman toplumun malı olabilecektir.

2. EVRİM KONUSUNDA BİLİMSEL DÜŞÜNCELERİN GELİŞİMİ

On dokuzuncu yüzyıl, bilimsel düşüncenin patlarcasına geliştiği bir dönemin başlangıcı olarak bilinir. Gözlenen olayların nedenini mistik ve spekülatif açıklamalar yerine, bilimsel deneyler ve analizlerle açıklamalar almaya başlamıştır. Sonuç olarak toplumları uzun yıllar etkisi altına alan birçok kavram, temelden sarsılmaya ve yıkılmaya başlamıştır. Bu akım kaçınılmaz olarak evrim ve kalıtımın ilkelerine de ulaşmış ve evrim konusunda birçok yeni fikirler geliştirilmiştir. Biz burada evrim konusuna damgasını basmış bazı gözde bilim adamlarına yer vermekle yetineceğiz.

2.1. Jean Baptiste Lamarck

Ondokuzuncu yüzyılın başlarında J.B. LAMARCK adlı bir Fransız bilgini hayvanları karmaşıklığına göre düzenlemeye çalıştı. Birçok hayvan grubunun basitten karmaşığa doğru, bir ağacın dallara ayrılması gibi, çeşitlendiğini ve gruplara ayrıldığını gördü. Bu gözlem, O’na, evrimle, canlıların gelişebileceği fikrini verdi. Fikirlerini 1809 yılında “Philosophie Zoologique” adlı bir eserde topladı. Kitabında, basit canlılardan diğerlerinin nasıl oluştuğunu açıklamaya çalıştı. Her generasyonun çevre koşullarına daha iyi uyum yapabilmesinin nedenlerini araştırdı. Bu, dinsel dogmanın hakim olduğu bir devirde, oldukça köklü bir yaklaşımdı. Bu dönemde Fransa’da bazı idari kargaşalıklar da olduğu için, ileri sürülen bu sava dini liderlerin fazla bir itirazı olmadı.

2.1.1. Bir Organın Kullanılıp Kullanılmamasına Göre Değişimi

Daha sonra yanlışlığı kesin olarak saptanan evrimsel bir kuramı ortaya attı: “Eğer bir organ fazla kullanılıyorsa; o organ gelişmesine devam ederek daha etkin bir yapı kazanır.” Örneğin, bir demircinin kolları, kullandığı çekiçten dolayı güçlenir; fakat ayaklarını kullanamadığından dolayı gittikçe zayıflar. LAMARCK, bu ilkeyi, evrimin uyumsal düzeneğinin esası olarak benimsedi. Böylece kazanılmış bir özellik, bireyler tarafından döllere aktarılabiliyordu ve bir demircinin çocuğu kol kasları bakımından diğerlerine göre daha iyi gelişebiliyordu.

Zürafaları örnek vererek savını desteklemeye çalıştı: Zürafalar, dibi çıplak ve çay irsi z olan ortamlarda yaşıyorlardı. Dolayısıyla besinlerini çalıların ve ağaçların yapraklarından sağlamak zorundaydılar. Ağaçların ucuna ulaşmak için bir zorlama vardı ve bu zorlama zürafaların zamanla ön ayaklarının ve boyunlarının uzamasına neden oldu. Her generasyon, boynunu biraz daha uzatarak, sonuçta ayaklarını kaldırmadan 4-6 metrelik yüksekliğe başını uzatabilir duruma geçtiler. LAMARCK’a göre kazanılmış özellikler dölden döle aktarılmaktaydı.

Bu açıklama o zaman için geçerli görüldü. Çünkü kalıtımın yasaları henüz bulunamamıştı, özelliklerin kalıtım yoluyla geçtiğine dair fazla birşey bilinmiyordu. Daha sonra özelliklerin bireye bağlı olmadan kalıtıldığı bulununca, kuram tümüyle geçerliliğini yitirdi. Doğal olarak her birey çevre koşullarına belirli ölçülerde uyum yapar; fakat kazanılan bu özellikler bireyin ölümüyle “birlikte” yitirilir. Her generasyon kendi uyumunu, doğduğu zaman taşıdığı genlerin özellikleri içerisinde yapmak zorundadır. Vücut hücrelerinin yapacakları uyum, kalıtsal materyali etkilemeyeceği için, sonradan kazanılmış özelliklerin yavruya geçmesi olanaksızdır.

2.1.2. Lamarckizme İlişkin Diğer Örnekler

LAMARCK, köstebeklerin atasının yer altında yaşadığını ve gözlerini kullanmadıkları için zamanla görme işlevine gerek kalmadığı ve dolayısıyla birkaç nesil sonra tümüyle gözlerin köreldiğini savunmuştur. Karıncaayısının, dişlerini kullanmadan, besinlerini yutarak aldığı için, dişlerinin köreldiğini ileri sürmüştür. Buna karşılık su kuşlarının birçoğunda, besin, suyun dibimde arandığından, boyun devamlı uzamıştır. Keza yüzücü kuşların parmakları arasındaki derimsi zar da kullanıldığından döller boyunca gelişerek perde ayakları meydana getirmiştir. Hatta daha ileriye giderek,

doğan çocukların gözlerinin birinin devamlı çıkarılmasıyla, bir zaman sonra tek gözlü

insanların da meydana gelebileceğini savunmuştur. Bütün bu görüşlere karşın iki

nesil sonra charles darwın kazanılmış özelliklerin kalıplamayacağını göstermiş ve

kalıtsal olan özelliklerin içinde en iyi uyum yapanların ayakta kalabileceğini ortaya

çıkarmıştır.

Daha önce BUFFON ve ERASMUS DARWIN, ileri sürdükleri buna benzer fikirlerde ve açıklamalarda pek inandırıcı” olamamışlardır.

Yukarıda anlatılan hayvanların ve bitkilerin çevrelerine nasıl uyum yaptıklarını açıklayan; fakat yaşantılarında kazandıkları özelliklerin gelecek döllere kalıtıldığını savunan (bugünkü bilgilerimizde yaşamı, süresince kazanılan özelliklerin kalıtsal olmadığı bilinmektedir) bu kurama “Lamarckizm” denir. 1887 yılında WElSMANN tarafından somatoplazma ve germplazma arasındaki kuramsal farklar bulununca, sonradan kazanılan özelliklerin kalıtsal olmadığı ortaya çıktı ve bu görüşe paralel tüm varsayımlar çürütüldü.

2.2. Charles Darwin

C. DARWIN, getirdiği yepyeni yaklaşım nedeniyle, evrim biliminin babası olarak benimsenir. Evrim sözcüğü çoğunlukla Darwin ile eş anlamlı kullanılır ve bu nedenle Darwinizm denir. Biz, Darwin’in yaşamını diğerlerine göre daha ayrıntılı olarak öğreneceğiz.

2.2.1. Yaşamının İlk Evreleri ve Eğitimi

Darwin, 12 Şubat 1809′da İngiltere’nin Shrewsburg şehrinde Dr. Robert Darwin’in oğlu olarak dünyaya geldi. Babası tanınmış bir doktordu ve oğlunun da doktor olmasını istiyordu. Darwin’in Latince ve Yunanca’ya ilgisi azdı. O, zamanının çoğunu böcek, bitki, kuş yumurtası ve çakıltaşı toplamakla geçiriyordu. Babası, O’nu, 16 yaşında, doktor olsun diye Edinburg Üniversitesine gönderdi. Öğreniminin ilk yıllarında bayıltılmadan bir çocuğa yapılan ameliyatı gözledi ve doktor olamayacağına karar vererek okulu bıraktı. Hukuk öğrenimi yapmak istedi; fakat bu mesleğin de kendine hitap etmediğini anladı.

Son seçenek olarak babası O’nu Kambriç Üniversitesine dini bilimler (teoloji) öğrenimi yapmak için gönderdi. Orayı yeterli bir derece ile bitirdi. Fakat O’nun esas ilgisi başka bir konudaydı. DARWİN’in Edinburg’daki arkadaşlarının çoğu zooloji ve jeoloji ile ilgileniyordu. Zamanının çoğunu botanikçi arkadaşı John HENSLOW ile araziye gidip kınkanatlıları toplamakla geçirmeye başladı. Bu arada LAMARCK’ın çalışmasını ve kendi büyük babasının yazmış olduğu “Zoonomia” adlı şiir kitabını okudu. Kitaplarda geçen “canlılar belki tek bir soydan türemiştir” cümleciğini benimsedi; fakat genel olarak kabul edilen özel yaratılma fikrine de bağlı, kaldı.

Bu arada; bir İngiliz gemisi” H.M.S. BEAGLER denizcilere hârita yapmak için, Güney Amerika’yı yakından tanımış kaptan robert FITZROY’un yönetiminde/dünya turu yapmak üzere beş sene sürecek bir sefere hazırlanıyordu. Kaptan, daha önce güney Amerika’daki alışılmamış jeolojik yapıyı gözlemiş ve bu nedenle gemisine bu jeolojik yapıyı gözleyebilecek ve açıklayabilecek iyi yetişmiş bir doğa bilimcisini almak istiyordu. darwın, babasının itirazına karşın, arkadaşı HENSLOW’un ikna etmesiyle bu geziye çıkmayı kabul etti. 27 Aralık 1831 yılında 22 yaşındaki DARWIN, BEAGLE’nin güvertesinde, Devonport limanından denize açıldı.

2.2.2. İngiltere’deki Gözlemler

Darwin, ileri süreceği fikrin yankı uyandıracağını, dolayısıyla tüm dünyanın inanması için yeterince kanıt toplanması gerektiğini biliyordu. bir şey canını sıkıyordu. Bütün kanıtlar canlılığın evrimsel işleyişini göstermekle beraber, nasıl çalıştığı konusunda herhangi doyurucu bir açıklama yapılamamıştı. Güvercin yetiştiricilerini ziyaret ederek, onların seçme yoluyla nasıl yeni özellikler elde ettiklerini öğrendi. Örneğin bir yetiştirici büyük kuyruklu bir güvercin yetiştirmek istiyorsa, yavrular arasında bu özelliği gösteren yavruları seçerek seçime devam ediyordu. Birkaç döl sonra da gerçekten büyük kuyruklu güvercinler elde ediliyordu. Buradaki evrimsel süreç, yapay seçme ile sağlanıyordu. Diğer hayvan ve bitki ıslahı çalışmalarını ve yabani formların gösterdiği çevre koşullarına uymayı da dikkatlice not etti. Darwin bu düşüncelerini, 20 yıllık bir çalışmanın sonucu olarak, “Origin of Species = Türlerin Kökeni” adlı bir kitapta topladı.

DARWlN’e yapay koşullar altında yapılan bu seçmenin, doğal koşullar altında da yapılabileceği fikri mantıki geldi. Bir türün tüm üyelerinin aynı uyumu gösteremeyeceğini de anlamıştı. Çünkü topladığı canlılar içinde, aynı türe bağlı bireylerin gösterdikleri varyasyonları not etmişti. Doğanın güçleri, bu bireyler içerisinde o ortamda yasayabilecek özellikleri taşıyanları yaşatma, daha doğrusu yaygın duruma geçirme yönündeydi.

1838′in Ekim ayında thomas MALTHUS’un 1798 yılında yazdığı “An Essay onthe Principlesof Population = Populasyonun Kuralları Üzerine bir Deneme” adlı bir makaleyi okurken, evrimin ikinci önemli bir işleyişini düşünmeye başladı.

Bu makale, tüm türlerin, sayılarını sabit tutacak düzeyden çok daha fazla yavru meydana getirme yeteneğinde olduğunu savunuyordu. Açıkça yavruların büyük bir kısmı yaşamını sürdüremiyordu. MALTHUS, bu kavramı insana uygulamıştı ve insanların geometrik olarak çoğalmasının, savaş, hastalık, kıtlık ve diğer afetlerle belirli bir düzeyde tutulduğunu savunmuştu.

darwın, evrim sorununun açıklanamayan bir işleyişini MALTHUS’dan esinlenerek ortaya çıkardı. Tüm türler gerekenden fazla ürüyorlardı; bunların içerisinde başarılı olan varyasyonlar uyum yaparak ayakta kalıyordu. Bu varyasyonlar özünde, gelecek için seçeneklerin doğmasını sağlıyordu. Biz tekrar DARWIN’in Türlerin Kökeni adlı yapıtına dönelim. Bu çalışmada iki gerçek ve üç varsayım ortaya çıkmıştı.

Gerçekler:

Tüm organizmalar, gereğinden fazla yavru meydana getirme yeteneğine sahiptirler. Bununla beraber elemine edilenlerle populasyonlarda denge sağlanmak-tadır.

Bir türün içerisindeki bireyler, kalıtsal özellikleri bakımından farklıdır.

Varsayımlar:

Yavruların çoğu ayakta kalabilmek için bir yaşam kavgası vermek zorundadırlar.

İyi uyum yapacak özellikleri taşıyan bireylerin çoğu yaşamını sürdürür; iyi uyum yapabilecek özellikleri taşımayanlar ortadan kalkar. Böylece istenen (çevre koşullarına uyum sağlayacak) özellikler kalıtsal olarak gelecek döllere aktarılır.

Çevre koşulları bir bölgede diğerinden farklı olduğundan özelliklerin seçimi her bölgede ve koşulda farklı olmak zorundadır. Canlılardaki varyasyonlar bu şekilde uzun süre saklanabilir ve yeterli bir zaman süreci içerisinde yeni türlere dönüşebilir.

Bu, çok çarpıcı bir varsayımdı ve DARWIN, bu savın desteklenmesi için yeterince kanıta da sahipti. Fakat eserini yayınlamaktan hâlâ çekiniyordu. Hatta düşüncesini arkadaşlarına açtı ve arkadaşları, O’nu, bu konuda daha ileri gelişmeleri beklemeden şimdiki durumuyla yayınlamasını istediler. O, ayrıntılı verilmiş dokümanlarla hazırlanmış dört bölümlük bir yayın planlamıştı.

3.4. Sınıflandırmadan Elde Edilen Kanıtlar

Sınıflandırma bilimi evrim kavramından çok daha önce başlamıştır. Bu bilimin kurucusu sayılan ray ve unnaeus, türlerin sabitliğine ve değişmezliğine inanmışlardı. Fakat bugünkü sistematikçiler bir türün isminin ve tanımının verilmesini onun evrimsel ilişkileri içinde ele almayı zorunlu bulmuşlardır. Bugünkü sistematik akrabalık, gruplar arasındaki morfolojik benzerliklere dayandırılmaktadır. Bu karşılaştırma her zaman homolog (kökendeş) organlar arasında yapılmaktadır. Yaşayan canlıların özelliği, belirli bir hiyerarşik sıraya göre dizilip, tür, cins, familya, takım, sınıf ve filum meydana getirmeleridir. Bu hiyerarşik diziliş evrimin en belirli kanıtlarından biridir. Eğer bitki ve hayvanlar kendi aralarında akraba olmasaydılar, bu hiyerarşik sıra meydana gelmeyecek ve birçok grup birbirine benzer olmayacak şekilde gelişmiş olacaktı. Sistematiğin temel birimi türdür. Tür, bir populasyondaki morfolojik, embriyolojik, fizyolojik özellik bakımından birbirine benzeyen ve doğal koşullar altında birbirleriyle birleşip döl meydana getirebilen, aynı fiziksel ve kimyasal uyarılara benzer tepki gösteren, aynı atadan meydana gelmiş birey topluluğudur diye tanımlanmıştır. Bütün canlılarda özellikle birkaç yaşam devresi olan türlerde (bazı sölenterlerde, parazit kurtlarda, larvadan gelişen böceklerde, kurbağagillerde vs.’de) bu tanım birçok bakımlardan yetersiz kalmaktadır. Eğer bir populasyon geniş bir alana yayılmışsa, kendi aralarında bölgesel birçok farklılıklara sahip olur ki biz buna alttür diyoruz. Yapılan ayrıntılı araştırmalarda birçok türün kendi aralarında alttürlere bölündüğü ve her alttürün yanındakinden, küçük farklarla ayrıldığı (deme); fakat onlarla çiftleşebildiği gösterilmiştir. Fakat bu zincirin uçlarının bazı durumlarda farklı tür özelliği gösterebileceğini daha sonraki konularda anlatacağız. Bugün yasayan hayvanların büyük bir kısmının gruplandırılması kolaydır; çünkü aralarındaki geçit formları kaybolmuştur. Fakat bazı gruplarda geçit formları görüldüğü için, yani her iki grubun da özelliklerini belirli ölçüde taşıyan bazı formlar olduğundan, bu sefer iki grubu birbirinden nerede ayıracağımızı kestirmek oldukça zordur. Bugünkü türler, soy ağacının en uçtaki dallarıdır ve genellikle kendine en yakın olan diğer dallarla karşılaştırılır. Ana gövde ve ana dallar zamanımızda kaybolmuştur. Evrimde bütün sorun hangi dalın hangi ana daldan ve gövdeden çıktığını şematize edebilmektir.

3. EVRİMLEŞMEYİ SAĞLAYAN DÜZENEKLER

‘Ayakta Kalmak için Savaşım’ ve ‘En iyi Uyum Yapan Ayakta Kalır’ sözcükleri Darwin WALLACE Kuramının anahtarıdır. Fakat besin, yer, su, güneş vs. için bireyler arasındaki savaşımın, zannedildiği gibi büyük bir evrimsel güç olmadığı, buna karşın döller boyunca sürekli olan populasyonların evrimsel değişme için önemli olduğu daha sonra anlaşıldı. Bu durumda evrimsel değişikliklerin birimi bireyler değil, populasyonlardır. Biz, bir populasyonun yapısını döller boyunca süren bir etkiyle değiştiren evrimsel güçleri, önem sırasına göre inceleyelim. Özünde Hardy-Weinberg eşitliğini bozan her etki evrimsel değişikliği sağlayan bir güç olarak kabul edilir.

3.1. Doğal Seçilim

Bir populasyon, kalıtsal yapısı farklı olan birçok bireyden oluşur. Ayrıca, meydana gelen mutasyonlarla, populasyonlardaki gen havuzuna yeni özellikler verebilecek genler eklenir. Bunun yanısıra mayoz sırasında oluşan krossing -överler ve rekombinasyonlar, yeni özellikler taşıyan bireylerin ortaya çıkmasını sağlar. İşte bu bireylerin taşıdıkları yeni özellikler (yani genler) nedeniyle, çevre koşullarına daha iyi uyum yapabilme yeteneği kazanmaları, onların, doğal seçilimden kurtulma oranlarını verir. Yalnız çevre koşullan her yerde ve her zaman (özellikle jeolojik devirleri düşünürsek) aynı değildir. Bunun anlamı ise şudur: Belirli özellikleri taşıyan bireyler, belirli çevre koşullarına sahip herhangi bir ortamda, en başarılı tipleri oluşturmalarına karşın, birinci ortamdakinden farklı çevre koşulları gösteren başka bir ortamda, ya da zamanla çevre koşullarının değiştiği bulundukları ortamda, uyum yeteneklerini ya tamamen ya da kısmen yitirirler. Bu ise onların yaşamsal işlevlerinde güçlüklere (döllenmelerinde, embriyonik gelişmelerinde, erginliğe kadar ulaşmalarında, üremelerinde, besin bulmalarında, korunmalarında vs.) neden olur. Böylece erginliğe ulaşanlarının, ulaşsalar dahi fazla miktarda yavru verenlerinin, verseler dahi bu yavruların ayakta kalanlarının sayısında büyük düşmeler görülür.

Burada dikkat edilecek husus, bireylerin ayakta kalmalarının yalnız başına evrimsel olarak birşey ifade etmemesidir. Eğer taşıdıkları genler, gelecek döllere başarılı bir şekilde aktarılamıyorsa, diğer tüm özellikleri bakımından başarılı olsalar da, evrimsel olarak bu niteliklere sahip bireyler başarısız sayılırlar.

Örneğin, kusursuz fiziksel bir yapıya sahip herhangi bir erkek, kısırsa ya da çiftleşme için yeterli değilse, ölümüyle birlikte taşıdığı genler de ortadan kalkar ve evrimsel gelişmeye herhangi bir katkısı olmaz. Ya da güçlü ve sağlıklı bir dişi, yavrularına bakma içgüdüsünden yoksunsa, ya da yumurta meydana getirme gücü az ise, populasyonda önemli bir gen frekansı değişikliğine neden olamayacağı için, evrimsel olarak başarılı nitelendirilemez. Demek ki doğal seçilimde başarılı olabilmek için, çevre koşullarına diğerlerinden daha iyi uyum yapmanın yan/sıra, daha fazla sayıda yumurta ya da yavru meydana getirmek doğal seçilim çevre koşullarına bağımlı olarak farklı şekillerde meydana gelir. Bunları sırasıyla inceleyelim.

3.1.1. Yönlendirilmiş Seçilim

Doğal seçilimin en iyi bilinen ve en yaygın şeklidir. Özel koşulları olan bir çevreye uzun bir süre içerisinde uyum yapan canlılarda görülür. Genellikle çevre koşullarının büyük ölçüde değişmesiyle ya da koşulları farklı olan bir çevreye göçle ortaya çıkar. Populasyondaki özellikler bireylerin o çevrenin koşullarına uyum yapabileceği şekilde seçilir. Örneğin nemli bir çevre gittikçe kuraklaşıyorsa, doğal seçilim, en az su kullanarak yaşamını sürdüren canlıların yararına olacaktır. Populasyondaki bireylerin bir kısmı daha önce mutasyonlarla bu özelliği kazanmışlarsa, bu bireylerin daha fazla yaşamaları, daha çok döl vermeleri, yani genlerini daha,büyük ölçüde populasyonun gen havuzuna sokmaları sağlanır. Bu arada ilgili özelliği,saptayan genlerde meydana gelebilecek mutasyonlardan, yeni koşullara daha iyi uyum sağlayabilecekler de seçileceğinden, canlının belirli bir özelliğe doğru yönlendirildiği görülür. Bu, doğal seçilimin en önemli özelliğinden biridir ‘Yönlendirilmiş Yaratıcılık’. Her çeşit özelliği meydana getirebilecek birçok mutasyon oluşmasına karşın, çevre koşullarının etkisi ile, doğal seçilim, başarılı mutasyonları yaşattığı için, sanki mutasyonların belirli bir amaca ve yöne doğru meydana geldiği izlenimi yaratılır. Yukarıda verdiğimiz örnekte, uyum, suyu artırımlı kullanan boşaltım organlarının yararına ise, bir zaman sonra suyu bol kullanan ilkel boşaltım organlarından, suyu en idareli kullanan böbrek şekline doğru gelişmeyi sağlayacak genler yararına bir seçim olacaktır. Su buharlaşmasını önleyen deri ve post yapısı, kumda kolaylıkla yürümeyi sağlayan genişlemiş ayak tabanı vs. doğal seçilimle bu değişime eşlik eden diğer özelliklerdir. Önemli olan, evrimde bir özelliğin ilkel de olsa başlangıçta bir defa ortaya çıkmasıdır; geliştirilmesi, mutasyon-doğal seçilim düzeneği ile zamanla sağlanır.

Bu konudaki en ilginç örnek, bir zamanlar İngiltere’de fabrika dumanlarının

yoğun olarak bulunduğu bir bölgede yaşayan kelebeklerde (Biston betalarla) meydana gelen evrimsel değişmedir. Sanayi devriminden önce hemen hemen beyaz renkli

olan bu kelebekler (o devirden kalma koleksiyonlardan anlaşıldığı kadarıyla), ağaçların gövdelerine yapışmış beyaz likenler üzerinde yaşıyorlardı. Böylece avcıları tarafın

dan görülmekten kurtulmuş oluyorlardı. Sanayi devrimiyle birlikte, fabrika bacaların

dan çıkan siyah renkli kurum vs. bu likenleri koyulaştırınca, açık renkli kelebekler çok

belirgin olarak görülür duruma geçmiştir. Bunların üzerinde beslenen avcılar, özellikle kuşlar, bunları kolayca avlamaya başlamıştır. Buna karşın sanayi devriminden

önce de bu türün populasyonunda çok az sayıda bulunan koyu renkli bireyler bu

renk uyumundan büyük yarar sağlamıştır. Bir zaman sonra populasyonun büyük bir

kısmı koyu renkli kelebeklerden oluşmuştur ‘Sanayi Melanizmi’. Günümüzde alınan önlemler sayesinde, çevre temizlenince, beyaz renkli olanların sayısı tekrar art

maya başlamıştır.

Son zamanlarda tıp bilimindeki gelişmeler ile, normal olarak doğada yaşayamayacak eksiklikler ile doğan birçok birey, yaşatılabilmekte ve üremesi sağlanmaktadır. Böylece taşıdıkları kalıtsal yapı, insan gen havuzuna eklenmektedir. Dolayısıyla bozuk özellikler meydana getirecek genlerin frekansı gittikçe artmaktadır, örneğin, eskiden kalp kapakçıkları bozuk, gözleri aşırı miyop ya da hipermetrop olan, gece körlüğü olan, D vitaminini sentezleme ya da hücre içine alma yeteneğini yitirmiş olan, kân şekerini düzenleyemeyen (şeker hastası), mikroplara direnci olmayan, kanama hastalığı olan; yarık damaklı, kapalı anüslü, delik kalpli ve diğer bazı kusurlarla doğan bireylerin yaşama şansı hemen hemen yoktu. Modern tıp bunların yaşamasını ve üremesini sağlamıştır. Dolayısıyla insan gen havuzu doğal seçilimin etkisinden büyük ölçüde kurtulmaya başlamıştır. Bu da gen havuzunun, dolayısıyla bu gen havuzuna ait bireylerin bir zaman sonra doğada serbest yaşayamayacak kadar değişmesi demektir. Nitekim 10 – 15 bin yıldan beri uygulanan koruma önlemleri, bizi, zaten doğanın seçici etkisinden kısmen kurtarmıştır. Son zamanlardaki tıbbi önlemler ise bu etkiyi çok daha büyük ölçüde azaltmaktadır. Böylece doğal seçilimin en önemli görevlerinden biri olan ‘Gen havuzunun yeni mutasyonların etkisinden büyük ölçüde korunmasının sağlanması ve mutasyonların gen havuzunda yayılmalarının önlenmesi, dolayısıyla gen havuzunun dengelenmesi ve kararlı hale geçmesi, insan gen havuzu için yitirilmeye başlanmıştır.

