ULUABAT GÖLÜ’NÜN HİDRODİNAMİK MODELLENMESİ Seher Sonay SARMAŞIK ULUABAT GÖLÜ SU KALİTESİNİN MODELLENMESİNDE KROM VE NİKEL METALLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ Saadet HACISALİHOĞLU T.C. ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ULUABAT GÖLÜ SU KALİTESİNİN MODELLENMESİNDE KROM VE NİKEL METALLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ Saadet HACISALİHOĞLU Prof. Dr. Feza KARAER (Danışman) DOKTORA TEZİ ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI BURSA – 2016 U.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, tez yazım kurallarına uygun olarak hazırladığım bu tez çalışmasında;  tez içindeki bütün bilgi ve belgeleri akademik kurallar çerçevesinde elde ettiğimi, görsel, işitsel ve yazılı tüm bilgi ve sonuçları bilimsel ahlak kurallarına uygun olarak sunduğumu,  başkalarının eserlerinden yararlanılması durumunda ilgili eserlere bilimsel normlara uygun olarak atıfta bulunduğumu,  atıfta bulunduğum eserlerin tümünü kaynak olarak gösterdiğimi,  kullanılan verilerde herhangi bir tahrifat yapmadığımı,  ve bu tezin herhangi bir bölümünü bu üniversite veya başka bir üniversitede başka bir tez çalışması olarak sunmadığımı beyan ederim. 28/09/2016 Saadet HACISALİHOĞLU ÖZET Doktora Tezi ULUABAT GÖLÜ SU KALİTESİNİN MODELLENMESİNDE KROM VE NİKEL METALLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ Saadet HACISALİHOĞLU Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Çevre Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Feza KARAER Çalışma alanımız Uluabat Gölü’nde, Ağustos 2013 – Temmuz 2014 tarihleri arasında göl içerisinde on noktadan, göle giriş ve çıkış yapan akarsulardan ve beş farklı noktasal kaynaktan aylık su, sediment ve plankton örnekleri toplanmış, çeşitli fizikokimyasal analizler ve krom-nikel metallerinin konsantrasyonları belirlenmiştir. Ölçülen su ve sediment kalitesi parametrelerinin konsantrasyon dağılımları, Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) modeli yardımı ile değerlendirilmiştir. Su, sediment ve plankton örneklerindeki metal konsantrasyonları (Cr-Ni), Delft3D modeli kullanılarak modellenmiştir. Çalışmada, bilgisayar destekli modelleme aracı olarak “WL/Delft Hydraulics” bağımsız araştırma enstitüsü tarafından geliştirilen Delft3D modüler modelleme sisteminin 3.28.10 sürümü kullanılmıştır. Delft3D-FLOW (hidrodinamik modül) ve Delft3D-WAQ (su kalite modülü) modüllerinin bir arada kullanılması ile Uluabat Gölü için, dinamik su kalite modelleme çalışması gerçekleştirilmiştir. Hidrodinamik modelleme neticesinde, akım hızlarının göle giren/çıkan debilerden lokal etkiler dışında etkilenmediği gözlenmiş olup, yıl boyunca etkili olan rüzgarın göl yüzeyinde bölgesel türbülanslar oluşturduğu ve gölde karışım sağladığı gözlenmiştir. Su kalitesi modellemesi çalışmaları neticesinde, farklı senaryolar oluşturulmuş, bu senaryolar ışığında gölde metal kirliliği seviyelerinin değişimleri değerlendirilmiş, muhtemel sonuçlar yorumlanmıştır. Anahtar kelimeler: Uluabat Gölü, Su Kalitesi, Modelleme, Delft-3D. 2016, xii + 189 sayfa. i ABSTRACT PhD Thesis ASSESSMENT OF CHROMIUM AND NICKEL IN MODELING OF WATER QUALITY OF ULUABAT LAKE Saadet HACISALİHOĞLU Uludağ University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Environmental Engineering Supervisor: Prof. Dr. Feza KARAER Lake Uluabat is our study work, between August 2013 - July 2014, water, sediment and plankton samples were collected each month, from ten points in the lake, input and output streams of the lake and five different point sources. Various physicochemical analysis were made and chromium-nickel metal concentrations were determined. The concentration distribution of water and sediment quality parameters was evaluated with the help of Geographic Information System (GIS) model. Metal concentrations (Cr-Ni) in plankton samples, were modeled using Delft3D model. The 3.28.10 version of Delft3D modular modeling system developed by “WL/Delft Hydraulics” independent research institution has been used as computer aided modeling tool in the thesis. Dynamic water quality modeling for the Lake Uluabat has been realized through the use of Delft3D-FLOW (hydrodynamic module) and Delft3D-WAQ (water quality module) modules together. According to the results of hydrodynamic model studies, it has been observed that the velocities are not affected except for local impacts by inflows and outflows in the lake; it has also been noted that the wind effect throughout the year creates turbulences on the lake surface, thus leading to mixture in the lake. As a result of water quality modeling, different scenarios were created. According to these scenarios, the change of metal pollution levels in the lake has been evaluated, the likely consequences are interpreted. Key words: Lake Uluabat, Water Quality, Modelling, Delft-3D. 2016, xii + 189 pages. ii ÖNSÖZ ve TEŞEKKÜR “Uluabat Gölü Su Kalitesinin Modellenmesinde Krom ve Nikel Metallerinin Değerlendirilmesi” isimli tez çalışması, Uludağ Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu Başkanlığı OUAP-2013/6 nolu projeden edinilen maddi destek sayesinde bölümümüze kazandırılan yazılım ile tamamlanmıştır. Öncelikle beni iyi bir insan olarak yetiştirmek için ellerinden gelen her şeyi yapan sevgili anneme ve babama, her zaman yanımda olan, hayattaki en büyük destekçilerim canım kardeşlerime, Yüksek öğrenimim boyunca değerli fikirlerinden ve yardımlarından faydalandığım, çeşitli projelere beni dahil ederek, farklı bir çalışma alanının önemde açılmasını sağlayan danışman hocam Prof. Dr. Feza KARAER’e, Ayrıca, çalışmamın her aşamasını yakından takip eden, görüş ve önerileriyle yol gösteren değerli hocalarım Prof. Dr. Hüseyin S. BAŞKAYA ve Prof. Dr. Erdem A. ALBEK’e, özellikle CBS konusunda beni yönlendiren ve kendimi geliştirmemi sağlayan, zamanını esirgemeden yardımcı olan sevgili hocam Doç. Dr. Ertuğrul AKSOY’a, Modelleme çalışmasında yardımlarını esirgemeyen sevgili arkadaşım Sonay ONUR’a, arazi ve laboratuar çalışmalarında önemli desteklerini gördüğüm öğrencilerim Fatma Nur EVİRGEN ve Doğan GÖKAY’a, Son olarak da doktora öğrenimim boyunca maddi ve manevi olarak büyük güven ve destek veren, gösterdiği sabır ile her daim yanımda olan değerli eşim Talat HACISALİHOĞLU’na, Sonsuz teşekkür ederim. Saadet HACISALİHOĞLU 28/09/2016 iii İÇİNDEKİLER Sayfa Özet ………………………………………………………………………... ii Abstract ……………………………………………………………………. iii Önsöz ve Teşekkür ………………………………………………………… iv Simgeler ve Kısaltmalar Dizini ……………………………………………. vii Şekiller Dizini ……………………………………………………………... viii Tablolar Dizini …………………………………………………………….. xi 1. GİRİŞ …………………………………………………………………. 1 2. KAYNAK ARAŞTIRMASI ………………………………………… 3 2.1. Uluabat Gölü Genel Özellikleri .........………………………….... 3 2.2. Metaller ve Özellikleri ..........…………………………………….. 4 2.2.1. Krom ……………………….............................................. 7 2.2.2. Nikel ............................................………………………… 8 2.3. Coğrafi Bilgi Sistemi Uygulamaları ..............................………….. 8 2.4. Yüzeysel Sular İçin Matematiksel Modelleme Yaklaşımı ………….. 9 2.5. Model Kalibrasyonu, Doğrulaması ve Performans Değerlendirilmesi. 16 2.5.1. Hidrodinamik Modelleme …….............................................. 16 2.5.1.1. Göllerde Vejetasyon .............................................. 18 2.5.2. Su Kalite Modellemesi ……….............................................. 20 3. MATERYAL VE YÖNTEM ………………………………………… 22 3.1. Örnekleme Programı .....…………………………………………... 22 3.2. Örnek Alma Noktaları ………………………………………………. 22 3.3. Örnek Alma Metodu ve Örnekleyiciler …………………………… 24 3.4. Suda Ölçülen Fiziksel ve Kimyasal Parametrelerin Analizi............... 25 3.5. Sedimentte Ölçülen Fiziksel ve Kimyasal Parametrelerin Analizi..... 26 3.6. Ağır Metal Analizleri .....................................…………………… 27 3.6.1. Örneklerin Analize Hazırlanması ......................................... 27 3.6.1.1. Suda Çözünmüş, Partikül Maddeye Tutunmuş ve Sedimentteki Ağır Metallerin Analize Hazırlanması........... 27 3.6.1.2. Sedimentte Bulunan Ağır Metal Fraksiyonlarının Analize Hazırlanması ..................................................... 27 3.6.2. Ağır Metal Tayini ve ICP-OES Cihazı Çalışma Prensibi ........ 28 3.7. Veri Değerlendirme Yöntemleri …………………………….......... 30 3.7.1. Coğrafi Bilgi Sistemleri ile Su ve Sediment Kalitesi Parametrelerinin Haritalandırılması ......................................... 30 3.7.2. Ölçüm Sonuçlarının İstatistiksel Analizi................................. 33 3.7.3. Ölçüm Sonuçlarının Standart Değerler ile Karşılaştırılması.... 33 3.7.4. Uluabat Gölü Ötrofikasyon Seviyesinin Belirlenmesi.............. 33 3.7.5. Delft-3D Modelleme Programı ............................................. 34 iv 3.7.5.1. Delft-3D Flow Modülü .............................................. 35 3.7.5.2. Delft-3D WAQ Modülü .............................................. 40 3.7.6. Su Kalite Model Performansını Değerlendirme Yöntemi......... 43 4. ARAŞTIRMA BULGULARI ..………………………………………. 46 4.1. Uluabat Gölü Su ve Sediment Kalitesi Ölçüm Sonuçlarının Değerlendirilmesi ................……………………………………... 46 4.2. Uluabat Gölü Su ve Sediment Kalitesi Ölçüm Sonuçlarının İstatistiksel Analizi .........…………………………………………. 56 4.3. Uluabat Gölü Su ve Sediment Kalitesi Ölçüm Sonuçlarının GIS ile Değerlendirilmesi ..........…………………………………………. 62 4.4. Uluabat Gölü Trofik Seviyesinin Belirlenmesi .………………….. 66 4.5. Noktasal Kaynaklardan Gelen Kirletici Yüklerin Hesabı .………... 67 4.6. Su, Sediment ve Planktonda Ölçülen Cr ve Ni Konsantrasyonlarının Değerlendirilmesi ...........…………………………………………. 71 4.7. Delft3D-Flow Modülü Uygulaması için Giriş Dosyalarının Hazırlanması ................................................................................ 83 4.7.1. Uluabat Gölü Su Bütçesi ……………………………………. 83 4.7.2. Uluabat Gölü Su Seviyesi .........…………………………… 87 4.7.3. Uluabat Gölü Su Sıcaklığı …………………………………. 88 4.7.4. Meteorolojik Veriler ………………………………………… 89 4.7.5. Uluabat Gölü Grid Ağı ……………………………………… 91 4.7.6. Uluabat Gölü Batimetri Haritası .………………………… 93 4.7.7. Uluabat Gölü Taban Pürüzlülüğü Durumu…………………… 95 4.7.8. Uluabat Gölü’nde Delft3D-Flow Modülü Uygulaması ....... 97 4.7.9. Hidrodinamik Model Kalibrasyonu ve Doğrulaması …….. 103 4.8. Delft3D-WAQ Modülü Uygulaması için Giriş Dosyalarının Hazırlanması ..................…………………………………………. 108 4.8.1. Delft3D-WAQ Modülü Başlangıç Koşulları …….................... 109 4.8.2. Metal Proseslerinin Tanımlanması …………......................... 111 4.8.2.1. Adsorbe Olmuş Maddelerin Sedimantasyonu (Sed_HM)...................................................................... 111 4.8.2.2. Adsorbe Olmuş Maddelerin Resüspansiyonu (Res_HM)....................................................................... 112 4.8.2.3. Ağır Metallerin Dağılımları (PARTWK_i ve PARTS1/2_i)........................................................................ 113 4.8.2.4. Yüzey Sedimentinin Kompozisyonu............................ 115 4.8.3. DELFT3D-WAQ Modülünün Kalibrasyon ve 125 Doğrulaması…………............................................................ 4.8.3.1. Su Kolonundan Sedimente Geçen Ağır Metal Akılarının Belirlenmesi ................................................... 126 4.8.3.2. Su Kalite Modeli Kalibrasyonu ve Değerlendirmesi..... 128 4.8.3.3. Su Kalite Modeli Doğrulaması ve Değerlendirmesi...... 139 v 4.8.4. Geliştirilen Senaryoların Değerlendirilmesi.............................. 147 5. SONUÇLAR...................................………………………………………. 164 KAYNAKLAR...................................………………………………………. 173 ÖZGEÇMİŞ.......................................………………………………………. 187 vi SİMGELER ve KISALTMALAR DİZİNİ Simgeler Açıklama Fx x doğrultusundaki Reynolds gerilmesi Fy y doğrultusundaki Reynolds gerilmesi h Toplam su derinliğini, Mx x doğrultusundaki çökelme ya da dış kaynaklara bağlı momentum My y doğrultusundaki çökelme ya da dış kaynaklara bağlı momentum Px x doğrultusundaki basınç bileşeni Py y doğrultusundaki basınç bileşeni S Deşarja ya da su çekilmesine, yağışa ve buharlaşmaya bağlı birim alan başına katkı u x doğrultularında derinlik ortalamalı hız bileşeni v y doğrultularında derinlik ortalamalı hız bileşeni ζ Su yüzeyi kotunu, νv Dikey Eddy viskozite katsayısını, ω Sigma koordinat sisteminde dikey hız bileşenini n Manning katsayısı ks Nikuradse pürüzlülük uzunluğu CFLwave Courant sayısı Δt Zaman aralığı g Yerçekimi ivmesi H Yerel su derinliği Δx x doğrultusundaki grid ağı boyutu Δy y doğrultusundaki grid ağı boyutu ρ su yoğunluğu ζ su seviyesi Kısaltmalar Açıklama DEM Sayısal Yükseklik Modeli DMİ Devlet Meteoroloji İşleri DSİ Devlet Su İşleri EİEİ Elektrik İşleri Etüt İdaresi GPS Küresel Konumlama Sistemi GIS Coğrafi Bilgi Sistemleri MKP Mustafakemalpaşa NOAA Amerikan Ulusal Okyanus ve Atmosfer Dairesi USACE Amerikan Askeri Mühendisleri Birliği USEPA Amerikan Çevre Koruma Ajansı USGS Amerikan Jeolojik İnceleme Kurumu RMSE Ortalama Karekök Hatası RRMSE Relatif Ortalama Karekök Hatası vii ŞEKİLLER DİZİNİ Sayfa Şekil 2.1. Doğal sulardaki çözünmüş ve askıda katı maddeye tutunmuş halde bulunan metal türleri ..............……………………………………………… 6 Şekil 2.2. Göllerde zonasyon ..........................…………………………….. 18 Şekil 3.1. Uluabat Gölü Örnekleme Noktaları ....…………........………….. 23 Şekil 3.2. Su, sediment ve plankton örnekleyicilerinin kullanımı sırasında çekilen fotoğrafları …………...................................................................... 25 Şekil 3.3. Uluabat Gölü 1:25000 ölçekli topoğrafik haritası ve tampon bölge kapsamı …................................................................................................... 32 Şekil 3.4. Uluabat Gölü tampon bölge uydu görüntüsü …………………... 32 Şekil 3.5. Delft-3D yazılımının modülleri …………………………………. 35 Şekil 3.6. Delft-3D Flow modülünün kullanımı ………………………..... 36 Şekil 3.7. Hidrodinamik yazılımın derinlik elemanları …………………… 37 Şekil 4.1. Su kalitesi parametrelerinin aylık değişimi ........ ………………. 53 Şekil 4.2. Sediment kalitesi parametrelerinin aylık değişimi ……………… 54 Şekil 4.3. Su kalitesi parametrelerinin örnekleme noktalarına göre dağılımı... 64 Şekil 4.4. Sediment kalitesi parametrelerinin örnekleme noktalarına göre dağılımı ....................................................................................................... 65 Şekil 4.5. Uluabat Gölü trofik durum indeksi ……………........................ 66 Şekil 4.6. Uluabat Gölü noktasal kaynaklara ait debi değerlerinin değişimi.... 68 Şekil 4.7. Uluabat Gölü giriş ve çıkış su kaynaklarına ait debi değişimleri….. 68 Şekil 4.8. Metal fraksiyonları aylık değişimleri …....................………….. 74 Şekil 4.9. Cr ve Ni Konsantrasyonlarının Örnekleme Noktalarına Göre Dağılımı ....................................................................................................... 82 Şekil 4.10. Uluabat Gölü Günlük Su Seviyesi Değişimi …………................. 88 Şekil 4.11. Uluabat Gölü Su Sıcaklığı Değişimi ........................…………. 88 Şekil 4.12. DMİ Karacabey İstasyonu Sıcaklık, Yağış, Buharlaşma Değişimi. 90 Şekil 4.13. Uluabat Gölü Sınır Alan ‘Land Boundary’ Dosyası .....…………. 91 Şekil 4.14. Uluabat Gölü ‘Grid’ Dosyası …………..................……………... 92 Şekil 4.15. Uluabat Gölü Eş Yükselti Eğrileri ……...........................……….. 94 Şekil 4.16. Model Araçları ile oluşturulan Uluabat Gölü Batimetri Haritası.... 94 Şekil 4.17. QUICKIN modülünde oluşturulan Uluabat Gölü Batimetri Haritası............................................................................................................. 95 Şekil 4.18. Uluabat Gölü Vejetasyon Durumu ……………...................... 96 Şekil 4.19. Derinlik Ortalamalı Simülasyon Akım Hızı Haritaları ……… 100 Şekil 4.20. Örnek Alma Günlerinde Simüle Edilmiş Su Sıcaklığı Haritaları... 103 Şekil 4.21. Uluabat Gölü’nde ölçülen ve tahmin edilen su seviyesi değerlerinin karşılaştırılması (1. İstasyon)....................................…………… 104 Şekil 4.22. Uluabat Gölü’nde ölçülen ve tahmin edilen su seviyesi değerlerinin karşılaştırılması…………............................................................ 105 viii Şekil 4.23. Uluabat Gölü’nde ölçülen ve tahmin edilen göl su sıcaklığı değerlerinin karşılaştırılması …………............................................................. 106 Şekil 4.24. Uluabat Gölü’nde ölçülen ve tahmin edilen göl su sıcaklığı değerlerinin karşılaştırılması …………............................................................ 107 Şekil 4.25. Su kalite modülü kalibrasyon ve doğrulama prosedürü………….. 125 Şekil 4.26. Partikül halindeki Cr ve Ni için kalibrasyon grafiği....…………... 130 Şekil 4.27. Sedimentteki Cr ve Ni için kalibrasyon grafiği...........................… 131 Şekil 4.28. Su kalite model kalibrasyonu ve ölçüm sonuçları (Cr-çözünmüş).. 132 Şekil 4.29. Su kalite model kalibrasyonu ve ölçüm sonuçları (Cr-partikül)..... 133 Şekil 4.30. Su kalite model kalibrasyonu ve ölçüm sonuçları (Cr-sediment)... 134 Şekil 4.31. Su kalite model kalibrasyonu ve ölçüm sonuçları (Ni-çözünmüş).. 135 Şekil 4.32. Su kalite model kalibrasyonu ve ölçüm sonuçları (Ni-partikül)..... 136 Şekil 4.33. Su kalite model kalibrasyonu ve ölçüm sonuçları (Ni-sediment)... 137 Şekil 4.34. Su kalite model doğrulaması ve ölçüm sonuçları (Cr-çözünmüş).. 140 Şekil 4.35. Su kalite model doğrulaması ve ölçüm sonuçları (Cr-partikül)...... 141 Şekil 4.36. Su kalite model doğrulaması ve ölçüm sonuçları (Cr-sediment).... 142 Şekil 4.37. Su kalite model doğrulaması ve ölçüm sonuçları (Ni-çözünmüş).. 143 Şekil 4.38. Su kalite model doğrulaması ve ölçüm sonuçları (Ni-partikül)...... 144 Şekil 4.39. Su kalite model doğrulaması ve ölçüm sonuçları (Ni-sediment).... 145 Şekil 4.40. Mevcut durum ve geliştirilen senaryoların Çözünmüş-Cr model sonuçlarının karşılaştırılması …………............................................................ 150 Şekil 4.41. Mevcut durum ve geliştirilen senaryoların Partiküler-Cr model sonuçlarının karşılaştırılması....…………......................................................... 151 Şekil 4.42. Mevcut durum ve geliştirilen senaryoların Sediment-Cr model sonuçlarının karşılaştırılması...........................….............................................. 152 Şekil 4.43. Mevcut durum ve geliştirilen senaryoların Çözünmüş-Ni model sonuçlarının karşılaştırılması............................................................................. 153 Şekil 4.44. Mevcut durum ve geliştirilen senaryoların Partiküler-Ni model sonuçlarının karşılaştırılması............................................................................ 154 Şekil 4.45. Mevcut durum ve geliştirilen senaryoların Sediment-Ni model sonuçlarının karşılaştırılması............................................................................. 155 Şekil 4.46. Mevcut durum (a) ve S1(b), S2(c), S3(d), S4(e) senaryoları için simüle edilmiş Çözünmüş Cr konsantrasyonlarının 16 Ocak 2014 tarihine ait alansal değişim haritaları................................................................................... 158 Şekil 4.47. Mevcut durum (a) ve S1(b), S2(c), S3(d), S4(e) senaryoları için simüle edilmiş Partiküler Cr konsantrasyonlarının 16 Ocak 2014 tarihine ait alansal değişim haritaları................................................................................... 159 Şekil 4.48. Mevcut durum(a) ve S1(b), S2(c), S3(d), S4(e) senaryoları için simüle edilmiş Sediment Cr konsantrasyonlarının 16 Ocak 2014 tarihine ait alansal değişim haritaları................................................................................... 160 Şekil 4.49. Mevcut durum(a) ve S1(b), S2(c), S3(d), S4(e) senaryoları için simüle edilmiş Çözünmüş Ni konsantrasyonlarının 16 Ocak 2014 tarihine ait alansal değişim haritaları................................................................................... 161 Şekil 4.50. Mevcut durum(a) ve S1(b), S2(c), S3(d), S4(e) senaryoları için simüle edilmiş Partiküler Ni konsantrasyonlarının 16 Ocak 2014 tarihine ait ix alansal değişim haritaları................................................................................... 162 Şekil 4.51. Mevcut durum(a) ve S1(b), S2(c), S3(d), S4(e) senaryoları için simüle edilmiş Sediment Ni konsantrasyonlarının 16 Ocak 2014 tarihine ait alansal değişim haritaları................................................................................... 163 x TABLOLAR DİZİNİ Sayfa Tablo 3.1. Uluabat Gölü örnekleme noktaları koordinat bilgileri ................. 24 Tablo 3.2. Delft-3D WAQ başlangıç koşulları parametreleri ve birimleri…… 42 Tablo 3.3. Model Performans Sınıfları.....................................................…… 45 Tablo 4.1. Uluabat Gölü su kalitesi mevsimsel değerleri .....………………. 46 Tablo 4.2. Uluabat Gölü sediment kalitesi mevsimsel değerleri …..……….. 47 Tablo 4.3. Uluabat Gölü su kalitesi aylık değişimi ….................................. 50 Tablo 4.4. Uluabat gölü sediment kalitesi aylık değişimi …...............…… 51 Tablo 4.5. Yüzeysel Su Kalitesi Yönetimi Yönetmeliği ….......................… 55 Tablo 4.6. Su Kirliliği Kontrol Yönetmeliği, Kıtaiçi Su Kaynaklarının Sınıflarına Göre Kalite Kriterleri ……........................................................... 55 Tablo 4.7. Su kalitesi parametreleri anova tablosu …………….................. 57 Tablo 4.8. Sediment kalitesi parametreleri anova tablosu ..................……... 59 Tablo 4.9. Sediment kalitesi parametrelerinin birbirleri ile ilişkilerini gösteren r korelasyon katsayısı değerleri …....................................……….. 60 Tablo 4.10. Su kalitesi parametrelerinin birbirleri ile ilişkilerini gösteren r korelasyon katsayısı değerleri ……………................................................... 61 Tablo 4.11. Çalışma dönemine ait aylık ortalama debi değerleri ................ 67 Tablo 4.12. Noktasal kaynaklara ait su kalitesi parametreleri istatistiksel değerleri …...................................................................…………………….. 70 Tablo 4.13. Kirletici kaynaklara ait yıllık toplam kirletici yükleri ……….. 71 Tablo 4.14. Uluabat Gölü metal konsantrasyonlar göl ortalamaları ve değişimleri ..........................................................…………………………… 72 Tablo 4.15. Metallerin çözünmüş formdaki konsantrasyonları ile suyun fizikokimyasal özellikleri arasındaki r korelasyon katsayıları ....…………… 76 Tablo 4.16. Askıda katı maddeye tutunmuş halde bulunan metaller ile diğer parametrelerin ilişkilerini gösteren r korelasyon katsayıları .....………………. 76 Tablo 4.17. Su ve sediment kalitesi parametreleri ile sedimentteki toplam metaller arasındaki r korelasyon katsayıları ……................................…….. 77 Tablo 4.18. Sudaki metal konsantrasyonları ile sedimentte bulunan metallerin farklı kimyasal fraksiyonları arasındaki ilişkileri gösteren r korelasyon katsayıları ………………………................................................................... 78 Tablo 4.19. Uluabat Gölü çözünmüş metal konsantrasyonları ortalamaları ve uluslararası standart değerler ………………………………………………. 79 Tablo 4.20. Uluabat Gölü çözünmüş metal konsantrasyonları ortalamaları ve ulusal standart değerler ……………………............................................……. 80 Tablo 4.21. Uluslararası sediment kalite değerleri ve Uluabat Gölü sediment konsantrasyonları ………….............................................................................. 81 Tablo 4.22. Çalışma Döneminde Uluabat Gölü’nden Çıkan Aylık Su Miktarı. 85 Tablo 4.23. Çalışma Döneminde Uluabat Gölü’ne Gelen Aylık Su Miktarı .... 86 Tablo 4.24. Çalışma Döneminde Uluabat Gölü Genel Su Bütçesi …………. 87 Tablo 4.25. Hidrodinamik Modelde Kullanılan Kalibrasyon Parametreleri ..... 98 Tablo 4.26. Dispersiyon aralıkları....................................…………………… 109 xi Tablo 4.27. Başlangıç koşulları ve birimleri....................…………………… 109 Tablo 4.28. PARTWK_(i) eşitliklerinde kullanılan parametrelerin tanımları. 122 Tablo 4.29. PARTS1/2_(i) eşitliklerinde kullanılan parametrelerin tanımları. 123 Tablo 4.30. Çökelme ile ilgili olarak PARTWK_(i) and PARTS1/2_(i) eşitliklerinin parametrelerinin tanımları..............................…………………. 124 Tablo 4.31. PARTWK_(i) denklemlerinin çıktı parametreleri tanımları........ 124 Tablo 4.32. PARTS1/2_(i) denklemlerinin çıktı parametreleri tanımları...… 125 Tablo 4.33. Model kalibrasyonunda kullanılan parametre ve değişkenlerin değerleri...…...................................................................................................... 129 Tablo 4.34. Su Kalite Modeli Kalibrasyon Dönemi İstatistiksel Değerlendirmesi............................................................................................… 138 Tablo 4.35. Su Kalite Modeli DoğrulamaDönemi İstatistiksel Değerlendirmesi............................................................................................… 147 xii 1. GİRİŞ Su, bütün canlıların yaşayıp gelişmesi için vazgeçilmez, doğal ve sınırlı bir kaynaktır. Türkiye'nin de taraf olduğu Ramsar Sözleşmesinde sulak alanlar "Doğal ya da yapay, sürekli ya da mevsimsel, tatlı, acı ya da tuzlu, durgun ya da akan su kütleleri, bataklıklar, turbalıklar ve gelgitin çekilmiş anında derinliği altı metreyi aşmayan deniz suları" olarak tanımlanmıştır (Sarmaşık 2012). Ramsar Sözleşmesi kapsamına alınan ve Türkiye’nin önemli bir sulak alanı olan Uluabat Gölü, nüfusun, ekonominin ve endüstrinin hızlı geliştiği bir havza içerisinde yer almaktadır. Bu nedenle de Uluabat Gölü uzun yıllardan beri evsel ve endüstriyel sularla ve yağmur sularının neden olduğu yüzeysel akışlar ile kirletilmektedir. İnsanlara birçok faydalar sağlayan sulak alanlar, tropikal ormanlardan sonra birim alanda en yüksek organik madde üreten ekosistemlerdir. Suları tatlı, tuzlu ve acı olabilen sulak alanları, haliçler, açık kıyılar, taşkın ovaları, tatlı su bataklıkları, göller, turba alanları ve bataklık ormanları vb. gibi ekosistemler teşkil etmektedir. Sulak alanlar ekonomik öneme sahip olma, su kuşlarına yaşama ortamı olma, nadir görülen veya endemik olan çok sayıda bitki ve hayvan türlerinin barınmasına imkan sağlama, su taşkınlarını önleme, kıyı şeridi stabilizasyonu, tarım için gerekli su seviyesini koruma, suyun depolanmasını sağlama, suyu temizleme ve rekreasyon imkanları sağlama vb. gibi birçok işlevi de yerine getiren doğal bir zenginliktir (Dugan 1990). Ancak hızlı nüfus artışı, yanlış alan kullanımları, sanayileşme, kentsel büyümeler gibi daha birçok unsurun sonucu olarak pek çok sulak alan doğal olarak yok olma ya da doğal özelliğini ve işlevini kaybetme tehlikesiyle karşı karşıya kalmıştır. Sulak alanların korunması ve geliştirilmesi ile ilgili gerekli önlemler ve tedbirler alınmadığı sürece, telafisi mümkün olmayan bozulmalara ve dolayısıyla yok olmaya doğru gidecektir (Demir ve ark. 2011). Çalışma alanımız Uluabat Gölü, Bursa kent merkezinin 34 km batısında yer almaktadır ve bölgenin en önemli sulak alanlarından birisidir. Nisan 1998 tarihinde Ramsar sözleşmesi kapsamına alınmıştır. Ancak son yıllarda bölgemiz için çok değerli olan Uluabat Gölü birçok önemli değerini kaybetme tehlikesiyle karşı karşıya bulunmaktadır. Uluslar arası platformlarda ekolojik önemi vurgulanan Uluabat Gölü, konumu nedeniyle doğal ve antropojenik baskı unsurları ile tehdit altındadır. Göl havzasında çok sayıda yerleşim yeri, iş yeri, sanayi bölgeleri, tarım arazileri ve maden 1 ocakları bulunmaktadır. Bu durum, gölün su kalitesinin azalmasına, trofik seviyesinin ve doğal yapısının gün geçtikçe bozulmasına, gölde ağır metal kirliliğinin artışına neden olmaktadır (Karaer ve ark. 2009, Katip ve ark. 2011). Son yıllarda büyük bir ilgi alan ağır metal kirliliği, önemli bir çevre sorunudur. Özellikle havzada endüstriyel faaliyetler, zirai faaliyetler, madencilik ve cevher işleme proseslerinin gerçekleştiriliyor olması durumun ciddiyetini ve çalışmanın önemini daha da arttırmaktadır. Çalışmamız kapsamında, gölden bir yıl boyunca (Ağustos 2013- Temmuz 2014) her ay su ve sediment numuneleri alınarak çeşitli analizler yapılmış, gölün hangi mevsimlerde, hangi bölgelerde ve ne ölçüde kirlendiği tespit edilmiştir. Bu duruma sebep olan kirlilik kaynakları ortaya konulmuştur. Bunun yanında çalışmamız kapsamında değerlendirilen parametrelerin mevsimsel değişimleri ve birbirleri arasındaki ilişkiler irdelenmiştir. Ayrıca su ve sediment kalitesinin gölde nasıl bir dağılım gösterdikleri Coğrafi Bilgi Sistemleri yardımı ile tespit edilmiştir. Krom ve nikel metallerinin konsantrasyon seviyeleri suda (çözünmüş ve partiküler formda), sedimentte toplam miktar ve beş farklı fraksiyon) ve plankton numunelerinde ölçülmüştür. Çalışmanın amacı, Uluabat Gölü’nün mevcut hidrodinamik ve su kalite durumunun belirlenerek, dinamik su kalite model aracı yardımı ile model kalibrasyonları ve doğrulamaları gerçekleştirmek ve bu sayede havzadaki mevcut noktasal ve yayılı kirlilik yüklerinin su kalitesi üzerindeki etki sırasını belirlemektir. Bu amaçla model aracı olarak “WL/Delft Hydraulics” bağımsız araştırma enstitüsü tarafından geliştirilen Delft3D modüler modelleme sistemi kullanılmıştır. Modelin çalıştırılabilmesi için, öncelikle hidrodinamik modelleme yapılması gerekmektedir. Bu bağlamda göldeki akım koşulları, meteorolojik bilgiler, göl batimetrisi ve su bütçesi tespit edilip hidrodinamik modelleme yapılmıştır. Tamamlanan hidrodinamik model çalışmaları akabinde su kalitesi modellemesinde, sudaki ve sedimentteki krom ve nikel konsantrasyonları arasındaki ilişki kurularak, bu kirleticilerin davranışları ve antropojenik etkilerin su kalitesinde meydana getirdiği değişimler çeşitli senaryolar ile tahmin edilmeye çalışılmıştır. 2 2. KAYNAK ARAŞTIRMASI 2.1. Uluabat Gölü Genel Özellikleri Uluabat Gölü, Marmara denizinin 15 km güneyinde ve Bursa ilinin 30 km batısında, Mustafa Kemalpaşa ilçesinin doğusu ve Bursa Karacabey karayolunun güneyinde, 622000 – 648000 m doğu boylamları ile 445400 – 4440000 m kuzey enlemleri arasında yer almaktadır (UTM – ED50, Zone 35). Doğu-batı yönündeki uzunluğu yaklaşık olarak 22 km, kuzey-güney yönündeki genişliği ise 10,5 km kadardır. Alanları 0,25 ha (Heybeli Adası) ile 190 ha (Halilbey Adası) arasında değişen büyüklüklerde sekiz adayı içeren, büyük ve sığ bir tatlı su gölüdür. Gölün denizden yüksekliği yaklaşık olarak 9 m’dir (Çelik 2000, Karacaoğlu 2000). Göl ortalama 2,5 m derinliğe sahiptir. Ancak bu derinlik yıldan yıla ve yaz ile kış mevsimleri arasında önemli miktarlarda değişmektedir. Öyle ki, yaz aylarında bu derinlik 0,5-1 m kadar gerilerken, kıs aylarında maksimum 4,5 m derinlik ölçülmüştür. İleri (2010) çalışmasında ortalama derinliğin kurak ve yağışlı aylarda 1,5 ile 3,47 m arasında değiştiğini tespit etmiştir. Su seviyesi genellikle kış mevsiminde yüksek ve yazları (su girdisinin az oluşu, buharlaşma ve gölden yapılan tarım amaçlı su çekimlerinin etkisiyle) düşüktür. Daha önce göl ile ilgili olarak hazırlanan raporlarda ve 2 gölü tanıtan verilerde normal su seviyesinde göl yüzey alanı 160 km olarak belirlenmiştir. Ancak 1998 yılında yapılan son çalışmada ise Uluabat Gölü alanının 116 2 km ’ye gerilediği belirlenmiştir (Karacaoğlu 2000, Aksoy ve Özsoy 2002). Mustafakemalpaşa Çayı, gölü besleyen en önemli akarsudur. Çayın debisi ve su kalitesi iklimsel koşullara bağlı olarak değişiklik göstermektedir. 1939 ile 1969 yılları arasında 3 3 30 yıllık ortalamaya göre taşıdığı su miktarı 500 x 106 m ile 4000 x 106 m arasında değişim göstermiştir (Sarmaşık 2012). Gölün drenajı batıda, Uluabat Köyü yöresindeki, nihayetinde Marmara Denizi’ne dökülen Kocasu Çayı vasıtasıyladır. Uluabat Gölü tipik bir sığ göldür. Sığ göllerin tipik özelliği olarak rüzgarın etkisiyle tam karışıma uğrar, ışık erişilebilirliğinin belirlendiği littoral bölgesi geniştir (Sarmaşık 2012). 3 Uluabat Gölü sucul bitkiler yönünden de ülkemizin en zengin sulak alanlarından biridir. Gölün hemen bütün kıyıları geniş sazlıklarla, sığ kesimleri ise su içi bitkileri ile kaplıdır. Gölde görülen en yaygın bitki grubu kamış ve sazdır. Uluabat Gölü, Türkiye’nin en geniş nilüfer yataklarına sahiptir. Beyaz nilüfer, gölün kuzeydoğu kıyılarında ve Mustafakemalpaşa Çayı’nın göle giriş ağzında çok geniş alanları kaplamaktadır (Kurtoğlu 2006). Uluabat Gölü gerek plankton ve dip canlıları, gerek sucul bitkileri ve gerekse balık ve kuş popülasyonları açısından ülkemizin en zengin göllerinden biridir. Göl, kuşların göç yolu üzerinde yer alması, önemli kuş alanlarından Manyas Kuş Gölü’ne çok yakın mesafede (35 km) bulunması, besin maddelerince oldukça zengin oluşu ve uygun iklim koşullarının varlığı nedeniyle değişik türden kuşlara da beslenme, kışlama ve üreme olanağı sağlamaktadır (İleri 2010). Ancak, Uluabat Gölü’ndeki ekolojik ilişkiler son birkaç yıl içerisinde değişmiş, su altı bitkileri gölde hızla yok denecek kadar azalmış, bulanıklık tekrar artmış, gölün yeşile çalan rengi oluşmuş, durgun noktalarında yeşil alg tabakaları oluşmaya başlamıştır. Akdeniz (2005), uzmanlarca göle verilen atık su deşarjları ve yoğun gübre kullanımına bağlı olarak artan besin yükü (azot ve fosfor) ve etçil (turna, alabalık v.b.) balıkların aşırı avlanmasına bağlanan değişimlerin bir diğer nedeninin de gölün hidrolojisindeki değişimler olduğunu belirtmiştir. 2.2. Metaller ve Özellikleri İnsanlara birçok faydalar sağlayan sulak alanlar, tropikal ormanlardan sonra birim alanda en yüksek organik madde üreten ekosistemlerdir. Ancak hızlı nüfus artışı, yanlış alan kullanımları, sanayileşme, kentsel büyümeler gibi daha birçok unsurun sonucu olarak pek çok sulak alan doğal olarak yok olma ya da doğal özelliğini ve işlevini kaybetme tehlikesiyle karşı karşıya kalmıştır. Sulak alan ekosistemlerinin ekolojik dengenin sağlanmasında, barındırdığı biyolojik çeşitliliğin korunmasında ve ekonomik gelir kapısı olmaları bakımından büyük önem taşıdıkları ancak çoğu ülkelerde olduğu gibi yurdumuzda da birçok tehlikelerle karşı karşıya bulundukları bilinmektedir. Sulak alanların korunması ve geliştirilmesi ile ilgili gerekli önlemler ve tedbirler alınmadığı sürece telafisi mümkün olmayan bozulmalara ve dolayısıyla yok olmaya doğru gidecektir (Demir ve ark. 2011). Ağır metaller çeşitli kaynaklar yoluyla göllere girdiğinde, suda çözünmüş formda bulunabilir, çözünmüş diğer maddeler ile reaksiyona 4 girerek kompleks oluşturabilir, organik ve inorganik partiküllerle adsorbsiyona ve asimilasyona uğrayabilirler. Ayrıca göllerde çökelme oldukça önemli bir prosestir, bu metaller çökelme ile sediment tabakasında birikim meydana getirebilmekte ve uygun şartlarda tekrar suya geçebilmektedirler. (Varol ve Şen 2012, Gao ve Li 2012). Evsel ve endüstriyel atık sular, yağmur suları, deponi sızıntı suları, atmosferik çökelmeler, jeokimyasal yapı, erozyon ve metal madenciliği, tarımsal faaliyetler sucul çevredeki ağır metal kirliliğinin potansiyel kaynaklarını oluşturmaktadır. Bazı çevresel şartlarda ağır metaller toksik konsantrasyonlara kadar birikim gösterebilmekte sucul ekosistemdeki canlıları etkileyerek ekolojik hasara neden olabilmektedir. Ağır metal kirliliğinin sucul organizmalar üzerinde gösterdiği direkt etki, besin zinciri yoluyla dolaylı olarak insanlara kadar ulaşmaktadır. Bu nedenle Uluabat Gölü çevresindeki tarımsal ve endüstriyel gelişmeye bağlı olarak meydana gelebilecek potansiyel ağır metal kirliliğinin incelenmesi büyük önem taşımaktadır (İleri 2010). Ağır metallerin farklı fiziksel ve kimyasal özelliklerine bağlı olarak sucul ortamdaki konsantrasyonları ile sucul canlılardaki biyolojik birikim ve artışları değişiklik gösterebilir. Bu yüzden, söz konusu metallerin çevredeki genel özellikleri, kaynakları, toksisiteleri, ortamdaki değişimleri ve biyolojik birikim/artış mekanizmalarının iyi bilinmesi gerekir (Ikem 2005, Türkmen 2003). Yüzeysel sularda bulunan ağır metal türleri, suda çözünebilir, askıda, kolloid halinde ve sedimente bağlı fazlarda bulunmaktadırlar. Sudaki ve sedimentteki metal konsantrasyonları çökelme ve tekrar mobil hale geçme prosesleri nedeniyle değişmektedir. Şekil 2.1.’de Doğal sulardaki çözünmüş ve askıda katı maddeye tutunmuş halde bulunan metal türleri gösterilmiştir (Burden ve ark. 2002). Yüzeysel suların kimyası, bulundukları havzanın toprak ve kayaç yapısından etkilenmektedir. Örneğin, kalkerli (CaCO3) topraklarda bulunan yüzeysel sularda pH 8 civarında, quartz (SiO2) ve feldspattan oluşan granitli topraklarda bulunan sularda daha asidik olup pH 6 civarındadır. Eğer pirit (FeS2) bulunuyorsa, mineralin oksidasyonu sonucunda metallerin çözünürlüğünü ve mobil hale geçmelerine neden olacak asidik sular meydana gelmektedir (Katip 2010). pH 5’in altına düştüğünde, sucul ekosistemde ciddi problemler meydana gelmektedir. Mobil hale geçen ağır metaller suda dağılmakta, kil minerallerine, Fe-Mn oksitlere, 5 trofik seviyesi düşük göllerde alglere absorbe olmuş olan ağır metaller de serbest kalıp besin zincirine geçebilmektedir (Bradl 2005). Şekil 2.1. Doğal sulardaki çözünmüş ve askıda katı maddeye tutunmuş halde bulunan metal türleri (Burden ve ark. 2002) Tez çalışması kapsamında krom ve nikel metallerin seçilmesinin başlıca nedenleri şöyledir:  Toksik ve kanserojen olmaları,  Suda ve sedimentte farklı formlarda bulunabilmeleri,  Çevresel şartlardan (sıcaklık, pH, alkalinite, redoks potansiyeli gibi) etkilenmeleri,  Akuatik canlılarda yüksek oranda birikimleri,  Bu metallerin su ile sediment arasındaki geçişlerinin incelenmesi gerekliliği,  Metallerin bozunmamaları sebebiyle farklı mesafelere taşınabilmeleri ve bu sebeple hareketlerini tahmin edebilmek amacıyla yapılması gereken coğrafi bilgi sistemi analizi ve su kalitesi modelleme çalışmasına duyulan ihtiyaç,  Daha önce gölde yapılmış olan metal ölçümlerinin incelenerek krom ve nikelin bu ekosistem için önemli olduğu ve irdelenmesi gerekliliği. Dünyada ve ülkemizde krom (Cr) ve nikel (Ni) in yüzeysel sularda konsantrasyonlarının belirlenmesi üzerine birçok çalışma yapılmıştır. Bu çalışmalarda bu metallerin suda ve 6 sedimentte çeşitli fraksiyonları belirlenmiştir (Ikem ve ark. 2003, Singh ve ark. 2005, Farkas ve ark. 2007, Hong-Bin ve ark. 2008, Vicente-Martorell ve ark. 2009, Yang ve ark. 2009, Varol ve Şen 2012, Gao ve Li 2012). Su ve sedimentteki bu metallerin konsantrasyonları, bu metallerin kirliliği hakkında genel bir bilgi vermektedir. Ancak, sedimentte bulunan farklı metal fraksiyonları çevresel faktörlerin de etkisiyle zamanla suya geçebilmekte ve bu fraksiyonlar canlılarda biyolojik birikim yapabilecek olan miktar hakkında daha kesin bilgiler vermektedir. Bu fraksiyonlar, mobil, kolay serbest hale geçebilen, Mn oksitlere bağlı, organik maddeye bağlı, residual (kalıntı) ağır metal fraksiyonlarıdır. Özellikle, mobil ve kolay serbest hale geçebilir fraksiyonlarının biyolojik birikim yapabilme özellikleri daha fazladır (Ikem ve ark. 2003, Vicente-Martorell ve ark. 2009, Varol ve Şen 2012). Ayrıca, metallerin organiklerle oluşturdukları bileşiklerin de mobil hale geçmelerinde etkili oldukları belirlenmiştir (Hong-Bin ve ark. 2008). Sedimentte bulunan ağır metallerin suya geçişini, pH, sıcaklık, çözünmüş oksijen konsantrasyonu, elektriksel iletkenlik, askıda katı madde dolayısıyla seki diski, alkalinite, sedimentte organik madde içeriği gibi parametreler etkilemektedir (Katip 2010, Stojanovica ve ark. 2009). Bu sebeple sudaki ve sedimentteki ağır metaller bu parametrelerle birlikte değerlendirilmelidir. 