Gediz Nehri Aþaðý Gediz Havzasý'ndan Alýnan Su ve Sediment Örneklerinde Bazý Kirlilik Parametrelerinin Ýncelenmesi

Ekoloji 20, 78, 48-52 (2011) doi: 10.5053/ekoloji.2011.788 ARAÞTIRMA NOTU Gediz Nehri Aþaðý Gediz Havzasý'ndan Alýnan Su ve Sediment Örneklerinde Bazý Kirlilik Parametrelerinin Ýncelenmesi Özge ÖNER *, Ali ÇELÝK Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliði Atýksu Laboratuarý, Ýzmir-TÜRKÝYE Celal Bayar Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, Muradiye 45030 Manisa-TÜRKÝYE *Corresponding author: ozge.oner@deu.edu.tr Özet Ege Bölgesinin ikinci büyük akarsuyu olan Gediz Nehri, bölgedeki sanayi kuruluþlarý, evsel atýklar ya da tarýmsal alanlardan gelen tarým ilaçlarý ve suni gübrelerle kirlenme tehdidi altýndadýr. Sularda standartlarla belirlenmiþ limit deðerler üzerinde bulunan her türlü madde kirlilik oluþturur ve suyun kullaným amacýný belirler. Eser miktarda bile sakýncalý olabilen bu maddeler arasýnda en önemli gurubu aðýr metaller oluþturur. Bu nedenle çalýþmamýzda Gediz Nehrine karýþan ve kirlilik kaynaðý olarak belirlenen 5 ayrý noktada bazý fiziksel ve kimyasal parametreler ile buradan alýnan su ve sediment örneklerinde bazý aðýr metal deriþimleri ölçülmüþtür. Gediz Nehir suyunda çalýþýlan dönem ve istasyonlarda ortalama olarak; BOÝ: 67,7 mg/l, KOÝ: 88,7 mg/l, ph: 7,6, Bulanýklýk: 440 mg/l SiO 2 bulunmuþtur. Ölçümü yapýlan su örneklerinde bulunan metal iyonlarý miktarý Pb: 27,0±%0,8 μg/l Nif Çayý, Cr: 48,9±%0,9 μg/l Muradiye Köprüsü, Cd: 12,1±%0,6 μg/l Ýstanbul Köprüsü, Cu: 90,2±%0,4 μg/l Muradiye Köprüsü, Ni, Fe ve Zn ise sýrasýyla 309,8±%0,7 μg/l, 914,1±%0,3 μg/l, 208,3±%0,5 μg/l olarak Karaçay istasyonunda en yüksek deðerlerinde bulunmuþtur. Çalýþýlan kirlilik parametre sonuçlarý, Su Kirliliði Kontrol Yönetmeliði su kalite kriterleri ile karþýlaþtýrýldýðýnda aþaðý Gediz Havzasý için Gediz Nehir'i su kalitesinin IV. sýnýf su kalitesinde olduðu anlaþýlmaktadýr. Ayrýca istasyonlardan alýnan sediment ve toprak örnekleri karþýlaþtýrýldýðýnda, ötrofikasyon nedeniyle nehir tabanýnda organik maddelerin birikerek metal deriþimlerini arttýrdýðý görülmüþtür. Anahtar Kelimeler: Aðýr metal, Gediz Nehri, nehir kirliliði, su kalitesi. Investigation of Some Pollution Parameters in Water and Sediment Samples Collected From the Lower Gediz River Basin Abstract The River Gediz, is the second greatest river of Aegean Region, is under threat of pollution caused by institutions of region, domestic waste, agricultural chemicals and artificial fertilizers. All kinds of 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 of these matters. In our study, the physical and chemical parameters of water and the level of heavy metal concentration in water and sediment samples are analyzed in five different stations