TMMOB 2. İzmir Kent Sempozyumu / 28-30 Kasım 2013 669 SÜRDÜRÜLEBİLİR SU YÖNETİMİNDE YERALTI SUYUNUN ÖNEMİ Yard. Doç. Dr. Sevgi TOKGÖZ GÜNEŞ sevgi.tokgoz@deu.edu.tr Cihan GÜNEŞ Jeoloji Mühendisi cihan.gunes@deu.edu.tr Canl yaşam için hayati öneme sahip su kaynaklar üzerinde son y llarda giderek artan oranlarda yaşanan antropojenik kirlilikler, temiz tatl su ihtiyac n dünyadaki ve ülkemizdeki en büyük küresel ve bölgesel kaynak problemlerinden birisi haline getirmiştir. Ülkemizde temiz tatl suyun miktar aç s ndan en önemli k sm n yüksek oranda yeralt sular ve çok daha az oranlarda ise yüzeysel sular oluşturmaktad r. Son y llarda suya olan talebin artmas hem yüzeysel sular n hem de baz yersel alanlarda yeralt suyu kaynaklar n n aş r tüketilmesine neden olmuştur. Yeralt suyu akiferinden al nan suyun yeri, genellikle kullanmaya bağl kirlenmiş su, akiferdeki kalan su, yağ ş sular, yüzeysel sular veya bunlar n tümünün kombinasyonunda tekrar depolanmas ile tamamlan r. Depolanan su özellikle Bat Anadolu da baz alanlarda (Küçük Menderes Havzas ) tar msal, evsel, endüstriyel at k sular n ve deniz suyu girişimlerinin öncülüğünde gerçekleşmektedir. Dahas Gediz, Büyük Menderes, Bak rçay ve Simav gibi havzalarda doğal olarak derinlik art ş na bağl yüksek oranlarda bulunan jeotermal ve eskimiş sular n bu kar ş mlara değişen oranlarda katk lar bulunmaktad r. Asl nda, baz yersel alanlardaki içme ve sulama sular nda gözlemlenen arsenik, bor ve baz ağ r metal kirliliklerinin ana kaynağ bor, kömür ve metalik madenler olmas na rağmen daha geniş havzalarda da jeotermal ve eskimiş indirgen sular olabileceği son çal şmalar m zda tespit edilmiştir. Gediz Havzas nda Turgutlu-Alaşehir yerleşim alanlar aras nda kalan bölgede yap lan incelemelerimizde nitrat, bor ve arsenik gibi kirleticilerin içme ve sulama sular kalitesi aç s ndan yeralt ve yüzey sular nda yüksek oranlarda bulunduğu tespit edilmiştir. Yeralt sular n n tamam na yak n indirgen özelliklerdedir ve sadece yüzeye yak n baz kesimlerde yüzey ve yağ ş sular n n kirlilikleri azalt c etkileri bulunmuştur. Kuyulardaki derinlik ve kullan m art ş kirliliklerin de artmas na sebep olmaktad r. Baz alanlarda nehir sular n n bask n debisini indirgen ve aş r kirli at k sular n oluşturduğu bulunmuştur. Küçük Menderes Havzas ile karş laşt r ld ğ nda Gediz Havzas yeralt suyu seviyeleri daha yüksek, içme ve sulama suyu kaliteleri aç s ndan da çok daha kötü durumdad r. Hatta baz alanlarda tuzluluk miktarlar jeotermal su içeriklerinin (2000-3000 µs/cm) iki kat na yak nd r. Bu durumda Yeralt Suyu Ölçüm Sistemleri Yönetmeliği gereği kuyulara sayaç tak lmas zorunluğu Küçük Menderes Havzas nda uygulanabilir olmas na rağmen Gediz havzas nda mevcut kirlilik ve kullan m durumlar dikkate al nd ğ nda uygulamada işlevselliğini yitirecektir. Bu tür alanlarda sadece belirli baz gözlem kuyular na kamu kurumlar nca sayaç tak larak izleme yap lmas ile akiferlerden yeterli veri sağland ktan sonra genele yay lmas daha uygun bir çözüm olabilir. Ayr ca, bu tür kanun ve yönetmeliklerin ç kar lmas nda daha geniş kapsam ve daha fazla veri dikkate al nd ğ nda hem daha etkin uygulanabilirlik ve kat l m sağlama hem de daha bilinçli havza yönetimi ve çal şmalar (havzaya özel yönetim) yapmak çok daha yararl olabilir.