3.1.2. Dengelenmiş Seçilim

Eğer bir populasyon çevre koşulları bakımından uzun süre dengeli olan bir

ortamda bulunuyorsa, çok etkili, kararlı ve dengeli bir gen havuzu oluşur. Böylece,

dengeli seçilim, var olan gen havuzunun yapısını devam ettirir ve meydana gelebilecek sapmalardan korur, örneğin, Keseliayılar (Opossum) 60 milyon, akrepler (Scorpion) 350 milyon yıldan beri gen havuzlarını hemen hemen sabit tutmuşlardır. Çünkü

bulundukları çevrelere her zaman başarılı uyum yapmışlardır.

3.1.3. Dallanan Seçilim

Dengeli seçilimin tersi olan bir durumu açıklar. Bir populasyonda farklı özellikli bireylerin ya da grupların her biri, farklı çevre koşulları nedeniyle ayrı ayrı korunabilir. Böylece aynı kökten, bir zaman soma, iki ya da daha fazla sayıda birbirinden farklılaşmış canlı grubu oluşur (ırk ® alttür ® tür ® vs.). Özellikle bir populasyon çok geniş bir alana yayılmışsa ve yayıldığı alanda değişik çevre koşullarını içeren bir-çok yaşam ortamı (niş) varsa, yaşam ortamlarındaki çevre koşulları, kendi doğal seçilimlerini ayrı ayrı göstereceği için, bir zaman sonra birbirinden belirli ölçülerde farklılaşmış kümeler, daha sonra da türler ortaya çıkacaktır. Bu şekildeki bir seçilim ‘Uyumsal Açılımı’ meydana getirecektir

3.2. Üreme Yeteneğine ve Eşemlerin Özelliğine Göre Seçilim

Populasyonlarda, bireyler arasında şansa dayanmayan çiftleşmelerin ve farklı üreme yeteneklerinin oluşması hardy – weınberg Eşitliğine ters düşen bir durumu ifade eder. Bu özellikleri taşıyan bir populasyonda Hardy-Weinberg Eşitliği uygulanamaz. Bireylerin çiftleşmek için birbirlerini rasgele seçmelerinden ziyade, özel niteliklerine göre seçmeleri, bir zaman sonra, bu özellikler bakımından köken aldıkları ana populasyondan çok daha kuvvetli olan yeni populasyonların ortaya çıkmasına neden olur. Bu özel seçilim, yaşam kavgasında daha yetenekli olan (beslenmede, korunmada, gizlenmede, yavrularına bakmada vs.) populasyonların ortaya çıkmasını sağlayabilir.

Eşemlerin Arasındaki Yapısal Farkların Oluşumu: Dişiler genellikle yavrularını meydana getirecek, koruyacak ve belirli bir evreye kadar besleyebilecek şekilde özellik kazanmıştır.

Özellikle memelilerde tam olarak belirlenemeyen bir nedenle dişiler başlangıçta çiftleşmeden kaçıyormuş gibi davranırlar. Dişilerin kuvvetli olduğu bir toplumda çitfleşme çok zor olacağından, seçilim, memelilerde, kuvvetli erkekler yönünden olmuştur. Bugün birçok canlı grubunda, özellikle yaşamları boyunca birkaç defa çiftleşenlerde erkekler, dişileri çiftleşmeye zorlar; çok defa da bunun için kuvvet kullanır. Bu nedenle erkekler dişilerinden daha büyük vücut yapısına sahip olur. Buna karşın, yaşamları boyunca bir defa çiftleşenlerde ya da çiftleştikten sonra erkeği besin maddesi olarak dişileri tarafından yenen gruplarda (peygamber develerinde ve örümceklerde olduğu gibi), erkek, çok daha küçüktür. Çünkü seçilim vücut yapısı büyük dişiler, vücut yapısı küçük erkekler yönünde olur.

İkincil eşeysel özellikler, çoğunluk eşey hormonları tarafından meydana getirilir (bu nedenle ikincil eşeysel özellikler, bireylerde eşey hormonlarının üretilmeye başlamasından sonra belirgin olarak ortaya çıkar). Eşeysel gücün bir çeşit simgesi olan bu özellikler, eşemler tarafından sürekli olarak seçilince, özellikler gittikçe kuvvetlenir: Bu nedenle özellikle erkeklerde, yaşam savaşında zararlı olabilecek kadar büyük boynuz (birçok geyikte, keçide vs.’de), büyük kuyruk (Tavuskuşunda ve Cennetkuşlarında vs.), hemen göze çarpacak parlak renklenmeler (birçok kuşta, memelide); dişilerde, süt meydana getirmek için çok büyük olmasına gerek olmadığı halde dişiliğin simgesi olan büyük meme bu şekilde gelişmiştir.

Üreme Yeteneğinin Evrimsel Değişimdeki Etkisi: Daha önce de değindiğimiz gibi bir bireyin yaşamını başarılı olarak sürdürmesi evrimsel olarak fazla birşey ifade etmez. Önemli olan bu süre içerisinde fazla döl meydana getirmek suretiyle, gen havuzuna, gen sokabilmesidir. Bir birey ne kadar uzun yaşarsa yaşasın, döl meydana getirmemişse, evrimsel açıdan hiçbir öneme sahip değildir. Bu nedenle bu bireylerin ölümü ‘Genetik Ölüm’ olarak adlandırılır.

Evrimsel gelişmede en önemli değişim, gen havuzundaki gen frekansının değişimidir. Gen frekansı ise birey sayısıyla saptanır. Bu durumda bir populasyonda, üreyebilecek evreye kadar başarıyla gelişebilen yavruları en çok sayıda meydana getiren bireylerin gen bileşimi bir zaman sonra gen havuzuna egemen olur. Buna ‘Farklı Üreme Yeteneği’ denir.

3.3. Yalıtımın (İzolasyonun) Evrimsel Gelişimdeki Etkisi

Türlerin oluşumunda, yalıtım, kural olarak, zorunludur. Çünkü gen akımı,devam eden populasyonlarda, tür düzeyinde farklılaşma oluşamaz. Bir populasyon, belirli bir süre, birbirlerinden coğrafik olarak yalıtılmış alt populasyonlara bölünürse, bir zaman sonra kendi aralarında çiftleşme yeteneklerini yitirerek, yeni tür özelliği kazanmaya başlarlar. Bu süre içerisinde oluşacak çiftleşme davranışlarındaki farklılaşmalar, yalıtımı çok daha etkili duruma getirecektir. Kalıtsal yapı açısından birleşme ve döl meydana getirme yeteneklerini koruyan birçok populasyon, sadece çiftleşme davranışlarında meydana gelen farklılaşmadan dolayı, yeni tür özelliği kazanmıştır.

Şekil : Allopatrik yalıtım ile tür oluşumu. Eğer bir populasyonun bir parçası coğrafik olarak yalıtılırsa, değişik evrimsel güçler yavaş yavaş bu yalıtılmış populasyonu (keza ana populasyonu) değiştirmeye başlar ve bir zaman sonra her iki populasyon aralarında verimli döl meydana getiremeyecek kadar farklılaşırlar.

Üreme yalıtımının kökeninde, çok defa, en azından başlangıç evrelerinde, coğrafik bir yalıtım vardır. Fakat konunun daha iyi anlaşılabilmesi için üreme yalıtımını ayrı bir başlık altında inceleyeceğiz. Populasyonlar arasında çiftleşmeyi ve verimli döller meydana getirmeyi önleyen her etkileşme ‘Yalıtım = izolasyon Mekanizması’ denir.

3.3.1. Coğrafik Yalıtım (- Allopatrik Yalıtım)

Eğer bir populasyon coğrafik olarak iki ya da daha fazla bölgeye yayılırsa, ev

rimsel güçler (her bölgede farklı olacağı için) yavaş yavaş etki ederek, populasyonlar

arasındaki farkın gittikçe artmasına (Coğrafik Irklar) neden olacaktır. Bu kalıtsal farklılaşma, populasyonlar arasında gen akışını önleyecek düzeye geldiği zaman, bir zamanların ata türü iki ya da daha fazla türe ayrılmış olur

Anadolu’daki Pamphaginae’lerin Evrimsel Durumu: Coğrafik yalıtıma en iyi örneklerden biri Anadolu’nun yüksek dağlarında yaşayan, kanatsız, hantal yapılı, kışı çoğunluk 3. ve 4. nimf evrelerinde geçiren bir çekirge grubudur. Özünde, bu hayvanlar, soğuk iklimlerde yaşayan bir kökenden gelmedir. Buzul devrinde, kuzeydeki buzullardan kaçarak Balkanlar ve Kafkaslar üzerinden Anadolu’ya girmişlerdir. Bu sırada Anadolu’nun iç kısmında Batı Anadolu’yla Doğu Anadolu’yu birbirinden ayıran büyük bir tatlısu gölü bulunuyordu. Her iki bölge arasındaki karasal, bağlantı, yalnız, bugünkü Sinop ve Toros kara köprüleriyle sağlanıyordu. Dolayısıyla Kafkaslar’dan gelenler ancak Doğu Anadolu’ya, Balkanlar’dan gelenler ise ancak Batı Anadolu’ya yayılmıştı. Çünkü Anadolu o devirde kısmen soğumuş ve bu hayvanların yaşayabilmesi için uygun bir ortam oluşturmuştu. Bir zaman sonra dünya buzul arası devreye girince, buzullar kuzeye doğru çekilmeye ve dolayısıyla Anadolu da ısınmaya başlamıştı. Bu arada Anadolu kara parçası, erozyon sonucu yırtılmaya, dağlar yükselmeye ve bu arada soğuğa alışık bu çekirge grubu, daha soğuk olan yüksek dağların başına doğru çekilmeye başlamıştı. Uzun yıllardır bu dağların başında (genellikle 1500 – 2000 metrenin üzerinde) yaşamlarını sürdürmektedirler. Kanatları olmadığı için uçamazlar; dolayısıyla aktif yayılımları yoktur. Hantal ve iri vücutlu olduklarından rüzgar vs. ile pasif olarak da yayılamamaktadırlar. Belirli bir sıcaklığın üstündeki bölgelerde (zonlarda) yaşayamadıklarından, yüksek yerlerden vadilere inerek, diğer dağsilsilelerine de geçemezler. Yüksek dağlarda yaşadıklarından, aşağıya göre daha yoğun morötesi ve diğer kısa dalgalı ışınların etkisi altında kalmışlardır; bu nedenle mutasyon oranı (özellikle kromozom değişmeleri) yükselmiştir. Dolayısıyla evrimsel bir gelişim ve doğal seçilim için bol miktarda ham madde oluşmuştur. Çok yakın mesafelerde dahi meydana gelen bu mutlak ya da kısmi yalıtım, bir zamanlar Anadolu’ya bir ya da birkaç tür olarak giren bu hayvanların 50′den fazla türe, bir o kadar alttüre ayrılmasına neden olmuştur.

Bir dağdaki populasyon dahi, kendi aralarında oldukça belirgin olarak birbirlerinden ayrılabilen demelere bölünür. Çünkü yukarıda anlattığımız yalıtım koşullan, bir dağ üzerinde dahi farklı olarak etki etmektedir.

Coğrafik uzaklık ile farklılaşmanın derecesi arasında doğru orantı vardır. Birbirlerinden uzak olan populasyonlar daha fazla farklılaşmalar gösterir. Bu çekirge grubunun Hakkari’den Edirne’ye kadar adım adım değiştiğini izlemek mümkündür. Batı Anadolu’da yaşayanlar çok gelişmiş timpanik zara (işitme zarına) ve sırt kısmında tarağa sahiptir; doğudakilerde bu zar ve tarak görülmez. Toros ve Sinop bölgelerinde bu özellikleri karışık olarak taşıyan bireyler bulunur.

Her türlü yalıtım mekanizmasında, ilk olarak demelerin, daha sonra alttürlerin, sonunda da türlerin meydana geldiğini unutmamak gerekir. Aynı kökten gelen; fakat farklı yaşam bölgelerine yayılan tüm hayvan gruplarında bu kademeleşme görülür, Ayrıca tüm coğrafik yalıtımları kalıtsal bir yalıtımın izlediği akıldan çıkarılmamalıdır.

3.3.2. Üreme İşlevlerinde Yalıtım (= Simpatrik Yalıtım)

Yalıtımın en önemli faktörlerinden biri de, genellikle belirli bir süre coğrafik yalıtımın etkisi altında kalan populasyonlardaki bireylerin üreme davranışlarında ortaya çıkan değişikliklerdir. Bu farklılaşmaların oluşumunda da mutasyonlar ve doğal seçilim etkilidir. Yalnız, üreme işlevlerindeki yalıtımın, coğrafik yalıtımdan farkı, ilke olarak, farklılaşmanın sadece üreme işlevlerinde olması, kalıtsal yapıyı tümüyle kapsa-mamasıdır. Deneysel olarak döllendirildiklerinde yavru meydana getirebilirler. Çünkü kalıtsal yapı tümüyle farklılaşmamıştır. Coğrafik yalıtım ise hem kalıtsal yapının nem davranışların farklılaşmasını hem de üreme işlevlerinin yalıtımını kapsar.

Eşeysel çekim azalınca ya da yok olunca, gen akışı da duracağı için, iki populasyon birbirinden farklılaşmaya başlar. Böylece ilk olarak hemen hemen birbirine benzeyen; fakat üreme davranışlarıyla birbirinden ayrılan ‘ikiz Türler’ meydana gelir. Bir zaman sonra mutasyon – seçilim etkileşimiyle, yapısal değişimi de kapsayan kalıtsal farklılıklar ortaya çıkar. Üreme yalıtımı gelişimin çeşitli kademelerinde olabilir. Bunlar;

Üreme Davranışlarının Farklılaşması: Birbirlerine çok yakın bölgelerde yaşayan populasyonlarda, mutasyonlarla ortaya çıkan davranış farklılaşmalarıdır.

Koku ve ses çıkarmada, keza üreme hareketlerinde meydana gelecek çok küçük farklılaşmalar, bireylerin birbirlerini çekmelerini, dolayısıyla döllemeyi önler. Daha sonra, bu populasyonlar bir araya gelseler de, davranış farklarından dolayı çiftleşemezler.

Üreme Dönemlerinin Farklılaşması: İki populasyon arasında üreme dönemlerinin farklılaşması da kesin bir yalıtıma götürür. Örneğin bir populasyon ilkbaharda, öbürüsü yazın eşeysel gamet meydana getiriyorsa, bunların birbirlerini döllemeleri olanaksızlaşır.

Üreme Organlarının Farklılaşması: Özellikle böceklerde ve ilkel bazı çok hücrelilerde, erkek ve dişi çiftleşme organları, kilit anahtar gibi birbirine uyar. Meydana gelecek küçük bir değişiklik döllenmeyi önler.

Gamet Yalıtımı: Bazı türlerin yumurtaları, kendi türünün bazen de yakın akraba türlerin spermalarını çeken, fertilizin denen bir madde salgılar. Bu fertilizinin farklılaşması gamet yalıtımına götürür.

Melez Yalıtımı: Eğer tüm bu kademeye kadar farklılaşma olmamışsa, yumurta ve sperma, zigotu meydana getirir. Fakat bu sefer bazı genlerin uyuşmazlığı, embriyonun herhangi bir kademesinde anormalliklere, ya da uygun olmayan organların ortaya çıkmasına neden olur (örneğin küçük kalp gibi).

Embriyo gelişip ergin meydana gelirse, bu sefer, kalıtsal yapılarındaki farklılaşmalar nedeniyle erginin eşeysel hücrelerinde, yaşayabilir gametler oluşamayabilir (katırı anımsayınız!). Genlerin kromozomlar üzerindeki dizilişleri farklı olduğu için, sinaps yapamazlar ya da kromozom sayıları farklı olduğu için dengeli bir kromozom dağılımını sağlayamazlar.

4. KAYNAKLAR

Hayvanlar ve Bitkilerin Evrim Ansiklopedisi-Remzi Kitapevi

Kalıtım ve Evrim – Prof.Dr.Ali DEMİRSOY

Yaşamın Temel Kuralları – Prof.Dr.Ali DEMİRSOY

www.bilimaraştırmavakfı.com

İÇİNDEKİLER

1. GİRİŞ 1

1.1. Eklembacaklılar (Artropoda) 1

1.2. Evrim Kavramının Gelişimi 2

1.2.1. Gözlemler ve Varsayımlar 2

1.2.2. Evrim Konusundaki İlk Yorumlar 3

1.2.2.1. Fosillerin Bulunması 3

1.2.3. Evrim Fikrine Direnişler 4

2. EVRİM KONUSUNDA BİLİMSEL DÜŞÜNCELERİN GELİŞİMİ 5

2.1. Jean Baptiste Lamarck 5

2.1.1. Bir Organın Kullanılıp Kullanılmamasına Göre Değişimi 5

2.2. Charles Darwin 7

2.2.1. Yaşamının İlk Evreleri ve Eğitimi 7

2.2.2. İngiltere’deki Gözlemler 8

3. EVRİMLEŞMEYİ SAĞLAYAN DÜZENEKLER 11

3.1. Doğal Seçilim 11

3.1.1. Yönlendirilmiş Seçilim 12

3.1.2. Dengelenmiş Seçilim 14

3.1.3. Dallanan Seçilim 14

3.2. Üreme Yeteneğine ve Eşemlerin Özelliğine Göre Seçilim 14

3.3. Yalıtımın (İzolasyonun) Evrimsel Gelişimdeki Etkisi 16

3.3.1. Coğrafik Yalıtım (- Allopatrik Yalıtım) 17

3.3.2. Üreme İşlevlerinde Yalıtım (= Simpatrik Yalıtım) 18

4. KAYNAKLAR 20

12 Temmuz 2007

Süleyman Demirel Üniversitesi

SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ

FEN EDEBİYAT FAKÜLTESİ

BİYOLOJİ BÖLÜMÜ

HAVA KİRLİLİĞİ

Danışman

Doç. Dr. Hasan ÖZÇELİK

Hazırlayan

Esen ÇİMEN

9421303013

ÖNSÖZ

22. yüzyıla yaklaşırken dünyada çevre sorunları gün geçtikçe büyümektedir. 1940’lı yıllarda 3 milyar olan dünya nüfusu bugün iki kat artarak 6 milyara yaklaşmıştır. Enerji üretiminin ise bu zaman zarfında dört kat arttığı görülmüştür. Bu durum sınırlı olan doğal kaynakların korunmasının önemini çarpıcı bir şekilde ortaya koymaktadır. Bu gerçeğin ışığında fosil yakıtların sebep olduğu kirlenme şeklinin pek çok ülkenin çevre politikalarında anahtar rol oynadığını bilmekteyiz.

Ülkemizde ise Batı ülkelerine göre daha geç başlayan endüstriyel faaliyetlerin çevre boyutu ile birlikte gözönüne alındığını söylemek oldukça zordur. Bunun yanısıra çarpık şehirleşme, başta büyük şehirlerde olmak üzere çevre sorunlarının yoğunlaşmasına yol açmıştır.

Hava kirliliği bugün ülkemizde birinci derecede önemli bir çevre sorunu haline gelmiştir. Birçok şehrimizde hava kalitesi standartlarının birkaç kat aşılması ise artık olağan bir durumdur. Yakıt kullanımına yönelik çalışmaların ne kadar yetersiz olduğu da yaşanan hava kirliliği ile açıkça görülmektedir. Örneğin İstanbul’da bazı bölgelerde yüksek basıncın da hakim olduğu günlerde, acil tedbirlerin alınması gereken “episod” değerlere ulaşılmaktadır.

Bu tezde, hava kirliliğinin genel şekli, kaynakları, etkileri, bölgelere göre değerlendirilmesi, hava kalitesi standartları konuları incelenmiştir.

Bu çalışma sırasında değerli yardımlarını esirgemeyen, her zaman destek olan Hocam Doç. Dr. Sayın Hasan ÖZÇELİK’e teşekkürlerimi sunarım.

Isparta – 2001 Esen ÇİMEN

SEMBOLLER

Konsantrasyon

CT2

Sıcaklık yapı parametresi

Buhar basıncı

Coriolis parametresi

Yer çekimi ivmesi

Atmosferik sınır tabakanın t ‘ya göre yüksekliği

hQ

Atmosferik sınır tabakanın Q’ya göre yüksekliği

Mekanik karışma yüksekliği

Ku

Momentum için alış-veriş katsayısı

K0

Isı için alış-veriş katsayısı

Monin-Obukhov uzunluğu

Kararlılık parametresi (boyutsuz)

Atmosferik basınç

Qo

Isı akısı

Emisyon şiddeti

Re

Reynolds sayısı (boyutsuz)

Rt

Richardson sayısının akı formu (boyutsuz)

Rl

Richardson sayısının gradyan formu (boyutsuz)

Potansiyel sıcaklık

?*

Sıcaklık ölçeği

Potansiyel sıcaklığın çalkantı bileşeni

Sıcaklık

Tv

Virtüel sıcaklık

To

Yüzey tabaka sıcaklığı

Zaman

? *

Sürtünme hızı

Hızın x bileşeni

Hız bileşeni

Hızın y bileşeni

Ses hızı

Düşey hız

x, y, z

Karteziyen koordinatlar (x, yüzey rüzgarı boyunca; z düşey)

z0

Pürüzlülük uzunluğu

z1

Planeter sınır tabakanın üst sınırı

W’ ?’, w’v’

Düşey türbülanslı momentum akı büyüklükleri

w’?’

Türbülanslı ısı akısı

Kayma gerilmesi

t 0

Yüzey kayma gerilmesi

µh

Havanın viskositesi

Karman sabiti

Oy

Yatay dispersiyon katsayısı

Oz

Düşey dispersiyon katsayısı

Øu

Üniversal hız fonksiyonu (boyutsuz)

İÇİNDEKİLER

ÖNSÖZ i

SEMBOLLER ii

İÇİNDEKİLER iii

1. GİRİŞ 1

1.1. Hava Kirliliğinin Tanımı ve Tarihsel Geçmişi 2

2. ATMOSFER VE HAVA KİRLETİCİLER 5

2.1. Giriş 5

2.2. Atmosfer Tabakaları 6

2.3. Havanın Doğal Kompozisyonu ve Hava Kirleticiler 11

3. HAVA KİRLİLİLİĞİ KAYNAKLARI 14

3.1. Giriş 14

3.2. Doğal Hava Kirliliği Kaynakları 14

3.2.1. Volkanlar 14

3.2.2. Tozlar 15

3.2.3. Orman Yangınları 15

3.2.4. Okyanus Spreyleri 15

3.2.5. Buharlaşma 16

3.3. Antropojenik Hava Kirliliği Kaynakları 16

3.3.1. Motorlu Araçlar 17

3.3.2. Endüstri 19

3.3.2.1. Demir çelik ve metal endüstrisi 19

3.3.2.2. Maden endüstrisi 19

3.3.2.3. Kimya endüstrisi 19

3.3.2.4. Petrol endüstrisi 20

3.3.2.5. Kağıt endüstrisi 20

3.3.2.6. Tekstil endüstrisi 20

3.3.2.7. Lastik endüstrisi 20

3.3.2.8. Cam endüstrisi 20

3.3.2.9. Çimento endüstrisi 20

3.3.3. Enerji Santralleri 21

3.3.3.1. Asit yağmurları 21

3.3.4. Konutların Isıtılması 22

3.4. Antropojenik Emisyonların Önlenmesi İçin Çareler 24

4. HAVA KİRLETİCİLER 25

4.1. Birincil Kirleticiler 25

4.1.1. Kükürt Oksitler 25

4.1.2. Azot Oksitler 29

4.1.3. Karbon Monoksit 30

4.1.4. Hidrokarbonlar 31

4.1.5. Partiküller 31

4.2. İkincil Kirleticiler 33

4.2.1. Fotokimyasal Oluşumlar ve Ozon 33

5. HAVA KİRLİLİĞİNİN ETKİLERİ 40

5.1. Giriş 40

5.2. Görünürlüğün Azalması 40

5.3. Malzeme Üzerine Zararlar 41

5.4. Zirai Zararlar 41

5.5. Fizyolojik Etkiler 43

5.6. İklim Üzerine Etkiler 45

5.6.1. Karbon Dioksit ve Küresel Isınma 45

6. BÖLGELERDE YAPILAN ÇALIŞMALAR 47

6.1. Doğu Anadolu Bölgesi 47

6.1.1. Genel Olarak 47

6.1.2. Erzurum 48

6.2. Güneydoğu Anadolu Bölgesi 50

6.2.1. Elazığ 50

6.2.3. Diyarbakır 51

6.3. Karadeniz Bölgesi 51

6.3.1. Genel Olarak 51

6.3.2. Murgul (Göktaş) 51

6.3.3. Zonguldak Metropolitan Alanı 52

6.3.4. Samsun 52

6.3.5. Trabzon 54

6.4. Akdeniz Bölgesi 55

6.5. İç Anadolu Bölgesi 55

6.5.1. Genel Olarak 55

6.5.2. Kayseri 55

6.5.3. Sivas 56

6.5.4. Eskişehir 57

6.5.5. Konya 57

6.5.6. Ankara 58

6.6. Ege Bölgesi 61

6.6.1. Genel Olarak 61

6.6.2. İzmir 61

6.6.3. Kütahya 62

6.7. Marmara Bölgesi 62

6.7.1. Genel Olarak 62

6.7.2. İstanbul 62

6.7.3. Bursa 64

7. HAVA KİRLİLİĞİ STANDARTLARI 65

7.1. Emisyon Standartları 65

7.2. Hava Kalitesi Standartları 65

8. KAYNAKLAR 67

1. GİRİŞ

Çevre sorunları, yaşadığımız yüzyılın en önemli problemi olarak ekvatordan kutuplara kadar her bölgede kendisini göstermektedir. 22.ci yüzyıla yaklaşırken her geçen gün büyüyerek artan ve doğal kaynakları kullanılamaz hale getiren çevre sorunları, dünyanın geleceğini ciddi bir şekilde tehdit etmektedir. 1940’lı yıllarda 3 milyar civarında olan dünya nüfusu bugün 6 milyara ulaşmıştır. Ancak yaklaşık 50 yıllık bu süre içerisinde dünya nüfusunun iki kat artmasına karşın enerji üretimi dört kat artmıştır. Bu örnek enerji üretiminin ve üretim şeklinin dünyamız için gelecekte ne kadar önemli olduğunu vurgulamaktadır.

