Gediz Nehri Aşağı Gediz Havzası'ndan Alınan Su ve Sediment Örneklerinde Bazı Kirlilik Parametrelerinin İncelenmesi

Transkript

1 20, 78, (2011) doi: /ekoloji ARAŞTIRMA NOTU Gediz Nehri Aşağı Gediz Havzası'ndan Alınan Su ve Sediment Örneklerinde Bazı Kirlilik Parametrelerinin İncelenmesi Özge ÖNER*, Ali ÇELİK Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Atıksu Laboratuarı, İzmir-TÜRKİYE Celal Bayar Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, Muradiye Manisa-TÜRKİYE *Corresponding author: Ö zet Ege Bölgesinin ikinci büyük akarsuyu olan Gediz Nehri, bölgedeki sanayi kuruluşları, evsel atıklar ya da tarımsal alanlardan gelen tarım ilaçları ve suni gübrelerle kirlenme tehdidi altındadır. Sularda standartlarla belirlenmiş limit değerler üzerinde bulunan her türlü madde kirlilik oluşturur ve suyun kullanım amacını belirler. Eser miktarda bile sakıncalı olabilen bu maddeler arasında en önemli gurubu ağır metaller oluşturur. Bu nedenle çalışmamızda Gediz Nehrine karışan ve kirlilik kaynağı olarak belirlenen 5 ayrı noktada bazı fiziksel ve kimyasal parametreler ile buradan alınan su ve sediment örneklerinde bazı ağır metal derişimleri ölçülmüştür. Gediz Nehir suyunda çalışılan dönem ve istasyonlarda ortalama olarak; BOİ: 67,7 mg/l, KOİ: 88,7 mg/l, ph: 7,6, Bulanıklık: 440 mg/l SiO 2 bulunmuştur. Ölçümü yapılan su örneklerinde bulunan metal iyonları miktarı Pb: 27,0±% 0,8 ^g/l N if Çayı, Cr: 48,9±% 0,9 ^g/l Muradiye, Cd: 12,1±% 0,6 ^g/l İstanbul, Cu: 90,2±% 0,4 ^g/l Muradiye, Ni, Fe ve Zn ise sırasıyla 309,8±% 0,7 ^g/l, 914,1±% 0,3 ^g/l, 208,3±% 0,5 jug/l olarak istasyonunda en yüksek değerlerinde bulunmuştur. Çalışılan kirlilik parametre sonuçları, Su Kirliliği Kontrol Yönetmeliği su kalite kriterleri ile karşılaştırıldığında aşağı Gediz Havzası için Gediz Nehir'i su kalitesinin IV sınıf su kalitesinde olduğu anlaşılmaktadır. Ayrıca istasyonlardan alınan sediment ve toprak örnekleri karşılaştırıldığında, ötrofikasyon nedeniyle nehir tabanında organik maddelerin birikerek metal derişimlerini arttırdığı görülmüştür. Anahtar Kelim eler: Ağır metal, Gediz Nehri, nehir kirliliği, su kalitesi. Investigation o f Some Pollution Param eters in Water and Sediment Samples Collected From the Lower Gediz River Basin Abstract The River Gediz, is the second greatest river o f Aegean Region, is under threat o f pollution caused by institutions o f region, domestic waste, agricultural chemicals and artificial fertilizers. All kinds o f substances which are above standardized limit values for water can make pollution. These pollutant levels could determine water usage aims. Heavy metals in trace level are the most hazardous o f these matters. In our study, the physical and chemical parameters o f water and the level o f heavy metal concentration in water and sediment samples are analyzed in five different stations o f Gediz River. The average level o f some parameters are; BO D : 67.7 mg/l, CO D: 88.7 mg/l, ph: 7.6, turbidity: 440 mg/l SiO 2. In water samples, the metals in high level are; Pb: 27.0±% 0.8 ug/l at N if River, Cr: 48.9±% 0.9 ug/l at Muradiye