670 TMMOB 2. İzmir Kent Sempozyumu / 28-30 Kasım 2013 1. Giriş Su kaynaklar n n istenilen zaman, mekan, kalite ve miktarda teminine yönelik olarak yaşanan s k nt lar konuya ilişkin dünya çap nda sürdürülebilir yönetim ilke ve kararlar n n al nmas n ve uygulanmas n zorunlu hale getirmiştir. Bu bağlamda, su kaynaklar içerisinde gereksinim miktar na bağl olarak büyükten küçüğe; tar m, içme-kullanma, sanayi ve enerji amaçl kullan mlar nda yeralt suyunun pay oldukça yüksek değerlerdedir. Su kaynaklar konusunda yaşanan sorunlar devletleri konuya ilişkin ortak stratejilerin belirlendiği politikalar üretmeye yönlendirmiştir. Bunlardan en önemlisi, ülkemizin Avrupa Birliği ne (AB) entegrasyonu sürecinde, su kaynaklar na ilişkin olarak sürekli geliştirilerek uygulama sonuçlar yla iyileştirilen Su Çerçeve Direktifi (SÇD) dir ki (WFD 2000/60/EC), nehir havzalar n n sürdürülebilir ve entegre bir şekilde yönetilmesinin gerekliliğini vurgulamakta ve tüm sular için çevresel hedefler belirlenmektedir. SÇD ve yeralt suyu direktifi (GWDD 2006/118/EC) antropojenik ve doğal kirlilik riski alt ndaki temsili tüm yeralt suyu kütlelerinin kimyasal durumunun değerlendirilmesi için kriterleri ortaya koyan konuya ilişkin en kapsaml çal şmalardan birisidir. Bu kapsamda, ilgili yeralt suyu kütlelerinde (ve yüzeysel sularda) doğal arkaplan seviyesinin (NBL) belirlenmesi, iyi durum a ulaşma, var olan iyi durumu korumak için kalite standartlar na göre kirlilik eğilimlerinin belirlenmesi ve iyi durumu zay flatabilecek kirleticiler için eşik değerlerin nas l belirlenebileceğini de tan mlayan birçok farkl bilgi seviyesini dikkate alan metodoloji ve rehber dökümanlar yay mlanm şt r. Yeralt suyu akiferinden al nan suyun yeri, genellikle kullanmaya bağl kirlenmiş su, akiferdeki kalan su, yağ ş sular, yüzeysel sular veya bunlar n tümünün kombinasyonunda tekrar depolanmas ile tamamlan r. Örneğin, depolanan su özellikle Bat Anadolu da baz alanlarda (Gediz, Küçük Menderes Havzas ) tar msal, evsel, endüstriyel at k sular n ve bat da deniz suyu girişimlerinin öncülüğünde gerçekleşmektedir. Gediz, Büyük Menderes, Bak rçay ve Simav gibi havzalarda doğal olarak derinlik art ş na bağl olarak yüksek oranlarda bulunan jeotermal ve eskimiş sular n bu kar ş mlara değişen oranlarda katk lar bulunmaktad r. 2. Doğal Yeralt suyu Kalitesi ve Referans Akifer Herhangi bir bileşen için doğal yeralt suyu kalitesi, atmosferik, jeolojik veya biyolojik gibi doğal süreçlerle oluşmuş çözünmüş bir element, tür veya kimyasal bileşenin derişimi anlam na gelmektedir (BRIDGE, 2013). Kavram olarak NBL yi tan mlamada tarihsel veriler, düşey profil, benzer jeolojideki yak n alanlardan ekstrapolasyon, istatistiksel metodlar ve jeokimyasal modelleme gibi çeşitli yaklaş m metodlar ile yap lm ş birçok çal şma vard r. Bir kez fiziko-kimyasal süreç bilgisini uygulayarak bir eğilim ya da korelasyonun yorumlanmas n sağlad ğ n zda, istatistiksel bir modele değil bilimsel bir modele sahipsiniz demektir (Nordstrom, 2012). Yeralt suyunda insan etkilerine ek olarak tamamen doğal