Çevre boyutuna yeterince önem verilmemesi dünyamızı ekolojik tehlikelerle yüzyüze getirmiştir. Bu konuda en önemli göstergelerden biri de fosil yakıtların yanması sonucu çıkan atmosferdeki CO2 miktarıdır. Bugün, dünyamızda sera gazlarının konsantrasyonlarındaki artışın iklim üzerine etkileri hakkında hâlâ önemli belirsizlikler mevcuttur (Böttcher, 1993). Ancak atmosferde CO2 ‘nin yanı ıra diğer sera gazlarında da artış bulunduğu, sera gazlarının moleküllerinin kızıl ötesi radyasyonu absorbladığı, artan kızılötesi absorbsiyonun da atmosferde su çevrimini, hava sirkülasyonunu ve ısı taşınımını etkilediği de kabul edilen temel gerçeklerdendir.

1880’li yıllarda dünyadaki CO2 konsantrasyonları 275 ppm Olarak belirlenmiş iken, 1980’de 339 ppm ve bugün ise 360 ppm’yi aşmıştır. Eğer fosil yakıt kullanımında bir değişiklik olmadığı takdirde, 2050’li yıllarda CO2 konsantrasyonunun 400 ppm’i aşacağı tahmin edilmektedir. Arz atmosferinin ısınmasına yol açan bu olumsuz durum özellikle 1970’li yıllardan itibaren dünya ülkelerini yeni çevre politikaları üretmeye zorlamıştır. 1985 Helsinki protokolu, 1987 Montreal protokolu, 1990 Londra anlaşması ve son olarak 3-4 Haziran 1992 tarihlerinde Brezilya’da yapılan konferanslar çevrenin önemini vurgulayan toplantılar olmuştur. Rio’da yapılan birleşmiş Milletler Çevre ve Gelişme Konferansı sonrasında yayınlanan bildiri “Ormanlar geleceğin kapitalidir” sözü ile son bulmaktadır (Rio Decleration, 1992). Bu anlamlı sözün yanısıra 21. yüzyılda dünya için yeni bir çevre sloganı hakim olacaktır. Bu ise bireysel çevre sorumluluğunu yerleştirecek olan “Global düşün, lokal hareket et” ilkesidir.

İşte görülüyor ki nefes alma ihtiyacını ve yaşamın gereği aktiviteler için gerekli ortamı sağlayan yeryüzü atmosferi ve burada oluşan hava kirlenmesi, çevre kirliliği içerisinde fevkalade önemli yer tutmaktadır.

Hava kirliliği nedeniyle yaşamın temel kaynağı olan suyun ve dolayısıyla içme suyu kaynaklarının geleceği de tehlike altındadır. Bu konuda en son örneği İskandinav ülkeleri oluşturmaktadır. İsveç’te bulunan 85.000 civarındaki gölün %16’sı hava kirliliği nedeniyle asitleşmeye maruz kalmıştır (Enviro, 1992). EMEP (European Air Pollution Monitoring Program) raporuna göre İsveç’te biriken kükürt ve azot bileşiklerinin %90’ı yabancı orijinlidir. Bu kaynak bölgeleri başlıca olarak Almanya, İngiltere ve Polonya’dır (Agren, 1991).

1.1. Hava Kirliliğinin Tanımı ve Tarihsel Geçmişi

Hava kirlenmesi çeşitli şekillerde tanımlanmaktadır. Bu tanımlardan birine göre hava kirlenmesi, genel şekli ile insanların çeşitli aktivitelerinden doğan ve sağlıklarının yanısıra kaynakların da kirlenmesine sebebiyet veren kirleticilerin atmosfere karışmasıdır. Diğer bir deyişle de hava kirlenmesi atmosferde canlıların sağlığına zarar verecek miktar ve sürede kirleticilerin birinin yada daha fazlasının bir arada bulunması şeklinde tanımlanır.

Yaşamın gereği aktiviteler için bir ortam olarak hizmet veren yerküre ve üzerindeki atmosferin kompozisyonu, iki milyar yıldan bu yana değişikliğe uğramış ve halen de uğramaktadır. Diğer bir deyişle yerkürenin gaz zarfının kompozisyonunda, insanoğlunun çevresi ile ilişkileri ve yaşayan canlı organizma ile atmosferin girişimleri sonucunda değişiklikler meydana gelmiştir. İşte hava kirlenmesi kavramı da böylece ortaya çıkmıştır. Jeolojik çağlarda yanardağ patlamaları ile başlayan doğal kirlenme daha sonraları insan aktiviteleri ile büyük boyutlara ulaşmıştır. İnsanoğlunun doğrudan ürettiği kirliliğin ateşin bulunmasıyla başladığını söylemek ise bir kehanet değildir. Ateşin bulunuşu, ısıtma ve ısınmanın başlangıcını oluşturmuştur. Bu konuda, literatürde belirgin hava kirliliğinin Milattan 500 yıl önceleri Pers mezarlarının bulunduğu türbelerde petrol yakılması suretiyle meydana geldiği belirtilmektedir. Ünlü şair Horace ise Roma tapınaklarında Milattan 100 yıl önceleri tütsü yapıldığını şiirlerinde konu etmiştir.

Atmosferin kompozisyonundaki değişikliklerin 20. yüzyılın başlarından itibaren görülmeye başladığı bilinmektedir. Özellikle 1940’lı yıllardan sonra endüstri ve teknolojide başlayan ilerlemeler, kirlenme olaylarını beraberinde getirmiştir. Bununla beraber yanma olayından kaynaklanan hava kirliliğinin ilk ortaya çıkışı 13. yüzyılda İngiltere’de olmuştur. Kral I. Edward, 1301 yılı kışında Londra’da aşırı bir şekilde duman ve kokuya sebep olduğu için ısınma için kömür yakılmasını yasaklamıştır.

Hava kirlenmesi üzerine yazılan ilk kitap ise Johm Evelyn tarafından İngiltere’de 1661 yılında basılmıştır. Aslında bu kitap insanların çevre problemlerine duyduğu ilginin ancak yaşanılan çevrenin bozulması sonucunda başladığının bir kanıtı olmuştur. 1875 yılında yine İngiltere’de hava kirliliği episodları sonucunda ölüm olaylarında büyük artışlar görülmüştür.

1930 yılında Belçika’nın Meuse Vadisi’nde meydana gelen trajik ölümler, 1948 yılında ABD Pennsylvania eyaleti Donora şehrinde yaşanan hava kirliliği sebebiyle olan ölümler bu konuda yaşanan en ilginç tarihsel olaylardır. 1948 yılında ABD Pennsylvania eyaletinde bir heri vadisinde bulunan Donora şehrinde 5 gün süre ile yaşanan durgun antisiklonik basınç paterninin yeryüzü üzerinde sebep olduğu şiddetli enverziyon, bu nehir vadisinde faaliyette bulunan sülfürik asit, çinko, çelik tel fabrikalarından çikan SO2 ve partikül emisyonlarını hapsederek 14 saat süre içerisinde 17 kişinin ölümüne sebep olmuştur (Bach, 1972; Perkins, 1974; Seinfeld, 1975). 1952 yılında Londra’da meydana gelen smog olayının sonrasında ise SO2 konsantrasyonunun 0,5 ppm’e, partikül madde konsantrasyonunun ise 4 mg/m3’e ulaştığı görülmüştür.bu şekilde ölümlere sebebiyet veren hava kirliliği olaylarının ard arda yaşanması, ülkeleri bu konuda yasal önlemler almaya zorlamıştır. Bu amaçla ilk yasal düzenlemenin ABD’de 1955 yılında Temiz Hava Yasası (Clean Air Act) adıyla yapıldığı, daha sonra ise 1956 yılında İngiltere’de ilk yasal düzenlemelere gidildiği görülmektedir. Dünya ülkeleri günümüzde emisyon indirimine gitmek üzere çeşitli anlaşmalar yapmaktadır. Hava kirlenmesi olayının bu tarihsel geçmişi esnasında ortaya çıkan klasik hava kirliliğine, fotokimyasal smog gibi daha ziyade araç emisyonlarının sebebiyet verdiği, modern sayılabilecek farklı bir kirlilik türü ilave olmuştur. Günümüzde, gelişmiş ülkelerde 2 veya 3 kişiye bir aracın düştüğü gözönüne alınırsa kontrolsüz araç emisyonlarının meydana getireceği kirliliğin önemi ortaya çıkmaktadır.

Çevre sorunları sosyal yaşamımıza artık öylesine yerleşmiştir ki günlük yaşamımızın terminolojisi içerisine sıcaklık enverziyonu, yüksek basınç alanı, sera etkisi, ozon tabakası vb. gibi kavramlar sık sık telaffuz edilir hale gelmiştir.

Böylesine güncelleşen hava kirlenmesi olayının incelenmesi ancak geniş akademik disiplin içeren özel eğitilmiş personeli de gerektirmektedir. Bu konuda yapılan çalışmaların birinde; fizik, biyoloji, tıp, mühendislik ve sosyal bilimlerin çevre probleminin çözümlerini bulmada araştırıcı bilim dalları olarak kabul edildiği ifade edilmiştir (Bach, 1972). Buna göre, fizikçiler ve araştırma mühendisleri yeni enerji kaynakları bulmak, geliştirmek; çevre mühendisleri, endüstriyel bacalar, araçlar, enerji santralleri gibi kirlilik kaynaklarından çıkan emisyonları önleyebilmek amacıyla kontrol teknikleri üzerinde çalışmalar yapmak; kimya mühendisleri, havadaki çeşitli kirleticileri tanıtmak, ölçme yöntemlerini geliştirmek, kirleticilerin arıtılması konusunda yöntem ve teknikler oluşturmak üzere çalışmalar yaparlar.

Hava kirliliği probleminin çözülmesi konusunda meteorolojistler, atmosfere ait bilgileri kullanarak kısa ve uzun mesafelerde kirletici konsantrasyon öngörülerini yapmak üzere matematik modeller geliştirirler. Hava kirliliğinin eğilimini, hava kirlenmesine yol açabilecek çeşitli ölçeklerdeki iklim olaylarını araştırırlar.

Biyologlar, hava kirlenmesinin bitkiler ve hayvanlar üzerindeki olumsuz etkilerini; tıp bilimcileri hava kirliliğinin sebep olduğu akut ve kronik sağlık problemleri üzerinde incelemeler yaparlar. Ekonomistler ise hava kirlenmesinin zararları sonucunda kontrol aygıtlarının optimum kullanımını hesaplayan maliyet-fayda modelleri hakkında; hukukçular ise kirliliğin önlenmesi konusunda gerekli yasaların düzenlenmesi üzerinde çalışmalar yaparlar.

Sonuç olarak hava kirlenmesi karmaşık bir olaydır. Bütün boyutları ile olayı bir kitapta ele almak olanaklı değildir. Bu nedenle bu kitapta, hava kirlenmesi; hava kirletici emisyon kaynakları ve envanterleri, hava kirleticiler, hava kirliliğinin global ve çeşitli etkileri, hava kirliliği meteorolojisi, hava kirliliğinin modellenmesi, hava kalitesi standartları konularını kapsayacak tarzda incelenmiştir.

2. ATMOSFER VE HAVA KİRLETİCİLER

2.1. Giriş

Atmosfer, gezegenimizin çevresini saran ve büyük miktarını azot ile oksijenin oluşturduğu bir gaz kütlesidir. Bileşimindeki azot ve oksijen bu kütlenin %99’unu oluşturur. Bilindiği gibi atmosferdeki tüm hava hareketlerinin kaynağı da elektromagnetik dalgalar yayan güneştir. Yaklaşık 150 milyon kilometre uzaklıktaki güneşten dünyamıza gelen bu enerji tüm güneş enerjisinin %20’si kadardır. Bu enerji daha ziyade görünür ve kısa dalga radyasyon şeklindedir. Dünyadan geri dönen enerji ise uzun dalgalı kızıl ötesi radyasyon şeklindedir. Güneş ışınları atmosfer sınırında bir radyant akı oluşturmaktadır. Güneş ışınlarının atmosferin tepesinde birim yüzeye dik bir şekilde meydana getireceği bu akıya güneş sabiti adı verilir. Güneş sabitinin değeri yaklaşık olarak 2.0 Kalcm-2 dak-1 yada 1353 watt m-2 ‘dir. Diğer bir deyişle bu sabit sayı, bir gram suyun sıcaklığını sıfır dereceden 2 dereceye yükseltmeye eşdeğer ısı miktarına karşı gelmektedir. Güneş radyasyonu bir elektromagnetik dalga hareketidir. Bu nedenle güneşin neşrettiği çeşitli dalga uzunluklarındaki ışınların tümü güneşin elektromagnetik spektrumu ile gösterilir. Şekil 2.1. güneşin spektrumundaki bu enerji dağılımını lineer bir frekans ölçeği üzerinde göstermektedir. Bu şekilden görüleceği üzere birim frekans başına en büyük şiddet yaklaşık 0,85 metrelik bir dalga uzunluğuna sahiptir. Bunların dışında dünyamızdan ve bulutlardan dışarı doğru giden radyasyon ise bir siyah cisim radyasyonu olarak kabul edilmektedir. Yer-atmosfer sisteminde eşdeğer siyah cisim sıcaklığı 252 K olarak belirlendiğine göre arz radyasyonunun en büyük şiddeti yaklaşık olarak 11.5µ’a yakın bir bölgede meydana gelir.

Sonuç olarak atmosferdeki tüm hareketlerin kaynağı olan güneşten gelen bu enerji arzın yüzeyine atmosfer içerisinden geçerek ulaşır. İşte bu geçiş esnasında çok az bir enerji absorblanır ve bu da atmosferin ısınmasına yol açar. Ancak enerjinin çoğu yer yüzeyinde absorblanır. Bunun sonucunda arzın yüzeyi atmosfer için temel bir ısınma kaynağı haline gelir. Isının miktarı ise çoğunlukla yüzeyin tipine bağlı olup yersel ve zamansal olarak da değişiklik gösterir. Isının eşit dağılmaması ise yatay hareketlere yol açar. Örneğin rüzgar bu yatay hareketlerin bir neticesidir. Ayrıca düşey hareketler de bulutları ve yağışı oluşturur. Netice olarak güneşten alınan enerji çeşitli aktiviteler içerisinde yer almakta ve daha sonra da atmosfer içerisinden tekrar uzaya dönmektedir.

Böylece dünyanın her bölgesinde gelen ve giden radyasyon bir denge içerisinde bulunmamaktadır. Radyasyon dengesi kuzey ve güney enlemleri için 400 enlemleri civarında oluşmaktadır. Diğer bir deyişle bu enlemin aşağısında gelen gidenden fazla, yukarısında ise tersi söz konusudur. Atmosferin genel sirkülasyonu, fırtınalar ve okyanus akıntılarının meydana getirdiği transformasyonlar ve alış-verişler atmosfer ve yer yüzeyi arasında enerjiyi dağıtmakta ve yer küre üzerinde bir denge oluşturmaktadır.

2.2. Atmosfer Tabakaları

Güneş ve dünya arasındaki ısı alış verişleri sonucunda atmosferin aldığı enerji kadar kaybetmekte olduğu da görülmektedir. Eğer gelen radyasyon giden radyasyondan daha fazla olsaydı dünyamız her geçen gün ısınacaktı. Bunun tersi durumun söz konusu olması halinde ise dünyamızın her geçen gün soğuması gerekecekti. Buradan da görülüyor ki atmosfer dünya çevresini bir örtü gibi sarmaktadır. Saydam olmayan atmosfer ışınları absorblayarak güneşten gelen enerjinin tamamının geri gitmesine mani olmaktadır. Böylece, atmosferin iç kısımları dışına oranla daha fazla ısınmakta ve tabakalı bir yapılaşma ortaya çıkmaktadır. Bu tabakalı yapı çeşitleri fiziksel büyüklükler gözönünde tutularak isimlendirilmiştir. Bunlardan en çok kullanılanı sıcaklık profiline göre olan tabakalaşmadır. Sıcaklık özelliğine göre atmosfer, yeryüzünden itibaren birbiri üstüne gelen ve birinden diğerine özellikleri farklı olan ardışık tabakaların bir süper pozisyonu görünümündedir. Bu yapıdaki atmosfer yukarıdan aşağıya doğru termosfer, mezosfer, stratosfer ve troposfer tabakalarından oluşur. Şekil 2.2. bu tabakaları göstermektedir. Buna göre atmosferin en üst tabakası termosferdir. UV radyasyonu, azot ve oksijen moleküllerinin ayrışması bu tabaka içerisinde meydana gelmektedir. Termosferin hemen aşağısında yer alan mezosfer ise 50 ile 85 km. yükseklikler arasında bulunur. Bu tabaka boyunca sıcaklık yükseklikle doğrusal bir şekilde düşerek 85 km.’de 175 K derecesine ulaşır. Bu atmosfer içerisindeki en düşük sıcaklık derecesidir.

106 m

105 m

Alçak frekans {

104 m

103 m

Yüksek frekans {

102 m

Çok yüksek frekans {

10 m

Ultra yüksek frekans

1 m

10 cm

1 cm

Kızıl Ötesi

01 cm

10-2 cm

10-3 cm

Görünür {

10-4 cm

Mor ötesi(UV) {

10-5 cm

X ışınları

10-6 cm

10-7 cm

10-8 cm

Gama ışınları

10-9 cm

10-10 cm

10-11 cm

Kozmik ışınlar

10-12 cm

Şekil 2.1. Elektromagnetik Spektrum.

Stratosfer ise troposferin üst sınırından ~50 km.’ye kadar olan bir bölgedir. Bu tabakanın en üst sınırındaki sıcaklığın yer yüzü değerine yaklaştığı görülür. Atmosferin en önemli tabakası olarak bilinen troposfer ise yer yüzeyi üzerinde 8-17 km. yükseklikler arasında bulunur. Özetle, atmosfer içerisinde, ortalama sıcaklık profilinin gözönüne alındığı radyasyonun doğrudan absorblandığı üç sıcak bölge dikkati çekmektedir. Bunlar yer yüzeyi, stratosfer ve termosferdir. Bu bölgelerde görünür ve kızıl ötesine yakın radyasyon yüzeyde absorblanmakta, aşağı stratosferde ozon tarafından absorbsiyon ve termosferdeki foto iyonizasyonun yol açtığı yüksek enerji absorbsiyonu meydana gelmektedir.

İklim ile ilgili tüm olaylar ise yer yüzeyi ve aşağı stratosfer arasında cereyan etmektedir. Bu aktif bölge, atmosfer kütlesinin yaklaşık %80’ini oluşturur. Bu nedenle de troposfer, meteorolojik olaylar bakımından atmosferin en önemli tabakası olarak bilinir. Bu tabaka içerisinde sıcaklığın yükseklikle azalmasının sebebi ise yer yüzeyinin güneş radyasyonunu absorblaması ve radyasyonun yerden tekrar yayılmasıdır. Bu tabakanın tepe yüksekliğine tropopoz adı verilmiştir. Tropopoz, yılın mevsimine ve enlemlere bağlı olarak değişiklik gösterir. Buna göre tropopoz, ekvatorda en yüksek ve kutuplara doğru en düşük olarak 8 ila 17 km. arasında yer alır. Bu yükseklik içerisinde sıcaklık yukarıda açıklanan sebepler sonucu yerden itibaren belirli bir düzen içerisinde azalma gösterir. Bu azalma miktarı nemli atmosfer halinde 0,64 0C/100 metre; kuru atmosfer hali için ise 0,98 0C/100 metredir. Bunun sonucunda tropopoz seviyesindeki sıcaklık yaklaşık olarak 217 K derecesine kadar düşer. Bu noktadan sonra da sıcaklık tropopozu takip ederek stratosferin üst sınırına kadar yükseklikle artmaya başlar.

Troposferin yer yüzeyine bitişik olan ve yüksekliği 1500 m’ye kadar değişebilen, bazı hallerde karışma yüksekliği olarak nitelenen kısmı ise hava kirliliği potansiyelini yönlendirmesi bakımından incelenmesine ihtiyaç duyulan en önemli bir tabakadır. Kirletici kaynakların gerek bu yükseklik içerisinde yer alması, gerekse de kirleticilerin difüzyon, dispersiyon ve taşınım gibi işlemlerin bu tabakada meydana gelmesi karışma yüksekliği bilgisini hava kirliliği model çalışmalarında önemli bir giriş büyüklüğü haline getirmiştir. Zira bu tabakanın büyüklüğü hava kirleticilerin içerisinde yer alacağı hacmi tayin etmektedir.

Atmosfer, sıcaklık profili yanısıra moleküler kompozisyon bakımından da bölgelendirilmektedir. Buna göre atmosfer iki genel bölgeye ayrılmıştır. Bunlar homosfer ile heterosferdir (Şekil2.3.). Homosfer tabakasının yüksekliği yer yüzeyinden itibaren 85-110 km.ye kadar çıkmaktadır. Ayrıca atmosfer, bu tabaka içerisinde kimyasal bileşimi bakımından homojen kabul edilmektedir. Bu durum büyük ölçüde atmosferin aşağı bölgelerindeki rüzgarlar ve türbülanslı hareketler sonucudur. Homosferin üzerinde yer alan heterosferde ise atmosferin bileşiminde çeşitli değişikler meydana gelmektedir. Bu bölgede OH, NO ve O3 gibi serbest elektron taşıyan kimyasal bakımdan etkin moleküller vardır. Bu moleküller absorbladıkları enerjiyi başka bir dalga boyunda geri gönderme özelliğine sahiptirler. Böylece heterosfer tabakası güneşten gelen yüksek enerjili fotonların şiddetlerindeki farklılıklar nedeniyle dört ayrı bölümde bulunur. Bunlar; sırasıyla 200 km.ye kadar ulaşan ve heterosferin en alt tabakasında yer alan moleküler azot hakimiyetinin görüldüğü tabaka; bunun üzerinde yaklaşık 1000 km.ye kadar da atomik oksijen tabakası; helyum bakımından zengin olup 3000 km.ye kadar uzanan üçüncü bir tabaka ile hidrojen tabaka adıyla bilinen dördüncü bir tabakadır. Bu son tabakanın yüksekliği ise 10000 km.ye kadar çıkmaktadır. Bununla beraber bu yüksekliğe ulaşabilmesine rağmen heterosferin, atmosfer kütlesinin %0,01’den daha azını oluşturduğu bilinir. Bütün bunların dışında heterosfer, güneş ışınlarının yüksek enerji taşıyan kısımlarını süzgeçlemesi nedeniyle yeryüzündeki yaşama önemli katkılarda bulunur.

Atmosfer bütün tabakalarında fotokimyasal reaksiyonlar gözönüne alınarak da incelenmektedir. Bu tür bir incelemede iki farklı kimyasal reaksiyon şekli söz konusudur. Bunlar normal gaz fazında meydana gelen reaksiyonlar ve fotokimyasal reaksiyonlardır. Gaz fazında meydana gelen kimyasal reaksiyonlar, stratosferden başlayarak termosferin alt bölümlerini içeren bir tabakada meydana gelir. 110 km.ye kadar ulaşan bu tabakaya kemosfer adı verilmiştir.

Atmosferin bütün tabakalarında fotokimyasal reaksiyonlar meydana gelebilmektedir. Bunun da sebebi fotokimyasal reaksiyon hızlarının sıcaklığa bağlı olmamasıdır. Atmosferin mezosfer ve termosferi içine alan bölgesinde fotokimyasal reaksiyonlar sonucunda oluşan çok sayıda elektron ve iyonların bulunduğu radyo dalgalarının yayılması bakımından önemli olan iyonosfer bölgesi de mevcuttur.

İyonosfer kendi içerisinde birim hacim başına düşen elektron sayısına göre çeşitli bölgelere ayrılmıştır. Bunlar D, E ve F bölgeleridir. Ancak bu bölgeler arasında kesin sınırlar bulunmamaktadır. Bu bölgeler arasındaki kalitatif farklılıklar atmosfer bileşenlerinin foto iyonizasyonuna dayanmaktadır. Örneğin azotmonoksit bileşenlerinin fotoiyonizasyonu D bölgesinde, oksijen moleküllerinin fotoiyonizasyonu E bölgesinde ve oksijen ile azotun fotoiyonizasyonu da F bölgesinde cereyan etmektedir.