Bridge, Cd: 12.1±% 0.6 Ug/L at Istanbul Bridge, Cu: 90.2±% 0.4 ug/l at Muradiye Bridge, Ni: 309.8±% 0.7 ug/l, Fe: 914.1±% 0.3 /Ug/L, Zn: 208.3±% 0.5 ug/l in Karagay The quality o f water is at the level of four, according to Water Pollution Control Regulations. The sediment and soil samples taken from different station were also compared. It is seen that, the organic matter which is accumulated at the bottom o f the river, increase the concentration o f the metals. Keywords: Heavy metal, Gediz River, river pollution, water quality. Öner Ö, Çelik A (2011) Gediz Nehri Aşağı Gediz Havzası'ndan Alınan Su ve Sediment Örneklerinde Bazı Kirlilik Parametrelerinin İncelenmesi. 20 (78): GİRİŞ Günümüzde sanayi ve teknolojinin gelişmesi ile insanoğlu daha iyi yaşam koşullarına kavuşmuş ancak bu gelişimle birlikte daha önceden bilinmeyen yepyeni sorunlar ortaya çıkmıştır. Çevre sorunları geniş alan ve toplulukları etkilemesi nedeniyle oldukça önemlidir. Çevre kirliliğini arttıran ve ekolojik dengenin bozulmasında önemli rol oynayan endüstri kuruluşlarının başında, atık sularında ağır metal içeren kuruluşlar gelmektedir. Canlıların yaşamını zorlaştıracak, ekosistemin dengesini bozacak ve kullanım amacına uygun Geliş: / Kabul: No: 78, 2011

2 Gediz Nehri Aşağı Gediz Havzası'ndan Alınan Su ve Sediment... olmayan sulara kirlenmiş veya kirletilmiş su denilir. Etkili bir arıtım yapılmaması durumunda bu tür atıkların göl, nehir, deniz ve okyanus gibi alıcı ortamlara deşarj edilmesi, suda yaşayan ve bu suyu kullanan canlı sistemler ve çevresi için oldukça toksik olmaktadır (Jordao 1996). Bu atık suların içinde bazen eser miktarda bazen de yüksek derişimlerde ağır metaller bulunmaktadır. Ağır metaller, besin zinciriyle girdikleri organizmadan atılamadıkları için birikime neden olurlar ve bünyede belirli sınır derişimlerin aşılması halinde toksik etki yaparlar (Duffus ve Howard 1996). Bu çalışma, çevresinde çok sayıda sanayi tesisinin yer aldığı birçok endüstri kuruluşu ile arıtma tesisi bulunmayan birçok küçük yerleşim merkezinin atık sularının boşaltıldığı Aşağı Gediz Havzası'nda Eylül 2007 ve Mart 2008 tarihleri arasında yapılmıştır. Bu çalışmada Gediz Nehri'nden alınan su ve sediment örneklerinde bazı kimyasal kirlilik parametreleri belirlenerek evsel ve endüstriyel atıkların oluşturduğu potansiyel kirlilik boyutu ve türünü belirlemek amaçlanmıştır. Ayrıca bulunan sonuçlar Gediz Nehri'nde önceki yıllarda yapılmış çalışma sonuçlarıyla karşılaştırılıp incelenen parametrelerdeki değişim belirlenmiştir (Kayar 2000, An Akçay ve Oğuz 2003). MATERYAL VE M ETOT Aşağı Gediz Havzasında yer alan İstanbul, N if Çayı,, Muradiye ve çıkış noktası olarak da Menemen Yolu olmak üzere beş farklı istasyondan (Şekil 1) su ve sediment örnekleri alınmıştır. Su örnekleri, göl ve göletlerden numune alma kurallarına uygun olarak toplanmıştır (Anonymous 1989). Alınan su örneklerinin ph, sıcaklık, bulanıklık ve iletkenlikleri arazide ToA Water Quality Checker W Q C.20 A cihazı kullanılarak ölçülmüştür. Su örnekleri laboratuara getirilir getirilmez Biyokimyasal Oksijen İstemi (B O İ) tayini için BO D -System Oxdirect AQalytıc marka cihaza konmuştur. 