Sürdürülebilir Yeralt Suyu Yönetimi: Bat Anadolu Modeli. Sevgi Tokgöz Güne 1, Cihan Güne 2,

Transkript

1 Sürdürülebilir Yeralt Suyu Yönetimi: Bat Anadolu Modeli Sevgi Tokgöz Güne 1, Cihan Güne 2, 1 Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Çevre Mühendisli i Bölümü 2 Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Jeoloji Mühendisli i Bölümü Özet Avrupa Birli i, Su Çerçeve Direktifi çal malar na özellikle yeralt sular konusunda antropojenik etki öncesi ve sonras temel alan sular n tan mlama, s flama ve e ilimlerini belirleyebilecek metodolojileri geli tirmek için altyap projeleri (BASELINE ve BRIDGE) ile ba lam r. Havza, ülke ve AB boyutunda su kalite parametrelerinin do al arka plan seviyesi (NBL) ve antropojenik etkiyi s rlayan e ik de erlerin (TV) tan mlanmas için farkl veri ve bilgi seviyesine göre metodoloji geli tirilmektedir. Ancak, üye ülkeler bilgi seviyelerine ve havza özelliklerine ba olarak istatistiki yöntemlerden kavramsal modellere kadar farkl seviyelerde çal malar gerçekle tirmektedir. Türkiye nin yüksek miktarda yeralt suyuna ba ml n olmas ve ayn havzada farkl karakterli sular n bir arada bulundurmas nedenleri ile su yönetiminde önemli sorunlar bulunmaktad r. Örne in, Bat Anadolu da birçok havzada yükseltgen-indirgen sular, ya -yüzeysel-jeotermal-asit maden sular, endüstriyel-evsel at ksular ve s nt sular gibi farkl karaktere sahip sular n farkl oranlarda kar mlar ve yüksek nitrat, arsenik, bor ve a r metal kirlilikleri bulunmaktad r. Kirlilik bile enleri ile bu kar mlar n ili kisini ortaya koyarak antropojenik ya da do al kaynakl kirlilik oranlar n, al ortam kriterlerinin ve ortamdaki süreçlerin belirlenmesi kavramsal modellerin gereklili ini aç kça ortaya koymaktad r. Yüzeysel ve yeralt sular için suyu ya da çözünmü inorganik içeri ini dikkate alan iki kavramsal model tipi vard r. Çözünmü içeri in modellenmesi fiziksel (adveksiyon, dispersiyon, difüzyon) ve kimyasal (ileri-geri kütle dengesi, tepkisel ta m, vb.) özellikleri dikkate almaktad r. Tar msal ve endüstriyel geli im, artan enerji ihtiyac ve kaynaklar n kullan çok daha ak lc ve bütünle ik uygulamalar içeren kavramsal modellerle desteklenmelidir. Bu çal mada, özellikle Bat Anadolu alüvyon akiferleri için genel hatlar ile üç a amal bir kavramsal model çal mas verilmektedir. Önerilen metodoloji test edilmeli ve uygulanabilirli i do rulanmal r. Bu ekilde, kullan ma haz r hale gelerek, yeralt suyu durum de erlendirilmesinde yasal zeminde istenen artlar sa layan uygun bir araç olabilir. Anahtar kelimeler: Kavramsal model, do al arka plan seviyesi, e ik de er, su kalite standartlar. 1. Giri Bat Anadolu Afrika ve Avrasya plakalar n çarp mas yla geli en geni leme tektoni ine ba olarak olu mu horst-graben yap lar olarak isimlendirilen birçok çöküntü ve yükselti alanlar içermektedir. Bu alanlarda çe itli inorganik kirleticileri farkl oranlarda bar nd ran kimyasal ve mineralojik içeri e sahip jeolojik birimler bulunmaktad r. Bu jeolojik birimlerin içeri indeki mineraller ile özellikle yüksek topo rafyaya sahip alanlarda ya sular n tepkimeleri dü ük çözünmü içeri e sahip yükseltgen (oksijenli) ve kaliteli içme sular n olu umuna neden olmaktad r. Sularda çözünmü olarak bulunan demir, alüminyum ve mangan, oksijenli sular içeri inde yükseltgenerek hidroksitler halinde çökelirler ve ortamda bulunan killer ile birlikte sular içindeki

