BALIK GÖLÜ (KIZILIRMAK DELTASI, SAMSUN) SU KALİTESİNİN KONUMSAL ANALİZİ ÖZET Hüseyin CÜCE 1 Gülfem BAKAN 2, Halil AKINCI 3 1 Arş. Grv., Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Müh. Fakültesi, Çevre Müh. Bölümü, Samsun, chuseyin@omu.edu.tr 2 Prof. Dr., Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Müh. Fakültesi, Çevre Müh. Bölümü, Samsun, gbakan@omu.edu.tr 3 Yrd. Doç. Dr. Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Müh. Fakültesi, Harita Müh. Bölümü, Samsun, hakinci@omu.edu.tr Bu çalışmada, Kızılırmak Deltasının kuzey-doğu sınırında yer alan sığ göllerden Balık Gölü nün su kalitesi ve trofik seviyesini değerlendirmek için fiziko-kimyasal analizler yürütülmüştür. Gölün su kalitesi ve trofik durumundaki değişimi belirlemek için ilkbahar (Nisan ve Mayıs, 2010) ve sonbahar karışım (Ekim ve Kasım, 2010) periyotları süresince 80 istasyonda mevsimsel örnekleme gerçekleştirilmiştir. Toplanan veriler coğrafi bilgi sistemi (CBS) yardımıyla konumsal analize tabi tutulmuş ve her bir parametre; ph, TDS (toplam çözünmüş katılar), tuzluluk, SDD (Secchi disk derinliği) ve klorofil-a konsantrasyonları için yoğunluk haritası oluşturulmuştur. Klorofil-a dağılım sonuçlarına göre (ortalama 20 ile 61 µg/l arasında değişmekte), gölün trofik durumunun ilkbahar karışımı süresince mezotrofik iken sonbahar karışımı süresince özellikle denize yakın güneydoğu kıyılarında maksimum 87 µg/l klorofil-a konsantrasyonu aşırı ötrofikleştiğini açıkça göstermiştir. ABSTRACT SPATIAL ANALYSIS OF WATER QUALITY OF BALIK LAKE (KIZILIRMAK DELTA, SAMSUN) In this study, the physico-chemical analysis were conducted to assessment of water quality and trophic status of Balık Lake is located in the northern-east of Kızılırmak Delta. Seasonally sampling performed during spring mixing (April and May, 2010) and autumn mixing periods (October and November, 2010) to determined the variation of water quality and trophic state of the lake in 80 different stations. Spatial data analysis was applied to data gathered on the lake with the aid of a GIS (Geographic information system) and were composed density maps for each parameter; ph, TDS (total dissolved solids), salinity, SDD (Secchi Disk Depth) and chlorophyll-a cons. Regarding Chl-a distribution results (from 20 to 61 µg/l, mean values), the trophic level of the lake was found in range of hipereutrophic with max 87 µg/l conc. during the autumn mixing period while the status was mesotrophic during spring mixing period and it was quite obvious that the regions with high trophic levels are distributed in the southeast corner parts of the lake. 1. GİRİŞ Sığ, üretken ve korunmakta olan göl, haliç ve lagünler gibi kıyı sistemleri, genel olarak fiziko-kimyasal karakteristikleri ve verimliliklerinin konuma ve zamana bağlı kuvvetli değişimleri yoluyla tanımlanırlar. Bu çevrelerde, inorganik nutrient artışına olan ekolojik tepkilerin (ötrofikasyon gibi) büyüklüğünün ve yöneliminin tahmin edilmesi zordur (Pusceddu, 2007). Ötrofikasyon prosesi, lentik sucul sistemlerin bozunumuyla ilgili pek çok nedenden bir tanesidir ve aşırı nutrient girdisine karşı biyolojik bir tepkidir. Genellikle, yüzey suyunda doğal bir proses olarak görünse de, su havzalarından ve diğer insan kökenli kaynaklardan gelen dışsal girdiler bu önemli sorunun başlıca etkenleridir. Sığ göllerde bu durum, nutrientlerin hızlanan asimilasyonu ve organik maddenin artan ayrışması nedeniyle oldukça önemlidir. Büyük havzaya sahip sığ göller, genellikle geniş drenaj alanından gelen nutrient girdilerinin bir sonucu olarak açıkça ötrofikasyona doğru bir yönelim