140 -

120 - Termosfer

100 -

80 -

Mezosfer

60 -

40 -

Stratosfer

20 -

Troposfer

0 100 200 300 400 500

Şekil 2.2. Atmosferde Sıcaklığın Yüksekliğe Bağlı Olarak Değişimi

2.3. Havanın Doğal Kompozisyonu ve Hava Kirleticiler

Tablo 2.1.’de temiz ve kuru havanın doğal kompozisyonu bileşenlerin hacimsel yüzdesi ve konsantrasyon miktarları ile birlikte verilmiştir.

Tablo 2.1. Temiz ve Kuru Havanın Doğal Kompozisyonu

Bileşen

Hacim (%)

(ppm)

Azot

78.09

780900

Oksijen

20.94

209400

Argon

0.93

9300

Karbondioksit

0.0318

318

Su buharı

0.02

200

Neon

0.0018

18

Helyum

0.00052

5.2

Metan

0.00015

1.5

Kripton

0.0001

Hidrojen

0.00005

0.5

Azot monoksit

0.000025

0,25

Karbon monoksit

0.00001

0.1

Ksenon

0.000008

0.08

Ozon

0.000002

0.02

Amonyak

0.000001

0.01

Azot dioksit

0.0000001

0.001

Bu tablonun birinci sırasında yer alan ve iki atomlu bir molekülden oluşan azot gazı hacim olarak atmosferde %78,09 oranında bulunmaktadır. Azot belirli bir enerji eşiğinin aşılması gibi özel durumlarda reaksiyona girebilen bir gazdır. Orman yangınları gibi yüksek sıcaklık ve basıncın söz konusu olduğu şimşek gibi doğal atmosfer olayları esnasında ve ayrıca da yanma sonucunda meydana gelir. Oksijen ise atmosferde ikinci olarak bulunan bir gazdır. Hacimce atmosferin %20,94’ünü ve ağırlıkça da %23.21’ini kaplar. Oksijen azottan farklı olarak çok reaktiftir. Bunların dışında kalan gazlar atmosferde %1’den daha azdır. Bunlardan tek atomlu olan argon, atmosferde bulunan üçüncü gazdır. Aynı zamanda atmosferde en bol bulunan asal gazdır.

Helyum, neon, kripton ve ksenon gazları argon gibi ataletli gazlardandır. Ksenon asal gazlar içerisinde en kolay bileşik veren gazdır. Bu gazın çok sayıda bileşiği bulunur. Xe F2 (diflorür), Xe Fe (tetraflorür) bu bileşiklerden birkaçıdır. Ozon ise sıvı halde mavi-lacivert, katı halde mor-siyah ve gaz halde iken mavi renktedir. Kararsız bir bileşik olan ozon kolayca O2’ye dönüşebilmektedir. 200-230 nm UV ışığın taşıdığı enerji bu dönüşümü sağlayabilmektedir. CO ise renksiz kokusuz zehirli bir gazdır. Atmosferde karışan CO2’nin geri dönmesine karşılık CO geri dönemez. Troposferdeki su buharı miktarı ise çok değişkendir. Coğrafik duruma, su yüzeylerine yakınlığına ve hava sıcaklığına bağlıdır. Kurak bölgelerde 200 ppm, sıcak nemli iklimlerde ise 60000 ppm değerlerinde bulunabilmektedir.

Renksiz karakteristik kokulu bir gaz olan amonyak ise atmosferde çok küçük oranda bulunur. Amonyak, aynı zamanda ilkel atmosferin de ana bileşeni olarak kabul edilmektedir. NH3 suda çözülebildiği ve daha ziyade yer yüzeyi civarında bulunduğu için atmosferdeki ömrü oldukça kısa olup bir hafta mertebesindedir. Amonyakın yıllık üretim miktarının 10563.109 kg. olduğu hesaplanmıştır (Butler, 1979).

Temiz havaya ait özelliklerin yanısıra kirlenmiş bir şehir atmosferinin bileşenleri incelendiğinde bu bileşenlerin yüksek değerlere ulaştığı görülebilir. Tablo 2.2. kirlilik özellikleri farklı olan Chicago ve New Orleans gibi iki A.B.D. şehrine ait SO2, NO2 ve CO değerlerini göstermektedir (Stern, 1977).

Tablo 2.2. Chicago ve New Orleans Şehirlerinde Kirlilik Konsantrasyonları

Konsantrasyon (ppm)

Şehir

Geçerli Veri (gün)

2 Yıllık Ortalama

Günlük Maks.

Kükürt Dioksit (SO2)

Chicago

New Orleans

618

472

0.135

0,010

0,79

0,06

Azot Dioksit (NO2)

Chicago

New Orleans

646

525

0,042

0,019

0,13

0,05

Karbon Monoksit (CO)

Chicago

New Orleans

244

53

7,6

4.4

19

13

Böylece kirli atmosfer ile temiz bir atmosfer kıyaslandığında aşağıdaki tablo ortaya çıkmaktadır. Tablo 2.3. bu farkı oransal şekilde açıklamaktadır.

Tablo 2.3. Kirli Atmosfer İle Temiz Atmosfer Halinin Kıyaslanması

Kirletici Oran

Temiz Hava Değeri (ppm)

Kirli Hava Değeri (ppm)

Oran

CO2

318

400

1.3

CO

0,1

40-70

400-700

SO2

0,0002

0,2

1000

CH4

1,5

2,5

1,3

NOx

0,001

0,2

200

NH3

0,01

0,002

Kirli ve temiz hava örneklerinin birbirlerine oranlarına bakıldığında en büyük değerin kükürt dioksit üzerinde olduğu görülmektedir. SO2 için 1000’e ulaşan bu oran, CH4 ve CO2 için 1,3 ‘e kadar düşebilmektedir.

3. HAVA KİRLİLİLİĞİ KAYNAKLARI

3.1. Giriş

Hava kirliliğine yol açan kaynaklar temel özellikleri göz önüne alınarak iki ana grupta değerlendirilmektedir. Bunlar; doğal hava kirliliği kaynakları ve antropojenik hava kirliliği kaynaklarıdır.

Bu iki temel kaynak türü içerisinde insan yapımlı olan antropojenik kaynaklar en etkin olanıdır. Bununla beraber doğal kaynakların da emisyon miktarları bakımından dünya genelinde hiç de küçümsenmeyecek bir paya sahip olduğu da bir gerçektir.

3.2. Doğal Hava Kirliliği Kaynakları

Doğanın kendisinde bulunan hava kirliliği kaynakları; başlıca olarak volkanlar, tozlar, orman yangınları, okyanus spreyleri ve buharlaşmadır. Bu beş temel kaynak elemandan oluşan kaynaklardan atmosfere çeşitli miktarlarda gaz ve partikül halinde emisyonlar yayılmaktadır. Aktif yanardağlardan, ormanlarda çıkan yangınlardan, çöllerde rüzgarlarla taşınan tozlardan ve büyük su yüzeylerinden atmosfere her gün milyonlarca ton emisyon neşrolmaktadır. Tablo 3.1. doğal hava kirliliği kaynaklarından atmosfere yayılan partikül emisyonların tahmini miktarlarını vermektedir.

Tablo 3.1. Bazı Doğal Hava Kirliliği Kaynaklarından Atmosfere Neşredilen

Tahmini Partikül Emisyon Miktarları

Kaynak

Tahmini Emisyon

(Milyon ton/yıl)

Volkanlar

25 – 150

Orman Yangınları

1 – 50

Okyanus Spreyleri

300

3.2.1. Volkanlar

Yer kabuğundaki değişimlerle ortaya çıkan volkanik faaliyetler esnasında meydana gelen gaz ve partiküller atmosferde fon kirliliği denilen seviyeleri oluşturur. Volkanlar, rasgele zamanlarda yada sürekli bir şekilde önemli miktarlarda kükürt dioksit ve partiküler madde neşreden birer kaynak olma özelliğine sahiptirler.

Atmosferin radyasyon dengesini olumsuz yönde etkileyebilecek özellikleri nedeniyle volkanlar doğal hava kirliliği kaynakları içerisinde ön planda yer alırlar. Tablo 3.1; global olarak volkanlardan atmosfere günlük olarak neşredilen emisyonların yaklaşık 10.000 ton civarında olduğunu göstermektedir.

3.2.2. Tozlar

En büyük partikül kaynaklarından biri olan çöl bölgelerinde kalın kum tabakaları rüzgarlarla taşınabilmektedir. Kuzey Afrika üzerinde meydana gelen kum fırtınalarının büyük ölçekli hareketlerle Orta Avrupa’ya kadar taşındığı uydu fotoğrafları ile kolaylıkla izlenebilmekte, alıcı bölgelerde yüksek miktarlarda toz konsantrasyonlarının ölçülmesi ile de bu taşınma açık bir şekilde belirlenebilmektedir. Yine sinoptik ölçekli sistemlerle Afrika’dan Karayipler’e kadar taşınan tozların yıllık miktarının 300-400 megaton mertebesinde olduğu tahmin edilmektedir. Bunların yanısıra toz konsantrasyonlarının yıl içerisindeki değişimleri de ilginç sonuçlar vermektedir. Örneğin, Barbados’un doğu sahillerinde alınan toz örnekleri Haziran ve Ağustos ayları arasında en yüksek konsantrasyonlara ulaşmaktadır. Bunun da sebebinin kuzeydoğu Alize rüzgarları ile Afrika’dan taşınma olduğu bilinmektedir (WMO, 1985). Bu faktörlerin dışında kuru hava esnasında tozların rüzgarlarla savrulmasına toprak erozyonu da neden olmaktadır. Sadece bu şekilde dünya üzerinde üretilen tozların günlük miktarlarının 20.000 ton ile bir milyon ton arasında değişmekte olduğu tahmin edilmektedir.

3.2.3. Orman Yangınları

Orman yangınlarının asılı partiküler madde olarak en önemli durağan kaynaklardan olduğu bilinir. Bu yangınlar yoluyla atmosfere büyük miktarlarda duman ve eser gazlar neşrolur. Orman yangınları yoluyla atmosfere neşredilen emisyonların günlük değerinin 400.000 ton civarında olduğu bulunmuştur. Bununla beraber ormanların yanması insan kaynaklı olduğu gibi yıldırım gibi doğal etkiler sonucu da olabilmektedir.

3.2.4. Okyanus Spreyleri

Okyanuslar ve denizler üzerinde tuz spreyleri şeklindeki oluşumlar, buharlaşma ve rüzgarlarla atmosfere transfer edilirler. Hava-deniz etkileşimini sağlayan mekanizma bu spreylerin meydana gelişini ve hareketini düzenlemektedir.

3.2.5. Buharlaşma

Eser gazların önemli bir kısmı okyanus ve büyük su yüzeylerinden buharlaşma yolu ile atmosfere transfer olurlar. Okyanusların önemli elemanlarından biri olan plankton bitkileri okyanusları CO2 için birer kuyu bölgeleri olsalar dahi plankton bitkilerin gelişimleri esnasında CO2 kaynağı durumunda olacaktır. Bunların dışında orman alanlarının, fotokimyasal reaksiyonlar esnasında buharlaşma özelliğine sahip hidrokarbonları atmosfere terk etmesi de, ormanları hidrokarbonlar bakımından birer kaynak durumuna getirmektedir.

3.3. Antropojenik Hava Kirliliği Kaynakları

İnsanoğlu tarafından oluşturulan hava kirliliği kaynakları çeşitli şekillerde sınıflandırılmaktadır. Kaynakların konumlarına göre yapılan sınıflandırma üç gruptan oluşur. Bunlar;

Noktasal kaynaklar,

Alansal kaynaklar ve

Çizgisel kaynaklardır.

Bu sınıflandırmaya göre enerji santralleri, petrol rafinerileri ve uzun bacalı tüm fabrikalar noktasal kaynaklar grubu içerisinde değerlendirilirler. Yerleşim bölgeleri, iş merkezleri, hastaneler ve okullar gibi daha ziyade ısınma ağırlıklı kaynak özelliği gösteren birimler ise alan kaynaklarına aittir. Üçüncü kaynak türü olan çizgisel kaynaklar ise araç emisyonlarının sebep olduğu trafik yüklerine karşı gelir. Yukarıdaki sınıflandırmanın dışında hava kirleticileri temel kaynak özellikleri itibariyle de gruplandırılmaktadır. Kalitatif olarak daha etkin olan bu tür bir sınıflandırmada motorlu araçlar, endüstriyel tesisler, enerji birimleri ve konut ısıtılması ile ortaya çıkan emisyonlar bu tür bir sınıflandırmanın temel elemanları olarak kabul edilir. bir örnek olarak A.B.D.’de sadece birincil kirletici kaynaklar itibariyle meydana gelen hava kirliliği emisyonlarının bir istatistiği Tablo 3.2.’de verilmiştir. Bu tabloya göre en etkin emisyonları motorlu araçlar tarafından oluşturulmaktadır. Toplam yüzde 60 olan motorlu araçları, %17 ile endüstri, %14 ile enerji tesisleri ve %6 ile de konutların ısıtılmasından doğan emisyonlar izlemektedir.

Bununla beraber bu tablo ülkeden ülkeye değişebildiği gibi aynı ülkenin şehirleri arasında da farklılık gösterebilir. Ülkelerin gelişme düzeyleri, teknolojik ilerlemeler vb. faktörler bu tablonun değişmesine etki yapar.

Tablo 3.2. A.B.D.’de Hava Kirletici Emisyonların Birincil Kaynakları

(Milyon ton / yıl) (Bach, 1976)

Kaynak

Karbon Monoksit (CO)

Kükürt Oksitler ( SOx)

Hidro Karbonlar (HC)

Azot Oksitler (NOx)

Par.

T.

Top. Y. (%)

Motorlu Araçlar

66

12

86

60

Endüstri

23

17

Enerji Santrali

12

20

14

Konut Isıtılması

Diğer

Toplam

72

26

19

13

12

142

100

3.3.1. Motorlu Araçlar

Tablo 3.2.’ye göre karbon monoksit, hidrokarbon ve azot oksitler bakımından en yüksek emisyonlar araçlar tarafından oluşturulmaktadır. Örneğin, karbon monoksit üreten başlıca kirletici kaynaklar arasında motorlu araçlar %66 ile birinci sırada yer almaktadır. Motorlu araçlar %12 ile en yüksek hidrokarbin emisyonuna ve %6 ile de en yüksek azot oksit emisyonuna sahip bulunmaktadır. Bunlardan başka özellikle otomobillerin sebep olduğu kurşun, arsenik ve aldehitler motorlu araç emisyonları içerisinde ön plandadır. 1991 kayıtlarına göre dünyadaki toplam 431 milyon otomobilin %68’i A.B.D., Japonya, Almanya, İtalya, Fransa ve İngiltere’de bulunmaktadır. A.B.D. 190 milyon otomobil ile birinci sırada yer alırken nüfus bakımından dünya ülkeleri arasında 17.ci sırada olan Türkiye otomobil sayısı bakımından 30.cü sırada bulunmaktadır.

Ülkemizde 1991 kayıtları itibariyle 1.650.000 otomobil düşmektedir. Yaklaşık üç milyarlık nüfusu ile dünya nüfusunun %56’sını bulunurken dünyadaki tüm otomobillerin %38.8’i Avrupa ülkelerinde bulunduğu görülmektedir. Araç sayısı bakımından Avrupa’yı %36 ile Kuzey Amerika izlemektedir.

Dünyada nüfusa oranla otomobil sayısı en az olan ülke Bangladeş’tir. Bu ülkede bin kişiye ancak 0,34 otomobil düşmektedir (Statistical Yearbook, 1992). A.B.D.’de 1950 yılında eyaletler arasında yollar henüz inşa edilmeden önce ülkedeki motorlu araç sayısı 49 milyon ve 62 milyon da ehliyetli sürücü bulunmaktaydı. 1990 yılında durum tersine dönmüş ve motorlu araç sayısı 190 milyona ulaşırken ehliyetli sürücü sayısı 167 milyonda kalmıştır. Yani karayollarında 23 milyon daha fazla araç seyahat etmektedir (Chafee, 1992). Şehir içi toplu taşımacılığı ile ilgili olarak da A.B.D. ile Avrupa ülkeleri arasında farklılık vardır. Avrupa’da şehir içinde taşımacılık %50 oranında toplu taşımacılık ve bisiklet gibi araçlarla yapılırken A.B.D.’de bu oran %15 civarındadır (Chafee, 1992).

Motorlu araçlar nedeniyle meydana gelen en önemli emisyonlar sırasıyla CO, HC ve azot oksitlerdir. Bunların yanısıra benzinli araçlarda çıkan kurşun kalıcılığı nedeniyle üzerinde en çok durulan bir kirletici olmaktadır. Bu nedenle dünya ülkeleri araç emisyonlarının miktarını ve tehlikesini azaltmak üzere çalışmalar yapmaktadır. 1974 dünya petrol krizi sonrasında daha az yakıt kullanan araç yapımı ön plana çıkınca karbüratör sistemlerinde devrim niteliğinde gelişmeler meydana gelmiştir. 1989 yılında üretilen EC-1 isimli yeniden formule edilmiş benzinde kurşun tamamen yok edilmiş ve bunun yerine bir başka oktan zenginleştirici olan MTBE (Metil butil eter) kullanılmıştır. MTBE performansı arttırmakta ve daha temiz bir karışım meydana getirmektedir. Ayrıca aromatikler %50 oranında düşürülmüş, kükürt miktarı da %80 azaltılmıştır. Yüksek performasyonla araçlar için ise EC-P (premium) isimli formul ARCO firmasınca 1990 yılı sonlarında satışa sunulmuştur. EC-P testler geleneksel yakıtlara göre EC-P CO’yu %28 oranında azaltmıştır. Egzost hidrokarbonlarının ise %21 oranında azaldığı bulunmuştur. Bu suretle Güney Kaliforniya’da hava kirliliği emisyonlarının günde yaklaşık 150 ton azaldığı tahmin edilmektedir.

Alternatif yakıtlardan metanol ise çeşitli sorunlara neden olmaktadır. Kokusuz, tatsız ve toksit olan bu gaz yer altı suları için tipik bir kirletici olarak kabul edilir.

Metanol, alevle yanar ve çok miktarda formaldehitin çıkmasına neden olur. Bununla beraber formaldehit’in ne kadar etki yaptığı ise henüz belirlenmemiştir. A.B.D.’nin Kaliforniya eyaletinde yapılan planlamaya göre 1998 yılından itibaren yeni araçların %2’si sıfır emisyonla olacaktır. 2003 yılından itibaren de bu oranın %10’a çıkarılması planlanmıştır (Williams, 1992).

3.3.2. Endüstri

Hava kirliliği içerisinde endüstrinin payı ülkeden ülkeye değiştiği gibi ülkelerin endüstride kullandığı teknolojiye göre de değişkenlik göstermektedir. Tablo 3.2.’ye dikkat edildiğinde A.B.D. örneğinde hava kirliliği içerisinde endüstrinin payı %17’yi bulmaktadır. Bu payın genel olarak içeriğini net bir şekilde görebilmek için endüstriyel kirliliği oluşturan temel elemanlar ile ve bu kaynaklardan çıkacak emisyonları incelemek faydalı olacaktır.

3.3.2.1. Demir çelik ve metal endüstrisi

Bu endüstri içerisinde meydana gelen başlıca kaynaklar; yüksek fırınlar, çelik fırınları, tasfiye fırınları ile metal kaplama ve ocaklardır. Bu fırınlardaki erime işlemleri sonucunda ise CO, toz, kül, metal oksit ve metal fümeler çıkar. Ayrıca metalin cinsine göre de ergime işlemi sonucunda SO2, kurşun ve fümeler çıkacaktır. Kaplama işlemlerinde ise çoğunlukla mist ve buharın meydana geldiği görülür.

3.3.2.2. Maden endüstrisi

Maden endüstrisinde önemli emisyon kaynakları, fırın9lama işlemlerinde kullanılan sistemlerdir. Bunların başında fırınlar ve kurutucular gelir. Bu işlemlerde ise duman ve fümeler ile madenin türüne göre de toz SO2 yada CO gazı oluşur.

3.3.2.3. Kimya endüstrisi

Bu endüstriye ait en temel kaynak kimyasal termik işlemlerdir. Kimya endüstrisinin hemen her çeşit hava kirliliğine sebep olması bu termik işlemler nedeniyledir. Bu işlemler esnasında tozlar ve fümeler de çıkar. Bu kimyasal maddelerin emisyonu proseslerin çeşitli safhalarında meydana gelebilmektedir.

3.3.2.4. Petrol endüstrisi

Rafinerilerdeki buharlaşma, parçalanma gibi işlemler petrol endüstrisindeki başlıca emisyon kaynaklarını oluşturur. Bu nedenle petrol rafinerilerinde her türlü hava kirlenmesi olayı meydana gelir. Petrol ürünlerinin buharlaşma sonucunda, çamurdan meydana gelen kül, buharlar ve parçalanma işlemleriyle oluşan koku, toz ve mistler, ısıtma tesislerinde yakıtların yanmasından oluşan SO2 ve duman petrol endüstrisinin tipik kirlilik türlerindendir.

3.3.2.5. Kağıt endüstrisi

Kağıt endüstrisinde kullanılan kağıt hamurunun işlenmesi esnasında yüksek miktarlarda buhara gereksinme duyulur. Buharın elde edilmesinde kullanılan fosil yakıtlar nedeniyle de SO2 kirliliği söz konusudur. Kağıt hamuru ve benzer ürünlerin kaynağı olan bu endüstride diğer önemli emisyon kaynakları ise kireç fırınları ile ergitme tanklarıdır. Dolayısıyla yanma sonucunda çıkan emisyonlara ilave olarak kağıt-baskı gibi işlemler nedeniyle oluşan organik çözeltiler, kimyasal tozlar ve kurşun oksitler de bu sektördeki başlıca kirliliği oluştururlar.

3.3.2.6. Tekstil endüstrisi

Tekstil endüstrisinden çıkan en önemli kirleticiler çoğunlukla kumaş üzerindeki işlemler esnasında çıkmaktadır. Kumaş üzerinde yapılan çeşitli işlemler ise tozlar, SO2, organik buharlar ve mistlerin çıkmasına sebebiyet verir.

3.3.2.7. Lastik endüstrisi

Kaplama ve karıştırma işlemlerinin hakim olduğu bu endüstriden çıkan ve önemli hava kirleticiler toz ve karbon siyahı emisyonları ile organik buharlardır.

3.3.2.8. Cam endüstrisi

Cam fırınları ve cam yünü üretimi emisyon kaynakları olup bu endüstriden ise H2SO4 mistleri, toz, alkali oksitleri ve reçine aerosolleri kirletici olarak çıkar.

3.3.2.9. Çimento endüstrisi

Çimento endüstrisinde hakim kirletici partikül olup bunun yanısıra yakıt kullanımı nedeniyle de kükürt, azot ve karbonlu oksitler kirlilik yaratmaktadırlar. Döner fırınlar, kurutucular bu endüstri tipinin başlıca emisyon kaynağını oluştururlar.

Bu nedenle de proses ve alkali tozlar da başlıca kirleticilerdir. Çimento tanecikleri küçük boylu olmaları nedeniyle solunum sistemi için büyük bir tehlikedir. 1 milyon ton/yıl kapasiteli bir çimento fabrikasında baca gazlarının 1 saatte taşıdığı toz miktarının yaklaşık 15 ton olması bu fabrikaların yaratacağı tehlikenin bir göstergesidir. Bu nedenle çimento fabrikalarının baca gazlarının tutulmasında mutlak suretle yüksek verimli filtrelere yer verilmelidir. Elektrofiltreler bu konuda en iyi çalışan sistemler olarak kabul edilmektedir.

3.3.3. Enerji Santralleri

Günümüzde elektrik enerjisinin üretiminde kullanılan yakıtlar içerisinde en ön planda kömür ve petrol gibi fosil yakıtlar gelmektedir. Örneğin, A.B.D.’de elektrik enerjisinin %90’ından fazlası kömür ve petrolden elde edilir. bu yakıtlar içerisinde bulunan en önemli elemanın kükürt olması sebebiyle enerji santralleri, yüksek miktarlarda yakıt kullanmaları nedeniyle en fazla SO2 kirlenmesine yol açan kirletici kaynaklar olmaktadır. Bütün dünyada enerji ihtiyacının giderek artış göstermesi ve fosil yakıt kullanımından vazgeçmeyen politikalar nedeniyle kükürt bileşikleri bakımından dünyamızın geleceğini tehdit etmektedir. Bunun sonucu olarak, kükürt dioksit ve azot oksitler toprak ve suyun asitleşmesine sebep olan elemanlar olmaktadır. Bu nedenle enerji santralleri hava kirleticilerin uzun menzil taşınımına yol açmaları bakımından günümüzün en kritik hava kirliliği yaratan kaynakları olmuş ve olmaya da devam etmektedir.

3.3.3.1. Asit Yağmurları

Asit yağmurları, dünya üzerindeki endüstriyel faaliyetler ve enerji tesislerinin artışı ile birlikte ortaya çıkan bir sonuçtur. Bu oluşum, insan sağlığına, toprak asidifikasyonu suretiyle doğal bitki örtüsü, göller, nehirler gibi yüzeysel su kaynakları üzerinde kendisini hissettirmektedir. Kükürt bileşiklerinin yağmur suyunun asitleşmesindeki payı 2/3’tür. 1/3 oranında ise azot bileşikleri sorumludur. Bu suretle kükürtten gelen kirlenme tehlikesi daha büyük olacaktır. Asitleşme esasen kükürt ve azot kirleticilerin endirekt bir etkisidir. Ayrıca, sülfat, nitrat ve hidrojen iyonları yer yüzeyine ulaştıklarında ıslak birikmeye uğrarlar. Enerji santrallerinden neşredilen SO2, NOx ve HC atmosferde kimyasal bir dönüşüme uğramadan da yüzeyde birikebilirler. Bu kirleticiler yağış ile reaksiyona girerek asit yağmurlarına yol açarlar.