2 anyonik ve katyonik özellik gösteren metal ve komplekslerin yüzeylerine ph de imine ba adsorblanmalar sa larlar. Bu durum, su kalitesini artt ran en önemli süreçlerden birisidir. Bozda zmir), Muratda (Kütahya) ve Uluda (Bursa) yükseltgen su kaynaklar (baz lar ticari olarak kullan lan kaynaklard r) bu karakteristi i en iyi yans tan örneklerden baz lar r ve 50 y ldan daha dü ük ya lara sahip sulard r. Yüksek kotlardan hidrolik e im yönünde yüzeysel ve yeralt sular n hareketi alüvyon akiferlerde birikimi sonuçlar. Ancak, suyun hareketi ba lang çta oldukça h zl iken alüvyon zeminde e imin azalmas nedeniyle oldukça yava lar ve y lda birkaç cm h zlar na kadar dü er. Burada, atmosfer temas kaybeden alüvyon akiferlerdeki derin yeralt suyu kaynaklar z zamanla içeri indeki oksijenin tüketimine ba olarak en üstte yükseltgen ve onun alt nda s rayla yükseltgen alt ve/veya indirgen sular haline gelir. Ayn zamanda, ortamda maden içeri ini olu turan mineraller var ise onlarla ili kili asit kaya sular (yüksek sülfat içerikli Ala ehir yeralt sular >1000 mg/l) ve jeotermal sular (k k zonlar nda ve akifer tabanlar nda) alüvyon akifer sular ile çok yak n ili ki içindedir. Binlerce y ld r süren ve bu kar m içeriklerine ba olu an akiferlerimiz baz k mlar nda (indirgen ortamlarda) bor (>2 mg/l), arsenik (1,25 mg/l) ve a r metalleri yüksek oranlarda bar nd rmaktad r. Gediz Havzas Salihli Ala ehir aras ndaki alüvyon akiferde yüzeyin 5 m alt ndaki yeralt suyu tablas ndan su alan kuyularda -10 mv redoks potansiyeli (Eh) ölçülmü geni yay m sunan indirgen ve muhtemelen 50 y ldan daha ya sular içeren alanlar vard r. Y ll k ya lar n besledi i alüvyon akiferlerin üst k mlar nda aç lm bulunan birçok içme suyu kuyular, temiz yükseltgen ya sular kullanmaktad r. Ancak, kuyudan yüksek çekim h na ba derin dip konisi ya da yüksek yeralt suyu dü ümüne ba yüzeye yak n indirgen sular n kuyulara do ru çekilmesi nedeni ile yüksek arsenik içeren indirgen sular içme suyu kuyular na kar ma oranlar nda kirlilik yaratmaktad r. Bu de im, ya mevsimde ya suyu içeri inin yeralt sular nda yaratt süreçlere ba olarak de se de genelde kirlilik azalmas, kurak mevsimde ise kirlilik art dalgalanmalar na neden olmaktad r. Son 50 y ld r giderek artan tar msal, kentsel ve endüstriyel su ihtiyac yeralt sular n baz alanlarda yüksek kullan na ba olarak su tablas nda 100 m üzerinde dü ler olu mas na neden olmu tur. Bu kullan m, derinlerden yüzeye ç kar p sonrada tekrar kullan m sonras nitrat, klorür, organik madde, pestisit ve a r metallerce zenginle mi olarak (buhar kayb na ba deri im art ile de) sular n yüzey alt na süzülmesini sa lamaktad r. Dü ük yeralt suyu tablas akiferlerin nehir sular ndan beslenme oranlar artt rarak hem nehirlerin susuz kalmas hem de nehir de arj yapt z evsel ve endüstriyel at ksular n yeralt sular na kar mas na neden olmaktad r. Nehir sular na bo alt lan at ksular içindeki organik maddeler, killer gibi adsorban yüzey alan na sahip oldu undan at k karakterizasyonu ile ili kili a r metallerce zengin bir içeriktedir. Alüvyon akifere giren organik madde parçaland nda oksijen tüketimine ve CO 2 üretimine neden olmakta, bu durumda olu an indirgen ve dü ük ph içerikli ortam hem organik madde yüzeyine sorblanm metallerin hem de yaratt ortam nedeni ile akifer malzemesi yüzeyindeki metallerin serbest kalmas na neden olarak yeralt suyunda kirlilik miktarlar n çok daha yüksek oranda artmas na neden olmaktad r. Dahas, akifer ak m dinamiklerinin, jeotermal ve indirgen sular n s rlar n ve hareketlerinin bilinmedi i bir ortamda düzensiz ve yüksek kullan sular n daha kompleks kar mas na neden olarak do al ya da antropojenik etkileri tan mlamay daha da zorla rmaktad r. Ayn alanlarda, tma veya elektrik üretimi için kulland ktan sonra yasal olarak reenjeksiyonu

