Hazar Gölü ne Boşalan Akarsuların Bazı Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Transkript

1 F. Ü. Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 14(1), , Özet Hazar Gölü ne Boşalan Akarsuların Bazı Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri Bülent ŞEN,* M.Ali Turan KOÇER,** M. Tahir ALP* *Fırat Üniversitesi, Su Ürünleri Fakültesi, ELAZIĞ. **Tarım ve Köyişleri Bakanlığı il Kontrol Laboratuvar Müdürlüğü, ELAZIĞ. Bu çalışmada, Ekim (1999)-Eylül (2000) tarihleri arasında Hazar Gölü ne boşalan akarsuların bazı fiziksel ve kimyasal özellikleri araştırılmıştır. Araştırma süresince Hazar Gölü ne Behrimaz Çayı, Matar Deresi, Melem Deresi, Salık Deresi, Değirmen Dere, Mogal Deresi, Kürk Çayı, Baharın Deresi, Sevsak Deresi ve Zıkkım Deresi olmak üzere 10 akarsuyun ulaştığı ve gölü beslediği saptanmıştır. Akarsu sularında akım değeri, su sıcaklığı, ph, çözünmüş oksijen, bulanıklık, toplam sertlik, toplam alkalinite ve klorür miktarları her bir akarsu için aylık olarak ayrı ayrı belirlenmiştir. Akarsuların fiziksel ve kimyasal özellikleri, öncelikle akarsu havzasının jeomorfolojisine ve yatağının morfometrik özelliklerine bağlı olmak üzere, akış hızına, taşıdığı su miktarına ve akış halinde olduğu aylara göre değişiklik göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Hazar Gölü, Elazığ, Akarsu, Fiziksel ve kimyasal özellikler Some Physical and Chemical Properties of Running Water Flowing Into the Lake Hazar Abstract In this study, some physical and chemical properties of running waters flowing into Lake Hazar were investigated between October (1999) and September (2000). 10 running waters were found to flow into Lake Hazar during the study; these were Behrimaz Stream, Matar Brook, Melem Brook, Salık Brook, Değirmen Brook, Mogal Brook, Kürk Stream, Baharın Brook, Sevsak Brook and Zıkkım Brook. Flow rate, water temperature, ph, dissolved oxygen, turbidity, total hardness, total alkalinity and chloride concentration were determined for each stream and brook separately. Physical and chemical properties of running waters varied with respect to stream and brook geomorphology of the basin, morphometric properties of bed, velocity and flowing period. Keywords : Lake Hazar, Elazığ, Running water, Physical and chemical properties 1. Giriş Son 30 yıl içerisinde, Hazar Gölü ve çevresinin jeomorfolojisi[1], gölün fitoplanktonu, fitobentozu ve trofik düzeyi[2-4], bentik faunası[5], balık faunası[6,7], su kalitesi ve kirliliği[8] üzerine pek çok araştırma yapılmıştır. Buna karşılık, gölü besleyen akarsular üzerine yapılan araştırmalar[9,10] sınırlı sayıdadır. Akarsu (lotik) sistemleri, durgun sular (lentik) olan göl sistemlerinin aksine, yerçekimi etkisiyle sürekli olarak yatakları doğrultusunda daha alçak bölgelere doğru akma eğilimi sergilerler. Özellikle deniz ve okyanuslardan uzak bölgelerde akış gösteren akarsular, çoğunlukla doğal veya yapay bir göle boşalırlar ve göllerin en önemli besleme kaynaklarından birini oluşturulurlar. Bu nedenle akarsuların fiziksel ve kimyasal özellikleri, boşaldığı göl suyunun özellikleri üzerinde önemli etkilere sahip olmaktadır. Hazar Gölü ne boşalan irili ufaklı pek çok akarsu olmasına rağmen, bu akarsuların gölün limnolojisi ve su kalitesi üzerindeki etkileri bu güne kadar bir araştırmanın[10] dışında hiç araştırılmamıştır. Bu amaç Bu çalışma Fırat Üniversitesi Araştırma Fonu (260 nolu proje) ve DPT tarafından desteklenmiştir.