gösterirler (Tsagli, 2006). Günümüzde, yüzey su kalitesinin bozulması ve göl ötrofikasyonunun kontrolü kritik bir problemdir. Bu proses, olağandışı fitoplankton artışına, su berraklığında hızla düşüşe, kademeli olarak makrofit topluluklarında azalmalara, su kalitesinin süratle bozulmasına ve sonuçta su fonksiyonunun kaybedilmesine neden olabilir. Bu nedenle, göl ötrofikasyon yönetimi, su kütlesi ve onu çevreleyen bölge arasındaki karışık etkileşimlerin analiz edilmesini gerektirir (Raicevic vd., 2011). CBS teknolojileri, günümüzde ekolojik analizlerde ve modelleme alanında hızla gelişen bir ilerleme kaydetmiştir. CBS nin olası uygulamaları, betimsel haritalama uygulamalarından bütüncül ekolojik değerlendirme yaklaşımlarına, tüm konumsal ölçekler ve çok farklı ekosistem tiplerine kadar geniş bir alanı kaplar. Bu sistemlerin tümü, çevresel olarak hassas alanların değerlendirilmesi, koruma çabalarının yürütülmesi ayrıca kazanım, korunum ve gelişim için alternatif planların üretilmesinde geleneksel yöntemlerden tümüyle daha etkin ve faydalı olduklarını kanıtlamıştır. Kızılırmak Deltası 1182 km lik uzunluğa ve 78000 km 2 lik havzaya sahip, Kızılırmak ın Karadeniz e döküldüğü yerde doğal olarak oluşmuş Türkiye nin en büyük sulak alanlarından biridir. Deltanın doğu kıyılarında önemli morfolojik oluşumlardan olan özellikle kıyı kordonları vasıtasıyla birbirinden ayrılmış lagün gölleri, ekolojik sistem ve sosyo-kültürel açıdan bölge için önem taşımaktadır. Bu araştırma, Kızılırmak Deltasındaki sığ göller arasında önemli bir konuma sahip olan Bafra Balık Gölü nün mevcut su kalitesinin tespit edilerek trofik durumundaki dönemsel değişimin coğrafi bilgi sistemi ile analiz edilmesini amaçlamaktadır.
Balık Gölü (Kızılırmak Deltası, Samsun) Su Kalitesinin Konumsal Analizi 2. MATERYAL VE YÖNTEM 2.1. Çalışma Alanı ve Örnekleme Kızılırmak deltasının kuzeydoğu kıyı düzlüğü, farklı büyüklüklerde sığ gölleri bünyesinde barındırır. Bu sistemlerin birçoğu günümüzde, farklı arazi kullanımları (tarımsal vb.), hidrolojik değişimler (sulama ve drenaj kanalları gibi) ve balıkçılık benzeri insan faaliyetlerinin etkisi altında biçim değiştirmiştir. Kıyısal sığ göllerden biri olan Balık Gölü (Ulu Göl), Kızılırmak Deltasının doğu yakasında yer alan 19 Mayıs beldesi (Bafra-Samsun) sınırları içerisinde yaklaşık 1380 ha lık alanı kaplar. Alan çalışması, etüdü yapılan çalışma rotasına göre, 2010 yılı sonbahar ve ilkbahar karışım dönemlerinde Balık Gölü nün tüm yüzey alanını kaplayacak şekilde gerçekleştirilmiştir. Yörükler Beldesi Su Ürünleri Kooperatifinin bulunduğu balıkçı barınağından göle indirilen tekne ile, Coğrafi koordinatları GPS (Magellan Triton 1500) ile kaydedilen toplam 80 istasyondan örnekleme yapılmış ve yine tekne üzerinden anlık ölçümler yapılarak çalışma sonlandırılmıştır. Tüm yüzey suyu örnekleri, yüzeyden itibaren 50 cm su derinliğinden alınarak soğutuculu kutularda diğer analizler için laboratuara getirilmiştir. Gölün konumu ve örnekleme yapılan istasyonlar Şekil 1 de gösterilmektedir. Örnek alınan her noktada mevcut su kalitesini karakterize etmek için gölün derinliği ve Secchi disk derinliği ölçümleri yapılmıştır. Yüzey suyu örneklerinin sıcaklık, ph, çözünmüş oksijen, redoks potansiyeli, iletkenlik ve tuzluluk değerleri CONSORT C535 model çoklu prob ile, klorofil-a konsantrasyonları ise Turner-Design Aquaflour portatif cihaz ile yerinde test edilmiştir. Örnekleme istasyonları arasından 6 adet stratejik nokta için, gölün trofik durumunu belirlemek üzere yerinde yapılan ölçümlere ek olarak, nitrit ve nitrat azotu, toplam azot, toplam fosfat, toplam sertlik ve klorür konsantrasyonları, laboratuarda test kitleri ile standart yöntemlere uygun olarak analiz edilmiştir. Toplam karbon ve toplam organik karbon içeriği ise Apollo 9000 karbon analiz cihazı ile tespit edilmiştir. Şekil 1. Balık Gölü Örnekleme İstasyonları