3 zorunlu olan jeotermal sular için hedef akifer tan mlamalar n da bulunmamas nedeni ile büyük oranda alüvyon akiferlere bo almaktad r. Jeotermal sular içerdikleri bor, arsenik ve a r metaller nedeni ile Balçova, Seferihisar ( zmir), Salihli, Ala ehir (Manisa) gibi birçok alanda yeralt sular n kirlenmesine ve kullan n k tlanmas na neden olmu tur. Yeralt suyu yönetimi konusundaki belki de en önemli sorunlar zdan birisi talebin kar lanmas nda gerekli çekim miktarlar n da r. çme sular d nda, önceliklerin belirlenmesi toplumsal olarak önemli bir sorundur. Ancak, önceliklerin belirlenmesinde göz ard edilmemesi gereken en önemli konu akifer özelliklerine göre payla md r. Zira, yap lacak payla m sonucu olu an artlar yeni ak m ve kar m ko ullar yaratacakt r. Bu durumda, akiferdeki sular n hareketini önceden tahmin ederek yeni artlar n çevresel aç dan olumlu sonuçlanmas garanti etmek gerekmektedir. Örne in, Gediz Havzas nda baz alanlarda tar msal etkinli e ba yüksek çekim olmas n ve olmamas n baz önemli sonuçlar ile kar la lmaktad r. Yüksek çekim olan alanlarda (bor <2mg/L) yeralt suyu ak m yönü bu alana do ru kaymakta ve h n artmas na neden olmaktad r. Bu ayn zamanda alan n yüzeysel ve ya sular ile öncelikli olarak doldurulmas da sa layarak kirlilik etkisini azaltmaktad r. Bu iki alan aras ndaki içme suyu kuyular, bu durumdan önemli derecede kalite dü ü olarak etkilenmektedir. Bor içeri i yüksek indirgen yeralt suyu içeren alanlardaki sular n kullan lmamas durumunda ise, yeralt suyu tablas yüzeyin hemen alt ndad r. Bu durum, akiferin yüzeysel ve ya sular ndan yararlanmas ve kirlilik etkisinin azalt lmas engellemektedir. Y ll k döngüde indirgen jeotermal su kar bulunan sular, hidrolik e im yönünde belirli oranlarda ya sular ile de kar sa lanarak ve alüvyon akiferin do al filtrasyon etkisini lehimize döndürerek belirli bir zaman sonra kullan labilir hale getirilebilir. Tar msal ve endüstriyel geli im, artan enerji ihtiyac ve kaynaklar n kullan çok daha ak lc ve bütünle ik uygulamalar gerektirmektedir. En önemli içme suyu kaynaklar z antropojenik etkilere ba ciddi tehlike alt ndad r. Ekosistemde en gerekli do al kaynak su iken, sadece yüksek da k ve tl ya da antropojenik etkinli in olmad alanlarda temiz kalm olarak bulunmaktad r. Birlikte ya ad z birçok canl türünün içme suyu kaynaklar ya azaltm ya da a kirletmi durumday z. Ancak, yeralt ve yüzeysel sular n kalitesini etkileyen süreçleri belirleyip bilinçli uygulamalar ile y ll k ya sular programl besleme arac olarak kullan p kirlenme e ilimlerini tersine çevirerek mevcut ya am ortamlar daha ya anabilir hale getirebiliriz. 2. Su Çerçeve Direktifi ve Rehber Dökümanlar Son y llarda birçok alanda gerçekle en h zl geli im, ya am kayna z olan su kaynaklar zda giderek artan kirlilik e ilimlerinin ortaya ç kmas na neden olmu tur. Avrupa Birli i ülkeleri, sular n yasal olarak korunmaya ihtiyac oldu unu belirterek belki de dünyadaki en kapsaml çal malar gerektiren hukuksal altyap olu turmaya ba lam r. Ana amaç, tar msal, endüstriyel ve evsel gibi her türlü insan kaynakl kirletici emisyonun sular üzerinde yaratt bask lar azaltarak daha çevreci ve rekabetçi geli me sa lamakt r. Çal ma program nda temel amaç, farkl içerikte birçok çal ma grubu ile anahtar çal malar gerçekle tirilerek rehber dökümanlar olu turmak ve üye ülkelere farkl bilgi seviyesine göre uygulayabilece i öneriler getirmektir. Bu kapsamda, antropojenik etki öncesi do al artlar tan mlamay amaçlayan BASELINE projeleri ve daha genel ve geni kapsaml NBL ve TV