2 B. Şen, M. Ali T. Koçer, M. T. Alp için, Ekim (1999)-Eylül (2000) tarihleri arasında Hazar Gölü ne akışı olan 10 akarsuyun akım, su sıcaklığı, ph, çözünmüş oksijen, bulanıklık, toplam sertlik, toplam alkalinite ve klorür miktarları ile bunların aylık değişimleri araştırılmıştır. 2. Materyal ve Metot Bu çalışmada TCDD Kampı ile Gezin Kasabası İstasyon Mevkii arasındaki kıyılarda Hazar Gölü ne uzun süreli akış gösteren akarsular olan Behrimaz Çayı, Matar Deresi, Melem Deresi, Salık Deresi, Değirmen Dere, Mogal Deresi, Kürk Çayı, Baharın Deresi, Sevsak Deresi ve Zıkkım Deresi (Şekil 1) araştırılmıştır. Su örnekleri akarsuyun enine kısmının ortasından yüzeyden dibe doğru daldırılarak alınmıştır. Örnekler, akarsu ağzından önceki m lik bölgeden alınmış ve ölçümler de bu bölgelerde yapılmıştır. Örnekler 2,5 litre hacmine sahip plastik şişelere, akarsuların suyuyla birkaç kez çalkalanarak ve şişelerde hava boşluğu kalmayacak şekilde elle alınmıştır. Analizleri hemen yapılamayan örnekler 4 C de buzdolabında ve karanlıkta saklanmıştır[11] yılı Ocak ayında yoğun kar yağışıyla yolların kapanması sonucu ulaşım olanağı bulunamadığı için tüm akarsulardan, Şubat (2000) ayında ise aynı nedenle Matar Deresi, Melem Deresi, Salık Deresi nde örnek alınamamış ve esen şiddetli rüzgar nedeniyle yüzey akışı olmadığından Baharın Deresi nde akım ölçülememiştir. Akarsularda akım (debi), yüzdürücünün akarsu kanalının kesit alanında birim zamanda aldığı yol olarak hesaplanmış ve sediment yapısına göre düzeltme yapılmıştır[12]. ph ve su sıcaklığı Hanna HI 8314 model ph metre, çözünmüş oksijen YSI 52 model çözünmüş oksijen metre ile yerinde ölçülmüştür. Bulanıklık, Jasco V-530 UV/Vis model spektrofotometre kullanılarak spektrofotometrik olarak[13], toplam sertlik, toplam alkalinite ve klorür analizleri ise titrimetrik yöntemle belirlenmiştir[11]. Şekil 1. Hazar Gölü ve çalışmanın yapıldığı akarsuların lokasyon haritası[10]. 242

3 Hazar Gölü ne Boşalan Akarsuların Bazı Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri 3. Sonuçlar 3.1. Akım Özellikleri Araştırma süresince akarsularda ölçülen ortalama akım değerleri L/s arasında değişmiştir. En düşük akım 1 L/s olarak Değirmen Dere de Ekim ayında (1999) ve en yüksek akım 2880 L/s olarak Behrimaz Çayı nda Nisan ayında (2000) ölçülmüştür (Tablo 1). Akarsular genel olarak, araştırma periyodunun kar erime ve yağış dönemi olan Mart ve Nisan aylarında (2000) en yüksek akıma ulaşmışlar ve bu dönemden sonra akım değerleri sürekli olarak azalmıştır. Behrimaz Çayı nın Hazar Gölü ne dökülen diğer akarsulara oranla daha geniş bir akarsu yatağına ve havzasına sahip olmasının yanı sıra çayı besleyen yer altı su kaynağının da zengin olması, çayın akım değerlerinin yüksek olması üzerinde etkili olmuştur. Bu durum Behrimaz Çayı na, gölü besleyen en önemli su kaynağı özelliğini