20, 78, 26-33 (2011) doi: 10.5053/ekoloji.2011.785 Sakaryabaşı (Çifteler-Eskişehir) B alık Ü retim ve A raştırm a Istasyonu'nun Su Kaynağı B atı Göleti: Sedim ent Kaynaklı inorganik A zot Salınım ının A raştırılm ası Akasya T O P Ç U *, Serap PULA TSU, Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Su Ürünleri Mühendisliği Bölümü 06110 Ankara-TÜRKÎYE * Corresponding author: akcora@agri.ankara.edu.tr Ö zet Bu araştırma ile Sakaryabaşı (Çifteler-Eskişehir) Balık Üretim ve Araştırma Îstasyonu'na su sağlayan ötrofık Batı Göleti suyundaki yüksek inorganik azot düzeyinin sediment kaynaklı olup olmadığının belirlenmesi amaçlanmıştır. Gölet sedimentinde, örneklemenin yapıldığı mevsimleri temsil eden aylarda (Nisan, Temmuz, Ekim, Ocak) negatif yönde inorganik azot (amonyum-nitrat) salınımı (tutulumu) tahmin edilmiş; amonyum ve nitrat tutulum değerleri sırasıyla, 809,48-2069,52 ;U,g/m2.gün ve 2053,77-7718,10 ;U,g/m2.gün arasında değişmiştir. En düşük inorganik azot (amonyum-nitrat) tutulum değerleri temmuz ayında, en yüksek değerler ise ocak ayında tespit edilmiştir. Makrofitlerin çürüdüğü veya öldüğü sonbaharkış döneminde, sediment üstü suda amonyumun yüksek bulunması (3,16-5,04 mg/l) sucul bitkilerin, sedimentten sediment üstü suya mineralize olmuş çözünmüş inorganik azotun salınımını baskılamada veya önlemede önemli rol oynadığını göstermiştir. Gölet ötrofikasyonun sürekliliğinde ve sedimentten azot salınımının engellenmesinde; su sıcaklığının çok değişim göstermemesi (18,53-21,28 C), gölette anoksik koşulların ortaya çıkmaması (çözünmüş oksijen; 5,85-7,28 mg/l) ve ph aralığının (7,09-7,62) nitrifikasyon süreci için uygun olmasının da olası unsurlar olduğu saptanmıştır. Anahtar Kelim eler: Înorganik azot salınımı, ötrofikasyon, Sakaryabaşı Batı Göleti, sediment, sediment gözenek suyu. Sakaryabasi (Cifteler-Eskisehir) Fish C ulture and Research Station's Water Supply West Pond: A Research on Inorganic N itrogen Flux from Sedim ent Abstract The aim of this study was to determine high inorganic nitrogen concentration of eutrophic West Pond which supplies water to the Sakaryabasi Fish Culture and Research Station was originated whether from sediment or not. In the West Pond sediment, inorganic nitrogen (ammonium-nitrate) flux was estimated in the months (April, July, October, January) that represent the seasons. Negative ammonium and nitrate flux (retention) values were changed between 809.48 and 2069.52 /ag.m_2.day1, from 2053.77 to 7718.10 /U,g. m ü day1, respectively. The minimum and maximum inorganic nitrogen (ammonium-nitrate) flux values were estimated in July and January, respectively. During the decomposition or decay of macrophytes in autumn-winter period, the overlying water's high ammonium values (3.16-5.04 mgl-1) showed that macrophytes play an important role in preventing or suppressing the release of mineralized dissolved nitrogen from sediment to the overlying water. The other possible factors on the continuity of the pond eutrophication and the hindered nitrogen flux were no significant differerence at water temperature (18.53-21.28 C), no occurrence of anoxic condition in the pond (dissolved oxygen; 5.85-7.28 mgl-1) and not a suitable range of ph (7.09-7.62) for the nitrification process. Keywords: Eutrophication, inorganic nitrogen flux, porewater, Sakaryabasi West Pond, sediment. Topçu A, Pulatsu S (2011) Sakaryabaşı (Çifteler-Eskişehir) Balık Üretim ve Araştırma Îstasyonu'nun Su Kaynağı Batı Göleti: Sediment Kaynaklı Înorganik Azot Salınımının Araştırılması. 20 (78): 26-33. G İR İŞ Alıcı ortam niteliğindeki göller çevre kirliliğinden birinci derecede etkilenmekte, çeşitli nedenlerle yüzey sularının su kalitesinin bozulması göllerdeki besleyici elem ent dinam iği ve su kalitesine ilişkin araştırmaların da önem kazanmasına yol açmaktadır (Tepe 2009). Göl ve göletlerin ötrofikasyonunda su-sediment arasındaki besleyici element döngüsü ile sedimentin azot ve fosfor rezervi niteliği önemli unsurlardır. Sedimentteki azot bileşimleri genellikle organik ya da inorganik bileşikler halinde bulunmaktadır. İnorganik azot amonyum, nitrat ve nitrit iyonları olarak bulunurken, organik azot çürümekte olan organik maddeler Geliş: 17.06.2010 / Kabul: 25.08.2010 26 No: 78, 2011