2.2.1. Krom (Cr) Krom, kayalar, hayvan, bitki, toprak, volkanik toz ve gazlarda doğal olarak bulunan bir 0 +3 +6 element olup, çevrede birkaç formu olabilir. Bunlardan en yaygını; Cr , Cr , Cr ’dır. Çelik üretiminde, alaşım yapımında, metal endüstrisinde, krom kaplamada ve paslanmayı kontrol edici madde olarak kullanılmaktadır. Aynı zamanda boya, tuğla ve deri endüstrisi ile gıda koruyucu madde olarak kullanılmaktadır. Kromun farklı tipleri 0 +3 organizmalarda farklı toksik etkilere sahiptir (Anonim 2003). 3 Ana şekilde (Cr , Cr , +6 +3 Cr ) bulunabilen krom bileşikleri tatsız ve kokusuzdur. Sadece Cr bileşikleri vücut için diyetle eser miktarlarda alınması gerekli elementlerdir. Diğer formlardaki kroma vücudun ihtiyacı yoktur. Krom partikülleri havaya karıştığında 10 gün kadar kalabilir. Toprak partiküllerine sıkıca yapışır. Suda dibe çöker, topraktan küçük miktarlarda sulara karışabilir. Havadan solunarak, suyla ve besinlerle vücuda alınabilir (İleri 2010). 7 Dünya sağlık örgütü, nefes yoluyla alınan yüksek dozlarda kromun akciğer kanseri riskini arttırdığını, su ve gıdayla alımların ise mide ülserine, böbrek ve karaciğer hastalıklarına ve hatta ölümlere sebep olduğunu bildirmektedir. Ayrıca bazı insanlarda şiddetli alerjik reaksiyonlar da belirlenmiştir. Balıklar sulardan bünyelerine çok miktarda Cr birikimi yapmazlar (Katip 2010). Krom bileşiklerinin tümü yüksek +6 +3 +6 miktarlarda alındığında toksik olabilir, ancak Cr , Cr ’e göre daha toksiktir. Bazı Cr bileşikleri kanserojendir. Akciğer kanserine neden olduğu bilinmektedir. Krom saç, idrar, serum, kırmızı kan hücreleri ve kanda tespit edilebilir EPA’ ya göre içme sularında 100 mg/1’den fazla olmaması önerilir (Nguyen ve ark. 2005). 2.2.2. Nikel (Ni) Esas olarak çevrede oksijen ve sülfürle bileşik oluşturan bir element olup, volkanlardan kaynaklanır ve bütün topraklarda bolca bulunur. Saf nikel, sert, gümüş renkli bir metal olup alaşımları oluşturmak üzere diğer metallerle birleşir. Genellikle toprak ve sedimentteki demir ve mangan içeren parçacıklara bağlı olarak bulunur (İleri 2010). Havada çok düşük miktarda bulunabilir, balık, bitki ve hayvanlarda pek bulunmaz. İnsan ve hayvanlar için esansiyel olan ve çok düşük miktarlarda olan nikelin yokluğunda, insanlarda kronik bronşit ve nefes darlığı problemleri bildirilmektedir. Bazı nikel bileşikleri kanserojen olarak kabul edilebilir. İnsanlara en fazla nikel hava, gıda ve sigara yoluyla bulaşır. EPA’ ya göre içme sularında 0,04 ppm’den az olmalıdır (Özdilek 2002, Türkmen 2003). 2.3. Coğrafi Bilgi Sistemi Uygulamaları Günümüzde çevre analizleri için artık geniş kapsamlı alan bilgilerine ihtiyaç duyulmaktadır. Çevre hakkında daha sağlıklı bilgi sahibi olmak ve çevre kirliliğinin önlenmesine ilişkin daha doğru kararlar verebilmek ancak söz konusu çevrenin tüm özellikleriyle bilinmesine bağlıdır. Bu anlamda, çevreye ait verilerin öncelikle toplanması, sayısal ortamda depolanması ve konumsal analizlere olanak sağlayacak şekilde sorgulanması için gerekli ortamların hazırlanması zorunludur. Coğrafi bilgi sistemleri, bu anlamda kullanılan en etkili teknolojik araç olarak görülmektedir. Bilgisayar ortamında oluşturulan arazi modelleri, bilhassa uydu görüntüleri ile 8 desteklenen mevcut konum bilgileriyle, çevre hakkında kullanıcılara çok yönlü dinamik bir sorgulama ortamı sunmaktadır (Richards 2003). Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS), son yıllarda, klasik arşivleme yöntemlerinin yetişemeyeceği kadar çok ve değişik türdeki verilerin yönetilmesinde kullanılan önemli bir araçtır. Bunun yanında Coğrafi Bilgi Sistemlerinin en önemli yararlarından birisi de coğrafi varlıklara ilişkin olaylar üzerine “doğru kararların” verilebilmesine yardımcı olmasıdır. Çok değişik uygulama alanları bulunan Coğrafi Bilgi Sistemleri, doğal çevre ile ilgili verilerin toplanmasında, yönetilmesinde, sorgulanmasında ve analizinde ayrıca çevreyle ilişkili olaylar üzerine doğru kararlar vermede kullanılan etkili teknolojik bir araçtır (Yomralıoğlu ve Akça 2002). CBS uygulamaları 6 aşamadan oluşmaktadır. Bunlar; 1. Temel kartografik materyalin hazırlanması, 2. Örnekleme noktalarının CBS ortamına aktarılması, 3. Veri tabanlarının hazırlanması, 4. Konumsal analizler, 5. Sonuç haritalarının üretimi, 6. Sonuç haritalarının kontrolü. Elde edilen haritalar çeşitli standartlar ile kıyaslanarak mevcut durum tespiti yapılabilir (İleri 2010). 2.4. Yüzeysel Sular İçin Matematiksel Modelleme Yaklaşımı Matematiksel modeller, su akışını ve diğer prosesleri, genellikle bilgisayar tarafından nümerik olarak çözülmesi gereken, matematiksel eşitlikleri kullanarak simüle eder. Hidrodinamik ve su kalite modellemesinde, matematiksel model, genellikle doğrusal olmayan kısmi diferansiyel denklem kümeleridir. Matematiksel modeller üç temel kategoriye göre sınıflandırılabilir: (1) ampirik (istatistiksel) veya mekanistik, (2) deterministik veya stokastik ve (3) analitik veya nümerik. Örneğin, üç boyutlu (3D) hidrodinamik modellerin büyük çoğunluğu, mekanistik, deterministik ve nümerik modellerdir (Ji 2008). Ampirik (istatistiksel) modeller, genellikle gözlenen verilerin istatistiksel uydurma denklemlerinden türetilmiş, basit matematiksel ilişkiler olarak ifade edilirler. Genellikle 9 basit matematiksel ilişkileri kullanırlar (Ji 2008). Ampirik modeller grafiksel yaklaşımlardır. Bu modeller, su kütlesinin fiziksel dinamiklerini açıklamayamazlar (USEPA 1999). Mekanistik modeller ise su sistemini yöneten fiziksel, kimyasal ve biyolojik mekanizmalara dayanır. Su kalite ve hidrodinamik modellemede, prosesleri simüle etmek için, ampirik formülasyonlara ihtiyaç duyulur. Yüzeysel su sistemi modellemesinde, ampirik ve mekanistik modeller genellikle birlikte çalışırlar (Ji 2008). Deterministik modellerde, aynı girdiler daima aynı çıktıları verir (USEPA 1999). Her bir model bileşeni ve girdi tam olarak, matematiksel eşitlikler ile hesaplanır, rastgele bileşenler içermez. Buna karşılık, stokastik modeller rastgele bileşenleri ve girdileri içerir. Stokastik modeller, su kütlesinin belirli istatistiksel özelliklerine odaklanır. Örneğin, bir nehirin stokastik modeli, akış hızını olasılık dağılımı, ortalama ve varyans açısından simüle eder, belirli bir zaman için belirli akış hızları vermez. Diğer taraftan deterministik modeller, su kütlesinin belirli fiziksel proseslerini türetir. Yukarıda verilen örnekteki akış hızlarının belirli bir zaman için hesaplanması deterministik model ile yapılabilir. Genellikle, deterministik modeller, sistem içi fiziksel prosesleri simüle etmek için kullanılır (Ji 2008). Analitik model, su kütlesindeki prosesleri tanımlayan diferansiyel denklemlere matematiksel çözümler getirir. Genellikle, tek boyutlu (1D) kararlı hal koşulları için uygundur (Ji 2008). Analitik modeller genellikle; karmaşık nümerik modellerin doğruluğunun kontrolünde nispeten basit sistemlerin birinci derece tahminlerini sağlamada ve su kütlesinde hidrodinamik ve su kalite proseslerine ilişkin bilgi sağlamada kullanılır. Örneğin, Streeter-Phelps denklemi, nehir boyunca ÇO konsantrasyonlarının tahmininde analitik çözümleri kullanır (Ji 2008). Yüzeysel sularda kullanılan pek çok model genellikle analitik yöntemler ile çözümlenemeyecek kadar karmaşıktır ve bu modellerin çözümlenebilmesi için nümerik tekniklerin kullanılması zorunludur (Ji 2008). Nümerik model, doğal prosesleri kısmi diferansiyel denklemleri kullanarak çözümleme yaklaşımıdır. Yaklaşım, sistemin veya proseslerin alansal ve zamansal bileşenlerinin, nümerik ayrıklaştırmasını kullanır (USEPA 1999). Ayrıklaştırılmış denklemler kümesi, bilgisayar koduna (bilgisayar 10 modeli) dönüştürülür. Giriş veriler ve model parametreleri bilgisayara girilerek model nümerik olarak çözümlenir (Ji 2008). Nümerik modeller, zamanla değişiminin tanımlanıp tanımlanmamasına göre (1) kararlı hal modelleri ve (2) dinamik modeller olarak iki gruba ayrılır (McCutcheon 1989). Kararlı hal modelleri, model değişkenlerinin zamana bağlı olarak değişiklik göstermediği modellerdir. Model, zamandan bağımsız sonuçların elde edilmesinde, girdi değişkenlerinin sabit değerlerini kullanır (USEPA 1999, Ji 2008). Dinamik modeller, sistemin fiziksel davranışını veya prosesleri ve bunların zamansal değişikliklerini tanımlayan ve simüle eden modellerdir (USEPA 1999). Kararlı hal modeli, akış, sediment ve kirletici yüklerinin, yıllık ölçekte oldukça az değişkenlik gösterdiği bazı nehirler gibi, sınırlı su kütleleri için kullanıma uygun olabilir (Ji 2008). Mercan (2006), çalışmasında değişik uzunluktaki süreler için nümerik modelleme yaparak göl yönetimine yeni bir bakış açısı getirmeyi amaçlamıştır. Bu doğrultuda, Beyşehir Gölü’nün hidrodinamik modeli, ısı ve su dengesini kurmuştur. Kurulan üç boyutlu hidrodinamik model; i) on yıllık kesintisiz bir dönem (1992-2001 su yılı), ii) en kurak bir yıllık dönem (2001 su yılı), iii) en çok yağış alan bir yıllık dönem (1996 su yılı), iv) ortalama bir yıllık dönem (1998 su yılı) olmak üzere dört ayrı durum için Elcom 3D programını kullanarak çalıştırmıştır. Bu çalışmanın sonucunda, uzun dönem modelleme yardımı ile kısa dönem modellemeden elde edilen bilgiden daha fazla bilgi elde edildiğini ve bu bilgilerin gölün yönetimi için hayati öneme sahip olduğunu ortaya koymuştur. Winniping Gölü ve Hecla Adası geçitinde yapılan bir çalışmada, bölgedeki değişen akım koşullarının temel nedenlerini araştırmak amacıyla MIKE21 modeli uygulanmıştır. Çalışma sonucunda gölde birincil olarak rüzgar kaynaklı akım ve dalgalanmalar meydana geldiği tespit edilmiş, ancak geçitin hidrodinamik koşullar üzerine etkisinin düşük miktarda olduğu vurgulanmıştır (Dupont 2010). Makrofitler özellikle haliç ve nehirlerde, yatak sabitleyici, filtre, besin kaynağı ve bakım alanı olarak önemli rol oynamaktadır. Ancak dünya çapında, makrofit popülasyonları giderek artan antropojenik baskı altında kalmaktadır. Bu nedenle Dijkstra ve Uittenbogaard (2010) sucul bitki örtüsü ile akım arasındaki dinamik etkileşimi 11 açıklayacak sayısal bir simülasyon modeli geliştirmişlerdir. Bu tarz modelleme çalışmaları, koruma ve restorasyon çalışmaları, bitki örtüsü, dalgalar, akıntılar ve sediment taşınımı arasındaki etkileşim hakkında daha fazla bilgi elde etmemize yarar sağlayacaktır. Makrofitlerin şekillenmesi, belirli bir bölgede yer alması türbülans ve akış koşullarına bağlıdır. Modellemede Zostera Marina’daki deniz otları kullanılmıştır. Model iki kısımdan oluşur, türbülans modeli ve akım ile birleştirilmiş, güç dengesine dayalı, bitki konumu ve kaldırma kuvvetini dikkate alan, bitki büküm simülasyonudur. Model, bitkiler üzerinde önemli etkileri olan akım hızı profilleri ve türbülans karakterlerini tahmin eder. Çeşitli kütle dengesi, hız profilleri ve akış denklemleri yardımı ile model çalıştırılmıştır. Beş farklı senaryo farklı Chezy ve Reynolds sayıları ile derinlik ve akış hızına bağlı olarak modellenmiştir. Sonuçta, doğrulama verilerinin sınırlı olmasına rağmen, bölgede giderek artan akım hızının, yatak kayma gerilmesinin artmasına ve makrofitlerin giderek artacağına dikkat çekmişlerdir. Lindim ve ark. (2011), Portekiz’de bulunan Alqueva adlı büyük su rezervinde su kalitesi ve hidrodinamik modelleme çalışması yürütmüşlerdir. Bölge özellikle antropojenik etkiler ile yüksek nutrient yüküne maruz kalmaktadır. Bu nedenle üç boyutlu sonlu elemanlar hidrodinamik modeli RM10 ile ötrofikasyon modülü birlikte çalıştırılmıştır. Nutrient zenginliği ve ötrofikasyon parametreleri su kalitesinde özellikle insan kaynaklı, dikkate değer parametrelerdir. Çalışmada, toplam fosfor ve azot yüklerinin hesaplanması, rezervuara noktasal ve yaygın kaynaklardan gelen girdiler ile tahmin edilmeye çalışılmıştır. Su sıcaklığı, rüzgar, su kotu, klorofil a, besin maddeleri, çözünmüş oksijene ait yükler ile de simülasyon gerçekleştirilmiştir. Modelleme çalışması sonucunda, su sıcaklığı, klorofil a, çözünmüş oksijen ve nutrientlerin zamana ve mekana bağlı gerçek (sahada ölçülen) sonuçları ile model sonuçlarının birbirleri ile tutarlılığı ispatlanmıştır, ilgili parametrelerin su kalitesi üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Ayrıca, yerel iklim özellikleri ile birlikte, özellikle rezervuarın jeomorfolojik ve hidrolojik özelliklerinin rezervuarda farklı ekolojik bölgelerin oluşmasına sebep oldukları tespit edilmiştir. Dargahi ve Setegn (2011), Etiyopya’da Tana Gölü’nde üç boyutlu hidrodinamik model ile havza modelli kombinasyonunu uygulamışlardır. Bölgede giderek artan su ihtiyacının zamanla ihtiyacı karşılayamayacağı endişeleri, su seviyesinde yaşanan 12 düşüşler, gölde bu çalışmanın uygulanmasına ve sürdürülebilirliğinin sağlanmasına yönlendirmiştir. GEMSS (Yüzey suları için genelleştirilmiş çevre modelleme sistemi) adlı üç boyutlu hidrodinamik model ile fiziksel tabanlı hidrolojik havza modeli olan SWAT modellerini kullanmışlardır. Göle ait batimetri çıkarılmıştır. Üç boyutlu hidrodinamik model, havza modeli ile kombinlenerek, çalışma başarı ile sonuçlandırılmıştır. Gölde akış yapısı, büyük bir sirkülasyon ve ikincil akış bölgeleri ile karakterize edilmiştir. Çalışmada, su yüzeyindeki geniş akım sirkülasyonunun, hakim rüzgar ve kıyı etkileşiminden kaynaklandığı tespit edilmiştir. İkincil akışların hız farklılıkları ve katmanlaşma etkisi ile gölde hidrodinamik kararsızlıklara sebep oldukları görülmüştür. Bu yüzden planlanmış süreçteki su çekiminin akış rejimi üzerinde önemli değişikliklere sebep olmayacağı vurgulanmıştır. Borgne Gölü ve Biloxi Sazlığı’nın hidrodinamik ve tuzluluk modellenmesi çalışmalarına bir başlangıç yapılması amacıyla yaptığı çalışmada Heuvel (2010), hidrodinamik bir model (Delft3D- FLOW) kullanarak dinamik dengeyi simüle etmiştir. Modeli gel-git yayılımına göre kalibre eden Heuvel, çalışma sonucunda ileri modelleme çalışmalarına öneri olarak gel-git yayılımından olmayan su seviyeleri ve akımlarının mevcut alanın sınır koşullarına eklenmesini ve bu nedenle çalışma alanının tüm Misisippi Nehri’ni kapsayacak şekilde genişletilmesi gerektiğini vurgulamıştır. Mengoni ve Mosselman (2006) yaptıkları çalışmada, akarsu erozyonunun, akarsularda kıyı kenar çizgisinin geri çekilmesindeki rolünü araştırmışlar ve bu amaçla Cecina Nehri’ndeki (Central Italy) aktif çekilmeyi analiz etmişlerdir. Nehir yatağındaki morfodinamik süreçleri modellemek amacıyla Delft3D-FLOW modülü kullanılmış, sayısal simülasyonlardan elde edilen bilgilerin değerlendirilmesi sonucunda, az akışın en yüksek taban kayma gerilimini oluşturduğu, fazla akışın ise daha az taban kayma gerilimi oluşturduğu gözlemlenmiştir. Bielecka ve Kazmierski (2003), Vistula Gölü’nde tuzluluk ve akım alanını belirlemek amacıyla, Delft3D-FLOW hidrodinamik modelini kullanarak, genel varsayımlar ve ön sonuçlar elde etmişlerdir. Model, eğrisel ortogonal gridler kullanmaktadır ve grid hücrelerinin boyutları değişkendir (200 m’den 1300 m’ye kadar). Dikey doğrultuda 11 katman mevcuttur. Baltık Boğazı’ndan su geçişi, açık sınır şartları olarak tanımlanmıştır. Ayrıca farklı iki durum için, 10 adet açık sınır şartı tanımlanmıştır: 13 Baltık Boğazı’nda su seviyesi değişimleri ve Vistula Gölü’ne akışlar. Rüzgar etkisi de modelin çalıştırılmasında önemlidir. Model, 1998 yılı tuzluluk verileri kullanılarak kalibre edilmiştir. Delft3D modeli yılın büyük bölümünde, uygun şekilde su seviyesi ve tuzluluk değişimlerini modellemiştir. Kuang ve arkadaşları (2009), Taihu Gölü’nün Gonghu kesiminde yaptıkları çalışmalarında su yüzeyinde gözlenen kütlesel kirlilik kümelerinin nedenini araştırmışlardır. Bunun sebebinin rüzgar, sıcaklık, yağış ve dip sedimanın havalanması sonucu karışarak suyu bulandırması olduğu tespit edilmiştir. Sonrasında ise bu hidrodinamik koşulları DELFT 3D- FLOW modülünü kullanarak simüle etmişlerdir. Model girdileri ve çıktıları tespit edilerek modele girilmiştir. Ortogonal küresel koordinat sistemi kabul edilip, batimetri haritası üzerinde gridler oluşturulmuş, rüzgar, sıcaklık ve yağışın diğer parametrelere etkisi incelenmiştir. Sığ olan bu gölde, bu modül yardımıyla, çeşitli varsayımlar yapılmış ve modül Navier-Stokes eşitliklerini çözerek sonuç bulmuştur. Sonuçta düşük rüzgar hızı, düşük yağış miktarı ve yüksek sıcaklık ile dip sedimanın karışımının bu kirli su kümelerinin oluşumuna neden olduğu gözlenmiştir. Koçal (2006), Porsuk Barajı su kalitesini özellikle ötrofikasyon parametreleri açısından incelenmiş, besi maddesi modeli kullanılmıştır. Bölgede yayılı kaynaklardan gelebilecek yüklerin hesaplanmasında bir su bütçesi modeli olan GROWA alt modelini kullanmıştır. GROWA modelinin giriş verilerinin hazırlanması aşamasında bir Coğrafi Bilgi Sistemi yazılımı olan ArcView® yazılımını kullanmıştır. Besi maddesi modülünde kullanılan reaksiyon sabitleri değiştirilerek model için en uygun reaksiyon sabiti değeri belirlenmiştir. Daha sonra gölün hacim değerleri değiştirilerek, hacim değişikliğinin model sonuçlarına etkisi incelenmiş, elde edilen sonuçların bir değerlendirilmesi yapılmıştır. Yayılı kirletici kaynakların modellenmesi, doğal kaynakların korunmasını ve sürdürülebilir yönetimini önemli ölçüde desteklemektedir. Güzel (2010) çalışmasında SWAT modelini kullanarak Köyceğiz Dalyan Havzasında çalışmıştır. Öncelikle ihtiyaç duyulan veri toplanmış, birleştirilmiş ve türetilmiştir. Bir sonraki adımda gerekli olan model girdi dosyaları SWAT’ın ihtiyaçlarına göre hazırlanmıştır. Tüm bunların sonucunda SWAT modeli Köyceğiz Dalyan Havzası için çalıştırılmıştır. SWAT 14 modelleme sonuçlarına göre, yaz aylarında yüzeysel akısın azaldığı görülmüştür. Diğer taraftan aynı dönemde yeraltı suyu nehirleri beslemeye devam etmektedir. Yüzey altı akısı da yaz aylarında nehirleri beslemeye devam etmektedir. Tarım alanlarında kullanılan sulama suyunun yüzey altı akışı beslediği düşünülmüştür. Köyceğiz Gölü’nün çevresindeki düşük kotlu bölgelerde yeraltı suyu akışının yüksek olduğu görülmüştür. Yağış ile birlikte nitratın havzadan nehirlere taşınımı artmaktadır. Havzadan nehirlere gelen nitrat yükünün büyük bir kısmı yeraltı suyu ile taşınmaktadır. Namnam akarsuyu debisi ve taşıdığı nutrient yükü açısından Köyceğiz Dalyan sistemi için önemli olduğu belirlenmiştir. Kaçıkoç (2013), Eğirdir Göl’ün de mevcut hidrodinamik ve su kalite durumunun belirlenmek amacıyla, dinamik su kalite model aracı yardımı ile modelleme yapmıştır. pH, sıcaklık, çözünmüş oksijen(ÇO), azot formları, fosfor formları ve klorofil-a (Chl-a) parametreleri aylık olarak, toplam organik karbon parametresi ise mevsimlik olarak izlenmiştir. İzlenen parametrelerin alansal ve zamansal değişimleri değerlendirilmiştir. Havzadaki noktasal ve yayılı kirlilik yükleri hesaplanmıştır. Toplam azot toplam fosfor oranları (TN/TP) hesaplanarak, göldeki sınırlayıcı element belirlenmiştir. Ayrıca trofik seviye indeksi (TSI) değerleri hesaplanarak, gölün trofik durumu saptanmıştır. Çalışmada hidrodinamik su kalite modeli kullanılarak, Eğirdir Gölü Havzası’ndaki yayılı ve noktasal kirlilik kaynaklarının modele entegrasyonu yapılmış, model kalibrasyonları, doğrulamaları gerçekleştirilmiş ve senaryolar geliştirilmiştir. Tez çalışmasında, bilgisayar destekli modelleme aracı olarak “WL/Delft Hydraulics/ Delft3D” modeli kullanılmıştır. Hidrodinamik model çalışmaları sonuçlarına göre, hızların göle giren/çıkan debilerden lokal etkiler dışında etkilenmediği gözlenmiş olup, yıl boyunca etkili olan rüzgarın göl yüzeyinde yer yer türbülanslar oluşturduğu ve gölde karışım sağladığı gözlenmiştir. Buna ek olarak, derelerden gelen debilerin göl suyu sıcaklığı üzerinde önemli bir etkisi bulunmadığı ve Eğirdir Gölü su sıcaklığının meteorolojik koşullara bağlı olarak değişim gösterdiği anlaşılmıştır. Su kalite model çalışmaları sonucunda, yıl boyunca hakim rüzgarın etkisi ile sürekli karışım halinde olan gölde, hidromorfolojik yapının, nutrient (azot ve fosfor) dinamikleri üzerinde etkisinin olduğu saptanmıştır. Tarım alanlarından gelen yayılı kirlilik yüklerinin arttırılmasının veya azaltılmasının nutrient yükleri üzerindeki etkisinin en fazla olduğu sonucu elde edilmiştir. 15 2.5. Model kalibrasyonu, doğrulaması ve performans değerlendirilmesi Modelleme uygulamalarında kalibrasyon ve doğrulama gerekli ve önemli adımlardır (Donigian 2002). Kalibrasyon modellemenin ilk aşama testidir (Himesh ve ark. 2000). Model kalibrasyonu, arazi gözlemleri ve model tahminlerinin karşılaştırılması yoluyla model parametreleri için tahminler elde edinilen süreçtir (Manivanan 2008). Eğer farklılıklar varsa modeli karakterize eden katsayılarda düzeltme yapılmaktadır. Başka bir deyişle kalibrasyonda model parametrelerinin alıcı ortamın özelliklerine göre değerleri bulunur (Chapra 1997). Bu ayar, teorik olarak savunulabilir parametre ve girdilerin, tutarlı ve rasyonel veri setini dahil etmektir (Thomann ve Muller 1987). Böylelikle çalıştırılan modelin güvenilirliği artmaktadır (Himesh ve ark. 2000). Model doğrulaması ise, kalibrasyonda kullanılan veri setinden bağımsız bir başka veri setini kullanarak, kalibre edilmiş modelin tahmin kapasitesinin ve doğruluğunun test edilmesi adımıdır (Kaçıkoç 2013). Model performansı, model kalibrasyon/doğrulama sonuçlarının, ölçüm değerleri ile uyumundan yola çıkılarak, genellikle, grafiksel karşılaştırmaları ve istatistiksel testleri içeren ve kantitatif yöntemler yardımı ile değerlendirilir. Akış simülasyonları gibi sürekli kayıt edilen verilerin mevcut olduğu durumlarda her iki yöntem de kullanışlıdır. Ancak, günlük, aylık ve yıllık değerler gibi sınırlı sayıda ölçüm değerlerinin karşılaştırılmasının, istatistiksel yöntemler ile yapılması, performans değerlendirilmesinde daha kullanışlıdır (Donigian 2002). Her iki yaklaşımın da avantaj ve dezavantajları vardır. Kalitatif karşılaştırma, model sonuçlarının alansal ve zamansal şeklinin sunumunda oldukça kullanışlıdır ancak model kullanıcısının deneyim ve karar verme yetisine bağlıdır. Kantitatif karşılaştırma ise, kalitatif karşılaştırmaya göre daha objektiftir. Ancak, model performansının şeklini tanımlama yeteneği azdır (Spaulding ve diğ. 2000). 2.5.1. Hidrodinamik modelleme Modelleme çalışmalarının temelini hidrodinamik modeller oluşturur. Çünkü bu modeller, çalışmanın diğer kısımlarına temel oluşturacak, akıntı hızı, seviye yüksekliği, taban kayma gerilimi gibi pek çok parametre ile ilgili bilgi verirler. Temel olarak 16 hidrodinamik modeller, akışkan hareketlerine yönelik denklemleri kullanarak yüzey suyu akışını modellemektedirler. Bu denklemleri çözmek için kullanılan ayrıntı düzeyi, bilgisayar teknolojisi ve gerekli hesaplamaları gerçekleştirmek için sayısal yöntemlerin kullanılabilirliği tarafından yönlendirilmektedir. Bütün akış modelleri, en azından, momentumun korunumu ve hidrolik veya hidrodinamik model temeline dayanmaktadır. Hidrolik modeller genellikle hareket denklemlerinin çok basitleştiren yaklaşımlarını gerektirir. Hidrodinamik modeller ise hareket denklemleri için daha az yaklaşım kullanmaları nedeniyle hidrolik modellerden daha karmaşık bir yapıya sahiplerdir. İki ve üç boyutlu grid yapısı ile kıyıların ve batimetrinin gerçekçi geometrisini göstermek amacıyla oluşturulan hidrodinamik modellerin, su seviyesinin, tuzluluğun, su sıcaklığının ve hızın yatayda ve dikeydeki dağılımlarının zamana bağlı eşitliklerinin çözülebilmesi için gelişmiş nümerik metotlara ihtiyacı vardır (Sarmaşık 2012). Hidrodinamik model parametre değerleri, genellikle direk ölçümler, diğer ölçüm verilerinden tahminler, literatür değerleri ve model kalibrasyonu yoluyla elde edilir (Ji 2008). Bu modellerin kalibrasyonu sıklıkla, taban sürtünmesini belirleyen parametrelerin (taban pürüzlülük yüksekliği vb.) ve yatay momentum difüzyon katsayısının ayarlaması ile gerçekleştirilir (Ji 2008). Özellikle üç boyutlu (3D) zamana bağlı modeller olmak üzere, hidrodinamik modeller, modelin kurulumu, kalibrasyonu ve doğrulaması için kapsamlı veri setlerine ihtiyaç duyarlar. Hidrodinamik modellerin aşamaları aşağıda sıralanmıştır (Ji 2008): 1) Gerekli model uygulama türünün belirlenmesi (boyutluluk, zamana bağımlılık, durum değişkenleri vb.), 2) Model girdilerinin hazırlanması (batimetri, rüzgar, dışsal yükler, girişler, açık sınır koşulları vb.), 3) Model kalibrasyonu, 4) Model doğrulaması. Su kütlesinin günlük ve mevsimlik değişimlerini simüle etmek için, bazı meteorolojik verilerin, modele saatlik (veya daha kısa periyotlarda) girilmesi gerekir. Örnek vermek gerekirse, rezervuarlarda karışım prosesinde itici güç genellikle rüzgar ve su ile hava arasındaki ısı transferidir. Buna göre, rüzgar hızının günlük ortalaması, saatlik rüzgar 17 hızlarından oldukça küçük olabilir ve bu durum sisteme gerçekten daha az rüzgar enerjilerinin girilmesi ile sonuçlanır. Yine aynı örnekte, hava sıcaklığının günlük ortalama olarak sisteme girilmesi de rezervuarda sıcaklığın gün içindeki değişiminin etkisinin hesaba katılamamasına neden olur (Ji 2008). Hidrodinamik modellerin kalibrasyonu ve doğrulamasında genellikle, yüzey su seviyesi, hız, su sıcaklığı ve tuzluluk model durum değişkenleri kullanılır. Bu değişkenlerin, model kalibrasyonunda ve doğrulamasında kullanılabilmesi için model alanı içinde ölçülmüş olmaları gerekir (Ji 2008). 2.5.1.1. Göllerde Vejetasyon Bir göl ekosistemi ekolojik özellikleri yönünden Bentik ve Limnetik Zon olmak üzere iki büyük bölüme ayrılır. Göllerde bulunan zon ve alt zonlara ait şematik gösterim Şekil 2.2.’de verilmiştir. Bentik zon kıyı çizgisinden başlayarak gölün en derin bölgesine kadar olan tüm dipleri içerir. Limnetik zon ise göl çukurunu dolduran ve bentik zon örten su kütlesinden oluşmuştur (Kocataş 2003). Şekil 2.2. Göllerde Zonasyon (Sarmaşık 2012) Sıcaklığın su kolonu boyunca tabakalaşmasının gerçekleştiği limnetik zon, tabakalaşmaya bağlı olarak Epilimnion, Termoklin ve Hipolimnion olmak üzere üç tabakaya ayrılabilir. Her tabaka kendine özgü fiziksel ve kimyasal koşullara sahiptir. Ayrıca bu bölgede tabana kadar ışık penetrasyonu genellikle gerçekleşmez (Sarmaşık 2012). 18 Bentik zon derinliğe ve içerdiği bitki türlerine göre Supralittoral Zon, Littoral Zon, Sublittoral Zon ve Derin Zon olmak üzere dört bölümde incelenmektedir. Su dışında kalan göl sahili Supralittoral zon, zaman zaman dalgalarla ıslanmaktadır. Littoral Zonda, zengin bitki örtüsü içeriği derinliğe göre farklılık göstermektedir. Şekil 2.2.’de de görüldüğü gibi kıyı kesiminde saz, kamış gibi su üstü makrofitler, daha sonra nilüfer gibi yaprağı su üstünde bulunan yüzen makrofitler, en son olarak da su sümbülü, su şamdanı gibi batık makrofitler bir gölün Littoral zonunu oluşturmaktadır (Peter ve Lodge 2009). Eğimin oldukça fazla olduğu Sublittoral zonda ise ölmüş bitki ve hayvan artıkları depolanmaktadır. Derin zon ise ancak derin göllerde bulunmaktadır (Kocataş 2003). Bir göl ekosisteminde littoral zon, yapısal ve işlevsellik açısından birçok gölün önemli bir bölümüdür. Dünyadaki birçok gölün küçük olması nedeniyle, toplam göl alanında büyük bir miktarını littoral zon oluşturur. Ayrıca littoral zon karasal yüzeysel akış, yeraltı suyu veya akarsu bağlantılarında göle gelen materyallerin taşınımını etkilemekte, bu durum ise littoral zondaki ve diğer göl ekosistemindeki biyolojik ve fiziksel prosesleri etkilemektedir. Maktrofitler ve omurgasızlar açısından en üretken alan littoral zondur (Peter ve Lodge 2009). Göllerin yapısına göre değişiklik gösteren littoral zon derin göllerde çok dar iken, özellikle sığ göllerde oldukça geniştir (Kocataş 2003, Lewis 2009). Sığ göllerin durumunu açıklayan alternatif kararlı durumlar teorisine göre, göller iki kararlı durumda bulunmaktadırlar; baskın su üstü ve batık maktrofitlerin söz konusu olduğu berrak su durumu ve alglerin sucul bitkilere nazaran daha baskın olduğu bulanık su durumu (Sheffer 2004, Akdeniz 2005). Yararlı ve dengeleyici mekanizma sağladıklarından batık makrofitler sığ göllerde berrak su durumunun korunmasında kritik bir rol oynamaktadırlar. Sedimentin tekrar askıya geçişinin azalmasına, alglerin nütrient sınırlamasına, alglerin büyümesini sağlayan allelopatik bileşiklerin salgılanmasına neden olmaktadırlar. Bu özellikleri makrofit açısından zengin olan littoral zonun özellikle sığ göller için önemini vurgulamaktadır (Özen 2006). Bunların yanında makrofitlerin akış direncini arttırdığı ve iletim kapasitesinin azalmasına neden olduğu bilinmektedir (Karakurt 2009). Özellikle sığ göllerde hidrodinamik davranış 19 genelde gölde su yüzüne çıkan makrofit, batik makrofit ve makrofit bulunmayan alanların toplam gölalanı içerisinde dağılımına ve kapladıkları alana bağlı olmaktadır. Literatürde yapılmış birçok çalışma ile desteklenen (Cardoso 2005, Larmaei ve ark. 2009, Madsen ve ark. 2001, Kees ve ark. 2010, Ebrahimi ve ark. 2008) makrofitlerin akış direncini etkileyişi Uluabat Gölü için de önem oluşturmaktadır. Alternatif kararlı durumlar teorisinin geçerli olduğu gölde, bulunduğu durumu koruma eğilimi bulunmasına karşın su rejimindeki değişim, azot ve fosfor gibi besin yükleri ile askıda katı madde miktarının artması veya azalması (Akdeniz 2005) gibi nedenlerle kararlı durumlar arasında geçiş yapması söz konusudur. Özellikle su yüzüne çıkan makrofitlerden, sazlık ve yüzen makrofitlerden, nilüfer yatakları Uluabat Gölü’nün ekolojik özelliklerinin bir parçasıdır. Bunlar mevsimsel olarak değişiklik göstererek göldeki akışa karşı direnç oluşturmakta ve akış hızını düşürmektedir. 2.5.2. Su kalite modellemesi Su kalitesi tahmini veya simülasyonu için kullanılan araçlar, su kalitesi modelleri olarak adlandırılır. Bu modeller, noktasal ve noktasal olmayan kirlilik yükleri, alıcı ortamın karakteristiği ve meteorolojik verilerin yardımı ile su kalitesi tahmini yapar. Çoğu alıcı su ortamlarında, su seviyeleri, hızlar, akışlar, sıcaklık ve kalite, zamana ve alana göre değişim gösterir. Su kalite modelleri, doğal olaylar ve insan kaynaklı kirlilikleri tahmin etmek, anlamak ve bu kirlenmelere karşı tedbirler alabilmek için yönetim politikaları geliştirme imkanları sağlayan dünya çapında yaygın kullanıma sahip araçlardır (Wool ve diğ. 2001). Modellerin kullanımı, göl içi trofik seviyelerin belirlenmesinden, havzadan gelen kirlilik yüklerinin hesaplanmasına kadar geniş uygulamaları içerir (Gibson ve diğ. 2000). Su kalite modelleri, su kütlesinde gerçekleşen su kalite süreçlerinin matematiksel olarak ifade edilmesini sağlar. Su kalite modelleri, hidrodinamik modeller ve sediment taşınımı modelleri ile karşılaştırıldığında, alg biyolojisinin karmaşıklığı, nutrient ve sucul bitkiler arasındaki lineer olmayan etkileşimler, sediment yatağı ve su kolonu arasındaki etkileşim gibi faktörlere bağlı olarak, su kalite modelleri ile çalışmak çok daha zordur. Su kalite modelleri, hidrodinamik taşınımı, dışsal girişleri ve sistem içindeki kimyasal ve biyolojik reaksiyonları dikkate alır. Su kalite modelleri, suyun hareketini ve karışımını tanımlayan hidrodinamiklere dayanır. Hidrodinamik, meteoroloji ve atmosfer fiziği 20 hakkında bilgi sahibi olmak, su-hava arasındaki dışsal yükleri ve koşulları özelleştirebilmek için gereklidir. Modelleme ile ayrıca, çözünmüş ve partikül maddelerin akıbetinin belirlenmesi için kimyasal kinetiklerden ve biyokimyadan da yararlanır (Kaçıkoç 2013). Hidrodinamik modeller, su kalite modelleri için adveksiyonu, dispersiyonu, dikey karışımı, su sıcaklığını ve tuzluluğu içeren gerekli temel bilgileri sağlarlar. Su kalite modelleri, hidrodinamik modellere direkt veya aktarmalı olarak iki farklı şekilde bağlanabilir. Direkt yaklaşımda, hidrodinamik taşınım ve su kalite prosesleri eş zamanlı olarak simüle edilir. Aktarmalı yaklaşımda ise, hidrodinamik simülasyon bağımsız olarak yürütülür ve buradan elde edilen sonuçlar su kalite modeline aktarılır (Ji 2008). Su kalite modelleri kütle dengesi prensibine dayanır. Su kalite proseslerinin matematiksel olarak ifade edilmesi için, hidrodinamik ve sediment modellerine göre çok daha fazla ampirik formülasyonlar kullanılır. Su kalite modellerinde, ilgili prosesler arasındaki karşılıklı etkileşimlerin karmaşıklığından dolayı, su kalite parametrelerinin ayarlanması ciddi uzmanlık gerektirir. Sistemi iyi bir şekilde simüle edebilmek için, modellenecek proseslerin ve sistemi kontrol eden faktörlerin çok iyi şekilde anlaşılmış olması oldukça önemlidir (Ji 2008). 21 3. MATERYAL VE YÖNTEM 3.1. Örnekleme Programı Uluabat Gölün’de suda ve sedimentte çeşitli parametrelerin konsantrasyonlarını tespit etmek amacıyla planlanan bu çalışma kapsamında bir örnekleme programı hazırlanmış ve uygulanmaya çalışılmıştır. Ağır metal ve iz elementlerin suda çözünmüş ve askıda katı maddelere bağlanmış halde bulunan formları ile sedimentte mobil halde bulunanlar, kolay serbest hale geçebilenler, Fe-Mn oksitlere bağlı, organik maddelere bağlı ve kalıntı halinde bulunan fraksiyonları incelenmiştir. İncelenen ağır metal ve iz elementler Cr ve Ni’ dir. Gölün su ve sediment kalitesinin tespit edilmesi amacıyla suda; sıcaklık (T), pH, elektriksel iletkenlik (EC), oksidasyon-redüksiyon potansiyeli (ORP), toplam çözünmüş katılar (TDS), toplam alkalinite, toplam sertlik, kimyasal oksijen ihtiyacı (KOI), biyolojik oksijen ihtiyacı (BOI), askıda katı madde (AKM), klorofil- a (Chl-a), seki derinliği (SD), amonyum azotu (NH4-N), nitrat azotu (NO3-N), kjeldahl azotu, toplam Azot (TN), fosfat fosforu (PO4-P), toplam Fosfor (TP) parametreleri incelenmiştir. Sedimentte ise, sıcaklık, pH, EC, NH4-N, NO3-N, TN, TP, PO4-P, % organik madde içeriği ve nem içeriği ölçülmüştür. Suda ve sedimentte yapılan incelemeler dışında, Uluabat Gölü’nde plankton numuneleri alınarak Cr ve Ni elementlerinin konsantrasyonları belirlenmiştir. Su ve sedimentte ölçülen parametreler 1 yıl süre ile aylık olarak kirletici kaynaklara olan uzaklıklar, farklı derinlikler ve hidrodinamik özellikler göz önüne alınarak seçilen göl içindeki 10 ölçüm istasyonunda ve sadece suda ölçülen parametreler gölü besleyen Mustafa Kemal Paşa Çayı’nda, gölün boşalımını yapan Kocasu Çayı’nda, evsel ve endüstriyel atık suların deşarj edildiği Akçalar Deresi’nde, ayrıca, sulama sularının geri dönüş yaptığı ve atık suların deşarj edildiği DSİ’ye ait olan Uluabat, Atabay ve Karaoğlan Pompa istasyonlarında olmak üzere toplam 16 noktada incelenmiştir. Örnek alma çalışmaları 2013 Ağustos ayında başlanarak 2014 Temmuz ayında tamamlanmıştır. 3.2. Örnek Alma Noktaları ׳ ׳ Coğrafik koordinatları 40°10 kuzey ve 28°35 doğu olarak bilinen Uluabat Gölü’nde, çalışmanın amacına yönelik olarak göl içerisinde 10 nokta, göle giriş yapan Mustafa 22 Kemal Paşa Çayı (MKP Çayı), gölden çıkışı sağlayan Kocasu Çayı ve 4 farklı noktasal kaynak belirlenmiştir. Belirlenen toplam 16 örnekleme noktası Şekil 3.1.’de görülmektedir. Bu noktaların koordinatları GPS (Global Positioning System) ile tespit edilmiş ve bu veriler doğrultusunda örnek alma noktaları haritalandırılmıştır. Şekil 3.1. Uluabat Gölü Örnekleme Noktaları Bu noktaların belirlenmesi aşamasında, bir fizibilite çalışması yapılarak etraftaki önemli kirletici kaynaklar, akarsular ve bölgelerin hidrodinamik özellikleri dikkate alınmıştır. Ayrıca gölde daha önce çalışmalarda bulunmuş kişi ve kuruluşların görüşleri alınmıştır. Bu doğrultuda gölün tamamını temsil ettiği düşünülen ve önceki çalışmalarda da kullanılmış olan göl içi on noktadan numune alınması kararlaştırılmıştır. GPS ile tespit edilen örnek alma noktalarının koordinatları şu şekildedir, 23 Tablo 3.1. Uluabat Gölü Örnekleme Noktaları Koordinat Bilgileri İstasyon no X ( Doğu) m Y (Kuzey) m 1 626865 4451240 2 629634 4448777 3 633217 4450699 4 633953 4446460 5 637299 4444284 6 641498 4445781 7 638853 4449214 8 645313 4448410 9 637470 4447638 10 631064 4451502 MKP Çayı 626061 4440190 Kocasu Çayı 623020 4451392 UPİ 622891 4451426 APİ 627393 4447402 KPİ 633263 4441067 Akçalar Deresi 646797 4448799 * UPİ: Uluabat Pompa İstasyonu * APİ: Atabay Pompa İstasyonu * KPİ: Karaoğlan Pompa İstasyonu 3.3. Örnek Alma Metodu ve Örnekleyiciler Su ve sediment örneklerini toplamak için 2 farklı örnekleyici kullanılmıştır. Örnekler eş zamanlı toplanmıştır. Örnek alma çalışmaları, noktaların GPS cihazı kullanılarak belirlenmesi ve üstü açık bir kayık ile çalışmaların yapılması nedeniyle yağış ve sisin olmadığı zamanlarda yürütülmüştür. Uluabat Gölü sığ bir göl olması nedeniyle su örnekleri göl içindeki tüm noktalardan yüzeyden 0,5 m aşağıdan, Kemmerer and Van Dorn su örnekleyicileri olarak bilinen derinlik boyunca örnek alabilen standart su numune alma aleti ile alınmıştır. Alınan su numunesi, tüm örneklerin taşındığı koyu renkli daha önceden HNO3 ve deiyonize su ile temizlenmiş olan polietilen (PE) şişelere aktarılmıştır (APHA 1998). Noktasal kirletici kaynaklardaki su örnekleri en kesitin orta kısmından şişeler manuel olarak alınmıştır. Sediment örnekleri 0-10 cm’lik yüzey kısmından olmak üzere ekman sediment örnekleyicisi ile alınmıştır. Ekman sediment örnekleyicisi her türlü tane boyutunda örnekleri alabilen ve örnek kaybının daha az olduğu bir alet olması nedeniyle tercih edilmiştir. Sediment örnekleri HNO3 ve deiyonize su ile yıkanmış PE kaplara konularak laboratuara taşınmıştır (APHA 1998, İleri 2010). Su ve sediment örneklerinin konulduğu PE kaplara örneğin alındığı noktayı, 24 günü ve saati belirten etiket yapıştırılmıştır. Ayrıca, örneklerin alımı sırasında, plastik eldivenler kullanılmıştır (APHA 1998). Su ve sediment örnekleri ile eş zamanlı olarak plankton numuneleri toplanmış ve bu numunelerde metal analizleri yapılmıştır. Plankton numuneleri, plankton kepçesi yardımıyla su yüzeyinde gezdirilerek toplanmış, önceden temizlenmiş cam şişelere aktarılmış ve soğutucularda laboratuar ortamına getirilmiştir. Örnek alma işlemleri için kullanılan örnekleyiciler Şekil 3.2.’de gösterilmiştir. Şekil 3.2. Su, sediment ve plankton örnekleyicilerinin kullanımı sırasında çekilen fotoğrafları 3.4. Suda Ölçülen Fiziksel ve Kimyasal Parametrelerin Analizi Fiziksel ve kimyasal analizler için belirlenen 17 noktadan plastik kaplara alınmış olan su örnekleri en kısa sürede laboratuara getirilerek 100 ml’lik koyu renkli cam şişelere o aktarılarak ve 40 mg/l HgCl2 eklenerek 4 C’de 1 hafta buzdolabında saklanmıştır. Analizler 1 hafta içerisinde tamamlanmıştır. Ancak canlı organizmalara dayalı olarak yapılan ölçümler olması sebebiyle BOI5 parametresi aynı gün ölçülmüştür. Su numunelerinin alınması sırasında sahada, Sıcaklık (T), pH, Elektriksel İletkenlik (EC), Çözünmüş Oksijen (DO), Oksidasyon-Redüksiyon Potansiyeli (ORP), Klorofil- a (Chl-a), Toplam Çözünmüş Katılar (TDS) HydroBios marka multiprop cihaz kullanılarak ölçülmüştür. Su derinliği (WL) ve Seki Derinliği (SD) seki diski ile yerinde 0 ölçülmüştür. Laboratuar ortamında ise, askıda katı madde (AKM) 103-105 C’de kurutularak gravimetrik yöntemle, sertlik ve alkalinite titrasyon metodu ile, BOI5, KOI parametreleri standart metotlara göre (APHA 1998), NH4-N, NO3-N, TN (Toplam Azot) su buharı destilasyonu yöntemiyle (Bremner ve Mulvaney 1982), PO4-P, TP (Toplam Fosfor) askorbik asit yöntemiyle (APHA 1998) ölçülmüştür. 