olan prosesler sonucu da mevcut su kalitesi limitleri aş labilir. Anormal konsantrasyonlar n doğal olup olmad ğ ya da antropojenik kirlenmenin varl ğ n n kantitatif ve kalitatif değerlendirmesinin yap lmas na olanak sağlayan bir referans teşkil etmek üzere başlang ç (baseline) kriterine ihtiyaç vard r. Doğal prosesleri etkileyen zaman ölçekleri ve değişimlerin gerçekleştiği oranlar, su kalitesi üzerine önemli kontroller olarak bilinmektedir. Doğal yeralt suyu konsantrasyonlar, akifere giren sular ve akiferdeki su ile kaya aras ndaki reaksiyonlar n bileşik sonucudur. Doğal jeokimyasal reaksiyonlara bağl varyasyonlar, söz konusu reaksiyonlar n dinamiklerine bağl olarak genellikle geniş zaman ölçeklerinde
TMMOB 2. İzmir Kent Sempozyumu / 28-30 Kasım 2013 671 gerçekleşir. Yeralt suyunun kimyasal özellikleri, karmaş k jeolojik, jeokimyasal, hidrojeolojik ve iklimsel faktörlerin bir fonksiyonu olarak çeşitlilik gösterir. Bu durum, geniş uzaysal ve derinlik varyasyonlar nda çeşitli ölçeklerde art ş yarat r. Dolay s yla, hem bilimsel olarak hem de pratikte, akiferdeki kimyasal reaksiyonlar ve gerçekleştikleri oranlar anlamak sistemi bir bütün olarak tan mlamada önem kazanmaktad r. Gediz Havzas nda Alaşehir yerleşim alan doğusunda bulunan yeralt sular referans akifer tan mlamas na uyabilecek özelliklerdedir. Turgutlu-Alaşehir yerleşim alanlar aras nda kalan bölgede nitrat, bor ve arsenik gibi kirleticiler içme ve sulama sular kalitesi aç s ndan yüksek oranlarda bulunmaktad r. Yeralt sular n n tamam na yak n indirgen özelliklerdedir ve sadece yüzeye yak n baz kesimlerde yüzey ve yağ ş sular n n kirlilikleri azalt c etkileri bulunmuştur. Kuyulardaki derinlik ve kullan m art ş kirliliklerin de artmas na sebep olmaktad r. Buradaki doğal ve antropojenik kirliliklerin ayr mlanmas nda detayl araşt rmalara gerek vard r. Gediz ve Küçük Menderes Havzas nda nehir sular n n bask n debisini, indirgen ve aş r kirli at k sular oluşturmaktad r. Küçük Menderes Havzas ile karş laşt r ld ğ nda Gediz Havzas yeralt suyu seviyeleri daha yüksek, içme ve sulama suyu kaliteleri aç s ndan da çok daha kötü durumdad r. Hatta, baz alanlarda tuzluluk miktarlar jeotermal su içeriklerinin (2000-3000 µs/cm) iki kat na yak nd r. Bu durumda Yeralt Suyu Ölçüm Sistemleri Yönetmeliği gereği kuyulara sayaç tak lmas zorunluğu Küçük Menderes Havzas nda uygulanabilir olmas na rağmen Gediz havzas nda mevcut kirlilik ve kullan m durumlar dikkate al nd ğ nda uygulamada işlevselliğini yitirebilir. Bu tür alanlarda sadece belirli baz gözlem kuyular na kamu kurumlar nca sayaç tak larak izleme yap lmas ile akiferlerden yeterli veri sağland ktan sonra genele yay lmas daha uygun bir çözüm olabilir. 