B01 B05 B09 B13 B17 B21 B25 B29 B33 B37 B41 B45 B49 B53 B57 B61 B65 B69 B73 B77 Cüce, Bakan ve Akıncı 3. BULGULAR VE TARTIŞMA 3.1. Analiz Sonuçları Tüm istasyonlarda yerinde yapılan fiziki ölçüm sonuçlarına göre, sonbahar karışımı dönemi (Ekim/Kasım 2010) için gölün ortalama derinliğinin 247 cm ile ilkbahar karışımı dönemine (Nisan/Mayıs 2010) kıyasla 237 cm ile kısmen yükseldiğini (en yüksek 355 cm, en düşük 145 cm, Şekil 2) fakat, en düşük 95 cm olarak ölçülen Secchi disk derinlikleri açısından (ortalama 145 cm) bir önceki döneme göre (195 cm) berraklığın azaldığı görülmüştür. 0 200 400 Derinlik (Sonbahar_cm) Derinlik (İlkbahar_cm) Şekil 2. Derinlik Görünümü (İlkbahar ve Sonbahar Karışımı, 2010) Yüzey suyu sıcaklığına (İlkbahar, ort. 22 C, sonbahar, ort. 17 C) bağlı olarak tüm örneklerde (80 istasyon) gölde yerinde ölçülen rutin parametreler açısından ortalama değerler Çizelge 1 de özetlenmiştir. Çizelge 1. Yerinde Ölçülen Yüzey Suyu Ortalama Değerleri (İlkbahar ve Sonbahar Karışımı, 2010 ) PARAMETRE İlkbahar Karışımı Sonbahar Karışımı ph 8,57 8,50 Redoks Potansiyeli (Eh) mv -95-71 Elektriksel İletkenlik (EC) ms/cm 1,7 2,0 Çözünmüş Oksijen (DO) mg/l O 2 5,8 5,0 Toplam Çözünmüş Katılar (TDS) g/l 0,91 1,06 Tuzluluk (SAL) g/l 0,87 1,37 Örnekleme yapılan iki periyod arasında ph değişiminin nispeten görülmediği gölde, toplam çözünmüş iyon ve tuzluluk konsantrasyonunun sonbahar karışımı döneminde artış gösterdiği ve bu nedenle de elektriksel iletkenliğin yüzey suyunda oldukça yükseldiği görülmüştür. Tuzluluk değerlerindeki yükselme veya klorür miktarında tespit edilen artış oranları, gölün bir boğazla denize bağlantısının olması dolayısıyla bu sezonda iç kesimlere doğru tuzlu su girişinin olduğunu göstermektedir. Doğal koruma alanları açısından ph ve çözünmüş oksijen değerlerinin kritik seviyelere yakın olduğu gölün su kalitesinin III. sınıf su kalitesine sahip olduğu söylenebilir. Her iki dönem analiz sonuçlarına göre ortalama değerler karşılaştırmalı olarak incelendiğinde, göldeki azot konsantrasyonunun önemli ölçüde artış gösterdiği buna karşın fosfat konsantrasyonunda azalma olduğu tespit edilmiş ve azot formlarının gölün kuzey-doğu kıyılarında (Uzun Göle olan sınırlarında) sonbahar karışımı sürecinde artış gösterdiği görülmüştür. Kıyı bölgeye doğru nutrient kaynağındaki artış, birincil üreticilerin hakim yönünü su yüzeyinde hızla büyüyen yıllık makro-alglere doğru değiştirmektedir. Bu durum, göldeki alan çalışmaları sırasında da teknenin ilerlemesinde güçlük yaratan yüksek yapılı sucul bitkiler ve yosun toplulukları şeklinde gözlenmiştir. Özellikle klorofil a konsantrasyonları bakımından sonbahar karışım döneminde ötrofikasyon kontrolü sınır değerlerinin üzerinde sonuçlar elde edilmiş ve deltada nispeten en büyük sığ göl olan Balık Gölü nün beklenenin üzerinde ötrofikasyona maruz kaldığı görülmüştür. Gölde bölgesel istasyonlardan alınan 6 örnek için laboratuarda kimyasal analizi yapılan parametrelerin ortalama değerlerinin dönemsel olarak karşılaştırmalı tablosu Çizelge 2 de verilmektedir. Çizelge 2. Yüzey Suları Analiz Sonuçları Ortalama Değerleri PARAMETRE İlkbahar Karışımı Sonbahar Karışımı Nitrit Azotu, mg/l NO 2 -N 0,034 0,037 Nitrat Azotu, mg/l NO 3 -N 0,397 0,516 Toplam Azot, mg/l TN 0,95 1,7 Toplam Fosfat, mg/l PO 4 -P 0,033 0,020 Toplam Karbon/ TOK mg/l C 70/12 68/13 Toplam Sertlik, mg/l CaCO 3 422 392 Klorür, mg/l Cl - 532 700 Klorofil a µg/l 20 61