kazandırmaktadır. Gerçekten, araştırma periyodu olan 1 yıl içerisinde akarsulardan göle giren toplam 4,1 x 10 7 m 3 suyun 2,7 x 10 7 m 3 ü Behrimaz Çayı, 5,9 x 10 6 m 3 ü Kürk Çayı ve 2,2 x 10 6 m 3 ü Zıkkım Deresi tarafından taşınmıştır. Açıkça görülmektedir ki, akarsularla göle gelen toplam su miktarının yaklaşık % 67 si Behrimaz Çayı ndan, % 14 ü Kürk Çayı ndan ve % 5 i Zıkkım Deresi nden olmak üzere % 86 sı bu üç akarsu tarafından sağlanmıştır. Diğer akarsuların yıllık su giriş payı ise yaklaşık % 14 olmuştur. Bu rakamlar gölün akarsular tarafından beslemesinde başta Behrimaz Çayı olmak üzere, Kürk Çayı ve Zıkkım Deresi nin en önemli akarsular olduğunu ortaya koymaktadır. Tablo 3.1. Araştırmanın yapıldığı akarsularda akımın (L/s) aylara göre değişimi. Ekim 1999 x x x x x x Kasım x 8 45 x 5 Aralık x x 6 Şubat 1620 * * * 32 x 84 x 432 Mart 2400 x x Nisan 2880 x x x 184 Mayıs 1710 x x x x 78 Haziran x x x x x x 7 10 x x Şiddetli rüzgar nedeniyle yüzey akışı ölçülememiştir Su Sıcaklığı Araştırma süresince akarsularda ölçülen su sıcaklıkları, mevsimsel değişime bağlı olarak hava sıcaklığına göre değişimler göstermiştir. En düşük su sıcaklığı 5 C olarak Matar Deresi nde Kasım ayında (1999), en yüksek su sıcaklığı ise 25 C olarak Kürk Çayı ve Baharın Deresi nde Mayıs ve Haziran aylarında (2000) ölçülmüştür (Tablo 2). Akarsularda hesaplanan ortalama su sıcaklıkları 7-17 C arasında değişmiştir. Bu değişimin nedeni, akarsuların aktığı dönemlerin farklı mevsimlerde olmasıdır. Genel olarak aynı ay içerisindeki ölçümlerde akarsular arasında büyük sıcaklık farklılıkları gözlenmemiştir. Bununla birlikte, akarsuyun taşıdığı su miktarı ve akarsu uzunluğu arttıkça su sıcaklığında azalma eğilimi görülmektedir. 243

4 B. Şen, M. Ali T. Koçer, M. T. Alp Tablo 3.2. Araştırmanın yapıldığı akarsularda su sıcaklığı nın ( C) aylara göre değişimi. Ekim 1999 x x x x x x Kasım x 9 10 x 8 Aralık x 7 9 x 9 Şubat 5 * * * 5 x 8 9 x 7 Mart 9 x x Nisan 12 x x x 17 Mayıs 19 x x x x 24 Haziran x x x x x x x x 3.3. ph Araştırma süresince akarsuların ortalama ph değerleri 7,7-8,3 arasında hesaplanmıştır. Bu durum Hazar Gölü ne boşalan akarsuların hafif alkali karakterde su özelliğine sahip olduklarını göstermektedir. En yüksek ph 8,5 olarak Mart (2000) ayında Zıkkım Deresi nde ve en düşük ph 7,5 olarak Ekim (1999) ayında Salık Deresi nde ölçülmüştür (Tablo 3). Araştırmacılar, volkanit kaya tipi havzaya sahip akarsular için en yaygın ph ı 7,2, kireç taşı tipi havzaya sahip akarsular için en yaygın ph değerini 7,9 olarak kaydetmişlerdir[14]. Hazar Gölü ne boşalan akarsularda ortalama ph değerlerinin ileri sürülen bu değerlerden daha yüksek ölçülmesi, akarsu havzasının jeomorfolojisi ve önemli bir olasılıkla akarsuların yerleşim alanları ile tarımsal alanlardan geçmesinden kaynaklanmaktadır. Tablo 3.3. Araştırmanın yapıldığı akarsularda ph ın aylara