4 olu turmay hedefleyen BRIDGE projesi gerçekle tirilmi tir. Ancak, i in do as gere i, bu tür çal malar n var olan teknik altyap ile ba ar labilmesi önemli zorluklar da içermektedir. En s nt konulardan birisi olan yeralt sular n iyi durum a ula ma hedefi konusunda, kapsaml ve döngüsel çal malarla sorunun a labilece i belirtilmektedir. Asl nda hangi oranlarda ve nerelerde ba ar sa lanabilece i havzan n geçmi i ve do al artlar gibi zorlay faktörlerin yan ra ekonomik ve sosyal etkiler, bilgi birikimi ve ortamdaki olaylar n iç yüzünü anlayabilme ba ar ile de yak ndan ilgilidir. Bu nedenle, havzalar tan mlayan kavramsal modellerin üzerinde önemle durulmaktad r. Olu turulan kavramsal modellerle, do al arka plan seviyeleri ve hedef e ik de erler belirlenerek yeni çevresel kalite standartlar n geli tirilmesi beklenmektedir. yi durum için gerekli, önleme ve s rlama izlemesi, bask, risk, önlem, koruma gibi de erlendirmelerde ölçüm kapsam, yatay ve dü eyde minimum temsili veri gereklili i gibi üretilecek birçok sistematik verinin olu turulmas ndan de erlendirilmesine kadar kavramsal modellerin rolü çok önemlidir ( ekil 1). Kavramsal modeller, yeralt suyu ak ve çözünen ta olarak iki gruba ayr labilir. Hidrojeokimyasal modeller ise, bu her iki türün altyap nda kullan lmaktad r. Ancak, bu modellerin kullan kaliteli bilgi birikimi, uzun zaman alan çal malar, tecrübe ve fark ndal k gibi birçok faktör içerdi inden oldukça s rl r. Örne in, 2000 y nda US EPA verilerine göre, ili kili konularda taranan literatürden elde edilen 1206 çal madan, 197 si ak m modellemesi, 220 si ta m modellemesi ve sadece 6 adeti hidrojeokimyasal modeldir (Zhu ve Anderson, 2002). ekil 1. De erlendirme döngüsü (EU CIS 15, 2007). NBL de erlerinin belirlenmesinde baz Avrupa ülkelerinde ulusal, baz lar nda ise bölgesel ölçekte çal lmaktad r. NBL nin belirlenmesinde her bir akiferin tipik kimyasal kompozisyonun tan mlanmas gerekmektedir. Bu durumda, birincil kriter litoloji daha derine inildi inde ise, tuzluluk giri imi, hidrodinamikler, redoks artlar, organik madde ve oksit mineralleri gibi olu umlar ve jeolojik ya r. Major elementler ve baz iz elementlerde, akiferin serbest-bas nçl, indirgenyükseltgen gibi kriterlerine ba olarak elde edilen analiz sonuçlar ndan istatistiksel yöntemlerle

5 NBL de erleri belirlenmektedir. Ancak, iyon dengesinin <%10 olmas, hidrotermal, ac ya da tuzlu su kar n olmamas, NO 3 - konsantrasyonun <10 mg/l olmas, yükseltgen akifer olmas ve sukaya etkile imi üzerine sa lam bir anlay gerektirmesi de erlerin belirlenmesinde dikkat edilmesi gerek hususlar olarak belirtilmektedir (BRIDGE, 2007). TV belirlenmesinde ise, temel yakla m olarak, çevresel ve kullan m olmak üzere iki tip ölçüt kullan lmaktad r. TV, NBL ve istenilen ölçüt de erleri ile kar la larak belirlenmektedir. Ancak, belirlenecek olan TV de eri her durumda tüm al lar korumal r (EU CIS 18, 2009) 3. Su Kalitesini Anlamak Bat Anadolu daki birçok havzan n dü eyde, at k, indirgen-yükseltgen, jeotermal ve genç-eskimi paleo sular hangi seviyelerde bar nd rd, a su çekimi ve ya dalgalanmalar gibi beslenimbo al m etkilerinin hangi kar mlara yol açt ve yatayda ise, yeralt suyu ak m ve yönünde olu an de imlerin bu kar mlara ve temiz sulara nas l etki yapt gibi farkl ölçek ve boyutlarda sorunlar bulunmaktad r. Birçok yerle im alan nda, içme ve kullanma sular yeralt sular ndan kar lanmaktad r. çme suyu kuyular n mevsimlik kurak ve ya dönem sal mlar ve ortalama ll k kirlilik parametreleri, ya azalmas varsa kirlilik etkisini daha yüksek boyutlarda kendisini göstermektedir. Yeralt suyu kompozisyonu, fiziksel (s cakl k, bas nç, adveksiyon, dispersiyon ve difüzyon) ve kimyasal (çözünme-çökelme, sorpsiyon-desorpsiyon, iyon de imi, tamponlama, ph ve redoks reaksiyonlar gibi) süreçlerin kontrolü alt ndad r. Suda çözünmü olarak bulunan bir elementin (örn. kirletici) yüksek deri imlerde varl sürdürüp sürdürememesi, yukar da sözü edilen süreçlerden birine, birkaç na ve/veya bu süreçlerde yarat lan antropojenik etkilere ba r. Örne in, dünyada ve Ege Bölgesi nde oldu u gibi çe itli nedenlere (mineral, jeotermal, at k ve indirgen sular gibi) ba olarak var oldu u bildirilen yüksek arsenik deri imlerinin, benzer özelliklere sahip di er baz sahalarda gözlenmemesinin temel nedeni bu süreçlerle ili kilidir. Pirinç tar na ba indirgen ortam artlar arsenik desorbsiyonu yaratan önemli nedenlerden birisidir. Asl nda, do ada kirleticiler birçok ortamda ortam artlar na ba olarak kararl ya da karars z kat bile ikler (mineraller) halinde ve yüzeylerde sorblanm olarak bulunurlar. Ortam artlar n de imi, sular n kar mlar, organik madde parçalanmas gibi süreçler yeni denge artlar ve yeni element deri imlerini olu turur. Do ada ilgilenilen ortam artlar n de iminin sular n karakterizasyonunda ne tür de ikliklere yol açt n bilinmesi ve bu de imleri tersine ya da farkl yöntemlerle beklentilere yönelik de tirebilmek ortam hakk nda esasl bilgi sahibi olmakla mümkündür. Çal malar n odak noktas olu turan bu bilgi birlikteli i, çevresel, mineralojik, hidrojeolojik ve hidrokimyasal çal malar n deste inde zamansal ve mekânsal s rlar yla birlikte her bir yeralt suyu kütlesinde yeterli oranda tan mlanabilmelidir. 4. Bat Anadolu Modeli Hedeflere ula mak için çal ma program, kütle dengesi ve kimyasal termodinamik prensiplerinde çal an modellerle birkaç a amada, alan n kirlilik ve karma kl na göre farkl ölçeklerde detayland larak gerçekle tirilmelidir. lk a ama, alüvyonal ana akiferler ve çevresindeki yeralt sular n olu umuna katk sa layan do al süreçleri, do rudan ve dolayl olarak etkileyen jeolojik, mineralojik ve yap sal ö eleri, sular n fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre ayr lan ve ana akiferi