5 günlük inkübasyon süresinden sonra Biyokimyasal Oksijen İhtiyacı (B O İ5) mg/l olarak cihazdan okunmuştur. Sudaki organik maddeler asidik ortamda K2Cr2O 7 çözeltisi ile yükseltgenmiş ve aşırı potasyum dikromat, ayarlı demir(ii) amonyum sülfat çözeltisi ile geri titre edilerek Kimyasal Oksijen İhtiyacı hesaplanmıştır(eaton ve ark. 2005). Ağır metal tayini yapılacak su örnekleri alınır Şekil 1. Gediz nehri çalışma bölgesi numune alma istasyonları alınmaz Der.HNO3 ile asit derişimi yaklaşık 0.1 M olacak şekilde asitlendirildikten sonra IR 120 Amberlit Resin katyon değiştirici reçine ile ön deriştirme yapılmıştır. 30 gram reçine alınmış 1 gece saf suda bekletilerek stabil olması sağlanmıştır. Daha sonra kolona hava almayacak şekilde reçine doldurulmuş 2 ml 1 M NaOH ve 3 ml 2 M H N O 3 ile kolon temizlenmiştir. 1 Litre su numunesi 2 ml/dk akış hızı ile kolondan geçirilmiş ve reçinede tutulan metal iyonları 1 M H N O 3 ile elue edilip son hacim 100 ml'ye tamamlanmıştır. Daha sonra 10 kat deriştirilen su numunesindeki her bir metal iyonu miktarı AAS ile ölçülmüştür (Kenduzler ve Turker 2006). Sediment örnekleri 4 cm çapında ve 2 m uzunluğunda PVC bir boru ile alınarak polietilen torbalara konulup etiketlenmiştir. 5 farklı istasyondan alınan sediment örnekleri petri kaplarında 24 saat 105 C etüvde kurutularak porselen havanda öğütülmüş 100 mesh elekte elenmiştir. Sediment örneklerinden 1,00 ±0,02 g alınıp 10 ml derişik H N O 3 eklenerek (Anonymous 1994) Cem M ars-5 microwave bozundurma cihazında parçalandıktan sonra son hacim 50 ml'ye tamamlanmış ve metal iyonu derişimleri Alevli Atomik Absorpsiyon Spektromet-resi (Varian SpectrAA 220FS Fast Sequential) ile ölçülmüştür. BULGULAR VE TARTIŞMA Gediz Nehri kirliliğinin belirlenmesinde öncelikle ph, sıcaklık, bulanıklık ve iletkenlik gibi bazı fiziksel parametreler incelenmiştir. Çalışılan istasyonlardan 'da su sıcaklığı en yüksek bulunmuştur. Bunun nedeni Manisa organize sanayi arıtma tesisi sularının buraya karışmış olmasıdır. No: 78,

3 Öner ve Çelik Gediz Nehir suyunda ortalama olarak BO İ: 67,72 mg/l, KOİ: 88,68 mg/l, ph: 7,6, Bulanıklık ise 440 mg/l SiO2 bulunmuştur (Tablo 1). Genelde N if Çayı istasyonundan alınan su örneklerinde BO İ ve KOİ değerleri en yüksek bulunmuştur. Manisa girişinde Gediz'e boşalan N if Çayı tüm Kemalpaşa'nın endüstriyel atık sularını Gediz'e taşıyan çok önemli bir kirletici kaynaktır. BO İ ve KOİ değerlerinin en yüksek bulunması, bölgede yer alan ve organik kirlilik yükü yüksek olan kağıt, tekstil ve gıda fabrikası atık sularının yeterince biyolojik arıtma yapılmadan N if Çayı'na verilmiş olabileceğini düşündürmektedir (Lin ve Wang 2002). Gediz Nehir suyundaki ağır metal kirlilik boyutunu belirlemek için Eylül 2007, Ekim 2007, Kasım 2007, Aralık 2007, Ocak 2008 ve Mart 2008'de alınan su numunelerinde bazı metal miktarları ölçülmüş olup istasyonlara göre metal derişimleri Şekil 2'de gösterilmiştir. Ölçümü yapılan su örneklerinde bulunan metal iyonları miktarı Pb: 27,0±% 0,8 Ug/L N if Çayı, Cr: 48,9±%0,9 u g/l