of Gediz River. The average level of some parameters are; BOD: 67.7 mg/l, COD: 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 μg/l at Nif River, Cr: 48.9±%0.9 μg/l at Muradiye Bridge, Cd: 12.1±%0.6 μg/l at Istanbul Bridge, Cu: 90.2±%0.4 μg/l at Muradiye Bridge, Ni: 309.8±%0.7 μg/l, Fe: 914.1±%0.3 μg/l, Zn: 208.3±%0.5 μg/l in Karaçay. The quality of 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 of the river, increase the concentration of the metals. Keywords: Heavy metal, Gediz River, river pollution, water quality. Öner Ö, Çelik A (2011) Gediz Nehri Aþaðý Gediz Havzasý'ndan Alýnan Su ve Sediment Örneklerinde Bazý Kirlilik Parametrelerinin Ýncelenmesi. Ekoloji 20 (78): 48-52. GÝRÝÞ Günümüzde sanayi ve teknolojinin geliþmesi ile insanoðlu daha iyi yaþam koþullarýna kavuþmuþ ancak bu geliþimle birlikte daha önceden bilinmeyen yepyeni sorunlar ortaya çýkmýþtýr. Çevre sorunlarý geniþ alan ve topluluklarý etkilemesi nedeniyle oldukça önemlidir. Çevre kirliliðini arttýran ve ekolojik dengenin bozulmasýnda önemli rol oynayan endüstri kuruluþlarýnýn baþýnda, atýk sularýnda aðýr metal içeren kuruluþlar gelmektedir. Canlýlarýn yaþamýný zorlaþtýracak, ekosistemin dengesini bozacak ve kullaným amacýna uygun Geliþ: 09.11.2009 / Kabul: 20.08.2010 48

Gediz Nehri Aþaðý Gediz Havzasý'ndan Alýnan Su ve Sediment... Ekoloji olmayan sulara kirlenmiþ veya kirletilmiþ su denilir. Etkili bir arýtým yapýlmamasý durumunda bu tür atýklarýn göl, nehir, deniz ve okyanus gibi alýcý ortamlara deþarj edilmesi, suda yaþayan ve bu suyu kullanan canlý sistemler ve çevresi için oldukça toksik olmaktadýr (Jordao 1996). Bu atýk sularýn içinde bazen eser miktarda bazen de yüksek deriþimlerde aðýr metaller bulunmaktadýr. Aðýr metaller, besin zinciriyle girdikleri organizmadan atýlamadýklarý için birikime neden olurlar ve bünyede belirli sýnýr deriþimlerin aþýlmasý halinde toksik etki yaparlar (Duffus ve Howard 1996). Bu çalýþma, çevresinde çok sayýda sanayi tesisinin yer aldýðý birçok endüstri kuruluþu ile arýtma tesisi bulunmayan birçok küçük yerleþim merkezinin atýk sularýnýn boþaltýldýðý Aþaðý Gediz Havzasý'nda Eylül 2007 ve Mart 2008 tarihleri arasýnda yapýlmýþtýr. Bu çalýþmada Gediz Nehri'nden alýnan su ve sediment örneklerinde bazý kimyasal kirlilik parametreleri belirlenerek evsel ve endüstriyel atýklarýn oluþturduðu potansiyel kirlilik boyutu ve türünü belirlemek amaçlanmýþtýr. Ayrýca bulunan sonuçlar Gediz Nehri'nde önceki yýllarda yapýlmýþ çalýþma sonuçlarýyla karþýlaþtýrýlýp incelenen parametrelerdeki deðiþim belirlenmiþtir (Kayar 2000, An Akçay ve Oðuz 2003). MATERYAL VE METOT Aþaðý Gediz Havzasýnda yer alan Ýstanbul Köprüsü, Nif Çayý, Karaçay, Muradiye Köprüsü ve çýkýþ noktasý olarak da Menemen Yolu olmak üzere beþ farklý istasyondan (Þekil 