25 Akarsu Debisi, DSİ I. Bölge Müdürlüğünce belirlenmiş olan istasyonlara yerleştirilmiş daimi eşellerle veya eşel olmayan istasyonlarda AOTT marka Muline ile doğrudan ölçüm ile tespit edilmiştir. DSİ’ye ait sulama amaçlı çalışan Uluabat, Atabay, Karaoğlan Pompa İstasyonlarına ait debiler DSİ 1. Bölge Müdürlüğü’nden alınan aylık deşarj edilen su hacmi kullanılarak hesaplanmıştır. Su derinliği sediment örnekleri alınırken belirli aralıklarla işaretlenmiş uzatma ipi yardımıyla ölçülmüş olup, Gölyazı’da bulunan EİE’ye (Elektrik İşleri Etüt İdaresi) ait eşel ile yapılmış aylık ölçüm sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Uluabat Gölü’ne deşarj olan noktasal kirletici kaynakların ağır metal, bazı iz elementler ve diğer su kalitesi parametrelerine ait göle getirmiş oldukları yükler debi ve konsantrasyon değerlerinin çarpılmalarıyla ton/ay veya ton/yıl cinsinden belirlenip değerlendirilmiştir. İlgili sonuçlar araştırma bulguları kısmında verilmiştir. 3.5. Sedimentte Ölçülen Fiziksel ve Kimyasal Parametrelerin Analizi Sediment numuneleri göl içindeki 10 noktadan olmak üzere 10 cm’lik üst tabakadan ekman sediment örnekleyicisi ile alındıktan sonra sıcaklığı ölçülüp, plastik kaplarla laboratuara getirilmiştir. Örnekler 2 mm’lik elekten elenerek ölçüme hazır hale getirildikten sonra, NH4-N, NO3-N, Kaçar’ın (1994) bildirdiği gibi potasyum klorür (KCL) ekstraksiyonu ve ardından buhar destilasyonu ile, TN (Toplam Azot) ise standart metotlarda bildirilen nitrik asit, sülfürik asit karışımında yaş yakma yapılarak ekstrakte edilmiş ve ardından buhar destilasyonu ile ölçüm yapılmıştır (Bremner and Mulvaney 1982), Orto Fosfat (PO4-P) Kaçar’ın (1994) bildirdiği gibi sodyum bikarbonat yöntemi ile ekstrakte edilen numuneler, Standart Metotlarda belirtilen askorbik asit yöntemi gereğince 880 nm dalga boyunda spektrofotometrede, Toplam Fosfor (TP), Standart Metotlara göre asit ekstraksiyonu ve arkasından askorbik asit yöntemi ile ölçülmüştür (APHA 1998). pH ve iletkenlik 1/5 sediment örneği tartılarak (10 g sediment örneği 50 ml deiyonize su ile karıştırılır) 30 dakika çalkalanıp, pH ve elektriksel iletkenlik probları ile ölçülmüştür (Radojevic ve Bashkin 1999). % Organik madde, sabit tartıma 0 getirilmiş sediment örneğinin 500 C’de en 4 saat tutulması sonucunda meydana gelen ağırlık farkından belirlenmiştir (Radojevic ve Bashkin 1999). % Nem, sabit tartıma 0 getirilmiş sediment örneğinin 105 C’de 24 saat tutulması sonucunda meydana gelen ağırlık farkından belirlenmiştir. 26 3.6. Ağır Metal Analizleri 3.6.1. Örneklerin Analize Hazırlanması 3.6.1.1. Suda Çözünmüş, Partikül Maddelere Tutunmuş ve Sedimentteki Ağır Metallerin Analize Hazırlanması Suda çözünmüş ve partikül maddelere tutunmuş halde bulunan ağır metallerin belirlenebilmesi için örnekler önceden ağırlığı tartılmış 0,45 μm gözenek çapındaki milipore filtre kağıdından süzülmüştür. Filtre edilmiş su örneği sırasıyla deterjan, su, nitrik asit, mili-Q su ile temizlenmiş cam şişelerde % 2 (v/v) konsantre nitrik asit ile 0 asitlendirilerek 4 C’de buz dolabında korunmuştur. Partikül maddeyi içeren filtre kağıtları havada kurutulduktan sonra tekrar tartılarak 4/1 v/v HNO3/HCl karışımı ile mikrodalga cihazı kullanılarak parçalanıp, soğuduktan sonra mili-Q su kullanılarak 30 ml’ye seyreltilmiştir. Sediment numuneleri, havada kurutulduktan sonra 0,2 mm elekten elenip, aqua regia çözeltisi HCl/HNO3 (3/1 v/v) ile mikrodalga cihazında parçalandıktan sonra mili-Q su ile 50 ml’ye seyreltilmiştir. Plankton numuneleri de 0,5 g alınarak, asitle parçalanmış ve son hacim 50 ml’ye tamamlanmıştır. Parçalama işlemleri, numuneler HP500 teflon kaplara konularak, CEM marka, Mars 5 model mikrodalga aletinde yapılmıştır. Mikrodalgada parçalama işlemleri üç aşamalı olarak programlanmıştır. Cihaz, 1. aşamada,1 dakika 5 psi (1 psi=6.89 kPa), 2. aşamada 5 dakika 25 psi ve 3. aşamada 60 dakika 120 psi’de çalıştırılmıştır (Nguyen ve ark. 2005). 3.6.1.2. Sedimentte Bulunan Ağır Metal Fraksiyonlarının Analize Hazırlanması Ağır metallerin kimyasal fraksiyonlarının belirlenebilmesi için havada kurutulmuş sediment örnekleri, 0,2 mm’lik elekten elendikten sonra 100 ml’lik polipropilen tüplerde tartılıp ardışık ekstraksiyonlara maruz bırakılmıştır (Katip 2010). Belirlenen fraksiyonlar şöyledir: F1 (Mobil ağır metaller): Bir ekstraksiyon 1 M NH4NO3 F2 (Kolay serbest hale geçebilen metaller): Bir ekstraksiyon 1 M CH3COONH4 (pH 6.0) F3 (Mn-oksitlere bağlı ağır metaller): Bir ekstraksiyon 0,1 M NH2OH-HCl+1 M CH3COONH4 (pH 6.0) ve iki ekstraksiyon 1 M CH3COONH4 (pH 6.0) 27 F4 (Organik maddeye bağlı ağır metaller): 0,025 M NH4-EDTA (pH 4.6) ve iki ekstraksiyon 1 M CH3COONH4 (pH 4.6) F5 (Kalıntı halindeki ağır metaller): Sedimentte bulunan toplam ağır metallerden fraksiyonların toplamı çıkarılarak belirlenmiştir. Ekstrakte edilen tüm numunelerin ağır metal konsantrasyonları, indüktif eşleşmiş plazma optik emisyon spektrometre (ICP-OES) cihazı ile okunmuştur. 3.6.2. Ağır Metal Tayini ve ICP-OES Cihazı Çalışma Prensibi Kimyasal analizlerde ilk kullanılan atomik spektrometri tekniği emisyon spektrometredir. Aleve püskürtülen elementlerin yaydığı ışıktan kalitatif analiz yapılmasına dayanan alev testleriyle başlamış, metallerin ark ve kıvılcım atomlaştırma teknikleri kullanılarak analiz edilmesiyle devam etmiştir. Günümüzde ise en çok başvurulan atomlaştırma teknikleri plazma kaynaklıdır. Doğru akım plazma (DCP) ve mikrodalga ile oluşmuş plazma (MIP) kaynakları çeşitli analizlerde kullanılmaktadır. Ancak, plazma kaynaklarının en önemlisi indüktif esleşmiş plazma (ICP)’dır. Atomik emisyon spektrometri ile atomik absorpsiyon spektrometri arasındaki en önemli fark, absorpsiyon analizlerindeki atomlaştırıcının görevi sadece atomlaştırma iken, emisyon analizlerindeki atomlaştırıcının hem atomlaştırma hem uyarma işlevi görmesidir. Yüksek sıcaklığı ve inert atmosferi, plazmayı aleve veya grafit fırına göre daha etkin bir kaynak yapmaktadır. Bu sayede, AAS ile duyarlı sonuç elde edilemeyen refrakter bileşiklerin analizi de kolaylıkla gerçekleştirilebilir. Çok sayıda elementin aynı anda veya çok kısa sürede ölçülmesi de önemli avantajlarından birisidir. Plazma, nötr gaz, katyon ve elektron içeren iletken bir gaz karışımı olarak tanımlanabilmektedir. Plazma gazı olarak argon (Ar) kullanıldığından, indüktif eşleşmiş plazmada Ar, iyonlaşmış Ar ve elektron bulunduğunu söyleyebiliriz. İndüktif eşleşmiş plazma iç içe üç kuvars borudan oluşan hamlaç (torch) ile oluşturulur. Argon, en dış ve ara borudan helezonik bir şekilde geçerek borunun ucuna, indüksiyon bobininin sardığı bölüme ulaşmaktadır. Genellikle bakırdan yapılmış, su soğutmalı indüksiyon bobini, hamlaca, 27 veya 40 MHz frekansında ve 0.5-1.5 KW arasında güç sağlar. Bu güç sayesinde hamlacın ucunda manyetik alan yaratılmaktadır. Tesla bobini adı verilen sistemle kıvılcım oluşturularak argonun iyonlaşması sağlanır. Plazma artık hazırdır. Numune çözeltisi bir peristaltik pompa yardımıyla sisleştiriciye gönderilir ve argon ile çarpıştırılarak aerosol 28 üretilmektedir. Küçük çaplı damlacıklar taşıyıcı argon ile en içteki ince borudan hamlaca ulaşmaktadır ve atomlaşma/iyonlaşma gerçekleşmektedir. ICP-OES cihazlarında ölçüm dikey veya yatay plazma pozisyonlarında yapılabilmektedir. Bazı firmalar her iki plazma pozisyonunda da ölçüm yapan cihazlar üretmişlerdir. Yatay plazmanın dikey plazmaya üstünlüğü daha duyarlı sonuçlar vermesidir. Ancak, bu pozisyon dikey plazmaya göre daha dar lineer çalışma aralığına sahiptir. İndüktif eşleşmiş plazma optik emisyon spektrometri (ICP-OES), AAS’ ye göre daha geniş çalışma aralığı, multielement tayin yapabilme özelliği, termal bozunmaya karsı dirençli (refrakter) elementlerin tayininde daha duyarlı sonuç vermesi gibi özellikleriyle, metal tayinlerinde AAS ile birlikte en sık başvurulan tekniktir. ICP- OES tekniğinin AAS tekniklerine kıyasla, inert Ar atmosferinde daha etkin bir atomlaştırma yapması, multielement ölçüm yapma özelliği ve lineer çalışma aralığının daha geniş olması gibi avantajları vardır. AAS tekniklerine göre dezavantajı, cihazın fiyatı ve işletim masrafının daha yüksek olmasıdır (Varian Seminer Notları 2007). ICP Cihazı İçin Mikrodalga Parçalama Yöntemi İnorganik elementlerin analizleri için numuneleri sıvı hale dönüştürmek gerekmektedir. Bu sebeple belirli bir sıcaklık altında ekstraksiyon işlemi yapılarak iz elementler bulundukları katı veya sıvı numuneden bir çözücü ile sıvı hale aktarılmaktadır. Ekstraksiyon işlemi hot plate üzerinde açık bir kapta veya belirli bir basınç altındaki sızdırmaz tüplerde yapılabilmektedir. Hot plate üzerinde, açık kapta yapılan parçalama işlemi, ucuz ve kolay yapılabilmesine karşın, yavaş gerçekleşmekte, yoğun çalışma gerektirmekte ve kirlilikten etkilenebilmektedir. Belirli basınç ve sıcaklık altında ve kapalı kaplarda yapılan parçalama işlemi ile kullanılan kimyasalların kaynama 0 sıcaklığının üstüne (200 C ve üzeri) çıkılabilmektedir, kirlenme azalmaktadır, düşük miktarda kimyasal madde tüketimi olmaktadır, az miktarda numune ile çalışılabilmektedir (0,5-1 g) ve çalışma süresi daha kısa zaman almaktadır. Mikrodalga parçalama yönteminin basit, güvenli, etkili, hızlı olduğu ve aynı zamanda da kapalı sistem olması sebebi ile elementlerin kaybını engellediği ve kirlenme olasılığını azalttığı görülmüştür. Mikrodalga parçalamada, farklı asitler kullanılarak parçalama seviyeleri belirlenmektedir. Çalışma kapsamında, numunelerin parçalama işlemleri, CEM marka, Mars5 model mikrodalga cihazı kullanılarak yapılmıştır. 29 Ağır metal okumaları, BUSKİ Doğu Atıksu Arıtma Tesisi Laboratuarı’nda VARIAN marka ICP-OES cihazının VISTA-MPX modeli kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Okumaların yapıldığı ICP-OES cihazı incelenmiş, farklı çalışmalarda yapılan sonuçlar ve yöntemler karşılaştırılmış ve cihaz hakkında bilgi edinilmiştir. Okumalara uygun hale getirebilmek amacıyla cihazın kalibrasyon çalışmaları yapılmış ve ölçüm sonuçlarının konsantrasyon seviyeleri belirlenerek uygun standartlar hazırlanmıştır. Standartların hazırlanmasında, 1000 μg/ml’lik (% 5 HNO3) standart stok çözeltisi kullanılmıştır. Ağır metal konsantrasyonlarının suda çözünmüş halde, partikül halinde ve sedimentteki konsantrasyon değerlerinin çok farklı büyüklüklerde olması sebebiyle düşük, orta ve yüksek olmak üzere ppb ve ppm seviyesinde, üç farklı standart seri hazırlanmıştır. Düşük standart seri; 0,0095, 0,019, 0,039, 0,078, 0,1562 ppm. Orta standart seri; 0,1562, 0,3125, 0,625, 1,25, 2,5 ppm, Yüksek standart seri; 2,5, 5, 10, 20, 50 ppm’dir. Cihazının kalibrasyonu 500 ppm’lik Merck Mn çözeltisinden hazırlanan 5 ppm’lik çözelti kullanılarak yapılmıştır. Sediment örneklerinin okumalarının doğrulanmasında referans materyali olarak kullanılan ERM-CC135a (Europan reference materials) örneklerin ekstraksiyon metotlarını ve cihazın ölçümlerinin performanslarını kontrol edebilmek amacıyla incelenmiştir. İkili okumalar yapılarak elde edilen sonuçlar ve referans materyalinin konsantrasyonları karşılaştırılmıştır. 3.7. Veri Değerlendirme Yöntemleri 3.7.1. Coğrafik Bilgi Sistemi İle Su ve Sediment Kalitesi Parametrelerinin Haritalandırılması Coğrafi bilgi sistemleri, konumsal verilerin toplandığı, konumsal bilgiyi görüntüleyebilen, grafik ve nitelik bilgilerinin eş zamanlı kullanıldığı, farklı bilgi kaynaklarından gelen verileri bütünleştirerek yönetim, planlama ve analiz problemlerinin çözümüne katkıda bulunan, bilgi alış verişinde standardizasyonu ve harita ile tabloların kombinasyonunu sağlayan özelliktedir. Böylece, sayısal akıllı haritalar yardımıyla sorgulama amaçlı veri tabanlarını ve istatistiksel analizleri kullanarak, bilginin sınıflandırılmasını sağlamakta, nesneler ve olaylardan, sonuçları tahmin etmekte ve stratejik planlamada öne çıkmaktadır (Yomralıoğlu 2000, Akbaş 2008). 30 Bu çalışmada, Ağustos 2013 ve Temmuz 2014 yılları arasında Uluabat Gölü su ve sediment kalitesinde meydana gelen değişim CBS kullanılarak irdelenmiştir. Bu doğrultuda çalışma alanında belirlenen 10 adet istasyondan Ağustos 2013 ve Temmuz 2014 dönemlerinde alınan su ve sediment numuneleri analizlenmiş ve coğrafi bilgi sistemleri veritabanına aktarılarak su ve sediment kalitesindeki değişimi gösteren çeşitli sorgulamalar yapılmıştır. Sonuç olarak su kalitesindeki değişim açık bir şekilde ortaya konmuş ve kirliliği önlemek amacıyla alınabilecek önlemleri belirlemede etkin bir araç elde edilmiştir. Çalışma sırasında bütüncül bir yaklaşım içerisinde numune alma noktalarını içeren göl paftaları ele alınmış, raster haritalar elde edilmiştir. Daha sonra söz konusu paftalar ArcGIS 10.1 programı yardımıyla sayısallaştırılarak vektörel formatta topoğrafik haritalara dönüştürülmüştür. Ağustos 2013’den Temmuz 2014’e kadar, göl üzerinde belirlenen 10 adet istasyondan numuneler alınmış ve gerekli analizler yapılmıştır. Bütün analiz değerleri, öncelikle Excel de oluşturulan veritabanında saklanarak, daha sonra ArcGIS 10.1 coğrafi bilgi sistemleri programına aktarılmıştır. Her bir parametre için, Ağustos 2013 ve Temmuz 2014 ayları arasındaki değişimi temsil eden haritalar hazırlanmıştır. Haritaların hazırlanmasında “Ters Mesafe Ağırlıklı Enterpolasyon Tekniği (Inverse Distance Weighted, IDW)” kullanılmıştır. IDW enterpolasyon tekniği örneklem nokta verilerinden enterpolasyonla grid üretmede çoğunlukla tercih edilen ortak bir yöntemdir. IDW enterpolasyon tekniği enterpole edilecek yüzeyde yakındaki noktaların uzaktaki noktalarda daha fazla ağırlığa sahip olması esasına dayandırılır. Bu teknik enterpole edilecek noktadan uzaklaştıkça ağırlığı da azaltan ve örneklem noktalarının ağırlıklı ortalamasına göre bir yüzey enterpolasyonu yapar. Arazi çalışmalarında GPS ile istasyon yerleri belirlenmiştir. Koordinat alınan istasyondan aynı zamanda su ve sediment örnekleri de alınmıştır. Bu örneklerde her parametre için yapılan analiz sonuçları belirlenen koordinatlar ile veri tabanı mantığı çerçevesinde birleştirilmiştir. Arcview programı ile bu veriler arcview dosya formatı olan shp dosyalarına dönüştürülmüştür. Her bir parametre IDW metodu ile enterpole edilerek grid formatında katmanlar oluşturulmuştur. Coğrafi Bilgi Sistemlerinin konumsal analiz enterpolasyon araçları Ters Mesafe Ağırlıklı Enterpolasyon Tekniği (IDW) kullanılarak noktasal veriler alansal verilere dönüştürülmüştür. Böylece her bir parametre için tematik haritalar üretilmiştir. 31 o Çalışma kapsamında Harita genel Komutanlığı tarafından UTM 6 ED50 koordinat sisteminde üretilmiş olan 12 adet 1:25.000 ölçekli sayısal Topoğrafik harita ArcGIS ortamında birleştirilmiş, Uluabat Gölü Tampon Bölge Sınır kapsamı temel alınarak ekstrakte edilmiş ve sonuçta Uluabat Gölü’nün Tampon Bölge sınırlarını içerecek biçimde 1:25.000 ölçekli sayısal Topoğrafik haritası oluşturulmuştur (Şekil 3.3). Şekil 3.3. Uluabat Gölü 1:25000 ölçekli topoğrafik haritası ve Tampon Bölge Kapsamı Şekil 3.4. Uluabat Gölü Tampon Bölge Uydu Görüntüsü 32 Uluabat gölü Tampon bölge sınırlarına ait uydu görüntüsü Bursa İl sınırları kapsamında üretilmiş olan yüksek çözünürlüklü Worldviev2 uydu görüntüsünün Uluabat Gölü Tampon Bölge sınırları kullanılarak ekstrakte edilmesi ile edilmiş ve 1:25000 ölçekli olarak veri tabanına eklenmiştir (Şekil 3.4). 3.7.2. Ölçüm Sonuçlarının İstatistiksel Analizi İstatistiksel hesaplamalarda SPSS 22.0 istatistik programı kullanılmıştır. İncelenen tüm parametrelere ait konsantrasyonların yıllık ve mevsimsel olarak ortalama, standart sapma, maksimum ve minimum değerleri hesaplanarak, göldeki konsantrasyonların aylar ve istasyonlar arasındaki farklılıklarının, ağır metal konsantrasyonlarının farklılıklarının önemli olup olmadığı varyans analizi (ANOVA) ile belirlenmiştir. Ayrıca birbirleriyle ilişkili olduğu düşünülen parametreler arasında r korelasyon katsayısı değerleri hesaplanmıştır. Farklılıkların ve ilişkilerin önemliliği p = 0,05’e göre değerlendirilmiştir. Grafiklerin çiziminde SigmaPlot 10.0 versiyonu kullanılmıştır. 3.7.3. Ölçüm Sonuçlarının Standart Değerler ile Karşılaştırılması Su ve sediment kalitesi fizikokimyasal parametreleri ve krom, nikel metallerinin konsantrasyonları izleme sonrası, Ulusal ve uluslar arası standartlar ile kıyaslanmış, toksik sınırları belirlenmiş, göldeki kirliliğin mevcut durumu tespit edilmiştir. 3.7.4. Uluabat Gölü Ötrofikasyon Seviyesinin Belirlenmesi Göllerde ötrofikasyon seviyesinin belirlenmesi amacı ile trofik seviye indeksi (TSI) oluşturulmuştur. TSI, göllerin mevcut ötrofik durumunun geçmişi ile karşılaştırılarak belirlenmesinde oldukça etkili bir yöntemdir. TSI değerleri klorofil-a (μg/l), seki derinliği (m), toplam fosfor (μg/l) ve toplam azot (mg/l) konsantrasyonları kullanılarak hesaplanmaktadır. Belirlenen TSI değerlerinin ortalamaları alınarak bir sonuç TSI değeri bulunmaktadır. Carlson (1977) Carlson’un belirlemiş olduğu nümerik skala 0-40 oligotrofik; 40-50 mesotrofik, >50 ötrofik şeklindedir. Oligomesotrofik seviye (3070) şeklinde sınıflandırma yapılabilir (Coelho ve diğ. 2007). 33 Carlson’un belirlemiş olduğu ve Uluabat Gölü’nün trofik seviyesinin hesaplanmasında kullanılan formüller şu şekildedir:  ln SD   2.04  0.68ln CHL  1. TSI SD= 10* 6   2. TSI CHL= 10*6    ln 2   ln 2   48   1.47   ln   ln  3. TSI = 10* 6  TPTP  4. TSITN = 10*6  TN   ln 2   ln 2          3.7.5. Delft-3D Modelleme Programı Modelleme, belirli hedeflere ulaşmak için gerçek bir sistemin simülasyonu veya performansını değerlendiren temel bilgi ve deneyimin uygulanması prosesidir (Khandan 2002). Yüzeysel su kalitesi modelleri ile suların fiziksel, kimyasal ve diğer çevresel faktörlerin zamansal ve bölgesel değişimleri incelenerek, su kalitesi ve su miktarı birlikte ele alınmaktadır. Böylelikle, su otoritelerine planlanan iyileştirme ve geliştirme çalışmalarının sonuçlarını değerlendirme olanağı sunulmaktadır (Ekdal ve Tanık 2008). Tüm dünyada ve ülkemizde su kaynaklarının korunması ve daha etkin kullanılabilmesi için su kalite modellerinin etkin bir yönetim aracı olarak kullanımına dair birçok örnekler verilebilmektedir (Kaçıkoç 2013). Bilgisayar teknolojisindeki hızlı gelişmeler ve modelleme teknolojilerinde sürekli ilerlemelerin sonucu olarak, daha fazla hassasiyet ve daha geniş uygulamalar elde edilmiş ve nümerik modellerin çevresel etkilerin değerlendirilmesi alanındaki kullanımı gelişmiştir (Hok-shing 2006). Tez çalışmasında kullanılan Delft-3D modeli, havzadaki atık yüklerini, hidrolojisini ve üç boyutlu olarak su kalitesini modelleyebilen bir modeldir, ArcGIS programı ile bağlantılı olarak çalışabilmektedir. Göllerde, su kalitesi ve miktarı ile ilgili olan problemler için teknik ve ekonomik olarak uygun çözümler üretmek üzere kullanılan bir yazılımdır. Delft-3D modelleme programının 3.28.10 versiyonu kullanılmıştır. Bu model Hollanda’da bulunan “WL/Delft Hydraulics” bağımsız araştırma enstitüsü tarafından geliştirilmiştir. Delft3D, iki veya üç boyutlu akış, sediment taşınımı ve morfolojisi, dalgalar, su kalitesi ve ekoloji gibi süreçleri ve bunlar arasındaki 34 etkileşimleri simüle edebilen, esnek, birleşik bir modelleme yazılım paketidir. Delft3D birbirleri ile bağlantılı ve bütünleştirilmiş modüllerden oluşmaktadır. Bu modüller; Şekil 3.5. Delft-3D Yazılımının Modülleri • Hidrodinamik modül – Delft3D-FLOW • Dalga modülü – Delft3D-WAVE • Su kalitesi modülü – Delft3D-WAQ • Partikül izleme modülü – Delft3D-PART • Ekoloji modülü – Delft3D-ECO • Sediment taşınım modülü – Delft3D-SED • Morfodinamik modülü – Delft3D-MOR’dur. Bu modelleme programı sayesinde Uluabat Gölü için dinamik su kalite modelleme çalışması yürütülmüştür. Delft3D modeli, altı olay ve bu olayların birbirleri ile ilişkilerinin zaman ve uzaysal değişimlerini simüle eder. Prensipte farklı durumlar için uygun iken, model genellikle sahil, nehir ve haliç bölgelerinin modellenmesinde kullanılmaktadır (WL / Delft Hydraulics 2010a). 3.7.5.1. Delft-3D Flow Modülü Delft-3D Flow (Hidrodinamik Modül), sığ sulardaki kararsız akışı simüle eder. Gelgit, rüzgar, hava basıncı, yoğunluk farkları, dalgalar, türbülans, kuruma ve taşkın etkilerini kapsamaktadır. 35 Nümerik hidrodinamik modelleme sistemi olan Delft-3D Flow, sığ sularda ve Bousinesq yaklaşımı ile sıkıştırılamayan akışkan için Navier-Stokes eşitliklerini çözümler. Sistem eşitlikleri, yatay momentum eşitlikleri, süreklilik eşitliği ve taşınım (adveksiyon-difüzyon) eşitliklerini içerir. Şekil 3.6’da modülün kullanımı şematik olarak gösterilmiştir. Bu prosedür her hesaplama adımında tekrarlanmalıdır. Şekil 3.6. Delft-3D FLOW Modülünün Kullanımı Delft-3D Flow modülünde kullanılan, 2 boyutlu (2D, derinlik ortalamalı) eşitlikler şöyledir; (WL / Delft Hydraulics 2010a). Süreklilik Eşitliği; .......................................................................................................(1) Burada; : su yüzeyi kotunu (m), h: toplam su derinliğini (m) (Şekil 3.7), u,v: x, y doğrultusunda hız bileşenlerini (m/s), S: deşarj ya da su çekilmesi, yağış ve buharlaşmaya bağlı birim zamanda birim alan 36 başına katkıyı temsil etmektedir (m/s). Yatay momentum eşitlikleri; ...................................................................(2) ...................................................................(3) Burada; 2 g: yerçekimi ivmesi (m/s ), 1/2 C: chezy katsayısı (m /s), h: toplam su derinliği (m), 2 HDT: yatay difüzyonu (m/s ) ifade etmektedir. Şekil 3.7. Hidrodinamik yazılımın derinlik elemanları (WL/Delft Hydraulics 2010a) Delft-3D Flow modülünde, taban direncinin hesaplanmasında kullanılan Chezy katsayısı (C), 3 farklı formülasyon yardımı ile elde edilebilir (WL/Delft Hydraulics 2010a), bunlar: 1. Chezy formülasyonu: C = Chezy katsayısı 2. Manning formülasyonu: ...................................................................................................................................(4) Burada; h: toplam su derinliği (m), 1/3 n: manning katsayısını (m /s) ifade eder. 37 3.White Colebrook formülasyonu: ......................................................................................................(5) Burada; H: toplam su derinliği (m), ks: Nikuradse pürüzlülük yüksekliğini (m) ifade eder. Delft-3D FLOW modülü; madde ve ısı taşınımını, adveksiyon-difüzyon eşitlikleri ile çözümler sağlar (WL / Delft Hydraulics, 2010a). (d+ )C+S Burada; C: çözünmüş madde, tuzluluk veya ısı konsantrasyonu, Dh, Dv: yatay ve düşey dispersiyon (yayılım) katsayılarını, ω: sigma koordinat sisteminde dikey hız bileşeni, λd: Birinci derece parçalanma prosesi ifadesi, d: referans düzlemi altında kalan taban yüksekliği, S: birim alan başına kazanç ve kaybı, σ: döndürülmüş düşey koordinat (sigma koordinat) sistemini temsil eder. Zaman Aralığı Stelling’e göre (1984), sığ su denklemleri için sağlam bir çözücü, aşağıdaki talepleri karşılaması gerekmektedir;  Sağlamlık (koşulsuz kararlı)  Doğruluk (an az ikinci derece tutarlılığı)  Uygunluk (hem zamana bağlı hem de kararlı hal problemleri için)  Etkinlik (hesaplama için) Sığ su denklemlerinde zaman bütünleşmesinin doğru sağlanması, uygun seçilen zaman aralığı ile doğrudan bağlantılıdır. Zaman aralığı ise dalga yayılımı için kullanılan 38 Courant sayısı olarak tanımlanan CFLwave’e dayalıdır. Zaman aralığı ve CFLwave arasındaki bağıntı aşağıda verilmiştir (WL / Delft Hydraulics 2010a). Burada; CFLwave : Courant sayısı Δt : Zaman aralığı g : Yerçekimi ivmesi h : Yerel su derinliği Δx : x doğrultusundaki grid ağı boyutu Δy : y doğrultusundaki grid ağı boyutu Courant sayısı, yayılma hızı ve zaman aralığı arasındaki ilişkiyi vermektedir. Bunun yanında zaman aralığının büyüklüğü toplam işlem zamanını belirlemektedir. Toplam işlem sürecini azaltmak için, doğruluk ve kararlılıktan kayıp yaşanmasını önleyecek uygunlukta, en büyük zaman aralığının seçilmesi gereklidir (Dortch ve diğ. 2008). Genel olarak, Courant sayısı 10 değerini aşmamalıdır. Ancak daha küçük mekansal ve zamansal varyasyonlar ile ilgili problemler için, Courant sayısı gerçekte daha büyük alınabilir (WL / Delft Hydraulics 2010a). Hidrodinamik modülden elde edilen sonuçlar, Delft-3D’nin tüm diğer modüllerinde kullanılabilir. Sonuçlar, dinamik bir şekilde, bir iletişim dosyası aracılığı ile modüller arasında değiştirilebilir. Çözünmüş madde ve kirletici konsantrasyonları gibi temel su kalitesi parametreleri, hesaplamalarda kullanılabilir. Ancak, daha kompleks su kalitesi simülasyonlarında, hidrodinamik modül, uzak alan su kalitesi modülü (WAQ), nutrient fitoplankton modülü (ECO), yakın alan partikül izleme modülü (PART) ile birleştirilir (WL / Delft Hydraulics 2010a). 39 3.7.5.2. Delft-3D WAQ Modülü Delft-3D WAQ, 2 veya 3 boyutlu olarak kullanılabilen su kalitesi modelidir. Bu model önceden tanımlanmış hesaplama bölmelerinde adveksiyon-difüzyon-reaksiyon eşitliklerini çözümler. Delft-3D WAQ hidrodinamik bir modül değildir, bu nedenle akım ortamı bilgilerini Delft-3D Flow modülünde hesaplanan hidrolik koşulları (akım hızları, su kodları, yoğunluk, tuzluluk vb.) kullanır. Delft-3D WAQ modelinin tahminini yapabileceği su kalite değişkenleri (WL/Delft Hydraulics, 2010b);  Ağır metaller  Algler  Askıda sediment  Bakteriler,  BOI ve KOI  Bozunabilir maddeler  Çözünmüş oksijen  Konservatif maddeler  Nutrientler  Organik maddeler  Organik mikro kirleticilerdir. Delft-3D WAQ fiziksel, kimyasal ve biyolojik prosesleri açıkça belirtme imkanı da sağlar (WL/Delft Hydraulics, 2010b). Bunlar;  Çökme ve yeniden askıya geçme,  Yeniden havalanma,  Alg büyümesi ve ölümü,  Organik maddenin mineralleşmesi,  (de)nitrifikasyon,  Ağır metallerin adsorpsiyonu ve  Organik mikro-kirleticilerin buharlaşması prosesleridir. Delft3D-WAQ geniş bir uygulanabilirliğe sahiptir. Tek gereksinimi su sisteminin hidrodinamik tanımlamasının mevcut olmasıdır. Bu modelin uygulama çalışmaları, 40 ötrofikasyon, tabakalaşmış sistemlerde çözünmüş oksijen düşmeleri, kirlilik yüklerinin nutrient konsantrasyonundaki etkisi ve birincil üretim, ağır metal taşınımı gibi birçok uygulama içerir (WL/Delft Hydraulics, 2010b). Delft-3D WAQ, çok çeşitli maddeler için, adveksiyon-difüzyon eşitliklerini kullanarak, taşınım ve su kalite proseslerini nümerik olarak simüle eder. Teorik olarak, su kalite modülü, her bir hesaplama hücresi için kütle dengesini sağlar. Adveksiyon-difüzyon eşitliklerinin, kararlı maddeler için kütle korunumu ve Fick kanunlarına göre, genel formülasyonlarının basitleştirilmiş biçimleri aşağıda verilmiştir (WL/Delft Hydraulics, 2010b); .....................................................................................................(7) Burada; -3 • C: konsantrasyonu, ML , • t: zamanı, T, -1 • ui: i yönündeki ortalama hızı, LT , • xi: i yönündeki uzaklığı, L, • Ei: i yönündeki difüzyon katsayısını ifade eder. Taşınım için sonlu hacim yöntemi adveksiyon difüzyon eşitliklerini çözmek için nümerik bir metottur. Bu hesaplama yöntemi ile devam eden ve y ve z yönünde taşınım bölümünün eklenmesi ile oluşan 3 boyutlu adveksiyon difüzyon eşitliği aşağıdaki gibidir (WL/Delft Hydraulics, 2010b); .................(8) Burada; • Dx, Dv, Dz: x, y, z doğrultularındaki dispersiyon (yayılım) katsayılarını, • S: deşarj ve atık yüklerini, • vx, vy, vz: x, y, z doğrultularındaki hız bileşenlerini, 41 • fR(c,t): biyolojik, bakteriyolojik, ekolojik, kimyasal veya diğer reaksiyonları temsil eder. Eşitlikteki, yatay doğrultudaki dispersiyon kullanıcı tarafından girilirken, su kolonu boyunca düşey doğrultudaki dispersiyon hidrodinamik hesaplamadan elde edilir. Delft-3D WAQ modülünün bir aracı olarak bilinen proses kütüphanesinde prosesler oluşturulması gerekmektedir. Burada, ağır metallerin tanımlanan prosesleri için gerekli başlangıç koşulları ölçüm değerleri baz alınarak modülün istediği birimler doğrultusunda modele tanımlanacaktır. Ölçülecek parametreler ve birimleri Tablo 3.2’ de verilmiştir. Tablo 3.2. Delft-3D WAQ Başlangıç koşulları parametreleri ve birimleri Parametre İstenen Birim 3 Çözünmüş Ağır Metal g/m 3 Partiküler Ağır Metal g/m Sedimentteki Ağır Metal g / s e g m e n t Model suda çözünmüş, askıdaki, sedimentin yüzey tabakasındaki (S1) ve alt tabakadaki (S2) toplam metal konsantrasyonlarını, sedimentin yüzey ve alt tabakasında bulunan çözünmüş ve askıdaki formda bulunan metalleri de modelleyebilmektedir. Bu bağlamda oluşturulabilecek prosesler şunlardır,  Adsorbe olmuş maddelerin sedimantasyonu: bu proses partikül halinde bulunan (askıda katı maddeye tutunmuş halde bulunan) maddelere adsorbe olmuş organik mikro kirleticilerin, ağır metallerin ve fosforun sedimantasyon akılarını hesaplamaktadır.  Adsorbe olmuş maddelerin resüspansiyonu: bu proses organik mikro kirletici fraksiyonlarının ve partikül maddelere adsorbe olmuş olan ağır metallerin resüspansiyon akılarını hesaplamaktadır.  Ağır metallerin dağılımları: dağılım prosesi, herhangi bir maddenin çözünmüş, adsorbe olmuş ve çökelmiş türleri arasındaki dağılımı göstermektedir. Ağır metaller, inorganik maddelere (IM1-3), ölü organik maddelere (partikül organik karbon, POC ve 42 çözünmüş organik madde, DOC) ve fitoplanktonlara (Alg) adsorbe olmaktadırlar. Ağır metallerin dağılımına denge süreci olarak tanımlanan sorpsiyon neden olmaktadır. Denge prosesi lineer dağılım katsayısıyla ilgilidir. Lineer dağılım katsayısı da organik karbon miktarına ya da inorganik partikül maddenin kuru ağırlığı miktarına bağlıdır. Çözünmüş organik karbon için belirlenen katsayı, partikül organik karbon için belirlenen katsayının bir oranı olmasına rağmen dağılım katsayısı inorganik ve organik madde bileşimine göre farklı olabilmektedir. İnorganik maddenin adsorbsiyon kapasitesi, demir hidroksitler, alüminyum hidroksitler, mangan oksit ve illit gibi kil minerallerine bağlıdır. Bundan başka adsorbsiyon pH, redoks potansiyeli ve kompleks oluşumuna önemli olarak bağlı, sıcaklığa ise zayıf şekilde bağlıdır. Redoks potansiyeline olan bağlılık demir ve manganın düşük redoks potansiyelinde indirgenmesiyle ilişkilidir. Düşük redoks potansiyeli sedimentteki adsorbsiyon kapasitesinin düşmesine neden olur. Kompleks oluşumu metale özgüdür ve hidroksil, bikarbonat, klorit, sülfit, sülfat gibi ligandların çok olmasına bağlıdır. Bu nedenle sedimentteki kompleks oluşumu su kolonundakinden çok daha güçlüdür. Bu proses aşağıdaki maddeler için uygulanmaktadır, • Sülfürle bileşik oluşturan metaller Cd, Cu, Zn, Ni, Hg, Pb (Grup 1) • Hidroksitle bileşik oluşturan metaller Cr (Grup 2) • Anyonik formda olan metaller As (Grup 3). Bu gruplardaki dağılım, önemli ölçüde oksitleyici-indirgeyici koşullar altında model tarafından tanımlanan çeşitli denklemler yardımı ile belirlenmektedir(WL/Delft Hydraulics, 2010b). Gölün hidrodinamik durumu da baz alınarak seçilecek metal prosesleri (Cr ve Ni için) belirlenerek uygun senaryolar ile model çalıştırılacak ve metallerin mevcut koşullardaki davranışları bu şekilde değerlendirilecektir. 3.7.6. Su Kalite Model Performansını Değerlendirme Yöntemi Modelleme çalışmalarında, kullanılan modelin, su sistemini gerçekçi olarak temsil ettiğini ispat etmek son derece önemlidir. Ölçüm sonuçları ile simülasyon sonuçlarının karşılaştırılabilmesi için, “kalitatif karşılaştırma” ve “kantitatif karşılaştırma” olmak 43 üzere 2 genel yaklaşım vardır. Kalitatif karşılaştırma, ölçüm sonuçları ve simülasyon sonuçlarının oluşturulan grafikler yardımı ile görsel olarak kıyaslanmasına dayanır. Kantitatif karşılaşmada ise, istatistiksel analizlerden faydalanılarak, ölçüm sonuçları ile simülasyon sonuçlarının uyumunun, sayısal olarak kıyaslanması sağlanabilir (Kaçıkoç 2013). Tez çalışmasında, hidrodinamik modelin performansı, kalitatif (görsel) karşılaştırma yaklaşımı kullanılarak değerlendirilmiştir. Su kalite modeli simülasyon sonuçları ile ölçüm sonuçlarının uyumunun değerlendirilmesi için ise kalitatif (görsel) ve kantitatif (istatistiksel) karşılaştırmaların kombinasyonu kullanılmıştır. Su kalitesi model performansı 3 ayrı istatistiksel gösterge ile değerlendirilmiştir. 2 Bunlardan ilki lineer regresyon ile determinasyon katsayısı (R ), ikincisi ortalama karekök hatası (RMSE) ve üçüncüsü relatif ortalama karekök hatası (RRMSE) değerleridir. Kalibrasyon ve doğrulama işlemleri sonucunda ölçümler ile model 2 sonuçları arasındaki uyum R değeri ile, ölçümler ile model sonuçları arasındaki hata oranı ise RMSE ve RRMSE değerleri ile hesaplanmıştır. Model performansını test etmek için uygulanan lineer regresyona ilişkin eşitlik aşağıda görülebilir: y = β0+ β1x + ε Burada; x ve y: sırasıyla ölçülen ve model sonucunda tahmin edilen değerler, β0: y-eksenini kestiği nokta, β1: regresyon doğrusunun eğimi, ε: hata terimidir. Bu uygulama için β0=0 ve β1=1 ve ε=0 ideal şartları tanımlar. İdeal şartlar model ile ölçüm sonuçlarının tam uyumudur. Lineer regresyondan elde edilen determinasyon 2 katsayısı (R ) ise model tahminleri ile ölçümler arasındaki doğrusal uyumluluk 2 ölçütüdür. İdeal şartlarda R =1.0 değerine ulaşılır ve model tahminleri ile ölçümler tamamen uyumludur denilir (Çakmakçı ve diğ. 2010, Ramos ve diğ. 2011). 44 Tablo 3.3. Model Performans Sınıfları (Parajuli ve diğ. 2008) 2 R aralığı Sınıf ≥0,90 Mükemmel 2 0,89≥R ≥0,75 Çok iyi 2 0,74≥R ≥0,50 İyi 2 0,49≥R ≥0,25 Makul 2 0,24≥R ≥0,0 Zayıf 2 Model performans sınıfını test etmek için belirlenen R değerleri Parajuli ve diğ.’nin belirlemiş oldukları sınıflandırmaya göre sınıflandırılabilir. Buna göre model geçerliliği test edilir. Model performansını test etmek ve hata oranını belirlemek için hesaplanan RMSE ve RRMSE değerlerine ilişkin eşitlikler aşağıda görülebilir: ...................................................................................(9) ..............................................................................................(10) Eşitlikte xi ölçülen değerleri, yi simülasyon sonucu elde edilen değerleri, xort ölçüm değerlerinin ortalamasını, N ise veri sayısını ifade etmektedir. RMSE, model performanslarının değerlendirilmesinde sıkça kullanılan istatistiksel bir yöntemdir ve RMSE değerinin, sıfıra eşit olması en iyi model performansının sağlandığını gösterir. RMSE, simüle edilen her bir değişkenin sahip olduğu birimi alır. RRMSE ise elde edilen farklı birimlere sahip olan RMSE değerlerini, standartlaştırır ve standart değişimin yüzde olarak ifade edilmesini sağlar. RRMSE yardımı ile hata değerleri yüzde olarak ifade edildiğinde, simülasyon sonuçları ile ölçüm sonuçlarının uyumunun değerlendirilmesinde, daha açık bir karşılaştırma yöntemi geliştirilmiş olur (Kaçıkoç 2013). 45 4. ARAŞTIRMA BULGULARI 4.1. Uluabat Gölü Su ve Sediment Kalitesi Ölçüm Sonuçlarının Değerlendirilmesi Göllerdeki su ve sediment kalitesinin değerlendirilebilmesi için havzanın karakteristiğinin belirlenmesi önem taşımaktadır. Havzadaki kullanım alanlarının (Tarımsal, ormanlık alanlar, yerleşim alanları), su seviyesinin, uzun dönem yağış ve debi ortalamalarının, belirlenmesi önemlidir. Daha sonra, fiziksel, kimyasal ve biyolojik parametreler yorumlanmaktadır (Katip 2010). Uluabat Gölü su ve sediment kalitesinin belirlenmesi üzerine yapılan bu çalışmada çeşitli fizikokimyasal analizler yapılmıştır. Bir yıllık izleme süreci sonrasında bu parametrelerin mevsimsel değerleri Tablo 4.1 ve 4.2’ de, aylık değişimleri ise Tablo 4.3 ve 4.4’de sunulmuştur. Örnekleme noktalarına bağlı değişim ise GIS’e göre değerlendirilmiş ve bir sonraki başlık altında sunulmuştur. Tablo 4.1. Uluabat Gölü Su Kalitesi Mevsimsel Değerleri (Ağustos 2013 - Temmuz 2014 İzleme Süreci) Parametre Ort±SD Max-Min Yaz Sonbahar Kış İlkbahar AKM (mg/l) 29,02±19,9 92-4 31,2 28,2 35,0 21,6 Alkalinite (mg CaCO3/l) 238,4±17,0 285-193 235,3 234,4 227,6 256,4 BOI (mg/l) 23,3±11,3 50-5 26,9 25,5 12,6 28,2 Çöz.Oksijen (mg/l) 10,1±1,0 12,3-7,3 9,1 9,6 11,1 10,6 İletkenlik (µs/cm) 628,4±37,9 766-530 597,9 641,6 641,1 632,8 3 Klorofil-A (mg/m ) 5,7±4,4 16,07-0,14 6,62 8,91 3,69 3,79 KOI (mg/l) 71,9±41,6 192-16 78,9 110,8 36,7 61,3 NH4-N (mg/l) 0,32±0,79 6,3-0 0,28 0,84 0,09 0,07 NO3-N (mg/l) 1,00±1,92 9,8-0 2,21 1,15 0,53 0,11 Kjeldahl-N (mg/l) 13,47±3,06 23,1-9,1 15,9 13,8 12,6 11,4 TN (mg/l) 14,48±4,58 32,9-8,4 18,1 15,0 13,1 11,5 ORP (mV) 367,59±59,73 546-250 318,2 362 391,5 398,6 pH Parametresi 8,54±0,17 9,1-8,1 8,5 8,6 8,5 8,4 Sertlik (mgCaCO3/l) 314,06±21,71 394-260 298,6 307,8 317,7 332,0 0 Sıcaklık ( C) 16,31±6,37 26,4-5,8 22,3 17,3 9,0 14,1 TDS (mg/l) 401,66±0,02 500-300 397 407 403 400 PO4-P (µg/l) 38,88±15,43 74,4-20,6 50,4 46,5 32,2 26,3 TP (µg/l) 61,87±15,22 131,7-38,7 77,5 64,1 51,6 54,2 Seki Derinliği(m) 0,69±0,53 2,2-0,18 0,46 0,60 0,74 0,97 Derinlik(m) 1,96±0,51 3,2-0,6 1,82 1,61 2,24 2,16 46 Tablo 4.2. Uluabat Gölü Sediment Kalitesi Mevsimsel Değerleri (Ağustos 2013 - Temmuz 2014 İzleme Süreci) Parametre Ort±SD Max-Min Yaz Sonbahar Kış İlkbahar pH 8,3±0,35 8,98-7,3 8,457 7,917 8,41 8,48 EC(µs/cm) 319,6±67,4 601-219 368,4 322,8 284,9 302,5 Organik Md.(%) 3,69±0,49 4,6-2,1 3,90 3,74 3,43 3,70 Nem içeriği(%) 24,2±4,9 35,3-15,3 19,75 25,01 27,55 24,58 NH4-N(mg/kg) 72,77±56,70 273-7 105 105,46 34,53 46,08 NO3-N(mg/kg) 11,55±38,37 336-0 18,6 24,5 0 3,0 TN (mg/kg) 3302,83±1697,89 8260-700 4690 4246,6 1960 2314,6 PO4-P (mg/kg) 99,63±81,16 301,0-2,5 105,4 23,3 99,9 169,8 TP (mg/kg) 330,61±288,72 1233,6-11,5 336,5 57,35 357,4 571,1 Yüzeysel suların karakterizasyonunun değişmesinde, potansiyel olan doğal ya da antropojenik etkilerin değerlendirilmesi önemlidir (Akbal ve diğ. 2011). Uluabat Gölü suyunun fizikokimyasal özelliklerinin incelenmesi sonucunda, parametrelerin mevsimsel olarak değişiklik gösterdiği görülmektedir. Bir su kütlesinin genel karakterinin belirleyen en önemli parametrelerden biri de sıcaklıktır (Singh ve diğ. 2008). Pek çok fizikokimyasal faktör ortam sıcaklığından önemli düzeyde etkilenir. Tablo 4.1 ve 4.2’de görüldüğü üzere mevsimler arasındaki farklılıklar, yaz boyunca artan sıcaklık ve buharlaşma konsantrasyonlarda artışa, kışın meydana gelen yağışlar ve havzadan gelen yüzeysel akışlar nedeni ile meydana gelen seyrelmelere bağlanmıştır (Singh ve diğ. 2008). Sıcaklık, toplam azot, toplam fosfor maksimum değerlerini yazın, minimum değerlerini kışın almıştır. Nitrat azotu, kjeldahl azotu, fosfat fosforunun maksimum değerleri yazın, minimum değerleri ise ilkbahar aylarında ölçülmüştür. Toplam fosfor, ilkbahar mevsiminde fotosentezin hızlanması sonucunda alglerin fosforu kullanmasının ve yağışların artmasıyla gölde seyrelmenin meydana gelmesi nedeni ile artmış olabileceği düşünülmüştür. pH değerlerinin mevsimsel ortalamaları birbirine yakın olmakla beraber en yüksek değer yaz mevsimi içerisinde Temmuz ayında (9,1) görülmüştür. Doğal suların pH aralıkları 6 ile 9 arasında bulunmaktadır. Bileşimleri ise asit ve baz ilişkilerinden etkilenmektedirler. Fotosentez, solunum gibi biyolojik aktiviteler, CaCO3’ın çökelmesi ya da çözünmesi CO2’yi azaltıp artırdığı için pH’ı etkilemektedir. 