Sakaryabaşı (Çifteler-Eskişehir) Balık Üretim ve Araştırma... ile ilişkili olarak ortaya çıkar. Söz konusu iyonlar çözünmüş halde sediment gözenek suyunda serbest şekilde ya da kolloidlere tutunm uş haldedir (Delince 1992). Göllerde sedimentteki azot düzeylerinin mevsimsel değişimler gösterdiği farklı çalışmalarla ortaya konmuştur (Carignan 1985, Jonsson 1997, Lau 2000). Farklı sucul ekosistemlerde sedimentten azot salınımı olduğu (Nowlin ve ark. 2005, Serpa ve ark. 2007, Wang ve ark. 2008) ve sedimentten salınan (serbest bırakılan) fazla miktarda besin elementleri yüzünden göllerin yoğun bir şekilde makrofitle kaplandığı bildirilmiştir (N ürnberg 1984, Boers ve ark. 1991). Clavero ve ark. (2000) ise, yüksek verimlilikten dolayı sedimentte organik madde birikiminin olduğu göllerde, sedimentin azot veya fosfor için bir tuzak olabileceğini belirtmişlerdir. Malecki ve ark. (2004) tarafından Florida'nın en uzun nehri olan St. Johns Nehri'nin tuzluluğa dayalı olarak ayırdıkları üç farklı bölgesinde yürütülen araştırma kapsamında; yersel ve mevsimsel bazda sedimentten anaerobik su sütununa olan amonyum salınımı (18,03 mg/m2.gün) aerobik koşullara göre daha yüksek tespit edilmiştir. Beutel (2006) ise, özellikle sığ göllerde sedim entten amonyum salınımının iyi düzeyde oksijenlenmiş sediment-su arayüzeyinin korunması ile elimine edilebileceğini bildirmiştir. Kao ve ark. (2003), beş farklı sulak alan bitkisi tarafından azot ve fosforun alıkonma farklılıklarına ilişkin olarak yürüttükleri çalışmada, Juncus effusus'un bu açıdan en önemli makrofit olduğu sonucuna varmışlardır. Balık yetiştiriciliği yapmak isteyen üreticilere örnek bir işletm e özelliğinde olan Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Sakaryabaşı (Çifteler- Eskişehir) Balık Ü retim ve Araştırma Îstasyonu'nda, gökkuşağı alabalığı (Oncorhynchus mykiss Walbaum 1792) yetiştiriciliği (25 ton/yıl) besicilik şeklinde yapılmaktadır. Araştırma istasyonunun ihtiyacı olan suyun tamamı ise Batı Göleti'nden sağlanmaktadır. Gölette 1997 yılında aylık olarak yürütülen bir araştırma kapsamında, amonyak-azotu konsantrasyon değerinin bütün çalışma periyodunca alabalık yetiştiriciliği yapılan sular için önerilen maksimum konsantrasyon değeri olan 0,025 mg/l'den yüksek olduğu, tem m uz ve ağustos aylarında maksimum değerlere (0,62-0,72 mg/l) ulaştığı belirtilmiştir (Aydın ve Pulatsü 1999). Pulatsü ve ark. (2003) tarafından gölet suyu toplam fosfor değerleri dikkate alındığında göletin besin seviyesinin ötrofik olduğu bildirilmiştir. Bu araştırma, ötrofikasyon sorununun yaşandığı ve gölet suyundaki yüksek amonyak derişiminin belirli dönemlerde gökkuşağı alabalığı yetiştiriciliği açısından risk oluşturduğu, Sakaryabaşı (Çifteler- Eskişehir) Balık Ü retim ve Araştırma Îstasyonu'na su sağlayan Batı Göleti'nde, sedim ent kaynaklı inorganik azota ilişkin kantitatif verilerin ortaya konmasına odaklanmıştır. Ayrıca gölet sedimentinde, amonyum ve nitrat salınımını (pozitif ve/veya negatif yöndeki) kontrol eden bazı ana faktörlerin (su sıcaklığı, çözünm üş oksijen, ph ) salınıma etkisini belirlemek amaçlanmıştır. Göletin besin düzeyi ve sediment etkileşimi bağlamında, kantitatif verilerin ortaya konması ile gölete ilişkin yönetim stratejilerinin de bilimsel çerçevesini çizmek olası olacaktır. M ATERYAL ve M E T O T Batı Göleti'nde sediment ve su örnekleri, her mevsimi temsil edecek şekilde dört ayda (Nisan- 2009, Temmuz-2009, Ekim-2009 ve Ocak-2010) alınmıştır. Saha Ç alışm ası Sakaryabaşı havzasının kaynağını oluşturan D oğu (Gökgöz) ve Batı (Kırkgız) kaynakları değişik