3. Akifer Al konma Süresinin Önemi Akiferler al konma sürelerine bağl olarak temel anlamda 3 e ayr lmaktad r. Bunlar; yeni, eski ve palaeo sulard r. S ğ ve/veya h zl sirküle olan 50 yaş ndan genç ve Yeni Su olarak adland r lan akiferlerdeki yeralt sular içme suyunun ana kaynağ n teşkil eder. Bu sular çekim alanlar n n bulunduğu aktif yükleme/deşarj alanlar n n hidrojeolojik çevreyi oluşturan k sm n n özellikle önemli bir parças d r. Bu nedenle, s ğ akiferlerdeki taş nmay karakterize edecek izleyici metodu baseline değerlerde karş m za ç kacak olaylarla ilgilenmemiz konusunda önemli rol oynayacakt r. Yine de bu zor ve zaman zaman çelişkili bir iştir. Zira, ilgilenilen akiferdeki gerçek doğal kalitenin belirlenmesi zordur ve/veya bu sular hali haz rda kirletilmiş olmas na rağmen doğal özellikleri nedeniyle kalitesinin maskelenmesi söz konusu olabilmektedir. Günümüzde, yeralt suyu kalitesini düşüren birçok madde 200 y l boyunca gelişen sanayileşme ile ortaya ç km şt r. Eski Sular endüstriyel zamanlar s ras nda s zm ş olan sular temsil etmektedir. Dolay s yla, bu zaman diliminden önce s zan sular n saf ve kirlilik içermediği düşünülebilir. Eski yeralt sular n n kalitesi çözücü (su) ve akifer materyali aras ndaki zamana bağl jeokimyasal reaksiyonlar üzerinden belirlenir. Yeralt suyu al konma süresi uzad kça, su kaya aras ndaki temas zaman artar ve su kalitesi ölçeği genişler. Palaeo sular ise, son buzul çağ nda ya da daha öncesinde yüklenen sulard r ve 10000 y ldan daha önce s zan, farkl iklimsel ve hidrojeolojik koşullarda meydana gelen sular olarak tan mlanmaktad r. Palaeo sular n kalitesi bazen çok yüksek olmas na rağmen Avrupa da olduğu üzere içme suyu tedariğinde çok küçük bir rol oynayabilir. Ne var ki, s ğ akiferlerde artan kirliliğin bir sonucu olarak, bu gibi yüksek kaliteli rezervlerin kullan lmas konusunda
672 TMMOB 2. İzmir Kent Sempozyumu / 28-30 Kasım 2013 çevresel bask lar artacakt r. Çok düşük yenilenme oranlar na sahip bu sular n tan mlanmas gerekmektedir. Akiferlerin al konma sürelerinin biliniyor olmas, kalite parametrelerinin NBL değerlerinin belirlenmesinde ve özellikle doğal ve insan kaynakl bask ve etkilerin ayr mlanmas nda kolayl k sağlamaktad r. Ör; sekiz AB ülkesinden gelen 400 yeralt suyu örneğinde toplam organik karbon ölçümleri yap lm ş ve bu ülkelerin dördünden gelen tam olarak 250 yeralt suyu örneğindeki filtrelenmiş örneklerdeki çözünmüş organik karbon analiz edilmiştir. TOC 2.7 mg CL -1 'lik medyan konsantrasyonunda ve 0.1-59.4 mg CL -1 aral ğ nda bulunmuştur. Bu rakamlar yüksek organik karbon değerlerinin eski döneme ait saf akiferlerde bazen yerel olarak bulunabileceğini göstermiştir. 4. K y Filtrasyonu ile Yeralt Sular n n Beslenmesi ve Deniz Suyu Girişiminin Azalt lmas Kirlenmiş olan yeralt suyunun kalitesinin artt r lmas nda halen kullan lmakta olan reaktif bariyerlere benzer olarak k y filtrasyonu, suyun kirletici yükünün adsorpsiyon, fizikokimyasal filtrasyon ve biyodegredasyon gibi proseslerden pasif olarak geçmesini sağlamakta ve sürekli olarak ayn kalitede ve kalitesi daha kolay artt r labilir bir su üretmeyi sağlamaktad r. Su kalitesi, akifer mineralojisi, akiferin şekli, yüzeysel suyun kalitesi (oksijen, nitrat, ), yüzeysel ve yeralt suyu çevresindeki organik madde tipleri ve havzalardaki arazi kullan m gibi faktörlerden etkilenmektedir. K y filtrasyonu ile sudaki ask da kat maddelerin, biyolojik olarak parçalanabilen