47 Oksitlenme reaksiyonları pH’ı düşürürken, denitrifikasyon ve sülfatın indirgenmesi pH’ı artırmaktadır (Stumm ve Morgan 1996). Temmuz ayındaki yüksek pH değerinin nedeni olarak yaz aylarında artan fotosentez sırasında planktonların çözünmüş inorganik karbonu asimile etmeleri sırasında asidik özelliğin azalması ve alkalinitenin artmasının olabileceği düşünülmüştür (Hacısalihoğlu ve diğ. 2016). Sularda organik kirlenmeyi gösteren parametrelerden olan çözünmüş oksijen, BOI ve KOI konsantrasyonlarının değişimleri incelendiğinde, BOI maksimum değerine ilkbahar, KOI ise sonbahar mevsiminde ulaşmıştır, yaz mevsimi değerlerinin de oldukça yüksek olduğu görülmektedir. Minimum değerleri ise kış mevsiminde ölçülmüştür. Sıcaklık ile ters ilişkili olan çözünmüş oksijen parametresinin ise en yüksek değeri kış mevsiminde, en düşük değeri ise yaz mevsiminde ölçülmüştür. Bunun sebebinin yaz aylarında mikrobiyal aktivitenin artması sebebiyle organik maddelerin bozunma hızları artmaktadır. Bu nedenle de çözünmüş oksijen seviyesi düşmekte, KOI ve BOI konsantrasyonları da artmaktadır. Bahar ve kış aylarında yağmurların ve rüzgarların şiddetinin artmasıyla sirkülasyon oluşması ve gölü besleyen su debilerinin artması sonucu meydana gelen karışımların etkisiyle göl suyu tekrar oksijen kazanmaktadır. Ayrıca seyrelmenin artmasıyla organik kirleticilerin konsantrasyonları düşmektedir (Katip 2010). Askıda katı madde miktarının mevsimsel değişimi incelendiğinde, en yüksek kış mevsiminde, en düşük ilkbahar mevsiminde ölçüldüğü görülmüştür. Yaz mevsiminde de yüksek konsantrasyona sahip olduğu görülmektedir. Uluabat Gölü sığ bir göl ve konumu itibari ile çok fazla rüzgara maruz kalmaktadır. Askıda katı madde miktarının artması, sediment karışımının meydana gelmesi nedeniyle olabileceği düşünülmüştür. Zira göl genel durum itibari ile saat 14.00’den sonra aşırı rüzgara maruz kalmakta ve sedimentin havalanması ile kahverengi hal almaktadır. Bunun dışında MKP Çayı’nın da göle yüksek miktarda katı madde taşıdığı bilinmektedir (Aksoy ve Özsoy 2002, Katip 2010, İleri 2010, Sarmaşık 2012, Karaer ve diğ.2012). Ayrıca yaz aylarında alglerin çoğalmaya başlaması ile de katı madde miktarının artması olağandır (Stumm ve Morgan 1996). Gölde su derinliği incelendiğinde beklendiği üzere en yüksek seviyenin kış aylarında, en düşük seviyenin ise kurak geçen sonbahar aylarında ölçüldüğü tespit edilmiştir. 48 Işık geçirgenliğinin bir göstergesi olan seki derinliği çözünmüş minerallere bağlı olarak oluşan renge, aşırı yağışların getirdiği askıda katı maddelere, rüzgarın etkisi nedeni ile oluşan dalgalanma ile meydana gelen sedimentin tekrar suya karışmasıyla ve alg miktarına bağlı olarak değişmektedir. Seki derinliğinin en yüksek olduğu dönem ilkbahar mevsimi, en düşük olduğu dönem ise yaz mevsimidir. Yaz mevsiminde akarsu debilerinin azalması, gölde su seviyesinin düşük olması, hakim rüzgarın etkisiyle sirkülasyonlar meydana gelmesi, göle karışan askıda katı madde miktarının artması gibi nedenlerle, seki derinliği değerlerinde düşüşler olduğu düşünülmektedir. Sedimentteki kirlilik parametrelerinin mevsimlere göre değişimleri incelendiğinde, fosfor fraksiyonları dışında diğer parametrelerin birbirlerine yakın değerlere sahip oldukları belirlenmiştir. Sediment kalitesi parametrelerinin mevsimsel değişiminde, elektriksel iletkenlik, organik madde içeriği, amonyum azotu, toplam azot parametrelerinin en yüksek yaz mevsiminde, en düşük konsantrasyonlarının ise kış mevsiminde ölçüldüğü tespit edilmiştir. Toplam fosfor ve fosfat fosforu konsantrasyonlarının ise en yüksek ilkbahar mevsiminde, en düşük sonbahar mevsiminde ölçüldüğü görülmektedir. Sedimentin nem içeriği ise tahmin edilebileceği üzere, yaz mevsiminde en düşük, kış mevsiminde en yüksek değerlere ulaştığı görülmektedir. Yüzeysel sularda fosfor konsantrasyonunun azalmasında, çökelme önemli bir mekanizmadır (İleri 2010). Çökelme ile oluşan net kayıp sığ göllerde çok azdır. Bunun sebebi, stabil olmayan tabakalaşma, çöken materyalin tekrar askıda hale geçmesi ve nutrientlerin sedimentten serbest hale geçerek suya karışmasıdır. Bu nedenlerden dolayı, sığ göller derin göllere göre daha yüksek fosfor konsantrasyonuna ve fitoplankton biyomasına sahiptirler (Hejzlar ve Vyhnalek 1998). Uluabat Gölü su ve sediment kalitesinin zamansal değişimleri göl ortalamaları alınarak tablolar halinde aşağıda sunulmuştur. 49 Tablo 4.3. Uluabat Gölü Su Kalitesi Aylık Değişimi Aylar Ağustos 13 Eylül Ekim Kasım Aralık Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz 14 pH 8,4±0,1 8,5±0,1 8,5±0,1 8,6±0,1 8,5±0,0 8,5±0,1 8,6±0,1 8,5±0,1 8,43±0,15 8,4±0,0 8,3±0,1 8,7±0,17 EC(µs/cm) 618,3±17,8 623,9±18,1 637,9±28,6 663,2±44,9 636,7±49,6 642,3±54,4 644,5±19,6 652,2±15,7 628,5±3,0 617,8±22,0 582,0±35,3 593,6±32,6 Sıcaklık (0C) 24,9±0,8 22,9±0,1 14,7±1,0 14,4±0,6 6,8±0,8 9,1±0,3 11,0±0,3 9,4±0,6 15,4±0,2 17,5±0,2 24,4±0,8 24,6±1,0 TDS (mg/l) 400,0±0 400,0±0 400,0±0 420,0±0,04 400,0±0 410,0±0,0 400,0±0 400,0±0 400,0±0 400,0±0 390,0±0 400,0±0 ORP (mV) 322,8±54,5 338,2±38,6 344,6±34,4 403,2±41,6 331,7±41,0 430,6±47,3 412,2±50,8 373,8±22,0 416,5±32,3 405,5±39,8 363,5±33,5 268,5±23,6 ÇO (mg/l) 8,1±0,8 8,9±0,6 10,0±0,6 10,0±0,6 11,0±0,1 11,0±0,2 11,2±0,2 11,5±0,34 10,0±0,2 10,1±0,3 9,9±0,1 9,3±0,2 Alkalinite (mg/l) 235,0±6,2 236,4±7,5 239,0±9,6 228,0±15,8 218,7±14,0 232,3±21,3 231,8±12,6 257,2±5,5 254,7±16,0 257,2±9,0 241±8,8 230±17,2 Sertlik (mg/l) 300,8±9,3 304,2±4,0 304,6±8,4 314,8±27,0 309,0±14,9 321,0±30,4 323,2±18,3 333,6±7,5 329,6±13,4 333,0±12,4 309,0±22,0 286,0±19,6 AKM(mg/l) 47,6±22,4 30,4±20,5 7,6±6,3 46,7±28,8 52,0±16,6 30,0±10,0 23,2±11,4 22,0±14,4 20,4±12,3 22,4±11,0 24,4±12,7 21,6±12,6 NH4-N(mg/l) 0,6±0,5 0,6±0,4 1,2±2,2 0,6±0,7 0,07±0,2 0,1±0,4 0,07±0,2 0,0±0,0 0,0±0,0 0,2±0,4 0,2±0,33 0,00±0,0 NO3-N(mg/l) 4,8±2,4 3,1±1,7 0,2±0,5 0,0±0,0 0,0±0,0 1,1±2,8 0,4±1,3 0,07±0,2 0,0±0,0 0,2±0,6 0,3±0,49 1,47±1,06 Kjeldahl -N (mg/l) 18,4±2,1 16,3±1,9 14,8±2,9 10,5±2,2 12,9±1,7 13,5±2,9 11,4±2,1 11,3±2,3 11,4±1,4 11,6±1,7 13,8±1,6 15,5±1,1 TN (mg/l) 23,3±4,1 19,4±2,9 15,1±3,0 10,5±2,2 12,9±1,7 14,7±5,6 11,9±2,6 11,4±2,3 11,4±1,4 11,9±1,9 14,1±1,7 17,01±2,0 PO4-P (µg/l) 64,9±14,2 57,7±12,7 43,9±8,2 38,0±8,7 40,6±7,2 30,1±7,0 25,9±6,5 25,9±4,9 25,8±3,7 27,3±4,7 37,0±11,8 49,2±14,3 TP (µg/l) 75,7±12,3 68,9±6,3 59,1±7,5 64,3±5,5 59,9±8,6 48,8±5,3 46,07±4,6 48,9±3,9 55,8±6,1 57,9±6 66,0±8,0 90,79±23,7 KOI(mg/l) 128,0±33,7 132,4±17,2 137,6±15,4 62,4±15,9 57,4±18,3 25,6±13,5 27,2±7,7 51,2±10,1 67,2±14,7 65,6±17,6 52,8±31,1 56,0±15,5 BOI(mg/l) 23,9±7,0 27,6±7,2 28,4±7,5 20,6±3,8 19,5±2,4 10,6±5,6 7,9±3,6 18,3±9,6 31,7±11,3 34,7±9,5 30,0±13,9 27,0±10,9 Seki Der. (m) 0,2±0,1 0,4±0,1 0,7±0,3 0,6±0,3 0,2±0,1 0,9±0,1 0,9±0,5 1,0±0,5 0,9±0,4 0,9±0,5 0,7±0,2 0,3±0,1 Su Der. (m) 1,36±0,4 1,5±0,3 1,7±0,3 1,6±0,2 2,6±0,3 2,1±0,3 2,0±0,4 2,1±0,3 2,0±0,3 2,3±0,6 2,1±0,4 1,9±0,3 Klorofil-a (µg/l) 12,5±3,4 11,3±2,9 10,6±2,5 4,7±3,7 3,7±3,6 3,1±3,7 4,1±4,1 4,4±3,5 3,6±2,3 3,3±1,1 3,2±2,4 4,1±2,1 50 Tablo 4.4. Uluabat Gölü Sediment Kalitesi Aylık Değişimi Aylar Ağustos 13 Eylül Ekim Kasım Aralık Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz 14 pH 8,1±0,07 7,7±0,1 7,6±0,1 8,3±0,1 8,5±0,2 8,4±0,2 8,2±0,0 8,5±0,0 8,7±0,1 8,2±0,05 8,6±0,1 8,6±0,1 EC(µs/cm) 344,5±65,2 335,5±40,2 317,6±41,3 315,3±43,4 318,2±33 283,2±39,7 253,4±32,5 257,9±35,9 280±26,3 369,7±91 383,8±82,0 377±74,6 Org. Madde(%) 3,8±0,3 3,7±0,3 3,8±0,5 3,6±0,4 3,6±0,4 2,9±0,4 3,6±0,4 3,6±0,4 3,6±0,4 3,8±0,4 3,7±0,3 4,0±0,4 Nem içeriği(%) 20,3±0,7 22,5±1,5 24,8±5,1 27,7±4,6 27,8±4,1 27,8±5,2 27,0±5,2 26,8±3,7 26,5±3,6 20,3±2,5 19,9±2,5 18,9±1 NH4-N(mg/kg) 192,5±40,4 154,0±51,7 105±56,4 57,4±22 41,3±14,1 22,4±11,3 39,9±18,6 35,7±12,9 45,5±14,8 57,0±13,2 58,1±17,1 64,4±15,7 NO3-N(mg/kg) 53,2±43,9 21,7±43,9 42±104 9,8±26,4 0,0±0,00 0,0±0,0 0,0±0,00 2,8±5,9 3,5±4,9 2,8±3,6 1,4±2,9 1,4±4,4 TN (mg/kg) 6160±912 5068±1191 4746±1031 2926±1527 2170±1096 1876±988 1834±1042 1988±1009 2268±802,3 2688±826,4 3682±834,9 4228±655,9 PO4-P (mg/kg) 12,5±7,39 15,6±10,02 18,2±19,1 36,0±22,5 38,2±18,8 106,9±25,9 154,4±44,9 182,8±59,0 168,5±54,6 158,2±73,8 199,5±66,9 104,2±54,7 TP (mg/kg) 28,2±16,9 53,2±34,2 50,5±31 68,2±23,9 73,1±21,2 349,3±109,9 649,9±268,1 655,2±272,8 603,2±211,4 454,9±223,7 497,9±129,8 483,3±129,5 51 Tablo 4.3 incelendiğinde parametrelerin aylık olarak değişimler gösterdiği görülmektedir. pH’ın en yüksek değeri Temmuz ayında (8,7), en düşük değeri Haziran ayında (8,3), EC’nin en yüksek değeri Kasım ayında (663,2 µs/cm), en düşük değeri Haziran ayında (582 µs/cm), TDS’nin en yüksek değeri Kasım ayında (420 mg/l), en düşük değeri Haziran ayında (390 mg/l), ORP ise en yüksek değeri Ocak ayında (430,6 mV), en düşük değeri Temmuz ayında (268,5mV) olarak ölçülmüştür. Toplam alkalinite konsantrasyonu en yüksek değeri Mart ve Mayıs aylarında (257,2 mg/l), en düşük değeri Aralık ayında (218,7mg/l), toplam sertlik en yüksek değeri Mart ayında (333,6mg/l), en düşük değeri Temmuz ayında (286mg/l), AKM’nin en yüksek değeri Aralık ayında (52 mg/l), en düşük değeri Ekim ayında (7,6mg/l) olarak ölçülmüştür. Sudaki azot formlarının (NH4-N, NO3-N, TKN, TN) en yüksek değerlerinin Ağustos ayında, en düşük değerlerini Mart ve Nisan aylarında ölçüldüğü tabloda görülmektedir. Toplam fosfor konsantrasyonlarının en yüksek değeri Temmuz ayında (90,8mg/l), en düşük değeri Şubat ayında (46mg/l) tespit edilmiştir. Klorofil-a parametresi en yüksek değeri Ağustos ayında (12,5µg/l), en düşük değeri Ocak ayında (3,1µg/l) ölçülmüştür. Genel olarak bu değişimler, yaz aylarında mikrobiyal aktivitenin artması sebebiyle olmaktadır. Bu sayede, organik maddelerin bozunma hızları artmaktadır. Bu nedenle de çözünmüş oksijen seviyesi düşmekte, KOI ve BOI konsantrasyonları da artmaktadır. Bahar ve kış aylarında yağmurların ve rüzgarların şiddetinin artmasıyla gölde sirkülasyon oluşması ve gölü besleyen su debilerinin artması sonucu meydana gelen karışımların etkisiyle göl suyu tekrar oksijen kazanmaktadır. Debi artışı ile de konsantrasyonlarda seyrelmeler meydana gelmektedir. Tablo 4.4 incelendiğinde ise genel olarak bazı azot ve fosfor formları dışında (arakesit geçişleri olabileceğinden) sediment kalitesinin aylık değişimlerinde çok büyük farklılıklar gözlenmemiştir. Çünkü gölde hidrolik bekleme süresi 43gün olarak tespit edilmiştir. Bu da, her ay alınan yüzey sedimentinin kısa süreli birikimi söz konusu olamayacağından büyük farklılık göstermesi beklenmemiştir. Uluabat Gölü su ve sediment kalitesi parametrelerine ait bazı aylık değişim grafikleri Şekil 4.1 ve 4.2’de gösterilmiştir. 52 pH Elektriksel İletkenlik (µs/cm) 10 800 pH EC 8 600 6 400 4 200 2 0 0 13 lül im ım lık ak at ts y k s ra c ub Ma r isa n yıs na ira z 1 4 s 1 3 lüly kim k sım ral ı ca k ba t art n ıs n 4 to E E Ka A O Ş N M az u to E E a A O Şu M Ni sa ay zir a M a uz 1 ğu s H m s K m A Te m Ağu H mTe 0 Sıcaklık ( C) Çözünmüş Oksijen (mg/L) 30 14 Sıcaklık ÇO 12 25 10 20 8 15 6 10 4 5 2 0 0 13 lüls y ki m sım ral ık ak at rt an ıs an 14 3 lül m m lık k at rt n ıs n 4 to E E Ka a y A Oc u b M Nis a zi r z s 1 i ı aŞ M a E y k s ra c ub Ma isa ay ira z 1 us H mm u sto E Ka A O Ş N M Ha z u u Ağ e Ağ em m T T Alkalinite (mg CaCO /L) 3 Kimyasal Oksijen İhtiyacı (mg/L) 300 180 Alkalinite KOI 160 250 140 200 120 100 150 80 100 60 40 50 20 0 0 13 lü l im ım ık k at rt n ıs n 4 3 l k k t rt n s n 4 os Ey Ek as Ar al ca ub Ma isaO Ş N a y zir a 1 1 ylü kim sım alız s r ca a ub MaE E a is a ay ı t M a u i ra 1 us K H m st o K A O Ş N M Ha z uz Ağ em uAğ m m T Te Azot Fosfor 30 140 NH4-N PO4-P NO3-N 120 Top-P 25 Kjeldahl-N Top-N 100 20 80 15 60 10 40 5 20 0 0 13 l ylü kim sım alı k ca k ba t s E r u Ma rt an yıs n 4 3 l k k t rt n s n 4 o E a A O Ş Ni s a zir a z 1 1 yl ü s ki m sım lıu o E E a ra Oc a ub a MaA Nis a yı M Ş Ma zi ra 1 st K Ha m st K Ha mu z u u Ağ m mTe Ağ Te Şekil 4.1. Su Kalitesi Parametrelerinin Aylık Değişimleri 11 53 Konsantrasyon (mg/L) Alkalinite (mg CaCO3/L) Sıcaklık ( 0C) pH KOI (mg/L) ÇO (mg/L)Konsantrasyon (µg/l) EC (µs/cm) pH Elektriksel İletkenlik (µs/cm) 10 500 pH EC 8 400 6 300 4 200 2 100 0 0 s 13Eylü l Ekimasım t t l ralık cak suba Mar isa n ayı nzira z 1 4 s 13EylüEkimO ası m ralıkto K A Ş N M a u to K A Oc akuba t Ma rt Ş Nis an yıs Ma azir an z 14 Ağu s H m us H mu Tem Ağ em T 5 35 Nem 30 4 25 3 20 15 2 10 1 5 0 0 13 ylüls kim sım ralı k cakuba t art isan ayıs iran z 14 s 1 3 Eylü l E E a M z o Ek imasım lı k o A O N u t Ara Oc ak Şub at artM Nis an ayıs ant K Ş M a s K M ir z 14 ğus H mm ğu H az u A e A Tem m T Azot (mg/kg) 8000 1000 NH4-N PO4-P 6000 NO3-N TP TN 800 4000 600 2000 400 200 0 0 s 13 ylü l kim sım ralık cak ba t arto E E a O u M isa n A Ş N May ıs n 4 l t K azir a uz 1 s 13EylüEkim sım ral ık ka a t o Oc a ub Mar t isan ayıss m t K A Ş N M azir an u H s z 14 Ağ Tem ğu H mu A Te m Şekil 4.2. Sediment Kalitesi Parametrelerinin Aylık Değişimleri 11 Uluabat Gölü’nde yapılan izleme çalışması sonucu elde edilen verilerin tümü, “Yüzeysel Su Kalitesi Yönetmeliği (2012)” ve “Su Kirliliği ve Kontrolü Yönetmeliği (2004)” (SKKY)’inde verilen Kıtaiçi Yüzeysel Suların Kalitelerine Göre Sınıflandırılması ve Kıtaiçi Su Kaynaklarının Sınıflarına Göre Kalite Kriterleri’ne göre değerlendirilmiştir. Yapılan değerlendirmeler Tablo 4.5 ve Tablo 4.6’da sunulmuştur. Tablolar incelendiğinde, Uluabat gölü, sıcaklık, çözünmüş oksijen, nitrat azotu 1. Sınıf, pH, iletkenlik, amonyum azotu, toplam fosfor açısından 2. Sınıf, KOI, BOI ve toplam 54 Azot (mg/kg) Organik Madde (%) pH Fosfor (mg/kg) Nem (%) EC (µs/cm) kjeldahl azotu açısından ise 4. Sınıf su kalitesine sahip olduğu görülmektedir. Bu değerlendirme bir yıllık izleme sonuçlarının ortalamaları alınarak yapılmıştır. Ancak bazı aylarda çeşitli parametrelerde yönetmelik değerlerinin de üzerine çıkıldığı görülmüştür (maksimum ve minimum değerler incelenebilir). Ülkemizde “Sediment Kalitesinin” belirlenmesine yönelik bir yönetmelik bulunmadığı için sediment kalite parametreleri kıyaslanamamış, metal içerikleri ise uluslar arası standartlara göre kıyaslanmış ve ilerleyen bölümlerde bilgilerinize sunulmuştur. Sonuç olarak, Uluabat Gölü su kalitesi fizikokimyasal parametreler açısından değerlendirildiğinde 4. Sınıf su kalitesine sahip olduğu söylenebilir. Tablo 4.5. Yüzeysel Su Kalitesi Yönetimi Yönetmeliği (2012) Su Kalite Sınıfları Parametre 1 2 3 4 Bu Çalışma T ( oC) ≤25 ≤25 ≤30 >30 16.3±6,37 pH 6.5-8.5 6.5-8.5 6.0-9.0 <6.0 or >9.0 8.54±0.17 EC (μs/cm) <400 400-1000 1001-3000 >3000 628.4±37.9 ÇO (mg/l) >8 6-8 3-6 <3 10.1±1.05 KOI (mg/l) <25 25-50 50-70 >70 71.9±41.6 NO3-N (mg/l) <5 5-10 10-20 >20 1.005±1.9 NH4-N (mg/l) <0.2 0.2-1 1-2 >2 0.32±0.79 TKN (mg/l) 0.5 1.5 5 >5 13.48±3.06 TP (mg/l) <0.03 0.03-0.16 0.16-0.65 >0.65 0.062±0.015 Tablo 4.6. Su Kirliliği Kontrol Yönetmeliği, Kıta içi su kaynaklarının sınıflarına göre kalite kriterleri (2004) Su Kalite Parametreleri Su Kalite Sınıfları I II III IV Bu Çalışma A) Fiziksel ve inorganik- kimyasal Parametreler o 1) Sıcaklık ( C) 25 25 30 > 30 16,3 2) pH 6,5-8,5 6,5-8,5 6,0-9,0 6,0-9,0 dışında 8,54 3) Çözünmüş oksijen (mg O2/L) 8 6 3 < 3 10,1 + a a a 4) Amonyum azotu (mg NH4 -N/L) 0,2 1 2 > 2 0,32 5) Nitrat azotu (mg NO3‾-N/L) 5 10 20 > 20 1,005 6) Toplam fosfor (mg P/L) 0,02 0,16 0,65 > 0,65 0,062 7) Toplam çözünmüş madde (mg/L) 500 1500 5000 > 5000 401,6 B) Organik parametreler 1) Kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) (mg/L) 25 50 70 > 70 71,9 2) Biyolojik oksijen ihtiyacı (BOİ) (mg/L) 4 8 20 > 20 23,35 3) Toplam organik karbon (mg/L) 5 8 12 > 12 4) Toplam kjeldahl-azotu (mg/L) 0,5 1,5 5 > 5 13,48 C) İnorganik kirlenme parametreleri 1) Krom (toplam) (μg Cr/L) 20 50 200 > 200 22 2) Nikel (μg Ni/L) 20 50 200 > 200 12 a: pH değerine bağlı olarak serbest amonyak azotu konsantrasyonu 0.02 mg NH3–N/L değerini geçmemelidir. 55 4.2. Uluabat Gölü Su ve Sediment Kalitesi Ölçüm Sonuçlarının İstatistiksel Analizi Su ve sediment kalitesi parametrelerinin zamansal ve bölgesel değişimlerinin önemi (Anova) ve parametrelerin birbirleri ile ilişkilerini (Korelasyon) belirmek amacı ile istatistiksel çalışma yapılmıştır. Bu amaç doğrultusunda SPSS 22.0 istatistik programı ile çalışılmıştır. Çalışma sonucu su ve sediment kalitesi parametreleri için elde edilen Anova tabloları Tablo 4.7 ve 4.8’de bilgilerinize sunulmuştur. Tablolarda da görüleceği üzere hem zamansal (aylık değişim) hem de bölgesel (örnek alma noktaları) olarak değişimin önemli olup olmadığı değerlendirilmiştir. 56 Tablo 4.7. Su Kalitesi Parametreleri ANOVA Tablosu Faktör : Aylar Kareler Toplamı df Kareler Ortalaması F P Sıcaklık Gruplar arası 4787,788 11 435,253 957,447 0,000 Grup içi 49,097 108 0,455 Toplam 4836,884 119 pH Gruplar arası 1,505 11 0,137 7,490 0,000 Grup içi 1,973 108 0,018 Toplam 3,479 119 EC Gruplar arası 59876,692 11 5443,336 5,283 0,000 Grup içi 111274,300 108 1030,318 Toplam 171150,992 119 ÇO Gruplar arası 109,605 11 9,964 47,250 0,000 Grup içi 22,775 108 0,211 Toplam 132,380 119 ORP Gruplar arası 256184,092 11 23289,463 14,929 0,000 Grup içi 168480,900 108 1560,008 Toplam 424664,992 119 TDS Gruplar arası 0,006 11 0,001 1,030 0,425 Grup içi 0,054 108 0,000 Toplam 0,060 119 Alkalinite Gruplar arası 16457,292 11 1496,117 8,984 0,000 Grup içi 17985,500 108 166,532 Toplam 34442,792 119 Sertlik Gruplar arası 23153,867 11 2104,897 6,903 0,000 Grup içi 32933,600 108 304,941 Toplam 56087,467 119 AKM Gruplar arası 19252,425 11 1750,220 6,759 0,000 Grup içi 27966,500 108 258,949 Toplam 47218,925 119 KOI Gruplar arası 166740,900 11 15158,264 41,866 0,000 Grup içi 39102,800 108 362,063 Toplam 205843,700 119 BOI Gruplar arası 7510,842 11 682,804 9,609 0,000 Grup içi 7674,250 108 71,058 Toplam 15185,092 119 NO3-N Gruplar arası 252,951 11 22,996 13,261 0,000 Grup içi 187,286 108 1,734 Toplam 440,237 119 NH4-N Gruplar arası 16,607 11 1,510 2,822 0,003 Grup içi 57,771 108 0,535 Toplam 74,378 119 TKN Gruplar arası 645,717 11 58,702 13,410 0,000 Grup içi 472,781 108 4,378 Toplam 1118,498 119 TN Gruplar arası 1600,875 11 145,534 17,543 0,000 Grup içi 895,965 108 8,296 Toplam 2496,840 119 PO4-P Gruplar arası 18878,015 11 1716,183 19,581 0,000 Grup içi 9465,845 108 87,647 Toplam 28343,861 119 TP Gruplar arası 17507,007 11 1591,546 17,051 0,000 Grup içi 10081,048 108 93,343 Toplam 27588,055 119 CHL Gruplar arası 1358,385 11 123,490 12,939 0,000 Grup içi 1030,774 108 9,544 Toplam 2389,159 119 SD Gruplar arası 9,995 11 0,909 7,429 0,000 Grup içi 13,210 108 0,122 Toplam 23,205 119 WL Gruplar arası 13,106 11 1,191 8,338 0,000 Grup içi 15,432 108 0,143 Toplam 28,538 119 57 Faktör : Örnekleme Noktaları Kareler Toplamı df Kareler Ortalaması F P Sıcaklık Gruplar arası 7,628 9 0,848 0,019 1,000 Grup içi 4829,256 110 43,902 Toplam 4836,884 119 pH Gruplar arası 0,519 9 0,058 2,143 0,032 Grup içi 2,960 110 0,027 Toplam 3,479 119 EC Gruplar arası 31796,575 9 3532,953 2,789 0,006 Grup içi 139354,417 110 1266,858 Toplam 171150,992 119 ÇO Gruplar arası 6,278 9 0,698 0,608 0,788 Grup içi 126,102 110 1,146 Toplam 132,380 119 ORP Gruplar arası 17115,742 9 1901,749 0,513 0,862 Grup içi 407549,250 110 3704,993 Toplam 424664,992 119 TDS Gruplar arası 0,003 9 0,000 0,647 0,755 Grup içi 0,057 110 0,001 Toplam 0,060 119 Alkalinite Gruplar arası 3650,750 9 405,639 1,449 0,176 Grup içi 30792,042 110 279,928 Toplam 34442,792 119 Sertlik Gruplar arası 7514,800 9 834,978 1,891 0,061 Grup içi 48572,667 110 441,570 Toplam 56087,467 119 AKM Gruplar arası 9454,008 9 1050,445 3,060 0,003 Grup içi 37764,917 110 343,317 Toplam 47218,925 119 KOI Gruplar arası 3261,367 9 362,374 0,197 0,994 Grup içi 202582,333 110 1841,658 Toplam 205843,700 119 BOI Gruplar arası 2083,717 9 231,524 1,944 0,053 Grup içi 13101,375 110 119,103 Toplam 15185,092 119 NO3-N Gruplar arası 21,029 9 2,337 0,613 0,784 Grup içi 419,208 110 3,811 Toplam 440,237 119 NH4-N Gruplar arası 4,185 9 0,465 0,729 0,682 Grup içi 70,193 110 0,638 Toplam 74,378 119 TKN Gruplar arası 173,770 9 19,308 2,248 0,024 Grup içi 944,728 110 8,588 Toplam 1118,498 119 TN Gruplar arası 290,002 9 32,222 1,606 0,122 Grup içi 2206,837 110 20,062 Toplam 2496,840 119 PO4-P Gruplar arası 3873,679 9 430,409 1,935 0,054 Grup içi 24470,182 110 222,456 Toplam 28343,861 119 TP Gruplar arası 4385,774 9 487,308 2,310 0,020 Grup içi 23202,281 110 210,930 Toplam 27588,055 119 CHL Gruplar arası 179,383 9 19,931 0,992 0,451 Grup içi 2209,776 110 20,089 Toplam 2389,159 119 SD Gruplar arası 4,324 9 0,480 2,799 0,005 Grup içi 18,881 110 0,172 Toplam 23,205 119 WL Gruplar arası 12,191 9 1,355 9,115 0,000 Grup içi 16,346 110 0,149 Toplam 28,538 119 df: serbestlik derecesi, F: sıklık, P: önem seviyesi 58 Tablo 4.8. Sediment Kalitesi Parametreleri ANOVA Tablosu Faktör : Aylar Kareler Toplamı df Kareler Ortalaması F P Sıcaklık Gruplar arası 1262,858 11 114,805 2069,600 0,000 Grup içi 5,991 108 0,055 Toplam 1268,849 119 pH Gruplar arası 12,919 11 1,174 52,720 0,000 Grup içi 2,406 108 0,022 Toplam 15,325 119 EC Gruplar arası 219060,625 11 19914,602 6,678 0,000 Grup içi 322047,700 108 2981,923 Toplam 541108,325 119 NO3-N Gruplar arası 35921,900 11 3265,627 2,531 0,007 Grup içi 139365,800 108 1290,424 Toplam 175287,700 119 NH4-N Gruplar arası 294667,523 11 26787,957 32,878 0,000 Grup içi 87995,425 108 814,772 Toplam 382662,948 119 TN Gruplar arası 231579716,667 11 21052701,515 20,396 0,000 Grup içi 111478920,000 108 1032212,222 Toplam 343058636,667 119 PO4-P Gruplar arası 572511,955 11 52046,541 26,592 0,000 Grup içi 211381,254 108 1957,234 Toplam 783893,209 119 TP Gruplar arası 7307017,979 11 664274,362 27,457 0,000 Grup içi 2612868,212 108 24193,224 Toplam 9919886,191 119 Org Md Gruplar arası 7,158 11 0,651 3,270 0,001 Grup içi 21,489 108 0,199 Toplam 28,647 119 Nem Gruplar arası 1372,419 11 124,765 9,093 0,000 Grup içi 1481,881 108 13,721 Toplam 2854,300 119 Faktör : Örnekleme Noktaları Kareler Toplamı df Kareler Ortalaması F P Sıcaklık Gruplar arası 0,143 9 0,016 0,001 1,000 Grup içi 1268,706 110 11,534 Toplam 1268,849 119 pH Gruplar arası 0,842 9 0,094 0,711 0,698 Grup içi 14,483 110 0,132 Toplam 15,325 119 EC Gruplar arası 208675,242 9 23186,138 7,672 0,000 Grup içi 332433,083 110 3022,119 Toplam 541108,325 119 NO3-N Gruplar arası 28393,867 9 3154,874 2,362 0,018 Grup içi 146893,833 110 1335,398 Toplam 175287,700 119 NH4-N Gruplar arası 29075,885 9 3230,654 1,005 0,440 Grup içi 353587,063 110 3214,428 Toplam 382662,948 119 TN Gruplar arası 71842003,333 9 7982444,815 3,238 0,002 Grup içi 271216633,333 110 2465605,758 Toplam 343058636,667 119 PO4-P Gruplar arası 92590,012 9 10287,779 1,637 0,113 Grup içi 691303,197 110 6284,575 Toplam 783893,209 119 TP Gruplar arası 1371766,366 9 152418,485 1,961 0,051 Grup içi 8548119,825 110 77710,180 Toplam 9919886,191 119 Org Md Gruplar arası 10,697 9 1,189 7,284 0,000 Grup içi 17,949 110 0,163 Toplam 28,647 119 Nem Gruplar arası 857,430 9 95,270 5,248 0,000 Grup içi 1996,869 110 18,153 Toplam 2854,300 119 59 df: serbestlik derecesi, F: sıklık, P: önem seviyesi SPSS programında veriler değerlendirilecek faktöre göre sıralanmış, analiz sekmesi kullanılarak tek yönlü anova değerlendirmesi yapılmıştır, elde edilen sonuçlar yukarıda ANOVA tablolarında verilmiştir. Önem seviyesi p<0,05 e göre değerlendirilmiştir. Genel olarak tablolar incelendiğinde su ve sediment kalitesi parametrelerinin aylara göre değişimlerinin önemli olduğu (p<0,05), örnekleme noktalarına göre değişimlerinin ise bazı parametreler hariç önemli bulunmadığı (p>0,05 olduğundan) tespit edilmiştir. Dolayısıyla tüm parametrelerin aylara göre değişimlerinin ortalamaları kullanılarak, parametreler arasındaki ilişkiyi belirmek amacıyla korelasyon analizleri yapılmış, sonuçlar aşağıda bilgilerinize sunulmuştur. Tablo 4.9. Sediment kalitesi parametrelerin birbirleriyle ilişkilerini gösteren r korelasyon katsayısı değerleri Pearson rho Sıcaklık pH EC NO3 NH4 TN PO4 TP Org Md Nem Sıcaklık 1,000 pH 0,219 1,000 EC 0,360 -0,133 1,000 NO3 0,291 -0,309 0,143 1,000 NH4 0,309 -0,511 0,496 0,513 1,000 TN 0,335 -0,418 0,568 0,432 0,805 1,000 PO4 0,287 0,535 -0,112 -0,278 -0,439 -0,380 1,000 TP 0,260 0,527 -0,127 -0,270 -0,465 -0,354 0,913 1,000 Org Md 0,255 -0,058 0,318 0,100 0,305 0,304 0 ,083 0,063 1,000 Nem -0,610 0,062 -0,379 -0,230 -0,387 -0,513 -0,042 -0,033 -0,106 1,000 Koyu renkli olanlar p<0.05 seviyesinde önemli kabul edilmiştir. Sediment numunelerinde incelenen bazı kirletici parametreleri arasında olan ilişkiler incelenmiştir. Sedimentteki kirlilik parametrelerinin birbirleriyle olan ilişkilerini gösteren r korelasyon katsayısı değerleri Tablo 4.9’da verilmiştir. İncelenen parametrelerde, sıcaklığın diğer tüm parametreler ile ilişkili olduğu görülmektedir. % organik madde’nin azot formları, iletkenlik ve sıcaklıkla ilişkilerinin önemli olduğu görülmektedir. Aynı şekilde % nem içeriğinin de sıcaklık, iletkenlik ve azot formları ile ilişkilerinin önemli olduğu belirlenmiştir. Ayrıca nutrientlerin çoğu birbirleriyle etkileşim içindedirler. 60 Tablo 4.10. Su kalitesi parametrelerin birbirleriyle ilişkilerini gösteren r korelasyon katsayısı değerleri Pearson rho Sıcaklık pH EC ÇO ORP TDS Alkalinite Sertlik AKM KOI BOI NO3 NH4 TKN TN PO4 TP Chl SD WL Sıcaklık 1,000 pH -0,140 1,000 EC -0,475 0,098 1,000 ÇO -0,796 0,050 0,380 1,000 ORP -0,348 -0,008 0,313 0,426 1,000 TDS -0,127 0,003 0,208 0,045 0,096 1,000 Alkalinite 0,107 -0,359 0,353 0,094 0,154 0,070 1,000 Sertlik -0,328 -0,127 0,502 0,428 0,388 -0,058 0,503 1,000 AKM -0,088 0,012 -0,041 -0,035 -0,076 0,372 -0,169 -0,123 1,000 KOI 0,429 -0,046 -0,094 -0,609 -0,324 -0,058 0,054 -0,242 -0,038 1,000 BOI 0,480 -0,235 -0,190 -0,512 -0,223 -0,062 0,288 -0,020 -0,080 0,652 1,000 NO3 0,565 0,030 -0,331 -0,560 -0,395 -0,042 -0,045 -0,331 0,014 0,400 0,175 1,000 NH4 0,359 0,069 0,114 -0,357 -0,013 0,106 -0,127 -0,143 0,035 0,366 0,159 0,225 1,000 TKN 0,466 0,061 -0,224 -0,492 -0,398 -0,066 -0,093 -0,365 0,040 0,440 0,204 0,639 0,359 1,000 TN 0,498 0,047 -0,226 -0,516 -0,408 -0,068 -0,081 -0,374 0,035 0,451 0,204 0,753 0,345 0,980 1,000 PO4 0,419 0,026 -0,336 -0,641 -0,509 0,046 -0,349 0,558 0,285 0,487 0,318 0,472 0,343 0,520 0,528 1,000 TP 0,623 0,010 -0,522 -0,763 -0,537 0,023 -0,328 0,572 0,248 0,465 0,418 0,461 0,291 0,387 0,407 0,760 1,000 CHL 0,317 0,071 0,179 -0,454 -0,369 0,059 0,138 -0,066 0,114 0,565 0,265 0,382 0,304 0,463 0,466 0,360 0,346 1,000 SD -0,297 -0,069 0,130 0,385 0,505 -0,025 0,274 0,293 -0,474 -0,349 -0,146 -0,319 -0,113 -0,295 -0,296 -0,605 -0,512 -0,398 1,000 WL -0,381 -0,012 -0,110 0,448 0,205 -0,061 0,120 0,191 0,064 -0,479 -0,206 -0,174 -0,300 -0,171 -0,207 -0,183 -0,293 -0,416 0,305 1,000 Koyu renkli olanlar p<0.05 seviyesinde önemli kabul edilmiştir. 61 Uluabat Gölü’nde 10 örnekleme noktasının 12 aylık konsantrasyon değerleri kullanılarak elde edilen hesaplamalar sonucunda, TN, NH4-N, NO3-N, TP, PO4-P, BOI, KOI, klorofil-a, seki derinliği, çözünmüş oksijen, pH ve sıcaklığın birbirleri arasındaki ilişkiler önemli bulunmuşlardır. Özellikle sıcaklık parametresinin hemen tüm diğer su kalitesi parametreleri ile ilişkili oldukları Tablo 4.10’da görülmektedir. Göldeki bulanıklığın bir göstergesi olan seki derinliğinin klorofil-a ile olan ilişkisi gibi negatif değerlikli r değerleri, parametrelerin ters orantılı olarak ilişkili olduklarını göstermektedir. Ayrıca, seki derinliğinin göldeki tüm nutrientler ile olan korelasyonları sonucunda elde edilen r değerlerinin de negatif ve önemli oldukları belirlenmiştir. Bu durumu, alglerin nutrientlerle beslenmeleri sonucunda çoğalmaları ve bunun neticesinde de bulanıklığın artarak seki derinliğinin azalmasına yol açtıkları şeklinde açıklamak mümkündür. Göldeki su kalitesinin önemli parametrelerinden biri olan çözünmüş oksijenin diğer tüm parametrelerle ilişkisi olduğu görülmektedir. Kirlilik artışıyla birlikte çözünmüş oksijenin azaldığı r değerlerinin negatif olması nedeni ile anlaşılmaktadır. KOI değerinin, su derinliği ve seki derinliği ile ilişkilerinin önemli bulunduğu da görülmektedir. Organik kirlilik nedeni ile KOI’nin arttığı ve bu nedenle de bulanıklığın yükseldiği ve seki derinliğinin azaldığını söylemek mümkündür. KOI’nin diğer tüm organik kirlilik parametreleri ile de ilişkisinin önemli olduğu görülmektedir. Sertlik ile PO4-P arasında önemli bir ilişki bulunmuştur. CaCO3’ın +2 çözünmesi ile serbest kalan Ca , PO4-P ile tepkimeye girerek CaPO4 olarak çökelmektedir (Hejzlar ve Vyhnalek 1998). Bu durum PO4-P ile sertliğin birbiri ile etkileşim halinde olduklarını göstermektedir. 4.3. Uluabat Gölü Su ve Sediment Kalitesi Ölçüm Sonuçlarının GIS ile Değerlendirilmesi Çalışma alanında belirlenen 10 örneklem noktasında Ağustos 2013 ve Temmuz 2014 dönemlerinde alınan su ve sediment örnekleri analizlenmiş ve coğrafi bilgi sistemleri veritabanına aktarılarak su ve sediment kalitesindeki değişimi gösteren çeşitli sorgulamalar yapılmıştır. Bütün analiz değerleri, öncelikle Excel de oluşturulan veritabanında saklanarak, daha sonra ArcGIS 10.1 coğrafi bilgi sistemleri programına aktarılmıştır. Her parametre için yapılan analiz sonuçları belirlenen koordinatlar ile veri tabanı mantığı çerçevesinde birleştirilmiştir. Arcview programı ile bu veriler arcview 62 dosya formatı olan shp dosyalarına dönüştürülmüştür. Coğrafi Bilgi Sistemlerinin konumsal analiz enterpolasyon araçları Ters Mesafe Ağırlıklı Enterpolasyon Tekniği (IDW) kullanılarak noktasal veriler alansal verilere dönüştürülmüştür. Böylece her bir parametre için tematik haritalar üretilmiştir. Bu doğrultuda hazırlanan su ve sediment kalitesi parametrelerine ait üretilen haritalar Şekil 4.3 ve Şekil 4.4’de sunulmuştur. 63 Şekil 4.3. Su Kalitesi Parametrelerinin Örnekleme Noktalarına Göre Dağılımı (Kirlilik Dağılım Haritaları) Benzer şekilde, sediment kalitesinin örnekleme noktalarına göre dağılımını gösteren haritalar hazırlanmış ve Şekil 4.4’de verilmiştir. 64 Şekil 4.4. Sediment Kalitesi Parametrelerinin Örnekleme Noktalarına Göre Dağılımı (Kirlilik Dağılım Haritaları) 65 4.4. Uluabat Gölü Trofik Seviyesinin Belirlenmesi Uluabat Gölü trofik durumu Carlson (1977) un belirlemiş olduğu skala yardımı ile tespit edilmiştir. TSI değerleri seki derinliği (SD), klorofil-a (µg/l), toplam fosfor (µg/l) ve toplam azot (mg/l) konsantrasyonları yardımı ile hesaplanmıştır. Carlson’un belirlemiş olduğu nümerik skala 0-40 oligotrofik; 40-50 mesotrofik, >50 ötrofik şeklindedir. Oligomesotrofik seviye (3070) şeklinde de sınıflandırma yapılabilir (Coelho ve diğ. 2007). Göldeki ölçüm noktalarının ortalamaları alınarak hesaplanan klorofil-a, seki derinliği, toplam fosfor ve toplam azot parametrelerinin aylık TSI değerleri değişimleri Şekil 4.5’de sunulmuştur. 110 TSI (TN) TSI (TP) 100 TSI (Chl-a) TSI (SD) 90 80 70 60 50 40 30 13g p 1 3 3 u e ct 1 ov 1 3 c 13 14 14e an eb ar 14 4 4 4 4 A S O N D J F M Ap r 1 ay 1 1un Jul 1 M J Şekil 4.5. Uluabat Gölü trofik durum indeksi (TSIs) (eşik değerler: oligomesotrophic (30), mesotrophic (40), eutrophic (50), eutrophic to hypereutrophic (60), and hypereutrophic (70) states) Şekil 4.5’de görüldüğü üzere TSITN değerleri hiperötrofik, TSITP değerleri ötrofikten hiperötrofiğe geçiş seviyesinde ve en son ayda (Temmuz 2014) hiperötrofik seviyede, TSIChl-a ötrofik ve ötrofikten hiperötrofiğe geçiş seviyelerinde, TSISD ise ötrofikten hiperötrofiğe geçiş ve hiperötrofik seviyelerinde olduğu tespit edilmiştir. TSIChl-a değerinin aylık değişiminin diğer TSI değerlerine göre daha düşük olduğu 66 TSI görülmektedir. Bu durumun, gölün tabanının hemen tamamını kaplayan makrofitlerden kaynaklanabileceği düşünülmektedir. 4.5. Noktasal Kaynaklardan Gelen Kirletici Yüklerin Hesabı Uluabat Gölü’nü kirleten noktasal kirlilik kaynaklarının su ve sedimente olan etkilerini belirleyebilmek amacıyla bu kirletici kaynaklara ait debi ölçümleri incelenerek, göle deşarj ettikleri yükler hesaplanmıştır. Uluabat Gölü’nü besleyen ve kirleticilerin girişine neden olan noktasal kaynaklardan MKP Çayı, Atabay, Karaoğlan ve Uluabat Pompa İstasyonları’nın debi ölçümleri ile Yenikaraağaç sulamasına ait debi değerleri, Devlet Su İşleri (DSI) 1.Bölge Müdürlüğü’nden alınmıştır. Kocasu Çayı ve Akçalar Deresi’nin debi ölçümleri arazi çalışmalarında örnek alımı esnasında hidrolog tarafından muline kullanılarak gerçekleştirilmiştir. DSI’ den temin edilen göle ait (giriş ve çıkış debileri ile noktasal kaynaklar) debiler Tablo 4.11’de sunulmuştur. Benzer şekilde aylık ortalamalarına göre hazırlanmış debi değişim grafikleri de Şekil 4.6 ve Şekil 4.7’de sunulmuştur. Tablo 4.11. Çalışma Dönemine Ait Aylık Ortalama Debi Değerleri Ağu. Oca. Tem. Debi (m3/sn) 2013 Eyl. Eki. Kas. Ara. 2014 Şub. Mar. Nis. May. Haz. 2014 MKP Çayı 9,83 9,92 11,1 6,94 5,92 7,00 7,16 11,5 6,59 18,30 12,7 12,6 Atabay Pİ 0,97 0,67 0,25 0,16 0,39 0,34 0,22 0,20 0,18 0,40 0,59 0,64 Karaoğlan Pİ 0,17 0,18 0,16 0,13 0,16 0,17 0,15 0,15 0,14 0,22 0,19 0,05 Uluabat Pİ 0,80 0,88 0,42 0,06 0,10 0,12 0,16 0,16 0,13 0,54 0,94 0,80 Akçalar Dere 0,01 0,01 0,004 0,005 0,006 0,02 0,01 0,01 0,08 0,13 0,11 0,005 Çınarcık 4,96 4,75 9,85 8,78 9,30 8,45 6,31 7,96 7,83 15,6 13,6 8,33 Kocasu Çayı 12,6 12,9 14,0 13,92 25,0 18,3 18,7 20,15 19,2 36,8 28,4 16,7 Yenikaraağaç 1,35 0,48 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,17 0,46 1,43 , 67 Noktasal Kaynaklar Debi Değişimleri 1,0 Akçalar Dere Atabay Pİ Karaoğlan Pİ 0,8 Uluabat Pİ 0,6 0,4 0,2 0,0 13. l. 1 3 13 13 13 14 4. . 1 4 4i. s. . r. 1 s. 1 y. 1 4 4 z. 1 . 1 4 ğuA Ey Ek a Ka Ar Oc a ubŞ Ma Ni Ma Ha mTe Şekil 4.6. Uluabat Gölü Noktasal Kaynaklara Ait Debi Değerlerinin Değişimi Göle Giriş ve Çıkış Debileri 40 MKP Çayı Kocasu Çayı Çınarcık Barajı 30 20 10 0 13. l. 1 3 3 u y ki. 1 s. 1 3 13 4 4 4 4 a ra. ca. 1 ğ ub. 1 14r. is. 14 4y. 1 z. 1 1 A E E K A O Ş Ma N Ma Ha em . T Şekil 4.7. Uluabat Gölü Giriş ve Çıkış Su Kaynaklarına Ait Debi Değişimleri 68 3 3 Debi (m /sn) Debi (m /sn) Göle giren noktasal kirletici kaynakların aylık debi değerlerinin ortalamaları alınarak belirlenen yıllık ortalamalara göre en yüksek ve en düşük değerler MKP Çayı ve 3 Akçalar Deresi’nde 9,9633 ve 0,0354 m /sn olarak belirlenmiştir. Kirletici kaynakların yıllık debi ortalamalarının büyüklük sıralamaları ise MKP Çayı>Uluabat P.İ.>Atabay P.İ.> Karaoğlan P.İ.>Akçalar Deresi şeklindedir. Uluabat Gölü’nü besleyen en önemli akarsu olan Mustafakemalpaşa Çayı taşımış olduğu kirleticiler nedeni ile göle oldukça yüksek miktarlarda yük boşaltmaktadır. Su seviyesi ve akarsu debileri yağışların çok olduğu dönemlerde artmaktadır. Dolayısıyla yükler de debi ile birlikte artmaktadır. Ancak bu durum konsantrasyonlarında artığı anlamında düşünülmemelidir, debi artışı nedeni ile olabileceği de düşünülebilir. Noktasal kirletici kaynaklara ait su kalitesi Tablo 4.12’de, kirletici parametrelerinin yıllık toplam yükleri ise Tablo 4.13’de sunulmuştur. 69 Tablo 4.12. Noktasal Kaynaklara Ait Su Kalitesi Parametreleri İstatistiksel Değerleri İstasyon MKP Çayı Kocasu Çayı Akçalar Deresi Atabay Pİ Karaoğlan Pİ Uluabat Pİ Ortalamalar Ort±SD Max-Min Ort±SD Max-Min Ort±SD Max-Min Ort±SD Max-Min Ort±SD Max-Min Ort±SD Max-Min pH 8,21±0,20 8,48-7,83 8,52±0,24 9,20-8,28 7,81±0,24 8,40-7,42 7,73±0,23 8,10-7,19 7,60±0,21 7,92-7,19 7,84±0,13 8,02-7,61 EC(µs/cm) 729,58±94,66 860-531 629,16±29,50 675-577 2029,58±959,71 3580-954 1407,58±384,37 1774-791 730,75±47,38 787-628 1439,83±430,84 1956-843 Sıcaklık (0C) 17,22±5,94 25,8-8,4 16,80±6,36 25,1-8 17,23±6,78 26,7-5,5 16,88±6,12 25,1-8,7 17,97±5,17 25,8-11,6 16,39±6,20 24,5-6,4 ORP (mV) 382,58±65,93 478-217 345,75±57,24 480-275 395,66±71,07 485-294 402,00±47,66 487-330 355,50±71,28 476-282 371,66±49,27 485-308 TDS (mg/l) 500,0±0,042 600-400 400,0±0,00 400-400 1258,0±0,80 3500,0-500,0 933,0±0,223 1200-500 500,0±0,00 500-500 958,3±0,274 1300,0-500,0 ÇO (mg/l) 10,3±0,96 12,2-8,7 9,94±1,67 11,8-6,2 7,35±2,77 10,4-1,1 4,17±1,50 7,2-1,2 7,78±0,71 8,8-6,8 3,47±1,04 5,7-2,0 Alk (mg CaCO3/l) 292,08±20,91 338-250 238,25±13,28 263-218 492,95±49,52 583-378 529,08±144,63 703-318 282,50±20,96 328-255 552,41±156,64 750-328 Sertlik(mg CaCO3/l) 319,83±36,42 386-256 312,16±18,81 334-274 337,16±65,66 440-198 582,5±132,0 720-390 246,5±60,06 356-168 572,83±128,62 724-386 AKM(mg/l) 32,0±17,6 60-8 13,6±14,8 60-8 32,3±18,8 76-12 23,0±19,3 64-4 11,0±5,1 24-4,0 32,3±21,7 80-12 NH4-N(mg/l) 1,108±1,44 4,2-0 0,758±1,05 3,5-0 0,991±1,24 4,2-0 1,516±1,39 5,6-0 0,233±0,54 1,4-0 1,925±3,03 10,5-0 NO3-N(mg/l) 1,16±1,94 6,3-0 0,93±1,67 4,9-0 1,10±1,50 3,5-0 1,80±1,31 3,5-0 1,22±1,58 3,5-0 2,56±2,03 6,3-0 Kjeldahl-N (mg/l) 15,63±5,79 25,2-9,8 13,18±4,32 21,7-9,8 21,70±10,71 47,6-11,9 27,12±10,64 42-8,4 18,66±13,71 46,2-6,3 23,74±8,22 32,2-9,8 TN (mg/l) 16,8±6,94 26,6-10,5 14,11±5,42 22,4-7,7 22,8±11,78 51,1-11,9 28,93±10,16 42-8,4 19,89±15,11 49,7-6,3 26,30±7,67 35-13,3 PO4-P (µg/l) 61,54±10,94 73,3-40,8 50,41±9,76 63-33 174,38±98,35 366,5-78,5 191,81±100,57 410,4-55,2 56,92±10,81 85,2-47,5 277,85±147,76 477,6-31,9 TP (µg/l) 81,86±12,9 102,3-60,9 75,47±11,55 96,6-63 234,01±137,64 499,3-99,2 368,28±200,65 557,8-67,6 240,09±210,82 533,5-58,3 415,43±220,88 616,2-47,3 KOI(mg/l) 90,33±73,56 256-32 80,66±43,74 160-32 93,33±45,68 192-48 90,66±24,91 128-48 65,33±18,63 96-48 108,0±35,53 160-48 BOI(mg/l) 31,70±10,81 50-20 29,33±8,62 38-18 38,62±13,78 63-20 45,25±12,54 75-25 27,0±7,57 38-13 48,25±19,72 85-23 Klorofil-a (µg/l) 3,39±2,27 8,37-0,86 2,39±1,79 6,29-0,56 3,7±1,89 8,54-1,66 7,89±3,04 12,3-3,66 9,36±10,1 30,9-1,85 11,61±6,94 29,19-4,27 70 Tablo 4.13. Kirletici Kaynaklara ait Yıllık Toplam Kirletici Yükleri MKP Atabay Karaoğlan Uluabat Akçalar İstasyon Çayı Pİ Pİ Pİ Dere TN (ton/yıl) 5559,49 382,42 103,79 333,63 19,61 NH4-N (ton/yıl) 375,40 18,99 2,46 9,41 0,79 NO3-N (ton/yıl) 367,82 29,97 6,05 43,35 0,74 TP (ton/yıl) 26,45 4,53 1,19 5,36 0,35 PO4-P (ton/yıl) 19,51 2,27 0,29 3,02 0,22 KOI (ton/yıl) 28848,59 968,80 553,49 1569,96 74,03 BOI (ton/yıl) 10362,83 642,64 136,63 662,52 50,58 AKM (ton/yıl) 10042,83 283,57 57,15 368,40 41,44 CrÇözünmüş (ton/yıl) 3,95 0,25 0,06 0,15 0,01 CrPartikül (ton/yıl) 0,038 0,002 0,001 0,003 0,000 NiÇözünmüş (ton/yıl) 3,56 0,59 0,39 0,38 0,24 NiPartikül (ton/yıl) 0,07 0,00 0,00 0,00 0,00 Tablo 4.13’de görüldüğü üzere gölü besleyen ana kaynak MKP Çayı’nın oldukça yüksek kirletici yükü taşıdığı görülmektedir. Atabay ve Uluabat pompa istasyonları da diğer noktasal kaynaklara göre nispeten daha yüksek debi ve kirletici yüküne sahiptirler. Göle en az kirletici girişinin, debisi çok düşük olan Akçalar Deresinden geldiğ i görülmektedir. 