2026 yılı bölümümüz yayınları
Impact of micropollutants and the process configuration on the performance of moving bed membrane biofilm reactor (MBMBR)
Bu çalışma, iki adet seri bağlı hareketli yatak biyofilm reaktörü ile bunları izleyen bir membran biyoreaktörden oluşan hareketli yatak membran biyofilm reaktörü (MBMBR) prosesi kullanılarak, evsel atıksudan seçilmiş mikrokirleticilerin; ibuprofen, diklofenak, naproksen, karbamazepin ve triklosanın giderim performansını incelemektedir. MBBR ve MBR proseslerinin entegrasyonu her iki teknolojinin üstün yönlerinden yararlanma olanağı sağlamakla birlikte, özellikle mikrokirleticilerin varlığında optimum konfigürasyonun belirlenmesine yönelik sistematik çalışmalar literatürde hâlen sınırlıdır.
Bu araştırma kapsamında, MBR ünitesinden farklı MBBR ünitelerine uygulanan çamur resirkülasyonunun, diğer bir ifadeyle hibrit büyüme yaklaşımının, arıtma performansı üzerindeki etkileri üç farklı işletme dönemi boyunca toplam 140 gün süreyle değerlendirilmiştir. Sonuçlar, başlangıçta %98 düzeyinde olan KOİ giderim veriminin (permeat KOİ <10 mg/L), mikrokirleticilerin sisteme verilmesini takiben kademeli olarak azaldığını göstermiştir. Mikrokirleticilerin toksik etkisi, MBR ünitesinde çözünmüş mikrobiyal ürünlerin ve hücre dışı polimerik maddelerin birikimine yol açmış, bu durum üst faz KOİ konsantrasyonunun ortalama 370 mg/L’ye kadar yükselmesine neden olmuştur.
Membran, SMP ve EPS bileşenlerinin büyük bölümünü tutarak tüm konfigürasyonlarda permeat KOİ değerinin ortalama 50 mg/L’nin altında kalmasını sağlamış, böylece çıkış suyu kalitesini iyileştirmiştir. Ancak bu durum aynı zamanda membran kirlenmesi potansiyelini de artırmıştır. Nitrifikasyon, ikinci dönemde, yani yalnızca biyofilm büyümesinin söz konusu olduğu işletme koşullarında, mikrokirletici toksisitesi ile çamur resirkülasyonuna bağlı mikrobiyal aşılama eksikliğinin birlikte etkisi sonucunda neredeyse tamamen durmuştur; bu dönemde permeattaki NH4+-N konsantrasyonu ortalama 40 mg/L olarak belirlenmiştir.
Mikrokirletici giderimi açısından değerlendirildiğinde, ibuprofen ve triklosan için %75’in üzerinde yüksek giderim verimleri elde edilirken, karbamazepin, diklofenak ve naproksen gibi biyolojik arıtmaya dirençli bileşiklerde giderim verimleri genel olarak %30’un altında kalmıştır. Çalışma, mikrokirleticilerin amonyak oksitleyen bakteriler üzerindeki etkisini ortaya koymakta; söz konusu mikroorganizmaların mikrokirletici gideriminde kritik bir role sahip olabileceğini göstermektedir. Ayrıca, hibrit büyüme modunun proses kararlılığının korunmasında önemli avantajlar sağladığı da ortaya konmuştur.
Estimation of groundwater recharge in a Mediterranean island aquifer with CMB and HYDRUS‑1D methods: case study—Bozcaada (Türkiye)
Yeraltı suyu beslenmesi kritik öneme sahiptir çünkü milyarlarca insanı besleyen yeraltı su kaynaklarını yeniler.
Beslenme olmadan yeraltı suyunun aşırı çekilmesi yeraltı suyu seviyelerinin düşmesine, arazi çökmesine ve uzun vadeli ekolojik hasara yol açabilir. Özellikle kurak ve yarı kurak iklimlerde doğal beslenme birçok bölgede yavaş olduğundan, sürdürülebilirliği sağlamak için aktif yönetim gereklidir. Yeraltı suyu beslenmesinin doğru tahmini, özellikle yüzey suyu kaynaklarının sınırlı ve iklim değişkenliğine karşı savunmasız olduğu adalarda,sürdürülebilir su kaynakları yönetimi için çok önemlidir.
