Fen Projesi – RGANIK ATIKLARIN ZEOLIT ILE ETKILESIMININ MANYETIK ALANA MARUZ KALAN BITKI UZERINE ETKISI

Projenin Amacı: Potasyumun canlılar için önemini vurgulamak ve potasyum içeren besinlerden doğal gübre yapıp potasyumun doğaya geri dönüşümü sağlayarak kanserli hücrelerdeki etkisini göstermek.

Projenin hedefi: Çevremize geri dönüşümün ve organik atıklardan canlı sağlığı için önemli minerallerin kazanabileceğinin önemini vurgulamak. Zeolit isimli mineral topluluğunun bitki yetiştiriciliğinde faydalı olabileceğinden bahsetmek.

Giriş: Potasyum (K), hücreler içinde bulunan minerallerin başında yer almaktadır. Hücre dışı sıvılarda en çok sodyum bulunurken, hücre içinde en çok potasyum bulunmaktadır. Potasyumun en önemli görevi, kasların işlevinde yer tutmasıdır. Özellikle kalp kasının düzenli çalışması vücuttaki, kalp kası hücresindeki ve kandaki potasyum düzeyleriyle çok yakından ilgilidir. Bunların yanında potasyum, hücreler içindeki ozmotik basıncın korunmasına katkıda bulunarak hücre içindeki sıvının dışarıya çıkmasının önlenmesini sağlamaktadır. Yani vücuttaki su ve mineral dengesinin korunmasına yardımcı olmaktadır. Hücre içinde fazla düzeyde potasyum bulunması aynı zamanda hücrelerdeki protein sentezi için de gereklidir. Beslenmede de hayati önemi olan bir mineraldir. Besinlerin hücre içine taşınması ve sinir sistemindeki mesajların iletilmesi için de önemlidir. Tansiyonu dengeler. Beyne oksijen taşıyarak zihin faaliyetlerini destekler. Araştırmalar yüksek potasyum içeren besinlerle beslenmenin hipertansiyon riskini düşürdüğünü göstermektedir. Bir yetişkinin günlük 4,000 mg potasyum alması önerilir. Alkolün, vücuttaki fazla suyun, şekerin ve tuzun vücuttan uzaklaştırılmasında görev alır. Potasyumun vücuttan en önemli atılım yolu böbrekler aracılığıyladır. Sağlıklı bir biçimde çalışan böbrekler, vücuttaki fazla potasyumu kolaylıkla atabilirler. Bu nedenle bazı özel durumların dışında, tıpkı B ve C vitaminleri gibi vücutta potasyum fazlalığı gelişmemektedir.

Bitkiler için potasyum: Su düzenini sağlamaktadır. Ağaç ve meyvelerinin sağlamlığını, renk oluşumunu, lezzetini, depo dayanıklılığını, hastalık ve zararlılara karşı direncini arttıran bir gıda maddesidir. Yaşlı organlardan genç organlara doğru hareket eder. ATP nin sentezlenmesinde önemli rol oynar. Bitkilerde potasyum eksikliğinde, yaşlı yaprak kenar ve uçları kahverengi bir renk almaktadır. Yapraklarda kuruma görülür ve daha sonra pas gibi lekeler görülür. Başlangıçta bitkinin gelişmesi kuvvetli ve sürgünlerin durumu iyidir. Fakat çiçeklenme dönemi başladığında gelişme aniden zayıflar ve bitki çabucak solar. Çiçeklerin renkleri beyazdır ve çiçeklerin boyutları küçüktür. Kökler uzundur fakat saçaklanmış olan kök azdır. Bitki mantar hastalıklarına çabuk yakalanır. Bazı bitkilerde, gülde olduğu gibi potasyum noksanlığı etkisiyle demir noksanlığı da ortaya çımaktadır.

Fazla potasyum Azot ve magnezyum alımlarını engeller.