6 besleyen alt akiferlerin do al (antropojenik etki öncesi) yeralt suyu kimli i ve kalitesini tan mlayacak (NBL) yöntem ve model çal malar ile ba lamal r. Karma k olmayan bir yeralt suyu sisteminde, herhangi bir kirletici konsantrasyonunun etkisi, ya, yüzeysel su ve at ksu giri imi ile ili kisi sadece kar m ve ak m yolu boyunca gecikmenin fiziksel etkileri göz önünde bulundurularak çözümlenebilir. Bu tür bir sistematik, ar-ge çal malar nda kullan labilir olmas na ra men karma k yeralt suyu sistemlerinde kirleticilerin büyük bir k sm tepkisel süreçlerle de im göstermektedir. Bat Anadolu daki havzalar gibi yüksek kullan ma sahip büyük, karma k ve tepkisel bir sistemin tan mlanabilmesi, kalite de imlerinin de erlendirilerek izleme ve tahmin sa layacak etkinlikte ba ar, olabildi ince basit ve uygulanabilir yöntemlerin olu turulabilmesi, ortam n ilgilenilen yönleriyle yeterli oranda anla labilmesine ba r. lk a ama süreçlerin etkisinde; temiz içme suyu kimli inin, varsa do al kirlilik seviyesinin ve olas kirlilik bask lar na kar akifer baz nda koruma alanlar n belirlenmesinde ön bilgileri sa layacakt r. Model çal malar k saca; bölgeye dü en ya sular n fiziksel ve kimyasal içeri inin akifer sular na nas l dönü tü ünü belirlemeyle ba lamal ve daha karma k neden-sonuç ili kisini ortaya koymaya çal an modellerle devam etmelidir. Bu a ama, AB çal ma metodolojisi içeri i ile benzer özellikler içermektedir. Bu çal malara önderlik eden AB ülkeleri ( ngiltere, Almanya, Fransa, Hollanda ve talya gibi) son 50 y ld r bu tür kirlilik sorunlar çözmeye odakl temel baz çal malar yapmaktad r. Kirlilik alanlar ve havzalar baz nda tan mlama, izleme ölçümleri ve model çal malar uygulanmaktad r. Ancak, ülkemizde model kapsam için gerekli ölçüm tasar m ve tan mlama altyap oldukça zay ft r. Örne in, NBL, TV ve e ilim belirleme aç ndan gerekli akiferlerin ayr mlanmas, jeolojik birimleri yans tan akifer tipleri, örnek alma artlar, yeri ve derinlikleri (kuyu filtreleri boyutu) gibi birçok etkiyi ortaya koyan veriler yetersiz ya da yoktur. Modeller yerinde ölçülmü ph, Eh, Ec (elektriksel iletkenlik) çözünmü oksijen (özel ölçüm hücresi gibi hassas metodoloji) ve temel baz organik ve inorganik element ölçümlerini gerektirmektedir. Bu durumda, birçok alan için mevcut veriler ile kavramsal model olu turmak nerede ise imkans zd r. Öncelikle kamu kurulu lar ve konu ile ili kili tüm kurulu lar n örnek alma ve ölçüm sistemati i yeralt suyu sistemini anlamaya yönelik gereksinimleri kar layacak minimum içeri e geni letilmelidir. kinci a amada, ilk a ama sonuçlar ve alanla ili kili yüzeysel ve at ksular n kat yla kar m halindeki akifer kütlelerinin (antropojenik etki sonras ) kimlikleri, mevsimsel sal mlar, kirlilik ilimleri ve bu e ilimleri yöneten bask n süreçler laboratuvar destekli model çal malar ile sahadan elde edilen verilerle kar la rmal olarak farkl senaryolarla belirlenmeye çal labilir. Bu a amada, yeralt suyu olu umuna katk olan sular n (kom u yükseltgen-indirgen akifer, ya -yüzeyseljeotermal sular, at k, s nt ve asit maden sular gibi) oranlar ve içindeki çe itlilikten sorumlu bask n süreçlerin s rlar, ilksel durumlar, mevsimsel bask oranlar ve do al kirlilik e iklerinin ne oranda geçildi i ve yüksek karma kl a sahip baz alt havzalardaki nihai iyile tirme hedefleri zaman, mekan ve miktar aç ndan tan mlanabilir. Methodolojinin son a amas, yeralt suyu sisteminin alt akiferler ile birlikte bütünsel olarak kirlenmi alanlarda kirletici davran ve belirlenen e ilimlerin kimyasal aç dan iyi yeralt suyuna ula ma, koruma ve süreklili ini sa lama senaryolar belirli baz k tlama ve kabullerle içermelidir. Çal mada, havzadaki kirli bir su kütlesinin içeri ini olu turan tan mlanm farkl tüm sular n (ilksel, at k, yüzey, ya, jeotermal, ) katk lar oransal olarak belirlenebilir. Bu oranlar n tan mlanm