Muradiye, Cd: 121,0±% 0,6 Ug/L İstanbul, Cu: 90,2±% 0,4 Ug/L Muradiye, Ni, Fe ve Zn ise sırasıyla 309,8±% 0,7 Ug/L, 914,1 ±% 0,3 Ug/L, 208,3±% 0,5 Ug/L olarak istasyonunda en yüksek değerlerinde bulunmuştur. Genel olarak istasyonundan alınan su örneklerinde yapılan analiz sonuçları diğer istasyonlardan yüksek çıkmıştır. Buna 'a karışan Manisa Organize Sanayi Atık Su Arıtma Tesisinden çıkan suların sebep olduğu düşünülmektedir. Su örneklerinin Mart 2008 sonuçları, 1999 yılında aynı istasyonlarda yapılan ortalama metal analiz sonuçlarıyla (Kayar 2000) karşılaştırıldığında Ni, Cr, Cu ve Fe metal iyonu derişimleri için belirgin bir artış gözlenmiştir (Tablo 2). Tam karşılaştırma yapabilmek için söz konusu ay içerisinde nehir debisinin de dikkate alınması gerektiği unutulmamalıdır. Yinede ortalama olarak analizi yapılan parametreler için önemli farklar olduğu görülmekte olup, bu da Gediz Nehri'nde kirlenmenin artarak devam ettiğini göstermektedir. Özellikle organik kirlilik yükü yüksek olan suların, akarsu veya durgun sulara verilmesi sonucunda ortaya çıkan önemli sorunlardan biri de ötrofikasyondur. Suda kirlilik oluşturan türler zamanla değişik şekillerde dipte birikerek sediment oluşturur (Bakac 2000). Sediment kirlilik boyutunu Tablo 1. Aylara göre su örneklerindeki bazı fiziksel ve kimyasal parametrelerin ölçüm sonuçları istasyonlar N if Çayı İstanbul Muradiye Menemen Yolu Ölçülen Parametreler Aylar Eylül,07 Ekim, 07 Kasım,07 Aralık, 07 Ocak, 08 Mart, 08 ph Sıcaklık ( C) Bulanıklık (mg SiO,/L) İletkenlik (Vm) , B O tfm afl.) KOİ (nifft) PH Sıcaklık ( C) Bulanıklık (mgsio,/l) İletkenlik (Vnı) BOI (mg/l) KOİ (mgt) PH Sıcaklık ( C) Bulanıklık (mgsio,/l) İletkenlik (Vm) BOI (mga.) KOİ (m#t) PH Sıcaklık ( C) Bulanıklık (mgsio,/l) İletkenlik (s/m) BOİ (mg/l) KOİ (mg/l) PH Sıcaklık ( C) Bulanıklık (mgsio,/l) İletkenlik (s/m) BOİ (mg/l) KOİ (mg/l) Şekil 2. İstasyonlara göre su numunelerindeki metal iyonu değişimi. Tablo 2. Gediz nehir'i su örneklerinde 1999 ve 2008 yıllarında yapılan çalışma sonuçlarının karşılaştırılması İstasyon Aylar Pb(ug/Ö (±%0.8) Cd(ug/L) (±%0.6) Ni(ugdZ) (±%0.7) Cr(ug/L) (±%0.9) Cu(ug/L) (±%0.4) Fe(ug/L) (±%0.3) Zn(ug/L) (±% 0.5) N if Çayı Mart, İstanbul Mart, Mart, Muradiye Mart, Menemen Yolu Mart, gösteren önemli bir örneklemdir. Gediz Nehir'i Aşağı Gediz Havzası'nda belirlenen 5 farklı istasyondan alınan sediment örneklerinde, tayini yapılan elementlerin istasyonlara göre metal iyonu değişimi Şekil 3'te verilmiştir. Örneklerin alındığı istasyonların hemen yakınındaki arazilerden Mart 2008'de alınan toprak örneklerinde de metal analizleri tekrarlanarak, bulunan sonuçlar karşılaştırılmıştır. Söz konusu istasyonlar ve yakınındaki arazilerden alınan sediment ve toprak örneklerinin metal analizi sonuçları Tablo 3'te verilmiştir. 50 No: 78, 2011