Asit yağmurlarının geçmişine bakıldığında bunların daha çok 20. yüzyılın ikinci yarısından itibaren dünyanın birçok bölgesinde etkili hale geldiği görülür. Aslında bu konu ilk kez 1853 yılında bir İngiliz kimyacısı tarafından tespit edilmiştir. R.A. Smith, Manchester şehri çevresinde asit yağmurları hakkındaki bulguları bir raporla da yayınlamıştır (Seinfeld, 1986).

Günümüzde asit yağmurları sonucunda meydana gelen zararlar, ülkeler arasında da ciddi sorunların doğmasına da yol açmaktadır. A.B.D.-Kanada; İskandinav Ülkeleri-İngiltere arasında Doğu Avrupa ülkeleri ile çevre ülkeler arasındaki ihtilaflar bunlardan sadece birkaçıdır. Örneğin, İskandinavya’da onbinlerce gölün asitleşmesinin yanısıra Orta Avrupa’da orman alanları da asit yağmurlarından kötü bir şekilde etkilenmektedir. Bunlardan flora ve faunaya olan zararlar kabul edilemeyecek kadar yüksektir. Bunun yanısıra milyonlarca insanın içme suyunun sağlandığı yer altı suları dahi asidik olmakta ve metal konsantrasyonların dünyanın bir çok bölgesinde tehlike sınırlarını aştığı ortaya çıkmaktadır. Eğer kirlenmenin bugünkü seviyede devam etmesine izin verilirse yakın gelecekte tolere edilemeyen kayıplara ulaşmamız kaçınılmaz olacaktır.

İşte bu nedenlerden dolayı yüksek miktarlarda fosil yakıt kullanan termik santrallerin risk analizleri ve yer seçimi planlaması büyük önem kazanmaktadır. A.B.D.’de Çevre Koruma Dairesi (EPA) termik santrallerin yer seçiminde uygulanması gereken yöntem ve kuralları belirlemiştir.

Sonuç olarak yüksek bacalardan çıkan emisyonların sebep oldukları asit yağmurları yanısıra atmosfer – bitki örtüsü – toprak yüzeyleri arasındaki kuru ve yaş birikme yolu ile taşınma işlemleri son yıllarda ön planda yer alan araştırma konuları arasındadır.

3.3.4. Konutların Isıtılması

Konut ısıtılmasında ve enerji temininde kullanılan fosil yakıtlar içerisinde en büyük pay kömür ve petrole aittir. Kullanılan yakıtın kalitesi bu tür kaynaklardan gelen hava kirliliği üzerine çok fazla etki yapmaktadır. Son yıllarda özellikle kış mevsimlerinde başta büyük şehirlerimiz olmak üzere çok sayıdaki çarpık yerleşimin hakim olduğu, endüstri ağırlıklı şehirlerde SO2, TAP (Toplam asılı partikülar madde) konsantrasyonlarının hava kalitesi standartlarının birkaç katını aşması olağan hale gelmiştir.

Dünyanın çeşitli bölgelerinde çıkarılan ham petrol kükürt yüzdesi bakımından farklılıklar göstermektedir. Tablo 3.3. kükürt içeriği itibariyle en kaliteli petrolün Cezayir’de bulunduğu ve kükürt yüzdesi bakımından en kötü ham petrolün ise Kuveyt ile en yüksek ihracatçı ülke olan Suudi Arabistan’da olduğunu görmekteyiz. Kömür bakımından ise durum oldukça farklıdır. Avrupa’da kömür üreticisi ülkeler içerisinde ise en yüksek kükürt içerikli kömür üreticisi %5-6 ile Yugoslavya’dır (Agren, 1991).

Tablo :3.3. Ham Petrol İhracatçısı Ülkeler ve Kükürt Özellikleri

Ülke

İhracat miktarı (M ton)

Kükürt Yüzdesi

S. Arabistan

146

1.8 – 2,9

İran

96

1,4 – 1,6

Libya

55

0,2 – 0,5

Nijerya

41

0,2 – 0,5

Irak

36

1,9 – 2,1

Kuveyt

36

2,5

Cezayir

16

0,14

B.A.E.

10

0,8

Katar

10

1,2

Venezuela

3,0

Rusya

1,7

K. Denizi

0,16 – 0,4

Tablo 3.4. Avrupa’da Başlıca Kömür Üreticisi Ülkeler

Ülke

Kükürt Yüzdesi (%)

İngiltere

1,6

Almanya

1,2

Polonya

1 – 2

Yugoslavya

5 – 6

3.4. Antropojenik Emisyonların Önlenmesi İçin Çareler

Antropojenik emisyonları yaratan gerek mobil (hareketli) ve gerekse durağan (hareketsiz) kaynaklardan yayılan kirleticiler belirli usullerle önlenmelidir. Bunları kısaca kaynak tipine göre özetleyelim:

Mobil Kaynaklar

Azot oksitler (NOx) hidrokarbonlar (HC) ve karbon monoksit araçlardan yayılan başlıca kirleticilerdir.

Bu emisyonların önlenmesi için iki temel yol önerebiliriz. Bunlar;

ulaşım tiplerinin değiştirilmesi, oto yollarda hız üst limitlerinin aşağı çekilmesi,

Egzost gazlarının temizlenmesi, üç yollu katalizörlerin kullanımına geçilmesi ve bu yönde motor tasarımlarının geliştirilmesidir.

Durağan Kaynaklar

Kükürt dioksit (SO2) ve azot oksitler (NOx) bu kaynaklardan yayılan başlıca kirletici emisyonlardır.

Bu emisyonların önlenmesi için de aşağıdaki yöntemlere ihtiyaç vardır. Bunlar;

Daha az kirleten yakıtların kullanılması (kömür ve sıvı yakıtlara desülfürizasyon uygulanması, doğal gaz kullanımı, düşük kükürtlü kömür ve sıvı yakıtlara yönelme),

Fosil yakıt kullanımının azaltılması (enerji tasarrufu, daha verimli enerji kullanımı, yenilenebilir enerjilere yönelme),

Yanmadan meydana gelen kirliliğin azaltılması (yanma veriminin artırılması),

Endüstriden kaynaklanan emisyonların azaltılması (yeni teknolojilerin kullanımı,

SO2 için desülfürizasyon, NOx için denitrifikasyon yapılması ve

Katı yakıtların gazlaştırılması, akışkan yatak gibi yanma teknolojilerine yönelmedir. Uygun büyüklükteki kömür taneciklerine akışkan özellikleri kazandırılarak Newtonian olmayan akışkan halindeki yakma işlemi diğer deyişle akışkan yatakta yakma, günümüzde en iyi yöntem olarak kabul edilmektedir (Ekinci, 1993).

4. HAVA KİRLETİCİLER

Hava kirleticiler atmosferde çok değişik şekillerde bulunabilmektedir. Bu çeşitlilik sebebiyle kirleticilerin sınıflandırılmasına gereksinme duyulur. Bunlardan en önemlileri kirleticilerin atmosferde yer alış durumları ile fiziksel özelliklerine göre yapılan sınıflandırmalardır. Kirleticiler atmosferde yer alış durumlarına göre birincil ve ikincil kirleticiler şeklinde iki temel sınıfta toplanırlar.

Birincil kirleticiler kaynaklardan atmosfere doğrudan neşredilen kirleticilerdir. Oysa ikincil kirleticiler atmosferde bulunan birincil kirleticiler ile atmosferik özellikler arasındaki kimyasal girişimler sonucunda meydana gelirler.

Birincil kirleticiler içerisinde SO2, NO, CO ve H2S ve ardışık olarak da SO2, NO2, CO2, HF, NH3 ve Cl2 yer alırlar. Organik gazlar ise genel şekli ile hidrokarbonlar ve aldehitlerden oluşur. Hidrokarbonlar; alifatik, olefinik ve aromatik ve polisiklik aromatik şeklinde sıralanırlar (Warner, 1991). Hidrokarbonlar reaktiflik derecesine göre çeşitli gruplar içerisinde de sınıflandırılmaktadır. Bunlar içerisinde aromatik ve alifatik olmak üzere iki grup kirletici yer alır. Bunlar aromatik hidrokarbonlar reaktif olmayıp kanserojen özelliğine sahiptirler. Bunlara en iyi örnek PAN (Peroksiasetil nitrat) gösterilebilir. Pan klasik olarak peroksi karbonil şeklindeki oksitlenmiş hidrokarbonların NO2 ile reaksiyonundan meydana gelir (Warner, 1991). Alifatik hidrokarbonlar içerisinde Alkanlar doymuş yani reaktif değillerdir. Oysa alken ve alkinler ise doymamış hidrokarbonlardır. Partiküller ise, genel olarak katı ve sıvı şeklinde bulunurlar.

4.1. Birincil Kirleticiler

4.1.1. Kükürt Oksitler

Gaz halindeki kirleticiler arasında kükürt oksitler en çok bilinen birincil hava kirleticilerdendir. Bunlar çoğunlukla durağan kaynaklarda fosil yakıtların yanması sonucunda meydana gelirler. Antropojenik kükürt oksitlerin %80’inden fazlasının durağan kaynaklardan meydana geldiği bilinmektedir (Masters, 1991). Bu emisyonların dünya üzerindeki durumuna bakıldığında en büyük payın Avrupa’nın endüstrileşmiş bölümü ile Kuzey Amerika olduğu görülür.

Petrol ve kömür gibi fosil yakıtlar kabaca %0,5 ile 6 arasında kükürt içerirler. Dolayısıyla bu yakıtların yanması sonucunda kükürt çoğunlukla SO2 şeklinde atmosfere neşrolur. Atmosferde kükürdün yoğunlaşma fazındaki şekli ise SO42- dir. Tablo 4.1. ‘de SO2’nin fiziksel özellikleri verilmiştir. Kükürt dioksit yanıcı olmayan renksiz bir gazdır. Atmosferde kalıcılık süresi 40 günü bulmaktadır. SO2’nin sayısal değerleri incelendiğinde, bütün dünyada her yıl neşredilen global emisyonların 132 milyon tonu, antropojenik emisyonların ise 50-75 milyon tonu bulduğu tahmin edilmektedir (Butler, 1979). Avrupa’da ise her yıl yaklaşık 20 milyon tonun üzerinde kükürdün deşarj edildiği bilinmektedir (Agren, 1987). Tablo 4.2. EMEP (Avrupa Ölçme ve Değerlendirme Programı) çerçevesinde yıllık tahmini emisyon miktarlarını göstermektedir.

Bu tabloya göre Avrupa’nın en büyük kükürt emisyon üretici ülkesi eski adıyla Sovyetler Birliği’dir. En az emisyonun da İzlanda’ya ait olduğu görülmektedir.

Tablo 4.1. Kükürt Dioksidin Fiziksel Özellikleri

Molekül ağırlığı

64,06

Yoğunluğu

2,927(00C, 1 atm)

Erime noktası, 0C

-75,46

Kaynama noktası, 0C

-10,02

Kritik sıcaklığı, 0C

157,2

Kritik basıncı, atm

77,7

Buharlaşma ısısı, Kcal/mol

5,96

Kükürt dioksit atmosfere neşrolduktan sonra bir dizi reaksiyona uğramaktadır. Bu reaksiyonlardan biri de OH serbest radikali ile olanıdır.

Tablo 4.2. EMEP Tahmini Kükürt Emisyon Değerleri (Agren, 1991)

Ülke

Emisyon (1000 ton)

Batı Almanya

1815

Doğu Almanya

2000

Arnavutluk

50

Avusturya

215

Belçika

405

Bulgaristan

500

Çekoslovakya

1500

Danimarka

228

Finlandiya

270

Fransa

1800

Hollanda

240

İngiltere

2560

İrlanda

88

İspanya

1000

İsveç

275

İsviçre

58

İtalya

2200

İzlanda

Lüksemburg

21

Macaristan

750

Norveç

76

Polonya

2150

Portekiz

84

Romanya

100

Sovyetler Birliği

8100

Türkiye

500

Yugoslavya

1475

Yunanistan

350

TOPLAM

28.816

Burada;

SO2 + OH › HOSO2

HOSO2 + O2 › SO3 + HO2

Meydana gelir. SO3 aşağıda görüldüğü gibi havadaki su buharı ile reaksiyona girerek asit yağmurlarının temel sebebi olan sülfirik aside dönüşür.

Böylece;

SO3 + H2O › H2SO4 olur.

Buna göre basit bir hesapla %1 kükürt içerikli 1 ton kömürün yanması sonucunda 10 kg. kükürt meydana gelecektir. SO2’nin (Hidrojen sülfit) ve H2SD4 (Sülfürik asit) yanısıra çeşitli sülfatlar halinde neşrolur. EMEP (Avrupa Ölçme ve Değerlendirme Programı) tarafından yayınlanan raporda Avrupa’nın tamamı gözönüne alındığında en büyük kükürt emisyonu üreticisi ülkenin Rusya olduğu belirtilmiştir. Yine bu rapora göre Batı Avrupa’da en büyük emisyon neşredici ülke ise 2.56 milyon ton ile İngiltere’dir.

EMEP raporuna göre 1980 yılı itibariyle hesaplanan Avrupa ülkelerinde üretilen kükürt emisyonları Tablo 4.2.’de gösterilmiştir. 1978 yılında 28,816 milyon ton, 1980 yılında 27,897 milyon ton olarak hesaplanan bu emisyonlar 1990 yılında 22,025 milyon tona düşmüştür (EMEP, 1991). Bu durum büyük ölçüde Avrupa Topluluğu ülkelerinin 1970’li yılların sonlarından itibaren uyguladığı emisyon stratejileri sonucunda meydana gelmiştir. Örneğin İngiltere, Avusturya, Belçika, Danimarka, Finlandiya, Almanya vb. ülkeler emisyonlarını aldıkları kararlar uyarınca önemli miktarlarda indirmişlerdir. Ancak sadece Doğu ve Güneydoğu Avrupa’da kükürt bileşiklerinin yıllık üretiminin 3 milyon tonu aştığı hesap edilmektedir. Bu bölgede eski teknoloji kullanımının hakim olması atmosferde yörünge hareketi gözönüne alındığında ülkemizin batı bölgesinin birinci derece alıcı bölge olarak zarar görmesi kaçınılmazdır. Günümüzde sadece New York şehrinin yılda 1,5 milyon ton kükürtü atmosfere neşrettiği A.B.D.’de yılda yaklaşık 26 milyon ton kükürt, İngiltere’de ise yılda yaklaşık 6 milyon ton SO2 ve tüm dünyada ise yılda yaklaşık olarak 80 milyon ton SOx atmosfere neşredilmektedir. Bütün dünyada neşrolunan SO2 emisyonları ise dünya SO2 konsantrasyonunu her yıl 0,006 ppm olarak artırmaktadır. Buna karşılık tüm asit ve sülfatlar yağış yolu ile ancak 43 günde atmosferden uzaklaştırılmaktadır.

4.1.2. Azot Oksitler

Partiküller ve kükürt oksitler gibi azot oksitler de yanma sonucunda meydana gelen en birincil kirleticilerdendir. Azot oksitler yanmanın tüm şekillerinde daima meydana gelmektedir. Örneğin motorlu araçlar ve enerji üretim istasyonları azot oksitlerin iki temel kaynağıdır. Azot oksit ailesinden yedi adedinin NO (azot monoksit), NO2 (azot dioksit), NO3 (azot trioksit), N2O (diazot monoksit), N2O3 (diazot trioksit), N2O4 (diazot tetraoksit) ve N2O5 (diazot pentaoksit) bilinmesine rağmen bunların tümü hava kirliliği bakımından önemli değildir. Hava kirliliği bakımından en önemli olan azot oksitler ise NO nitrik oksit (azot monoksit) ile NO2 azot dioksitdir. N2O diye bilinen nitroz oksit ise atmosferde bulunmasına rağmen bir kirletici olarak nitelendirilmemektedir. Nitrik oksit (NO) renksiz ve kokusuz, oldukça zararsız bir gazdır. Azot dioksit için oksitlendiği zaman sarı kahverengi keskin kokulu ve zararlı bir gaz haline gelebilmektedir. İnsan yapımlı NO2 ise gübreleme gibi hareketsiz kaynaklardan olduğu gibi araçlar gibi hareketli kaynaklardan da oluşmaktadır. NO ve NO2 şeklindeki atmosferik konsantrasyonların birleşik değeri NOx ile temsil edilir. Atmosferde kalıcılık süresi yaklaşık 1 gündür. Ancak NO + NO2’nin NOx bileşenlerinden N2O’nun atmosferde 10 yıl civarında kaldığı belirlenmiştir (Seinfeld, 1986). NOx ‘in en doğal kaynaklarından biri de topraktaki organik çürümelerdir. Ayrıca fotokimyasal olarak reaksiyona giremeyen NOx bileşenleri de bu miktarlar arasına dahil olacaktır. Azot dioksit seviyelerinin standartları aşan değerlerinin sağlığa olan ters etkilerinin yanısıra bu kirleticilerin SO2 ile birlikte yüksek oranda bulunması insan sağlığına yaptığı olumsuz etkiyi daha da şiddetlendirmektedir.

NO nitrik oksit renksiz, kokusuz bir gaz olup yüksek sıcaklık altında yanma işlemi sonucunda ortaya çıkar.

Buna göre;

N2 + O › NO + N

N + O2 › NO + O

ve ayrıca,

N2 + O2 › 2 NO

şeklinde azot monoksit meydana gelir.

Azot dioksit, görünür ışığın absorblayıcısı olması nedeniyle kırmızı portakal rengindedir. Malzemeler üzerinde korozif olan bu gaz aynı zamanda insan sağlığı için de toksik özellik taşır. İşte bu azot oksit, havanın oksijeni ile bileşerek azot dioksiti aşağıdaki şekilde meydana getirir:

2 NO2 + O2 › 2 NO2

global olarak her yıl atmosfere yaklaşık 150 milyon

12 Temmuz 2007

Hücre Nedir?

HÜCRE NEDİR?

Hücre: Canlının tüm yaşam özelliklerini taşıyan ve uygun koşullarda yaşamını tek başına sürdürme yeteneğine sahip temel yapı ve işlem birimidir. Hücre, çok hücreli canlılardaki en küçük yaşam birimidir.

Hücreler yapılarını oluşturan, zar-enzimler ve organelleri sayesinde canlılıklarını sürdürürler. Hücrelerde organellerden bazıları olmayabilir. Ancak canlılığın olabilmesi için mutlaka yarı geçirgen zarın ve enzim sistemlerinin olması gerekir.

HÜCRELERİN ORTAK YAPISI VE GENEL FONKSİYONEL ORGANİZASYONU

Vücudumuz çok çeşitli hücrelerden ve hücreler arasındaki ortamı dolduran, organik ve anorganik maddelerden kurulmuştur. Çeşitli doku ve organların kendi özel hücre cinslerini ve bunlarla ilgili özel fonksiyonları ele almadan önce, bütün hücreler için ortak olan esas hücre yapısını ve hücresel fonksiyonun genel karakterini belirtmek gerektir. Bu sebeple evvela hücre nedir, nasıl yapılmıştır ve nasıl çalışır bunu kısaca ve genel çizgileriyle gözden geçirelim.

PROTOPLAZMA

Canlı ile cansız arasındaki farkları düşünerek, canlı organizmaların vücut maddesini, anorganik doğanın cansız olarak kabul edilen maddelerinden ayırdetmek isteyen araştırıcılar, canlı madde özelliklerinin protoplazma’da toplandığını, protoplazmanın genel olarak canlı madde diye kabul edilebileceğini öne sürmüşlerdir.

Dünyamızda bağımsız canlı organizmalar olarak ayrı ayrı yaşayan tek hücreli varlıkların, yahut bitki, hayvan ve insan şeklindeki çok hücreli canlı organizmaların vücudunda yaşayan çeşitli hücrelerin hatta organizasyonu bir hücre kadar bile gelişmiş olmayan bakteri, virüs gibi daha aşağı ve daha küçük canlı organizmaların vücut maddesi hep protoplazma dan yapılmıştır.

Genel olarak bir hücrede protoplazma, ışık mikroskobu ile görülebilen başlıca iki bölüme ayrılır. Biri nukleoplazma yahut karyoplazma ile dolu olan çekirdek veya nukleus, diğeri nukleus ile hücre zarı arasında kalan sitoplazma. Nukleus ile sitoplazmayı birbirinden ayıran bir çekirdek zan, sitoplazmayı hücre etrafındaki ortamdan ayırmak üzere sitoplazmanın dış yüzünde şekillenmiş ve bitki hücrelerinde sellüloz birikimi ile ayrıca kalınlaşmış bir hücre zarı da dikkati çeker.

Bir hücrenin ışık mikroskobu ile görülebilen yapısı ve başlıca bölümleri.

Çeşitli hücre türlerinde, hücre zarının aldığı farklı özellikler ve meydana getirdiği birçok organeller (titrek tüyler, kamçılar, hücre ağzı, hücre anüsü) ayrı ayrı incelenmeğe değer. Ayrıca sitoplazma içinde, hücre zarının uzantısı ve devamı halindeki birtakım ince borucuklar, elektron mikroskopla görülebilen ve önemi gittikçe daha iyi anlaşılan bir yapı teşkil ederler. Bir çeşit hücre içi damar sistemi gibi olan bu yapı, yer yer genişlemiş kesecikler ve daha ziyade ince borucuklar gösteren bu ağ sistemi, endoplazmik retikulum dur.

Çekirdek zarı ile de bağlantılı olan endoplazmik retikulum, hücre çevresindeki ortam ile çekirdeğin içi arasında da ulaşıma elverişlidir.

Şunu önemle belirtmek gerekir ki, bu intrasellüler damar sistemi sitoplazma içinde, sadece maddelerin bir yerden bir yere taşınması için kullanılan basit bir ulaştırma şebekesi değil, aynı zamanda, bu ulaşıma tamamıyla hakim olan bir kontrol sistemi gibi çalışmaktadır. Yani endoplazmik retikulum, hücre sitoplazması içinde bir yerden bir yere taşıdığı maddeleri aynı zamanda gerekli şekilde değiştiren ve işleyen, çeşitli kimyasal ve fizyolojik görevleri de mümkün kılacak oluşumlarla donanmıştır.

Kısacası bir hücrede bile, kendisine göre pek karmaşık hayat olaylarını son derece kolay, emin ve sağlam bir şekilde yürütmeye elverişli, önemli yapılar dikkati çekmektedir. Bunların ültrastrüktürünü ve fonksiyonlarını yeri geldikçe ayrı ayrı ele alacağız.

Bir hücrenin elektron mikroskobu ile görülebilen ince yapısı. Başlıca sitoplazmik organelleri, sitoplazmanın ufak bir bölümünde bir arada gösteren şema.

HÜCRENİN ORGANELLERİ

Organel: Hücrelerin, biyolojik olaylarını gerçekleştirdiği yerdir. Hücre organellerini aşağıdaki özellikleriyle tanıyacağız.

Hücre Organelleri:

Mitekondri

Plastidler.

Koful.

Endoplazmik Retikulum.

Golgi Aygıtı.

Lizozom.

Ribozom.

Sentrozom.

1. Mitekondri:

Çift zarlı bir organeldir. Hücrenin en önemli enerji üretim merkezidir. Oksijenli solunumun yapıldığı yerdir. Enerji, besinlerin oksijenle yayılmasıyla mitekondri elde edilir.

Bitki ve hayvan hücrelerinde mitekondri bulunur. Mitekondrinin kendisine ait ribozomu vardır.

2. Plastidler:

Sadece bitki hücrelerinde bulunur. Besin maddelerini sentezleme ve depolama görevi yapar. Hücre ile birlikte gelişir. Plastidler; Kloroplast, Kromoplast ve Lökoplast olmak üzere üçe ayrılır.

Kloroplast: Çift zarlıdır. İç zarı düzdür. Hücre içinde enerji üreten bir başka organeldir. Bu özelliğinden dolayı bitki hücrelerinde mitekondri miktarı azdır. Bu yapının içinde bulunan ve en önemli özelliği olan, ışığı emen ve bitkiye yeşil renk veren klorofil bulunur.

Kromoplast: Bitkilerde yeşilden başka renk maddelerin de bulunur. Bunlara kırmızı (domates), sarı (gül), turuncu (havuç) gibi örnekler verilebilir.

Lokoplast: bitki ve hayvan hücrelerinde bulunur. Hayvan hücrelerinde besin deposudur. Renksizdir. Nişasta, protein ve yağ depo eder. Havuç, şeker pancarı, patateste bol miktarda bulunur.

3. Koful:

Bitki ve hayvan hücrelerinde bulunur. Hayvan hücrelerinde besin kofulu olarak bulunur. Hayvan hücrelerinde daha küçük ve az sayıda bulunurken, bitki hücrelerinde daha büyük ve bolca bulunan, zardan oluşmuş keseciklerdir.

4. Endoplazmik Retikulum:

Bitki ve hayvan hücrelerinde bulunur hücre içerisinde veya hücre zarı ile çekirdek arasında, sitoplazmanın her yerinde bulunan, madde taşınmasını sağlayan bir sistemdir. Bazı maddeleri de depo eder.

5. Golgi Aygıtı:

Bitki ve hayvan hücrelerinde bulunur. Hücrede oluşan maddeleri paketler ve salgı maddelerinin salgılanmasında rol oynar. Golgi Aygıtı’nın bozulması, salgıların azalmasına neden olur. Golgi aygıtı içinde bulunduğu yapıya (dokuya) göre salgı yapar.

6. Lizozom:

Sitoplazma içinde dağılmış, etrafı zarla çevrili, içleri sindirici enzimlerle dolu keseciklerdir. Büyük moleküllü besinleri parçalayıp küçük moleküller haline getirerek bir çeşit sindirim yapar. Lizozomun yapımında, endoplazmik retikulum ve golgi aygıtı görev alır. Lizozomlar, taşıdıkları sindirim enzimlerini kofulların içine boşaltırlar.