Balık Gölü (Kızılırmak Deltası, Samsun) Su Kalitesinin Konumsal Analizi 3.2. Gölün Trofik Durumunun Değerlendirilmesi Sınırlandırılmış suların kalitesi ve trofik durumu, limnolojik metotlar ve sahada örneklenmiş verilerin laboratuar analizleri kullanılarak değerlendirilmektedir (Cheng ve Lei, 2001). Trofik durum indeksi göllerin trofik durumunu değerlendirmek için ilk olarak Carlson (1977) tarafından önerilmiş genel bir metottur. Yüzeysel fosfor ve yüzeysel klorofil miktarı arttıkça, Secchi diskin göründüğü derinlik azalmakta, buna bağlı olarak trofik durum indeks değerleri de artmaktadır. Bu çalışmada gölün trofik durumunu tahmin etmek için Shu (1993) tarafından modifiye edilen ve Shu modeli olarak tanımlanan metot kullanılmıştır. Gölün dönemsel ötrofikasyonunu değerlendirmek için klorofil-a konsantrasyonuna odaklı aşağıda tanımlanan algoritma esas alınmıştır. buradaki klorofil-a konsantrasyon birimi µg/l dir. (1) Buna göre, göl ötrofikasyonunu değerlendirmek üzere Shu indeks ölçeği Çizelge 3 de verilmiştir. İlkbahar ve sonbahar karışımı döneminde alınan yüzey suyu örneklerinde ölçülen klorofil-a değerlerine göre hesaplanan ortalama Shu TDİ sonuçlarına göre Balık Gölü için bu değerler ilkbaharda 34,1 ve sonbaharda 82,9 olarak hesaplanmış ve Shu ölçeğine göre gölün trofik yapısında (ilkbaharda mezotrofik, sonbaharda hiperötrofik) dönemsel dramatik değişiklikler oluştuğu görülmüştür. Çizelge 3. Shu (1993) Tarafından Modifiye Edilen TDİ Ölçeği (Duan vd., 2008) Trofik durum TDİ (Shu) Chl-a (µg/l) Oligotrofik 20 1.0 Mezotrofik altı 30 2.0 Mezotrofik 40 4.0 Mezotrofik üstü 50 10.0 Ötrofik 70 65.0 Hiperötrofik 80 160.0 Aşırı hiperötrofik 100 1000.0 3.3. Analiz Sonuçlarının Coğrafi Bilgi Sistemi ile Değerlendirilmesi Her iki karışım döneminde gölden alınan örneklerden elde edilen veriler ArcGIS 9.3.1 yazılımında işlenmiş ve analiz edilmiştir. Göl yüzeyi, 1:25000 ölçekli Standart Topografik Haritadan (STH) sayısallaştırılmış, örnekleme noktalarının el GPS i yardımıyla belirlenen coğrafi koordinatları, 6 o lik UTM koordinatlarına dönüştürüldükten sonra ArcGIS 9.3.1 yazılımına aktarılmıştır. ArcGIS yazılımının Konumsal Analiz (Spatial Analyst) modülünde yer alan IDW (Inverse Distance Weighted) enterpolasyon yöntemi kullanılarak gölün trofik yönelimlerinin belirlenmesine yardımcı olan yoğunluk haritaları oluşturulmuştur. Bafra Balık Gölü için 80 istasyondan toplanan yüzey sularının fiziko-kimyasal analiz sonuçları ile oluşturulan yoğunluk haritaları incelendiğinde, özellikle sonbahar karışımında ortalama toplam sertlik değeri düşen gölde, ph değerlerinin gölün kuzey batısından güney doğu kıyılarına doğru arttığı (Şekil 4a), çözünmüş iyon konsantrasyonunun ve buna bağlı tuzluluğun güneyden kuzeye doğru yükseldiği görülmüştür (Şekil 4b-c). Özellikle gölün kuzey kısımlarından iç kesimlere doğru belirgin bir mineral akışının sonbahar sezonunda fazlalaştığı dikkat çekmiştir. Bu durumun olası nedeninin gölün üst bölümünde yer alan Badut ve Düden kanalının etkisi altında kalmış olan ve daha tuzlu bir yapıya sahip olan komşusu Cernek Gölü nden kaynaklandığını söylemek mümkündür. Göldeki Secchi derinliğinin gölün kuzey batısından güney doğusuna doğru azaldığı, ortalama klorofil-a konsantrasyonlarının ilkbaharda en düşük 7 ve en yüksek 57 ppb iken sonbaharda 84 ppb ye kadar artış gösterdiği gölde, trofik seviyenin güney batı ve orta kesimlerde ötrofik düzeyde olduğu gözlenirken özellikle güney doğu kıyılarında hiperötrofik düzeyde olduğu belirlenmiştir.