4 Gediz Nehri Aşağı Gediz Havzası'ndan Alınan Su ve Sediment... Tablo 3. Toprak ve sediment örneklerinde ağır metal miktarlarının karsılaştırılması. P b Cd Ni C r Cu Pe Z n Metaller NifÇayi İstanbul Muradiye Menemen Yolu Şekil 3. istasyonlara göre sediment numunelerindeki metal iyonu değişimi. İstasyon N if Çayı İstanbul Muradiye Meneme ıı Yolu Pb Otgtg Cd (fig/g N i 0tg/g Cr Og/g) C u Otg^g) Fe (ırıg/g) Zn Og/g) Örnekler ±% 0.9) ±%0.6) ±%0.4) (±% 1.0) (±% 0.9) (±% 0.8) (±% 0.6) Toprak Sediment Toprak Sediment Toprak Sediment Toprak Sediment Toprak Sediment Alınan toprak ve sediment örneklerinde tayini yapılan metal derişimleri kıyaslandığında sediment örneklerinde belirgin bir fark görülmektedir. Bulunan bu değerler tayini yapılan bu ağır metallerle ilgili sanayii kuruluşları tarafından Gediz Nehrinin kirletildiğini ortaya koymaktadır. Pb derişimi özellikle Mart ayında sedimentinde en yüksek değerine ulaşmıştır. Kurşun; akü, züccaciye, boya, seramik ve plastik sektörlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır., organize sanayi endüstri atık sularının Gediz Nehri'ne karışan küçük bir koludur. Dolayısıyla bu istasyonda hemen hemen tüm metal derişimleri yüksek bulunmuştur. Bu da beklenen bir durumdur. Kadmiyum genel olarak metal tabaka ve plakaların işlenmesinde, seramik endüstrisinde, plastik sanayinde, makine yapımında, fotoğrafçılıkta, dişçilikte, nükleer endüstrisinde nötron tutucu olarak, boya pigmentleri, tarım koruma ilaçları ve alkali pil üretiminde geniş ölçüde kullanılmaktadır. Sedimentteki Cd derişimi istasyonların tümünde artmış, Mart ayında 'da en yüksek seviyeye ulaşmıştır. Nikel, kaplama, alaşım endüstrisi, laboratuar cihazlarının ve madeni paraların imalinde kullanılır. N i derişimi yaklaşık olarak aynı oranda artış gösterirken, Ni için kirlilik kaynağı olarak özellikle gösterilebilir. Cr derişimi Muradiye ve Menemen Yolu'nda belirgin artış göstermiştir. N if Çayı ve istanbul 'nden sonraki noktalarda Cr derişiminin yüksek çıkması bu noktalardan sonra deri işletmelerinin çok olması ve bunların işlenmesi sırasında kullanılan krom bileşikleri atıklarının Gediz Nehri'ne karışmış olduğunu göstermektedir. Cu derişiminde N if Çayı, ve sonraki istasyonlarda toprağın Cu içeriğiyle kıyasladığında belirgin olarak artış olduğu görülmüştür. N if Çayı'na Kemalpaşa Organize Sanayi, 'a ise Manisa Organize Sanayi Bölgesi'nde bulunan boya, plastik, kaplama endüstrisi, tarım ilaçları ve yem sanayi kaynaklı fabrika atık sularının karıştığı düşünülmektedir (Kumbur ve ark. 2008). Fe derişiminde her istasyonda aylara göre artış gözlenmiştir. Fe kirliliğine de çevrede yaygın olan sanayinin neden olduğu söylenebilir. Zn derişimi özellikle Kasım ayında 'da en yüksek seviyede bulunmuş, diğer istasyonlarda düzgün bir artış gözlenmiştir. Zn, otomotiv endüstrisinde, kaplama, metallerin galvanize edilmesi, kuru pil yapımı ve ahşap koruyucu olarak kullanılır (Fifield ve Haines 1995). Zn kirlilik kaynağı olarak özellikle 'ı besleyen sanayi atıkları gösterilebilir. Çalışılan fiziksel ve kimyasal parametre sonuçları, Su Kirliliği Kontrol Yönetmeliğine göre kabul edilen sınır değerler ile karşılaştırıldığında Gediz Nehir'i su kalitesinin 4. sınıf çok kirlenmiş su olduğunu göstermektedir (Anonymous 2004). sonuçlarının her bakımdan yüksek olması Manisa Organize Sanayi'nin tüm endüstriyel atık sularını buraya boşaltması sonucudur. Manisa girişinde