Potasyum Eksikliği: Potasyum yetersizliğinin başlıca nedenleri yetersiz beslenme veishal, idrar söktürücü ilaçlar,kusma ya da terleme yoluyla vücudun mineral kaybetmesidir. Aşırı kahve tüketimi vestres de potasyum eksikliği nedenlerindendir. Dolaşım bozukluğu, kas güçsüzlüğü sonucu yorgunluk ve halsizlik, iştahsızlık, bulantı ve kusma,kabızlık, zihin bulanıklığı, baş vekarın ağrısı,kramplar ve kalpte ritim bozuklukları gibi rahatsızlıklara neden olur. Sporcu sakatlanmalarının en önemli nedenlerinin magnezyum ve potasyum eksikliği olduğu bilinmelidir.

Potasyum Fazlalığı ve Zararları: Potasyumun aşırı miktarda alınması başta böbrekleri ve kalbi etkiler ve kas zayıflığı, kalp çalışmasının ve ritminin bozulması gibi rahatsızlıklara neden olur. Potasyum Fazlalığı, potasyumunçeşitli nedenlerle aşırı miktarda alınması ya da böbrek hastaları ve ameliyat sonrası idrar azlığı gibi potasyum fazlasının yeterince uzaklaştırılamamasına neden olan durumlardan kaynaklanmaktadır.

Günlük Potasyum İhtiyacı: 1 yaşına kadarki Bebeklerde günlük potasyum ihtiyacı ortalama 600 mg dır. 10 yaşına kadarkiçocuklarda potasyum ihtiyacı 1000 ile 2000 mg arasında değişir. Yetişkinlerde ise günlük potasyum ihtiyacı 2000 ? 3000 mg kadardır.

Potasyum bakımından zengin besinler: Lahana, brokoli, pazı gibi yeşil yapraklı sebzeler, zeytin, balık, portakal suyu, patates, muz, hurma, incir, avokado, kayısı, badem, fındık ve süt ürünleridir.

Yonca bitkisinin özellikleri:

Yonca, topraktan potasyumu emme kapasitesi yüksek , çok yıllık otsu bir bitkidir. Ve önemli bir yem bitkisidir. Otlatılmaya oldukça dayanıklı olduğu için meranın kalitesini artırmaktadır. Kök sistemi derindir. Etkili kök derinliği 120-180 santimetredir. Ahır besiciliğinde et ve özellikle süt verimini yüzde 30’lara kadar artıran ve yem bitkileri içerisinde en çok besleyicilik değeri olan yoncada, içerisinde 10 kadar vitamin de vardır. Bilimsel adı, Medicago sativa’dır.

Yonca pratik olarak küçük (1-5dekarlık) alanlarda serpme olarak ekilmektedir. Ekim sırasında tarlanın her tarafına tohumlar homojen dağıtılmalıdır. Ekimde sıra arası mesafe ve ekim derinliği önemlidir. Genel olarak ot üretiminde sıra arası 15-20 cm, ekim derinliği ise toprak yapısı ve tav durumuna göre 0,5-2 cm arasında olmalıdır.

Zeolitler , kristal yapıda hidrasyona uğramış aluminyum silikatlardır.

Milyonlarca yıl evvel, volkanların patlaması ile ortaya çıkan kül ve lavların, göl veya deniz suları ile kimyasal reaksiyona girmesi sonucu oluşmuşlardır. Zeolitlerin oluşumu sırasındaki sıcaklık – jeolojik konum – su/kül oranı gibi değişiklikler, onların kompozisyonlarına benzersiz özellikler katar. Farklı kompozisyonlara sahip 42 zeolit türü vardır. Bilinen 40?ı aşkın doğal minerali vardır. Klinoptilolit, endüstriyel boyutta en çok kullanılan ve en fazla ticari öneme sahip türüdür. Manisa/Gördeshavzasında bulunanKlinoptilolit%95 saflık oranına sahiptir. Doğal zeolitlerden dünyada rezerv olarak en çok bulunan ve teknolojik özellikleri en iyi olanlardan biridir. Bunların yanında şabazit ve analsim de önemli zeolitlerdir. 150 yi aşkın sentetik minerali de vardır.