7 olmas, zamansal olarak su kütlesindeki mevcut e ilimin hangi yönde olaca gösterece i gibi, at ksular n de arj ve yeralt suyu kullan m oranlar n belirli k tlamalar nda ve y ll k ya sular n hacimsel de im katk ile akiferin iyile tirme zaman n belirlenebilmesini de sa layabilir. Bu amaya kadar elde edilen bilgilerle, havza baz nda uygulanacak ve tüm su kaynaklar içeren izleme ve önlemler program n olu turulmas nda katk sa lanabilecektir. Metodolojinin geli tirilmesine yönelik model çal malar nda, dünyada su-kaya etkile imi, karbondioksit izolasyonu, nükleer at k depolama, derin kuyu enjeksiyonu gibi çevresel sorunlar n çözümüne ili kin birçok çal man n altyap nda yayg n olarak kullan lan PHREEQC (Parkhurst ve Appelo, 1999) yaz ve örnek uygulamalar ndan yararlan labilir. Bu çal malar, son y llarda uluslararas seviyede oldukça yüksek oranda kullan lmas na ra men ülkemiz için oldukça yenidir. Model çal malar nda, türle tirme ve çözünürlük, iyon de imleri, kar m, titrasyon, ph tamponlama, suni besleme, evaporasyon, at k enjeksiyonu, yüzeysel kompleksle me (sorblama), geri (inverse modelling) ve ileri (reaction path, advective-reactive transport) modellemelerden gerekli olanlar kullan larak kirleticilerin çözünmü içerikteki davran lar ve e ilimleri belirlenebilir. Ayr ca, ihtiyaç durumunda alandaki baz kar m (at ksu-temiz yeralt suyu gibi) ve süreçlerin tan mlanmas nda bilgisayar ortam nda ve deneysel laboratuvar ortam nda kolon deneyleri yap land p sonuçlar gözlemlenebilir. 5. Sonuç ve Öneriler Yeralt suyunun yasal gerekliliklerinin uygulanmas ve sürdürülebilir etkinlikte yönetilebilmesi için, çevresel ve/veya kullan na yönelik hedeflerin gerçekle tirilmesinde gerekli olan ko ullar ve bu ko ullar lehimize nas l çevirebilece imiz net bir ekilde anla lmal r. Yeralt suyunun olu umuna katk sa layan bask n tüm bile enler ve do al ve/veya kirlilik yaratan süreçler belirlenmeden at lacak ad mlar n ba ar ans oldukça dü üktür. Ülkemizdeki akiferlerin ve tipik yeralt suyu kimyasal içeriklerinin belirlenmesine yönelik kapsaml çal malar yap lmal r. Örne in, ngiltere tipik akifer baseline çal malar be y lda 36 adet farkl nehir havzas akiferlerinde yapm r. Akiferlerde gözden geçirme, organik ve inorganik kalite, hidrojeokimyasal modelleme (PHREEQC), kalite de imleri, baseline e ilimleri, politika ve halk deste i, veri yay nlama ve izleme önerilerini i paketleri olarak gerçekle tirmi tir. Köprü projesi (BRIDGE) kapsam nda hidrojeokimyasal süreçler, major yeralt suyu kimyasal kompozisyonunu kontrol eden süreçler, inorganik bile enler, organik degredeasyon, çevre kimyas, do al arka plan seviyeleri ve e ik de erler gibi birçok bile en belirlenmi tir. Yap lan çal malar kavramsal modellerin deste inde gerçekle tirilmi tir. Bu çal mada sunulan kavramsal model ve çal ma metodolojisi, zmir çevresi havzalar, Gediz, Küçük Menderes Havzas ve Bozda Horstu üzerinde yap lan çal malar n sonucunda elde edilmi tir. Önümüzdeki y llarda ülkemiz nehir havzalar yeralt suyu akiferleri için belirlenecek element baz nda NBL ve TV leri yeralt sular n gelece ini belirleyecektir. Kaynaklar BRIDGE (2013) Background criteria for the IDentification of Groundwater Thresholds. Accessed 15 January 2013.