amaçlarla kullanılmak üzere önlerine set çekilerek birer gölete dönüştürülm üştür. Batı kaynağının gölete dönüştürülm esindeki amaç, Ankara Ü niversitesi Ziraat Fakültesi Sakaryabaşı (Çifteler- Eskişehir) Balık Ü retim ve Araştırma Îstasyonu'nun su ihtiyacını karşılamaktır. Yüzey alanı 0,92 hektar olan Batı Göleti'nde su ve sediment örneklerinin alımına uygun litoral bölgede bir istasyon belirlenmiştir (Şekil 1). Sedim ent örneklerinin alınm ası Sediment örnekleri istasyondan, 50 m m çapında ve 20 cm uzunlukta ve altı vida kapaklı plastik borular ile alınmıştır. Sediment örneğini sağlıklı bir biçim de kesitlere ayırabilmek için sedim ent örnekleri sıvı azot tankında dondurulm uştur. Sedim ent üstü suyun alınm ası Sediment üstü su örnekleri sedimentin yaklaşık 10 cm üzerinden sifonlanarak alınmıştır. Su sıcaklığı ve çözünmüş oksijen miktarı YSI-Pro 20 model oksijenmetre ile ph değerleri ise arazi tipi taşınabilir YSI-pH 100 model phmetre ile sahada ölçülmüştür. Laboratuvar Ç alışm ası Sedim ent analizleri Toplam azot tayini, havada kurutulm uş sediment No: 78, 2011 27
Topçu ve Pulatsu konumu (Coğrafi koordinatları: Sakaryabaşı 39 21' 15''- 39 21' 37'' kuzey enlemleri ile 31 02' 22''-31 02' 53'' doğu boylamları). örnekleri yaş yakılarak mikro Kjeldahl yöntemi ile saptanmıştır (Kacar 1995). Toplam organik karbon tayini ise havada kurutulmuş sediment örneklerinde modifiye edilm iş W alkley-black yöntemi ile Tüzüner (1990)'a göre yapılmıştır. Su içeriğinin tayini, sedim ent örneğinin 110 C'de 16 saat kurutulmadan önceki ve sonraki tartım ağırlıkları arasındaki farktan saptanmıştır (Shrestha ve Lin 1996). Organik madde tayini ise havada kurutulmuş sediment örneğinin 0,5 m m'lik elekten geçirilmesinden sonra örneğin 550 C'de 2 saat yakılmadan önceki ve sonraki tartım ağırlıkları kaybını dikkate alarak Kacar (1995)'e göre yapılmıştır. Sedim en t üstü su an alizleri Sediment üstü su örnekleri 0,45 jum milipore filtre kağıdından süzüldükten sonra analiz yapılıncaya kadar 4 C'de saklanmıştır. Bu su örneklerinde amonyum ( N H ü ) konsantrasyonu phenate m etodu, nitrat (N O 3-) konsantrasyonu brucine-sulfate metodu, nitrit (N O 2-) konsantrasyonu ise diazotizasyon m etodu ile Anonym ous (1995)'e göre spektrofotometrik olarak tayin edilmiştir. Sedim en t gözen ek suyunun eldesi ve an alizleri Sıvı azot tankında dondurulan ve yaklaşık üç saat içerisinde laboratuvara ulaştırılan 20 cm derinliğindeki sediment örnekleri, Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Marangozhanesi'nde, çelik şerit testere ile 5'er cm'lik kesitlere ayrılmıştır. Sediment kesitlerinden sediment gözenek suyunun eldesi (sediment partiküllerinden gözenek suyunun ayrılabilmesi) için, her bir sediment kesiti soğutmalı santrifüjde 3000 rpm'de 30 dakika santrifüj edilmiştir. Santrifüj tüplerinin üst kısmında biriken berrak kısım bir pipet yardımıyla alınarak 0,45 jum m em bran filtreden süzülmüştür. Filtre edilen sediment gözenek suyunda amonyum (N H 4Ü phenate metodu, nitrat (N O 3-) analizi brucine-sulfate m etodu, nitrit (N O 2-) konsantrasyonu ise diazotizasyon metodu ile Anonymous (1995)'e göre spektrofotometrik yöntemle yapılmıştır. ph tayini Sediment gözenek sularının ph değerleri, ölçüm aralığı 0-14, hassasiyeti 0,01 olan arazi tipi dijital ph metre ile belirlenmiştir. Araştırmaya ilişkin saha ve laboratuar çalışmalarını gösteren akış diyagramı Şekil 2'de verilmiştir. Sedim entten am onyum ve nitrat salınım ı- nın hesaplanm ası M adde akışının konsantrasyon gradienti ile orantılılığı difüzyon için Birinci Fick Yısası olarak adlandırılmaktadır. Bu bağlamda sedimentten göl suyuna moleküler difüzyonla olan amonyum ve nitrat salınımının hesaplanmasında Lavery ve ark. (2001)' in belirttiği (1) no'lu eşitlik kullanılmıştır: F = -4>.D. A C / (Az) (1) c >= Sedimentin (%) su içeriği (porozite) D = M oleküler difüzyon katsayısı N H 4+ için D = 1,4 x 10-9 m 2 s-1, NO3- için D = 8,5 x 10-9 m 2 s-1 A C = Salınım ın hesaplanacağı kesitler arası am onyum konsantrasyon [N H 4+ ], ve nitrat konsantrasyon [N O 3-] farkı A z = Salınım ın hesaplanacağı kesitler arası mesafe (0,05 m) Istatistiki A nalizler Elde edilen verilerin değerlendirilm esinde kullanılan istatistiki hesaplama ve kontroller Kesici ve Kocabaş (2007)'in belirttiği esaslara göre yapılmıştır. B U L G U L A R Sedim entten A m onyum ve N itrat Salınım ına ilişkin B ulgular Araştırma periyodu boyunca her bir aydaki ortalam a am onyum ve nitrat salınım değerleri 28 No: 78, 2011