göre değişimi. Ekim 1999 x 7,9 8,0 7,5 7,9 x x x x x Kasım 8,1 8,0 8,1 7,6 7,9 x 8,2 7,7 x 8,3 Aralık 8,3 8,1 8,1 7,9 7,9 x 8,3 7,8 x 8,3 Şubat 8,2 * * * 7,9 x 8,4 7,9 x 8,4 Mart 8,4 x x 7,7 7,8 8,0 8,1 7,8 7,8 8,5 Nisan 8,2 x x 7,7 7,8 7,9 8,1 7,7 x 8,3 Mayıs 8,1 x x x 7,8 8,0 8,1 7,8 x 8,2 Haziran x x x x x x 8,1 7,8 x x 3.4. Çözünmüş Oksijen Araştırma süresince akarsularda ölçülen çözünmüş oksijen miktarları akış hızı ve su sıcaklığı ile belirgin bir uyum sergilemiştir. Tüm ölçümler arasında en düşük çözünmüş oksijen miktarı Kasım ayında (1999) 4,9 mg/l olarak Baharın Deresi nde ve en yüksek çözünmüş oksijen miktarı Şubat (2000) ta 10 mg/l olarak Behrimaz Çayı nda ölçülmüştür (Tablo 4). Baharın Deresi nin çözünmüş oksijen miktarı aylık değişimleri arasında büyük 244

5 Hazar Gölü ne Boşalan Akarsuların Bazı Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri farklılıklar gözlenmeyip, genelde düşük olması, bu çalışma süresince akarsuyun çözünmüş oksijen miktarı üzerine en önemli etkenin sıcaklıkla birlikte organik kirlilik olduğunu göstermektedir. Şelale ve setler gibi kanal eğimindeki doğal ve yapay değişiklikler de akarsuyun çözünmüş oksijen miktarlarını artırmaktadır[15]. Zıkkım Deresinde diğer akarsulara oranla özellikle ölçüm noktası öncesinde küçük şelale gibi yapıların bulunması, en yüksek ortalama çözünmüş oksijen miktarının bu akarsuda neden ortaya çıktığını bir ölçüde açıklayabilmektedir. Tablo 3.4. Araştırmanın yapıldığı akarsularda çözünmüş oksijen miktarının (mg O 2 /L) aylara göre değişimi. Ekim 1999 x 7,0 7,9 7,5 5,4 x x x x x Kasım 9,6 8,0 8,5 7,9 5,8 x 5,7 4,9 x 8,8 Aralık 9,8 8,5 8,6 8,7 6,8 x 7,1 5,1 x 9,7 Şubat 10,9 * * * 8,6 x 8,6 6,5 x 9,7 Mart 7,6 x x 9,1 8,6 8,2 9,7 6,0 8,0 9,1 Nisan 8,9 x x 8,1 7,3 6,7 7,3 6,7 x 8,6 Mayıs 6,1 x x x 6,0 6,2 6,4 6,3 x 8,0 Haziran x x x x x x 5,9 5,0 x x Yollar karla kaplı olduğundan akarsuya ulaşılamamıştır Bulanıklık Bulanıklık, akım ve buna bağlı olarak artma gösteren askıda katı madde miktarları ile doğrusal bir ilişki göstermiştir. En düşük bulanıklık 4 JTU olarak kar erime sürecinden önceki dönemde Matar Deresi, Melem Deresi, Salık Deresi ve Değirmen Dere de, en yüksek bulanıklık ise 395 JTU olarak kar erimesi sonucu akımın en yüksek olduğu dönemlerde Behrimaz Çayı, Mogal Deresi ve Kürk Çayı nda tayin edilmiştir (Tablo 5). Akarsularda bulanıklığın asıl etkeni olarak askıda katı madde miktarları kabul edilirse, bulanıklığın kar erimesinden önce düşük ve kar erime sürecinde yüksek olması daha kolay anlaşılmaktadır. Tablo 3.5. Araştırmanın yapıldığı akarsularda bulanıklığın (JTU) aylara göre değişimi. Ekim 1999 x x x x x x Kasım x x 36 Aralık x x 30 Şubat 87 * * * 44 x x 130 Mart 395 x x Nisan 395 x x x 90 Mayıs 211 x x x x 47 Haziran x x x x x x x x 245