8 EC (European Commission), Water Framework Directive. 2000/60/EC. Brussels. European Communities, 2009 Common Implementat on Strategy For The Water Framework rect ve (2000/60/Ec) Guidance Document No. 18 Gu dance On Groundwater Status And Trend Assessment ISBN European Communities, 2009 Common Implementation Strategy for The Water Framework Directive (2000/60/Ec) Guidance Document No. 15, (EU CIS 15, 2007), Guidance on Groundwater Monitoring ISBN X. Parkhurst D.L., Appelo C.A.J., User's guide to PHREEQC (Version 2) A Computer Program For Speciation, Batch-Reaction, One-Dimensional Transport, And Inverse Geochemical Calculations. U S Geological Survey Water-Resources Investigations Report , 312pp. Zhu, C., Anderson, G. M., Environmental Applications of Geochemical Modeling, Cambridge University Press, New York, 299 pp.

9 Sürdürülebilir Yeralt Suyu Yönetimi: Bat Anadolu Modeli Sevgi TOKGÖZ GÜNE & Cihan GÜNE DEÜ Mühendislik Fakültesi Çevre Mühendisli i Bölümü

10 Sürdürülebilir Yeralt Suyu Yönetimi: Bat Anadolu Modeli Bat Anadolu Yeralt Sular Su Çerçeve Direktifi ve Rehber Dökümanlar Su Kalitesini Anlamak Bat Anadolu Modeli

11 Bat Anadolu Yeralt Sular Ad ph Ec µs/cm B ppm SO4-2 ppm As ppb Clppm NO3- ppm Dere temiz (ya ) 7, , ,5 <5 Dere dü ük kirlilik etkisinde (kurak) 8, <50 Dere kirli 7, , >50 Dere kirli 7, , <50 Temiz yeralt suyu 6-8 <450 <0,5 <10 <20 <5 <5 Sulama kuyusu (DS ) 7, , >50 Kirli yeralt suyu 6-9 >450 >2 >10 >20 >10 >30 Kaliteli içme suyu (Bozda -YAS) 6, , <5 ebeke suyu (YAS) 6, , ,4 <50

12 Bat Anadolu Yeralt Sular

13 Su Çerçeve Direktifi ve Rehber Risk alt nda m? Nas l belirleyebiliriz? Kullan m(içme, sulama..), de arj standartlar ve YAS ili kisi? Denetleme? Ne? Nas l? Metodoloji nas l olmal? Dökümanlar Do al ve antropojenik etkiler nas l ayr mlan r? Arka Plan Seviyeleri nas l belirlenebilir? ik de erler hangi kriterleri sa lamal ve geçilmesi durumunda ne yap lmal? Etki de erlendirmesi (ÇED) ve sorumluluk payla nas l olmal?