Zeolitlerin kafes şeklindeki yapısı, iyon değişimi ve kimyasal reaksiyonlar için geniş iç ve dış yüzey alanı oluşturmaktadır. İçindeki gözenekler hacminin %50?sini kaplar. Bu gözenekler moleküler elek işlevi görürler. Zeolitler doğal olarak negatif yüklüdür ve yüksek iyon değiştirme kapasitesine sahiptir. Gözenekli yapısı ve yüksek iyon değiştirme kapasitesi sayesinde birçok çeşit gazı ve kokuyu; suyu ve nemi; petrokimyasal maddeleri, düşük düzeyde radyoaktif elementleri, amonyumu, toksinleri, ağır metalleri ve pek çok solüsyonu tutma ve soğurma özelliğine sahiptir. Çevre dostu yapısı ve düşük maliyeti ile zeolit (klinoptilolit) günümüzde birçok endüstriyel alanda ve çeşitli çevre projelerinde kullanılmaktadır.

Özellikle çevreci mineral olarak bilinmektedir. Bunun nedeni toprakta aşırı gübreleme veya yanlış sulama nedeniyle azotlu gübrelerin yıkanmasına engel olmasıdır. Bu şekilde insan ve hayvan sağlığını doğrudan etkileyen yer altı ve yer üstü sularımızın kirlenmesine engel olmaktadır. Ayrıca su arıtma da özellikle ABD ve Japonya?da şehir ve sanayi atık sularının temizlenmesinde kullanılmaktadır. Ülkemizde bol miktarda bulunan ve üretilen klinonun içinde bulunduğumuz yüzyılın en önemli hammaddelerinden biri olacağı kesindir.

Özellikleri nedeniyle pek çok sektörde kullanılabilmektedir. Başta

– hayvan altlığı, kağıt dolgu maddesi, çöp depolama sahaları, antimikrobiyal malzeme, gaz arıtma, petrol ürünleri üretimi, şeker rafinasyonu, nem çekici madde, güneş enerjisinin depolanması, doğal gaz taşıyıcı malzeme, petrol sızıntılarının temizlenmesi, iyon değişimi uygulamaları, radyoaktif atıkların ayrılması, atık suların ve kullanma sularının temizlenmesi, su kültürü uygulamaları, toprak düzenleyicisi, gübre katkısı, tarım ilaçları, plastikte dolgu olarak, koku giderici, yem katkı malzemesi, inşaat sektöründe , çimento üretiminde vb. 100 e yakın alanda kullanılmaktadır.

Zeolit, dünyada özellikle Japonya, ABD, Küba, Çin ve Avustralya gibi gelişmiş ülkelerde yaygın kullanım alanları mevcuttur. Son yıllarda NASA uzayda bitki yetiştirme çalışmaları için klinoyu denemiş ve topraksız bitki yetiştirmede en önemli malzeme olarak bildirmiştir.

Kullanılan Yöntem:

Muz ve patates kabukları biriktirilerek hazırlanıp Tubitak Marmara Araştırma Merkezi?ne potasyum analizine gönderilmiştir. Ve Tübitak MAM tarafından, AOAC 985.35,2010 yöntemiyle yapılan analizlerde muz kabuğundaki potasyum miktarı 8472mg/kg, patates kabuklarındaki potasyum miktarı ise 4864mg/kg olarak belirlenmiştir.

Alınan sonuçlar üzerine muz ve patates kabukları yeniden hazırlanıp, önce gazete üzerinde, sonra da işlemi hızlandırmak amacıyla etüvde 70 derecede kurutulmuştur. Bu işlem 1 hafta sürmüştür. Sonrasında kuruyan kabuklar, baharat yapar gibi bakır silindir ile ezilip el yardımı ile ufalanarak boş kaplara konulmuştur.

Bu çalışmada istenen sonuca ulaşmak için,

Farklı gübreler deneyerek en verimli gübrenin bulunmasıBulunan en verimli gübreden sağlıklı hücreler için ideal oranın bulunmasıBulunan en verimli gübreden hastalıklı hücreler için ideal oranın bulunması

olarak 3 aşamalı bir deney tasarlanmıştır.