1) su ve sediment örnekleri alýnmýþtýr. Su örnekleri, göl ve göletlerden numune alma kurallarýna uygun olarak toplanmýþtýr (Anonymous 1989). Alýnan su örneklerinin ph, sýcaklýk, bulanýklýk ve iletkenlikleri arazide ToA Water Quality Checker WQC.20 A cihazý kullanýlarak ölçülmüþtür. Su örnekleri laboratuara getirilir getirilmez Biyokimyasal Oksijen Ýstemi (BOÝ) tayini için BOD-System Oxdirect AQalytýc marka cihaza konmuþtur. 5 günlük inkübasyon süresinden sonra Biyokimyasal Oksijen Ýhtiyacý (BOÝ 5 ) mg/l olarak cihazdan okunmuþtur. Sudaki organik maddeler asidik ortamda K 2 Cr 2 O 7 çözeltisi ile yükseltgenmiþ ve aþýrý potasyum dikromat, ayarlý demir(ii) amonyum sülfat çözeltisi ile geri titre edilerek Kimyasal Oksijen Ýhtiyacý hesaplanmýþtýr(eaton ve ark. 2005). Aðýr metal tayini yapýlacak su örnekleri alýnýr Þekil 1. Gediz nehri çalýþma bölgesi numune alma istasyonlarý alýnmaz Der.HNO 3 ile asit deriþimi yaklaþýk 0.1 M olacak þekilde asitlendirildikten sonra IR 120 Amberlit Resin katyon deðiþtirici reçine ile ön deriþtirme yapýlmýþtýr. 30 gram reçine alýnmýþ 1 gece saf suda bekletilerek stabil olmasý saðlanmýþtýr. Daha sonra kolona hava almayacak þekilde reçine doldurulmuþ 2 ml 1 M NaOH ve 3 ml 2 M HNO 3 ile kolon temizlenmiþtir. 1 Litre su numunesi 2 ml/dk akýþ hýzý ile kolondan geçirilmiþ ve reçinede tutulan metal iyonlarý 1 M HNO 3 ile elue edilip son hacim 100 ml'ye tamamlanmýþtýr. Daha sonra 10 kat deriþtirilen su numunesindeki her bir metal iyonu miktarý AAS ile ölçülmüþtür (Kenduzler ve Turker 2006). Sediment örnekleri 4 cm çapýnda ve 2 m uzunluðunda PVC bir boru ile alýnarak polietilen torbalara konulup etiketlenmiþtir. 5 farklý istasyondan alýnan sediment örnekleri petri kaplarýnda 24 saat 105 C etüvde kurutularak porselen havanda öðütülmüþ 100 mesh elekte elenmiþtir. Sediment örneklerinden 1,00±0,02 g alýnýp 10 ml deriþik HNO 3 eklenerek (Anonymous 1994) Cem Mars-5 microwave bozundurma cihazýnda parçalandýktan sonra son hacim 50 ml'ye tamamlanmýþ ve metal iyonu deriþimleri Alevli Atomik Absorpsiyon Spektromet-resi (Varian SpectrAA 220FS Fast Sequential) ile ölçülmüþtür. BULGULAR VE TARTIÞMA Gediz Nehri kirliliðinin belirlenmesinde öncelikle ph, sýcaklýk, bulanýklýk ve iletkenlik gibi bazý fiziksel parametreler incelenmiþtir. Çalýþýlan istasyonlardan Karaçay'da su sýcaklýðý en yüksek bulunmuþtur. Bunun nedeni Manisa organize sanayi arýtma tesisi sularýnýn buraya karýþmýþ olmasýdýr. 49