6 B. Şen, M. Ali T. Koçer, M. T. Alp 3.6. Toplam Sertlik Araştırma süresince en yüksek toplam sertlik Kasım (1999) da 280 mg CaCO 3 /L olarak Zıkkım Deresi nde ve en düşük toplam sertlik Mart (2000) ta 46 mg CaCO 3 /L olarak Değirmen Dere de tayin edilmiş olup, akarsuların ortalama toplam sertlik değerleri mg CaCO 3 /L arasında değişmiştir (Tablo 6). Akarsularda sertlikle, akım ve alkalinite arasında belirgin bir ilişki bulunmaktadır. Akım artışıyla çözünmüş maddenin seyrelmesi sonucu[16] akarsularda sertlik azalma sergilemiştir. Bikarbonat ve karbonat iyonlarının alkaliniteyi olduğu kadar, sertliği de artıran iyonlar olduğu[17] göz önüne alınırsa sertliğin alkalinite ile doğrusal artış ve azalmalar sergilemesi beklenen bir durumdur. Tablo 3.6. Araştırmanın yapıldığı akarsularda toplam sertlik miktarlarının (mg CaCO3/L) aylara göre değişimi. Ekim 1999 x x x x x x Kasım x x 280 Aralık x x 220 Şubat 140 x x x 70 x x 220 Mart 140 x x Nisan 145 x x x 220 Mayıs 150 x x x x 230 Haziran x x x x x x x x 3.7. Alkalinite Araştırma süresince akarsularda en yüksek toplam alkalinite 350 mg CaCO 3 /L olarak Zıkkım Deresi nde ve en düşük toplam alkalinite 50 mg CaCO 3 /L olarak Baharın Deresi nde belirlenmiştir. Akarsularda ortalama toplam alkalinite ise mg CaCO 3 /L arasında değişmiştir (Tablo 7). Olağan olarak, akarsularda ph ile alkalinite arasında genel bir ilişki gözlenmiştir. Bu durum sadece, yoğun kirlenme etkisinde kalan Baharın Deresi ve akışı süresince köysel yerleşim alanları ile yoğun tarımsal bölgelerden geçen Zıkkım Deresi nde farklılık göstermiştir Klorür Araştırılan akarsuların ortalama klorür miktarları 2,3-17,1 mg/l arasında değişmiştir. Araştırma süresince en düşük klorür miktarı 2,0 mg/l olarak Melem Deresi nde, en yüksek klorür miktarı 26,3 mg/l olarak Baharın Deresi nde belirlenmiştir (Tablo 8). Dünya nehirlerinin klorür içeriği ortalaması 7,8 mg/l olarak bildirilirken[18], bazı araştırmacılar Britanya akarsularının klorür içeriklerinin mg/l arasında değiştiğini bildirmişlerdir[19]. Araştırılan akarsularda tayin edilen klorür miktarlarının ileri sürülen dünya ortalamasına göre değişiklikler sergilemiş olmasının, karşılaştırılan akarsu havzalarının jeomorfolojilerinin farklı olmasından ve akarsulara evsel atıkların karışmasından[19,20] kaynaklandığı söylenebilir. 246

7 Hazar Gölü ne Boşalan Akarsuların Bazı Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri Tablo 3.7. Araştırmanın yapıldığı akarsularda toplam alkalinite miktarlarının (mg CaCO 3 /L) aylara göre değişimi. Ekim 1999 x x x x x x Kasım x x 350 Aralık x x 320 Şubat 180 * * * 110 x x 200 Mart 250 x x Nisan 200 x x x 220 Mayıs 180 x x x x 170 Haziran x x x x x x x x Tablo 3.8. Araştırmanın yapıldığı akarsularda klorür miktarlarının (mg Cl - /L) aylara göre değişimleri. Ekim 1999 x 3,0 2,5 2,5 3,0 x x x x x Kasım 5,0 3,4 2,5 3,0 3,1 x 8,9 5,3 x 6,1 Aralık 4,4 2,1 2,0 2,5 5,3 x 8,5 5,0 x 7,3 Şubat 10,3 * * * 9,2 x 