4.6. Su, Sediment ve Planktonda Ölçülen Cr ve Ni Konsantrasyonlarının Değerlendirilmesi Uluabat Gölü’nde krom ne nikel konsantrasyonları 12 ay boyunca gölden alınan su, sediment ve plankton numunelerinde izlenmiştir. Suda, çözünmüş ve partiküler maddeye tutunmuş haldeki, sedimentte ise beş farklı fraksiyon ve toplam konsantrasyonları ölçülmüştür. Bu bilgiler dahilinde izleme çalışması sonrası elde edilen, bu metallerin yıllık ortalama-standart sapma ve mevsimsel değerleri Tablo 4.14’de verilmiştir. 71 Tablo 4.14. Uluabat Gölü Metal Konsantrasyonları Göl Ortalamaları ve Mevsimsel Değişimleri Form Metal Ortalama Max-Min İlkbahar Yaz Sonbahar Kış Cr 0,022±0,030 0,249-0,001 0,017±0,016 0,019±0,022 0,031 ±0,050 0,021 ±0,016 Çözünmüş Ni 0,012±0,012 0,091-0,000 0,007±0,004 0,013±0,010 0,012 ±0,005 0,017 ±0,019 Cr 10,531±8,494 42,207-0,951 7,051±4,266 11,943±7,747 8,507±5,104 14,621±12,475 Partikül Ni 20,778±32,171 159,337-1,201 7,103±5,520 14,785±12,095 11,710±9,461 49,515±53,016 Cr 119,745±34,703 210,52-1,019 108,97±19,864 125,724±45,524 112,149±41,254 132,138±19,930 Sediment Ni 196,274±52,328 310,282-2,058 203,484±39,325 193,024±58,008 167,350±62,712 221,238±28,585 Cr 0,129±0,139 0,963-0,016 0,109±0,045 0,234±0,235 0,110±0,056 0,064±0,049 Fraksiyon 1 Ni 1,782±0,805 4,426-0,695 1,637±0,689 1,812±0,780 1,869±0,825 1,808±0,929 Cr 0,161±0,248 1,240-0,008 0,070±0,041 0,352±0,423 0,165±0,114 0,055±0,027 Fraksiyon 2 Ni 5,096±2,556 12,057-1,777 3,633±1,250 5,498±3,001 7,354±2,190 3,899±1,518 Cr 0,547±0,488 3,091-0,044 0,346±0,090 0,880±0,731 0,605±1,482 0,358±0,059 Fraksiyon 3 Ni 4,494±1,568 9,161-1,852 4,240±0,992 3,765±1,189 4,097±0,977 5,872±1,998 Cr 2,904±1,377 6,988-0,729 2,033±0,672 4,335±1,194 3,411±1,081 1,836±0,625 Fraksiyon 4 Ni 26,671±9,545 57,263-9,821 22,168±9,252 32,925±9,545 28,894±7,282 22,695±7,823 Cr 116,845±32,548 200,169-43,507 106,414±20,086 123,286±37,582 107,857±41,377 129,824±20,144 Fraksiyon 5 Ni 159,929±51,995 292,037-39,775 171,805±44,834 155,815±42,714 125,134±63,909 186,963±31,667 Cr 10,571±9,221 65,610-1,284 6,520±5,747 10,343±6,236 8,883±3,915 16,536±14,314 Plankton Ni 23,088±30,090 157,947-1,478 11,793±7,492 15,076±11,162 10,536±6,746 54,947±45,581 72 Gölde incelenen metal konsantrasyonları genel olarak incelendiğinde çözünmüş haldeki metallerin, yağışların olmadığı yaz aylarında ve sonbahar mevsiminde yüksek, yağışların bol olduğu kış aylarında seyrelmelerden dolayı düşük konsantrasyonlarda oldukları belirlenmiştir. Partiküler formdaki metal konsantrasyonları yağışların başlamasıyla yüzeysel akışın göle getirdiği askıda katı madde miktarının artış göstermesi ve kış mevsimine göre daha sığ olan gölün daha kolay karışmasının neden olduğu adsorbsiyon olaylarının nedeni ile kış mevsiminde artış göstermiş olabileceği tahmin edilmektedir. Ayrıca, havanın rüzgarlı olduğu dönemlerde dikey karışım nedeniyle dip sedimentinin suya karışması sebebiyle çözünmüş metallerin partiküllere bağlanması için uygun koşullar oluşmaktadır (Katip 2010). Sedimentteki toplam Cr ve Ni konsantrasyonları incelendiğinde, genel olarak yaz aylarında ve sonbahar başlarında yaşanan kurak sezonda konsantrasyonlar düşük, kış ve ilkbahar aylarında da yüksek konsantrasyonlar ölçülmüştür. Sedimentteki metal konsantrasyonlarını, sedimentin tane boyutu ve organik madde miktarı etkilemektedir. Ayrıca, sudaki askıda katı madde miktarı, sıcaklık, pH, elektriksel iletkenlik ve rüzgar hızları da etkilemektedir (Cuong ve diğ. 2008, Mil- Homens ve diğ. 2006). Bu nedenle de bu parametreler ile sedimentteki toplam metal konsantrasyonları arasında korelasyon kurulması planlanmış ve ilerleyen bölümlerde bilgilerinize sunulmuştur. Sedimentte ağır metal birikim düzeyi sedimentin karakteristiğine, özellikle içerdiği organik madde tipi ve miktarına, tane büyüklüğüne, katyon değiştirme kapasitesine ve mineral içeriğine göre değişim göstermektedir (Martorell ve diğ. 2009). Sedimentte incelenen ağır metallerin kimyasal fraksiyonları, mobil ağır metaller (F1), kolay serbest hale geçebilen metaller (F2), Mn-oksitlere bağlı ağır metaller (F3), Organik maddeye bağlı ağır metaller (F4) ve kalıntı halindeki ağır metaller (F5) dir. Kalıntı halinde bulunan ağır metaller, sedimentte bulunan toplam ağır metallerden bu fraksiyonların toplamı çıkarılarak belirlenmiştir. Metallerin sedimentteki kimyasal fraksiyonlarının dağılımları incelendiğinde, kalıntı fraksiyonunun (F5) en baskın, ikinci sırada ise organik maddeye bağlı fraksiyonlarının (F4) yüksek olduğu görülmektedir. Mobil (F1), kolay serbest hale geçebilir (F2) ve Mn oksitlere bağlı (F3) fraksiyonların çok düşük konsantrasyonlarda oldukları görülmektedir. Bu fraksiyonların düşük değerleri, çözünmeyen ve statik bir fraksiyon olduklarını göstermektedir (Elmacı ve diğ. 2008). Planktonda metal değişimi mevsimsel olarak incelendiğinde en yüksek konsantrasyonlarının kış mevsiminde (Cr: 16,5; Ni:54,9 mg/kg), en düşük 73 konsantrasyon değerleri ise ilkbahar mevsiminde (Cr: 6,5; Ni:11,8 mg/kg) tespit edilmiştir. Metal konsantrasyonlarının göl ortalamaları alınarak hesaplanan aylık değişim grafikleri Şekil 4.8’de sunulmuştur. Krom Fraksiyonları Aylık Değişim Nikel Fraksiyonları Aylık Değişimi 200 250 150 200 100 150 50 100 15 50 40 1. Fraksiyon 10 2. Fraksiyon 30 1.Fraksiyon 3. Fraksiyon 2.Fraksiyon 5 204. Fraksiyon 3.Fraksiyon 5. Fraksiyon 10 4.Fraksiyon 5.Fraksiyon 0 0 13 ylü l m m ık s ki sı ral ca k at artb an ıs n 4E E a u M is a y zir a z 1 13 lül im ım lık ak at art an yıs an 14 us to K A O Ş N M a mu s H Eyto E k s ra c Ka A O Şu b M is a zir z Ağ N M u Te m us a Ağ H em m T 160 0,14 Partiküler Form Krom Çözünmüş Form Krom 140 Nikel 0,12 Nikel 120 0,10 100 0,08 80 0,06 60 0,04 40 0,02 20 0,00 0 3 l t t l s 1 yl ü im sım lı k akc a r an ıs an 14 3 ü m m ık k at rt n ıs n 4 o E Ek a ra O Şu b a is ay ir z 1 yl ki ı al ca a a a 1 t K A M N M az u os E E a s Ar O Şu b M is a y r zi uz ğu s H m st K N M am H m A uTe mAğ Te 350 160 Krom KromSediment Plankton Nikel 140 Nikel300 120 250 100 200 80 150 60 100 40 50 20 0 0 3 ül1 l im ım lık ak t rt n y ı s n 4 3 lül im m lık ak at rt n ıs n 4 s E Ek a as ra c b a 1 ıisa ay ira 1 y k a c b a a y ra 1 o A O Şu M N z uz tos E E s is a i t K a Ar O Şu M N M az uz s K M a s m u H m Ağ u H Te m ğ emA T Şekil 4.8. Metal Fraksiyonları Aylık Değişimleri 74 Konsantrasyon (mg/kg) Konsantrasyon (mg/L) Konsantrasyon (mg/kg) Konsantrasyon (mg/kg) Konsantrasyon (mg/kg) Konsantrasyon (mg/kg) Şekil 4.8 incelendiğinde Uluabat Gölü’nde çözünmüş formda Cr konsantrasyonu en yüksek değeri Eylül ayında (0,045mg/l), en düşük değeri ise Kasım ayında (0,004mg/l), çözünmüş formdaki Ni konsantrasyonları ise en yüksek değeri Ağustos ayında (0,022mg/l), en düşük değeri ise Mayıs ayında (0,004mg/l) ölçülmüştür. Partiküler formdaki metal konsantrasyonlarının aylık değişimleri incelendiğinde, Cr konsantrasyonu en yüksek değeri Aralık ayında (30,69mg/kg), en düşük değeri ise Şubat ayında (4,27mg/kg), partiküler formdaki Ni konsantrasyonları ise en yüksek değeri Aralık ayında (120,6 mg/kg), en düşük değeri ise Ekim ayında (5,2mg/kg) ölçülmüştür. Planktonda ölçülen metal konsantrasyonlarının mevsimsel değişimi incelendiğinde, Cr konsantrasyonu en yüksek değeri Aralık ayında (32,7mg/kg), en düşük değeri ise Nisan ayında (3,5mg/kg), Ni konsantrasyonları ise en yüksek değeri Aralık ayında (110,9mg/kg), en düşük değeri ise Haziran ayında (7,9mg/kg) ölçülmüştür. Sedimentteki toplam metal miktarının mevsimsel değişimine baktığımızda, Cr konsantrasyonu en yüksek değeri Ağustos ayında (177,4mg/kg), en düşük değeri ise Ekim ayında (62mg/kg), Ni konsantrasyonları ise en yüksek değeri Kasım ayında (244,4mg/kg), en düşük değeri ise Nisan ayında (11,1mg/kg) ölçülmüştür. Sedimentin kimyasal fraksiyonlarının aylık değişimlerini incelediğimizde, F1 olarak isimlendirdiğimiz mobil fraksiyonda Cr konsantrasyonu en yüksek değeri Ağustos ayında (0,329mg/kg), en düşük değeri ise Aralık ayında (0,045mg/kg), Ni konsantrasyonları ise en yüksek değeri Ağustos ayında (2,16mg/kg), en düşük değeri ise Temmuz ayında (1,49mg/kg) ölçülmüştür. Kolay serbest hale geçebilen (F2) fraksiyonların Cr konsantrasyonu en yüksek değeri Ağustos ayında (0,88mg/kg), en düşük değeri ise Aralık ayında (0,047mg/kg), Ni konsantrasyonları ise en yüksek değeri Ağustos ayında (8,83mg/kg), en düşük değeri ise Şubat ayında (3,22mg/kg) ölçülmüştür. Mn-oksitlere bağlı ağır metal fraksiyonlarının (F3), Cr konsantrasyonu en yüksek değeri Ağustos ayında (1,65mg/kg), en düşük değeri ise Mart ayında (0,29mg/kg), Ni konsantrasyonları ise en yüksek değeri Ocak ayında (8, 36mg/kg), en düşük değeri ise Temmuz ayında (3,37mg/kg) ölçülmüştür. Organik maddeye bağlı ağır metal fraksiyonlarının (F4), Cr konsantrasyonu en yüksek değeri Ağustos ayında 75 (5,61mg/kg), en düşük değeri ise Mayıs ayında (1,24mg/kg), Ni konsantrasyonları ise en yüksek değeri Haziran ayında (36,89mg/kg), en düşük değeri ise Ocak ayında (13,05mg/kg) ölçülmüştür. Kalıntı halindeki ağır metal (F5) fraksiyonlarının, Cr konsantrasyonu en yüksek değeri Ağustos ayında (168,9mg/kg), en düşük değeri ise Ekim ayında (58,07mg/kg), Ni konsantrasyonları ise en yüksek değeri Mayıs ayında (216,2mg/kg), en düşük değeri ise Ekim ayında (61,73mg/kg) ölçülmüştür. Tablo ve grafiklerde de görüldüğü üzere çalışmada izleme sürecinde elde edilen tüm veriler görsel olarak sunulmuştur. Bunun haricinde parametrelerin birbirleri ile ilişkilerini belirmek amacı ile SPSS 22.0 istatistik programı ile çalışılmıştır. Elde edilen veriler aşağıda sunulmuştur. Uluabat Gölü’nde suda çözünmüş formda bulunan ağır metaller ile fizikokimyasal özellikleri arasındaki korelasyon katsayısı p=0,05’e göre hesaplanarak aralarındaki ilişkiler belirlenmiş ve Tablo 4.15’de sunulmuştur. Tablo 4.15. Metallerin çözünmüş formdaki konsantrasyonları ile suyun fizikokimyasal özellikleri arasındaki r korelasyon katsayıları Pearson rho Crçöz Niçöz T pH EC KOI BOI Crçöz 1,000 Niçöz 0,122 1,000 T -0,064 0,034 1,000 pH -0,105 -0,056 -0,140 1,000 EC 0,317 0,318 -0,475 0,098 1,000 KOI 0,286 0,052 0,429 -0,046 -0,094 1,000 BOI 0,349 0,061 0,480 -0,235 -0,190 0,652 1,000 Koyu renkli olanlar p<0.05 seviyesinde önemli kabul edilmiştir. Buna göre çözünmüş haldeki Cr konsantrasyonlarının, EC, KOI ve BOI ile olan ilişkileri önemli bulunmuştur. Bunların dışında diğer fizikokimyasal parametreler ile olan ilişkileri önemli bulunamamıştır. Farklı çalışmalarda da benzer sonuçlar elde edilmiştir (Katip 2010, Singh ve diğ. 2008). Suda çözünmüş halde ölçülen Ni konsantrasyonlarının ise elektriksel iletkenlik dışında diğer parametreler ile ilişkisinin önemli olmadığı tespit edilmiştir. 76 Benzer şekilde suda partiküler formda bulunan metal konsantrasyonları ile su kalitesi parametreleri arasındaki korelasyon katsayısı p=0,05’e göre hesaplanarak aralarındaki ilişkiler belirlenmiş ve Tablo 4.16’da sunulmuştur. Tablo 4.16. Askıda katı maddeye tutunmuş halde bulunan metaller ile diğer parametrelerin ilişkilerini gösteren r korelasyon katsayıları Pearson rho CrPar NiPar T pH EC Chl-a AKM CrPar 1,000 NiPar 0,739 1,000 T 0,093 -0,095 1,000 pH -0,145 -0,058 -0,140 1,000 EC -0,232 0,279 -0,475 0,098 1,000 Chl-a 0,125 0,145 0,317 0,071 0,179 1,000 AKM 0,458 0,509 -0,088 0,012 -0,041 0,114 1,000 Koyu renkli olanlar p<0.05 seviyesinde önemli kabul edilmiştir. Tablo incelendiğinde partiküler formdaki Cr miktarının, sudaki askıda katı madde miktarı ile ilişkisi önemli ve pozitif (0,458), aynı şekilde Ni miktarının da, sudaki askıda katı madde miktarı ile ilişkisi önemli ve pozitif (0,509) bulunmuştur. Bu durum, sudaki askıda katı madde miktarı arttıkça, partiküler formdaki metal konsantrasyonunun da artacağını göstermektedir. Su kalitesi bazı parametreleri ile sedimentin organik madde içeriğinin, sedimentteki toplam metal konsantrasyonları ile aralarındaki ilişkiyi belirlemek amacı ile korelasyon analizi yapılmış ve bulgular Tablo 4.17’de verilmiştir. Tablo 4.17. Su ve sediment kalitesi parametreleri ile sedimentteki toplam metaller arasındaki r korelasyon katsayıları Pearson rho CrSed NiSed T pH EC AKM Org Md CrSed 1,000 NiSed 0,023 1,000 T -0,078 0,007 1,000 pH 0,061 -0,051 -0,140 1,000 EC 0,009 0,290 -0,475 0,098 1,000 AKM 0,580 0,103 -0,088 0,012 -0,041 1,000 Org Md 0,079 0,121 0,305 0,214 -0,137 -0,145 1,000 Koyu renkli olanlar p<0.05 seviyesinde önemli kabul edilmiştir. 77 Tablo incelendiğinde sedimentteki toplam Cr miktarının, sudaki askıda katı madde miktarı ile ilişkisi önemli ve pozitif (0,580), sedimentteki toplam Ni miktarının da, suyun elektriksel iletkenliği ile ilişkisi önemli ve pozitif (0,290) bulunmuştur. Adsorbsiyon-desorbsiyon mekanizmaları, askıda katı maddenin ve sedimentin göldeki metal konsantrasyonlarını etkilemektedir. Yüzeysel sularda elektriksel iletkenlik artışını sadece sıcaklık artışına bağlamak yanlış olmaktadır. Kış aylarında da elektriksel iletkenlik parametresinin yüksek bulunması, yağışların neden olduğu yüzeysel akışlarla bir çok iyon ve partikül maddenin gölü etkilediğini, dolayısıyla yüzey sedimentinde bulunan nikel ile de ilişkisinin önemli olduğunu göstermektedir (Costello 2011). Suda çözünmüş formdaki metal konsantrasyonları ile sedimentin kimyasal fraksiyonları arasındaki ilişkiler suya direk ya da dolaylı olarak geçen sedimentteki metallerin dinamik eşitliklerinin durumunu belirtmektedir. Sedimentteki metallerin mobil ve kolay serbest hale geçebilir fraksiyonları suya geçiş yapmaya hazır metalleri belirtmektedir. Bu bağlamda bu türler arasındaki ilişkileri belirlemek için korelasyon analizi yapılmış, elde edilen sonuçlar Tablo 4.18’de verilmiştir. Tablo 4.18. Sudaki metal konsantrasyonları ile sedimentte bulunan metallerin farklı kimyasal fraksiyonları arasındaki ilişkileri gösteren r korelasyon katsayıları Pearson rho F1 F2 F3 F4 F5 Toplam Ni 0,389 0,104 0,257 -0,211 -0,178 0,018 Cr 0,238 0,169 0,308 0,068 0,014 0,084 Koyu renkli olanlar p<0.05 seviyesinde önemli kabul edilmiştir. Sudaki Ni konsantrasyonlarının, mobil fraksiyonlarla (F1) olan ilişkileri önemli ve pozitif (0,389) bulunmuştur. Bu nedenle sedimentteki nikelin uygun şartlarda suya hızlıca geçiş yapabileceği düşünülmektedir. Benzer şekilde sudaki Ni konsantrasyonları ile mobil fraksiyonun (F1) ilişkilerinin önemli, diğer fraksiyonlarla olan ilişkilerinse önemsiz olduğu Singh ve diğ. (2008) yapmış olduğu çalışmada da belirlenmiştir. Sudaki Cr konsantrasyonlarının, Mn-oksitlere bağlı fraksiyonlarla (F3) olan ilişkileri önemli ve pozitif (0,308) bulunmuştur. Fe-Mn oksitlerin özellikle su ortamında metallerin kaynağı olduğu bilinmektedir. Oksitlerin doğada amfoter (iki yönlü) yapıda oldukları ve ortamın pH’ına bağlı olarak yüklerinin değiştiği bilinmektedir. Suyun pH’sı 78 genel olarak alkali olması sebebiyle oksitler negatif yüke sahiptirler ve bu nedenle katyonları tutmaları beklenmektedir (Kannan ve diğ. 2008, Davutoğlu ve diğ. 2011). Suda çözünmüş halde bulunan krom ve nikelin yıllık ortalama konsantrasyonlarına göre toksik olma durumları ulusal ve uluslararası standartlar yardımı ile değerlendirilmiştir. Bu değerlendirme tablolar halinde aşağıda verilmiştir. Tablo 4.19. Uluabat Gölü çözünmüş metal konsantrasyonları ortalamaları ve uluslararası standart değerler (Anonim 2006a, Anonim 2006b). Metaller WHO EPA, Su Kalitesi Kriterleri Bu Çalışma Mak-Min (mg/l) İçme Suyu CMC CCC As 0,01 P 0,34 A,D,K 0,15 A,D,K T B 0,5 Cd 0,003 0,002 D,E,K 0,00025 D,E,K Cr 0,57 D,E,K 0,074 D,E,K 0,022±0,030 0,249-0,001 Cu 2 0,013 0,009 D,E,K Fe 1 Mn 0,4 C Ni 0,02 P 0,47 D,E,K 0,052 D,E,K 0,012±0,012 0,091-0,000 Pb 0,01 0,065 D,E 0,0025 D,E Zn 0,12 D,E,K 0,12 D,E,K CMC: Akut CCC: Kronik P: Kesin olmayan değerdir. Tehlikeli olduğu bilinmektedir ancak sağlık etkileri hakkında bilgiler sınırlıdır T: Kesin olmayan bilgidir. Hesaplanan değerler arıtılabilir seviyenin altındadır. A: Tavsiye edilen kriter As (III) için türetilmiştir. As (V) ile benzer etkiler göstermesi nedeniyle toplam As için kabul edilmiştir D: Tavsiye edilen su kalitesi kriteri su canlıları için oluşturulmuş kriterlerden dönüşüm faktörü (CF) ile çarpılarak oluşturulmuştur E: Su kolonundaki sertliğin bir fonksiyonu olarak hesaplanan ve yüzeysel sular için geliştirilmiş standart değerler K: 1995 yılında su canlıları için oluşturulmuş kriterlerden adapte edilmiştir. Tablo 4.19 incelendiğinde, Cr ve Ni konsantrasyonları, Dünya Sağlık Örgütü (WHO) içme suyu standart değerleri ve Avrupa Çevre Koruma Ajansı (EPA) su kalitesi kriterlerine göre değerlendirilmiştir. Değerlendirmeye göre WHO, Cr için bir sınır değer belirtmemiştir, Ni için ise 0,02 mg/l olarak belirlenmiştir. Ölçülen Ni konsantrasyonları yıllık ortalaması 0,012 mg/l olarak verilmiş ve standardın altında olduğu görülmektedir. Ancak maksimum ve minimum değerleri incelendiğinde Ni konsantrasyonu 0,091 mg/l olarak ölçülmüştür. Bu değer hem WHO’nun hem de EPA’nın CCC (kronik seviye sınır değeri) belirlemiş olduğu değerlerin üzerinde olduğu tespit edilmiştir. Benzer 79 şekilde ölçülen maksimum Cr konsantrasyonu değerinin (0,249 mg/l) EPA/CCC sınır değerini aştığı görülmektedir. Çözünmüş formdaki metal konsantrasyonları aynı zamanda ulusal standartlar ile kıyaslanmış ve Tablo 4.20’de sunulmuştur. Tablo 4.20. Uluabat Gölü çözünmüş metal konsantrasyonları ortalamaları ve ulusal standart değerler SÜY SKKY 2004b d TS266, 2005 2005 Metaller SKKY, Tek. Sınıf 1 (mg/l) Usül. Teb., 1991c Tolere Sınıf 2 I II III IV ve sınıf Bu Çalışma değer ve tip 2 2 Tip 1 As 0,02 0,05 0,1 >0,1 0,1 0,1 0,01 0,01 B 1 1 1 >1 2 3 0,001 0,001 Cd 0,003 0,005 0,01 >0,01 0,01 0,01 0,005 0,005 Cr 0,02 0,05 0,2 >0,2 0,1 0,1 0,05 0,05 0,022±0,030 Cu 0,02 0,05 0,2 >0,2 0,2 0,01 0,1 2 Fe 0,3 1 5 >5 5 0,7 0,05 0,2 Mn 0,1 0,5 3 >3 0,2 1 0,02 0,05 Ni 0,02 0,05 0,2 >0,2 0,2 0,3 0,02 0,02 0,012±0,012 Pb 0,01 0,02 0,05 >0,05 5 0,1 0,01 0,01 Zn 0,2 0,5 2 >2 2 0,003 − − Tablo incelendiğinde, Uluabat Gölü su kalitesinin Su Kirliliği ve Kontrolü Yönetmeliği (SKKY)’inde verilen “Kıtaiçi Su Kaynaklarının Sınıflarına Göre Kalite Kriterleri” tablosundan (Anonim 2004) faydalanılarak yapılan değerlendirmesi sonucunda Cr açısından II. Sınıf, Ni açısından I. Sınıf su kalitesine sahip olduğu görülmektedir. SKKY Teknik Usuller Tebliği’nde verilmiş olan “Sulama Sularının Sınıflandırılmasında Esas Alınan Sulama Suyu Kalite Parametreleri” Tablosu (Anonim 1991) ile karşılaştırıldığında verilen sınır değerlerin altında ve her türlü zemin için sulamaya uygun bulunmuştur. Tarım ve Köy İşleri Bakanlığı Su Ürünleri Yönetmeliği (SUY), “İç Sulara ve Denizlerdeki İstihsal Yerlerine Dökülmesi Yasak Olan Zararlı Maddeler ve Alıcı Ortama Ait Kabul Edilebilir Değerler Listesi, Alıcı Ortama Ait Kabul Edilebilir Değerler” (Anonim 2005a) tablosunda verilen standart değerlere göre değerlendirildiğinde, Cr ve Ni için uygun oldukları görülmektedir. TS266 İnsani Tüketim Amaçlı Sular kriterleri (Anonim 2005b) sınıflandırma tablolarına göre Cr ve Ni için sınıf 1 tip 1 sınır değerlerinin altında bulunmuştur. Buna göre Uluabat Gölü’nün içme ve kullanma amaçlı olarak değerlendirilemeyeceği belirlenmiştir. 80 Tablo 4.21. Uluslararası sediment kalite değerleri ve Uluabat Gölü sediment konsantrasyonları (Anonim 1999, Anonim 2000, Burton 2002) As Cr Cd Pb Cu Ni Fe Mn Zn PEL 17 90 3,53 91,3 197 36 315 SEL 33 110 10 250 110 75 820 TET 17 100 3 170 86 61 540 (mg/kg) ERM 85 145 9 110 390 50 270 PEL-HA28 48 120 3,2 82 100 33 540 UET 17 I 95 H 3 I 127 H 86 I 43 H 4 % I 1100 I 520 M Bu çalışma 119,745 196,274 ERM:Etki aralığı-Medyan I : Infanual topluluğu etkileri PEL: Olası etki seviyesi; kuru ağırlık H : Hyalella azteca deney i SEL : Şiddetli etki seviyesi; kuru ağırlık M : Microtox deneyi TET : Toksik etki eşik seviyesi PEL-HA28 : Hyalella azteca için belirlenen 28 günlük olası etki seviyesi değeri ; kuru ağırlık UET : Üst Etki Eşik seviyesi Ülkemizde Sediment Kalitesinin belirlenmesi yönelik bir yönetmelik bulunmamaktadır. Bu nedenle sedimentteki toplam metal içerikleri uluslar arası standartlara göre kıyaslanmış, Tablo 4.21’de sunulmuştur. Gölde çözünmüş formda metal kirliliğinin yüksek olmadığı daha önceki kıyaslamalarda görülmektedir. Ancak partikül maddeye tutunmuş halde ve sedimentte yüksek metal içeriği tespit edilmiştir. Tablo 4.21’e göre de, sedimentte toplam krom ve nikelin toksik etki eşiği (TET) ve üst etki eşiği (UET) değerlerinden de yüksek olduğu saptanmıştır. Çalışma alanında belirlenen 10 örnekleme noktasında Ağustos 2013 ve Temmuz 2014 dönemlerinde alınan su, sediment ve plankton örnekleri analizlenmiş ve coğrafi bilgi sistemleri veritabanına aktarılarak, Arcview programı sayesinde bu veriler arcview dosya formatı olan shp dosyalarına dönüştürülmüştür. Coğrafi Bilgi Sistemlerinin konumsal analiz enterpolasyon araçları Ters Mesafe Ağırlıklı Enterpolasyon Tekniği (IDW) kullanılarak noktasal veriler alansal verilere dönüştürülmüştür. Böylece her bir metal fraksiyonu için tematik haritalar üretilmiştir. Bu doğrultuda üretilen metal konsantrasyonlarının su, sediment ve planktonda dağılımına ait haritalar Şekil 4.9’da sunulmuştur. Bu haritalar incelendiğinde, çözünmüş formdaki Cr ve Ni konsantrasyonlarının gölün çıkışında bulunan 1. Örnekleme noktasında en yüksek değerlere sahip olduğu, diğer tüm istasyonlarda benzer ortalamalara sahip oldukları görülmektedir. 81 Şekil 4.9. Cr ve Ni Konsantrasyonlarının Örnekleme Noktalarına Göre Dağılımı (Çözünmüş, Plankton, Partiküler Madde, Sediment Dağılımları) 82 Bunun nedeni, gölün bekletme süresi boyunca çökelen AKM nedeni ile metallerin bu bölgede adsorbe olamaması sonucunda çözünmüş halde bulunmalarının, ayrıca Kocasu Çayı ve diğer noktasal kirletici kaynakların (Atabay ve Karaoğlan Pompa İstasyonları) bu örnek alma noktasına yakın olmasının etkili olduğu düşünülmektedir. Partiküler formdaki metal dağılım haritaları incelendiğinde, özellikle 1, 2, 3, 4 ve 5. Örnekleme noktalarının bulunduğu bölgelerde yüksek oldukları görülmektedir. Bunun nedeni, bu bölgelerin daha çok rüzgar alması nedeni ile oluşan su hareketlerinin yol açtığı AKM artışı ve bu bölgelere yakın olan noktasal kaynakların (pompa istasyonları) etkilemesinin neden olabileceği düşünülmektedir. Plankton bünyesinde bulunan metal dağılım haritaları incelendiğinde, 5, 6 ve 7. Örnekleme noktaları ile 2. Örnekleme noktalarında en yüksek değerlerin ölçüldüğü görülmektedir. Bu noktalar, akım koşullarının daha durağan olduğu ve daha sığ olan noktalardır. Bu nedenle plankton üremesinin daha yoğun olduğu, dolayısıyla daha fazla metal içeriğine sahip oldukları görülmektedir. Sedimentte bulunan metal dağılımları incelendiğinde ise, göl genelinde yüksek konsantrasyonlara sahip oldukları görülmektedir. Tersine, Akçalar bölgesinde bulunan 8. Örnekleme noktasında ise her iki metal içinde minimum değerler ölçülmüştür. Bunun nedeninin, bu bölgede bulunan Çınarcık Kuvvet tünelinden salınan su ile gölün tam karışımı, hatta yüzey sedimentinide alabora ederek karışım meydana getirmesi, metallerin bulunduğu ortamda farklı fazlara geçmiş olabileceği düşünülmektedir. 4.7. Delft-3D FLOW Modülü Uygulaması için Giriş Dosyalarının Hazırlanması 4.7.1.Uluabat Gölü Su Bütçesi Su bütçesi, bir ekosistemde belirli bir süre içinde sisteme giren su ile çıkan ve depolanan suyun denge durumunda bulunması şeklinde tanımlanabilir. Su bütçesini oluşturan parametreler; yağış, buharlaşma, yeraltı suyu beslemeleri, dereler ve çekilen su miktarları olarak kabul edilen girdi ve çıktılardır (Davraz ve diğ. 2014, Davraz ve Balın 2016). 83 Modelleme periyodunu kapsayan süreçte su bütçesinin hazırlanması için gerekli veriler, DSİ 1. Bölge Müdürlüğü’nden temin edilerek, gölün 1 yıllık su bütçesi oluşturulmuştur. (Tablo 4.22 ve 4.23). Uluabat Gölü’nden sulama amaçlı su çeken pompa istasyonlarına 3 ait aylık çalışma saatleri, ölçülen pompa kapasiteleri (m /saat) DSI’den temin edilmiştir. Pompa istasyonlarının sulamaya açılış ve kapanış tarihleri de hesaba katılarak pompa istasyonlarına ait su çekimleri günlük olarak hesaplandıktan sonra aylık değerlere geçiş yapılmıştır. Meteoroloji Müdürlüğü’nden temin edilen buharlaşma değerleri (mm), tava 2 katsayısı olarak ifade edilen 0,7 değeri ile çarpılmıştır. Göl yüzey alanı (m ) 3 değerlerinden toplam buharlaşma (m ) miktarına ulaşılmıştır. Göl aynasına düşen yağış 2 3 yüksekliği (mm) verileri ve göl yüzey alanı (m ) değerlerinden toplam yağış (m ) miktarı hesaplanmıştır. Uluabat Gölü’ne giriş ve çıkış yapan Akçalar Dere ve MKP Çayı ile gölden çıkış yapan Kocasu Çayı’na ait debi değerleri yine DSI’den günlük olarak temin edilmiştir ve ölçtürülmüştür. Uluabat Gölü’nün su bütçesi gerek eksik veriler ve gerekse hassas yapılamayan ölçümler nedeniyle belirli bir hata payı ile hesaplanabilmiştir. Bu hata payının içerisinde, MKP Çayı’nın topladığı akışlar hariç havzadan gelen yüzeysel akışlar, ölçüm eksikliğinden kaynaklanan hatalar ve yeraltı suyunun göl ile olan etkileşimi olabileceği düşünülmektedir. Hacim Değişimi = Toplam Gelen Su – Toplam Çıkan Su ± Hata Hata değerlerinin negatif olması gölün beslendiğini, pozitif olması ise gölden kaçak olduğunu ifade etmektedir (Mercan 2006). Uluabat Gölü’nün yeraltı suyu ile etkileşim içerisinde olduğu bilinmektedir. Ancak, ölçüm eksikliği sebebiyle yer altı suyuna ait veri bulunmadığından hata payı içerisinde yer aldığı varsayılmıştır. Bu bağlamda, hidrodinamik modelleme çalışmasında, bu hata payı, yeraltı suyunun Uluabat Gölü ile olan etkileşimi ve ölçümü yapılmamış olan diğer girdiler/çıktılar olarak modele dahil edilmiştir. Uluabat Gölü su bütçesi dağılımları tablolar halinde Tablo 4.22, 4.23 ve 4.24’de verildiği gibidir. 84 Tablo 4.22. Çalışma Döneminde Uluabat Gölü’nden Çıkan Aylık Su Miktarı GÖLDEN ÇIKAN SU MİKTARI Su Kotu H a c i m K o c a s u Ç ayı S u l ama B u harlaşma Göl Sahası T o p l a m Buharlaşma T o p lam Çıkan Su (m) (m3 3 ) (m ) (m 3) (mm) Katsayı (m2) (m3) 3(m ) Ağu.13 2,50 132.000.000,00 33.782.659,20 3.639.677,76 162,10 0,70 129.500.000,00 14.694.365,00 52.116.701,96 Eyl.13 2,47 127.920.000,00 33.535.296,00 1.248.825,60 106,50 0,70 127.800.000,00 9.527.490,00 44.311.611,60 Eki.13 3,45 267.500.000,00 37.757.404,80 0,00 36,60 0,70 127.800.000,00 3.274.236,00 41.031.640,80 Kas.13 2,55 138.800.000,00 36.080.640,00 0,00 33,70 0,70 129.500.000,00 3.054.905,00 39.135.545,00 Ara.13 3,47 270.500.000,00 66.984.105,60 0,00 33,90 0,70 145.600.000,00 3.455.088,00 70.439.193,60 Oca.14 2,62 148.320.000,00 49.175.424,00 0,00 38,30 0,70 131.200.000,00 3.517.472,00 52.692.896,00 Şub.14 2,62 148.320.000,00 45.360.000,00 0,00 39,00 0,70 131.200.000,00 3.581.760,00 48.941.760,00 Mar.14 2,72 161.920.000,00 53.969.760,00 0,00 63,50 0,70 132.900.000,00 5.907.405,00 59.877.165,00 Nis.14 2,72 161.920.000,00 49.921.920,00 0,00 85,00 0,70 132.900.000,00 7.907.550,00 57.829.470,00 May.14 2,82 175.520.000,00 98.699.040,00 466.577,28 114,00 0,70 134.600.000,00 10.741.080,00 109.906.697,28 Haz.14 2,72 161.920.000,00 73.638.720,00 1.205.280,00 134,40 0,70 132.900.000,00 12.503.232,00 87.347.232,00 Tem.14 2,59 144.240.000,00 44.836.416,00 3.844.843,20 161,80 0,70 131.200.000,00 14.859.712,00 63.540.971,20 85 Tablo 4.23. Çalışma Döneminde Uluabat Gölü’ne Gelen Aylık Su Miktarı GELEN Su Kotu H a c i m Ç ı n a r c ı k Barajı Atabay Pİ Karaoğlan Akçalar M K P Çayı Y ağış G ö l S a h a s ı T o p l a m Y a ğış T o p l a m G elen Su (m) (m3) (m 3) (m3) Pİ (m3) (m3) (m3) (mm) (m2) (m3) 3 (m ) Ağu.13 2,50 132.000.000,00 13.284.864,00 2.612.779,20 467.380,80 26.784,00 26.328.672,00 1,40 129.500.000,00 181.300,00 42.901.780,00 Eyl.13 2,47 127.920.000,00 12.312.000,00 1.755.043,20 469.152,00 38.880,00 25.733.376,00 16,60 127.800.000,00 2.121.480,00 42.429.931,20 Eki.13 3,45 267.500.000,00 26.382.240,00 677.903,04 449.703,36 10.713,60 29.730.240,00 763,40 127.800.000,00 97.562.520,00 154.813.320,00 Kas.13 2,55 138.800.000,00 22.757.760,00 417.052,80 361.324,80 12.960,00 17.988.480,00 60,80 129.500.000,00 7.873.600,00 49.411.177,60 Ara.13 3,47 270.500.000,00 24.924.386,88 1.067.074,56 445.685,76 16.070,40 15.856.128,00 38,60 145.600.000,00 5.620.160,00 47.929.505,60 Oca.14 2,62 148.320.000,00 22.632.480,00 932.618,88 458.006,40 53.568,00 18.748.800,00 30,80 131.200.000,00 4.040.960,00 46.866.433,28 Şub.14 2,62 148.320.000,00 15.265.152,00 542.142,72 368.202,24 38.707,20 17.321.472,00 20,40 131.200.000,00 2.676.480,00 36.212.156,16 Mar.14 2,72 161.920.000,00 21.320.064,00 552.286,08 413.009,28 42.854,40 30.801.600,00 42,00 132.900.000,00 5.581.800,00 58.711.613,76 Nis.14 2,72 161.920.000,00 20.295.360,00 489.628,80 380.246,40 220.320,00 17.081.280,00 112,00 132.900.000,00 14.884.800,00 53.351.635,20 May.14 2,82 175.520.000,00 41.836.608,00 1.092.519,36 608.264,64 356.227,20 49.014.720,00 96,80 134.600.000,00 13.029.280,00 105.937.619,20 Haz.14 2,72 161.920.000,00 35.354.880,00 1.549.238,40 492.480,00 285.120,00 32.918.400,00 94,40 132.900.000,00 12.545.760,00 83.145.878,40 Tem.14 2,59 144.240.000,00 22.311.072,00 1.716.586,56 154.275,84 13.392,00 33.747.840,00 4,60 131.200.000,00 603.520,00 58.546.686,40 86 Tablo 4.24. Çalışma Döneminde Uluabat Gölü Genel Su Bütçesi Su Kotu H a c i m T o p l a m Ç ıkan Su T o p l a m Gelen Su Gelen-Çıkan Dönem (m) (m3) 3 3(m ) (m ) Ağu.13 2,50 132.000.000,00 52.116.701,96 42.901.780,00 -9.214.921,96 Eyl.13 2,47 127.920.000,00 44.311.611,60 42.429.931,20 -1.881.680,40 Eki.13 3,45 267.500.000,00 41.031.640,80 154.813.320,00 113.781.679,20 Kas.13 2,55 138.800.000,00 39.135.545,00 49.411.177,60 10.275.632,60 Ara.13 3,47 270.500.000,00 70.439.193,60 47.929.505,60 -22.509.688,00 Oca.14 2,62 148.320.000,00 52.692.896,00 46.866.433,28 -5.826.462,72 Şub.14 2,62 148.320.000,00 48.941.760,00 36.212.156,16 -12.729.603,84 Mar.14 2,72 161.920.000,00 59.877.165,00 58.711.613,76 -1.165.551,24 Nis.14 2,72 161.920.000,00 57.829.470,00 53.351.635,20 -4.477.834,80 May.14 2,82 175.520.000,00 109.906.697,28 105.937.619,20 -3.969.078,08 Haz.14 2,72 161.920.000,00 87.347.232,00 83.145.878,40 -4.201.353,60 Tem.14 2,59 144.240.000,00 63.540.971,20 58.546.686,40 -4.994.284,80 4.7.2. Uluabat Gölü Su Seviyesi Uluabat Gölü su seviyesi günlük ölçüm değerlerinin değişimi, DSI 1. Bölge Müdürlüğü’nden (Gölyazı ve Eskikaraağaç istasyonlarına ait) temin edilmiştir. Bu seviye değişimlerini gösteren grafik Şekil 4.10’da verilmiştir. Hidrodinamik model simülasyonunda su seviye değerlerinden sadece simülasyonların başladığı gün olan seviye değeri başlangıç koşulu olarak kabul edilmiştir. Modelleme çalışmasında, su seviyesi için başlangıç koşulunun tanımlanmasında kullanılan değer dışındaki tüm değerler sadece modelin kalibrasyon-doğrulama adımında kıyas yapabilmek adına kullanılmıştır. Şekil 4.10 incelendiğinde, Uluabat Gölü su seviyesi değişimlerinin mevsimsel şartlara göre değiştiği görülmektedir. Su seviyesinin düşmeye başladığı dönemlerde sıcaklık artışının yanında sulama amaçlı gölden su çekimi de söz konusudur. Bunun yanında Kocasu Çayı’na boşalma ağzına oluşturulan sedde ile gölün seviyesi kontrol altında tutulmaktadır. Su seviyesinde aşırı artış olduğu dönemlerde sedde açılarak taşkın önlenmeye çalışılmaktadır (Sarmaşık 2012). 87 1,95 1,90 1,85 1,80 1,75 1,70 1,65 Gölyazı eşel Eskikaraağaç eşel 1,60 zaman (22.08.2013-16.01.2014) Şekil 4.10. Uluabat Gölü Günlük Su Seviyesi Değişimi 4.7.3. Uluabat Gölü Su Sıcaklığı Uluabat Gölü’ne ait su sıcaklığı verileri numune alınan günlerde ölçülmüştür. Bir yıllık izleme sürecinde ölçülen göle ait ortalama su sıcaklığı değişimi Şekil 4.11’de verilmiştir. 26 24 Sıcaklık 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 13 ylüls kim sım k k ralı ca ba t art sisan ayı iran 14z ğus to E E Ka A O Şu M N M Haz mu A Tem Şekil 4.11. Uluabat Gölü Su Sıcaklığı Değişimi 88 Su Seviyesi (m) Sıcaklık (C) Hidrodinamik model simülasyonunda göle ait su sıcaklığı değerleri başlangıç koşullarının tanımlanmasında kullanılmıştır. Su sıcaklığı için başlangıç koşulu, alansal olarak önemli bir değişim göstermediğinden uniform olarak alınmıştır. 4.7.4. Meteorolojik Veriler Hidrodinamik modellemede kullanılacak olan meteorolojik veriler, Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü’nden temin edilmiştir. Modelde kullanılacak olan bu parametreler, rüzgar hızı ve yönü, nemlilik, hava sıcaklığı, toplam radyasyon, yağış ve buharlaşmadır. Bu parametreler, Uluabat Gölü’ne en yakın meteoroloji istasyonu olan, Karacabey istasyonuna ait verilerdir. Çalışmada, saatlik değişimleri önemli olacağı için rüzgar hızı ve yönü, nemlilik, hava sıcaklığı ve toplam radyasyon değerleri saatlik, yağış ve buharlaşma verileri ise günlük olarak modele girilmiştir. Bu parametrelere ait bazı değişim grafikleri aşağıda sunulmuştur. 89 Hava Sıcaklığı (C) 35 Yağış (mm) 30 25 20 15 10 5 0 8 Buharlaşma (mm) 6 4 2 0 13 13 14 . . . .14 .14 Eyl as ca ar ay em. 14 K O M M T Şekil 4.12. DMİ Karacabey İstasyonu Sıcaklık, Yağış, Buharlaşma Değişimi 90 4.7.5. Uluabat Gölü Grid ağı Delft-3D/Flow modülünün Uluabat Gölü’nde uygulanabilmesi için ilk aşama, alanın gridlerinin oluşturulmasıdır. Programda grid oluşturma işlemi Delft3D-RGFGRID aracı kullanılarak yapılmaktadır. Grid oluşturulması için ilk olarak alanın karasal sınırı “land boundary” (.lbd) dosyası oluşturulmuştur (Şekil 4.13). “Land boundary” dosyasından yararlanılarak grid oluşumu için gerekli olan “spline”lar çizilmiştir. Çizilen bu spline’lar (.spl) uygun dosya formatında kaydedilmiştir. Sonraki adım da ise spline’lar uygun formatta gridlere dönüştürülmüş, Uluabat Gölü için hidrodinamik grid oluşumu tamamlanmıştır (Şekil 4.14). Şekil 4.13. Uluabat Gölü Sınır Alan ‘Land Boundary’ Dosyası 91 Şekil 4.14. Uluabat Gölü ‘Grid’ Dosyası 92 4.7.6. Uluabat Gölü Batimetri Haritası Batimetri haritasının hazırlanması için dijital SOUTH SDE-28 Echo-Sounder cihazı kullanılmıştır. Echo-Sounder cihazının coğrafi konumlandırılması, 30-60 cm hassasiyetle ölçüm yapan Magellan MobileMapper CX serisi Küresel Konumlama Sistemi (GPS) Aleti ile gerçekleştirilmiştir. Göl içerisindeki dalgalanmayı tolere edebilecek seviyedeki derinliğe Echo-Sounder cihazının dönüştürücüsü yerleştirildikten sonra cihaz ölçüm yapılabilir konuma getirilmiş, derinlik ölçümüne başlanılmıştır. Echo-Sounder ünitesinin monte edildiği kayığın, hızda yaşanan bir artışla birlikte oluşan dalgalanmalar ölçüm hassaslığını etkilediğinden 10 km/sa’lik sabit hızlı sürülmesine özen gösterilmiştir. Ölçüm alma sıklığı olarak belirlenen 5 m aralıklarla derinlik bilgileri MacroMap yazılımına kaydedilmiştir. Sonraki aşamada ArcGIS 9.1 yazılımı ile verilerin değerlendirilip batimetri haritasının oluşturulması gerçekleştirilmiştir. Echo- Sounder derinlik ölçüm kayıtları toplam 38392 adet nokta verisi elde edilmiş, Uluabat Gölü‟ne ait deniz seviyesine göre yükseklikleri gösteren derinlik ölçüm verileri, nokta haritası ve ilişkili öznitelik tablosu oluşturulmuştur. ArcGIS programının 3D analiz araç kutusu kullanılarak Uluabat Gölü Eco-GPS derinlik-konum nokta haritası derinlik sütunu değerlerine göre TIN düzensiz bağlantılı üçgen oluşturma yöntemi ile 2010 yılı Uluabat Gölü batimetri yüzeyi oluşturulmuştur. Zenginleştirilmiş 2010 yılı batimetri haritasının 5m x 5m boyutlu raster grid sayısal yükseklik modeli (DEM) haritaları oluşturulmuştur. Uluabat gölü raster grid DEM haritaları 0,5 m yükseklik aralıklarına göre yeniden sınıflandırılarak 0-1; 1-1,5; 1,5-2; 2-2,5; 2,5-3; 3-5; 5-10; 10-20; 20-50; 50-500 olmak üzere Uluabat Gölü 2010 yılı eş yükseklik haritası elde edilmiştir (Şekil 4.15). Batimetrik haritasının hazırlanması 2010 yılında gerçekleştirilmiş olup, izleme yapmış olduğumuz 2013-2014 yıllarında gözlenen maksimum su seviyesine göre bu harita güncellenmiştir. Elde edilen eş yükseklik haritalarından istenen hücre büyüklüğünde 2013-2014 yılı yüzey, hacim ve batimetri haritalarının oluşturulması gerçekleştirilmiştir. ArcGIS ile oluşturulan batimetri haritası, uygun dosya formatında(.xyz) Delft3D-Flow modülü, QUICKIN sekmesi yardımı ile tekrar düzenlenmiş ve Şekil 4.16 ve 4.17’de sunulmuştur. 93 Şekil 4.15. Uluabat Gölü Eş Yükselti Eğrileri Şekil 4.16. Model Araçları ile oluşturulan Uluabat Gölü Batimetri Haritası 94 Şekil 4.17. QUICKIN modülünde oluşturulan Uluabat Gölü Batimetri Haritası 4.7.7. Uluabat Gölü Taban Pürüzlülüğü Durumu Uluabat gölü sığ bir göl olması ve önemli büyüklükte sazlık ve bataklık bölgesi bulunması nedeniyle, taban pürüzlülüğü gölün hidrodinamik koşullarında önem taşımaktadır. Delft3D-Flow modülünde, taban pürüzlülüğü; Chezy, Manning ve White Colebrook gibi farklı formülasyonlar kullanılarak hesaplanabilmektedir. Ancak göl tabanındaki pürüzlülük hakkında herhangi bir ölçüm bulunmadığından, Manning sürtünme katsayısı için literatürden değişik değerler kabul edilerek gölün hidrodinamik davranışı duyarlılık analizi yapılarak irdelenmiştir. Göller için geçerli Manning katsayılarının büyüklükleri ile ilgili değişik literatür bilgileri mevcuttur. Özellikle sığ göllerde hidrodinamik davranış genelde gölde su yüzüne çıkan makrofit, batik makrofit ve makrofit bulunmayan alanların toplam gölalanı içerisinde dağılımına ve kapladıkları alana bağlı olmaktadır (Niepelt 2007). Delft3D-Flow modülünde, gölün farklı bölgelerine farklı taban pürüzlülüğü katsayıları tanımlanabilmektedir. Modelin bu özelliği sayesinde, gölün farklı taban karakteristikleri için farklı değerler tanımlanarak, taban pürüzlülüğündeki alansal değişimler modele girilmiştir. 95 Göllerdeki makrofitlerin mevcudiyetine, miktarına ve dağılımına bağlı olarak Manning sürtünme katsayısının alabileceği değerleri sunan çeşitli literatür bulunmaktadır (Sarmaşık 2012, Kees ve diğ. 2010, Larmaei ve diğ. 2009, Ebrahimi ve diğ. 2008, Çelebioğlu 2006, Cardoso 2005, Madsen ve diğ. 2001). Bu çalışma kapsamında Cardoso (2005) tarafından verilen göllerde Manning katsayısı seçme kriterleri esas -(1/3) alınmıştır. Cardoso (2005)’ya göre batık makrofitler için n=0,071 s.m ; su yüzüne -(1/3) çıkmış makrofitler için n=0,125s m ; vejetasyon barındırmayan göl alanları için -(1/3) n=0,033 s.m kabul edilebilir. Bu bağlamda, sazlık bölge ve sazlık olmayan bölgenin belirlenmesi ve bu bölgeler için poligon dosyalarının (.pol) oluşturulması gerekmektedir. Bunun için hazırlanmış olan Uluabat gölü sazlık alanı ve vejetasyon barındırmayan alanları Şekil 4.18’de verildiği şekilde tespit edilmiştir. Modelin QUICKIN modülünde pürüzlülük dosyası hazırlanmış, Flow modülünde kullanılacak şekilde oluşturulmuştur. Şekil 4.18. Uluabat Gölü Vejetasyon Durumu 4.7.8. Uluabat Gölü’nde Delft3D-Flow Modülü Uygulaması Flow modülü, sığ sulardaki kararsız akışı simüle eder. Gelgit, rüzgar, hava basıncı, yoğunluk farkları, dalgalar, türbülans, kuruma ve taşkın etkilerini kapsamaktadır. Bu modül çok boyutlu bir hidrodinamik simülasyon programıdır. 