Canlılar öldüklerinde ve gerektiğinde, lizozomlar açılarak içindeki sindirim enzimleri hücreleri sindirir, hücre böylece ölür.

7. Ribozom:

Endoplazmik retikulum zarı üzerine yapışık olarak veya sitoplazmada serbest bulunur. Protein sentezinin yapıldığı ve yapıcı olan protein moleküllerinin üretildiği yerdir. Yapısında protein ve RNA bulunur.

8. Sentrozom:

Hcrenin bölünmesinde görev alır. Her birine sentroil denilen silindir şeklinde iki yapıdan oluşur.

Hayvan hücrelerinde çekirdeğin yakınında dokuz iplikçikten (silindir şekil) oluşmuş yapılardır. Bazı çiçeksiz bitkilerde de sentrozoma rastlanır. Sentroiller birbirine diktir. Sentrozomlar hayvan hücrelerinde, hücre bölünmesi sırasında iğ ipliklerini oluşturur.

Bitki ve Hayvan Hücresi Arasındaki Farklar

Organel

Bitki Hücresi

Hayvan hücresi

Hücre çeperi

Var

Yok

Sentrozom

Yok

Var

Plastidler

Var

Yok

Koful

Az ve Büyük

Çok ve Küçük

Bitki Hücresi:

Sitoplazmalarında kloroplast vardır.

Hücre zarının dışında selülozdan yapılmış hücre çeperi bulunur.

Hücre çeperlerinin bulunmasından dolayı köşeli bir yapıya sahiptir.

Sitoplazmalarında sentrozom yoktur.

Sitoplazmalarında az sayıda büyük kofullar bulunur.

Hayvan Hücresi:

Sitoplazmalarında kloroplast bulunmaz.

Hücre çeperi bulunmaz.

Hücre yapısı köşeli değil, genelde yuvarlağa yakındır.

Sitoplazmalarında sentrozom bulunur.

Sitoplazmalarında çok sayıda küçük kofullar bulunur.

Bitki ve Hayvan Hücrelerinin Genel Görünümleri

12 Temmuz 2007

Hücrenin Yapısı

HÜCRENİN YAPISI

Hücre; zar, sitoplâzma ve çekirdek olmak üzere üç kısımdan meydana gelir.

Hücreyi, kısımları ve görevleri bakımından bir fabrikaya benzetirsek; fabrikanın dış duvarları hücrenin zarına; işçiler ve makineleri ise sitoplâzmaya; yöneticisinin bulunduğu yer, çekirdeğe benzetilebilir. Bu benzetme sadece hücreyi tanımanız içindir. Çünkü hücrenin yapısı bir fabrikadan daha karmaşık ve mükemmeldir. Ökaryot hücreler; hücre zarı, sitoplâzma ve çekirdek olmak üzere üç kısımda incelenir.

Hayvan hücresinin temel yapısı ve kısımları

Hücre Zarı

Hücreyi dış ortamdan ayıran, madde giriş çıkışını düzenleyen, seçici – geçirgen özelliğe sahip canlı yapıdır. Kalınlığı en fazla 12 mm’dir. Protein, yağ ve karbonhidrat moleküllerinden meydana gelmiştir. Hücre zarının yapısı hakkında ilk bilimsel model Danielli ve Davvson tarafından ortaya atılmıştır. Birçok biyolog tarafından uzunca bir süre benimsenmiştir. Bu modele göre, hücre zarının ortasında bir fosfolipit ve bunun her iki tarafında da birer protein tabakası bulunur. Bu modelin hücre zarının işleyişini tam olarak açıklayamaması, bu konuda yeni modellerin geliştirilmesine neden olmuştur.

1972 yılında S.J.Singer (Singır) ve G.Nİcholson (Nikılsın) tarafından “akıcı – mozayik zar” modeli geliştirildi. Bu modele göre, zarın yapısında hareketli iki sıra lipit (yağ) bulunur. Zarın yapısındaki lipitler çoğunlukla fosfolipitlerdir. Zar içinde protein molekülleri, lipit katmanlarının arasına gömülmüştür. Lipitler hareketli, akış-kan bir yapıda oldukları için, protein moleküllerinin de yerleri değişmektedir. Hücre zarında, çekirdek zarında bulunan porlar bulunmaz.

Akıcı-mozaik zar modeli

Her hücrenin hücre zan, yapısındaki moleküler dağılımın farklılığı nedeni ile kendine özgü özellikler taşır. Hücrenin özgüllüğü de zardaki glikoprotein, lipoprotein, glikolipitlerin miktarına ve dağılımına bağlıdır.

Örneğin; hipofiz bezinin hormonlarından olan TUH (Tiroit uyarıcı hormon) kanla tüm vücuda dağıtıldığı hâlde, ancak tiroid bezindeki hücrelerin zarları tarafından tanınıp alınır. Bu da tiroid bezindeki hücrelerin zarlarının özelliğinden kaynaklanır. Hücrelerin birbirini tanıması, hücre içine alınacak maddenin seçimi, bazı hormonlara cevap vermesi, zar yapısındaki glikoproteinler yardımı ile olur.

Hücre zarının önemli bir özelliği de seçici – geçirgen olmasıdır. Bu yüzden hücre zarı her maddeyi geçirmez. Moleküllerin özelliği ve hücre zarının seçiciliği, hücreye madde giriş çıkışını belirler.

Hücre zarından küçük moleküller büyük moleküllere göre; nötr maddeler iyonlara göre; yağda çözünen maddeler çözünmeyenlere göre; (-) iyonlar (+) iyonlara göre daha kolaylıkla geçerler.

Sitoplâzma ve Organeller

Hücre zarı ile çekirdek arasını dolduran yumurta akı kıvamında canlı bir ortamdır. Yapısında organik ve inorganik maddeler bulunur. Sitoplâzmada bulunan organik maddeler yapısal proteinler, karbonhidratlar, yağlar, hormonlar, nükleotitler, enzimler ve vitaminlerdir. Su ve madensel tuzlar ise inorganik maddelerdir. Sitoplâzmada % 70-90 oranında su bulunur. Bu oran su bitkilerinde %98′ e yükselir. Buna karşın spor tohum ve bakterilerde ise %15′ ten %5′ e kadar düşer.

Sitoplâzma solunum, fotosentez, beslenme, sindirim, boşaltım gibi bütün yaşamsal olayların geçtiği yerdir. Yaşamsal olayların bir kısmı Sitoplâzma içine dağılmış enzimler tarafından yapılırken; bir kısmı da organel denilen yapılarda gerçekleştirilir.

Hücrede bulunan Organeller:

1. Lizozom

2. Endoplâzmik retikulum

3. Golgi aygıtı

4. Ribozom

5. Mitokondri

6. Sentrozom

7. Plâstidler

8. Koful şeklinde sıralayabiliriz.

1 . Lizozom

Alyuvar hücreleri dışında bütün hayvan hücrelerinde bulunur. Akyuvar ve karaciğer hücrelerinde ise sayıları diğer doku hücrelerinden daha fazladır. Bazı ilkel bitki türleri hariç, gelişmiş bitki türlerinde bulunmaz.

Lizozom, endoplâzmik retikulum ya da golgi aygıtından oluşan, lipoprotein yapısındaki zarla çevrili bir organeldir.

Tek zarlı bir kesecik olan lizozom, sindirim enzimlerini (hidrolaz) taşır. Bu enzimler proteini, yağı, karbonhidratı, hücrenin fagositozla ve pinositozla aldığı maddeleri sindirdiğinden, hücre içi sindiriminde iş görür. Lizozomlar dalak, karaciğer gibi hücre içi sindirim yapan organların hücrelerinde fazlasıyla bulunur.

Kurbağa larvasının kuyruğunun yok olması, hareketsiz kalan kasların erimesi, yaşlı doku ve alyuvarların yok edilmesi ve mikropların sindirilmesinde lizozom enzimleri etkilidir.

Hücrelerdeki protein, polisakkarit ve nükleik asitler gibi bileşikleri parçalayabilen enzimler, bir zarla çevresinden ayrılarak lizozom içinde etkisiz hâlde durmaktadır. Zar yapısı bozulmuş bir lizozomdan dışarıya sızan enzimler kısa sürede tüm hücre içeriğini parçalayarak onu ölüme sürükler. Bu olaya otoliz denir. Hücrenin ölümünü takiben kendilerine uygun yaşama ortamı bulan bakterilerin de hızla üremesi, canlılığını yitirmiş dokularda kokuşmaya neden olur. Lizozom enzimleri endoplâzmik retikuluma bağlı ribozomlarda sentezlenerek endoplâzmik retikulum aracılığıyla golgi aygıtına taşınır ve paketlenerek bir kesecik içinde si-toplâzmaya verilir. Dokularda yaşlanmış ve bozulmuş hücrelerin ölümleri de yine bu hücrelerin taşıdıkları lizozomal enzimler tarafından gerçekleştirilir. Yüksek yapılı canlılarda sindirilmeyen artık maddeler çoğunlukla difüzyonla hücre dışına atılırken, atılamayan artık maddeler ise sindirim kofulunda birikerek lipofuksin pigmentini oluşturur. Yaşlandıkça insanın vücudunda özellikle ellerinin üzerinde, omuzlarında ya da yüzünde kahverengi lekelerin oluşmasının nedeni bu lipofuksin pigmentidir.

2. Endoplâzmik Retikulum

Hücre zarı ile çekirdek zarı arasında uzanan kanalcık ve borucuk sistemidir. Çeper yapısı ve özelliği hücre zarına benzer fakat daha incedir.

Her hücrenin endoplâzmik retikulum sistemi kendine özgüdür. Kanalcıklar sistemi sabit değildir, değişebilir. Hücre bölünürken endoplâzmik retikulum kaybolur, bölünme bitince tekrar oluşur. Hücre yaşlandıkça endoplâzmik retikulumun işlevleri ve kanalcıkların birbiriyle ilişkisi azalır. Bazı hücrelerde endoplâzmik retikulum bulunmaz. Buna bağlı olarak madde yapım hızı düşer ve yaşlanma görülür.

Granüllü endoplâzmik retikulum ve üzerlerine tutunmuş ribozomlar.

Endoplâzmik retikulumun görevi ribozomlarda sentezlenen proteinleri kanalcık sistemleri ile hücrenin gerekli yerlerine taşımaktır. Yani; hücre içinde madde dağılımını ve taşınmasını sağlar. Endoplâzmik retikulum, üzerinde ribozom bulunup bulunmamasına göre ikiye ayrılır:

•Granüllü Endoplâzmik Retikulum :

Üzerinde bol miktarda ribozom bulunduran endoplâzmik retikulumdur. Özellikle protein sentezi yapan hücrelerde görülür .

•Granülsüz Endoplâzmik Retikulum :

Üzerinde ribozom taşımayan endoplâzmik retikulumdur. Daha çok endokrin bezlerde ve yağ sentezi yapan hücrelerde bulunur. Lipit, steroid ve polisakkarit metabolizmasında rol oynamaktadır.

3. Golgi aygıtı

Çekirdeğe yakın sentriolün civarında bulunan kanalcık ve kesecik sistemidir. Granülsüz endoplâzmik retikuluma benzer, yani üzerinde ribozom bulunmaz. Golgi aygıtı, salgı yapan hücrelerde ve sinir hücrelerinde iyi gelişmiştir. Alyuvar ve bakteri gibi hücrelerde bulunmaz. Golgi aygıtı lizozomların oluşmasında da etkilidir.

Golgi aygıtı; lipoprotein, glikoprotein, mukus ve bitkilerde selüloz gibi maddelerin üretilip, salgılanmasını sağlar.

Hücre zarı yapımında zar fabrikası gibi çalışır. Gerektiği zaman yağları depolar. Uzun zaman pek önemli bir organel olmadığı gerekçesiyle dikkate alınmayan golgi aygıtı; son zamanlarda hücre zarının özgüllüğünü saptamada, önemli görev alması nedeniyle dikkatleri üzerine çekti. Çünkü hücre zarının özgüllüğü karbonhidratlarla saptanmaktadır. Karbonhidratlar da golgi aygıtında sentezlenmektedir. Karbonhidrat taşıyan proteinler ve diğer maddeler özellikle hücre yüzeyinde bulunur. Hücrelerin birbirlerini tanımasını ve diğer hücrelerle ilişki kurmasını sağlar. Hücre yüzeyindeki bazı glikoproteinlerin bozulmasıyla da kanserleşme meydana gelmektedir.

Golgi aygıtının bozulması, salgıların azalmasına neden olur. Örneğin; tükürük bezinden salgılanan tükürüğün azalmasında golgi aygıtı etkilidir. Tükürüğün azalması ağzın kurumasına neden olur.

4. Ribozom

Virüsler hariç tüm hücrelerde bulunur. Endoplâzmik retikulum ya da çekirdek zarı üzerinde dizilmiş olarak ya da sitoplâzmada dağınık olarak bulunabilir. Ribozom hücrenin yaklaşık 15-20 nm çapındaki küresel ve oval tanecikli en küçük organelidir. Ribozomların zarları bulunmaz. Hücrelerde ya tek tek ya da çok sayıda ribozomun birleşmesiyle oluşan (poliribozomlar) boncuk dizisi şeklindedir. Genç ve özellikle protein sentezi yapan hücrelerde sayıları fazladır.

Ribozomlar, ribozomal RNA (rRNA) ve proteinlerden yapılmıştır. Hücrenin protein sentez yerleridir.

5. Mitokondri

Bakteri, yeşil alg ve memeli alyuvarları dışında oksijenli solunum yapan tüm hücrelerde bulunur. 0,2-5 mikron arasında değişen oval ya da çubuk şeklinde organeldir. Mitokondri çift katlı zar yapısındadır. Bu zarlardan dıştaki, düz ve esnektir. İçteki zar ise yüzeyi genişletmek için krista adı verilen birçok kıvrımlardan meydana gelmiştir. Kıvrımların arası matriks adı verilen sıvı madde ile doludur. Matriks içinde; DNA, RNA ve ribozom ( bakteri ribozomlarına benzeyen ribozomları) bulunur. Matriks mitokondri içine giren maddeleri parçalayacak enzimleri taşır. Bu enzimler sayesinde oksijenli solunumla enerji üretilir.

Mitokondrilerin kendilerine özgü, sınırlı bilgi taşıyan DNA’sı vardır. Bu yüzden kendilerini eşleyebilirler. Çoğalmaları hücrenin kontrolünde gerçekleşir. Mitokondriler hücrenin enerji santralleridir. Enerji ihtiyacı fazla olan kas ve karaciğer gibi hücrelerde mitokondri sayısı diğer hücrelere göre daha çoktur.

Mitokondrinin üç boyutlu yapısı

Mitokondri DNA’ sının kimyasal ve fiziksel etkilerle bozulması, oksijenli solunumda ATP sentezinin azalmasına neden olmaktadır. Buna bağlı olarak hücrede yaşlanma ve ölüm görülmektedir. Örneğin; insan lenfositlerinde mitokondrilerin işlevleri, ilerleyen yaş ile azalmaktadır.

6. Sentrozom

Yosun ve mantar gibi ilkel yapılı bitki hücrelerinde ve sinir hücreleri hariç tüm hayvan hücrelerinde çekirdeğe yakın bir yerde bulunur. Yüksek yapılı bitki hücreleri ve yumurta gibi hücrelerde sentrozom bulunmaz.

Sentrozom, birbirine dik iki silindirik cisme sahiptir. Bunlara, sentriol denir. Her sentriol, birbirine paralel üç küçük tüpten oluşmuş, dokuz iplik içerir. Bu iplikler protein yapısında olup arası matriks ile doludur.

Sentrozom

Sentrioller hücre bölünmeye hazırlandığı dönemde bölünerek her biri bir kutba gider ve aralarında iğ iplikleri oluşur.

İğ iplikleri bölünme sırasında kromozomların ayrılması ye kutuplara taşınmasında görevlidir.

7. Plâstitler

Sadece bitki hücrelerinin sitoplâzmasında bulunan organellerden birisidir. Şekilleri küre, oval, iğ ya da iplik biçimindedir. Plâstitler hücreyle beraber gelişerek görevine uygun şekil ve renk kazanırlar. Renklerine ve görevlerine göre plâstit çeşitleri üç grupta incelenmektedir.

• Kloroplâstlar :

Yeşil renkli plâstitlerdir. Bitkilerin farklı organlarına ait hücrelerde değişik sayıdadırlar. Kloroplâstlar yapraklarda, genç dallarda, olmamış sebze ve meyve hücrelerinde çok sayıda bulunmaktadır. Çiçek ve kök hücreleri gibi, bazı bitki hücrelerinde kloroplâst bulunmayabilir. Kloroplâstın kimyasal yapısını protein, karbonhidrat, yağ, klorofil, DNA ve RNA oluşturmaktadır. Kloroplâst fotosentez olayının gerçekleştiği organeldir. Kloroplâst çift katlı hücre zarı ile çevrilidir. Stroma ve Granum olmak üzere iki kısımdan yapılmıştır..

Kloroplâstın yapısı

Stroma: Kloroplâstın içini dolduran renksiz bir ara maddedir. DNA, RNA, ribozom, ve fotosentez enzimleri stromada bulunmaktadır. Bu nedenle kloroplâstlar kendi enzimlerini yapabilir ve çekirdekten bağımsız çoğalabilirler.

Granum: Ara madde içine gömülmüş disk ve diskleri birbirine bağlayan lamellerden oluşmuştur. Bu yapıların en küçük birimine tilakoid denir. Tilakoidler bir araya gelerek granumu, granumlarda bir araya gelerek granayı oluştururlar. Bu lâmelli yapı ışık enerjisinin en ekonomik şekilde kullanımını sağlar.

Klorofil pigmentleri bu tilakoidlerin arasına yerleşmiştir. Klorofiller yeşil bitkilerde kloroplâstlarda bulunurken, bakteri ve mavi-yeşil alglerde sitoplâzmaya dağılmış şekilde bulunur. Klorofil pigmentinden yoksun bitkilerde albinoluk görülür. Albinoluk kısmî olabilir; o zaman bitki alacalı bir görünüm alır.

Kloroplastlar fotosentezle ışık enerjisinin kimyasal enerjiye dönüştürüldüğü ve serbest oksijenin üretildiği organeldir.

Fotosentez; CO2 ve H2O gibi inorganik maddelerden, güneş enerjisi ve klorofil pigmentinin yardımıyla organik madde üretilmesidir. Fotosentezin denklemini şu şekilde gösterebiliriz.

Klorofil

6CO2 + 6H2O —————————- › C6H12O6 + 6O2

Güneş Enerjisi Enzimler

Kloroplâstlar, fotosentezle yeryüzünde yaşamın devamını sağlayan organellerdir.

• Kromoplâstlar :

Bitkilerde sarı (ksantofil), turuncu (karaten), kırmızı (likopen) renkte olan plâstitler kromoplâstlardır. Kromoplâstlara renklerini veren renk maddelerine ise karotinoidler denilmektedir. Kromoplâstlar yapraklarda, meyvalarda ve bazı yüksek yapılı bitkilerin köklerinde bulunur.

Örneğin, havuçta karoten, domateste likopen , limonda ksantofil renk maddeleri bulunmaktadır. Kromoplâstın dışında, bitkilere mor ve eflâtun renk veren antokyan ve sarı renk veren flâvon pigmentleri hücrelerin kofullarında bulunur. Bu pigmentler, koful öz suyunun asit ya da baz oluşuna göre farklı yönde etki gösterirler. Koful öz suyu asidik ise kırmızı, bazik ise mavi, nötr ise menekşe rengi verir. Sonbahar mevsiminde yaprakların dökülmeden önce sararmasının nedeni, klorofil pigmentinin yapısının bozulmasıyla kromoplâstların yapraklara sarı rengi vermesidir.

• Lökoplâstlar :

Renksiz plâstitlerdir. Lökoplâstlar ışık alırsa yeşil renkli kloroplâstlara dönüşebilirler, Bitkinin kök, toprak altı gövdesi ve tohum gibi depo organlarının hücrelerinde bulunur. Nişasta, yağ ve protein depo ederler. Örneğin, patates yumrusunda nişasta, baklagil tohumunda protein, ayçiçeği tohumunda yağ depolayan lökoplâstlar bulunmaktadır.

Bitki hücresinin temel yapısı v ekısımları

8. Koful

Özellikle bitki hücrelerinde ve tek hücreli canlılarda görülür. Hayvan hücrelerinde ise zaman zaman oluşan ve kaybolan küçük kofullar bulunur. Kofullar hücre zarından, endoplâzmik retikulumdan, golgi aygıtından ya da çekirdek zarından oluşur. İçlerinde koful öz suyu (hücre öz suyu) denilen bir sıvı bulunur.

Kofullar genç bitki hücrelerinde az sayıda ve küçük; yaşlı bitki hücrelerinde ise büyüktür. Hatta bazı yaşlı hücrelerde hücre içini tamamen doldurarak sitoplâzmayı yana doğru iter.

Kofullar hücrenin madde alışverişinde, beslenmesinde, sindiriminde, boşaltımında görevlidir.

Kofullar kaybolup gerektiğinde yerine yenileri oluşabilir. Bitkisel hücrede metabolizma sonucu açığa çıkan zehirli artık ürünler, inorganik tuzlarla birleşerek çözünmeyen kristalleri oluşturur. Özellikle yapraklardaki kofullarda biriken kristaller hücrenin işlevlerinin azalmasına ve ölümüne neden olur.

Tatlı suda yaşayan bir hücreli canlılarda, boşaltım kofulları (kontraktil kofulllar) oluşmuştur. Örneğin terliksi hayvanlardaki boşaltım kofulu tatlı sularda yoğunluk farkından dolayı, vücut içerisine giren fazla suyu dışarı atarak su miktarını ayarlar.

Çekirdek

Hücrenin yaşamını sürdürebilmesi için mutlaka bulunması gereken bir organeldir. Bölünmenin, büyümenin ve onarımın denetim merkezidir. Çekirdekten gelen RNA’lar ile hücrenin işlevleri yürütülür. İlkel hayvan ve bitkilerde zarla çevrilmiş bir çekirdek bulunmamasına karşılık çekirdek materyali sitoplâzma içine dağılmıştır. En ilkel canlı sayılan virüslerin kalıtsal materyali bir RNA yada bir DNA zinciridir. Bazı canlılarda birden fazla çekirdek bulunabilir. Örneğin; Paramesyumda büyük ve küçük olmak üzere iki çekirdek vardır. Çekirdek genellikle hücrenin ortasında oval ya da küremsi şekildedir. Çekirdeğin büyüklüğü ile sitoplâzmanın kütlesi arasında her zaman belirli bir oran vardır. Bu oran yaşlılığa ve hücrenin işlevine göre değişebilir.

Amiplerle yapılan deneylerde çekirdeğin hücredeki önemi ve görevi açıklanmıştır. Bu deneyde bir amibin sitoplâzması çekirdekten ayrılıp uygun bir ortama konursa yaşamsal olaylarının yavaşladığı ve amibin bir kaç gün sonra öldüğü gözlenir. Eğer çekirdek çok az sitoplâzma ile amipte bırakılırsa yaşamsal faaliyetlerinin devam ettiği ve kesilen sitoplâzmanın kendisini tamamladığı gözlenir. Diğer deneyde ise çekirdek çıkarılıp uygun ortamda bırakılırsa yaşamsal faaliyetlerinin yavaşladığı ve amibin bir kaç gün sonra öldüğü gözlenir.

Çekirdeğin hücre yaşamındaki önemini açıklayan bir deneyin şeması.

Çekirdek, hücrenin canlılığını sürdürebilmesi için mutlaka gereklidir. Çekirdek, hücrede geçen bütün yaşamsal olayları yönetir ve kontrol eder.

Çekirdeğin kalıtım bilgisini taşıdığı, bir hücreli iki alg (su yosunu) türünde yapılan deneyle açıklanmıştır .AIgin yapısı şemsiye, sap ve kök bölümünden oluşmuştur. Hücre çekirdeği ise köke yakındır. Her iki algin şemsiyeleri birbirinden farklıdır. Biri düz, diğeri parçalı şemsiyelidir.

İki alg türünde şemsiye gelişmesinin çekirdek yönetiminde olduğunu gösteren deney şeması.

Düz şemsiyeli algin çekirdeğinin bulunduğu kök kısmı kesildi. Kesilen kök kısmına parçalı şemsiyeli algin sap kısmı aşılandı. Algin şemsiyesini tamamladığı, şemsiyenin şeklinin çekirdekli parçaya ait ve düz şekilde olduğu, sitoplâzmasının ise parçalı şemsiyeye ait olduğu görüldü. Bu deneyin sonucunda şemsiyenin düz ya da parçalı olmasının çekirdekteki bilgiye göre belirlendiği anlaşıldı.

Bir hücrenin çekirdeği;

1. Çekirdek zarı

2. Çekirdek plâzması

3. Çekirdekçik

4. Kromatin ve kromozomlar olmak üzere 4 kısımda incelenebilir.

1. Çekirdek Zarı : Kalınlığı 35nm kadardır. Mitokondrilerde olduğu gibi çift katlı zarla çevrilmiştir. İçteki zar düz, dıştaki zar ise eridoplâzmik retikulumun devamı gibidir. Çekirdek zarında, çekirdek plâzması ile sitoplâzma arasında madde geçişini sağlayan porlar (delik) vardır. Porların çapı 40-100 nm arasındadır. Özellikle çekirdekten kodlanan RNA sitoplâzmaya porlardan geçer. Çekirdek dış zarının üzerinde ribozom bulunmaktadır. Çekirdek zarı mitoz bölünme sırasında çözünür, mitoz sonunda golgi aygıtı ve endoplâzmik Iretikulum gibi organellerin işlevi ile yeniden yapılır.