Ardından deneyin ilk aşamasına geçilmiştir. Burada muz ve patatesten bitki gelişiminde daha iyi olanı tespit etmek için öncelikli olarak muz kabuğu gübreli(30ar gram), patates kabuğu gübreli(30ar gram), potasyum sülfat(30ar gram) gübreli ve kontrol grubu olarak sadece su ile hazırlanan 4 ana grup belirlendi. Her grup kendi içinde zeolit eklemeli(30ar gram) ve zeolit eklenmeyen olarak alt gruplara ayrılmıştır. Bu şekilde gübreleri hazırlanan 8 adet büyük saksıya(145-38cm boyutlarında) 5er gram yonca tohumu eklenmiştir. Sonrasında üzerileri 1 buçuk cm yüksekliğinde toprakla, üzeri düzleştirilerek kapatılmıştır. Toprağın pHı sensörle ölçülmüş ve nötr olduğu gözlenmiştir. Üzerilerine 200er mililitre su eklenip çimlenmeleri beklenmiştir. 4. günün sonunda zeolit ve muz kabuklu gübre bulunan saksıda yonca filizleri görülürken, 6. günün sonunda patates kabuklu ve zeolitli gübrede, 7.günün sonunda muz kabuklu zeolitsiz gübre ile zeolitli kontrol gübrede, 9.günün sonunda zeolitli potasyum sülfatlı gübrede, 11.günde zeolitsiz patates kabuklu ve zeolitsiz kontrol gruplu gübrede, 12.günün sonunda potasyum sülfatlı zeolitsiz gübrede yetişen yonca tohumlarının filizleri gözlenmeye başlamıştır.

20.günün sonunda en iyi bitki gelişiminin muz kabuklu zeolitli gübrede yetişen yonca bitkilerinde olduğu görülmüştür. Bunun üzerine, muz kabuklu gübrenin patates kabuklu gübreden daha iyi sonuç verdiği ve muz kabuklu gübrelerden zeolitli olanın daha olumlu sonuç verdiğinin gözlemlenmesi üzerine ideal oranı bulmak amacıyla ikinci deney düzeneği tasarlanmıştır.

Yapılan 2.deneyde(aşamada) 0,5 gram, 1,5 gram ve 2,5 gram muz kabuğu gübreleri ile sadece su eklenecek olan kontrol gruplu küçük saksılara 40ar adet yonca tohumları ve 3er gram zeolit eklenmiştir. Üzerilerine 1,5 cm olacak şekilde toprak dökülmüştür. Ve toprağın yüzeyi düzleştirilmiştir. 1 haftanın sonunda renk tayinine göre gözlem yapılmıştır ve en yeşili 2,5 gram muz kabuğu gübreli yonca olmuştur. Sonra 1,5 gram muz kabuğu gübreli yoncada, 3.olarak kontrol gruplu(sadece su verilen) yoncada gözlenmiş olup, yeşil yoncaların en az, sarı yoncaların en çok olduğu saksı ise 0,5 gram muz kabuğu gübreli olarak gözlemlenmiştir.

Yapılan tüm bu gözlemlerin sonucunda muz kabuklu gübrelerin derişimine göre yonca bitkilerinin potasyum emilimleri ve verimlilikleri tayin edilmiş olup, en verimliden en verimsize doğru sırasıyla, 2,5gram muz kabuğu gübreli yonca, 1,5 gram muz kabuğu gübreli yonca, sadece su verilen yonca ve 0,5 gram gübreli yonca bitkileri olduğu sonucuna varılmıştır. Bu sonuçlara göre, potasyumun hasar görmüş hücrelerde su dengesini sağladığı bilgisi göz önünde bulundurularak deneyde üçüncü ve son aşamaya geçilmiştir.