Bu çalışmada, Türkiye’nin kuzeyindeki Ege Denizi’nde bulunan Bozcaada’daki yeraltı suyu havzasında yıllık yeraltı suyu beslenmesi, iki farklı yaklaşım kullanılarak tahmin edilmiştir: klorür kütle dengesi (CMB) yöntemi ve sayısal modelleme aracı HYDRUS-1D. CMB yöntemi, yağış ve yeraltı suyu örneklerinde ölçülen klorür konsantrasyonlarına dayanırken, HYDRUS-1D modeli doymamış bölge içindeki su hareketini simüle eder. Bu bağlamda, çalışma özellikle hidrojeolojik heterojenliğin, sınırlı izleme ağlarının ve deniz etkisinin yeraltı suyu beslenmesinin güvenilir bir şekilde ölçülmesini zorlaştırdığı küçük Akdeniz adalarındaki beslenme tahmin zorluklarına odaklanmaktadır.
Yapılan analiz, adadaki ortalama yıllık beslenmenin CMB yöntemi kullanılarak 39 mm olarak hesaplandığını göstermiştir. Buna karşılık, HYDRUS-1D modeli farklı gözlem kuyuları için daha değişken sonuçlar vermiştir; yıllık beslenme RK6 bölgesinde 270 mm, RK12 bölgesinde 75 mm ve RK13 bölgesinde 165 mm olarak tahmin edilmiştir. Sonuçlar, özellikle kumtaşı içeren Kirazlı Formasyonu gibi yüksek geçirgenliğe sahip oluşumlarda daha yüksek bir beslenme potansiyeline işaret etmektedir. Ancak çalışma, CMB yönteminin sınırlamalarının küçük adalarda ve deniz suyu giriş riski altındaki bölgelerde belirginleştiğini ve yöntemler arasında çelişkili sonuçlara yol açtığını göstermektedir. Bu nedenle, CMB ve HYDRUS gibi yaklaşımların birlikte kullanılmasının, sınırlı veri koşullarında daha kapsamlı ve güvenilir bir değerlendirme sağlayabileceğine işaret etmektedir.
H2O2-driven enzymatic degradation of halophenols and toxicity assessment
Halofenoller (HP’ler), toksik, mutajenik ve karsinojenik özellikleri nedeniyle canlı sağlığı ve çevre açısından ciddi sorunlara yol açmaktadır. Enzimler, kirleticilerin çevresel giderimi için çevre dostu ve sürdürülebilir bir yaklaşım olarak son yıllarda önemli ölçüde ilgi çekmektedir. Bu çalışmada, Agrocybe aegerita kaynaklı rekombinant nonspesifik peroksijenaz enzimi (rAaeUPO; Pichia pastoris olarak bilinen Komagataella pastoris’te rekombinant olarak eksprese edilmiştir), beş temsilî halofenolün [2 klorofenol (2 CP), 3 klorofenol (3 CP), 4 klorofenol (4 CP), 4 bromofenol (4 BP) ve 3 iyodofenol (3 IP)] parçalanmasında kesikli ve beslemeli kesikli sistemlerde kullanılmıştır. rAaeUPO (5 µM), beslemeli kesikli sistemde 48 saat içinde 10 mM’ye kadar HP’leri tamamen gidermiştir; buna karşılık, kesikli sistemlerde 2.5 mM 4 CP ve 4 BP’nin neredeyse tamamen giderimi 72 saat içinde gerçekleşmiştir. Enzim, başlangıçta stokiyometrik miktarda H2O2 verilmesine kıyasla, H2O2’nin yavaş ve sürekli olarak 2 mM/saat hızında beslendiği koşullarda daha etkili bulunmuştur. rAaeUPO’nun HP’lere karşı aktivite sıralaması 3 IP > 2 CP > 3 CP > 4 BP > 4 CP şeklinde belirlenmiştir. Bu sonuçlar, moleküler kenetlenme bulguları ile de doğrulanmıştır. rAaeUPO katalizli HP bozunmasının birincil mekanizmasının, önce katekol oluşumu ve ardından polimerizasyon basamağı üzerinden gerçekleştiği görülmüştür. E. coli DH5α kullanılarak gerçekleştirilen toksisite testleri, HP’lerin enzimatik bozunması sonrasında toksisitede anlamlı bir azalma olduğunu göstermiştir. Bu çalışma, rAaeUPO’nun HP’leri etkili biçimde parçalayabilen verimli bir biyokatalizör olduğunu ve çevresel biyoremediasyon uygulamaları açısından büyük potansiyel taşıdığını ortaya koymuştur.