Ekoloji Öner ve Çelik Gediz Nehir suyunda ortalama olarak BOÝ: 67,72 mg/l, KOÝ: 88,68 mg/l, ph: 7,6, Bulanýklýk ise 440 mg/l SiO 2 bulunmuþtur (Tablo 1). Genelde Nif Çayý istasyonundan alýnan su örneklerinde BOÝ ve KOÝ deðerleri en yüksek bulunmuþtur. Manisa giriþinde Gediz'e boþalan Nif Çayý tüm Kemalpaþa'nýn endüstriyel atýk sularýný Gediz'e taþýyan çok önemli bir kirletici kaynaktýr. BOÝ ve KOÝ deðerlerinin en yüksek bulunmasý, bölgede yer alan ve organik kirlilik yükü yüksek olan kaðýt, tekstil ve gýda fabrikasý atýk sularýnýn yeterince biyolojik arýtma yapýlmadan Nif Çayý'na verilmiþ olabileceðini düþündürmektedir (Lin ve Wang 2002). Gediz Nehir suyundaki aðýr metal kirlilik boyutunu belirlemek için Eylül 2007, Ekim 2007, Kasým 2007, Aralýk 2007, Ocak 2008 ve Mart 2008'de alýnan su numunelerinde bazý metal miktarlarý ölçülmüþ olup istasyonlara göre metal deriþimleri Þekil 2'de gösterilmiþtir. Ölçümü yapýlan su örneklerinde bulunan metal iyonlarý miktarý Pb: 27,0±%0,8 μg/l Nif Çayý, Cr: 48,9±%0,9 μg/l Muradiye Köprüsü, Cd: 121,0±%0,6 μg/l Ýstanbul Köprüsü, Cu: 90,2±%0,4 μg/l Muradiye Köprüsü, Ni, Fe ve Zn ise sýrasýyla 309,8±%0,7 μg/l, 914,1±%0,3 μg/l, 208,3±%0,5 μg/l olarak Karaçay istasyonunda en yüksek deðerlerinde bulunmuþtur. Genel olarak Karaçay istasyonundan alýnan su örneklerinde yapýlan analiz sonuçlarý diðer istasyonlardan yüksek çýkmýþtýr. Buna Karaçay'a karýþan Manisa Organize Sanayi Atýk Su Arýtma Tesisinden çýkan sularýn sebep olduðu düþünülmektedir. Su örneklerinin Mart 2008 sonuçlarý, 1999 yýlýnda ayný istasyonlarda yapýlan ortalama metal analiz sonuçlarýyla (Kayar 2000) karþýlaþtýrýldýðýnda Ni, Cr, Cu ve Fe metal iyonu deriþimleri için belirgin bir artýþ gözlenmiþtir (Tablo 2). Tam karþýlaþtýrma yapabilmek için söz konusu ay içerisinde nehir debisinin de dikkate alýnmasý gerektiði unutulmamalýdýr. Yinede ortalama olarak analizi yapýlan parametreler için önemli farklar olduðu görülmekte olup, bu da Gediz Nehri'nde kirlenmenin artarak devam ettiðini göstermektedir. Özellikle organik kirlilik yükü yüksek olan sularýn, akarsu veya durgun sulara verilmesi sonucunda ortaya çýkan önemli sorunlardan biri de ötrofikasyondur. Suda kirlilik oluþturan türler zamanla deðiþik þekillerde dipte birikerek sediment oluþturur (Bakac 2000). Sediment kirlilik boyutunu 50 Tablo 1. Aylara göre su örneklerindeki bazý fiziksel ve kimyasal parametrelerin ölçüm sonuçlarý Þekil 2. Ýstasyonlara göre su numunelerindeki metal iyonu deðiþimi. Tablo 2. Gediz nehir'i su örneklerinde 1999 ve 2008 yýllarýnda yapýlan çalýþma sonuçlarýnýn karþýlaþtýrýlmasý gösteren önemli bir örneklemdir. Gediz Nehir'i Aþaðý Gediz Havzasý'nda belirlenen 5 farklý istasyondan alýnan sediment örneklerinde, tayini yapýlan elementlerin istasyonlara göre metal iyonu deðiþimi Þekil 3'te verilmiþtir. Örneklerin alýndýðý istasyonlarýn hemen yakýnýndaki arazilerden Mart 2008'de alýnan toprak örneklerinde de metal analizleri tekrarlanarak, bulunan sonuçlar karþýlaþtýrýlmýþtýr. Söz konusu istasyonlar ve yakýnýndaki arazilerden alýnan sediment ve toprak örneklerinin metal analizi sonuçlarý Tablo 3'te verilmiþtir.