Yapılan 3.deneyde(aşamada), 2.deneyde olduğu gibi 0,5 gram, 1,5 gram ve 2,5 gram muz kabuğu gübreleri ile sadece su eklenecek olan kontrol gruplu küçük saksılara 40ar adet yonca tohumları ve 3er gram zeolit eklenmiştir. Üzerilerine1,5 cm olacak şekilde toprak dökülmüştür. Ve toprağın yüzeyi düzleştirilmiştir. Bu bitkiler her gün, bobin aracılığı ile 20şer dakika manyetik alana maruz bırakılmıştır. Burada ne kadar manyetik alan verileceği, okulumuzdaki fizik öğretmenlerinden yardım alınarak belirlenmiştir. (Voltaj 15Vye, akım 0,99Aya ayarlanınca, 0,3 militesta ile 6,4 militesta arasında ölçüm yapan manyetik alan sensörü en yüksek 5,66militesta değerini göstermiştir. Sensör en yüksek değeri 15V-0,99A?da gösterdiği için voltaj ve akım bu şekilde belirlenmiştir.). Manyetik alan, birçok teknolojik alette bulunduğu için, hücrelerin yapılarının bozulmasına etkili olup olmadığını tespit etmek ve bunun sonucunda hasarlı hücreler oluşursa ne gibi sonuçlara yol açtığını gözlemlemek amacıyla kullanılmıştır. 10 gün boyunca uygulanan bu işlem sonucunda sağlıklı kalan yonca bitkileri en çok 2,5 gram muz kabuklu gübre bulunan yoncalarda gözlenmiştir. Bu saksıda filizlenen 15 adet yoncadan 7 tanesi yaşamına devam etmiştir. Diğer saksılarda ise, 1,5 gram muz kabuğu gübresi bulunanda 12 yoncadan 4 tanesi, kontrol grubunda 13 yoncadan 4 tanesi ve 0,5 gram muz kabuğu bulunan saksıda 10 yoncadan 2 tanesi hayatta kalmıştır. Aynı zamanda bitki gelişimi kıyaslandığında, bir önceki deneye göre, 2,5 gram muz kabuklu yonca bitkilerinin boyu en uzunken, en kısa bitki boyu 0,5gram yonca bitkisinde gözlenmiştir.

Proje takvimi:

2 Ekim 2012- 30 Ekim 2012 tarihleri arasında literatür taraması yapılır. Potasyum miktarı tayini için Tübitak MAM?a hazırlanan örnekler gönderilir.

6 Kasım 2012: Malzemelerin temini ve deney tasarlanması.

9 Kasım 2012-16 Kasım 2012: Muz ve patates kabuklarının kurutularak gübre hazırlanması.

20 Kasım 2012- 10 Aralık 2012:1.deneyin hazırlanması ve gözlenmesi.

11 Aralık 2012 – 21 Aralık 2012: 2.deney düzeneğinin hazırlanması ve gözlenmesi.

25 Aralık 2012- 4 Ocak 2012: 3.deney düzeneğinin hazırlanması ve gözlenmesi.

4 Ocak 2012 – 11 Ocak 2012: Deney sonuçlarının yorumlanması ve raporun tamamlanması.

Proje bütçesi:

Malzemeler okulumuzdaki laboratuvardan karşılanmıştır.

Sonuçlar ve sonuçların değerlendirilmesi:

Potasyum içeren besinlerin gübre haline dönüştürülüp doğaya geri kazandırılması sonucunda bitkiler bu gübrelerden potasyumu alabilmektedirler. Böylelikle kendileri için potasyum ihtiyacını karşılayabilmektedirler. Aynı zamanda yem bitkisi olarak kullanılan yoncanın potasyumu emme gücünün yüksek olmasıyla inek, koyun gibi otçul hayvanlar da yoncadan potasyumu elde edebilirler. Besin zincirinde, bu hayvanlarla beslenen canlılar da potasyumu kolaylıkla temin edebileceklerdir.

Bu sürenin daha hızlı gerçekleşmesi için yapılan deneylerle gübreye zeolitin karıştırılabileceği tavsiye edilmektedir.