Carrier-dependent performance of immobilized enzymes in dimethyl terephthalate biodegradation
Kirletici gideriminde enzimatik proseslerin uzun vadeli ve etkin kullanımının sağlanabilmesi açısından enzim immobilizasyonu kritik öneme sahiptir. Bu çalışmada, esterase ve lipaz enzimleri; kaolin, feldspat, grafitik karbon nitrür biyokömürü ve asma sürgünü kökenli hidrokarbon (HCS) gibi farklı taşıyıcı materyaller üzerine immobilize edilerek biyokompozit yapılar geliştirilmiştir. Elde edilen biyokompozitlerin performansı, endüstriyel plastik üretiminde yaygın olarak kullanılan kalıcı ve toksik bir monomer olan dimetil tereftalatın (DMT) bozunumu üzerinden değerlendirilmiştir.
Esteraz ve lipaz enzimlerinin DMT bozundurma kapasiteleri karşılaştırılmış ve en yüksek bozunma hızına sahip olan enzimler immobilizasyon için seçilmiştir. Test edilen enzimler arasında, Candida türüne ait lipaz ve Bacillus subtilis kaynaklı esterase, 25 mg/L konsantrasyonundaki DMT’yi 4 saat içerisinde monometil tereftalat (MMT) ve tereftalik asit (TPA) oluşturarak neredeyse tamamen parçalamıştır. Buna karşılık, Rhizomucor miehei lipaz ve Geobacillus türü esterase aynı süre içerisinde sırasıyla yüzde 53 ve yüzde 34 bozunma verimi göstermiştir.
İmmobilizasyon performansının yüzde 85’in üzerinde olması nedeniyle HCS destekli enzimler yüksek katalitik aktiviteyi korumuş ve 7 yeniden kullanım döngüsü sonrasında DMT’nin yüzde 55’ini (Bacillus subtilis esterase) ve yüzde 85’ini (Candida sp. lipaz) bozundurabilmiştir. Dairesel dikroizm analizleri, her iki enzimin de HCS üzerine immobilizasyon sonrasında ikincil yapılarını büyük ölçüde koruduğunu göstermiş ve bu durum HCS’nin etkili bir taşıyıcı materyal olduğunu doğrulamıştır.
Sonuç olarak, HCS tabanlı biyokompozitler; yüksek stabilite, yeniden kullanılabilirlik ve katalitik performans özelliklerini bir arada sunarak plastik kökenli kirleticilerin sürdürülebilir enzimatik bozunumu için umut verici bir yaklaşım olarak değerlendirilmektedir.
Dietary intake of current-use pesticides: Duplicate-meal concentrations, exposure, and health risks through the urbanization ladder
Bu çalışma, Türkiye’nin İzmir ilinde farklı kentleşme düzeyleri (kırsal, banliyö ve kentsel) boyunca güncel kullanım pestisitlerine (current use pesticides, CUPs) bağlı diyet maruziyetini karakterize etmeyi amaçlamaktadır. QuEChERS ekstraksiyonunu takiben LC MS MS analizi kullanılarak, kırsal, banliyö ve kentsel hanelerden toplanan 96 adet duplike öğün örneğinde 235 CUP’nin varlığı araştırılmıştır. Üç kentleşme grubu arasındaki düzey farklılıklarını karşılaştırmak üzere nonparametrik hipotez testleri uygulanmıştır. Kadın ve erkek yetişkinler için maruziyet ve sağlık riski değerlendirmeleri gerçekleştirilmiştir.