Sakaryabaşı (Çifteler-Eskişehir) Balık Üretim ve Araştırma... tahmin edilmiştir. Örneklem enin yapıldığı mevsimleri temsil eden dört ayda da negatif yönde salınım (tutulum) saptanmıştır. Sedimentte amonyum tutulum değerleri 2069,52 ve 809,48 yug/m2.gün arasında değişerek en düşük değerini tem m uz ayında alırken en yüksek değere ise ocak ayında ulaşmıştır. Sedim entten nitrat salınımı ise, amonyum salınımına benzer şekilde örneklemenin yapıldığı mevsimleri temsil eden dört ayda da negatif yönde (tutulum) saptanmıştır. Sedimentte nitrat tutulum değerleri 7718,10 ile 2053,77 yug/m2.gün arasında değişim gösterm iş, en düşük değerini temmuz ayında alırken en yüksek değerini ocak ayında almıştır (Şekil 3). Sedim ente ilişkin B u lgu lar Batı Göleti litoral sedimentte 2009 yılının Nisan, Temmuz, Ekim ayları ile 2010 yılının Ocak ayına ait toplam azot, toplam organik karbon, organik madde konsantrasyonları ile su içeriği değerlerine ilişkin ortalamalar arası farklılıklar istatistiksel olarak önem li bulunm uştur (p < 0,0 5 ). Varyans analizi tekniğine göre aylar ve derinlikler arasında interaksiyon olduğu saptanmıştır. Sedimentin toplam azot konsantrasyonuna ait en düşük değer temmuz ayında 15-20 cm'lik kesitte 4423±20 yug/gka, en yüksek değer ise ocak ayında 0-5 cm'lik kesitte 6438±48 yug/gka bulunmuştur. Sedim entin toplam organik karbon konsantrasyonuna ait en düşük değer ocak ayında 15-20 cm'lik kesitte 15588±103 yug/gka, en yüksek değer ise temmuz ayında 0-5 cm'lik kesitte 29710±45 yug/gka bulunm uştur (Şekil 4). Sedimentin organik madde konsantrasyonuna ait en düşük değer nisan ayında 5-10 cm'lik kesitte %12,69 ±0,19 en yüksek değer ise temmuz ayında 10-15 cm'lik kesitte %17,10 ± 0,18 olarak bulunmuştur. Sedimentin su içeriğine ait en düşük değer nisan ayında 15-20 cm'lik kesitte % 71,69±2,75 en yüksek değer ise ekim ayında 0-5 cm'lik kesitte % 83,24±1,70 bulunmuştur. Sedim ent G özenek Suyuna ilişkin B ulgular Batı Göleti litoral sedim entten elde edilen sediment gözenek sularında 2009 yılının Nisan, Temmuz, Ekim ayları ile 2010 yılının Ocak ayına ait amonyum, nitrat, nitrit konsantrasyonları ve ph değerlerine ilişkin ortalamalar arası farklılıklar istatistiki olarak önemli bulunm uştur (p<0,05). Varyans analizi tekniğine göre aylar ve derinlikler (kesitler) arasında interaksiyon olduğu saptanmıştır (Tablo 1). Su sıcaklığı Çözünmüş oksijen? h İnorganik azot fraksiyonları (APHA 1995) Sediment üstüsü 0,45 pm membran filtreden süzme 10 cm h GÖLET SUYU =5 cm 1 ] SEDİM ENT 1 lh=20 cm 5 cm lik sediment - Toplam azot tayini (Kaçar 1995) kesitlerinde - Toplam organik karbon tayini (Tüzüner 1990) -Su içeriği tayini (Shresta ve Lin 1996) - Organik madde tayini (Kaçar 1995) Şekil 2. Araştırmaya ait akış diyagramı. p=5 cm h=20 cm 5 cm lik sediment kesitlerinde santrifüj Sediment gözenek suyu eldesi 0,45 pm membran filtreden süzme işlemi İnorganik azotfraksiyonlan (APHA 1995) ph tayini Şekil 3. Batı Göleti sedimentinde amonyum ve nitratın aylara bağlı negatif salınımı (tutulumu). Şekil 4. Batı Göleti sedimentinde toplam azot (TN) ve toplam organik karbonun (TOC) aylara bağlı değişimi. No: 78, 2011 29