Gediz Nehri Aþaðý Gediz Havzasý'ndan Alýnan Su ve Sediment... Ekoloji Tablo 3. Toprak ve sediment örneklerinde aðýr metal miktarlarýnýn karsýlaþtýrýlmasý. Þekil 3. Ýstasyonlara göre sediment numunelerindeki metal iyonu deðiþimi. Alýnan toprak ve sediment örneklerinde tayini yapýlan metal deriþimleri kýyaslandýðýnda sediment örneklerinde belirgin bir fark görülmektedir. Bulunan bu deðerler tayini yapýlan bu aðýr metallerle ilgili sanayii kuruluþlarý tarafýndan Gediz Nehrinin kirletildiðini ortaya koymaktadýr. Pb deriþimi özellikle Mart ayýnda Karaçay sedimentinde en yüksek deðerine ulaþmýþtýr. Kurþun; akü, züccaciye, boya, seramik ve plastik sektörlerinde yaygýn olarak kullanýlmaktadýr. Karaçay, organize sanayi endüstri atýk sularýnýn Gediz Nehri'ne karýþan küçük bir koludur. Dolayýsýyla bu istasyonda hemen hemen tüm metal deriþimleri yüksek bulunmuþtur. Bu da beklenen bir durumdur. Kadmiyum genel olarak metal tabaka ve plakalarýn iþlenmesinde, seramik endüstrisinde, plastik sanayinde, makine yapýmýnda, fotoðrafçýlýkta, diþçilikte, nükleer endüstrisinde nötron tutucu olarak, boya pigmentleri, tarým koruma ilaçlarý ve alkali pil üretiminde geniþ ölçüde kullanýlmaktadýr. Sedimentteki Cd deriþimi istasyonlarýn tümünde artmýþ, Mart ayýnda Karaçay'da en yüksek seviyeye ulaþmýþtýr. Nikel, kaplama, alaþým endüstrisi, laboratuar cihazlarýnýn ve madeni paralarýn imalinde kullanýlýr. Ni deriþimi yaklaþýk olarak ayný oranda artýþ gösterirken, Ni için kirlilik kaynaðý olarak özellikle Karaçay gösterilebilir. Cr deriþimi Muradiye Köprüsü ve Menemen Yolu'nda belirgin artýþ göstermiþtir. Nif Çayý ve Ýstanbul Köprüsü'nden sonraki noktalarda Cr deriþiminin yüksek çýkmasý bu noktalardan sonra deri iþletmelerinin çok olmasý ve bunlarýn iþlenmesi sýrasýnda kullanýlan krom bileþikleri atýklarýnýn Gediz Nehri'ne karýþmýþ olduðunu göstermektedir. Cu deriþiminde Nif Çayý, Karaçay ve sonraki istasyonlarda topraðýn Cu içeriðiyle kýyasladýðýnda belirgin olarak artýþ olduðu görülmüþtür. Nif Çayý'na Kemalpaþa Organize Sanayi, Karaçay'a ise Manisa Organize Sanayi Bölgesi'nde bulunan boya, plastik, kaplama endüstrisi, tarým ilaçlarý ve yem sanayi kaynaklý fabrika atýk sularýnýn karýþtýðý düþünülmektedir (Kumbur ve ark. 2008). Fe deriþiminde her istasyonda aylara göre artýþ gözlenmiþtir. Fe kirliliðine de çevrede yaygýn olan sanayinin neden olduðu söylenebilir. Zn deriþimi özellikle Kasým ayýnda Karaçay'da en yüksek seviyede bulunmuþ, diðer istasyonlarda düzgün bir artýþ gözlenmiþtir. Zn, otomotiv endüstrisinde, kaplama, metallerin galvanize edilmesi, kuru pil yapýmý ve ahþap koruyucu olarak kullanýlýr (Fifield ve Haines 1995). Zn kirlilik kaynaðý