Tiametoksam, pirimetanil ve dinoterb en sık saptanan CUP’ler olup, çoğu durumda Avrupa Komisyonu tarafından belirlenen maksimum pestisit kalıntı limitlerini (MRL) aşmıştır. En yüksek medyan CUP derişimleri ise kentsel, banliyö ve kırsal alanlar için sırasıyla triadimenol (29,1 mg kg−1), klorantraniliprol (45,2 mg kg−1) ve dinoterb (15,8 mg kg−1) olarak belirlenmiştir. Genel olarak, “pestisit kokteyli” bileşimi kentleşme düzeylerine göre değişkenlik göstermiş ve kırsal alanda daha düşük düzeyler tespit edilmiştir. Kentsel alandaki toplam hedef pestisit derişimi, kırsal alandakine kıyasla istatistiksel olarak anlamlı derecede yüksek bulunmuş, buna karşılık banliyö ve kentsel alanlar arasındaki fark anlamlı değildir.
Pirimetanil, tiametoksam, asetamiprid, spinosin A ve buprofezin için tahmin edilen günlük alımların kabul edilebilir değerlerin üzerinde olduğu belirlenmiştir. Onaylanmamış CUP’lerin tahıl bazlı öğünlerde saptanması, yetiştirme veya depolama süreçlerinde kontaminasyona işaret etmektedir. Tehlike Katsayısı (Hazard Quotient) ve Tehlike İndeksi (Hazard Index) tahminlerinin eşik değeri en fazla on katına kadar aştığı görülmüş; bu durum, CUP’lere bağlı diyet maruziyetinin gıda güvenliği ve halk sağlığı açısından kritik ve ciddi bir risk unsuru olduğunu göstermektedir.
Sector-specific atmospheric stability distributions and seasonal variations: A comparison between NEWA simulations and in situ meteorological mast measurements
Bu çalışma, geleneksel tüm yönleri birlikte değerlendiren analizler yerine, sektöre özgü bir yaklaşımı açık biçimde benimseyerek, olasılıksal Monin–Obukhov atmosferik kararlılık düzeltme çerçevesinin uygulanabilirliğini ve etkinliğini incelemektedir.
Yeni Avrupa Rüzgâr Atlası (NEWA) kapsamında geliştirilen Weather Research and Forecasting (WRF) mezoskal modeli simülasyonları ile İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü (İYTE) meteoroloji direğinden elde edilen yerinde gözlem verileri; farklı rüzgâr sektörleri, mevsimsel koşullar ve gün içi zaman dilimleri açısından ayrıntılı ve sistematik biçimde karşılaştırılmıştır. Çalışmada, atmosferik kararlılıktaki sektöre özgü farklılıklar, 10 m yüksekliğinde ζ = z/L parametresi kullanılarak değerlendirilmiş; ayrıca ψ(ζ), yüzey pürüzlülük uzunluğu z₀ ve sıfır düzlem yer değiştirme yüksekliği d yardımıyla normalize edilmiş ve düzeltilmiş rüzgâr hızları analiz edilmiştir.
Elde edilen bulgular, atmosferik kararlılık özelliklerinin rüzgâr sektörüne bağlı olarak anlamlı düzeyde değişkenlik gösterdiğini ortaya koymuştur. Buna göre, kuzey sektöründe kararsız koşulların baskın olduğu, güney ve güney-güneybatı sektörlerinde |ζ| < 0.02 aralığının belirleyici olduğu, kuzeybatı sektöründe ise kararlı koşulların hâkim olduğu belirlenmiştir. ζ parametresine ilişkin sektöre özgü analizler, tüm yönlerin birlikte değerlendirildiği klasik yaklaşımların gizleyebildiği farklılıkları açık biçimde ortaya koymaktadır.