Topçu ve Pulatsu Sedim ent Ü stü Suya İlişkin B ulgular Batı Göleti sediment üstü suda 2009 yılının Nisan, Temmuz, Ekim ayları ile 2010 yılının Ocak ayına ilişkin su sıcaklığı, çözünmüş oksijen, ph ve inorganik azot fraksiyon ortalamaları arası farklılıklar istatistiki olarak önem li bulunm uştur (p < 0,0 5 ) (Tablo 2). Tabloda görüleceği üzere, amonyum ve nitrat konsantrasyonları ocak ayında m aksim um iken, m inim um değerler tem m uz ayında saptanmıştır. TARTIŞM A Batı Göleti'nde yürütülen bu araştırmada, sedimentteki toplam azot değeri mevsimsel olarak farklılık göstermiş, en yüksek değer kışın ocak ayında (%0,64), en düşük ise yazın temmuz ayında (%0,44) saptanmıştır. Bu sonuçlar, Carignan (1985) ve Topçu (2002)'nin sedimentteki toplam azot düzeyinin kışın m aksim um yazın m inim um olduğuna ilişkin bildirişleri ile benzerlik göstermektedir. Araştırma kapsamında sedimentteki toplam azot miktarının özellikle kış m evsiminde yüksek belirlenm esi bu durum un, makrofitlerin ölüm ü ile arttığını ve sedimentte biriken organik maddenin yalnız alg orijinli olmayıp çoğunlukla makrofit artıklarından kaynaklandığını düşündürmektedir. H akanson (1984), besin düzeyi oligotrofikten ötrofiğe kadar değişen göllerde C :N oranının 10'un altında kaldığını belirtm iştir. Batı Göleti'nde yürütülen bu çalışmada da, T O C / T N oranı 2,73 6,31 arasında değişim göstermiştir. Bu araştırmanın yürütüldüğü Batı Göleti'nde sedimentten inorganik azot salınımı yerine, sedimentte inorganik azot (am onyum +nitrat) tutulumu belirlenmiştir. Sedimentteki amonyum ve nitrat tutulum değerleri sırasıyla, 809,48-2069,52 ju,g/m2.gün ve 2053,77-7718,10 ^g/m 2.gün arasında değişmiştir. Bu durum ise gölette inorganik azot tüketiminin sedimentteki üretimden daha fazla olduğuna işaret etmektedir. Batı Göleti'ndeki makrofit yoğunluğu bu durum dan sorum lu gözükmektedir. Makrofitlerce besin elementlerinin alıkonması veya salınması, sucul ekosistemlerdeki ötrofikasyon sürecini etkilemektedir. Sözkonusu bitkilerin yaşlanması ve dekom pozisyonu, ortama besin elementlerinin salınımı ile sonuçlanırken, besin elementlerinin uzun dönemli alıkonması da bu sürecin önemli bir bileşeni olarak bildirilmektedir (Kao ve ark. 2003). Bu bağlamda Batı Göleti'nde sedim ent örneklerinin alındığı litoral istasyonda Tablo 1. Sediment gözenek suyunda amonyum, nitrat ve nitrit konsantrasyonları ile ph'nın aylara ve derinliğe bağlı değişimi. A ylar D e r in lik (cm ) N H A (m f/l ) N O, ' (m p/l ) N O," (m g/l ) ph N is a n 2 0 0 9 T e m m u z 2009 E k im 2009 O cak 2010 0-5 1.61±0.02* ad 0.12±0.01*B 2.59±0.19*B 7.58 ± 0.0 3 ^ 5-10 1.2 6 ± 0.0 3 bd 0.13 ± 0.0 1 ** 2.3 4 ± 0.0 5 *B 7.6 1 ± 0.0 1 *b* 10-15 0.7 4 ± 0.0 1 cc 0.0 6 ± 0.0 bb 2.1 7 ± 0.0 6 *B 7. 6 2 * 0. 0 2 ^ 15-20 0.2 1 ± 0.0 1 dc 0.0 6 ± 0.0 bb 1.5 6 ± 0.0 6 b* 7.5 9 ± 0.0 1 c* 0-5 1.7 7 ± 0.0 *c 0.1 0 ± 0.0 1 c 1.9 2 ± 0.0 5 bc 7.0 9 ± 0.0 1 bc 5-10 1.6 9 ± 0.0 1 bc 0.0 8 ± 0.0 bc 1.8 2 ± 0.0 1 bc 7.1 1 ± 0.0 1 *c 10-15 1.5 3 ± 0.0 1 c* 0.0 5 ± 0.0 cc 1.6 5 ± 0.0 4 tc 7.1 1 ± 0.0 1 c 15-20 0.9 2 ± 0.0 db 0.0 3 ± 0.0 dc 1.5 6 ± 0.0 5 e* 7.0 6 ± 0.0 1 cc 0-5 2.63±0.08* 0.13 ±0.02* 1.8 9 ± 0.0 4 *c 7.0 7 ± 0.0 2 3 5-10 1.8 5 ± 0.0 3 bb o.ı ^ o.o ı *8 1.7 3 ± 0.0 1 *D ^ ± 0. 0 1 * 10-15 0.6 0 ± 0.0 2 cd 0.0 6 ± 0.0 1 bb l.ö^o.o 1*0 7.0 2 ± 0.0 1 bd 15-20 0.3 0 ± 0.0 dd 0.0 4 ± 0.0 cc 1.01±0.0,:C 7.0 7 ± 0.0 2 *B 0-5 4.2 4 ± 0.0 2 ** 0.15 ± 0.0 1 ** 3.1 7 ± 0.0 7 ** 7.2 0 ± 0.0 3 ab 5-10 1.9 4 ± 0.0 2 0.1 1 ± 0.0 2.9 7 ± 0.0 6 b* 7.1 6 ± 0.0 2 bb 10-15 1.2 3 ± 0.0 1 cb 0.0 9 ± 0.0 dta 2.5 2 ± 0.0 1 b* 7.1 9 ± 0.0 1 *B 15-20 1.0 9 ± 0.0 1 ca 0.1 0 ± 0.0 ht* 1.0 8 ± 0.0 5 db 7. 1 ^ 0. 