2. Çekirdek Plâzması : Çekirdek plâzmasına çekirdek sıvısı da denir. Homojen görünümlü bir sıvıdır, içinde çözünmüş çeşitli maddelerin molekülleri dağınık halde bulunmaktadır. Çekirdek plâzması kromatin ağı ve çekirdekçik arasındaki boşlukları tamamen doldurur.

3. Çekirdekçik : Çekirdek plâzmasından herhangi bir zarla ayrılmaz. Yapısında RNA ve protein bulunmaktadır. Ribozomal RNA (rRNA)ların yapıldığı kromatinin bulunduğu kısımdır. Protein sentezi çok olan hücrede çekirdekçik büyüktür. Çekirdekçiğin büyüklüğü canlı türüne ve hücresine göre değişir. Çekirdekçik canlı hücrelerin çekirdeğinde yuvarlak bir yada birden fazla tanecikler şeklindedir. Asidik boyalarla koyu renge boyanır. Çekirdekçik hücre bölünmesi sırasında kaybolur. Bölünme bittikten sonra tekrar oluşur.

4. Kromatin ve kromozomlar : Hücre bölünmediği zaman çekirdek içinde dağınık, uzun, ipliksi şekilde görülen yapılara kromatin ağı denilmektedir. Hücre bölünmesi sırasında kromatin iplikleri kısalıp kalınlaşarak kromozom denilen yapıları meydana getirir.

Kromozomların yapısında DNA ve protein vardır. Kromozomların en önemli görevi kalıtım birimi olan genleri (DNA) taşımasıdır.

Kromozomlar kromonema denilen ve çapı 0,3-0,5 mm kadar olan ince ipliklerden oluşmuştur. Kromonemalar matriks denilen bir madde içinde bulunur. Normal olarak bir kromozomda her biri 4 kromonema taşıyan 2 kromatit bulunur. Bu iplikçikler interfazda gevşek dururlar ve ağ görünümündedirler.

Kromozomun yapısı

Kromonemaların üzerinde boncuk tanesi şeklinde şişkinlikler görülür. Bu şişkinliklere kromomer denir. Kromomerler ya kromonemanın kuvvetle kıvrılmasıyla ya da nükleoproteinlerin o bölgede yoğunlaşmasıyla meydana gelir. Her kromozom aralarında açı bulunan iki koldan oluşur. Bu kolları birbirine bağlayan boğumlara sentromer denir. Hücre bölünmesi sırasında kromozomlar sentromerleri ile iğ ipliklerine bağlanır. Bu bağlanma olmadan kromozomlar kutuplara taşınamaz.

Kromozomların bir kısmının ucunda ise uydu denilen küre şekilli yapı vardır. Kromozomlar ışık mikroskobunda kolaylıkla görülür. Kromozomun sayısı, büyüklüğü, şekli türden türe farklılık gösterirken bir türün bireylerinde bulunan kromozom sayısı ise aynıdır.

Anadan ve babadan gelen, şekilleri ve büyüklükleri birbirine eşit olan kromozom çiftlerine homolog kromozom denir.

Homolog kromozomlar, bütün vücut hücrelerinde bulunur. Bu hücrelere somatik hücre (vücut hücresi) denir. Somatik hücre kromozom sayısı bakımından diploittir ve 2n ile gösterilir. Diploit hücrelerde kromozomlar çiftler hâlinde bulunur, n kromozom sayısının iki katı kadar kromozom taşırlar. Diploit hücrelerdeki kromozom sayısı mitoz bölünmeyle korunur.

Üreme hücrelerinde ve bazı ilkel canlıların, bütün yaşam evrelerinde kromozomlar tek hâlde bulunur. Böyle eşi olmayan kromozomlara “haploit (monoploit)” kromozom denir, n harfiyle gösterilir, n sayıda kromozom taşıyan hücrelere ise haploit hücre denir. Haploit hücreler, diploit hücrelerin mayoz bölünme geçirmesiyle oluşur.

Homolog kromozomların lokus denilen karşılıklı bölgelerinde, bir özelliği belirleyen alel genler yer alır. Alel genler bir özellik üzerine aynı yönde ya da zıt yönde etki edebilir. Örneğin; bir birey annesinden mavi göz genini, babasından kahverengi göz genini almış olabilir. Bu genler homolog kromozomların aynı lokusunda bulunmasına rağmen zıt yönde etki ederler.

12 Temmuz 2007

İçindekiler

İÇİNDEKİLER

1.GİRİŞ II

2.KABUK: 2

3. TÜRLERDE KABUK VARYASYONLARı: 6

4. VÜCUT DıŞı YAPıLAR: 7

5. BESLENME ÖZELLIKLERI: 9

6. SUYUN KORUNMASı: 10

7. YAŞAM DÖNGÜLERI: 10

ŞEKİLLER DİZİNİ

Şekil 1: Kıvrımların sayılması methodu 3

Şekil 2: Kabuğun Genel Kısımları 5

Şekil 3: Salyangozun Morfolojik Yapısı 8

1.GİRİŞ

Genel olarak yumuşakcalar, bulundukları ortama yüksek uyum yetenekleri sayesinde; hava ortamı hariç tüm ortamlarda yayılış gösteren hayvan gruplarından birisidir. Bugüne kadar yapılan çalışmalarda saptanan tür sayısı yaklaşık 100.000 kadardır. Bunlarda 80.000′i Gastropoda (=Salyangozlar) sınıfına aittir. (Demirsoy, 1999)

Çöllerde dahi yaşayabilmelerine rağmen, salyangoz ve sümüklü böcekler karasal yaşama böcekler ve örümcekler kadar adapte olamamışlardır. Nemli bir deriye sahiptirler ve mukus salgılayarak hareket ederler. Sadece kuru şartlara karşı inaktif hale gelmişlerdir. Yavaş hareket etmeleri herkes tarafından bilinir ve bu yavaş hareketle birlikte vücutları da orantılı olarak büyüktür. Bu yüzden predatörlere karşı savunmasız haldedirler. (Kerney& Cameron, 1979)

Gastropodlar yaşam yerleri ve belenme biçimleri yönüyle, genel olarak birincil tüketiciler grubuna girmektedirler ve beslenme zincirinin ilk halkalarında yer almaktadırlar. (Yüce, 1997) Gastropodlar karnivorluktan parazitliğe kadar pek çok yaygın beslenme şekilleri ve tabi buna paralel olarakta çeşitli yapılarda sindirim sistemleri görülmektedir. Genel olarak Pulmonatlar ise bitkisel materyallerle beslenirler.

Karasal ya da ikincil olarak suda yaşama uyum yapmış hayvanlardır. Torsiyon olayının görüldüğü grubun hepsi erseliktir. (Demirsoy, 1999)

2.Kabuk:

Sert sipiral biçimli kabukları vardır ve canlı bu kabuğun içine çekilebilir. Bu özellik Gastropodlar için orijinal bir özelliktir ve karakteristiktir. Bazı deniz kabuklularında kabuk halkasızdır ve koni şeklindedir. Salyangozlarda ise indirgenmiş ve kaybolmuştur. Salyangozların orjinlendiği denizlerde hayvanı predatörlerden ve denizdeki şiddetli dalga etkilerinden hayvanı korur. İnterdial zonlarda ve kara üzerinde görevlerine ilave olarak canlının kurumasını engellemek gibi bir görevi daha vardır. (Kerney& Cameron, 1979)

Kabuk bazı hallerde çok hantal bir korunma yoludur. Ağır ve biçimsizdir ve böceklerin sert kutikülasına benzemez. Maksimum korumayı sadece hayvan kabuğun içerisine girdiğinde sağlar. Spiral gelişmenin modeli şu şekildedir; kabuk şeklinde bir değişme olmaksızın devamlı olarak büyütebilir; yani tüy dökme ve bazı böceklerin yaptığı şeyleri yapmaya ihtiyaçları yoktur. Aksine bu tür periyotlar önemli derecede tehlike arz eder. (Kerney& Cameron, 1979)

Kabuğun gelişimi tamamen düzenli bir biçimde değildir. yeni doğmuş bir salyangoz daima kabukludur. Kabuk yumurtanın içerisinde biçimlenir; buna protoconch denir. Bu kısım hayvanın apeksine karşılık gelen kısımdır. Bu kısım diğerlerinden daha yumuşak ve incedir. Büyüteç veya mikroskop yardımıyla diğer kısımlardan kolayca ayırt edilebilir. (Kerney& Cameron, 1979)

Gelişme periyodu sırasında, halkalardaki oranlarda farklılıklar olabilir. Bu farklılıklar kış ayında olmalarından ve kuraklık gibi çeşitli faktörlerden kaynaklanmış olabilir. Bu gelişim değişiklikleri diğer düzenli halkalardan ayırt edilebilir. (Kerney& Cameron, 1979)

Salyangoz yetişkin hale geldiğinde gelişim biçimi değişir. Kabuk büyümez fakat kabuk ağzında genişleme, ve diğer çeşitli kalınlaşmalar meydana gelir. (Kerney& Cameron, 1979)

Kabuk iki farklı tabakadan meydana gelmiştir. İnce olan içteki tabakaya Ostracum denir ve kalsiyum karbonat ve çeşitli proteinlerden meydana gelmiştir. Dıştaki kısım ise Periostracumdur. Proteinimsi yapıda, boynuzumsu ve geçirgen bir yapıdadır. Ostracum cilaya benzer, hayvanın vücudunda parlak ve yumuşak bir yüzey sağlar. Periostracum boş kabuklarda tamamen yıpranmıştır. Canlı formlarda, özellikle aşınmanın fazla olduğu kumul alanlarda yaşayanlarda, ise kısmen aşınmıştır. Bu yüzden kabuk soluk ve mat gözükür. (Kerney& Cameron, 1979)

Şekil 1: Kıvrımların sayılması methodu (Kerney& Cameron, 1979)

Kabuğun kendisi ölü ve hareketsizdir, ve ilk önce periostracum hazırlanır. Jüvenil formlarda kabuğun sırtı diğerlerinden daha ince ve geçirgen bir özellik gösterir. (Kerney& Cameron, 1979)

Kabuğun rengi, yapısı, ebadı salyangozların teşhisinde oldukça önemlidir. Spiral kıvrımlar ya tek bir düzlem üzerinde bulunur ya da bir koni ya da bir kule oluşturacak şekilde merkezi bir eksen (Kolumella) etrafında bir yükselme gösterir. Çok nadir istisnalar ile kabuğun kıvrılması her tür için aynıdır. Sadece kabuğun ağzının bakış yönü farklıdır. Eğer kabuk ağzı sağ tarafa bakıyorsa dekstral, sol tarafa bakıyorsa sinistral olarak adlandırılır. Spiral kabukların çoğu dekstraldir. Yani tepeden başlayarak kabuk ağzına doğru gelinirken, soldan sağa dönülür. (Kerney& Cameron, 1979)

Spiral kıvrımların iç çeperleri ya tepe ile kabuk ağzından geçe eksen üzerinde birbirine dayanırlar ve bu suretle ortada iğ şeklinde bir kolumella meydana gelir ya da eksen üzerinde böyle bir dayanma olmaz ve bu yüzden eksen boyunca uzanan bir boşluk oluşur. Bu boşluğun dışarı açıldığı yere Umbo denir. Kolumellaya vücudu geriye çeken büyük bir kas bağlıdır. Buna Kolumella Kası denir. Spiralin birbirini takip eden her bir halkasına “Whorl” (Kıvrım) denir. Kabuğun en üst kısmı Apex’tir. Kıvrımlar arasındaki bağlantı noktası yani iki kıvrımın birbiriyle temas ettiği nokta Sütur olarak adlandırılır. Bunun altında son kıvrım halkası olan Umbilicus bulunur. Bazı türlerde umbilicus tıkanmış olabilir. (Kerney& Cameron, 1979)

Gel-git bölgesinde yaşayanlarda ve akarsularda yaşayanlarda kabuk spiral yapısını yitirmiştir. Bu, sarmal yapı gösteren genç kabuğun atılması son büyük kıvrımın diğerlerinin hepsini içine alması ve örtmesi; bir kısmında da sarmalın çözülmesi ile ortaya çıkar. Bazı türlerde kabuğun büyümesi süreklidir. Fakat birçoğunda, genellikle, büyüme bir zaman sonra durur ve yan karinalar ve çıkıntılar ile kabuk güçlendirilir. (Kerney& Cameron, 1979)

Kabuğun anlatılan bu kısımları salyangozların teşhisinde oldukça önemlidir. Kıvrımların kabuktaki sayısı genelde kullanılmaktadır. Sayma işlemi de apexteki yarım halkanın çapından bir hat çizilerek yapılır. Her bir tam halka bir yaşı ifade eder. Yarım halkalar ise çeyreğe yakın, yarıma yakın şeklinde hesaba dahil edilir. Whorlun şekli ve oranı genişler veya aşağıya iner ve böylece kabuğun tamamının şekli ortaya çıkar. Spir çökmüş olabilir. Eğer yükselmişse, konik veya konveks veya daha fazla ise silindirik veya fusiform tipte olabilir. Wohrl hızlı veya yavaş genişlemiş olabilir. Böylece konveks veya daha az sıklıkla düzleşmiş olabilir. (Kerney& Cameron, 1979)

s: Suture a-b: Palatal c-a: Parietal

u: Umbilikus b-c: Kolumellar

Şekil 2: Kabuğun Genel Kısımları (Kerney& Cameron, 1979)

Ağzın ve peristomun karakteristiği sıklıkla çok önemlidir ve bu karakterler sadece tamamen gelişmiş olgun kabuklardadır. Bazı türlerde kabuk basit bir peristomla biter. Ağzın açısı ve biçimi önemli olabilir. Bununla birlikte pek çok türde en azından indirgenmiş, ağzın hemen arkasında internal bir yarığa sahiptir. Peristom ağzın içerisinde kalınlaşmış durumdadır. Ağzın çerisinde başka kalınlaşmalarda olabilir. Ve bunlar dişler olarak bilinir. Dişleri ve ağzın etrafındaki diğer yapıları tanımlayabilmek için ağzın içinde ve peristom etrafında çeşitli bölümler ayrılmıştır. Ağı parietal, columellar ve palatal bölgelerine ayrılmıştır. Dişler ve diğer kalınlaşmalar ağız bölgesi etrafında olarak tanımlanır. Palatal bölgeyi çevreleyen peristom dış, Parietal ve columelları çevreleyen peristom içtir. (Kerney& Cameron, 1979)

Bunlar kabuğun karakteristik yapısında bulunurlar ve kalınlaşırlar. Bazı kabuklar kıllıdır, kıllar periostracumun uzantılarıdır ve genellikle absorbsiyonla kaybolur. Fakat mikroskop altında incelendiğinde izler görülebilir. Bu kılların katı sert olanlarına diken spin adı verilir. Kemik yüzeyi genellikle kemiksidir. Bu kemikler genellikle radialdir. (Kerney& Cameron, 1979)

Kabuk rengi çok çeşitlidir ve türlere göre değişebilir. Bu karakterler ostracuma bağlıdır. İnce ve az kalkerli ostracum cam gibi geçirgendir ve kırılgandır. Çoğu kabuk boşaldığında süt beyaz hale döner. Renk türler arasında değişen bir karakterdir. (Kerney& Cameron, 1979)

3. Türlerde Kabuk Varyasyonları:

Kabuğun büyüklüğü, rengi ve şekli türden türe değişiklik arz eder. Büyüklük ve şekildeki varyasyonlar genellikle süreklilik gösteriri. Genelde bu varyasyonlar teşhislerin yapılmasını çok fazla güçleştirmez. Büyüklük ve şekildeki yüksek sapma kalıtsal olabilir, veya bir felaket veya kaza sonucunda da meydana gelmiş olabilir. (Kerney& Cameron, 1979)

Biçim ve renkteki varyasyon ve koyuluk süreklilik arz etmez. Bu varyasyonlar kalıtsaldır. Bunun en basit formu, diğer normal olarak renklenmiş olanların arasında albinonun meydana gelişiyle görülebilir. Bu olay pek çok türde görülebilir. (Kerney& Cameron, 1979)

Ebat olarak en büyük salyangoz familyası olan Helicidae’nin pek çok türü renk ve ebat varyasyonlarına büyük oranda sahiptir. Kabuğun toprak rengi haricinde spiral bandın ve kabartıların dizilimi ve rengi çok sayıda çeşitlilik gösterir. Sonuçta bazı türler yüzlerce farklı varyasyonlara sahip olur. Türlerin lokal populasyonları çok değişik biçimler içerir, bunlara polimorfik denir, ve lokal populasyonda farklı biçimlerin meydana gelişi polimorfizim olarak isimlendirilir. Genellikle bu farklı biçimlerin oranı bir lokal populasyondan diğerine değişir. (Kerney& Cameron, 1979)

4. Vücut Dışı Yapılar:

Salyangozların ve sümüklü böceklerin vücutları çok yumuşak ve nemlidir. Vücutlarının dış yüzeyi mukus veya sümük tabakasıyla kaplıdır. Sümük tabakası sümüklü böceklerde genellikle ince ve fazla miktarda bulunur. Vücudun dış yapılarının tümü hayvan aktif olduğunda ve tamamen kendini kabuktan dışarı çıkardığı zaman görülebilir. Ön uç baştır ve tentaküller bulunur. Bu tentaküller ilkel Basammatophoran ve Prosobranchia familyalarında bir çift iken, Stylomotphoran familyalarında iki çifttir. Çok ilkel salyangozlarda gözler tentaküllerin dip kısmındadır, tentaküller bükülebilirler fakat ters düz olmazlar. İki çift tentakülü olanlarda gözler tentaküllerin uzun olanın uç kısımlarında bulunur. Ağız vücudun ön kısmındadır. Çene hayvanın beslenmesi sırasında üst dudak üzerinde görülebilir. (Kerney& Cameron, 1979)

Dekstral salyangozlarda sağ tarafta reprodüktif açıklık bulunur. Sinistralde bu açıklık sol taraftadır. Bu açıklığın her zaman görülmesi mümkün olmayabilir fakat flört sırasında karşı tarafa doğru uzatıldığı sırada kolayca görülebilir. (Kerney& Cameron, 1979)

Hayvanın yüzey üzerinde sürünmesi ayakların yan tarafındaki kasların faaliyetiyle gerçekleştirilir. Eğer sümüklü böcek veya salyangoz bir cam üzerinde hareketi gözlenirse hareket metodu anlaşılabilir. Kaslar önden arkaya doğru bir dalga şeklinde kasılır, hayvanı taşıyan bu kaslardır. Hayvanın yüzey üzerinde kaymasını mukus sağlar. (Kerney& Cameron, 1979)

Şekil 3: Salyangozun Morfolojik Yapısı (Kerney& Cameron, 1979)

Salyangozların ve sümüklü böceklerin üst kısmı birbirinden farklıdır. Salyangozlarda vücudun çoğu kısmı kabuk içerisinde yer almaktadır. Kabuğun ağız kısmında akciğerleri ve ya manto boşluğunu çevreleyen manto bulunur. Burası solunum açıklığıdır. Havanın giriş çıkışı buradan olur. Vücudun kabuğun arkasında kalan kısmına kuyruk denir. (Kerney& Cameron, 1979)

Salyangoz kabuğun içerisine geri çekildiğinde vücudun tamamı mantonun arkasında gizlenir, kabuğun ağzı tıkanır. Tekrardan çıktığında, ayak manto kıvrımlarının arasından uzatılır. Eğer salyangoz bazı zamanlar için in aktif hale gelirse, genellikle bir mukus tabakasıyla kabuğun ağzı kapatılır. Bu tabakaya epifragma denir. Epifragma kabuğun ağzını kapatır. Bu tabaka sadece solunuma izin verir ve salyangozun dinlenme sırasında herhangi bir objenin üzerine bağlanmasını sağlar. Bazı türlerde epifragma çeşitli granüllerle güçlendirilmiştir. Epifragma ince ve opak bir maddedir. Epifragma kış uykusuna (hibernasyon) yatan çoğu salyangozda bulunur. Prosobranchia’larda epifragma görülmez, operculumları vardır. Operculumda aynı şekilde hayvan kabuğun içerisine çekildiğinde kabuğun ağzını tıkar. Boynuzumsu ve kalkerimsi bir yapıdadır. Üzerinde konsantrik halkalar ve demetler bulunur. Bunlar gelişme dönemlerini gösterir. (Kerney& Cameron, 1979)

Sümüklü böceklerin (Testacellidae) dış yapıları genel yapı olarak salyangozlarınkine benzer, ancak kabuk ve mantonun vücudun ön tarafında bulunması farklılık arz etmektedir. Sümüklü böceklerde dış kabuk hariç vücudun ön yarısını kaplar. Kuyruk uzundur. (Kerney& Cameron, 1979)

Sümüklü böcek ve salyangozların derileri küçük çıkıntılar veya tüberküllerin varlığından dolayı pürüzlü bir yapıdadır. Tüberküller sümüklü böceklerde daha büyük ve çıkıntılı bir haldedir. Deri genellikle pigmentlidir ve diagnostik bir band veya büyük lekeler oluşturabilirler. Üst deri mukus ile kaplıdır. Bazı sümüklü böceklerde üst derinin mukusu tabanınkinden farklı renkte ve koyuluktadır. Derinin rengi ve ebadı, kabukta olduğu gibi çok farklı varyasyonlar gösterebilir. (Kerney& Cameron, 1979)

5. Beslenme Özellikleri:

Salyangozlar birincil olarak, zeminin yada bitkilerin üzerinde radulaları sayesinde beslenen hayvanlardır. Besinleri alglerden, bitki parçalarından ve kısmen küçük hayvanlardan oluşur. Taşların üzerindeki detrikusları, çökelti yada besin tabakalarını kazıyan salyangozlar, kuvvetli olarak uzamış ve helozoik olarak kıvrılmış bir radula ve bunun üzerinde dişçiklere sahiptir. Birçoğu bitkileri kazıyarak beslenir ve denizlerde belirli alglere özelleşmiş birçok salyangoz türü bulunur. Tatlı suda ve karada yaşayanların büyük bir kısmı güçlü yapılı radulaları ile yüksek yapılı bitkilerin yumuşak kısımları da dahil yerler. Sesil ya da yarı sesil yaşayanlar planktonları süzerek beslenirler. Bazı salyangozlar yırtıcıdır. Çoğu sesil hayvanları (Sünger vb. ) kazıyarak beslenirler. Diğer omurgasızları özellikle diğer yumuşakcaları avlarlar. Ayakla tutulan kurban, radula ile parçalanır. Bazıları da yutucudur. Bunlar avlarını izler ve hareketli olan avları bile tümüyle yutarlar. Bazı salyangozlar midyeler üzerinde ektoparazittirler. Bazıları da derisidikenlilerin, özellikle denizyıldızlarının, içerisinde endoparazittirler. Parazitlerde ayak büyük oranda kaybolmuş, ağız kısmı daha çok emici hale gelmiştir. (Kerney& Cameron, 1979)

6. Suyun Korunması:

Pulmonata kuraklığa karşı özel bir koruma sistemine sahip değildir. mukuslu salgılarıyla büyük ölçüde su kaybederler. Dolayısıyla nemli ortamları tercih ederler ya da çoğu gececidir. Kışın ya da yazın kurak dönemlerde, hayvanlar yaprak yığınlarının, taşların, kabukların altına girer ve orada bulunan cisimlere mukoz bir kordonla bağlanırlar. Gece hareket etmeleri ve kuraklıkta hareketsiz evreye girmeleri (estivasyon) onların kurak bölgelerde, hatta çöllerde yaşamasını olası kılar. (Kerney& Cameron, 1979)

7. Yaşam Döngüleri:

Çiftleşmeden sonra salyangoz ve sümüklü böcekler yumurtlarlar. Yumurtalarını toprağın çerisindeki küçük boşluklara, çürümüş ağaç kovuklarına, taş veya kaya yarıklarına bırakırlar. Yumurta sayısı çok çeşitlidir. Büyük türlerde 20- 50 civarındadır fakat diğerlerinde 100 veya daha fazla olabilir. Yumurta genellikle yuvarlaktır. Bazı türlerde çok yumuşak ve transparan, diğerlerinde ise sert, opak ve kalkerli bir yapıdadır. Gelişimleri sıcaklığa bağlıdır. Normal şartlarda 6 haftada yumurtadan çıkarlar. (Kerney& Cameron, 1979)

Yumurtlama olaylarının tüm detayları pek çok tür için bilinir. Genelde yumurtlama kışın değil, sonbahar ve yaz aylarında görülür. Fakat bu her zaman doğru değildir. pek çok sümüklü böcek ve salyangozlar kurak habitatlarda yaşar. Bunların yumurtlama mevsimi sonbaharın sonlarına doğrudur, yaz ortalarında kuraklık riski fazladır. (Kerney& Cameron, 1979)

Yeni yumurtadan çıkan bireyler yetişkinlerin birer minyatürü şeklindedir, gelişimleri direkt olur. Metamorfoz görülmez. Birey geliştikçe sondaki kabuğa yenisi eklenir ve bu şekilde devam eder. Çok büyük salyangoz ve sümüklü böceklerde 2 ile 4 yıl arasında sürmesine karşılık pek çok tür yaklaşık 1 yılda ergenlik dönemine ulaşır. Salyangozlarda belirli bir dönemden sonra gelişim durur ve kabuk ağzında kemiğimsi yapılar, dudaklar gelişmeye başlar. Bazı türlerde bu yapıları göremeyiz. (Kerney& Cameron, 1979)

Ölüm oranı yaşamın erken dönemlerinde çok kuvvetlidir. Yumurtalar ebeveynler tarafından korunmaz. Çoğu kurur, kaybolur veya predatörler tarafından yenir. Bazıları sinekler tarafından parazitlenir. Genç bireyler iklim ve düşmanlara karşı savunmasızdırlar. Büyük türlerde pek çok yetişkin yumurtladıktan hemen sonra ölürler. Bazı bireyler 8 – 10 yıl veya daha fazla yaşayabilirler. (Kerney& Cameron, 1979)

Ölümlerin çoğuna predatörler ve parazitlenmeler neden olur. En iyi bilinen predatörü ardıç kuşudur. Ardıç kuşu salyangozların kabuklarını kırmak için özel bir tekniğe sahiptir. Önce salyangozu ağzıyla yakalar ve kayalar üzerinde taşla vurarak kırar. Diğer kuşlarda salyangoz yerler. Yutulan kabuklar her zaman tamamen sindirilmez. Beyazlamış olan kabuk kırıntıları tülekler arasında bulunabilir. (Kerney& Cameron, 1979)

Kır faresi ve kirpilerde diğer bazı kemirgenler gibi salyangozları yerler. Küçük memelilerde kabukları dudaktan veya başka bir yerden başlayarak dişlerler. Kabuk kırıntıları fare yuvalarının ağzında veya salyangozlarla beslenen canlının beslendiği yerlerde görülebilir. (Kerney& Cameron, 1979)

Pek çok küçük hayvan salyangoz ve sümüklü böceklere saldırır. Karnivor salyangozlar sıklıkla diğer türlere, kanatlı böceklere ve özelliklede onların larvalarına saldırır. (Kerney& Cameron, 1979)

12 Temmuz 2007

Kalsiyum Adsorpsiyonu Ve Toprak Çözeltisi

Kalsiyum adsorpsiyonu ve toprak çözeltisi

Kalsiyumun toprak çözeltisindeki miktarını Ca içeren minerallerin yanında organik ve inorganik toprak kolloidlerince adsorbe edilmiş Ca miktarları da etkiler. Toprak strüktürü için değişebilir Ca önem taşımaktadır. Kalsiyum toprak kolloidlerinin bağlanmasını sağlayarak toprak partiküllerinin stabilitesi ve toprak strüktürünün iyileşmesini teşyik eder. 2:1 tipi kil minerallerinin fazla olduğu topraklarda iyi bir toprak strüktürünün devamı için toprakların değişim kapasitelerinin yaklaşık % 80′ i Ca2 ile doygun olmalıdır. İnorganik toprak kolloidlerinin adsorpsiyon yüzeyleri Ca için çok seçici değildir. Kalsiyumun organik kolioidlere ve özellikle de humik asitlere adsorpsiyonu daha belirgindir Nitekim çernozyem ve kalkerli peat topraklarda, her iki toprakta CaCO3 içermektedir, humik asitler Ca humat formunda bulunurlar. Toprak kolloidlerine adsorbe edilmiş Ca, toprak çözeltisindeki Ca ile dengelenme eğilimi gösterir Nemeth vd., (1970)’ nin bulgularına göre çok sayıda toprak tipinde, denge koşulları altında toprak çözeltisindeki Ca ile değişebilir Ca arasında oldukça doğrusal bir ilişkt vardır. Çoğu inorganik toprak değişim yüzeyleri bitkilere yeterli miktarda sature Ca+2 ile toprak çözeltisinde yeterli düzeyde Ca+2 içerirler. Çoğunlukla bahçe tarımında kullanılan asit peat topraklarda, doğal Ca konsantrasyonları bitkilerin -gereksinmelerinden düşük olabileceğinden Ca noksanlığı görülebilir. Böyle yerlere Ca içeren gübrelerin uygulanması önerilmektedir.