Bu çalışmada yeni bir kuramsal kararlılık düzeltme yöntemi önerilmemekle birlikte, mevcut olasılıksal kararlılık çerçevelerinin sektöre özgü ve mevsimsel bağlamda uygulanmasının sağladığı üstünlükler güçlü biçimde gösterilmektedir. Bulgular, atmosferik kararlılık düzeltmelerinin karmaşık ve gerçek saha koşullarında doğru biçimde uygulanabilmesi için sektörel, mevsimsel ve gün içi değişimlerin mutlaka dikkate alınması gerektiğini vurgulamakta; bu yönüyle rüzgârla ilişkili çalışmalarda daha doğru uygulamalara yönelik önemli çıkarımlar ve geliştirilmiş bir değerlendirme çerçevesi sunmaktadır.
Ormosil hybrid coatings as a sustainable antibiofouling solution for microalgae cultivation in tubular photobioreactors
Bu çalışma, mikroalg yetiştiriciliğinde kullanılan tübüler fotobiyoreaktörlerde (PBR) biyofilm oluşumunu azaltmaya yönelik etkili bir antifouling strateji olarak sitrik asit–APTES (Ormosil) kaplamalarının potansiyelini ortaya koymuştur. Test edilen kaplamalar arasında CApTES2.7, havada süperhidrofilik ve su altında süperoleofobik davranış sergileyerek, kaplanmamış cam yüzeylere kıyasla Chlorella vulgaris hücrelerinin yüzeye tutunmasını anlamlı düzeyde azaltmıştır.
Işık geçirgenliği deneyleri ve mikroskobik analizler, kaplanmış yüzeylerde biyofilm birikiminin yüzde elliden fazla azaldığını ve bu sayede reaktör içerisinde optik açıklığın büyük ölçüde korunduğunu göstermiştir. Termodinamik yaklaşımlar ile DLVO ve XDLVO teorilerine dayalı modelleme çalışmaları da bu deneysel bulguları desteklemiş; Ormosil kaplı yüzeylerde alg hücreleri için daha düşük adezyon enerjileri hesaplanmış ve bu durum kaplamaların yüksek antifouling performansı ile tutarlı bulunmuştur.
CApTES2.7 kaplamasının tübüler PBR sistemlerinde uygulanması sonucunda, kaplanmamış sistemlere kıyasla ışık geçirgenliğinde yüzde 54,5 oranında artış sağlanmış ve mikroalg büyümesi için mevcut fotonik ortam önemli ölçüde iyileştirilmiştir. Ayrıca, kaplanmış reaktörlerde yetiştirme döngüleri arasında kimyasal temizliğe ihtiyaç duyulmaması, büyük ölçekli sistemlerde işletme maliyetlerinin ve su tüketiminin azaltılmasına yönelik önemli bir potansiyele işaret etmektedir.
Sonuç olarak, bu çalışma, endüstriyel fotobiyoreaktörlerde biyofilm kaynaklı ışık zayıflamasını ortadan kaldırmaya yönelik çevre dostu ve sürdürülebilir bir yaklaşım sunmaktadır. Ormosil bazlı kaplamalar, PBR sistemlerinin hizmet ömrünü uzatmakla kalmamakta; aynı zamanda biyoyakıt, biyoplastik ve yüksek katma değerli biyomolekül üretimine yönelik mikroalg tabanlı biyoproseslerin ekonomik uygulanabilirliğini de önemli ölçüde artırmaktadır.
Effects of cultivation temperature on protein production of selected Spirulina strains under photobioreactor conditions
Spirulina, yüksek protein içeriği ve protein kalitesi nedeniyle gıda takviyesi uygulamalarında endüstriyel ölçekte yetiştirilmektedir. Bu çalışmada, dış ortam uygulamalarına yönelik olarak farklı sıcaklık koşulları ve kültür yaşı boyunca sürekli yüksek besin değerine sahip suşların belirlenmesi amacıyla, standartlaştırılmış kabarcık kolon fotobiyoreaktör koşulları altında yaygın olarak erişilebilir ve protein açısından zengin Spirulina suşlarının üretkenliği üzerindeki yetiştirme sıcaklığının etkisi değerlendirilmiştir. İlk aşamada beş suş 30 °C’de protein içeriği bakımından incelenmiş, kuru biyokütle bazında ≥%60 protein içeriğine sahip üç suş 25 °C, 35 °C ve 40 °C’de yetiştirilmek üzere seçilmiştir. Protein içeriği değişimleri belirlemek amacıyla günlük olarak ölçülmüş, protein kalitesi ise logaritmik ve durağan büyüme fazlarında değerlendirilmiştir. Ayrıca toksik ağır metal biyobirikim potansiyelini belirlemek amacıyla metal içeriği analiz edilmiştir.