0 1 * * * Aynı sütunda her bir ay için farklı küçük harf içeren ortalamalar arası farklılık istatistik olarak önemli bulunmuştur (p<0,05). * Aynı sütunda belli bir derinlik için farklı büyük harf içeren ortalamaların aylar arası farklılığı istatistik olarak önemli bulunmuştur (p<0,05). Tablo 2. Sediment üstü suda su sıcaklığı, çözünmüş oksijen ve ph ile amonyum, nitrat ve nitrit konsantrasyonlarının aylara bağlı değişimi. Aylar Sıcaklık (*C ) Ç O (m gt ) p H N H ++ (mg^l) n o 3- (m g/l) n o 2- (m g/l) Nisan 2009 21.06*0.06** 5.85±0.06d 7.62*0.01 2.83±0.01c s. s ^ o. o 1 0.063 *0.001* Temmuz 2009 21.28*0.05 6.49±0.01c 7.13*0,0 " 2.63±0.02c 2.28*0.20" 0.036*0.001" Ekim 2009 19.23±0.05l 7.28* 0.05* 7.09±0.01d 3.16±0.13b 3.60±0.18l 0.043 ±0.001b Ocak 2010 18.53±0.05c 7.08±0.02b 7.25±0.06b 5.04*0.35 3.8 6 *0 * 0.036*0.002" *Aynı sütunda her bir parametreye ilişkin farklı küçük harf içeren ortalamalar arası farklılık istatistiki olarak önemli bulunmuştur (p<0.05). bulunan Phragmites spp. yataklarının, azotu yoğun bir şekilde kök ve gövdelerinde tutmaları olasıdır. Gölette seçilen istasyonda sucul bitki biyomasının 41,0-103 gka/m2 olduğu, kasım ayında m inim um olan biyomas değerinin mart-nisan aylarında maksimuma ulaştığı bildirilmiştir (Kırkağaç ve Dem ir 2006). Bütün mevsimlerde sedimentte azot tutulum unun tespiti, gölette azotun uzaklaştırılmasında ana mekanizmanın makrofitlerce olabileceği olgusunu desteklemektedir. Zira, Batı Göleti'nde sediment örnekleri litoral bölgedeki makrofitlerle kaplanmış istasyondan alınmıştır. Batı Göleti'nde, sediment gözenek suyu am onyum konsantrasyonları sediment üstü sudan daha düşük düzeyde tespit edilmiş; sediment gözenek suyunda amonyumun dağılım profili, amonyumun sediment üstü sudan sediment gözenek suyuna doğru taşındığını ortaya koymuştur. Batı Göleti'nde sediment gözenek sularına ilişkin azot fraksiyonları derinlikle önemli ölçüde değişiklik göstermiştir. Araştırma periyodunca, yüzey sedimenti (0-5 cm) gözenek sularındaki amonyum ve nitrat konsan 30 No: 78, 2011
Sakaryabaşı (Çifteler-Eskişehir) Balık Üretim ve Araştırma... trasyonları, derinlikle doğrusal bir azalma göstererek, 0-20 cm 'lik kesite ait gözenek sularında minim um a ulaşmıştır. Sediment gözenek suyu azot fraksiyonları, aynı kesitler için aylara bağlı farklılıklar da göstermiş; ocak ayında maksimuma ulaşan değerler nisan ayında m inimuma düşmüştür. Batı Göleti'nde sedim ent gözenek suyunda amonyumun aerobik oksidasyonu, 0-20 cm derinlik boyunca devam etmiştir. Gölette bahar ve sonbahar aylarına ilişkin örneklerde sedim ent gözenek suyundaki ortalama am onyum değerlerinin m inim um olm ası (0,96-1,37 m g/l), organik maddenin dekom pozisyon hızının azaldığını düşündürmektedir. Benzer bir yorum, derinlik için de geçerlidir. Batı Göleti'nde kışın tespit edilen sediment gözenek suyundaki yüksek amonyum derişim i ise, çürüyen veya ölen makrofitlerce tutulan amonyum un sedim ent gözenek suyuna geçtiği olgusunu desteklemektedir. Araştırm a periyodunca, sedim entin organik madde konsantrasyonuna ait en yüksek değer ise temmuz ayında sedimentin 10-15 cm'lik kesitinde (%17,10) bulunmuştur. Organik maddenin aerobik veya anaerobik yollarla dekompozisyonu, am onyum, fosfat ve çözünm üş inorganik karbonun sediment gözenek suyuna salınımındaki ana mekanizmadır. Aerobik koşullarda, organik m addenin mineralizasyonu, nitrit ve nitrata okside olabilen amonyak-azotunu üretmektedir. Batı Göleti'nde organik maddenin ana kaynağının makrofit kökenli olm ası ve sedimentteki am onyum üretiminin, organik m addenin dekom pozisyonu ile ilişkili olm ası kaçınılmazdır. Batı Göleti'nde suyun yenilenme süresinin az olması nedeniyle fitoplanktonik yoğunluğun az, m akrofit ve m akroalg yoğunluğunun ise fazla olması (Dem ir ve Kırkağaç 2005), am onyum un biyolojik asim ilasyonunda önemli rol oynamaktadır. Batı Göleti'nde, bitkiler tarafından kullanılmadığı için sediment üstü suda kışın amonyum konsantrasyonu pik yapmıştır. Araştırma periyodunca, sediment üstü sudaki am onyum (2,63-5,04 m g/l) ve nitrat değerleri (2,28-3,86 mg/l) sediment gözenek suyundaki bu fraksiyonlara ilişkin değerlerden daha yüksek bulunm uştur. Bu sonuç ise, Fulweiler ve ark. (2008)'in sediment üstü sudaki organik ve inorganik besin elementi konsantrasyonları artışının, sedimenti net tuzak konumuna soktuğu şeklindeki bulgusu ile uyum luluk göstermektedir. Batı