14 Su Çerçeve Direktifi- Beklentiler Havza seviyesinde yeni teknoloji ve yönetim ölçütleri, Bask ve etki analizi (direkt ve endirekt girdiler, e ik de er ve e ilim) zleme program Kimyasal ve miktarsal durum lk Nehir Havzas Yönetim Planlar 80 den fazla uzman grubunu 2 y lda bir toplamak ve en iyi uygulamalar ve teknik zorluklar gibi konular tart arak YAS yönetimini geli tirmek 6 YILDA B R GÖZDEN GEÇ RME EN YAKLA IMI GEL RME

15

16 BASEL NE PROJES WP1: gözden geçirme WP2: inorganik kalite WP3: organik kalite WP4: jeokimyasal modelleme (PHREEQC) WP5:su kalite de imi WP6:Baseline e ilimleri WP7: politika ve son kullan WP8:Halk deste i/veri yay nlama WP9: zleme uygulama önerileri Baseline zaman ve mekanda bir de er aral r, Jeokimyasal yakla m gereklidir, su-kaya etkile imi ve do al döngü, Reaksiyonlar zamana ba r ve konaklama zaman önemlidir, Geçmi ve gelecek çevresel artlar n bilgisi gereklidir, statistiksel çal malar jeokimyasal temelde gerekli olabilir, Jeokimyasal süreçlerin ak m dinamikleri ile birlikte tan mlanmas bir ihtiyaçt r, zleyici, referans akifer, 100 ldan ya sular kirletici içermeyebilir, Yatay ve dü eyde izleme kuyusu seçimi

17 5 y lda 36 adet nehir havzas akifer

18 Background CRiteria for the IDentification of Groundwater thresholds 2006 BRIDGE

19 Genel Metodoloji Farkl seviyede bilgi ve veri i leme AK FER T POLOJ Tipolojiden elde edilen bilgi seviyesine ba olarak: Yüksek seviyede bilgi, izleme verilerinde bir çok veri eldesi durumunda; Ulusal veya bilimsel yakla mlar ve deneyimlerle türetmek, Önseçim yakla türetmek statistiksel referans sonuçlar temelinde tahmin, Orta seviyede bilgi, izleme verileri varsa, Basit bir ön seçim yakla veya istatistiksel yakla m, Dü ük seviyede bilgi, izleme verileri varsa, statistiksel sonuçlar, DO AL SEV YE VE E K DE ERLER EFOR MAL YET KOMPLEKSL K

20 Su Kalitesini Anlamak- Süreçler Fiziksel süreçler: cakl k, bas nç, adveksiyon, dispersiyon ve difüzyon... Kimyasal süreçler: çözünme-çökelme, sorpsiyon-desorpsiyon, iyon de imi, ph ve redoks reaksiyonlar gibi

21 Su Kalitesini Anlamak

22 Neden Bat Anadolu Modeli? Su Çerçeve Direktifi ve rehber dökümanlar nda öngörülen NBL metodolojilerin geçersiz oldu u artlar Jeotermal kar mlar, ndirgen akiferler olmas, Su kalitesinin akiferi yans tmamas (kinetik faktörler), Ac ya da tuzlu su kar mlar, Uygun örnekleme ve analiz yöntemleri (iyon dengesi<%10)

23 Bat Anadolu Modeli Do al YAS kimli i ve kalitesi Do al kirlilik seviyesi, etkin do al süreçler Antropojenik etki sonras kimlik ve e ilimleri Jeotermal, endüstriyel-evsel, tar msal, at k su kimlikleri Sular n kar na ba olu an yeni kompozisyonlar ve süreçler Etkin antropojenik süreçlerin kirlilik olu turmaönleme potansiyeli Havza baz nda yi YAS durumu ve indikatörler: koruma, izleme ve önlemler program

24 REFERANSLAR Kitaplar Appelo CAJ, Postma D (2005) Geochemistry, groundwater and pollution, 2 nd edition-balkema; Rotterdam Bethke, C.M., Geochemical and Biogeochemical Reaction Modeling 2nd edition, Cambridge University Press, NewYork, 543 pp. Broder J. Merkel Britta Planer-Friedrich (2008) Groundwater Geochemistry: A Practical Guide to Modeling of Natural and Contaminated Aquatic Systems Edited by Darrell Kirk Nordstrom 2nd Edition, Springer-Verlag Berlin Heidelberg Edmunds, Shands, Natural Groundwater Quality, Blackwell Publishing. Ball JW, Nordstrom DK (1991) User s Manual for WATEQ4F -US Geological Survey Langmuir D (1997) Aqueous environmental geochemistry.-prentice Hall; New Jersey Parkhurst DL, Appelo CAJ (1999) User's guide to PHREEQC (Version 2) -- a computer program for speciation, batch-reaction, one-dimensional transport, and inverse geochemical calculations.- U S Geological Survey Water-Resources Investigations Report Zhu, C., Anderson, G. M., ( 2002). Environmental Applications of Geochemical Modeling, Cambridge University Press, New York, 299 pp. Yay nlarla lgili Ki iler Appelo CAJ - Postma D. - Nordstrom DK. - Langmuir D. - Parkhurst DL Merkel B.J - Allison JD - Plummer LN, Simünek J, Bethke, C.M, Glynn, P., Pekde er A nternet Siteleri (Environmental Modeling: Software, Databases, Projects, Books)