96 Delft3D-Flow Girdi Dosyası: tüm hidrodinamik verilerin bulunduğu ve ihtiyaç duyulan verilerin yer aldığı temel tanıtım dosyası(.mdf/master definition file) Çıktı Dosyası: dört farklı sonuç dosyası bulunur, bunlar; history file(.trih), map file(.trim), drogue file(.trid), communication file(.com). Delft3D-FLOW ile bir akış simülasyonu yürütebilmek için çeşitli bilgilere ihtiyaç duyulur. Bunlar, model alanının boyutu, yeri, sınırları, batimetrisi, geometrik ayrıntıları (dalgakıran, akım engelleyici yapılar, deşarjlar, vb.) ve simülasyon sonuçların nerede, nasıl tanımlanacağı ve/veya saklanacağıdır. Son olarak, tüm konum ile ilgili olan parametrelerin tanımlı olduğu, nümerik grid yapısının tanımlanması gerekmektedir. Bu modülde bir simülasyonun yapılabilmesi için temel adımlar şöyledir;  Modellenecek alanının büyüklüğünün belirlenmesi,  Açık sınırların büyüklük ve yerlerinin belirlenmesi,  Su seviyesi, akım hızları ve deşarj türlerine göre sınır koşullarının türünün belirlenmesi,  Karasal sınırın belirlenmesi,  Nümerik olarak grid ağı oluşturulması,  Nümerik olarak alanın batimetrisinin oluşturulması,  Grid ağı üzerinde açık sınırların, deşarj noktalarının, örnek alma noktalarının, kuru alanların, vb. tanımlanması,  Çeşitli zamanın fonksiyonu olan parametrelerin tanımlanması, örneğin, rüzgar hızı ve yönü, tuzluluk, deşarjlar, debi değerleri, vb.  Simülasyonun başlangıç ve bitiş zamanının belirlenmesi (Luijendijk, 2001). Delft3D-Flow, 2 boyutlu (2D, derinlik-ortalamalı) veya 3 boyutlu (3D) gelgit ve meteorolojik itici güçlerden kaynaklanan düzensiz akış ve taşınım olaylarını simüle eder. 3 boyutlu modelleme, yatay akış alanlarının dikey doğrultuda önemli bir değişiklik gösterdiği durumlarda kullanılır. Bu değişiklik, rüzgar kuvveti, kayma gerilmesi, korolis kuvveti, yatak topografyası veya yoğunluk değişimleri tarafından meydana gelebilir. Su kütlesinde dikey doğrultudaki homojenliğin bozulması durumlarına, göllerde ve kıyı 97 sularında atıksu ve soğutma suyu dağılımı, nutrientlerin upwelling ve downwelling olayları, haliçlere tuzlu su girişimi, koylara tatlı su nehirlerinin karışımı ve göller ile denizlerde termal tabakalaşma örnek olarak verilebilir (WL / Delft Hydraulics 2010a, Egon 2009). Uluabat Gölü her mevsim yoğun rüzgar alan, termal tabakalaşmanın olmadığı, tam karışımlı, sığ bir göldür. Bu nedenle, gölde hidrodinamik model çalışmalar 2 boyutlu yürütülmüştür. Bu çalışma kapsamında daha önce de değinildiği gibi, taban pürüzlülüğü, batimetri, grid hazırlama, zaman aralığının belirlenmesi aşamalarında duyarlılık analizi uygulanarak, uygun değerler belirlenmiştir. Modelin kalibrasyonu aşamasında kullanılan hidrodinamik kalibrasyon parametreleri ise Tablo 4.25’de sunulmuştur. Tablo 4.25. Hidrodinamik Modelde Kullanılan Kalibrasyon Parametreleri Alt Üst Kalibrasyon Parametresi Değer Birim Limit Limit Yerçekim ivmesi 9.81 9.5 12 m.s-2 Su Yoğunluğu 999.1 900 1500 kg.m-3 Hava Yoğunluğu 1 0.5 1.5 kg.m-3 Tuzluluk 0.44 0 100 ppt n=0.071 (batık makrofit) Manning Pürüzlülük Katsayısı n=0.125 (su yüzeyi makrofiti) - - s.m-(1/3) n=0.033 (vejetasyon olmayan) Rüzgar Direnç Katsayısı/Rüzgar Hızı 0.00063/0 - - -/m.s-1 (First Break Point) Rüzgar Direnç Katsayısı/Rüzgar Hızı 0.00723/100 - - -/m.s-1 (Second Break Point) Yatay Doğrultudaki Eddy Viskozite 1 0 100 m2/s-1 Katsayısı Yatay doğrultudaki eddy difüzivite 10 0 1000 m2/s-1 katsayısı Uluabat Gölü için hazırlanan hidrodinamik model sonuçları, Cr ve Ni metallerinin simülasyonunda, kirlilik taşınımı mekanizması olarak kullanılacaktır. Yani metal modellemesine başlamadan önce, gölün hidrodinamik modül ile simülasyonunun tamamlanmış olması, metal modellemesi öncesi hazırlanan bu dosyanın ‘coupling’ yani ‘eşleştirme’ yapılarak, metal modellemesinde kullanılabilir olması gerekmektedir. Bu çalışmada, Uluabat Gölü’nde kirlilik taşınımında, rüzgar hızı ve yönü, noktasal deşarjlar en önemli itici güçler olarak kabul edilmiştir. Delft3D-FLOW modülü kullanılarak 98 gerçekleştirilen “ısı akısı modeli” ile göl su sıcaklığı simülasyonu da gerçekleştirilmiştir. Hidrodinamik modelleme süresince, zaman aralığı 15 dakika olarak seçilmiştir. Belirlenen bu değere göre ‘Courant Number’ değerlendirilmiş ( <10 olduğu kontrol edilmiştir) seçilen zaman aralığının uygunluğu tespit edilmiştir. Hidrodinamik model, 15 dakika olarak seçilmiş olan her bir zaman aralığı için (Ağustos 2013- Temmuz 2014) akım hızı ve yönü, su seviyesi, su sıcaklığı vb. veriler üretmektedir. Akım hız ve yönlerinin değişimlerinin görselleştirilmesi amacı ile Şekil 4.19’da, izleme döneminde (Ağustos 2013-Temmuz 2014) her ay örnek almaya gidilen günler için simüle edilmiş derinlik ortalamalı hızların yönü ve büyüklüğü sunulmuştur. Hız değerlerinin gölün kıyı kesimlerinde daha yüksek olduğu gözlenmektedir bu durum, rüzgarın sığ kesimlerde daha etkili olması ile açıklanabilir. Yine, göle giren ve gölden çıkan debilerin tanımlandığı alanlarda hız değerlerinde lokal artışlar gözlenmiştir. Gölün vejetasyon olmayan bölgelerinde en yüksek 0,07 m/sn’ye ölçülen akım hızı, vejetasyon olan bölgelerde daha düşük akım hızına sahip oldukları tespit edilmiştir. Gölde ölçülen en düşük akım hızı 0,005m/sn’dir. Göl giriş ve çıkışındaki türbülanslar şekil 4.19’da göze çarpmaktadır. Göle giriş yapan akımlardan sonra hidrodinamik hareketlerde birincil faktör olarak karşımıza çıkan rüzgar verisi sabah saatlerinde artan hızıyla beraber göldeki etkinliğini arttırmakta ve öğle saatlerinden sonra etkisi azalmaktadır. Bu nedenle verilerin değerlendirilmesinde simülasyonların örnekleme günlerindeki 12:00 saati ele alınmıştır. Artan rüzgar hızının etkisiyle su yüzeyinde akıntı yönünün bölge bölge değiştiği, bununla beraber özellikle gölün batı kesiminde Çınarcık tüneli etkisi ile ve adaların bulunduğu bölgelerde farklı akım hızlarında türbülanslar oluşmaktadır. Araştırmaları sırasında Partanen ve Hellsten (2005) su üstü makrofitlerin yoğun olduğu bölgelerde; Wallsten ve Forsgren (1989), Beklioğlu (2007) ise batık makrofitlerin yoğun olduğu bölgelerde düşük akım hızları elde etmişlerdir. Wang ve Wang (2011) su üstü ve batık makrofitleri birlikte incelediği çalışmasında, makrofit yoğunluğunun arttığı bölgelerde akım hızlarının düştüğü sonucuna ulaşmış, ancak bu sucul vejetasyonların hidrodinamik etkisini hesaba katıldığı ve katılmadığı model sonuçları arasında önemli değişiklikler olmadığını vurgulamışlardır. 99 Şekil 4.19. Derinlik Ortalamalı Simülasyon Akım Hızı Haritaları (Büyüklük ve Yön) 100 Şekil 4. 19. (Devamı) Derinlik Ortalamalı Simülasyon Akım Hızı Haritaları (Büyüklük ve Yön) Gölde su sıcaklığı değişimlerinin görselleştirilmesi amacı ile Şekil 4.20’de, izleme döneminde (Ağustos 2013-Temmuz 2014) her ay örnek almaya gidilen günler için simüle edilmiş haritalar sunulmuştur. Gölde sığ olan bölgelerde, akım hızlarında olduğu gibi, su sıcaklığı da, dış etkilere daha çok tepki vermektedir (Kaçıkoç 2013, Henrotte 2008). Simülasyon sonuçları incelendiğinde, gölde sığ alanların daha çabuk soğuyup/ısındığı gözlenmiştir. Gölde, akımlardan sonra hidrodinamik hareketlerde birincil faktör olarak karşımıza çıkan rüzgar verisi sabah saatlerinde artan hızıyla beraber göldeki etkinliğini arttırmakta ve öğle saatlerinde etkisi azalmaktadır. Bu nedenle sıcaklık verisinin değerlendirilmesinde simülasyonların örnekleme günlerindeki 12:00 saati ele alınmıştır. Gölde simüle edilmiş 0 0 en yüksek su sıcaklığı 33 C, en düşük su sıcaklığı ise 5,5 C olarak tespit edilmiştir. 101 102 Şekil 4.20. Örnek Alma Günlerinde Simüle Edilmiş Su Sıcaklığı Haritaları 4.7.9. Hidrodinamik Model Kalibrasyonu ve Doğrulaması Uluabat Gölü hidrodinamik modelleme çalışması, Ağustos 2013–Temmuz 2014 tarihleri arasında yürütülmüş olan arazi çalışmaları sonucunda elde edilen verilerin ve ilgili kurumlardaki mevcut verilerin kullanılması ile yürütülmüştür. Model kalibrasyonu ve doğrulama adımları modelleme çalışmasının temelini oluşturur (Mercan 2006). Model kalibrasyonu ve doğrulama çalışmaları kapsamında, kullanılmakta olan su kalite modeli öncelikle bir set veri ile kalibrasyona tabi tutulmuştur, sonra başka bir döneme ait bir set veri ile model doğrulaması yapılmıştır. Buna göre Ağustos 2013-Ocak 2014 dönemleri arası “Kalibrasyon Dönemi”, Ocak 2014-Temmuz 2014 arası ise “Doğrulama Dönemi” olarak belirlenmiş ve buna göre çalışmalar yapılmıştır. Su kalitesi için modelleme çalışmalarında, birincil kalibrasyon parametresi, su dengesi korunduğundan emin olmaktır. Su seviyesi değişimi ölçümleri daha önce de bahsedildiği üzere, DSİ’den temin edilmiş, ölçümü olmayan akımlar için ise gerekli 103 simülasyon sonucu water level – 1. istasyon +++ ölçüm Delft Hydraulics Şekil 4.21. Uluabat Gölü’nde ölçülen ve tahmin edilen su seviyesi değerlerinin karşılaştırılması (1. İstasyon) 104 simülasyon sonucu water level – 7. istasyon +++ ölçüm Delft Hydraulics Şekil 4.22. Uluabat Gölü’nde ölçülen ve tahmin edilen göl su seviye değerlerinin karşılaştırılması (7.İstasyon) 105 simülasyon sonucu temperature– 1. istasyon +++ ölçüm WL Delft Hydraulics Şekil 4.23. Uluabat Gölü’nde ölçülen ve tahmin edilen göl su sıcaklık değerlerinin karşılaştırılması 106 simülasyon sonucu temperature– 7. istasyon +++ ölçüm Delft Hydraulics Şekil 4.24. Uluabat Gölü’nde ölçülen ve tahmin edilen göl su sıcaklık değerlerinin karşılaştırılması 107 ölçümler yaptırılmıştır. DSİ su seviyesi değerlerini iki farklı noktada günlük olarak ölçmektedir (Gölyazı ve Eskikaraağaç eşelleri). Ölçülen bu günlük değerler ile modelin simüle ettiği değerlerin kıyaslanması temel amaçtır. Hidrodinamik modelin kalibrasyonu ve doğrulaması için, su seviyeleri ve göl suyu sıcaklığı için ölçülen/tahmin edilen değerler karşılaştırılmıştır. Uluabat Gölü’nün hidrodinamik modellemesi için kullanılan, Delft3D-Flow modelinin tahminleri ve arazi ölçümleri, Şekil 4.21 - 4.24’de görüldüğü gibi, hem su seviyesi hem de su sıcaklığı parametreleri için oldukça uyumludur. Daha öncede belirtildiği gibi, Uluabat Gölü’nün su bütçesi, gerek eksik veriler ve gerekse hassas yapılamayan ölçümler nedeniyle belirli bir hata payı ile hesaplanabilmiştir. Şekil 4.21 – 4.24’deki simülasyon sonuçlarında meydana gelen salınımların, bu hatanın giderilememesinden kaynaklandığı düşünülmektedir. 4.8. Delft3D-WAQ Modülü Uygulaması için Giriş Dosyalarının Hazırlanması Metallerin modellenebilmesi için, hidrodinamik model sonuçları kullanılarak su kalitesi modeli ile çalışılmıştır. Modellenecek metallerin suda çözünmüş ve askıda katı maddeye tutunmuş halde bulunan formları, sedimentteki toplam konsantrasyonları ve planktondaki birikim seviyeleri incelenmiştir. Su kalitesi modelleme çalışmaları kapsamında, Cr ve Ni için simülasyon gerçekleştirilmiştir. Su kalite modeli kalibrasyon ve doğrulama aşamalarında, ölçümü yapılmış olan bu metallere ait konsantrasyon değerleri ile model çıktısı olarak elde edilen değerler kullanılmıştır. Su kalite modülünde herhangi bir maddenin simülasyonunun yapılabilmesi için Processes Library Configuration Tool (PLCT) aracı kullanılır (WL / Delft Hydraulics, 2010c). Bu aracı kullanarak proses dosyalarını hazırlama 4 adımda gerçekleştirilir. Bunlar; 1) Simülasyonu yapılacak maddelerin seçimi, 2) Proseslerin seçimi, 3) Proses parametrelerinin seçimi, 4) Ekstra proseslerin tanımlanmasıdır. 108 Su kalitesi modülünde kullanılacak hidrodinamik bilgiler, modelin hidrodinamik modülünden yapılan eşleştirme (coupling) ile Delft3D-WAQ modülüne çağırılmaktadır. Bu eşleştirmeyle beraber çalışma dönemine ait batimetri, seviye, hız ve debi değerleri hazır olarak modüle gelmekte ve çalışma alanının tanımlanması yapılmış olmaktadır. Dispersiyon hızı arazide belirlenememiş, literatür verisinden faydalanılmıştır. EPA Watershed and Water Quality Modeling Technical Support Center tarafından WASP 7.0 eğitimlerinde dispersiyon hızı için verilen değerler modelde kullanılmıştır. Bu değerler Tablo 4.26’da verilmiştir. Tablo 4.26. Dispersiyon aralıkları 2 Yön Tipik Aralık (m /sn) Alınan Değer -3 -1 Dikey 10 to 10 - -1 4 Boylamsal (1. Yön) 10 to 10 0,1 -2 0 Yanal (2. Yön) 10 to 10 0.01 Hidrodinamik model sonuçlarından Uluabat Gölünde olan akım hızlarının düşük olduğu görülmüştür. Dispersiyonun akım hızındaki değişimlerden etkilendiği bilinmektedir (EPA 2010). Bu nedenle göldeki dispersiyonu etkileyen düşük akım hızları nedeniyle, verilen aralıkların minimum değerleri modele girilmiştir. 4.8.1. Delft3D-WAQ Modülü Başlangıç Koşulları Delft3D-WAQ modülünün bir aracı olarak bilinen proses kütüphanesinde (PLCT) oluşturulan prosesler sisteme çağırılmıştır. Ağır metallerin tanımlanan prosesleri için gerekli başlangıç koşulları ölçüm değerleri, modülün istediği birimler doğrultusunda düzenlenmiştir. Ölçüm değerleri ve istenen parametre birimleri aşağıda Tablo 4.27’de gösterilmiştir. Tablo 4.27. Başlangıç koşulları ve birimleri Parametre Ölçülen Birim İstenen Birim 3 3 Çözünmüş Ağır Metal g/m g/m 3 Partiküler Ağır Metal mg/kg g/m Sedimentteki Ağır Metal mg/kg g/segment 109 Çözünmüş ağır metal konsantrasyonu: çözünmüş metallerin konsantrasyonları istenen birimle aynı olması nedeniyle herhangi bir hesaplama yapılmadan modüle direk girilmiştir. Ancak partiküler formdaki ve sedimentteki ağır metaller için bir dizi dönüşüm işlemleri uygulanmıştır. Partiküler Ağır Metaller: bu metal türü için yapılan dönüşüm aşağıdaki denklem ile ifade edilmektedir. dönüşümü uygulanmıştır. Metallerin çözünmüş, askıdaki ve sedimentin yüzey tabakasındaki formları modellendiği için başlangıç koşullarında bu üç forma ait veriler girilmiştir. Çözünmüş ve askıdaki metallerin konsantrasyon cinsinden, sedimentteki metalin ise gram cinsinden miktarları girilmiştir. Yüzey Sedimentindeki Metaller: S1 (yüzey sedimenti) tabakasındaki metalin tüm gölde bulunan miktarı hesaplanmıştır. Bu hesaplama yapılırken, sedimentin porozitesine ve yoğunluğuna ihtiyaç duyulmuştur (Alonso 2010). Sedimentin porozitesi aşağıdaki denklemle hesaplanabilmektedir (Wu ve diğ. 2006). ’ P m=Sedimentin başlangıç porozitesi d50=Sediment karışımı çapının medyan değeri (mm) Uluabat gölünde kil yüzdesi %57 olduğu için sedimentin çapı kil çapı (2 μm) olarak alınmıştır (Menzel ve diğ. 1985). Buna göre porozite 0,76 olarak bulunmuştur. Kilin 3 yoğunluğu 2800 kg/m olarak alınmıştır (Ben-Dor ve Singer 1987). Yüzey sedimentinden numune alındığı için sediment kalınlığı 5 cm olarak alınmıştır. Göl yüzey alanı; sediment kalınlığı, katı madde miktarı (1-porozite) ve sediment yoğunluğu çarpılarak S1 tabakasındaki metal miktarı hesaplanmıştır ve başlangıç koşulu olarak modüle girilmiştir. 110 Hidrodinamik modelde tanımlanan sınır koşulları Mustafakemalpaşa Çayı ve Kocasu Çayı ile göle deşarj olan Çınarcık Kuvvet Tüneli, Akçalar Deresi, Atabay ve Karaoğlan pompa istasyonlarına ait veriler zamana bağlı olarak çözünmüş ve partiküler ağır metaller olarak sisteme girilmiştir. 4.8.2. Metal Proseslerinin Tanımlanması Delft3D-WAQ modülü ile ağır metaller ve organik mikro kirleticiler olmak üzere iki tip mikro kirletici modellenebilmektedir. Bu kirleticiler özelliklerine ve proseslerine göre temel farklılıklar göstermektedirler (WL/Delft Hydraulics, 2010c). Model suda çözünmüş, askıdaki, sedimentin yüzey tabakasındaki (S1) ve alt tabakadaki (S2) toplam metal konsantrasyonlarını, sedimentin yüzey ve alt tabakasında bulunan çözünmüş ve askıdaki formda bulunan metalleri de modelleyebilmektedir. Bu çalışmada, suda ve sedimentin yüzey tabakasında ölçüm yapılmış olması sebebiyle suda çözünmüş, askıdaki ve sedimentin yüzey tabakasındaki toplam metal konsantrasyonları modellenmiştir. Modelde çözünmüş metaller için herhangi bir proses tanımlaması yapılmamıştır. Partikül halinde ve sedimentte bulunan metaller için adsorbe olmuş metalin sedimantasyonu (Sed_HM) ve tekrar askıdaki hale geçişi (Res_HM) göz önüne alınarak prosesler hazırlanmıştır. Partikül halinde bulunan metallerin modellenmesinde atmosferik çökelme ve yayılı kirletici yükleri proseslere ilave edilmemiştir. Sedimentin yüzey tabakasındaki metallerin modellenmesinde ise üst sediment tabakasından (S1) daha derindeki sediment tabakasına (S2) olan taşınımı (Burial, BurS1_HM) ve metallerin sedimentin daha derindeki tabakasından yüzey sedimentine doğru remobilizasyonu (Digging, DigS1_HM) proseslere dahil edilmemiştir. 4.8.2.1. Adsorbe Olmuş Maddelerin Sedimantasyonu (Sed_HM) Bu proses partikül halinde bulunan (askıda katı maddeye tutunmuş halde bulunan) maddelere adsorbe olmuş organik mikro kirleticilerin, ağır metallerin ve fosforun sedimantasyon akılarını hesaplamaktadır. Ağır metaller partikül halindeki organik maddeye (POC) ve toplam inorganik maddeye (TIM) adsorbe olabilmektedirler. Ağır 111 metallerin sedimantasyon akıları, POC, fitoplankton (PHYT) ve TIM akılarının toplamına ve ağır metallerin özelliklerine bağlıdır. dSedHM = Ağır metallerin sedimantasyon akısı (g.m-3.d-1) fSedPHYT = Toplam fitoplankton karbonunun sedimantasyon akısı (gC.m-2.d-1) fSedPOC = Toplam partikül karbonun sedimantasyon akısı (gC.m-2.d-1) fSedIM1 = Birinci inorganik madde fraksiyonunun sedimantasyon akısı (gDW.m-2.d-1) -2 1 fSedIM2 = İkinci inorganik madde fraksiyonunun sedimantasyon akısı (gDW.m .d ) fSedIM3 = Üçüncü inorganik madde fraksiyonunun sedimantasyon akısı (gDW.m-2.d-1) QHMPHYT = Su kolonundaki ağır metalle ilgili olarak toplam fitoplankton karbonunun özelliği (g.gC-1) QHMPOC = Su kolonundaki ağır metalle ilgili olarak toplam partikül karbonunu özelliği (g.gC-1) QHMIM1 = Su kolonundaki ağır metalle ilgili olarak birincil inorganik madde fraksiyonunun özelliği (g.gDW-1) QHMIM2 = Su kolonundaki ağır metalle ilgili olarak ikincil inorganik madde fraksiyonunun özelliği (g.gDW-1) QHMIM3 = Su kolonundaki ağır metalle ilgili olarak üçüncül inorganik madde fraksiyonunun özelliği (g.gDW-1). Depth = DELWAQ segmentinin derinliği (m). 4.8.2.2. Adsorbe Olmuş Maddelerin Resüspansiyonu (Res_HM) Bu proses organik mikro kirletici fraksiyonlarının ve partikül maddelere adsorbe olmuş olan ağır metallerin resüspansiyon akılarını hesaplamaktadır. Ağır metaller tüm inorganik madde fraksiyonlarına (IM1, IM2, IM3) ve iki organik madde fraksiyonu olan partikül halindeki organik karbona ve fitoplanktona (POC ve PHYT) adsorbe olabilmektedir. Ağır metallerin resüspansiyon akıları, IM1, IM2, IM3, POC ve PHYT akıları toplamına ve ağır metal özelliklerine bağlıdır. 112 dRes HM = j tabakasındaki metal resüspansiyon akısı (g.m-3.d-1j ) fResjPOC = j tabakasından toplam partiküler karbonun resüspansiyon akısı (gC.m -2.d-1) fResjPHYT = j tabakasından fitoplanktonun resüspansiyon akısı (gC.m -2.d-1) QHMPOCj = j tabakasındaki ağır metal ile ilgili olarak toplam partiküler karbon kalitesi (g.gC -1) QHMPHYTj = j tabakasındaki ağır metal ile ilgili olarak toplam fitoplanktonun kalitesi (g.gC-1) QHMIMxj=j tabakasındaki ağır metalile ilgili olarak x. inorganik madde fraksiyonunun kalitesi(g.gDW -1) fResjHM = j tabakasından ağır metalin resüspansiyon akısı (g.m -2.d-1) Depth = DELWAQ segmentinin derinliği (m) 4.8.2.3. Ağır Metallerin Dağılımları (PARTWK_i ve PARTS1/2_i) Dağılım prosesi, herhangi bir maddenin çözünmüş, adsorbe olmuş ve çökelmiş türleri arasındaki dağılımı göstermektedir. Ağır metaller, inorganik maddelere (IM1-3), ölü organik maddelere (partikül organik karbon, POC ve çözünmüş organik madde, DOC) ve fitoplanktonlara (ALG) adsorbe olmaktadır. Ağır metallerin dağılımına denge süreci olarak tanımlanan sorpsiyon neden olmaktadır. Denge prosesi lineer dağılım katsayısıyla ilgilidir. Lineer dağılım katsayısı da organik karbon miktarına ya da inorganik partikül maddenin kuru ağırlığı miktarına bağlıdır. Çözünmüş organik karbon için belirlenen katsayı, partikül organik karbon için belirlenen katsayının bir oranı olmasına rağmen dağılım katsayısı inorganik ve organik madde bileşimine göre farklı olabilmektedir. İnorganik maddenin adsorbsiyon kapasitesi, demir hidroksitler, alüminyum hidroksitler, mangan oksit ve illit gibi kil minerallerine bağlıdır. Bundan başka adsorbsiyon pH, redoks potansiyeli ve kompleks oluşumuna önemli olarak bağlı, sıcaklığa ise zayıf şekilde bağlıdır. Redoks potansiyeline olan bağlılık demir ve manganın düşük redoks potansiyelinde indirgenmesiyle ilişkilidir. Düşük redoks potansiyeli sedimentteki adsorbsiyon kapasitesinin düşmesine neden olur. Kompleks oluşumu metale özgüdür ve hidroksil, bikarbonat, klorit, sülfit, sülfat gibi ligandların çok olmasına bağlıdır. Bu nedenle sedimentteki kompleks oluşumu su kolonundakinden çok daha güçlüdür. 113 Krom genellikle katyonik formda Cr(III) bulunur fakat kısmen kromat olarak Cr(VI) anyonik formda da bulunur. Anyonların adsorbsiyonu pH’ın azalmasıyla artmaktadır. Metal katyonlarının adsorbsiyonu pH’ın azalmasıyla zayıflamaktadır. Krom yükseltgenme ve indirgenme koşullarında hidroksit olarak çökelebilmektedir. Sülfitle bileşik oluşturan ağır metaller sedimentte meydana gelen indirgenme koşullarında çökelirler. Bu çökelme demir II sülfatlarla birlikte meydana gelmektedir. Katı maddedeki yavaş difüzyon hızlı denge desorpsiyonundan önce ya da hızlı denge adsorbsiyonundan sonra oluşmaktadır. Bu nedenle sorpsiyon akısı denge dağılımı ya da yavaş sorpsiyona göre hesaplanmaktadır. Delft3D-WAQ, ağır metallerin toplam konsantrasyonlarına göre simülasyon yapmaktadır. Dağılım prosesi, çökelme akısı ve toplam sorpsiyonu olduğu kadar toplam konsantrasyonun çözünmüş, adsorbe olmuş ve çökelmiş fraksiyonlarını hesaplamaktadır. PARTWK_(i) suda, PARTS1/2_(i) sedimentte kullanılmaktadır. Sedimentte bulunan 3 maddeler inaktif maddeler olarak modellenmektedir. PARTWK girdi olarak g/m olarak konsantrasyona, PARTS1/2_(i), sediment tabakasındaki toplam miktara (g) olarak -3 ihtiyaç duyar. Sedimentte çözünmüş organik karbon (DOC) g.m w olarak girilir. Formulasyonlar PARTWK_(I) ve PARTS1/2_(I) için aynı olurken, iki istisna söz konusudur. 1. DOC’nin porozite için olan düzeltmesi PARTWK_(i) için kullanılmaz. 2. PARTS1/2_(i)’de konsantrasyon biriminden miktar birimine dönüştürülür. Bu nedenle tabaka kalınlığına ve yüzey alanına ihtiyaç duyulur. Proses aşağıdaki maddeler için uygulanmaktadır:  Sülfürle bileşik oluşturan metaller Cd, Cu, Zn,, Ni, Hg, Pb (grup 1)  Hidroksitle bileşik oluşturan metaller Cr (grup 2)  Anyonik formda olan metaller (grup 3). (i)model tarafından bilinen yukarıda isimleri yazan maddeler. HMGroup1/2/3maddelerin bulundukları grupları tanımlar. İnorganik maddenin konsantrasyonu (Cim1-3), detritus (Cpoc), çözünmüş organik madde (Cdoc), fitoplankton (Calg) PARTWK ve PARTS1/2 için girdi öğeleridir. 114 Tablo 4.28, 4.29, 4.30 formulasyonlardaki girdi parametrelerini tanımlamaktadır. Tablo 4.31 ve Tablo 4.32 çıktı parametrelerini tanımlamaktadır. 4.8.2.4. Yüzey Sedimentinin Kompozisyonu (S1_Comp) Bu proses çalışma alanın yüzey sedimentinin sahip olduğu karakteri belirlemek amacı ile seçilmiş bir prosestir. Proses kapsamında, yüzey sedimentinin karbon, azot, fosfor içeriği, toplam inorganik madde miktarı, sediment yoğunluğu, porozitesi ve yüzey alanı bilgileri tanımlanmıştır. Formulasyonlar Grup 1’deki ağır metallerin dağılımları oksitleyici ve indirgeyici koşullar altında farklı olmaktadır. Mevcut koşullar çözünmüş oksijene bağlı değerler ile SWOXY tarafından tanımlanmaktadır. Oxidising conditions (SWOXY = 1), Çökelme dışında Çözünmüş ya da adsorbe olmuş türler de eklenebilir. Sonuç olarak bu fraksiyonlar aşağıdaki denklemlerle hesaplanır. (1) (2) (3) (4) (5) 115 Calg/poc/doc = alg biyomasının, ölü partikül organik maddenin, çözünmüş organik maddenin konsantrasyonu (gC.m-3b). Cimi = inorganik maddelerin fraksiyonlarının konsantrasyonu i=1, 2 ve 3 (gDM.m-3b) falg/poc/doc = Alglere, ölü partikül halinde organik maddelere ve çözünmüş organik maddelere adsorbe olan mikrokirleticinin fraksiyonu (-) fimi = inorganik madde fraksiyonuna adsorbe olan mikro kirleticinin fraksiyonu i=1, 2 and 3 (-) fdf = mikrokirleticinin serbest çözünmüş fraksiyonu (-) Kpalg/poc’ = Ölü partikül organik madde ve alg için dağılım katsayısı (m3w.gC-1) Kpimi’ = inorganik madde fraksiyonu için dağılım katsayısı i=1, 2 ve 3 (m3w.gDM-1) Xdoc = POC için göreceli DOC’nin adsorbsiyon verimliliği (-) ϕ = porozite (m3water.m-3boşluk; su kolonu için 1’e eşittir) PARTS1/2_(i) için Cdoc poroziteye göre doğrulanır. (6) 3 -1 3 -1 Dağılım katsayısı yukarıdaki eşitliklerde m w.gC ya da m w.gDM olarak verilmiştir. 3 -1 Birimi m w.kgC olan girdi parametrelerinden üretilmiştir. (7) (8) İki seçenekten biri seçilir. Denge dağılımı (seçenek 0) adsorbsiyon ya da desorbsiyon prosesinin yarı ömür zamanı sıfırdan küçük ya da eşit olduğu zaman meydana gelir. Yavaş dağılım (seçenek 1) yarı ömür zamanı sıfırdan büyük olduğu zaman uygulanır. Seçenek 0 tads ve tdes ≤ 0.0, Yukarıdaki eşitlikler (7-8) dengedeki fraksiyonları hesaplamak için uygulanmıştır. Seçenek 1 tads ya da tdes > 0.0, (tads: adsobsiyon yarı ömrü; tdes: desorbsiyon yarı ömrü) Çeşitli metal fraksiyonları, önceki zaman aralığındaki fraksiyonlar ve denge fraksiyonu arasındaki farkla orantılı olarak yavaş sorpsiyon için düzeltilir. Çeşitli partikül halindeki adsorbentlerle ilgili olarak hiçbir ayrım yapılmamıştır. Ortalama sorpsiyon hızları 116 inorganik madde, POC ve fitoplankton için kullanılmaktadır. Yarı ömür zamanından türetilmiş birinci dereceden sorpsiyon reaksiyon hızı kullanılarak aşağıdaki gibi hesaplanmıştır: (9) (10) Eğer ya da (11) (12) (13) (14) i = 1,2,3 (15) (16) Chmp׳/Chmt׳ = Önceki zaman adımından sonra toplam ve partikül halindeki metal (g.m-3) fimi׳ = Önceki zaman adımından sonra inorganik madde fraksiyonuna (i= 1,2,3) adsorbe olmuş metal fraksiyonu (-) falg/poc׳ = Önceki zaman adımından sonra ölü partikül organik madde ve alglere adsorbe olmuş metal fraksiyonları (-) 117 fp׳/p/pe = Önceki zaman adımından sonra, o anki zaman adımının sonunda ve dengedeki toplam partikül metal fraksiyonu (-) ksorp = sorpsiyon hızı (d-1) Sorpsiyon hızı aşağıdaki gibi hesaplanmaktadır: (17) -1 DELWAQ’ın zaman adımı (d ) PARTS1/2 durumunda, hızın hesaplanması su segmentinin hacmine bölünmesi ile elde edilir. Çözünmüş ve partikül metal konsantrasyonları ve partikül organik fraksiyonların özellikleri aşağıdaki denklemlerle hesaplanmaktadır: (18) (19) (20) (21) (22) i=1,2,3 (23) (24) PARTS1/2 için çözünmüş konsantrasyonların hesaplanması tabaka hacmiyle bölünmesini gerektirir (V= Dz .A). Oksitlenme koşulları (SWOXY = 1), çökelmeyle birlikte Yukarıdaki eşitlikler grup 2 deki metaller (krom gibi)için bir modifikasyona gereksinim duyar. Bu metaller hidroksit olarak çökelirler. Yukarıda hesaplanan molar aktivite ürünleri çözünürlük ürünlerini aştığında metal fraksiyonları çökelmiş fraksiyonlara göre düzeltilmelidir. Sorbe olmuş metallere uygulanan çökelme için düzeltme faktörü, metal 118 hidroksitlerle dengedeki çözünmüş konsantrasyonların ve yalnızca sorpsiyona göre hesaplanmış çözünmüş konsantrasyonlar arasındaki orandan türetilir. Serbest çözünmüş krom konsantrasyonlarının başlangıç değeri Crdf׳ ile gösterilen eşitlikte verilmiştir. (25) (26) ׳ Crdf m = molar olarak serbest çözünmüş krom konsantrasyonu (mol.l -1) Mw = Kromun moleküler ağırlığı (g.mol-1) Metal hidroksitlerin çözünürlüğü metallerle oluşmuş üç hidroksil kompleksi için denge eşitliğinden türetilmiş serbest metal iyonları konsantrasyonlarıyla orantılıdır. Sorpsiyon durumunda dengedeki molar serbest krom iyonu konsantrasyonu aşağıdaki eşitliklerle hesaplanır: (27) (28) Crfr m׳ = serbest molar krom iyonu konsantrasyonu (mol.l-1) logKCr1/2/3 = Kromun hidroksil kompleksi için üç denge sabiti (log(l.mol-1)i=1,2,3) OH = Hidroksil konsantrasyonu (mol.l-1) pH = asidite (-) Bu konsantrasyona dayanarak iyon aktivite ürünü ve çözünürlük ürünü (29) (30) logKCrS = Krom hidroksit için çözünürlük denge sabiti (log(mol.l-1)4) Çökelme IAP(iyon aktivite ürünü) > SOL(Çözünürlük ürünü) olduğu zaman gerçekleşir. Krom fraksiyonlarının doğrulanması bu koşul karşılandığında sağlanmaktadır. Çökelme için düzeltme faktörü dengedeki serbest krom iyonu konsantrasyonundan türetilmektedir. (31) 119 (32) (33) (34) Başlangıçta belirlenen sorbe olmuş fraksiyonlar ile düzeltme faktörünün (<1) çarpılması gerçek fraksiyonları ortaya çıkarır. Çökelmiş fraksiyonlar şöyle hesaplanır: (35) fpr = 1− fcor Yeni sorbe olmuş fraksiyonlar ve krom konsantrasyonları (36) fdf = fdf ' × (1− fpr) (37) fdoc = fdoc' × (1− fpr) ’ (38) fimi = fimi × (1− fpr) for i = 1, 2 or 3 (39) fpoc = fpoc' × (1− fpr) (40) falg = falg' × (1− fpr) (41) Chmdf = Crdf × (1− fpr) (42) Chmdoc = Chmdoc' × (1− fpr) (43) Chmd = Chmd' × (1− fpr) (44) Chmp = ( fim1 + fim2 + fim3 + fpoc + falg + fpr) × Chmt' (45) Chmim = Chmimi’ × (1− fpr) for i = 1, 2 or 3 (46) Chmpoc = Chmpoc' × (1− fpr) (47) Chmalg = Chmalg' × (1− fpr) İndirgenme koşulları (SWOXY = 0), çökelme hariç 1.ve 2. grup metaller indirgenme koşullarında çökelebilmektedir. Dağılım formülasyonlarının gerekli olan modifikasyonları 2. grup metaller için ele alınmıştır. 1. grup metaller sülfitler halinde çökelmektedirler. Metal sülfitlerin çözünürlüğü çok yavaştır ve sorpsiyon ihmal edilebilir. Hesaplama, çözünürlük ve kompleks oluşumu için denge eşitliğinden molar çözünmüş metal konsantrasyonunun hesaplanması ile başlar. (48) (49) Chmdf m = molar toplam çözünmüş metal konsantrasyonu (mol.l -1) 120 Csd = molar çözünmüş sülfid S-2 konsantrasyonu (mol.l-1) Chsd = Molar çözünmüş hidrojen sülfür HS- konsantrasyonu (mol.l-1) logKhm1/2 =metalin sülfid kompleks oluşumu için iki denge sabiti (log(l.mol-1)) logKhmS = Metal sülfid için çözünürlük denge sabiti (log(l.mol-1)2) Mw =Metalin moleküler ağırlığı (g.mol-1) Molar çözünmüş sülfit ve hidrojen sülfit konsantrasyonları, SPECSUD(S1/2) prosesinden hesaplanır. Bu proseste girdi olarak iki denge sabiti, toplam çözünmüş sülfit konsantrasyonları ve pH kullanılır. Çeşitli fraksiyonlar ve konsantrasyonlar aşağıdaki gibi hesaplanır: (50) (51) (52) (53) (54) (55) Bu proses şu çıktıları oluşturur:  Partikül ve çözünmüş metal konsantrasyonlarını  Toplam metal konsantrasyonlarını, serbest çözünmüş metal konsantrasyonlarını, DOC’ye adsorbe olmuş metal konsantrasyonlarını  Dağılım katsayısını  Toplam askıda katıların, partikül inorganik madde fraksiyonunun, detritusun ve fitoplanktonun toplam metal miktarı. Toplam askıda katıdaki metal miktarı ve dağılım katsayıları aşağıdaki gibi hesaplanır: (56) (57) -3 Css =Toplam askıdaki katı konsantrasyonu (g.m ) -1 Chmpt = Toplam askıdaki katıdaki metal miktarı (mg.kg ) 3 -1 Kpt = Dağılım katsayısı (m .kg ) Daha önce de bahsedildiği üzere Tablo 4.28, 4.29, 4.30 yukarıda verilmiş olan formulasyonlardaki girdi parametrelerini tanımlamaktadır. Tablo 4.31 ve Tablo 4.32 çıktı parametrelerini tanımlamaktadır. 121 Tablo 4.28. PARTWK_(i) eşitliklerinde kullanılan parametrelerin tanımları (Su (water) ve sulu sediment (bulk) hacim birimlerinde kullanılmıştır) Formüldeki Girdi ve Tanımı Birimi adı çıktıdaki adı - HMGroup11 . 1. Grup metal - - HMGroup22 . 2. Grup metal - HMGroup33 . 3. Grup metal Calg PHYT Fitoplankton konsantrasyonu gC.m-3b Cdoc DOC Çözünmüş organik madde konsantrasyonu gC.m-3b Cimi IMi İnorganik partikül madde fraksiyonu konsantrasyonu gDM.m-3b Cpoc POCnoa i=1,2,3 gC.m-3b Chmd - Partikül organik madde konsantrasyonu g.m-3w Chmdf - Çözünmüş metal konsantrasyonu g.m-3w Chmdoc - Serbest çözünmüş metal konsantrasyonu g.m-3w Chmp - DOC’ye bağlı metal konsantrasyonu g.m-3b Chmt (i) Partikül metal konsantrasyonu g.m-3b Chmalg - Toplam metal konsantrasyonu g.gC-1 Chmimi - Algdeki metal konsantrasyonu Chmpoc - İnorg. Partikül fraksiyonunda metal kons. İ=1,2,3 g.gC-1 Chmpt POC’deki metal konsantrasyonu mg.kg-1 Css SS Toplam partikül maddedeki metal konsantrasyonu gDM.m-3b falg - Toplam askıdaki madde konsantrasyonu - fdf - Fitoplanktona adsorbe olmuş metal fraksiyonu - fdoc - Serbest çözünmüş metal fraksiyonu (DOC’ye bağlı - fimi - değil) - fp - DOC’ye adsorbe olmuş metal fraksiyonu - fpoc - İnorganik fraksiyona adsorbe olmuş metal fraksiyonu - i=1,2,3 Metalin partikül fraksiyonu POC’ye adsorbe olmuş metal fraksiyonu Kpalg Kd(I)PHYT Fitoplankton için dağılım katsayısı m-3.kgC-1 Kpimi Kd(I)IMi İnorganik fraksiyon için dağılım katsayısı i=1,2,3 m-3.kgDM-1 Kppoc Kd(I)POC POC için dağılım katsayısı m-3.kgC-1 Kpt - Toplam dağılım katsayısı L.kgDM-1 ksorp - Sorpsiyon reaksiyon hızı d-1 SWOXY SWWaterKCh Yükseltgenme veya indirgenme koşullarına geçiş - SWOXYPAR’da hesaplanır tads HLTAds(I) Adsorbsiyon prosesinin yarı ömür zamanı d tdes HLTDes(i) Desorpsiyon prosesinin yarı ömür zamanı d Xdoc Xdoc XDOC(I) POC’ye göre göreceli DOC’nin adsorbsiyon verimliliği - Ø POROS Prozite m3w.m-3b Delt Zaman adımı d -1 122 Tablo 4.29. PARTS1/2_(i) eşitliklerinde kullanılan parametrelerin tanımları Formüldeki Girdi ve Tanımı Birimi adı çıktıdaki adı A Surf Yüzey alanı m2 H Depth İncelenen su segmentinin derinliği m - SWSedYes PARTS1/2 prosesini tanımlar - - SWSedNo PARTWK prosesini tanımlar - Calg PHYTS1/2 Fitoplankton miktarı gC Cdoc DOCS1/2 Çözünmüş organik madde konsantrasyonu gC.m-3w Cimi IMiS1/2 İnorganik partikül fraksiyonunun miktarı i=1,2,3 gDM Cpoc POCS1/2 Partikül organik madde miktarı gC Chmd - Çözünmüş metal konsantrasyonu g.m-3w Chmdf - Serbest çözünmüş metal konsantrasyonu g.m-3w Chmdoc - DOC’ye bağlı metal konsantrasyonu g.m-3w Chmp - Partikül metal miktarı g Chmt (i)S1/2 Toplam metal miktarı g Chmalg - Algdeki metal konsantrasyonu g.gC-1 Chmimi - İnorganik partikül fraksiyonundaki metal konsantrasyonu g.gDM-1 Chmpoc - POC’deki metal konsantrasyonu g.gC-1 Chmpt - Toplam partikül maddedeki metal konsantrasyonu mg.kg-1 Css DMS1/2 Sedimentteki kuru maddenin toplam miktarı gDM falg - Fitoplanktona adsorbe olmuş metal fraksiyonu - fdf - Serbest çözünmüş metal fraksiyonu - fdoc - DOC’ye adsorbe olmuş metal fraksiyonu - fimi - İnorganik fraksiyonlara adsorbe olmuş metal fraksiyonları - fp - Metalin partikül fraksiyonu - fpoc - POC’ye adsorbe olmuş metal fraksiyonu - -3 -1 Kpalg Kd(I)PHYTS1/2 Fitoplankton için dağılım katsayısı m .kgC -3 -1 Kpimi Kd(I)IMiS1/2 İnorganik fraksiyonlar için dağılım katsayısı m .kgDM -3 -1 Kppoc Kd(I)POCS1/2 POC için dağılım katsayısı m .kgC -1 Kpt - Toplam dağılım katsayısı l.kgDM d-1 ksorp - Sorpsiyon reaksiyon hızı Rsorp - Sorpsiyon hızı g.d-1 SWOXY SWPoreChS1/2 Yükseltgenme ya da indirgenme koşullarına geçiş - tads HLTAds(i)S1/2 Yarı ömür zamanı adsorbsiyon prosesi d tdes HLTDes(i)S1/2 Yarı ömür zamanı desorpsiyon prosesi d Xdoc XDOC(I) POC’ye göre DOC’nin adsorbsiyon verimliliği - V - Hacim m-3b Ø PORS1/2 Porozite m3w.m-3b - Tabaka kalınlığı m 123 Tablo 4.30. Çökelme ile ilgili olarak PARTWK_(i) and PARTS1/2_(i) eşitliklerinin parametrelerinin tanımları Formüldeki Girdi ve çıktıdaki Tanımı Birimi adı adı Chmdf m - Molar toplam çözünmüş metal konsantrasyonu mol.l-1 Crdf m - Molar serbest çözünmüş krom konsantrasyonu mol.l-1 Crfr m - Molar serbest krom iyonu konsantrasyonu - fpr - Çökelmiş metal fraksiyonu Chsd DisHSWK ya da Molar çözünmüş hidrojen sülfid HS- mol.l-1 DisHSS1/2 konsantrasyonu Csd DisSWK Molar çözünmüş sülfid S2-konsantrasyonu mol.l-1 Ya da DisSS1/2 logKCr1 logK(i)OH1 Metal hidroksil kompleksi sabiti (1xOH; grup 2) log(l.mol-1)1 logKCr2 logK(i)OH2 Metal hidroksil kompleksi sabiti (2xOH; grup 2) log(l.mol-1)2 logKCr3 logK(i)OH3 Metal hidroksil kompleksi sabiti (3xOH; grup 2) log(l.mol-1)3 logKCrS logK(i)Sol Metal hidroksit çözünürlüğü sabiti (grup 2) log(mol.l-1)4 logKhm1 logK(i)Saq Metal sülfid S2-kompleksi sabiti (grup 1) log(l.mol-1)1 1 1 logKhm2 logK(i)HSaq Metal hidrojen sülfid kompleksi sabiti (grup 1) log(l.mol- ) logKhmS logK(i)Ss Metal sülfid çözünürlüğü sabiti (grup 1) log(l.mol-1)2 Mw I MolWt(I) Metalin moleküler ağırlığı g.mol-1 OH - Hidroksil konsantrasyonu mol.l-1 pH pH ya da Asidite - pHS1/2 Tablo 4.31. PARTWK_(i) denklemlerinin çıktı parametreleri tanımları. (Sulu sediment (bulk-b) ve su (water-w) hacim birimlerini tanımlar) Formüldeki Girdi ve Tanımı Birimi adı çıktıdaki adı Chmt (i)tot Toplam metal konsantrasyonu g.m-3b Chmd Dis(I) Serbest çözünmüş metal konsantrasyonu g.m-3w Chmdoc Doc(I) DOC’ye adsorbe olmuş metal konsantrasyonu g.m-3w fdf Fr(i)Dis Serbest çözünmüş metal konsantrasyonu (DOC’ye bağlı değil) - fdoc Fr(i)DOC DOC’ye adsorbe olmuş metal fraksiyonu - fim1 Fr(i)IM1 İnorganik fraksiyona (IM1) adsorbe olmuş metal fraksiyonu - fim2 Fr(i)IM2 İnorganik fraksiyona (IM2) adsorbe olmuş metal fraksiyonu - fim3 Fr(i)IM3 İnorganik fraksiyona (IM3) adsorbe olmuş metal fraksiyonu - fpoc Fr(i)POC POC’ye adsorbe olmuş metal fraksiyonu - falg Fr(i)PHYT Fitoplanktona adsorbe olmuş metal fraksiyonu - fpr Fr(i)Sulf Çökelmiş metal fraksiyonu - Kpt Kd(i)SS Askıda katılar için toplam dağılım katsayısı m3.kgDM-1 - Q(I)IM1 İnorganik madde fraksiyonunun (IM1) metal içeriği g.gDM-1 - Q(I)IM2 İnorganik madde fraksiyonunun (IM2) metal içeriği g.gDM-1 - Q(I)IM3 İnorganik madde fraksiyonunun (IM3) metal içeriği g.gDM-1 - Q(I)POC Partikül detritusun metal içeriği g.gC-1 - Q(I)PHYT Fitoplankton biyomasının metal içeriği g.gC-1 Chmpt Q(I)SS Toplam askıdaki katının metal içeriği mg.kgDM-1 124 Tablo 4.32. PARTS1/2_(i) denklemlerinin çıktı parametreleri tanımları (Sulu sediment (bulk-b) ve su (water-w) hacim birimlerini tanımlar) Formüldeki Girdi ve Tanımı Birimi adı çıktıdaki adı Chmt (i)S1tot Toplam metal konsantrasyonu g.m-3b Chmd Dis(i)S1 Serbest çözünmüş metal konsantrasyonu g.m-3w Chmdoc Doc(i)S1 DOC’ye adsorbe olmuş metal konsantrasyonu g.m-3w fdf Fr(i)DisS1 Serbest çözünmüş metal fraksiyonu (DOC’ye bağlı değil) - fdoc Fr(I)DOCS1 DOC’ye adsorbe olmuş metal fraksiyonu - fim1 Fr(i)IM1S1 İnorganik fraksiyona (IM1) adsorbe olmuş metal fraksiyonu - fim2 Fr(i)IM2S1 İnorganik fraksiyona (IM2) adsorbe olmuş metal fraksiyonu - fim3 Fr(i)IM3S1 İnorganik fraksiyona (IM3) adsorbe olmuş metal fraksiyonu - fpoc Fr(I)POCS1 POC’ye adsorbe olmuş metal fraksiyonu - falg Fr(I)PHYTS1 Fitoplanktona adsorbe olmuş metal fraksiyonu - fpr Fr(i)SulfS1 Çökelmiş metal fraksiyonu - Kpt Kd(i)DMS1 Askıda katılar için toplam dağılım katsayısı m3.kgDM-1 - Q(I)IM1S1 İnorganik madde fraksiyonunun (IM1) metal içeriği g.gDM-1 -1 - Q(I)IM1S1 İnorganik madde fraksiyonunun (IM2) metal içeriği g.gDM - Q(I)IM1S1 İnorganik madde fraksiyonunun (IM3) metal içeriği g.gDM-1 - Q(I)POCS1 Partikül detritusun metal içeriği g.gC-1 - Q(i)PHYTS1 Fitoplankton biyomasının metal içeriği g.gC-1 Chmpt Q(I)DMS1 Toplam askıdaki katının metal içeriği mg.kgDM-1 4.8.3. DELFT3D-WAQ Modülünün Kalibrasyon ve Doğrulaması Uluabat Gölü için su kalite modeli kalibrasyonu ve doğrulaması görselleştirilmiş ve Şekil 4.25’de gösterilmiştir. Modelin kalibrasyonu aşamasında, ölçüm değerleri ile simülasyon sonuçları arasındaki en iyi uyumu sağlayan model parametrelerini elde edebilmek için defalarca denemeler yapılmıştır. Bu denemeler sonucu uygun olduğu düşünülen değerler kullanılarak model doğrulaması yapılmıştır. Şekil 4.25. Su Kalitesi Modülü Kalibrasyon ve Doğrulama Prosedürü (Ekdal 2008) 125 4.8.3.1. Su Kolonundan Sedimente Geçen Ağır Metal Akılarının Belirlenmesi Modelleme çalışmaları sırasında özellikle partiküler formdaki ve sedimentteki ağır metal miktarlarının partiküllerin çökelme hızlarına bağlı olarak değişim gösterdiği tespit edilmiştir. Bu nedenle, partikül çaplarına göre çökelme hızları ve akı değişimleri irdelenmiştir. Su ve sediment arasındaki geçişi belirlemek için kullanılan metotlardan biri, Fick Yasasıdır. Bu yasa, moleküler difüzyonla, elementlerin değişimini tanımlamaktadır. F = - D ( C / z)...............................................................................................................