Gediz'e boşalan N if Çayı ise tüm Kemalpaşa'nın endüstriyel atık sularını Gediz'e taşıyan çok önemli bir kirletici kaynaktır. Gediz havzasının çok geniş olması ve burada yaşayan halkın çiftçilikle uğraşması, bölgede nehrin önemini arttırmaktadır. Buna karşın, nehrin özellikle sanayinin geliştiği bölgelerden ve kentleşmenin yoğun olduğu kesimlerden geçmesi, kirliliğin artmasına neden olmaktadır (Muller ve ark. 1994). Son yıllarda Gediz Nehri'nden kullanılan suyla tarım yapan çiftçilerin, ürün verimindeki düşüş nedenlerinin en önemlilerinden biri olarak nehrin kirliliği gösterilmektedir. Kirlilik tespiti çalışmalarının tüm Gediz boyunca belirli periyotlarda sürekli yapılması, sanayi ve evsel arıtmaların ciddi bir şekilde denetlenmesi, arıtmasız faaliyet gösteren iş yerlerinin kapatılması ve No: 78,

5 Öner ve Çelik alternatif ucuz arıtma sistemlerinin geliştirilmesi, atıklarının atılmaması, halkın eğitilmesi gibi özellikle akü, boya, elektrik ve elektronik eşya ve önlemler alındığı takdirde, kirliliğin azalabileceği demir-çelik işleme fabrikalarının ağır metal içeren sonucuna varılabilir. KAYNAKLAR Anonyomous (1989) Su Kalitesi-Göl ve Göletlerden Numune Alma Kuralları, TS 6291, ( ), Ankara. Anonymous (1994) Microwave Assisted Acid Digestion of Sediments, Sludges, Soils, Andoils. Method EPA 3051, Washington. Anonymous (2004) Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği, Resmi Gazete Sayı: 25687, (31 Aralık 2004), Ankara. Anonymous (2005) Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. APPA, AWWA, Washington. Akcay H, Oguz A (2003) Study of Heavy Metal Pollution and Speciation in Buyuk Menderes and Gediz River Sediments. Water Research 37: Bakac M (2000) Factor Analysis Applied to A Geochemical Study of Suspended Sediments from the Gediz River. Environmental Geochemistry and Health 22: Fifield FW, Haines PJ (1995) Environmental Analitical Chemistry. Blackie Academic and Professional, London. John H, Duffus, Howard GJ (1996) Worth, Fundamental Toxicology for Chemists. Royal Society of Chemistry Information Services, Cambridge. Jordao CP Pereira JC, Brune W, Pereira JL, Braathen PC (1996) Heavy Metal Dispersion from Industrial Wastes in the Vale Do Aço, Minas Gerais, Brazil. Environmental Technology 17(5): Kayar N (2000) Gediz Nehri Kimi Kirlilik Parametrelerinin Tayini ve Su Kalitesinin Belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Celal Bayar Üniversitesi, Manisa. Kenduzler E, Turker AR (2006) Preconcentration of cobalt using Amberlyst 36 as a solidphaseextractor and its determination in various environmental samples by flame atomic absorption spectrometry. International Journal of Environmental Analytical Chemistry 86: Kumbur H, Özsoy HD, Özer Z (2008) Mersin İlinde Tarımsal Alanlarda Kullanılan Kimyasalların Su Kalitesi Üzerine Etkilerinin Belirlenmesi. 17 (68): Lin SH, Wang CS (2002) Treatment of High-Strength Phenolic Wastewater by a New Two-Step Method. Journal of Hazard Material 90(2): Muller HW, Schwaighofer B, Kalman W (1994) Heavy Metal Contents in River Sediments. Water, Air and Soil Pollution 72, No: 78, 2011