bileşiklerin, bakterilerin, virüslerin ve parazitlerin giderilmesi, adsorplanabilen inorganik bileşiklerin bir k sm n n giderilmesi ve s cakl k değişimlerinin ve k y filtrat nda bulunan çözünmüş bileşiklerin konsantrasyonlar n n dengelenmesi sağlanabilir. Sertlik, amonyum ve çözünmüş demir ve mangan konsantrasyonlar ndaki art şlar ile hidrojen sülfit ve diğer sülfür bileşiklerinin oluşumunda redoks koşullar n n değişiminin sonucu olarak gözlemlenen art şlar k y filtrasyonun su kalitesi üzerindeki istenmeyen etkileri aras ndad r. Dünyan n birçok ülkesinde; yüksek hidrolik geçirgenliğe sahip alüvyon akiferler, s ğ yeralt suyu ç kar lmas na kolayl k sağlamas, yüksek üretim kapasitesi ve talep alanlar na yak nl ğ aç s ndan su üretimi için tercih edilmektedir. Nehirlerden s zan sudan elde edilen yeralt suyu, içme suyunun; Slovakya da %50, Almanya da %16, Hollanda da ise %5 ini oluşturmaktad r. Avrupa da nehirler ve göllerdeki k y filtrasyon alanlar çoğunlukla birkaç haftal k veya birkaç ayl k al konma süreleri için dizayn edilmektedir. Burada hedef, klor eklemesine gerek kalmadan küçük bir ek ar tma sonras nda dağ t labilecek yüksek kaliteli ve biyolojik olarak sabit bir su üretmek amac yla, biyolojik olarak parçalanabilen çözünmüş organik karbonun, patojenlerin ve parçalanabilen iz organik kirleticilerin yüzeysel sudan ar nd r lmas d r. Kuzey Amerika da, daha yayg n nehir k y filtrasyon alanlar birkaç saatten günlere, çoğunlukla birkaç haftaya kadar değişen aral klardaki al konma sürelerinde dizayn edilmiştir. Kuzey Amerika uygulamalar nda k y filtrasyonu mikroorganizma, partikül ve baz çözünmüş organik karbonlar için sadece bir anl k ar tma olarak görülürken, Avrupa da genellikle tüm ar tman n önemli bir parças olarak kabul edilmekte bu da felsefi bir fark teşkil etmektedir. Avrupa yaklaş m n n bir örneği de halk n yeralt suyu kaynağ n n büyük ölçüde k y filtrasyon ve yeralt suyu reşarj na dayand ğ Berlin şehrinde görülmektedir. 220 milyon m 3 /y ll k suyun yaklaş k %70 i bu kaynaklardan sağlanmaktad r (doğal yeralt suyu reşarj ndan kalanlarla
TMMOB 2. İzmir Kent Sempozyumu / 28-30 Kasım 2013 673 birlikte ~ %56 s k y filtrasyonundan %14 ü de yeralt suyu enjeksiyonundan). Yak nlarda birkaç nehir ve göl olmas na rağmen Berlin de hiçbir yüzeysel su direkt olarak kullan lmam şt r ve 19. yüzy ldan beri taze yeralt suyu üretmek için birkaç ayl k al konma sürelerine sahip k y filtrasyonu uygulanmaktad r (Grünheid vd. 2005). Yoğun nüfuslu ve endüstriyelleşmiş bir bölge olan Duesseldorf ta ise 1870 den beri kullan lmaktad r. Geniş bir k y alan na sahip olan ülkemizde at k sular n tekrar kullan m nda ve deniz suyu girişimlerinin azalt lmas nda k y filtrasyonunun kullan lmas büyük avantajlar sağlayabilir. 