Göleti'nde su sıcaklığı karakteristik olarak çok fazla değişim göstermemekte, maksimum ve m inim um olarak ölçülen su sıcaklığı farkı üç dereceyi aşmamaktadır. Bu bağlamda gölette, inorganik azotun su ve sediment arasındaki döngüsünde, özellikle sıcaklığın etkili olmadığı düşünülmektedir. Batı Göleti'nde, araştırma periyodunca sediment üstü suda çözünmüş oksijen değeri 5,85-7,28 mg/l arasında değişim göstermiştir. Gölette araştırma periyodunca anoksik koşulların tespit edilmemesi, Cavalcante ve ark. (1997), Malecki ve ark. (2004) ile Beutel (2006)'nın anaerobik su sütunun, sediment kaynaklı azot salınımını teşvik ettiğine ilişkin araştırma sonuçlarını desteklemektedir. Bu bağlamda, litoral sedimentte inorganik azot tutulum unun saptandığı Batı Göleti'nde, sedimentte inorganik azot tutulumundaki en kritik faktör, çözünmüş oksijen düzeyi olarak gözükmektedir. Sucul ekosistem lerde nitrifikasyon süreci, ortamın oksijen düzeyine ( 2,24 mg/l) ve ph değerine ( 6,5) bağlıdır (Delince 1992). Batı Göleti'nde sediment üstü su (7,09-7,69) ve sedim ent gözenek suyu (7,02-7,62) ph değerleri benzerlik göstermiştir. Bu bağlamda, çözünm üş oksijen yanında ph düzeyleri de gölette nitrikasyon sürecini olum lu yönde etkileyen bir unsur olm uştur. Batı Göleti'nde dış kaynaklı yüklemeye ilişkin bir çalışma bulunm am akta olup, gölet suyundaki yüksek amonyağın sediment kaynaklı olmadığı da bu çalışma ile ortaya konmuştur. Gölet suyunda amonyağın kontrolü bağlamında, parametreler arası kompleks etkileşimler nedeniyle, büyük çaplı saha denemelerine odaklanan çalışmalara (nitrifikasyon bakterileri içeren konsantre amonyak solüsyon kullanım veya doğal zeolit uygulama olanaklarının araştırılması gibi) ihtiyaç bulunmaktadır. Sonuç olarak bu çalışma ile, Batı Göleti sedi- mentinin azot açısından bir kaynak değil bir tuzak işlevi gördüğü kantitatif olarak ortaya konmuştur. Bu sonuç ise göletin iyileştirme çalışmalarında, litoral bölgede yoğun olarak bulunan ve azotun uzaklaştırılmasındaki mekanizma açısından m akrofit yönetiminin önemini ön plana çıkarmıştır. Zira makrofitlerin çürüdüğü veya öldüğü sonbahar-kış dönem inde, sedim ent üstü suda am onyum un yüksek bulunmasına yönelik araştırma bulgumuz, sucul bitkilerin, sedimentten sediment üstü suya mineralize olm uş çözünm üş inorganik azotun salınımını baskılamada veya önlemede önemli rol oynadığını göstermektedir. Batı Göleti'nde tahmin No: 78, 2011 31
Topçu ve Pulatsu edilen sedimentte azot tutulumu (negatif salınım), sedimentin göletin besin düzeyini olum suz etkilemediğini ve sedimentte inorganik azotun hareketsizliğinde göletin su sıcaklığı, çözünmüş oksijen ve ph düzeyleri gibi spesifik koşullarının da etkin olduğunu ortaya koymuştur. Gölette yapılacak bundan sonraki çalışmalar, salınım riskinin belirlenebilmesi açısından sedimentteki inorganik azot adsorbsiyon-desorbsiyon proseslerine yönelik olmalıdır. T E ŞE K K Ü R Bu çalışmayı 109Y006 N o'lu proje kapsamında destekleyen T Ü B İT A K Çevre, Atmosfer, Yer ve Deniz Bilimleri Araştırma Grubuna şükranlarımızı sunarız. KAYNAKLAR Anonymous (1995) Standard Methods for the Examination o f Water and Wastewater. APHA, Washington. Aydın F, Pulatsü S (1999) Sakaryabaşı Batı Göleti'nin ötrofikasyon derecesinin araştırılması. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Bilimleri Dergisi 5 (1): 51-58. Beutel MW (2006) Inhibition o f ammonia release from anoxic profundal sediments in lakes using hypolimnetic oxygenation. Ecological Engineering 28: 271-279. Boers P, Ballegooijen LV, U unk J (1991) Changes in phosphorus cycling in a shallow lake due to food web manipulations. Freshwater Biology 25: 9-20. Cavalcante PRS, Gandais-Ruban V Demare D (1997) Comparison o f phosphorus and nitrogen release from aerobic and anaerobic sediments: an experimental study. Geochimica Brasiliensis 11(3): 299-307. Carignan R (1985) Nutrient dynamics in a littoral sediment colonized by the submersed macrophyte Myriophyllum spicatum. Canadian Journal o f Fisheries and Aquatic Sciences 42: 1303-1311. Clavero V, Izquierdo JA, Fernandez A, Niell FX (2000) Seasonal fluxes o f phosphate and ammonium across the sediment-water in a shallow small estuary (Palmones River, Southern Spain). Marine Ecology Progress Series 198: 51-60. Delince G (1992) The Ecology o f the Fish Pond Ecosystem. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht. Demir N, Kırkağaç M (2005) Plankton composition and water quality in a spring origin in Turkey. Limnology 6: 189-194. Fulweiler RW, Nixon SW, Buckley BA, Granger SL (2008) N et sediment N2 fluxes in a coastal marine system-experimental manipulations and a conceptual model. Ecosystems 11: 1168-1180. Hakanson L (1984) On the relationship between lake trophic level and lake sediments. Water Resources 18 (3): 303-314. Jonsson A (1997) Fe and Al sedimentation and their importance as carriers for P, N and C in a large humic lake in Northern Sweden. Water, Air and Soil Pollution 99: 283-295. Kacar B (1995) Bitki ve Toprağın Kimyasal Analizleri: III Toprak Analizleri. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Eğitim Araştırma ve Geliştirme Vakfı Yayınları N o: 3, Ankara. Kao JT, Titus JE, Zhu W (2003) Differential nitrogen and phosphorus retention by five wetland plant species. Wetlands 23 (4): 979-987. Kesici T, Kocabaş Z (2007) Biyoistatistik. Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Yayın N o: 94, Ankara. Kırkağaç M, Demir N (2006) Effects o f grass carp (Ctenopharyngodon idella Val., 1844), on water quality, plankton, macrophytes and benthic macroinvertebrates in a spring pond. Turkish Journal o f Fisheries and Aquatic Sciences 6: 7-15. Lau SS (2000) The significance o f temporal variability in sediment quality for contamination assessment in a coastal wetland. Water Resources 34 (2): 387-394. Lavery PS, Oldham CE, Ghisalberti M (2001) The use o f Fick's first law for predicting porewater nutrient fluxes under diffusion and conditions. Hydrological Processes 15: 2435-2451. Malecki LM, White JR, Reddy KR (2004) Nitrogen and phosphorus flux rates from sediment in the Lower St. Johns River Estuary. Journal o f Environmental Quality 33: 1545-1555. 32 No: 78, 2011
Sakaryabaşı (Çifteler-Eskişehir) Balık Üretim ve Araştırma... Nowlin WH, Evarts JN, Vanni M J (2005) Release rates and potential fates o f nitrogen and phosphorous from sediments in a eutrophic reservoir. Freshwater Biology 50 (2): 301-322. Nürnberg G K (1984) The prediction o f internal phosphorus load in lakes with anoxic hypolimnia. Limnology Oceanography 29 (1): 111-124. Pulatsü S, Akçora A, Köksal F (2003) Sediment and water phosphorus characteristics in a pond o f spring origin, Sakaryabaşı Springs Basin, Turkey. Wetlands 23 (1): 200-204. Serpa D, Falcao M, Duarte P Fonseca C, Vale C (2007) Evaluation o f the ammonium and phosphate release from intertidal and sub tidal sediments o f a shallow coastal lagoon (Ria Formosa-Portugal): A modelling approach. Biogeochemistry 82 (3): 291-304. Shrestha MK, Lin C K (1996) Determination o f phosphorus saturation level in relation to clay content in formulated pond muds. Aquacultural Engineering 15 (6): 441-459. Tepe Y (2009) Reyhanlı Yenişehir Gölü (Hatay) Su Kalitesinin Belirlenmesi. 18 (70): 38-46. Topçu A (2002) Sakaryabaşı (Çifteler-Eskişehir) Batı Göleti sedimentinin C :N oranı ile göletin besin seviyesi arasındaki ilişkinin araştırılması. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Bilimleri Dergisi 8 (4): 289-292. Tüzüner A (1990) Toprak ve Su Analiz Laboratuvarları El Kitabı. Tarım Orman ve Köyişleri Bakanlığı Köy Hizmetleri Genel M üdürlüğü, Ankara. Wang S, Jin X, Jiao L, Wu F (2008) Ammonium release characteristics from the shallow lakes in the middle and lower reaches o f the Yangtze River Area, China. Water Air Soil Pollution 55: 37-45. No: 78, 2011 33