Cüce, Bakan ve Akıncı Şekil4a. ph için Dönemsel Dağılım Haritaları Şekil4b. Toplam Çözünmüş Katılar (TDS) için Dönemsel Dağılım Haritaları Şekil4c. Tuzluluk için Dönemsel Dağılım Haritaları
Balık Gölü (Kızılırmak Deltası, Samsun) Su Kalitesinin Konumsal Analizi Şekil4d. Secchi Disk Derinliği (SDD) için Dönemsel Dağılım Haritaları 4.SONUÇ Şekil4e. Klorofil-a için Dönemsel Dağılım Haritaları Her iki karışım dönemi için Balık Gölü nde sürdürülen bu çalışmadan elde edilen veriler açıkça göstermiştir ki, özellikle ekolojik ve sosyo-kültürel açıdan bölge için önem taşıyan gölün trofik durumu gittikçe kötüleşmekte ve su kaynağı açısından değerini kaybetmektedir. Çalışmanın devam ediyor olması dolayısıyla büyüme sezonunda yapılacak örnekleme sonuçları ile bu durumun analizi daha net ortaya konulabilecektir. Deniz, ırmak, göl, sazlık, bataklık, çayır, mera, orman, kumul ve tarım alanları gibi farklı ekolojik karakterdeki habitatların bir arada bulunması nedeniyle özel statüler ile koruma altında olan Kızılırmak Deltası nda yürütülecek tüm planlamaların ekolojik yönde entegrasyonu sağlanmalıdır. Bölgede yaşayan ve geçimini bu göllerden sağlayan halkın bilinçlendirilmesi çabalarına (organik tarım gibi) devam edilmesi ve balıkçılık, sazcılık gibi insan-kökenli aktiviteler için uzun süre su yeterliliğini sağlayacak koşulların oluşturulması, deltanın geleceği için oldukça önemlidir. Bu bağlamda deltada yer alan tüm göllerin trofik seviyelerindeki değişimin ve gelişimin tespit edilmesinde CBS tabanlı analizlerle sorunların nedenlerini ortaya çıkarmak ve alınacak önlemler ile çevresel restorasyonu kolaylaştıracak çözüme yönelik akılcı planlamalar yapmak gerekmektedir. TEŞEKKÜR Halen devam etmekte olan bu çalışma, 19 Mayıs Üniversitesi tarafından PYO.MUH.1904.10.001 nolu bilimsel araştırma projesi ile desteklenmektedir.
Cüce, Bakan ve Akıncı KAYNAKLAR Carlson, R.E., 1977. A Trophic Index for Lakes. Limnol. Research Center. Vol.22. Cheng K. and Lei T., 2001. Reservoir Trophic State Evaluation Using Landsat TM Images. Journal of the American Water Resources Association, 37(5): 1321-1334. Duan H., Zhang Y., Zhang B., et al. 2008. Estimation of chlorophyll-a concentration and trophic states for inland lakes in Norheast China from Landsat TM data and field spectral measurements, International Journal of Remote Sensing, 29:3,767-786 Pusceddu, A., Gambi C., Manini E. and Danovaro R., 2007. Trophic state, ecosystem efficiency and biodiversity of transitional aquatic ecosystems: analysis of environmental quality based on different benthic indicators, Chemistry and Ecology, Vol. 23, No. 6, 505 515 Raicevic V., Bozic M., Rudic Z., Lalevic B. ve Kikovic D., 2011. The evolution of the eutrophication of the Palic Lake (Serbia), African Journal of Biotechnology Vol. 10(10), pp. 1736-1744. Shu J.H., 1993. Assessment of eutrophication in main lakes of China. Oceanologia and Limnologia Sinica, 24, pp. 616-620 Tsagli J. A., 2006. Spatial Distribution of Water Quality and Eutrophication Levels of Wetlands; A Case Study of Lake Cuitzeo-Mexico, A Thesis for The Degree of Master s of Science (Supervisor: Vekerdy Z.) International Ins. for Geo-Information Sci. and Earth Observation, NL.