Kalsiyumun ekolojik davranışları

Toprakların kireç kapsamları ve pH’ larının büyük farklılıklar göstermesi bitki türlerinin de gelişmeleri süresince bu koşullara adapte olmasını sağlamıştır. Bu nedenle kirece tolerans bakımından bitki türleri ve hatta bir türün değişik çeşitleri arasında önemli farklılıklar olabilmektedir Bu bakımdan bitkileri kireç seven (kalsikol) ve kireç sevmeyen (kalsifüj) olarak iki gruba bölmek mümkündür. Kalsikol bitkiler kireçli topraklar üzerinde, buna karşılık kalsifüj bitkiler ise Ca bakımından fakir, asit topraklarda yetişen bitkilerdir. Bu iki grup bitkilerin Ca metabolizmalarında dikkate değer farklılıklar vardır. Kalsikol bitkilerin hücrelerinde yüksek düzeylerde Ca ve malat iyonları bulunmasına karşılık, kalsifüj bitkilerin Ca kapsamları normal olarak düşüktür (Aktaş 1995). Clarkson (1965) Agrostis (tavusotu) türlerinin kalsikol ve kalsifüj çeşitlerini kalsiyuma responsları bakımından karşılaştırmıştır. Her iki çeşit te Ca konsantrasyonu artan besin çözeltisinde 4.5 pH1 da yetiştirilmiştir. Genellikle Ca’ u düşük asit topraklarda bulunan Agrostis setacea’ nm büyümesi Ca ilavesinden az etkilenirken, kireçli bölgelerde bulunan Agrostis stolonifera yüksek Ca uygulamalarına ciddi tepkiler göstermiştir. Aynı durum Ca alımında da gözlenmiştir

Kireçli toprakların pH’ lan ve Ca içerikleri yüksektir, besin maddelerince daha zengindirler, çözünebilir ağır metal düzeyleri genellikle düşüktür ve ayrıca nitrifikasyonu gerçekleştiren ve azot fikse eden bakteri populasyonu da yüksektir.

Kalsikol-kalsifüj ayrımında bir diğer önemli husus da bu bitkilerin Fe’ den yararlanma yeteneklerinin de farklı olmasıdır. Hutchinson (1967) kireç kökenli klorozu 135 farklı bitki türünde test etmiştir. Demir noksanlığına, asit topraklarda yetişen bitki türlerinin, kireçli topraklarda yetişenlere göre daha hassas oldukları gözlenmiştir.

Türkiye topraklarının kalsiyum durumları

Topraklarımızın kireç kapsamlarının genelde yüksek oluşu nedeniyle Ca içerikleri de yüksek değerler göstermektedir. Bunun nedenleri olarak sedimenter kökenli ana materyal ve yetersiz yağış gösterilebilir, Güneş vd., (1999) Beypazarı yöresinde havuç yetiştirilen toprakların % 4′ ünün yeterli, % 96′ sının fazla düzeyde Ca içerdiklerini belirlemişlerdir. Alpaslan vd. (2001) Akdeniz Bölgesi sera topraklarının Ca kapsamları bakımından % 16′ sının yeterli, % 84′ ünün ise fazla sınıfında yer aldığını saptamışlardır.

Kalsiyum alımı ve taşınımı

Kalsiyum, bitkilerde % 0.1-5 gibi oldukça yüksek düzeylerde bulunmaktadır. Bitkilerin kalsiyum içeriklerinin yüksek oluşu, kalsiyumun bitkiler tarafından kolay alınmasından kaynaklanmayıp genel olarak kalsiyumun toprak çözeltisindeki miktarının yüksek oluşundan kaynaklanmaktadır. Bitkilerin kalsiyum alımı oldukça düşüktür. Kalsiyum genç köklerin henüz mantarlaşmamış uçlarından absorbe edilmektedir. Kalsiyum alımı, kökler tarafından daha hızlı alınabilen NH4+ ve K* gibi katyonlar tarafından engellenebilmektedir. Monokotiledon bitkilerin kalsiyum alımları dolayısıyla da içerikleri dikotiledon bitkilere göre düşüktür

Bitkilerin Ca alımı ortamdaki Ca konsantrasyonu, diğer katyonların konsantrasyonu ve ortam pH’ sına bağlıdır. Kalsiyum bitkiler tarafından iyonik (Ca*2) formda absorbe edilir ve bitkinin üst kısımlarına taşımmı ksilem borularında transpirasyon aracılığıyla gerçekleşir. Kalsiyumun bitkide taşmımmın su ile ilgisi olmasına rağmen, alımmının suyla bir ilgisi yoktur. Kalsiyum alınımı aktif olarak gerçekleşmektedir. Kalsiyuma göre K ve Mg daha kolay taşınabildiğinden bu besin maddelerinin fazlalığında kalsiyumun aleyhine bir durum söz konusu olmaktadır. Çilek, domates ve asma gibi bitkilerde Mg ve Ca’ un dağılımı benzerlik gösterir. Her iki iyon da temelde vejetatif kısımda bulunurken meyvedeki miktarları oldukça düşüktür. Bununla birlikte Mg’ un mobilitesi yüksek olduğundan dolayı meyvelerde Mg/Ca oranı yüksektir. Kalsiyumun meyveye geçişi yüksek konsantrasyonda olan Mg tarafından engellenmektedir. Buna ilave olarak yapraklardaki asimilasyon ürünlerinin floem dokuları aracılığıyla meyveye taşınımı yoğun olduğunda elma, domates ve biber gibi meyvelerde Ca konsantrasyonları düşebilmektedir.

Transpirasyon oranının azalması meyvelerin Ga içeriklerinin azalmasına sebep olur. Bu koşullarda yapraklar ve meyve arasında su ve kalsiyum rekabeti ortaya çıkar ve genellikle meyveler aleyhine Ca düzeni bozulur. Bitkilerin ksilem dokularının organik asit içeriğini artırıcı beslenme koşulları kalsiyumun mobilitesini artırmaktadır Örneğin azotlu gübrelemeden sonra organik asit içeriğindeki artışla köklerde şelatlanarak ksileme taşınan kalsiyum miktarı artmaktadır. Bununla birlikte yine beslenme koşullarına bağlı olarak oluşan okzalik asit, Ca taşımınım inhibe edici etkiye sahiptir Bradfield, 1976).

Bitki hücrelerinde kalsiyumun bir kısmı apoplazmın strüktürüne sıkı bir şekilde bağlanmış olarak ve diğer bir kısmı da hücre duvarlarında değişebilir olarak bulunmaktadır. Vakuollerde kalsiyumun konsantrasyonu sitoplazmaya göre oldukça yüksektir. Hücreler arasında kalsiyumun mobilitesi çok düşüktür. Diğer makroelementlerin aksine, bitki dokularında toplam kalsiyumun büyük bir kısmı hücre duvarlarında yer almaktadır Kalsiyumun bitki dokularında homojen olmayan bir şekilde dağılımı, hücre duvarlarında Ca bağlayan kısımların yoğun olması ve bu besin maddesinin taşınımının sınırlı olmasının bir sonucudur.

Kalsiyum düzeyi arttığında okzalata bağlı olan Ca formu dominant hale gelmektedir. Kalsiyum okzalat formunda bağlı kalsiyum, hücrelerin vakuoilerinde bulunmaktadır. Örneğin gelişmesini tamamlamış şekerpancarı yapraklarında okzalat formunda bağlı olan kalsiyum oldukça yüksek düzeylerdedir. Kalsiyum pektat formunda kalsiyumu hücre duvarlarına bağlama gücü zayıf olan bitkilerde, Ca apoplazmda Ca-okzalat formunda çökelmektedir. Bitki çeşitlerine bağlı olarak vakuollerde kalsiyum, pektin formunda poli anyonlar şeklinde veya apoplazmda kalsiyum karbonat formunda çökelmektedir (Kinzel, 1989). Kalsiyumun yüksek KDK’ ne sahip iki hücre arasındaki dağılımı şematik olarak Şekil 15.3′ de ifade edilmiştir. Şekilden de görüldüğü gibi hücreler içerisinde kalsiyum homojen olmayan bir şekilde dağ il ı m göstermektedir.

Kalsiyum konsantrasyonu hücre duvarlarının orta lamellerinde, plazma membranınm dış kısmında, vakuoller ve endoplazmik retikulum (ER) da oldukça yüksektir. Suda çözünebilir Ca1 un büyük kısmı malat, nitrat veya klor gibi anyonlar ile beraber vakuollerde bulunmaktadır. Hücre duvarları, ER ve vakuollere göre sitoplazmik kalsiyumun konsantrasyonu düşüktür (Felle, 1988, Evans vd., 1991). Bu durum Pi1 un sitoplazmada çökelmesini önleme bakımından ve bağlanma yörelerinde Ca+2′ un Mg+2 ile rekabeti açısından oldukça önemlidir. Plazma membram ve ER’ a Ca taşımınım Ca pompalayan ATPaz’ lar ve Ca+2/H+ iyon çiftinin karşılıklı taşımmı ile sağlanır (Kasai ve Muto, 1990). Bu taşınım mekanizması proton motivasyonludur. Taşınım için sitoplazma ve vakuol arasında konsantrasyon farkı yaratılmaktadır. Kloroplastlarda da yüksek miktarlarda kalsiyum bulunmaktadır. Buna karşılık stromalann serbest Ca içeriği düşüktür Elektropotansiyel gradiente zıt olarak sitoplazmadan kloroplastlarm stromalarma kalsiyum taşınmaktadır

Kalsiyumun hücre duvarlarının stabilitesine etkisi

Hücre duvarlarının güçlenmesi için hücreler arasında yer alan orta lamellere pektat formunda bağlanmış kalsiyuma mutlaka ihtiyaç duyulur. Kalsiyumun bu özelliği optimum bitki gelişimi için ihtiyaç duyulan kalsiyum miktarı ile hücre duvarlarının katyon değişim kapasitesi arasında pozitif korelasyon ile doğrulanmaktadır. Pektatlar poligalakturanozlar tarafından parçalanmaktadır. Kalsiyum noksanlığı plan dokularda poligalakturanoz aktivitesi artış gösterir (Konno vd., 1984) ve kalsiyum noksanlığının tipik belirtisi olan hücre duvarlarında bozulma ve erime görülür. Bu belirtiler bitkilerin özellikle petiolleri ve gövdenin üst kısımlarında kendini gösterir.

Gelişme döneminde yeterli kalsiyum alan ve yüksek ışık intensitesinde büyüyen bitkilerde kalsiyum pektat şeklinde pektik maddeler büyük oranda bulunurlar. Bu bitkiler poligalakturanozlara dayanıklılık kazanırlar (Cassells ve Barlass, 1976). Hücre duvarlarındaki Ca-pektatlarm miktarı aynı zamanda bitkileri mantari ve bakteriye! infeksiyonlara karşı korumada (Bkz. Bölüm 26) ve meyvelerin olgunlaşmasında önemlidirler,

Rigney ve VVills (1981) domates meyvesinin gelişimi esnasında meyve kabuğunun Ca içeriğini belirlemiş oldukları çalışmada; olgunlaşma döneminden önce hücre duvarlarının Ca içeriğinin arttığını ve olgunlaşma dönemine doğru ise bağlı Ca’ un hızla düştüğünü belirlemişlerdir. Buradan meyve gelişimi esnasında bağlı Ca içeriğinin ve poligalakturanoz aktivitesinin yüksek olduğu ve daha sonra düşme gösterdiği anlaşılmaktadır. Meyvejere hasat öncesi veya sonrası Ca uygulamasının meyve eti sertliğini artırma sebebi yukarıda anlatıldığı şekilde açıklanabilmektedir.

Kalsiyumun hücre büyümesi ve salgısı proseslerine etkisi

Yetersiz Ca beslenmesi durumunda kök gelişimi hızlı bir şekilde durmaktadır.Kalsiyum, plazma membranlarmda bulunan diğer katyonların olumsuz etkisini dengeleyici özelliğe sahiptir. Kalsiyum yetersizliğinde kök gelişiminin durması hücre bölünmesinin durmasından kaynaklanır. Kalsiyum hücre duvarlarının orta lamellerini pektik zincirler ile çevrelediğinden hücrelerin dirençli olmalarını sağlar. Bununla birlikte hücrelerin büyümeleri için hücre duvarlarının kaybolması gereklidir. Bu durum oksinler tarafından apoplazmın asitleştirilerek pektik zincirdeki Ca1 un uzaklaşması ile sağlanır. Oksinler plazma membranlarmdaki Ca kanallarını da aktive ederler ve böylece sitoplazmadaki Ca daha sonra tekrar apoplazma gönderilerek yeni oluşan hücrelerin duvarlarının stabilizasyonunu sağlar.

Polen tüplerinin gelişimi de Ca ile ilişkilidir. Polen tüplerinin uçlarında yer alan apoplazma sitoplazmadan hücre duvarı materyali salgılanarak polen tüplerinin gelişimine olanak sağlanmış olur.

Kök başlığından müsilaj salgılanması ortamdaki kalsiyuma bağlıdır. Kök başlığı topraklardaki sinyali algılayan merkezdir. Olumsuz bir koşul ile karşılaşıldığında apoplazmda bulunan kalsiyum aşağı doğru kök başlığına gönderilir ve bu bölgede müsilaj salgısı artar. Müsilaj salgılaması ABA gibi büyüme engelleyicilerinin konsantrasyonunun artışına sebep olmaktadır (Bennet vd., 1990).

Kalsiyumun membran stabilitesindeki rolü

Membran stabilitesi düşük olan hücrelerden, küçük molekül ağırlıklı bileşiklerin hücre dışına geçişi kolaylaşmaktadır. Bu durumda bitkilerin olumsuz toprak ve çevre şartlarına (tuzluluk, ağır metal .toksisitesi, düşük sıcaklık vb.) dirençleri azalmaktadır Kalsiyum fosfolipidlerin karboksilat grupları, proteinler ve fosfat arasında köprü görevi görerek membranlarm stabilitesini sağlamaktadır (Caldvvell ve Haug, 1981) Plazma membranlarına bağlı olan Ca diğer katyonlar ile (Na+, K+ ve H+ ) yer değiştirebilmektedir Örneğin tuzluluk stresinde plazma membranlarına bağlı Ca, Na ile veya Al toksisitesinin görüldüğü asit topraklarda H ile yer değiştirmekte ve membran stabilitesi bozulmaktadır.

Özellikle olumsuz toprak koşullarında kalsiyumun plazma membran stabilitesini sağlayabilmesi için dış ortamdan bitkiler tarafından mutlaka yeterli miktarda alınması gereklidir, kalsiyum noksan olan dokularda membran bütünlüğünün bozulması ve respirasyon oranının artmasına da sebep olmakta ve respirasyon ürünlerinin hücrelerin vakuollerinden sitoplazmaya geçişleri söz konusu olmaktadır.

Kalsiyumun katyon-anyon dengesi ve ozmotik regülasyondaki etkisi

Özellikle yaprakların vakuollerinde büyük miktarlarda Ca bulunur. Kalsiyum burada, inorganik ve organik anyonları dengeleyerek katyon-anyon dengesini sağlamaktadır (Kinzel, 1989). Kimi bitki çeşitlerinde nitrat indirgenmesinin bir sonucu olarak okzalik asit sentezlenir. Vakuollerde Ca-okzalat oluşumu serbest Ca*2′ u düşük düzeylerde tutmak için önemlidir. Yavaş çözünebilen Ca-okzalat aynı zamanda hücrelerde ozmotik düzenleme için önemlidir. Kalsiyum-okzalat, nitrat ile beslenen bitkilerde ozmotik basıncı artırmaksızın vakuollerde tuz akümülasyonu sağlamaktadır. Olgunlaşmış şeker pancarı yapraklarında toplam Ca’ un % 90′ ı Ca-okzalat formunda bağlı bulunmaktadır Egmond ve Breteler, 1972).

Dolaylı olsa da kalsiyum, ozmotik regülasyon fonksiyonuna sahiptir. Her nekadar stomalarm açılıp kapanmasında temelde Kile malat ve Cl anyonları etkiliyse de, stomalarm kapanmasında ABA1 in etkisi yaprak epidermisindeki Ca konsantrasyonuna da bağlıdır.

Kalsiyum Noksanlığı

Gübre olarak N, P ve K tüketiminin giderek artmasına karşın, kalsiyumlu gübreler pratikte gübreleme pratiği içinde yer almamaktadır. Toprak pH1 sı çok düşük olmadıkça bitkiler için yeterli kalsiyum topraklarda bulunmaktadır. Bununla birlikte aşırı N, P, K’ lu gübre tüketimine bağlı olarak üründe artış, kalsiyuma olan ihtiyacı artırmaktadır. Ayrıca artan miktarlarda azotlu gübre kullanımına bağlı olarak toprakların asitleşmeleri sonucu toprakların kalsiyum adsorbe etme potansiyeli zayıflamaktadır. Gerçek kalsiyum noksanlığı ile toprakların kireç kapsamındaki düşüklüğe bağlı olarak ortaya çıkan kalsiyum eksikliğini birbirinden ayırmak önemlidir. İkinci koşul yanı toprağın Ca içeriğinin düşüklüğü daha önce de bahsedildiği gibi toprağın asitleşmesine bağlı olarak ortaya çıkmaktadır. Bununla birlikte asit topraklarda bile bitkilerin ihtiyaçlarını karşılayabilecek düzeyde kalsiyum bulunmaktadır. Topraklarda 1 meq l”1 düzeyindeki kalsiyum bitkiler için yeterli bir düzeydir. Fried ve Shaprio (1961)’ e göre asit toprakların kalsiyum içeriği 1.0-7.5 meq l düzeyindedir.

Asit topraklarda bitki gelişmesinin zayıf olmasının nedenleri; P ve Mo m immobilizasyonu ile Mg ve K’ un alınabildiğinin azalması, bunlara ilâve olarak B, Zn, Cu, Fe, Ni ve diğer mutlak gerekli olmayan metalik iyonların elverişliliğinin artması ve asit topraklarda özellikle Mn+ ve Af iyonlarının aşırı miktarlarının toksisiteye sebep olmasıdır.

Kalsiyum noksanlığı, toprakların asit koşullarda bile yeterli kalsiyum içerdiği dikkate alınırsa, ancak ekstrem koşullarda ortaya çıkabilmektedir. Sulama suyunun veya gübrelerin aşırı N, K ve Mg içermesi kalsiyum noksanlıklarına sebep olabilmektedir. Sebzelerde yaprağın kritik kalsiyum konsantrasyonu % 0.8 olarak kabul edilmektedir Şekerpancarı kalsiyuma oldukça hassas bir bitki olup, kalsiyum eksikliğinde üründe önemli azalmalar olmakta ve özellikle K fazlalığında kalsiyumun olumsuz etkisi daha da artmaktadır, kalsiyum eksikliğinin en önemli sebepleri düzensiz sulama, dengesiz gübreleme, yüksek nisbi nem gibi faktörlerdir. Kalsiyum noksanlığına ait belirtiler domateste çiçek dibi çürüklüğü (blossom end rot), kereviz, şekerpancarı ve turpta öz çürüklüğü (black heart), elmada acı benek (bitter pit), marul ve lahanada yaprak kenarı yanıklığı (tipburn), havuçda oyuk gövde (cavity spot) olarak adlandırılmaktadır. Kalsiyum noksanlığının belirtilen ilk önce genç yapraklarda veya büyüme uçlarında ortaya çıkmaktadır. Noksanlık durumunda bitki büyümesi gerilemekte ve çalımsı bir hal almakta, genç yapraklar küçülmekte, yaprak uçları ve kenarları yukarı doğru kıvrılmakta, yaprak kenarlarında klorozlu benekler ve nekrotik lekeler belirmektedir.

Kalsiyum noksanlığının marul, lahana gibi bitkilerde tipik belirtisi olan yaprak kenarı yanıklığı (tip burn) na aşağıdaki faktörler sebep olmaktadır.

• Aşırı N’ lu, özellikle NH4′ lu gübreleme

• Toprakta aşırı tuzluluk

• Bor ve K fazlalığı

• Yüksek sıcaklık ve nisbi nem

• Düzensiz sulama ve uzun süreli kurak periyotlar

• Drenajın kötü olmasına bağlı olarak toprağın ıslak olması

• Bitkilerin hızlı büyümesi

Yukarıda sayılan nedenlerden dolayı Ca+2 iyonlarının alınması ve bitkide dağılımı olumsuz etkilenir.

Acı benek (Bitter pit) de; özellikle meyvelerde çok sık rastlanılan bir fizyolojik kalsiyum noksanlığıdır. Kireçli ve yüksek pH’ lı topraklarda bile ortaya çıkabilen bu beslenme sorunu kimi zaman ağaç üzerindeki meyvelerde kendini gösterir, bazende meyvelerin depolanmaları esnasında ortaya çıkar.

Acı benek belirtilerinin ortaya çıkmasında bitkinin yetersiz kalsiyum almasına sebep olan faktörlerin yanında, K/Ca, K+Mg/Ca veya N/Ca oranının yüksek olmasının etkisi de büyüktür. K+Mg/Ca oranının 20-25, N/Ca oranının 10-14 den yüksek olması durumunda acı benek belirtilerinin ortaya çıkması kuvvetle muhtemeldir.

Elmalarda acı benek görülmemesi için meyvenin kritik kalsiyum konsantrasyonunun en az % 0.025 (kuru ağırlık) olması gereklidir. Acı benek belirtilerinde genel olarak yaprakların kalsiyum içeriği bir kriter değildir. Bu sorunun bulunduğu bitkilerde çoğu zaman yaprakların Ca içerikleri yeterli düzeylerde olabilmektedir.

Acı beneği önlemede % 0.65-0.80′ lik kalsiyum nitrat veya % 0.50′ tik kalsiyum klorürün bir kaç defa yapraktan, meyvelere de isabet edecek şekilde uygulanmasının etkili olduğu bildirilmiştir.

12 Temmuz 2007

Sonraki Önceki


Kategorilere Göre

Rasgele...


Destekliyoruz arkada - arkadas - partner - partner - arkada - proxy - yemek tarifi - powermta - powermta administrator - Proxy