5. Sonuç ve Değerlendirme Sürdürülebilir bir yeralt suyu yönetimi konuya bak ş aç s ndan mevcut teknolojik bilgi ve imkanlar kullanmaya kadar bir çok bileşeni ak lc ve bütünleşik uygulamalar ile kullanmay gerektirmektedir. Ortamdaki doğal dengeleri anlamadan yap land r lan her türlü uygulama, dengelerin aksi yönünde ise yüksek emek, zaman, ekonomi ve doğal denge şartlar nda yaşayan canl hayat n kay plar na neden olur. Su kalitesindeki doğal ve insan kaynakl değişimlerin ayr t edilebilmesinde yeralt sular kalite parametrelerinin doğal konsantrasyonlar n n kesin tespitine ihtiyaç duyulmaktad r. Mevcut incelemelerin sonuçlar, tekil örnekler ya da istatistiki işlemler ile NBL tespitlerinin ne kadar zor olduğunu göstermektedir. Dolay s yla, bir suyun hangi kapsamda kirlilik içermediğine karar verebilmek için, hidrojeolojik bağlamda yeralt suyu kalitesi üzerine kavramsal bir jeokimyasal anlay şa ihtiyaç duyulmaktad r. Sürdürülebilir yeralt suyu yönetiminde; yeralt suyu kütlelerinin kalite parametrelerinde NBL lerin tespiti edilmesi ve kontrolleri için kriterlerin oluşturulmas, referans akifer tan mlamalar, bu referans akiferlerdeki su kütlelerinde kalite eğilimlerinin belirlenmesi ve bu parametrelerde etkiler sonucunda gelecekteki değişimlerin projeksiyonunu öngörebilmek için modellemelerin yap lmas temel çal şma konular n oluşturmaktad r. Yüksek kaliteli sular n korunarak, sürdürülebilir gelişimine katk da bulunacak şekilde tüm yeralt suyu ile ilişkili mevzuat destekleyecek su politikalar n n oluşturulmas ise bu temel çal şmalar ile birlikte geliştirilmesi gereken bir diğer önemli husustur. Bu bağlamda, bilimsel araç ve yaklaş mlar ile tespit edilen doğal su kalitesini oluşturan şartlar n, su kalitesi yönetimi ve politikas nda gelişmiş bir anlay ş n oluşturulmas nda başar yla kullan labilmesinde politika yap c lar, karar mercileri ve son kullan c lar ile fikir al şverişinin önemli de göz ard edilmemelidir. Kaynaklar AB Su Çerçeve Direktifi, Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council establishing a framework for the Community action in the field of water policy, WFD 2000/60/EC, http://ec.europa.eu/ BRIDGE, 2013. Background criteria for the IDentification of Groundwater Thresholds http://nfp-at.eionet.europa.eu/irc/eionet-circle/bridge/info/data/en/index.htm Accessed 15 January 2013. Directive 2006/118/EC, GroundWater Daughter Directive (GWDD). Directive of the European Parliament and of the Council of 12 December 2006 on the Protection of Groundwater against Pollution and Deterioration, OJ L372, 27 Dec 2006; 2006.p. 19 31GWDD 2006/118/EC. Edmunds, W.M. ve Shand, P., Natural Groundwater Quality, ed., Edmunds, W.M. ve Shand., Blackwell Ltd. ISBN: 978-14051-5675-2, 2008.
674 TMMOB 2. İzmir Kent Sempozyumu / 28-30 Kasım 2013 Grunheid, S., Amy, G., and Martin Jekel, 2005, Removal of bulk dissolved organic carbon (DOC) and trace organic compounds by bank filtration and artificial recharge, Department of Water Quality Control, Institute for Environmental Engineering, Technical University Berlin, Sekr. KF 4, Strasse des 17. Juni 135, 10623 Berlin, Germany. UNESCO-IHE Institute for Water Education, Westvest 7, 2601 DA Delft, The Netherlands. Nordstrom, D. K., 2012. Models, Validation, and Applied Geochemistry: Issues in Science, Communication, and Philosophy, Applied Geochem., 27,1899 1919.