10,5 24,8 x 11,3 Mart 15,8 x x 7,7 7,7 9,2 12,7 26,3 11,3 14,8 Nisan 17,0 x x 7,7 7,7 12,5 7,7 25,5 x 15,5 Mayıs 7,7 x x x 7,7 7,7 7,7 17,7 x 7,7 Haziran x x x x x x 5,0 15,0 x x 4. Sonuç Bu çalışma ile bazı limnolojik özellikleri araştırılan Hazar Gölü ne boşalan akarsular, belirlenen fiziksel ve kimyasal özellikleri bakımından farklılıklar göstermiştir. Bu farklılıkların ortaya çıkması üzerinde etkili pek çok etken vardır. Araştırmanın yapıldığı akarsuların coğrafik olarak birbirine yakın bölgelerde bulunması nedeniyle, akarsuların fiziksel ve kimyasal özellikleri açısından yükseklik, iklim gibi kıtasal farklılıklara neden olan etkenlerden etkilenme oranlarının da yaklaşık olarak benzer olacağı kabul edilebilir. Bu nedenle, akarsuların fiziksel ve kimyasal özelliklerinde gözlenen farklılıkların asıl nedeni, akarsuların doğduğu ve aktığı havzaların jeomorfolojileri, sahip oldukları yataklarının morfometrik özelliklerinin birbirinden farklı olması ve akarsuların akış hızlarının değişik olmasının yanı sıra, yıl içerisinde değişik dönemlerde akmalarıdır. 247

8 B. Şen, M. Ali T. Koçer, M. T. Alp 5. Kaynaklar 1. F. Akşiray, TÜBİTAK III. Bilim Kongresi, Ankara, B. Şen, IX. Ulusal Biyoloji Kongresi, Sivas, 3, , B. Şen, B. Topkaya ve V. Nacar, Sivrice Kaymakamlığı Yayınları Yayın No:2, Sivrice, , B. Şen ve B. Topkaya, International Lake Environment Commitee (ILEC) Publ. (Japan), , Y. Şahin ve A. Baysal, İ.Ü. Fen Fak. Dergisi, 13s, W. Numann, EBK. Balık ve Balıkçılık Dergisi, Cilt III, ,1-5, D. Şen, Hazar Sivrice Kaymakamlığı Yayınları Yayın No:2, Sivrice, 69-73, B. Şen ve B. Topkaya, Türk-Alman Kültür İşleri Yayın Kurulu Yayın Dizisi No:3, 70-75, Y. Ercan, Hazar Gölü ne Dökülen Zıkkım Deresi nin Algleri ve Mevsimsel Değişimleri, F.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, (yayınlanmamış), Elazığ, 46s, B. Şen, M. T. Alp, F. Özrenk, Y. Ercan ve V. Yıldırım, Fresenius Envir. Bull, 8, , APHA, Standart Methods for Examination of Water and Wastewater, sixteen edition, American Public Health Assosiciation, Washington, 1268 p, R.G.Wetzel and G.E.Likens, Limnological Analyses, second edition, Springer Verlag, New York, 391p, O. T.Lind, Handbook of Common Methods in Limnology, The C.V. Mosby Company, London, 199p, M. Meybeck and R. Helmer, Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 75, , A. L. H. Gameson, Journal of the Institution of Water Engineers, 11, , D. E. Walling and B. W. Webb, Water Quality: Physical Caracteristics, In: P. Calow and G.E. Petts (ed.), The Rivers Handbook Hidrological and Ecological Principles, first edition, Blackwell Scientific Publ, Oxford, 530p, R. G. Wetzel, Limnology, W.B.Saunders Company, London, 743p, W. D. Williams and H.F.Wan, Water Research, 6, , D. E. Walling and B.W.Webb, George Allen & Unwin, London, , M. Meybeck, IAHS Publication No 141, Wallingford, UK, ,