(58) Bu denklemde; F: Akı, D: Sedimentteki element için difüzyon katsayısı, C/z: sediment- su ara yüzeyinde elementin konsantrasyon değişimidir. D, poroziteye bağlıdır. Konsantrasyon değişimi, elementlerin sudaki ve sedimentteki konsantrasyonlarının oranları alınarak belirlenmektedir. Porozite, sedimentin yoğunluğundan ve su içeriğinden belirlenmektedir (Thibodeaux 1996). Elde edilen konsantrasyon sonuçları ve sediment porozitesi değeri kullanılarak sedimentten suya geçen ağır metal miktarı hesaplanabilmektedir. Çalışma kapsamında sedimentin yüzey tabakasının incelenmesi sebebiyle sediment tabakasında, derinlik boyunca inceleme yapılmamıştır. Bu nedenle su kolonundan sedimentte geçen ağır metal miktarı belirlenmiştir. Göl ortamı bir reaktör olarak kabul ederek Fick Yasası’na göre kütle dengesi aşağıdaki gibi yazılabilmektedir (Chapra 1997). dC V  JA dt ................................................................................................................(59) V: hacim, C: konsantrasyon, t: zaman J: akı, A: iki hacim arasındaki alan J Vs C .......................................................................................................................(60) Vs: çökelme hızı C: konsantrasyon 126 Çökelme hızı, parçacıkların tane büyüklüğüne ve yoğunluklarına bağlı olarak Stokes Yasası’na göre (Taillefert ve Gaillard 2002) aşağıdaki denklem ile belirlenebilmektedir: ( p  w)gd 2 Vs  18 ..................................................................................................(61) Vs : parçacık çökelme hızı (cm/s) 3 ρp : parçacık yoğunluğu (g/cm ) 3 ρw : su yoğunluğu (g/cm ) 2 g : yerçekimi sabiti (g/cm ) d : parçacığın çapı (cm) η : suyun viskozitesi (g/cm.s) Doğal sularda bulunan parçacıkların çökelme hızları çaplarına göre belirlenmiştir (Chapra 1997). Kil parçacıklarının boyutu 0,01 ile 4 µm arasında, çökelme hızları 0,3 3 ile 1 m/gün arasında değişmektedir. Yoğunlukları 2 ile 3,3 g/cm arasında değişse de 3 genel olarak minerallerin yoğunluğu 2,65 g/cm olarak alınabilmektedir (Ünal ve Başkaya 1981, Chapra 1997, Grenville 2011). Demir-oksit parçacıkları üzerine yapılan -5 -5 bir çalışmada, 0,45 ile 3 µm boyutunda 1,6 (±0,15) x10 cm/s ile 58,8 (±5,4) x10 cm/s arasında çökelme hızları bulunmuştur (Taillefert ve Gaillard 2002). Uluabat Gölü sediment tane boyutunun tekstür analizi ile belirlenmesi sonucunda % 57,046 ile kil, % 30,41 silt, % 12,54 ile kum yapısına sahip ve kil boyutunun baskın olduğu belirlenmiştir (Katip 2010). Ancak partiküler maddeye tutunmuş halde bulunan ağır metallerin 0,45 µm gözenek çapındaki milipore filtre kağıdından süzülerek belirlenmiş olması sebebiyle daha küçük taneciklere tutunmuş olan ağır metaller belirlenmemiştir. Uluabat Gölü sediment yapısının büyük oranda kil boyutunda olması, su kolonunda küçük partiküllerin baskın olduğunun bulunması ve sığ bir göl olan Uluabat Gölü’nde sedimentin rüzgar etkiyle suya karışması nedeni ile kil parçacıklarının boyutunun orta değeri olan 3 µm, en büyük değeri olan 4 µm ve askıda katı maddenin en küçük boyutu olan 0,45 µm ile literatürde verilen minimum kil boyutları 0,01 μm ve 0,1 μm çapındaki tanecikler için de çökelme hızları Stokes Yasası’na göre belirlenmiştir. Belirlenen bu değerler Tablo 4.33’de verilmiştir. 127 3 Partiküler maddeye tutunmuş olan metallerin ortalama konsantrasyonları mg/m birimine çevrilerek çökelme hızları ile çarpılmıştır ve su kolonundan sedimente geçen akı hesaplanmıştır. Akılar, göl su kotu ve göl yüzey alanı değerleri kullanılarak bulunmuş göl yüzey alanları ile çarpılarak sedimentteki birikim hesaplanmıştır. Buna 2 göre Uluabat Gölü kalibrasyon dönemi 3,2 m su kotu için göl yüzey alanı 141,8 km , 2 doğrulama dönemi 3,7 m su kotu için, göl yüzey alanı 151,3 km olarak belirlenmiştir. Tablo 4.33’te farklı tanecik çapları için hesaplanan akı değerleri gösterilmiştir. Farklı boyutlardaki taneciklerin akıları incelendiğinde, doğal olarak çapı büyük olanların daha çok çökeldiği görülmektedir. 4.8.3.2. Su Kalite Modeli Kalibrasyonu ve Değerlendirmesi Model kalibrasyonu, arazi gözlemleri ve model tahminlerinin karşılaştırılması yoluyla model parametreleri için tahminler elde edilen süreçtir (Ekdal 2008, Manivanan 2008). Eğer farklılıklar varsa modeli karakterize eden katsayılarda düzeltme yapılmaktadır. Başka bir deyişle kalibrasyonda, model parametrelerinin alıcı ortamın özelliklerine göre değerleri bulunur (Albek ve diğ. 2004, Chapra 1997). Daha önce de bahsedildiği üzere, Ağustos 2013-Ocak 2014 dönemleri kalibrasyon dönemi olarak kabul edilmiş, gerekli hesaplamalar buna göre yapılmıştır. Kalibrasyonda kullanılan parametre ve katsayılar, modelde verilen aralıklar ve literatürdeki değerler (EPA, Chapra 1997, Larmaei ve diğ. 2009, WL/Delft Hydraulics 2010, Anonim 2010, Kees ve diğ. 2010) baz alınarak ayarlanmıştır. Kalibrasyonda kullanılan parametre ve değişkenlere ait değerler Tablo 4.33’de sunulmuştur. Bu doğrultuda, farklı partikül çaplarına göre hesaplanan çökelme hızları ve çökelme akılarının kalibrasyonu sonucunda elde edilen ve gözlenen partiküler ve sedimentteki krom ve nikel miktarlarının karşılaştırılması Şekil 4.26 – 4.27’de verilmiştir. 128 Tablo 4.33. Model kalibrasyonunda kullanılan parametre ve değişkenlerin değerleri Kalibrasyon Parametresi Birim Alınan değerler 2 Akıma paralel dispersiyon m s 0,1 2 Akıma dik dispersiyon m s 0,01 -3 2 0,01 µm: 1,54x10 (Cr) Sedimantasyon akısı g/m /G -3 0,01 µm: 3,04x10 (Ni) 0,1 µm: 0,154 (Cr) 0,1 µm: 0,304 (Ni) 0,45 µm: 3,13 (Cr) 0,45 µm: 6,18 (Ni) 3 µm: 137,42 (Cr) 3 µm: 271,06 (Ni) 4 µm: 212,16 (Cr) 4 µm: 418,48 (Ni) -10 Sedimantasyon hızı m/s 0,01 µm: 6,4x10 -8 0,1 µm: 6,4x10 -6 0,45 µm: 1,3x10 -5 3 µm: 5,7x10 -5 4 µm: 8,8x10 Sediment tabakası kalınlığı m 0,05 3 Sediment yoğunluğu g/cm 2,65 Dispersiyon hesaplamasında faktör a - 10 Dispersiyon hesaplamasında faktör b - 0,8 Dispersiyon hesaplamasında faktör c - 1,2 Rüzgar hızı m/s Zaman serisi Tuzluluk ppt 0,44 Su sıcaklığı °C 16,8 Taban pürüzlülüğü m 0,001 Manning katsayısı m Fonksiyonel Grafikler incelendiğinde partikül çapındaki değişimin, partikül maddeye tutunmuş ve sedimentteki krom ve nikel miktarlarını etkilediği görülmektedir. Partikül çapının büyümesiyle artan çökelme hızı ve akısının, partiküler metal miktarında azalmaya neden olduğu, düşük partikül çaplarındaki (<0,45 μm) model sonuçlarının gözlemlenen değerler ile uyumlu olduğu tespit edilmiştir. Sedimentteki metal miktarları için hazırlanan model sonuçlarına bakıldığında artan partikül çaplarıyla çökelme hızları ve akıları da artmakta; sedimentteki metal miktarı da bu doğrultuda artmaktadır. Ancak düşük partikül çaplarındaki (<0,45 μm) model sonuçları, sedimentteki krom ve nikelin gerçek değerlere (ölçülen değerlere) yaklaştığını göstermektedir. Model kalibrasyonunda farklı partikül çaplarına göre oluşturulan grafikler irdelendiğinde, modellenen ve gözlenen metal konsantrasyonlarında en uygun benzerliğin 0,01 μm partikül çapında olduğu belirlenmiştir. 129 Şekil 4.26. Partikül halindeki Cr ve Ni için kalibrasyon grafiği 130 Nikel (g/m3) Krom (g/m3) Şekil 4.27. Sedimentteki Cr ve Ni için kalibrasyon grafiği 131 Nikel (g) Krom (g) Uygun partikül çapı belirlendikten sonra, literatürden bulunan diğer kalibrasyon parametreleri de kullanılarak model çok kez tekrarlamalar ile çalıştırılmış ve metallerin gölde dağılımları için elde edilen kalibrasyon grafikleri Şekil 4.28-4.33’de sunulmuştur. Cr—Dis simülasyon sonucu ++ ölçüm Cr-Dissolved Delft Hydraulics Şekil 4.28. Su Kalite Model Kalibrasyonu ve Ölçüm Sonuçları (Krom-Çözünmüş) 132 Cr—Par simülasyon sonucu ++ ölçüm Cr-Particulate Delft Hydraulics Şekil 4.29. Su Kalite Model Kalibrasyonu ve Ölçüm Sonuçları (Krom-Partikül) 133 Cr—Sed simülasyon sonucu ++ ölçüm Cr-Sediment Delft Hydraulics Şekil 4.30. Su Kalite Model Kalibrasyonu ve Ölçüm Sonuçları (Krom-Sediment) 134 Ni—Dis simülasyon sonucu ++ ölçüm Ni-Dissolved Delft Hydraulics Şekil 4.31. Su Kalite Model Kalibrasyonu ve Ölçüm Sonuçları (Nikel-Çözünmüş) 135 Ni—Par simülasyon sonucu ++ ölçüm Ni-Particulate Delft Hydraulics Şekil 4.32. Su Kalite Model Kalibrasyonu ve Ölçüm Sonuçları (Nikel- Partikül) 136 Ni—Sed simülasyon sonucu ++ ölçüm Ni-Sediment Delft Hydraulics Şekil 4.33. Su Kalite Model Kalibrasyonu ve Ölçüm Sonuçları (Nikel-Sediment) 137 Çalışma kapsamında model performansı 3 ayrı istatistiksel gösterge ile 2 değerlendirilmiştir. Bunlardan ilki lineer regresyon ile determinasyon katsayısı (R ) ve ikincisi hata kareleri ortalamasının karekökü (RMSE) ve üçüncüsü de relatif ortalama karekök hatası (RRMSE) değerleridir. Bu değerlerin hesaplanmasına yönelik gerekli bilgiler başlık 3.7.6’da verilmiştir. Bu başlık altında verilen formülasyonlar yardımı ile hesaplanan değerler Tablo 4.34.’de bilgilerinize sunulmuştur. Tablo 4.34. Su Kalite Modeli Kalibrasyon Dönemi İstatistiksel Değerlendirmesi Kalibrasyon Dönemi Çözünmüş Partiküler Sediment Cr RRMSE 0,2440 0,0453 7,3600 RMSE 0,00844 0,000254 516,7086 2R 0,5083 0,8065 0,8012 Ni RRMSE 32,4348 0,0937 7,2637 RMSE 0,005102 0,00000643 509,0063 2R 0,8109 0,7174 0,6248 Model performansının değerlendirilmesi için geliştirilmiş olan istatistiksel yöntemler model sonuçları ile ölçüm değerleri arasındaki uyumun sayısallaştırılmasını sağlar. Ancak simülasyonu yapılan parametrelerin karmaşıklık düzeyine bağlı olarak, her bir parametre için elde edilecek olan hata değerleri birbirinden farklı olacaktır. Mevcut durumda, hesaplanan hata değerlerinden yola çıkılarak, model sonuçlarının kabul edilebilir veya edilemez olduğunu söylemek için kesin kriterler bulunmamaktadır (Kaçıkoç 2013). Bu nedenle performans değerlendirmesi Parajuli ve diğ. (2008)’nin 2 belirlemiş olduğu model performans sınıflarını (Tablo 3.3) içeren R değerlerine göre yapılmıştır. Tablo 4.34’de görüldüğü üzere sırasıyla çözünmüş Cr, partiküler Cr ve sedimentteki Cr 2 formları için R değerleri 0,5083; 0,8065; 0,8012 olarak belirlenmiştir. Benzer şekilde 2 sırasıyla çözünmüş Ni, partiküler Ni ve sedimentteki Ni formları için R değerleri 0,8109; 0,7174 0,6248 olarak belirlenmiştir. Bu değerler, model geçerliliği için 2 literatürde verilen R değerleri (Parajuli ve diğ. 2008) ile kıyaslandığında modelin çözünmüş Cr formu için iyi, partiküler ve sediment formları için ise çok iyi, partiküler 138 ve sediment Ni formları için iyi, çözünmüş Ni formu için ise çok iyi sonuçlandığı görülmüştür. 2 R ifadelerinin “Çok İyi” ve “Mükemmel” sınıflarına girmemesinin nedeni olarak modelleme çalışmasında zaman aralığının 15dk. seçilmiş olmasına karşın numune alma sıklığının ayda birlik periyotta yapılmış olması düşünülmektedir. Bu durumu ortadan kaldırmak için daha sık numune alınması, daha fazla ve sık veri girişi yapılması önerilebilir. 4.8.3.3. Su Kalite Modeli Doğrulaması ve Değerlendirmesi Farklı çevresel koşullar altında (nehir akımı, kirlilik yükü, vb.), farklı bir veri seti ile kalibrasyon modelinin test edildiği aşama doğrulama işlemi (verifikasyon) olarak tanımlanır. Kalibre edilen modelin geçerlilik aralığını daha detaylı incelemek ve kalibrasyonu test etmek için bu işlem uygulanır. Doğrulama işlemi için toplanan veriler, kalibrasyon parametrelerinden tamamen bağımsızdır (Manivanan, 2008). Bu veriler ile model çalıştırılır ve uyum sağlaması beklenir. Model sonuçları ile deney sonuçları uyumlu ise model doğrulanmıştır denir (Himesh ve diğ. 2000, Chapra 1997). Bu şekilde doğrulanmış model ile çeşitli endişe verici çevresel koşullar altındaki suyun kalitesi hakkında tahminler yapılır (Manivanan 2008). Su kalite model kalibrasyonu tamamlandıktan sonra, farklı bir döneme (Ocak 2014– Temmuz 2014) ait ölçüm verileri kullanılarak yapılan su kalite modeli doğrulamasına ait simülasyon sonuçları ve ölçüm sonuçları Şekil 4.34-4.39’da sunulmuştur. Su kalite modeli performansının doğrulama periyodunda, istatistiksel olarak değerlendirilmesi amacı ile hesaplanan istatistik değerleri Tablo 4.35’de sunulmuştur. 139 Cr—Dis simülasyon sonucu ++ ölçüm Cr-Dissolved Delft Hydraulics Şekil 4.34. Su Kalite Model Doğrulaması ve Ölçüm Sonuçları (Krom-Çözünmüş) 140 Cr—Par simülasyon sonucu ++ ölçüm Cr-Particulate Delft Hydraulics Şekil 4.35. Su Kalite Model Doğrulaması ve Ölçüm Sonuçları (Krom-Partikül) 141 Cr—Sed simülasyon sonucu ++ ölçüm Cr-Sediment Delft Hydraulics Şekil 4.36. Su Kalite Model Doğrulaması ve Ölçüm Sonuçları (Krom-Sediment) 142 Ni—Dis simülasyon sonucu ++ ölçüm Ni-Dissolved Delft Hydraulics Şekil 4.37. Su Kalite Model Doğrulaması ve Ölçüm Sonuçları (Nikel-Çözünmüş) 143 Ni—Par simülasyon sonucu ++ ölçüm Ni-Particulate Delft Hydraulics Şekil 4.38. Su Kalite Model Doğrulaması ve Ölçüm Sonuçları (Nikel-Partikül) 144 Ni—Sed simülasyon sonucu ++ ölçüm Ni-Sediment Delft Hydraulics Şekil 4.39. Su Kalite Model Doğrulaması ve Ölçüm Sonuçları (Nikel-Sediment) 145 Grafikler incelendiğinde çözünmüş ve sedimentteki krom ve nikel değerleri için kabul edilebilirlik daha iyi iken, aynı durum çözünmüş formdaki Cr için biraz daha zayıf bulunmuştur. Yağışların bol olduğu ilkbahar ve kış aylarında seyrelmelerden dolayı düşük konsantrasyonlarda olması gereken çözünmüş metallerin özellikle Ocak, Şubat ve Mart aylarında modellenen değerden yüksek oldukları belirlenmiştir. Bunun nedeni olarak bu aylarda artan yağışlarla birlikte gölün mansabından olan geri beslemeler olduğu düşünülmektedir. Geri beslemenin olduğu dönemlerde modelleme uygulamasında zorluklarla karşılaşılmıştır. Ayrıca yağışlarla birlikte atmosferik krom ve nikelin ıslak çökelme ile göle ulaştığı ve göldeki çözünmüş metal miktarını arttırdığı da tahmin edilmektedir. Kararlı rejim kabul edilmiş olsa bile, çevresel parametreler, sıcaklık, akım deşarjı, günün saati ve genel hava koşullarının rastgele değişimlerine göre farklılık gösterebilirler (Manivanan, 2008). Çevrenin doğal dinamik yapısı nedeniyle, modellenen ve gözlenen sonuçlar arasındaki uyuşmazlıklar mutlaka oluşmaktadır. Partiküler krom ve nikel grafiklerine göre bazı aylarda gözlem değeri modellenen değerden yüksek, bazı aylarda ise oldukça düşük olduğu görülmektedir. Bu durumun nedeni olarak yüzeysel akışlarla metallerin, AKM’ nin göle taşınması ve özellikle de ilkbahar aylarında fitoplanktonların artışı ile katı maddelere adsorblanmasının artması olduğu tahmin edilmektedir. Düşük konsantrasyonların ise yağış miktarındaki artış ile seyrelmelere bağlı olduğu düşünülmektedir. Sediment tabakasındaki krom ve nikel metalleri için hazırlanan grafiklere göre genel olarak uygun bir trend sağlanmış olmakla beraber, gözlenen değerlerin tahminlenen değerlerden nispeten yüksek olduğu görülmektedir. Model tahmini sedimentte sürekli bir metal birikimi olduğu yönündedir, nitekim gözlenen değerlerde bunu göstermektedir. Sedimentteki metal konsantrasyonlarını, toprağın tane boyutu ve organik madde miktarı etkilemektedir. Ayrıca, sudaki askıda katı madde miktarı, sıcaklık, pH, iletkenlik ve rüzgar hızları etkilemektedir (Cuong ve ark. 2008, Mil- Homens ve ark. 2006). Katip (2010), Uluabat Gölü’nde gerçekleştirdiği çalışmasında sedimentin artan organik madde içeriği ve iletkenliği ile beraber sedimentten suya geçişlerin olabileceğini belirtmiştir. 146 Tablo 4.35. Su Kalite Modeli Doğrulama Dönemi İstatistiksel Değerlendirmesi Doğrulama Dönemi Çözünmüş Partiküler Sediment Cr RRMSE 0,0829 0,0342 0,7156 RMSE 0,00148 0,000143 49,9833 2R 0,8786 0,8221 0,6717 Ni RRMSE 6,5254 0,02557 0,6740 RMSE 0,0005593 0,0001876 48,8700 2R 0,9750 0,7828 0,6385 Gerçekleştirilen modelleme çalışmasında elde edilen sonuçlar kalitatif (görsel) ve kantitatif (istatistiksel) olarak karşılaştırıldığında, model tahminleri ve ölçüm değerleri arasında, kalibrasyon döneminde olduğu gibi, benzerlik elde edilmiştir. Tablo 4.35’de görüldüğü üzere sırasıyla çözünmüş Cr, partiküler Cr ve sedimentteki Cr 2 formları için R değerleri 0,8786; 0,8221; 0,6717 olarak belirlenmiştir. Benzer şekilde 2 sırasıyla çözünmüş Ni, partiküler Ni ve sedimentteki Ni formları için R değerleri 0,9750; 0,7828; 0,6385 olarak belirlenmiştir. Bu değerler, model geçerliliği için 2 literatürde verilen R değerleri (Parajuli ve diğ. 2008) ile kıyaslandığında modelin çözünmüş ve partiküler Cr formları için çok iyi, sediment formu için ise iyi, çözünmüş Ni formu için mükemmel, partiküler Ni formu için çok iyi, sediment Ni formu için ise iyi olarak sonuçlandığı görülmüştür. Modelleme çalışmasının doğrulama dönemine ait RRMSE değerleri incelendiğinde, kalibrasyon döneminde olduğu gibi, yine düşük hata değerlerinin hesaplandığı Tablo 4.35.’de görülmektedir. Kalibrasyon ve doğrulama dönemine ait, RRMSE değerleri karşılaştırıldığında, doğrulama döneminde nispeten düşük oranlarda artış/azalış gözlenmiştir. 4.8.4. Geliştirilen Senaryoların Değerlendirilmesi Metaller, çeşitli antropojenik ve doğal kaynaklardan sulara karışmaktadır. Bu kaynaklar;  Yanlış üretim, kullanım ve metal içerikli ürünlerin imhası sırasında,  Metal içeren pestisit ve gübrelerin yaygın kullanımı  Maden drenajları ve döküm emisyonları 147  Bitkilerin sulanması sonucunda tuzlu suyun yeraltına sızması ya da yüzeysel akışla yüzeysel sulara karışması  Düşen su tablası seviyesi sonucunda doymamış olan bölgedeki metal içeren sülfür minerallerinin oksidasyonu  Jeotermal sular ve enerji santrallerinin deşarjları  Artan taşıt trafiği ve oluşan emisyonların yüzeysel sulara geçişi  Doğal ve yapay organik maddelerin biyolojik bozunması şeklinde sıralanabilir (Mutlu 2010, Henke 2009). Uluabat Gölü Havzasında, Orhaneli ve Emet Çayları üzerinde maden işletmeleri, kömür işletmesi, Tunçbilek Termik Santrali ve Emet Kolemanit işletmeleri bulunmaktadır. Ülkemizde rezerv ve üretim kapasitesi en yüksek kolemanit işletmesi Kütahya ili Emet- Hisarcık yöresinde bulunmaktadır (Aydın ve diğ. 2003). Madenciliğin yoğun olarak yapıldığı Uluabat Gölü ve Havzasında açığa çıkan metaller sulara karışmaktadır (Mutlu 2010). Uluabat Gölü suyu Mustafakemalpaşa Ovası’nın sulanması için kullanılmaktadır. Tarımın çok önemli bir yer tuttuğu Mustafakemalpaşa’da gübreleme ve tarımsal ilaçlamalar nedeni ile sulamadan dönen yüzey suları da gölde besin maddesi, pestisitler ve ağır metaller açısından kirliliğe neden olmaktadır (Dalkıran 2006, Katip 2010). Ayrıca, sanayi ağırlıklı bir şehir olan Bursa’da son yıllarda yapılan çalışmalar, atmosferin özellikle ağır metal ve iz elementler açısından önemli bir kirlilik kaynağı olduğunu da göstermiştir (Taşdemir ve diğ. 2006). Su kalite modelleri, havzadan gelen kirlilik yüklerinin, alıcı su ortamındaki hidrodinamik yapının, meteorolojik koşulların değişimi gibi faktörlerin sistemi ne şekilde etkileyeceği hakkında bilgiler verir. Bu sayede, alıcı su ortamında meydana gelebilecek olan kirlenmelere karşı tedbirler alabilmek için akılcı yönetim senaryoları geliştirme imkanı sağlar. Su kalitesi modellemesi çalışmalarının mevcut durum simülasyonlarında, metal kirliliğinin MKP Çayı ile bağlantılı olduğu görülmüştür. Havzadaki gerek madencilik gerekse tarım faaliyetleri kaynaklı metal yüklerinin göle girişi temel olarak MKP Çayı aracılığıyla gerçekleşmektedir. Göldeki kirliliğin azaltılmasına yönelik yönetimsel 148 yaklaşımlar belirleyebilmek adına bu kaynaklardan gelen metal yüklerinin azaltılması yönünde senaryolar oluşturulmuştur. Bu bağlamda, havzadaki mevcut kirlilik yüklerinden yola çıkılarak ve yukarıda belirtilen çeşitli nedenlere dayatılarak Uluabat Gölü’nde Cr ve Ni konsantrasyonlarının değişimlerini gözlemlemek amacı ile 4 farklı senaryo geliştirilmiştir. Bunlar:  Senaryo 1 (S1) : MKP Çayı’nın taşıdığı metal yüklerinin %50 oranında arttırılması,  Senaryo 2 (S2) : MKP Çayı’nın taşıdığı metal yüklerinin %50 oranında azaltılması,  Senaryo 3 (S3) : Pompa istasyonlarından göle gelen kirletici yüklerinin %50 azaltılması,  Senaryo 4 (S4) : Çınarcık Kuvvet Tünelinden göle ulaşan suyun ihmal edilmesi şeklindedir. Geliştirilmiş olan bu senaryoların sonuçları ile mevcut durumun karşılaştırılması Cr ve Ni metalleri için gerçekleştirilmiş olup sıra ile aşağıda sunulmuştur (Şekil 4.40-4.45). Ayrıca elde edilen bu bulguların görselleştirilmesi amacı ile simülasyonun sonlandırıldığı zamana ait parametre dağılım haritaları oluşturulmuştur, bu sayede senaryolar arasındaki farkı anlamak kolaylaşacaktır (Şekil 4.46-4.51). 149 Şekil 4.40. Mevcut durum ve geliştirilen senaryoların Çözünmüş-Cr model sonuçlarının karşılaştırılması 150 Şekil 4.41. Mevcut durum ve geliştirilen senaryoların Partiküler-Cr model sonuçlarının karşılaştırılması 151 Şekil 4.42. Mevcut durum ve geliştirilen senaryoların Sediment-Cr model sonuçlarının karşılaştırılması 152 Şekil 4.43. Mevcut durum ve geliştirilen senaryoların Çözünmüş-Ni model sonuçlarının karşılaştırılması 153 Şekil 4.44. Mevcut durum ve geliştirilen senaryoların Partiküler-Ni model sonuçlarının karşılaştırılması 154 Şekil 4.45. Mevcut durum ve geliştirilen senaryoların Sediment-Ni model sonuçlarının karşılaştırılması 155 Geliştirilen senaryolar ve mevcut durum simülasyonlarının sonuçları incelendiğinde, mevcut durum simülasyon sonuçları ile geliştirilen tüm senaryo sonuçlarının, genellikle benzer eğilimler gösterdiği gözlenmiştir. MKP Çayı’ndan gelen kirliliğin % 50 arttırılması yönünde oluşturulan senaryo (S1) sonuçları incelendiğinde krom ve nikelin her bir formunda artma oluştuğu görülmektedir. Artma trendi her bir form için farklılık gösterse de izleme süreci ne kadar uzun olursa, artma miktarı o kadar fazla olması muhtemeldir. Aynı durum, MKP Çayı’ndan gelen kirliliğin % 50 azaltılması yönünde oluşturulan senaryo (S2) içinde geçerli olup, izleme süreci ne kadar uzun olursa, kirliliğin azalma miktarının o kadar fazla olması beklenir. Tarımsal sulamadan dönen drenaj sularının toplandığı ve pompa istasyonları aracılığı ile göle ulaşan suların, kirlilik yükünün % 50 azaltılması yönünde oluşturulan senaryo (S3) sonuçları incelendiğinde, krom ve nikelin her bir formunda azalma oluştuğu görülmektedir. Bu azalma miktarı çok yüksek olmasa da, gölde kirliliğin önlenmesi adına mutlaka kontrol altına alınması gereken pompa istasyonları önemli birer kirlilik kaynağıdırlar. Beklenildiği gibi, simülasyon sonuçlarına göre, metal konsantrasyonları, noktasal kaynaklardan gelen kirlilik yüklerinin artması ile artma, azalması ile de azalma trendi göstermiştir. Yine göle önemli etkisi olan Çınarcık tünelinden gelen yükün ihmal edilmesi durumunda, gölün özellikle doğu ucunda (Akçalar Bölgesi) metal konsantrasyonlarının arttığı görülmektedir. Çınarcık Barajı Uluabat kuvvet tünelinden çıkan suyun HES’te enerjisi alındıktan sonra Fadıllı Köyü (Akçalar Bölgesi yakını) yakınlarından göle salınması ile göldeki hidrodinamik yapı önemli ölçüde değişmektedir. Buradan göle ulaşan debi sayesinde, gölde su kalitesini iyileştireceği doğrultusunda vurgulamalar yapılmıştır (Sarmaşık 2012). Bu senaryolama çalışmasında ise özellikle gölün Akçalar kesiminde durağan hidrodinamik koşullar nedeniyle oluşan metal yoğunluğunun nasıl değişeceğini belirlemek amaçlanmıştır. Kuvvet tünelinden, metal yükü barındırmadığı kabul edilerek salınan suyun gölün özellikle Akçalar bölgesindeki durağan alanlarda çözünmüş ve partiküler metal miktarlarını seyrelme yoluyla azaltması beklenirken; suyun oluşturduğu 156 hidrodinamik koşullar sonucu, sedimentteki metal değerlerinde önemli düzeyde farklılıklar beklenmemektedir. Ve sonuçlar göstermektedir ki, Çınarcık tünelinden verilen debinin ihmal edilmesi halinde özellikle gölün doğu ucunda yüksek metal kirliliği oluşacaktır. Aslında bu tünelin göle faydası gölde seyrelme sağlama ve akım koşullarını değiştirerek, kirliliğin daha hızlı bir şekilde Marmara Denizi’ne ulaşmasını sağlamaktır. S1, S2, S3 ve S4 kirlilik senaryoları karşılaştırıldığında, genel trendin sıralaması büyükten küçüğe doğru S1>S4>S3>S2 şeklindedir. Bu durumda, S1 olarak nitelendirdiğimiz ve temel kirletici kaynak diyebileceğimiz MKP Çayı’nın göle kirlilik yükü taşıyan en önemli kaynak olduğunu söyleyebiliriz. Çalışılan senaryoların görselleştirilmesi amacı ile simülasyonun sonlandırıldığı zamana ait parametre dağılım haritaları oluşturulmuş, Şekil 4.46-4.41’de sunulmuştur. 157 (a) (b) (c) (d) (e) Şekil 4.46. Mevcut durum(a) ve S1(b), S2(c), S3(d), S4(e) senaryoları için simüle edilmiş Çözünmüş Cr konsantrasyonlarının 16 Ocak 2014 tarihine ait alansal değişim haritaları 158 (a) (b) (c) (d) (e) Şekil 4.47. Mevcut durum(a) ve S1(b), S2(c), S3(d), S4(e) senaryoları için simüle edilmiş Partiküler Cr konsantrasyonlarının 16 Ocak 2014 tarihine ait alansal değişim haritaları 159 (a) (b) (c) (d) (e) Şekil 4.48. Mevcut durum(a) ve S1(b), S2(c), S3(d), S4(e) senaryoları için simüle edilmiş Sediment Cr konsantrasyonlarının 16 Ocak 2014 tarihine ait alansal değişim haritaları 160 (a) (b) (c) (d) (e) Şekil 4.49. Mevcut durum(a) ve S1(b), S2(c), S3(d), S4(e) senaryoları için simüle edilmiş Çözünmüş Ni konsantrasyonlarının 16 Ocak 2014 tarihine ait alansal değişim haritaları 161 (a) (b) (c) (d) (e) Şekil 4.50. Mevcut durum(a) ve S1(b), S2(c), S3(d), S4(e) senaryoları için simüle edilmiş Partiküler Ni konsantrasyonlarının 16 Ocak 2014 tarihine ait alansal değişim haritaları 162 (a) (b) (c) (d) (e) Şekil 4.51. Mevcut durum(a) ve S1(b), S2(c), S3(d), S4(e) senaryoları için simüle edilmiş Sediment Ni konsantrasyonlarının 16 Ocak 2014 tarihine ait alansal değişim haritaları 163 5. SONUÇLAR Hızlı nüfus artışına bağlı olarak artan su ihtiyacına karşın, uygun kaynak varlığının azlığı ve gün geçtikçe gelişen sanayi ve tarımsal faaliyetlere paralel olarak ortaya çıkan aşırı kullanım ve kirlilik oluşumu nedeniyle yaşanan sorunlar, özellikle havza bazında su kaynakları yönetiminin önemini bir kat daha artırmıştır. Su kalitesinin belirlenmesi insanların, diğer canlıların sağlıklarının ve ekolojik dengenin korunması açısından çok önemlidir. İnsan aktiviteleri sonucunda suda meydana gelen fiziksel ve kimyasal değişimler su kaynaklarını kullanılamaz hale getirmektedir. Bu nedenlerle gerçekleştirilen bu çalışma ile Uluabat Gölü su ve sediment kalitesinin fizikokimyasal parametreler ve ağır metal konsantrasyonları açısından değerlendirilmesi, mevcut hidrodinamik yapının ve krom-nikel metallerinin mevsimsel ve alansal dağılımlarının ortaya konması amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında öncelikle Uluabat Gölü kirlilik durumu hakkında bilgi sahibi olabilmek amacıyla gölde ölçüm yaptığımız parametrelere ait değerler sunulmuştur. Uluabat Gölü suyunun fizikokimyasal özelliklerinin incelenmesi sonucunda, parametrelerin mevsimsel olarak değişiklik gösterdiği görülmüştür. AKM, alkalinite, klorofil-a, sıcaklık, toplam azot ve toplam fosfor maksimum değerlerini yaz mevsiminde, minimum değerlerini ise kış mevsiminde almışlardır. Yaz ve kış arasındaki bu farklılık, yaz boyunca artan sıcaklık ve buharlaşma dolayısıyla konsantrasyonlarda artışa, kışın meydana gelen yağışlar ve havzadan gelen yüzeysel akışlar nedeni ile meydana gelen seyrelmelere bağlanmıştır. Çalışma süresince kış aylarında daha yüksek, yaz aylarında daha düşük çözünmüş oksijen konsantrasyonlarının belirlenmesi göl suyundaki çözünmüş oksijen konsantrasyonunu kontrol eden en önemli faktörün sıcaklık olduğunu göstermektedir. Yaz aylarında atık su deşarjlarına bağlı olarak artış gösteren organik madde konsantrasyonu ve bakteri sayılarının da göldeki çözünmüş oksijen seviyesinin azalmasında etkili olduğu düşünülmektedir. Sedimentteki kirlilik parametrelerinin istasyonlara ve aylara göre olan değişimlerinin birbirlerine benzer olduğu belirlenmiştir. Genel olarak bazı azot ve fosfor formları dışında (arakesit geçişleri olabileceğinden) sediment kalitesinin aylık değişimlerinde çok büyük farklılıklar gözlenmemiştir. Çünkü gölde hidrolik bekleme süresi 43 gün 164 olarak tespit edilmiştir. Her ay numune alınan yüzey sedimentinde kısa süreli birikim söz konusu olamayacağından, sediment karakterinde büyük farklılık oluşması beklenmemiştir. Su ve sediment kalitesi parametrelerinin birbirleriyle olan ilişkilerini anlayabilmek amacıyla, SPSS programı aracılığı ile yapılan korelasyon analizi sonucunda, ötrofikasyon parametreleri olan TN, NH4-N, NO3-N, TP, PO4-P, klorofil-a, seki derinliği, çözünmüş oksijen, pH ve sıcaklığın birbirleri arasındaki ilişkiler önemli bulunmuştur. Fotosentetik reaksiyonlar sonucunda artan alkalinitenin klorofil-a ile olan ilişkisi, AKM ile göle giren azot ve fosfor parametreleri arasında, sıcaklık ve çözünmüş oksijenin tüm parametrelerle arasındaki ilişkileri, istatistiksel olarak önemli bulunmuştur. Sediment kalitesi parametrelerinde, sıcaklık, pH ve iletkenliğin diğer parametreler üzerindeki etkisinin yüksek olduğu tespit edilmiştir. % organik madde’nin azot formları, iletkenlik ve sıcaklıkla ilişkilerinin önemli olduğu görülmüştür. Aynı şekilde % nem içeriğinin de sıcaklık, iletkenlik ve azot formları ile ilişkilerinin önemli olduğu belirlenmiştir. Ayrıca nutrientlerin çoğu birbirleriyle etkileşim içindedirler. Su ve sediment kalitesi parametrelerinin birbirleri arasında belirlenen ilişkiler ve mevsimsel değişimleri, elde edilen istatistiksel bilgiler ile de doğrulanmıştır. Çalışma kapsamında bize ihtiyaç duyduğumuz araçları sağlayan CBS uygulamalarından faydalanılmıştır. Bu sayede hem parametrelerin göl içerisindeki konsantrasyon dağılımları elde edilmiş hem de gölde nasıl bir dağılım gösterdikleri ortaya konulmuştur. Sonuçta çok parametreli bir değerlendirmenin yapıldığı sonuç haritaları elde edilmiştir. Bu haritalara göre gölün genel durumu ulusal standartlar ile kıyaslandığında, Uluabat Gölü’nün su kalitesi açısından SKKY’ ne göre 4. sınıf su kalitesinde olduğu tespit edilmiştir. Sediment kalitesi açısından ise ülkemizde sediment kalite kriterleri henüz mevcut olmadığından kıyaslama imkanımız olmamıştır. Yapılan tüm bu çalışmalarla, Uluabat Gölü’nün kirlilik düzeyi hem genel, hem bölgesel ve hem de mevsimsel sonuçları ortaya konulmuştur. Ortaya çıkarılan bu sonuçlardan sonra Uluabat Gölü’nde alınacak önlemler ve yapılabilecek iyileştirmeler hakkında önerilerde ve yorumlarda bulunmak daha kolay olacaktır. 165 Çalışma kapsamında Uluabat Gölü’nün trofik seviyesinin belirlenmesi amacı ile trofik seviye indeksi (TSI) oluşturulmuştur. Carlson’un belirlemiş olduğu TSI skalası; 0-40 oligotrofik; 40-50 mesotrofik, >50 ötrofik şeklindedir. Bir başka sınıflandırma şekli ise; oligomesotrofik seviye (3070) şeklinde de yapılabilir. Bu değerlendirmeye göre Uluabat Gölü’nde TSITN değerleri hiperötrofik, TSITP değerleri ötrofikten hiperötrofiğe geçiş, TSIChl-a ötrofik ve ötrofikten hiperötrofiğe geçiş, TSISD ise ötrofikten hiperötrofiğe geçiş ve hiperötrofik seviyelerinde oldukları tespit edilmiştir. Gölde başlıca akarsu kaynakları göle giriş yapan Mustafakemalpaşa Çayı (MKP Çayı) ve gölü drene eden Kocasu Çayı’dır. Bunların dışında tarımsal sulamalardan dönen suların drenajını sağlayan pompa istasyonları noktasal kaynak olarak göl havzasında yer almaktadır. Bu noktasal kaynaklardan da izleme süresince numune alımı gerçekleştirilmiş olup, su kalitesi parametreleri ölçülmüş ve DSI’den temin edilen debi değerleri yardımı ile noktasal kaynakların göle taşıdığı kirletici yükleri hesaplanmıştır. Göle giren noktasal kirletici kaynakların aylık debi değerlerinin ortalamaları alınarak belirlenen yıllık ortalamalara göre en yüksek ve en düşük değerler MKP Çayı ve 3 Akçalar Deresi’nde 9,9633 ve 0,0354 m /sn olarak belirlenmiştir. Kirletici kaynakların yıllık debi ortalamalarının büyüklük sıralamaları ise MKP Çayı>Uluabat P.İ.>Atabay P.İ.> Karaoğlan P.İ.>Akçalar Deresi şeklindedir. Uluabat Gölü’nü besleyen en önemli akarsu olan Mustafakemalpaşa Çayı taşımış olduğu kirleticiler nedeni ile göle oldukça yüksek miktarlarda yük boşaltmaktadır. Su seviyesi ve akarsu debileri yağışların çok olduğu dönemlerde artmaktadır. Dolayısıyla yükler de debi ile birlikte artmaktadır. Ancak bu durum konsantrasyonlarında artığı anlamında düşünülmemelidir, debi artışı nedeni ile olabileceği de düşünülebilir. İzleme süresince 12 ay boyunca gölden alınan su, sediment ve plankton numunelerinde krom ve nikel konsantrasyonları izlenmiştir. Suda, çözünmüş ve partiküler maddeye tutunmuş haldeki, sedimentte ise beş farklı fraksiyon ve toplam konsantrasyonları ölçülmüştür. Suda çözünmüş haldeki krom ve nikelin yağışların olmadığı yaz aylarında ve sonbahar mevsiminde yüksek, yağışların bol olduğu kış aylarında seyrelmelerden dolayı düşük konsantrasyonlarda oldukları belirlenmiştir. Partiküler formdaki metal 166 konsantrasyonları yağışların başlamasıyla yüzeysel akışın göle getirdiği askıda katı madde miktarının artış göstermesi ve kış mevsimine göre daha sığ olan gölün daha kolay karışmasının neden olduğu adsorbsiyon olaylarının nedeni ile kış mevsiminde artış göstermiş olabileceği tahmin edilmektedir. Sedimentteki toplam Cr ve Ni konsantrasyonları incelendiğinde, genel olarak yaz aylarında ve sonbahar başlarında yaşanan kurak sezonda konsantrasyonlar düşük, kış ve ilkbahar aylarında da yüksek konsantrasyonlar ölçülmüştür. Sedimentteki metal konsantrasyonlarını, sedimentin tane boyutu ve organik madde miktarı etkilemektedir. Ayrıca, sudaki askıda katı madde miktarı, sıcaklık, pH, elektriksel iletkenlik ve rüzgar hızları da etkilemektedir. Sedimentte incelenen ağır metallerin kimyasal fraksiyonları, mobil ağır metaller (F1), kolay serbest hale geçebilen metaller (F2), Mn-oksitlere bağlı ağır metaller (F3), organik maddeye bağlı ağır metaller (F4) ve kalıntı halindeki ağır metaller (F5) dir. Kalıntı halinde bulunan ağır metaller, sedimentte bulunan toplam ağır metallerden bu fraksiyonların toplamı çıkarılarak belirlenmiştir. Metallerin sedimentteki kimyasal fraksiyonlarının dağılımları incelendiğinde, kalıntı fraksiyonunun (F5) en baskın, ikinci sırada ise organik maddeye bağlı fraksiyonlarının (F4) yüksek olduğu görülmektedir. Mobil (F1), kolay serbest hale geçebilir (F2) ve Mn oksitlere bağlı (F3) fraksiyonların çok düşük konsantrasyonlarda oldukları görülmektedir. Bu fraksiyonların düşük değerleri, çözünmeyen ve statik bir fraksiyon olduklarını göstermektedir. Çalışmada elde edilen metal konsantrasyonları ve diğer su kalitesi parametrelerinin tümü Su Kirliliği ve Kontrolü Yönetmeliği (SKKY)’inde verilen Kıtaiçi Yüzeysel Suların Kalitelerine Göre Sınıflandırılması ve Kıtaiçi Su Kaynaklarının Sınıflarına Göre Kalite Kriterleri’ne göre değerlendirilmiş gölün 4. sınıf su kalitesinde olduğu, SKKY Teknik Usuller Tebliği’nde verilmiş olan “Sulama Sularının Sınıflandırılmasında Esas Alınan Sulama Suyu Kalite Parametreleri” Tablosu’na göre sulama suyu açısından 4. sınıf, TS266 İnsani Tüketim Amaçlı Sular kriterlerinin içme ve kullanma suyu sınır değerlerini aşmış olduğu belirlenmiştir. Suda çözünmüş halde bulunan ve sedimentteki toplam metallerin konsantrasyon seviyeleri uluslararası standartlar ile karşılaştırıldığında ise metallerin toksik seviyeyi aşmış olduğu tespit edilmiştir. Sedimentteki toplam konsantrasyonlar değerlendirildiğinde Cr’un üst etki seviyesinin üstünde olduğu belirlenmiştir. Metallerin değişebilir fraksiyonlarının düşük seviyelerde olduğu belirlenmiştir. Sedimentteki metallerin mobil ve kolay serbest hale geçebilir 167 fraksiyonları suya geçiş yapmaya hazır metalleri belirtmektedir. Suda çözünmüş halde bulunan Cr ve Ni’in bu fraksiyonların biri ya da her ikisi ile olan ilişkilerinin önemli ve pozitif bulunması bu metallerin suya daha kolay geçebildiklerini göstermektedir. Suda çözünmüş halde bulunan metaller ile sudaki bazı fizikokimyasal parametrelerin (pH, EC, ÇO, BOI, KOI ve T) ilişkileri incelendiğinde, pH dışında diğer tüm parametrelerle olan ilişkileri önemli bulunmuştur. Gölde izleme süresince, planktonda da metal değişimi incelenmiştir. Bu değişim mevsimsel olarak değerlendirildiğinde en yüksek konsantrasyonların kış mevsiminde (Cr: 16,5; Ni:54,9 mg/kg), en düşük konsantrasyon değerleri ise ilkbahar mevsiminde (Cr: 6,5; Ni:11,8 mg/kg) tespit edilmiştir. İlkbahar mevsiminde henüz gelişme dönemine giren planktonların, kış mevsimine doğru büyüyerek ve metalleri bünyelerinde biriktirerek maksimum seviyeye ulaştıkları düşünülmektedir. Plankton bünyesinde bulunan metal dağılım haritaları incelendiğinde, 5, 6 ve 7. örnekleme noktalarında en yüksek değerlerin ölçüldüğü görülmektedir. Bu noktalar, akım koşullarının daha durağan olduğu ve daha sığ olan noktalardır. Bu nedenle plankton üremesinin daha yoğun olduğu, dolayısıyla daha fazla metal içeriğine sahip oldukları da görülmektedir. Gölde kirlilik boyutunun tespitinin yanı sıra, modelleme çalışması gerçekleştirmek amaçlanmıştır. Modelleme çalışmalarının temelini bilgisayar yazılımları oluşturmaktadır. Ancak, bilgisayar yazılımının yanı sıra doğru veri tabanı oluşturmak da büyük önem arz etmektedir. Kullanılan program her ne kadar iyi olsa da, kullanıcı sonuçları ne kadar iyi yorumlasa da modele girilen verilerin doğruluğu ve uygunluğu tüm çalışmanın gidişatını etkilemektedir. Bu nedenle modelleme çalışmalarına başlamadan önce modeli tanıyarak kullanılacak veriler belirlenmeli, uygun planlama yapılarak arazi çalışmaları yürütülmelidir. Böylelikle karşılaşılacak hatalar en aza indirilmeye çalışılmalıdır. Modelleme çalışmalarının temeli, hidrodinamik modele dayanır. Bu modülde, alan tanımlaması yapılır. Çalışma alanımız için öncelikli olarak göldeki su bütçesi oluşturulmuştur. Uluabat Gölü’nün su bütçesi, belirli bir hata payı ile hesaplanabilmiştir. Göl çevresinde kaçak su çekimlerinin olduğu bilinmektedir. Su bütçesinin önemli bir eksikliği ise yeraltı suyu verisidir. Çalışma alanına ait herhangi bir 168 yeraltı suyu verisi edinilememiştir. Yer altı suyu tabakasının yüksekliğinin izlenmesi ve gölü beslediği ve gölden beslendiği dönemler belirlenerek göl hidrodinamiğine katkısı gerçekçi olarak tespit edilmelidir. Ayrıca, gölü besleyen ve gölü boşaltan her bir akımda doğru ve hassas ölçümler yapılmalıdır. Gölün giriş ve çıkış noktalarında devamlı ölçüm yapan akım gözlem istasyonlarının bulunmaması Uluabat Gölü için önemli bir eksikliktir. Bu durumun önlenmesi için sürekli Akım Gözlem İstasyonu (AGİ) kurulması önerilmektedir. Uluabat Gölü’nün hidrodinamiğinde zamana ve taban pürüzlülüğüne bağlı akım değişimlerin incelendiği modelleme