Optimum sıcaklık olarak belirlenen 35 °C’de suşların biyokütle üretkenlikleri birbirine benzer bulunmuştur. Buna karşılık, protein içerikleri sıcaklığa ve suşa yüksek derecede bağımlı olarak değişkenlik göstermiştir. Aynı proses koşulları altında, suşa bağlı olarak, yetiştirme süreci boyunca yaklaşık %65 civarında görece kararlı bir protein içeriği veya %30 ile %70 arasında geniş bir değişim aralığı gözlenmiştir. 40 °C’de yapılan yetiştirme biyokütle üretkenliğini düşürürken protein içeriğini etkilememiş; 25 °C’deki yetiştirme ise hem biyokütle üretkenliğini hem de protein içeriğini azaltmıştır. S. platensis UTEX 2340 suşu, daha yüksek kümülatif esansiyel amino asit içeriği ve esansiyel amino asit indeksi değerleri ile yansıtıldığı üzere, sürekli olarak en yüksek protein kalitesini sergilemiştir. Bununla birlikte, 35 °C koşullarında bu suşta gıda takviyeleri için belirlenen güvenlik sınırlarını aşan cıva içeriği tespit edilmiştir. Elde edilen bulgular, Spirulina bazlı ürünlerin besin değerinin korunmasında suş seçimi ve yetiştirme sıcaklığının kritik rolünü ortaya koymaktadır.
Microplastic Pollution and Risk Evaluation in the Gediz River
Mikroplastikler (MP’ler), çapı 5 mm’den küçük olan parçacıklar olup daha büyük plastiklerin parçalanması yoluyla sucul ekosisteme girerler. Dayanıklılıkları ve yüzebilirlikleri nedeniyle çevresel ortamlarda uzun süreler boyunca birikebilirler. Bu çalışmada, İzmir Körfezi’ne dökülen kentsel bir nehir olan Gediz Nehri’nde, farklı MP türleri için kirlilik düzeylerindeki mevsimsel değişimlerin oluşturduğu riskleri ortaya koymak amacıyla, kuru ve yağışlı mevsimler için hesaplanan Kirlilik Yük İndeksi (PLI) ve Polimer Tehlike İndeksi (PHI) kullanılarak beş farklı istasyonda MP risk değerlendirmesi yapılmıştır. Sonuçlar, MP’lerin bölgede yaygın olduğunu ve 13–211 parçacık/L arasında değiştiğini göstermiştir. Kuru mevsimde ortalama parçacık sayısı 67±57 iken, yağışlı mevsimde bu değer 50±37’ye düşmüştür. En yaygın polimer türü %62,4 ile polipropilen olup, bunu polietilen ve polietilen tereftalat (%8,3 ve %7,01) izlemiştir. En bol bulunan MP şekilleri ise %47,1 ile parçacıklar (fragmentler) ve %38,5 ile liflerdir. Kuru mevsimde PLI değerleri 0,99 ile 2,44 arasında değişirken, yağışlı dönemde bu değerler 1,08 ile 2,11 arasında bulunmuştur. Ayrıca, her istasyonda tespit edilen MP türleri için PHI değerleri 3,81 ile 7,91 arasında değişmiştir. Elde edilen sonuçlar, Gediz Nehri’nin İzmir Körfezi için önemli bir MP kaynağı olduğunu ve genel ekolojik durumu açısından ciddi bir tehlike oluşturduğunu göstermektedir.