Manyetik alan, hücrelerde genetik yapıyı olumsuz etkilediği için, kontrolsüz çoğalmaya, yani kanserleşmeye sebep olmaktadır. Fakat potasyum miktarının fazla olması, manyetik alan altında hücre bölünmesini engellememiş olup, yaşamını devam ettirmesini sağlamıştır(Grafik-3e göre 2,5g muz kabuğu gübreli yoncaların yüzde 46,6 olarak hayatta kalanların yüzdesi en fazladır.). Aynı zamanda düşük konsantrasyonlu(0,5 gram muz kabuğu gübreli) muz kabuğu gübreli yonca bitkisinde manyetik alana karşı direnç artmış olup, hücre bölünmesi azalmıştır(Grafik-3te belirtildiği şekilde,yüzde 20 hayatta kalan bitki). Kullanılan bitkisel gübrelerde sadece potasyum bulunmaması göz önünde bulundurularak, yapılan literatür taramasında incelenen, Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Bahçe Bitkileri Bölümü?nden Gölge Sarıkamış?ın 22.08.2011?de kabul gören araştırması?na göre muzda 29 mcg/100g oranında B9 vitamini bulunmaktadır. B9 vitamininin birçok metabolik olayda DNA sentezi ve tamirinde görev alması, 0,5 gram muz kabuğu gübreli yonca bitkilerinin hayatta kalan bireylerinin sağlıklı olmasına sebebiyet verebildiği düşünülmektedir. Burada 2,5 gram muz kabuğu gübreli yoncada aynı yorumun yapılmamasının sebebi, manyetik alan altında bölünmeye devam eden yoncaların görüntü itibari ile sağlıklı haline ve 0,5 gram gübreli yoncaya göre daha sarı renkli olmasıdır. Tüm bu gözlemler ışığında, yapılan 2.deneyde yüksek konsantrasyonlu(2,5 gram) muz gübresinde gelişimin daha iyi olması, sağlıklı bireylerde muz, patates gibi potasyum içerikli besinlerin her gün tüketilmesi önerilirken, kanserli ya da manyetik alana fazla maruz kalan bireylerde potasyum içerikli besinlerin 2 günde bir gibi daha az tüketilmesi önerilmektedir. Tamamen tüketilmemesinden bahsedilmemesinin sebebi, manyetik alan altında, düşük konsantrasyonlu potasyum içeren gübre ile yetişen yonca bitkisinin, bu duruma karşı koyabilmesidir.

Yapılan bu çalışmanın buğday üzerinde de denenmesine karar verilmiştir.

Kaynakça:

http://www.arikoy.com.tr/wp-content/uploads/2010/02/bytkyler-ne-ysterppt.pdf

http://tr.wikipedia.org/wiki/Zeolit

http://www.msxlabs.org/forum/tarim/78547-yonca-yonca-nedir-yonca-yetistiriciligi.html

http://topraksiz-tarim.blogspot.com/2010/06/besin-maddelerinin-eksiklik-ve-fazlalk.html

http://topraksiz-tarim.blogspot.com/2010/08/zeolit-nedir-nasl-elde-edilir-nerelerde.html

http://www.ekolojimagazin.com/?s=magazin&id=172

http://tr.wikipedia.org/wiki/Potasyum

http://www.gencziraat.com/Tarla-Bitkileri/Yonca-Yetistiriciligi-20.html

http://www.nobel.gen.tr/Makaleler/Derleme-Issue%202-35-2011.pdf

Teşekkür: Projemde zeolit temininde bana yardımcı olan öğretmenim İclal Yavuzçetin’e, manyetik alanda beni bilgilendiren öğretmenim Önder Demirbilek’e ve projemin her adımında beni hiç yalnız bırakmayan danışman öğretmenim Burcu Güler’e çok teşekkür ederim.

ÖZEL EYÜBOĞLU ÇAMLICA ORTAOKULU
ESENEVLER MAH.DR.RÜSTEM EYÜBOĞLU SOK.NO:1 ÜMRANİYE-İSTANBUL
BİYOLOJİ – ORGANIK ATIKLARIN ZEOLIT ILE ETKILESIMININ MANYETIK ALANA MARUZ KALAN BITKI UZERINE ETKISI

GÜLŞAH FILIK
BURCU GÜLER

Fen Projesi / Matematik Projesi
Bu Benim Eserim Fen Bilimleri ve Matematik Projeleri Yarışması
Bilim Şenliği Projeleri