olarak özellikle Karaçay'ý besleyen sanayi atýklarý gösterilebilir. Çalýþýlan fiziksel ve kimyasal parametre sonuçlarý, Su Kirliliði Kontrol Yönetmeliðine göre kabul edilen sýnýr deðerler ile karþýlaþtýrýldýðýnda Gediz Nehir'i su kalitesinin 4. sýnýf çok kirlenmiþ su olduðunu göstermektedir (Anonymous 2004). Karaçay sonuçlarýnýn her bakýmdan yüksek olmasý Manisa Organize Sanayi'nin tüm endüstriyel atýk sularýný buraya boþaltmasý sonucudur. Manisa giriþinde Gediz'e boþalan Nif Çayý ise tüm Kemalpaþa'nýn endüstriyel atýk sularýný Gediz'e taþýyan çok önemli bir kirletici kaynaktýr. Gediz havzasýnýn çok geniþ olmasý ve burada yaþayan halkýn çiftçilikle uðraþmasý, bölgede nehrin önemini arttýrmaktadýr. Buna karþýn, nehrin özellikle sanayinin geliþtiði bölgelerden ve kentleþmenin yoðun olduðu kesimlerden geçmesi, kirliliðin artmasýna neden olmaktadýr (Muller ve ark. 1994). Son yýllarda Gediz Nehri'nden kullanýlan suyla tarým yapan çiftçilerin, ürün verimindeki düþüþ nedenlerinin en önemlilerinden biri olarak nehrin kirliliði gösterilmektedir. Kirlilik tespiti çalýþmalarýnýn tüm Gediz boyunca belirli periyotlarda sürekli yapýlmasý, sanayi ve evsel arýtmalarýn ciddi bir þekilde denetlenmesi, arýtmasýz faaliyet gösteren iþ yerlerinin kapatýlmasý ve 51

Ekoloji Öner ve Çelik alternatif ucuz arýtma sistemlerinin geliþtirilmesi, özellikle akü, boya, elektrik ve elektronik eþya ve demir-çelik iþleme fabrikalarýnýn aðýr metal içeren atýklarýnýn atýlmamasý, halkýn eðitilmesi gibi önlemler alýndýðý takdirde, kirliliðin azalabileceði sonucuna varýlabilir. KAYNAKLAR Anonyomous (1989) Su Kalitesi-Göl ve Göletlerden Numune Alma Kurallarý, TS 6291, (03.01.1989), Ankara. Anonymous (1994) Microwave Assisted Acid Digestion of Sediments, Sludges, Soils, Andoils. Method EPA 3051, Washington. Anonymous (2004) Su Kirliliði Kontrolü Yönetmeliði, Resmi Gazete Sayý: 25687, (31 Aralýk 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: 813-822. Bakac M (2000) Factor Analysis Applied to A Geochemical Study of Suspended Sediments from the Gediz River. Environmental Geochemistry and Health 22: 93-111. 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): 489-500. 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: 843-853. Kumbur H, Özsoy HD, Özer Z (2008) Mersin Ýlinde Tarýmsal Alanlarda Kullanýlan Kimyasallarýn Su Kalitesi Üzerine Etkilerinin Belirlenmesi. Ekoloji 17 (68): 54-58. Lin SH, Wang CS (2002) Treatment of High-Strength Phenolic Wastewater by a New Two-Step Method. Journal of Hazard Material 90(2): 205-216. Muller HW, Schwaighofer B, Kalman W (1994) Heavy Metal Contents in River Sediments. Water, Air and Soil Pollution 72, 191-203. 52