çalışması kapsamında sıcaklık parametresi de modellenmiş ve kısa dönem değişimleri değerlendirilmiştir. Gölün taban pürüzlülüğünün vejetasyona göre değişiminin akım hızı ve yönlerini etkilediği görülmüştür. Ancak arazide akım hızının ölçülememiş olması gerçek ölçümlerle senaryo ölçümlerinin kıyaslanmasına olanak vermemektedir. Ayrıca vejetasyonun zamana bağlı değişiminin verisi bulunmaması, bu değişimin etkisinin model çalışmalarına adapte edilememesine neden olmuştur. Gölde vejetasyonun zamana bağlı değişimi belirlenmeli ve vejetasyon çeşitliliği göz önüne alınarak ileri çalışmalar yapılması önerilmektedir. Göl suyu seviyesi ve sıcaklığı simülasyon sonuçları incelendiğinde, iyi bir uyum yakalandığı görülmektedir. Gölde sığ alanların daha çabuk soğuyup-ısındığı gözlenmiştir. Göl derinliklerinin azalması durumunda, göl hacmi azalacak ve dolayısıyla başta sıcaklık olmak üzere göl su kalitesi dışsal etkilerden daha çok etkilenilecektir. Bu bağlamda, göl suyu seviyelerinin korunması önem taşımaktadır. Noktasal kaynaklardan gelen debilerin göl suyu sıcaklığı üzerinde önemli bir etkisi bulunmamaktadır. Göl su sıcaklığı meteorolojik koşullara göre değişim göstermektedir. Hidrodinamik model sonuçlarından elde edilen, derinlik ortalamalı hız değerleri incelendiğinde, hızların göle giren ve çıkan debilerden lokal etkiler dışında etkilenmediği görülmüştür. Bunun haricinde, yıl boyunca etkili olan hakim rüzgarların göl yüzeyinde türbülanslar oluşturduğu ve oldukça sığ olan gölde karışımlara neden olduğu gözlenmiştir. Bu durumun gölde tam karışımı sağladığı ve sediment tabakasını süspanse hale getirerek göldeki bulanıklığa neden olduğu söylenebilmektedir. Gölde sığ bölgelerde su kütlesi daha az ve etkiye daha açık olduğu için hava sıcaklığının ve rüzgar 169 hızının değişimiyle suyun sıcaklığı ve hızı da değişmektedir. Yani gölün sığ kısımları, daha derin kısımlarına göre dışsal etkilere daha çabuk tepkiler vermektedir. Hidrodinamik model ile elde edilen, akım hız değerlerinin gölün kıyı kesimlerinde daha yüksek olduğu gözlenmektedir bu durum, rüzgarın sığ kesimlerde daha etkili olması ile açıklanabilir. Yine, göle giren ve gölden çıkan debilerin tanımlandığı alanlarda hız değerlerinde lokal artışlar gözlenmiştir. Gölün vejetasyon olmayan bölgelerinde en yüksek 0,07 m/sn’ye ölçülen akım hızı, vejetasyon olan bölgelerde daha düşük akım hızına sahip oldukları tespit edilmiştir. Gölde ölçülen en düşük akım hızı 0,005m/sn’dir. Göle giriş yapan akımlardan sonra hidrodinamik hareketlerde birincil faktör olarak karşımıza çıkan rüzgar verisi göldeki akım hareketliliğini arttırmakta ve türbülanslara neden olmaktadır. Artan rüzgar hızının etkisiyle su yüzeyinde akıntı yönünün bölge bölge değiştiği, bununla beraber özellikle gölün batı kesiminde Çınarcık tüneli etkisi ile ve adaların bulunduğu bölgelerde farklı akım hızlarında türbülanslar oluştuğu simülasyon sonuçlarında görülmektedir. Gölde kirlilikten söz ederken sadece Uluabat Gölü çevresini ele almak yanlış olacaktır. Çünkü gölü besleyen MKP Çayı ve iki kolu Orhaneli ve Emet Çaylarında meydana gelen kirlilik doğrudan göle ulaşmaktadır. Uluabat Gölü ve MKP Çayı’nın etrafında çok sayıda yerleşim birimi ve sanayi tesisleri mevcuttur, buralardan göle yüksek oranlarda kirlilik girişi söz konusudur. Özellikle MKP Çayının göle yüksek oranda askıda katı madde taşıdığı bilinmektedir. Ayrıca ölçülen yüksek askıdaki katıların kaynakları, doğal erozyon olayı ile Orhaneli ve Emet Çayları üzerindeki maden işleme tesisleridir. Bu tesislerde gerçekleştirilen faaliyetler sonucu, MKP Çayı aracılığı ile göle ulaşan metal yükü artmaktadır. Ayrıca göl havzasında yapılan tarımda kullanılan ve canlı hayat için oldukça tehlike arz eden, sucul canlılarda ve sedimentte birikim yapma eğilimi olan ağır metaller ve pestisitler de yüzeysel akışlarla göle ulaşmaktadır. Bu nedenle göle kirlilik taşınımını azaltmak için ilk önce, MKP Çayı’na ulaşan AKM yükü kontrol altına alınmalıdır. Havzadaki tarımsal aktivitelerde kullanılan metal içerikli gübre ve pestisit miktarlarının azaltılması gerekmektedir. Dahası, havzada, bitkisel ve hayvansal ürünlerin, ekolojik yöntemler kullanılarak elde edilmesi yönünde çalışmalar yapılmalıdır. Yine göl havzasında bulunan yerleşim kaynaklarından göle gelen evsel atık suların, atıksu arıtma tesisleri yapılarak, arıtılmadan göle deşarjının önüne 170 geçilmesi gereklidir. Göle dışsal etkilerle taşınan, kirletici miktarları ne kadar azalırsa ve gölün mevcut hidromorfolojik yapısı bozulmazsa, gölün su kalitesi bakımından kendi kendisini iyileştirmesi de o kadar kolay olacaktır. Su kalitesi modelleme çalışmaları sonucunda, gölde çözünmüş, partiküler ve sedimentte bulunan krom ve nikelin dağılımları ve izledikleri yol belirlenmiştir. Göldeki kirliliğin temel kaynakları MKP Çayı, Akçalar Deresi ve pompa istasyonları oldukları görülmektedir. Ancak bazı aylarda daha yüksek ölçülen konsantrasyonlar kaçak deşarjlarında olabileceği ya da atmosferden çökelmelerin olabileceğini düşündürmektedir. Partiküler formdaki metaller sedimente çökelmiştir. MKP Çayı’nın giriş yaptığı bölgede yüksek konsantrasyondaki askıda katı madde de, partiküler formda bulunan metallerin çökelmesi nedeniyle sedimentteki konsantrasyonlar da artmıştır. Model ve ölçüm sonuçlarının kıyaslandığı grafikler incelendiğinde, modelin tahmini, metallerin sedimentte sürekli birikim yapma eğiliminde olduğu yönündedir. Sedimentte ölçülen, ölçüm sonuçlarının da benzer şekilde büyük değişim göstermedikleri görülmüştür. Çözünmüş ve partiküler formun konsantrasyonlarının Ağustos-Kasım arası yüksek seviyelerde, diğer aylarda düşüş eğiliminde oldukları görülmektedir. Aynı dönemde sedimentteki konsantrasyonların ise arttığı görülmüştür. Bu süreçte sudan sedimente geçiş olduğu görülmektedir. Nisan- Mayıs aylarında fotosentezin artması ile birlikte göldeki alg konsantrasyonları artmaktadır. Bu nedenle partikül halindeki ve sedimentteki metallerin adsorbe olma oranları da artmıştır. Bu dönemlerde yaşanan inişli-çıkışlı konsantrasyonların bu sebepten kaynaklandığı düşünülmektedir. Ayrıca bu dönemde meydana gelen yağışların da etkisiyle yüzeysel akışlarla seyrelmelerin meydana gelmesi, metal konsantrasyonlarında azalmalara neden olmuştur. Geliştirilen senaryolar ve mevcut durum simülasyonlarının sonuçları incelendiğinde, mevcut durum simülasyon sonuçları ile geliştirilen tüm senaryo sonuçlarının, genellikle benzer eğilimler gösterdiği gözlenmiştir. MKP Çayı’ndan gelen kirliliğin % 50 arttırılması yönünde oluşturulan senaryo (S1) sonuçları incelendiğinde krom ve nikelin her bir formunda artma oluştuğu görülmektedir. Artma trendi her bir form için farklılık gösterse de izleme süreci ne kadar uzun olursa, artma miktarı o kadar fazla olması muhtemeldir. Aynı durum, MKP Çayı’ndan gelen kirliliğin % 50 azaltılması yönünde oluşturulan senaryo (S2) içinde geçerli olup, izleme süreci ne kadar uzun olursa, kirliliğin azalma miktarının o kadar fazla olması beklenir. Tarımsal sulamadan dönen 171 drenaj sularının toplandığı ve pompa istasyonları aracılığı ile göle ulaşan suların, kirlilik yükünün % 50 azaltılması yönünde oluşturulan senaryo (S3) sonuçları incelendiğinde, krom ve nikelin her bir formunda azalma oluştuğu görülmektedir. Bu azalma miktarı çok yüksek olmasa da, gölde kirliliğin önlenmesi adına mutlaka kontrol altına alınması gereken pompa istasyonları önemli birer kirlilik kaynağıdırlar. Beklenildiği gibi, simülasyon sonuçlarına göre, metal konsantrasyonları, noktasal kaynaklardan gelen kirlilik yüklerinin artması ile artma, azalması ile de azalma trendi göstermiştir. Yine göle önemli etkisi olan Çınarcık tünelinden gelen yükün ihmal edilmesi durumunda, gölün özellikle doğu ucunda (Akçalar Bölgesi) metal konsantrasyonlarının arttığı görülmektedir. Çınarcık Barajı Uluabat kuvvet tünelinden çıkan suyun HES’te enerjisi alındıktan sonra Fadıllı Köyü (Akçalar Bölgesi yakını) yakınlarından göle salınması ile göldeki hidrodinamik yapı önemli ölçüde değişmektedir. Buradan göle ulaşan debi sayesinde, gölde su kalitesini iyileştireceği doğrultusunda vurgulamalar yapılmıştır (Sarmaşık 2012). Bu senaryolama çalışmasında ise özellikle gölün Akçalar kesiminde durağan hidrodinamik koşullar nedeniyle oluşan metal yoğunluğunun nasıl değişeceğini belirlemek amaçlanmıştır. Kuvvet tünelinden, metal yükü barındırmadığı kabul edilerek salınan suyun gölün özellikle Akçalar bölgesindeki durağan alanlarda çözünmüş ve partiküler metal miktarlarını seyrelme yoluyla azaltması beklenirken; suyun oluşturduğu hidrodinamik koşullar sonucu, sedimentteki metal değerlerinde önemli düzeyde farklılıklar beklenmemektedir. Ve sonuçlar göstermektedir ki, Çınarcık tünelinden verilen debinin ihmal edilmesi halinde özellikle gölün doğu ucunda yüksek metal kirliliği oluşacaktır. Aslında bu tünelin göle faydası gölde seyrelme sağlama ve akım koşullarını değiştirerek, kirliliğin daha hızlı bir şekilde Marmara Denizi’ne ulaşmasını sağlamaktır. Kısa süreli yürütülen modelleme çalışmalarında hata payının yüksek çıkması muhtemeldir. Bu nedenle, uzun dönem modelleme çalışmaları uygulanırsa daha başarılı ve gerçekçi sonuçlar elde edilerek, göl yönetimine katkıda bulunulması sağlanacaktır. Bu çalışmada göle gelen sınırlı sayıda kirletici için modelleme çalışması yürütülmüştür. Ancak gölün izlenmesi ve etkili yönetimi açısından, göl çevresi ve havzasında yapılan ve yapılması planlanan tüm faaliyetlerin ve kirleticilerin göz önünde bulundurulması, göl hidrodinamiğine olacak etkilerin incelenmesi, uzun dönem modelleme çalışmalarının yürütülmesi, göl yönetim planının uygulamasında modelleme çalışmalarının etkin şekilde kullanılması önerilmektedir. 172 KAYNAKLAR Akbaş, F., A. Ünlükara, A. Kurunç, U. İpek ve H. Yıldız, 2008. Tokat-Kaz Ova’da Taban Suyu Gözlemlerinin CBS Yöntemleriyle Yapılması ve Yorumlanması. Sulama ve Tuzlanma Konferansı, 12-13 Haziran 2008, Şanlıurfa. Akdeniz, S. 2005. Uluabat Gölü Su Kalitesinin Değerlendirilmesi ve Coğrafi Bilgi Sistemi Ortamında Analizi. Uludağ Üniv. Fen Bil. Enst. Yüksek Lisans Tezi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Bursa. Aksoy, E. ve Özsoy, G. Investigation of multitemporal and use/cover and shoreline changes of the Uluabat Lake Ramsar site using RS and GIS, International Conference on Sustainable Land Use and Management, Çanakkale, Turkey, 13 October 2002. Albek, M., Ü.B. Öğütveren, E. Albek, 2004. Hydrological modeling of Seydi Suyu watershed (Turkey) with HSPF. Journal of Hydrology 285 (2004) 260–271. Alonso, J.J.J., 2010. Heavy metal pollution and sediment transport in the rhinemeuse estuary, using a 2D model Delft3D, Water quality and calamities, Case study Biesbosch. Deltares, (2010). Anonim, 1991. Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği Teknik Usuller Tebliği Ankara. Resmi Gazete, Tarih 7 Ocak 1991 Sayı: 20748. Anonim, 2000. USEPA 2000. Prediction of Sediment Toxicity Usingconsensus- Based Freshwater Sediment Quality Guidelines. Anonim, 2003. Agency for Toxic Substance ve Disease Registry, Toxicological Profile for Heavy Metals U.S. Department of Health and Humans Services, Centres for Diseases Control, Atlanta, GA. Anonim, 2004. Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği. Başbakanlık Çevre Müsteşarlığı, Ankara, Resmi Gazete, Tarih 31 Aralık Cuma 2004 Sayı:25687. Anonim, 2005a. T.C. Tarım ve Köyişleri Bakanlığından Su Ürünleri Yönetmeliği, 09.08.2005 tarihli Resmi Gazete No: 25901. 173 Anonim, 2005b. TS266 Türk Standardı, SULAR - İnsani Tüketim Amaçlı Sular. Nisan 2005. Anonim, 2006a. USEPA National Recommended Water Quality Criteria Correction Office of Water, EPA 822-z-99-001, p. 25. Anonim, 2006b. WHO, A Compendium of Drinking-Water Quality Standards in The Eastern Mediterranean Region. APHA, 1998. Standart Methods for the Examination of Water and Wastewater. American Public Heallth Association, 20th Edn. Washington, D.C. Aydın, A.O., Gülensoy, H, Akıcıoğlu, A., Sakarya, A., 2003. Kolemanitlerdeki Arseniğin Borik Asit ve Boraks Üretimine Etkisi, BAÜ Fen Bil. Enst. Derg, 5-1. Beklioğlu, M. 2007. Role of Hydrology, Nutrients and Fish in Interaction with Global Climate Change in Effecting Ecology of Shallow Lakes in Turkey, Uluslar arası Nehir Havza Yönetimi Kongresi, 22-24 Mart 2007, Antalya. Ben-Dor, E., Singer, A., 1987. Optical Density of Vertisol Clay Suspensions in Relation to Sediment Volumes and Dithionite–Citrate-Bicarbonate-Extractable. Iron, Clay and Clay minerals, 35:4,311-317. Bielecka, M., Kazmierski, J. 2003. A 3D Mathematical Model of Vistula Lagoon Hydrodynamics - General Assumptions and Results of Preliminary Calculations. Yayılı Kirlilik Konferansı, 2003, Dublin, İrlanda. Bradl, H.B., 2005. Heavy Metals in The Environment: Origin, Interaction and Remediation. Elsevier Academic Press. (2005) 269-275. Bremner, J.M., C.S. Mulvaney, 1982. Methods Of Soil Analysis. American Soc. Of Agronomy, Inc., Publisher. 1159 s. Burden, F.R., I. Mckelvıe, U. Förstner, A. Guenther, 2002. Environmental Monitorıng Handbook. McGraw-Hill. New York. p: 88-92. 174 Burton, G.A., 2002. Sediment Quality Criteria Đn Use Around The World. Limnology 3:65–75. Cardoso, G.F. 2005. Introduction of Vegetation in Large Scale Hydrodynamic Models. Degree Project, Department of Water Resources Engineering, TVRL. Chapra, S., 1997. Surface water-quality modeling. The McGraw-Hill Companies, Inc., 844p, New York. Coelho, S., S. Gamito, A. Pe´rez-Ruzafa, 2007. Trophic State of Foz De Almargem Coastal Lagoon (Algarve, South Portugal) Based on The Water Quality and The Phytoplankton Community. Estuarine, Coastal and Shelf Science 71: 218-231. Costello, D.M., G.A. Burton, C.R. Hammerschmidt, E.C. Rogevich, C.E. Schlekat, 2011. Nickel Phase Partitioning and Toxicity in Field-Deployed Sediments. dx.doi.org/10.1021/es104373h | Environ. Sci. Technol. 2011, 45, 5798–5805. Cuong, D., S. Karuppiah ve J.P. Obbard, 2008. Distribution Of Heavy Metals in The Dissolved And Suspended Phase of The Sea-Surface Microlayer, Seawater Column and in Sediments of Singapore’s Coastal Environment. Environ Monit Assess. 138:255–272. Çakmakçı M., Kınacı C., Bayramoğlu M., and Yıldırım Y., 2010. A modeling approach for iron concentration in sand filtration effluent using adaptive neuro-fuzzy model. Expert Systems with Applications 37 (2010) 1369–1373. Çalışkan, A., 2008. Modeling of hydrodynamics and sedimentation in a stratified reservoir: Tahtalı Reservoir, İzmir. İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, İzmir. Çelebioğlu, T.K., 2006. Simulation of Hydrodynamics and Sediment Transport Patterns in Delaware Bay. Drexel University, Doctor of Philosophy (Dr. Thesis). Çelik, G. 2000. Çevre Yönetiminde Ekolojik Risk Değerlendirilmesi ve Uluabat Ramsar Alanı İçin Problem Formülasyonu, Uludağ Üniv. Fen Bil. Enst. Yüksek Lisans Tezi, Bursa. 175 Dargahi, B., Setegn, S.G. 2011. Combined 3D Hydrodynamic and Watershed Modelling of Lake Tana, Ethiopia. Journal of Hyrology. 398: 44-64. Davraz, A., D. Balın, 2016. Çöl (Haydarlı/Afyon) Ovasının Hidrojeolojik ve Hidrojeokimyasal Değerlendirilmesi. AKU J. Sci. Eng. 10, 1-22. Davraz, A., E. Şener, Ş. Şener, S. Varol, 2014. Water Balance of the Eğirdir Lake and the Influence of Budget Components, Isparta,Turkey. Süleyman Demirel University Journal of Natural and Applied Science 18(2), 27-36, 2014. Davutluoğlu, O.I., G. Seçkin, Ç.B. Ersu, T. Yılmaz, B. Sarı, 2011. Heavy metal content and distribution in surface sediments of the Seyhan River, Turkey. Journal of Environmental Management 92 (2011) 2250-2259. Demir, M., Yıldız, N.D., Irmak, M.A., Yılmaz, H., Yılmaz, S., Özer, S. 2011. Sulak Alanların Sürdürülebilirliği için Ekosisteme Bütüncül Yaklaşım: Erzurum Örneği. II. Türkiye Sulak Alanlar Kongresi, 22-24 Haziran 2011, Kırşehir. Dijkstra, J.T., Uittenbogaard, R.E. 2010. Modeling the Interaction between Flow and Highly Flexible Aquatic Vegetation. Water Resources Research, 46, 125-134. Donigian Jr., A.S., 2002. Watershed model calibration and validation: the HSPF experience. Proc. WEF National TMDL Science and Policy. Water Environment Federation, Phoenix, Arizona. Dortch, M.S., M. Zakikhani, S.C. Kim, J.A. Steevens, 2008. Modeling water and sediment contamination of Lake Pontchartrain following pump-out of Hurricane Katrina floodwater. Journal of Environmental Management 87 (2008) 429–442. Dugan, P.J. 1990. Sulak Alanların Korunması- Güncel Konular ve Gerekli Çalışmalar Üzerine Bir İnceleme. Türkçe Çevirisi: DHKD. İstanbul. Dupont, B. 2010. Hydrodynamic Modeling of Lake Winnipeg and the Effects of Hecla Island. Manitoba Üniversitesi, Winnipeng, Kanada. 176 Ebrahimi, N.G., Moghadam, M.F., Kashefipour, S.M., Saneie, M., Ebrahimi, K. 2008. Effects of Flow and Vegetation States on River Roughness Coefficients”, Journal of Applied Sciences, 8(11), 2118-2123. Egon, A., 2009. Hydrodynamics of Lagoon Fringed by a Coral Reef. Delft University of Technology (TUD), Faculty of Civil Engineering, MSc. Thesis. Ekdal, A. 2008. Water quality modeling of Köyceğiz – Dalyan Lagoon. Ph.D. Thesis. İstanbul Technical University, Turkey. Ekdal, A. ve Tanık, A. 2008. Köyceğiz -Dalyan Lagünü Su Kalitesi Modellemesinde Tuzluluk Simülasyonları. İTÜ, Su Kirlenmesi Kontrolü 18(1): 55-64. EPA, 2010. Watershed and Water Quality Modeling Technical Support Center, WASP 7.0 “Transportation” Eğitim Dökümanları Farkas, A., C. Erratico, L. Vigano 2007. Assessment of the environmental significance of heavy metal pollution in surficial sediments of the River Po. Chemosphere 68 (2007) 761–768. Gao, X. ve Li, P. 2012. Concentration and fractionation of trace metals in surface sediments of intertidal Bohai Bay, China. Marine Pollution Bulletin 64 (2012) 1529– 1536. Gibson, G., Carlson, R., Simpson, J., Smeltzer, E., Gerritson, J., Chapra, S., Heiskary, S., Jones, J., Kennedy, R., 2000. Nutrient Criteria Technical Guidance Manual: Lakes and Reservoirs (EPA-822-B00-001). U.S. Environmental Protection Agency, Washington, D.C. U.S. Govt.Printing Office, Washington, DC. Grenville, A.J.C., 2011. Rocks and Their Origins, The Cambridge Manuels of Science and Literature, Cambridge University Press, First Paperback Edition 2011, UK. Güzel, Ç. 2010. Application of swat model in a watershed in Turkey. Environmental Sciences and Engineering. Yüksek Lisans Tezi. Istanbul Technical University Instıtute of science and technology, Istanbul. 177 Hacısalihoğlu İleri S., Karaer F. , Katip A., 2016. Applications of Geographic Information System (GIS) Analysis of Lake Uluabat. Environmental Monitoring and Assessment, 188(6), 1-14, 2016. DOI: 10.1007/s10661-016-5332-1. Hasselaar, R.W., 2012. Development of a generic automated instrument for the calibration of morphodynamic Delft3D model applications. Delft University of Technology (TUD), Faculty of Civil Engineering, MSc. Thesis. Hejzlar, J. ve V. Vyhnalek, 1998. Longitudinal Heterogeneity of Phosphorus and Phytoplankton Concentrations in Deep-valley Reservoirs. Int. Rev. Hydrobiol. Vol: 83, Pg: 139-146. Henke, K., 2009. Environmental Chemistry, Health Threats and Waste Treatment. ISBN: 978-0-470-02758-57. John Wiley & Sons Ltd. pp:575. Henrotte, J., 2008. Implementation, validation and evaluation of a Quasi-3D model in Delft3D. Delft University of Technology, Faculty Civil Engineering and Geosciences. MSc. Thesis. Heuvel, S. 2010. Modelling the Hydrodynamics and Salinity of the Pontchartrain Basin. Yüksek Lisans Tezi, Delft Teknoloji Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği ve Yerbilimleri Fakültesi, Delft, Hollanda. Himesh, S., Rao, C V C, Mahajan, A U., 2000. Calibration and Validation of Water Quality Model (Cae 1 River), CSIR Centre for Mathematical Modelling and Computer Simulation, Technical Report CM 0002, India. Hok-shing L., 2006. The application of numerical modelling in managing our water environment. Erişim Tarihi: 10.11.2011. http://www.science.gov.hk/paper/EPD_HSLee.pdf Hong-Bin, Y., Fan Cheng-Xin, Ding Shi-Ming, Zhang Lu and Zhong Ji-Cheng 2008. Geochemistry of Iron, Sulfur and Related Heavy Metals in Metal-Polluted Taihu Lake Sediments. Pedosphere 18(5): 564–573. 178 Hua, K., P. Ding, Z. Wang, S. Yang, 2009. A 2D/3D hydrodynamic and sediment transport model for the Yangtze Estuary, China. Journal of Marine Systems 77, 114- 136. Ikem, A. ve Egıebor, N.O. 2005. Assessment of Trace Elements in Canned Fishes (Mackerel, Tuna, Salmon, Sardines and Herrings) Marketed in Georgia and Alabama (United States of America). Journal of Food Composition and Analysis Vol: 18 (8), Pg: 771-787. Ikem, A., Egiebor, N.O., Nyavor, K. 2003. Trace Elements in Water, Fish and Sediment form Tuskegee Lake, South eastern USA. Water, Air and Soil Pollution 149: 51-75. İleri, S. 2010. Uluabat Gölü Su ve Sediment Kalitesinin Fiziko-Kimyasal Parametreler Açısından Değerlendirilmesi ve Coğrafi Bilgi Sistemi Ortamında Analizlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, UÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa. Ji, Z.G., 2008. Hydrodynamics and water quality: modeling rivers, lakes and estuaries. Wiley-Interscience, John Wiley & Sons Inc., 676p, Hoboken, New Jersey. Kaçar, B. 1994. Bitki ve Toprağın Kimyasal Analizleri III. Toprak Analizleri. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi. Eğitim Araştırma ve Geliştirme Vakfı Yayınları, p: 3-7. Kaçıkoç, M. 2013. Eğirdir Gölü Hidrodinamik ve Su Kalitesinin Delft3D Modeli ile Modellenmesi. Doktora Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta. Kaçıkoç, M. ve Beyhan, M., 2014. Hydrodynamic and Water Quality Modeling of Lake Eğirdir. Clean-Soil, Air, Water 42(11), 1573-1582. Kannan, S.K., B.P.D. Batvari, K.J. Lee, N. Kannan, R. Krishnamoorthy, K. Shanthi, M. Jayaprakash, 2008. Assessment of heavy metals (Cd, Cr and Pb) in water, sediment and seaweed (Ulva lactuca) in the Pulicat Lake, South East India. Chemosphere 71 (2008) 1233–1240. 179 Karacaoğlu, D. 2000. Uluabat Gölü’nün (Bursa) Fitoplanktonunun Mevsimsel Değişimi. Uludağ Üniv. Fen Bil. Enst. Yüksek Lisans Tezi, s: 1-169, Bursa. Karaer, F., Katip, A., Aksoy, E., Hacısalihoğlu, S., Sarmaşık, S. 2009. Sulak Alanların Önemi, Sorunları ve Uluabat Gölü Bursa, Türkiye Sulak Alanlar Kongresi 81- 87 (1) 2009. Karaer, F., Katip, A., İleri, S., Sarmaşık, S., Aydoğan, N., 2012. Dissolved and Particulate Trace Elements’ Configuration: Case Study from a Shallow Lake, International Journal of Physical Sciences, 8 (24). 1319-1333. Karakurt, O., 2009. Ağır metallerin davranışının ve taşınımının sayısal modelle incelenmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Ens. Yüksek Lisans Tezi. Katip, A. 2010. Uluabat Gölü Su Kalitesinin İzlenmesi, Doktora Tezi, UÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa. Katip, A., Karaer, F., Hacısalihoğlu, S.,Sarmaşık, S., Aydogan, N., Zenginay, S. 2011. Analysis and assessment of trace elements pollution in sediments of Lake Uluabat Journal of Environmental Biology 961-968 33 (2012). Kees, C.E., Farthing, M.W., Mattisy, S.A., Dawson, C.N. 2010. Homogenization and Upscaling of Flow Through Vegeation, XVIII. Uluslar arası Su Kaynakları Kongresi, Barselona. Khandan, N.N., 2002. Modeling Tools for Environmental Engineers and Scientists. CRC Press LLC. p: 28-32. Kocataş, A. 2003. Ekoloji: Çevre Biyolojisi. Ege Üniversitesi Su Ürünleri Fakültesi Yayınları No:51, İzmir. Koçal, M. 2006. Porsuk Barajında Su Kalitesinin Matematik Modelle İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Gebze İleri teknoloji Enstitüsü, Gebze. Kuang, C., L. He, F. Xing, L. Deng, J. Gu, 2009. Numerical Study on the Evolution Process of Polluted Water Cluster in Gonghu, Taihu Lake. Bioinformatics and 180 Biomedical Engineering. ICBBE2009. 3rd International Conference on 11-13 June 2009 p: 1-4. Kurtoğlu, S. 2006. Uluabat Gölü Sedimentinde Bazı Kimyasal Parametrelerin ve Mevsimsel Değişimlerinin Araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, UÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa. Larmaei, M.M., Mahdi, T., Gaskin, S. 2009. Vegetation and Shallow Water Hydraulics, 33. Ulualararası Hidrolik Mühendisliği ve Araştırma Birliği Kongresi: Sürdürülebilir Çevre için Su Mühendisliği, Vancouver. Lewis, W.M. 2009. Ecological Zonation in Lakes: Lake Ecosystem Ecology, Editör: Likens, G.E., Elsevier, sf: 11-17. Lindim, C., Pinho, J.L., Vieira, J.M.P. 2011. Analysis of Spatial and Temporal Patterns in a Large Reservoir Using Water Quality and Hydrodynamic Modeling. Ecological Modelling. 222:2485-2494. Luijendijk, A., 2001. Validation, calibration and evaluation of a Delft3D-FLOW model with ferry measurements. MSc. Thesis. Civil Engineering at Delft University of Technology. Madsen, J. D., Chambers, P. A., James, W. F., Koch, E.W., Westlake, D. F. 2001. The Interaction Between Water Movement, Sediment Dynamics and Submersed Macrophytes. Hydrobiologia 444: 71–84. Manivanan, R., 2008. Water Quality Modelling-Rivers, Streams and Estuaries, New India Publishing Agency, Hindistan, p.34-41. Martorell, V.J., M. D. Galindo-Ria˜no, M.G., Vargas, M.D.G. Castro, 2009. Bioavailability of heavy metals monitoring water, sediments and fish species from a polluted estuary. Journal of Hazardous Materials 162 (2009) 823–836. McCutcheon, S.C., 1989. Water Quality Modeling, Vol-I, Transport and Surface Exchange in Rivers. CRC Press Inc, 344p, Boca Raton, Florida. 181 Mengoni, B., Mosselman, E. 2006. Analysis of Riverbank Erosion Processes: Cecina River, Italy. River, Coastal and Estuarine Morphodynamics: RCEM 2005 – Parker & García (eds), Taylor & Francis Group, London, ISBN 0415392705. Menzel, R. G., Schiebe, F.R., McHenry, J.R., 1985. Sediment Properties and Deposition in Lake Atoka, Oklahoma Proc. Okla. Acad. Sci. 65:45 - 49. Mercan, D.E. 2006. Beyşehir Gölü’nün Hidrodinamik Modellemesi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü. Doktora Tezi. Kasım 2006 İstanbul. Mil-Homens, M., R.L. Stevens, W. Boer, F. Abrantes ve I. Cato, 2006. Pollution History of Heavy Metals on the Portuguese Shelf Using 210Pb-geochronology. Science of the Total Environment Vol: 367 (2006), Pg: 466–480. Mutlu, M., 2010. Arsenic Pollution and Health Risk Assessment in The Groundwater of Simav Plain, Kütahya, Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, FBE. Nguyen, H.L., M. Leermakers, J. Osan, S. Török ve W. Baeyens 2005. Heavy Metals in Lake Balaton: Water Column, Suspended Matter, Sediment and Biota. Science of the Total Environment, 340, 213– 230. Nguyen, H.L., M. Leermakers, J. Osán, S. Török, W. Baeyens, 2005. Heavy Metals in Lake Balaton: Water Column, Suspended Matter, Sediment and Biota. Science of the Total Environment 340, 213-230. Niepelt, A., 2007. Development of interfaces for the coupling of hydrodynamic models for brine discharges from desalination plants. University of Karlsruhe, Institute for Hydromechanics, MSc. Thesis. Özdilek, H.G. 2002. Distribution and Transport of Copper and Lead in the Blackstone River, Massachusets, Worcester Polytechnic Institute. PhD Thesis, Pg: 242- 253, USA. Özen, A. 2006. Role of Hydrology, Nutrients and Fish Predation in Determining the Ecology of a System of Shallow Lakes. Yüksek Lisans Tezi, ODTÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara. 182 Parajuli, P.B., Nelson, N.O., Frees, L., Menkin, K.R., 2008. Calibration and Validation of AnnAGNPS and SWAT Models in Agricultural Watersheds in CEAP South South-central Kansas.USDA-CSREES, Ulusal Su Konferansı, 3-7 Şubat 2008, Sparks, NV. Partanen, S. ve Hellsten, S. 2005. Changes of Emergent Aquatic Macrophyte Cover in Seven Large Boreal Lakes in Finland With Special Reference to Water Level Regulation. Fennia 183: 1, 57–79. Peters, J.A., Lodge, D.M. 2009. Littoral Zone: Lake Ecosystem Ecology, Editör: Likens, G.E., Elsevier, sf: 11-17. Radojevic, M., N. Bashkin, 1999. Practical Environmental Analysis. The Royal Society of Chemistry, UK. 466 p. Ramos, T.B., Šimunek, J., Goncalves, M.C., Martins, J.C., Prazeres, A., Castanheira, N.L., Pereira L.S., 2011. Field evaluation of a multicomponent solute transport model in soils irrigated with saline waters. Journal of Hydrology 407 (2011) 129–144. Richards, D.J. ve B.R Allenby, 2003. Information Systems and the Environment, http://site.ebrary.com/lib/deulibrary/Doc. Erişim Tarihi: 15.09.2014. Sarmaşık, S. 2012. Uluabat Gölü Hidrodinamik Modellemesi. Yüksek Lisans Tezi, UÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa. Sheffer, M. 2004. Ecology of Shallow Lakes: Population and Community Biology Series, Kluwer Academic Publishing. Singh, A., P. C. Srivastava, P. Srivastava, 2008. Relationships of Heavy Metals in Natural Lake Waters with Physico-chemical Characteristics of Waters and Different Chemical Fractions of Metals in Sediments. Water Air Soil Pollut. 188:181– 193. Singh, K.P., D. Mohan, V.K. Singh, A. Malik, 2005. Studies on distribution and fractionation of heavy metals in Gomti river sediments—a tributary of the Ganges, India. Journal of Hydrology 312 (2005) 14–27. 183 Spaulding, M., Swanson, C., Mendelsohn, D., 2000. Application of qualitative model- data calibration measures to assess model performance. Estuarine and Coastal Modeling: Proceedings of the 6th International Conference, Spaulding, M.L. and Butler, H.L. (Eds.), ASCE, 3-5 November, New Orleans, Louisiana, 843–867. Stelling, G. S., 1984. On the Construction of Computational Methods for Shallow Water Flow Problems. Tech. Rep. 35, Rijkswaterstaat. Stojanovica, A., D. Kogelniga, B. Mittereggera, D. Maderb, F. Jirsaa, R. Krachlera, R. Krachler, 2009. Major and trace element geochemistry of superficial sediments and suspended particulate matter of shallow saline lakes in Eastern Austria. Chemie der Erde 69 (2009) 223–234 . Stumm,W., J. Morgan, 1996. Aquatic Chemistry: An Introduction Emphasizing Chemical Equilibria in Natural Water, third ed. Wiley, New York. Şanlı, A.S., A. Doğan, 2015. Development of optimum dynamic management model of Beyşehir Lake. Journal of Engineering and Natural Sciences Sigma 33, 144-156. Taillefert, M., J.F. Gaıllard, 2002. Reaktive Transport Modeling of Trace Elements in the Water Column of A Stratified Lake: Iron Cycling and Metal Scavenging. Journal of Hydrology. 256:16-34. Taşdemir, Y., C. Kural, S. S. Cindoruk., N. Vardar. 2006. Assessment of Trace Element Concentrations and Their Estimated Dry Deposition Fluxes in an Urban Atmosphere. Atmospheric Research, 81: 17– 35. Thibodeaux, L.J., 1996. Environmental Chemodynamics: Movement of Chemicals in Air, Water and Soil. John Willey & Sons Publications Second Edition., pp: 593. Thomann, R.V., Mueller, J.A., 1987. Principle of Surface Water Quality Modelling and Control, Herper Collins, 644p, New York, NY. Türkmen, A. 2003. İskenderun Körfezi’nde Deniz Suyu, Askıdaki Katı Madde, Sediment ve Dikenli Taş İstiridyesi’nde Oluşan Ağır Metal Birikimi Üzerine Araştırma. Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Erzurum, s: 152-158. 184 USEPA, 1999. Protocol for developing nutrient TMDLs. Office of Water, EPA 841- B- 99-007, 135p. Ünal, H., H.S. Başkaya, 1981. Toprak Kimyası. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, pp: 218. 270. Varol, M. ve Şen, B. 2012. Assessment of nutrient and heavy metal contamination in surface water and sediments of the upper Tigris River, Turkey. Catena 92, 1-10. Vicente-Martorell, Juan J., María D. Galindo-Ria˜no, Manuel García-Vargas, María D. Granado-Castro, 2009. Bioavailability of heavy metals monitoring water, sediments and fish species from a polluted estuary. Journal of Hazardous Materials 162 (2009) 823–836. Wallsten, M. Ve Forsgren, P.O. 1989. The Effects of Increased Water Level on Aquatic Macrophytes. J. Aquat. Plant Manage. 27:32-37. Wang, P.F., Wang, C. 2011. Numerical Modelling for Flow Through Submerged Vegetation Regions in a Shallow Lake. Journal of Hydrodynamics. 23(2):170-178. WL / Delft Hydraulics, 2010a. User Manual Delft3D-FLOW, v 3.14. WL / Delft Hydraulics, Delft Hydraulics, Delft, The Netherlands. WL / Delft Hydraulics, 2010b. User Manual Delft3D-WAQ, v 4.03. WL / Delft Hydraulics, Delft Hydraulics, Delft, The Netherlands. WL / Delft Hydraulics, 2010c. User Manual Open Processes Library, v 0.99. WL / Delft Hydraulics, Delft Hydraulics, Delft, The Netherlands. Wool, T.A., Ambrose, R.B., Martin, J.L., Comer, E.A., 2001. Water Quality Analysis Simulation Program (WASP) Version 6.0 User’s Manual, U.S. Environmental Protection Agency, Atlanta, GA. Wu, W., Wang, S.S.Y., 2006. Formulas for Sediment Porosity and Settling Velocity, Journal of Hydraulic Engineering, 132: (2006). 185 Yang, Z., Wang, Y., Shen, Z., Niu, J., Tang, Z. 2009. Distribution and Speciation of Heavy Metals in Sediments from the Mainstream, Tributaries, and Lakes of the Yangtze River Catchment of Wuhan, China. J. of Hazardous Materials 166:1186-1194. Yenilmez, F. 2007. Modeling The Water Quality in Uluabat Lake. Yüksek Lisans Tezi. Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara. Yomralıoğlu, T. 2000. Coğrafi Bilgi Sistemleri Temel Kavramlar ve Uygulamalar. İber Ofset, 2. Baskı, Trabzon. Yomralıoğlu, T. ve M. Akça, 2002. Çevresel Bilgi Sistemleri İçin Model Altlık Tasarımı, Trabzon Değirmendere Havzası Örneği. Kent Bilgi Sistemleri Uygulama Sempozyumu. Yüzeysel Su Kalitesi Yönetimi Yönetmeliği, 2012. Resmi Gazete, Tarih: 30 Kasım 2012, Sayı: 28483, Ankara. 186 ÖZGEÇMİŞ Adı Soyadı :Saadet İLERİ HACISALİHOĞLU Doğum Yeri ve Tarihi : BURSA / 01.10.1984 Yabancı Dili :İngilizce Eğitim Durumu (Kurum ve Yıl) Lise : Bursa Kız Lisesi - 2001 Lisans : Uludağ Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü - 2006 Yüksek Lisans : Uludağ Üniversitesi Çevre Müh. ABD Çevre Bilimleri Bilim Dalı - 2010 Çalıştığı Kurum/Kurumlar ve Yıl : Uludağ Üniversitesi Çevre Mühendisliği /2011 İletişim (e-posta) : sileri@uludag.edu.tr Yayınları : 1) Katip A., Karaer F., Başkaya H.S., İleri S., Sarmaşık S. Fraction distribution and risk assessment of heavy metals and trace elements in sediments of Lake Uluabat. Environ Monit Assess 5399–5413, 184, 2012. 2) Katip A., Karaer F., İleri S., Sarmaşık S., Aydogan N., Zenginay S. Analysis and assessment of trace elements pollution in sediments of Lake Uluabat. Journal of Environmental Biology 961-968, 33, 2012. 3) Karaer F., Katip A., İleri S., Sarmaşık S., Aksoy E., Öztürk C. The Spatial and Temporal Changes in Water Quality Parameters of a Shallow Lake. Environmental Engineering and Management Journal October 2015, Vol.14, No. 10, 2263-2274. 4) Katip A., Karaer F., İleri S., Sarmaşık, S. Uluabat Göl’ünde iz metallerin askıda katı madde ile su arasındaki dağılımının araştırılması. Journal of The Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University Vol 28, No 4, 865-874, 2013. 5) Katip A., İleri S., Karaer F. Determination of Trophic State in Lake Uluabat (Bursa-Turkey) Ekoloji 24, 97, 24-35, 2015. 6) İleri S., Karaer F. Removal of Acute Toxicity with Ozonation in Textile Plant Waste Water. Journal of Biological & Environmental Sciences 1-8, (7) 2013. 187 7) Karaer F., Katip A., İleri S., Sarmaşık S., Aydoğan N. Dissolved and particulate trace elements’ configuration: case study from a shallow lake. International Journal of Physical Sciences 1319-1333, 8, 2013. 8) Katip A., Karaer F., İleri S., Onur, S. Akçalar (Musa) Deresi azot ve fosfor yüklerinin mevsimsel değişimi ve Uluabat Gölü’ne etkisi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi 71-78 2 (18) 2013. 9) Katip A., Özengin N., İleri S., Elmacı A., Karaer F. Uluabat Gölü’nde Sudaki İz Element Kirliliğinin Zamansal Değişiminin (2003-2004 ve 2008-2009) İzlenmesi. Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering 85-95, 19, 2014. 10) İleri S., Karaer F., Katip A.,Onur S. Sığ Göllerde Su Kalitesi Değerlendirmesi, Uluabat Gölü Örneği Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering 19(1), 49-57, 2014. 11) İleri S., Karaer F., Katip A., Onur S., Aksoy E. Assessment of Some Pollution Parameters with Geographic Information System (GIS) in Sediment Samples of Lake Uluabat, Turkey. Journal of Biological and Environmental Sciences, 8(22), 19-28, 2014. 12) İleri S., Karaer F. Tekstil İşletmesi Atık sularında Fenton Prosesi İle Akut Toksisite Giderimi. Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering and Architecture 1-10, 16, 2011. 13) Katip A., Karaer F., Hacısalihoğlu S., The role of different kinds of particles on heavy metals in Lake Uluabat sediments. Environmental Forensics Journal 17(3), 263-273, 2016. DOI: 10.1080/15275922.2016.1177751. 14) Hacısalihoğlu İleri S., Karaer F. , Katip A. Applications of Geographic Information System (GIS) Analysis of Lake Uluabat. Environmental Monitoring and Assessment, 188(6), 1-14, 2016. DOI: 10.1007/s10661-016-5332-1. 15) Hacısalihoğlu İleri S., Karaer F. Relationships of heavy metals in water and surface sediment with different chemical fractions in Lake Uluabat, Turkey. Polish Journal of Environmental Science 25(5), 2016. 16) Hacısalihoğlu İleri S., Karaer F. Evaluation of Water Quality in Eutrophic Shallow Lakes: Case Study on Uluabat Lake, Turkey. Ekoloji, 2015 (Değerlendirme aşaması). 17) Karaer F., Karademirler İ., Çırak A., Atalay T., Topaloğlu Y., Süren C., Cengiz T., Çoğal İ., Tekcan M., Kuybu E., Katip A., Sarmaşık S., İleri S. “Sürdürülebilir Su Yönetimi ve Endüstrilere Yönelik Göstergeler”, 3. Uluslararası Bursa Su Kongresi ve Sergisi, Bursa-Türkiye 464-471, Mart 2013. 18) Karaer F., Katip A., Aksoy E., İleri S., Sarmaşık S. “Sulak Alanların Önemi, Sorunları ve Uluabat Gölü” Türkiye Sulak Alanlar Kongresi, Bursa-Türkiye 81-87, Mayıs 2009. 188 19) Sarmaşık S., Karaer F., Katip A., İleri S., Aksoy E. “Uluabat gölü su ve sedimentinde bazı ağır metallerin coğrafi bilgi sistemi ile değerlendirilmesi” 9. Ulusal Çevre Mühendisliği Kongresi, Samsun-Türkiye 101-108, Ekim 2011. 20) İleri S., Karaer F. “Karacabey Çevre Sorunları” Karacabey Sempozyumu, Bursa- Karacabey , Ekim 2015. 21) Katip A., Özengin N., İleri S., Elmacı A., Karaer F. “Uluabat Gölü'nde Sudaki İz Element Kirliliğinin Zamansal Değişiminin (2003-2004 ve 2008-2009) İzlenmesi”, VI. Ulusal Limnoloji Sempozyumu, Bursa-Türkiye 61-67, Ağustos 2014. 22) İleri S., Karaer F. “Uluabat Gölü Su Kalitesinin Yıllara Göre Değişimi” Eskikaraağaç 11. Leylek Festivali, Bursa-Türkiye, Mayıs 2015. 23) Karaer F., Katip A., İleri S., Sarmaşık S., Aksoy E., Özsoy G. “Uluabat Gölü Su Kalitesinin Modellenmesinde Ağır Metal ve Bazı İz Elementlerin Değerlendirilmesi” Uludağ Üniversitesi I. Bilgilendirme ve Ar-Ge Günleri Poster Bildiri, Bursa-Türkiye, Kasım 2011. 24) Karaer F., Katip KÜÇÜKBALLI A., İleri S.,Sarmaşık S. Aksoy E., Özsoy G. “Ağır Metal ve İz element Kirliliğinin Sığ Göllerde Modellenmesi ve Ekolojik Etkisi” Uludağ Üniversitesi I. Bilgilendirme ve Ar-Ge Günleri Poster Bildiri, Bursa- Türkiye, Kasım 2011. 25) İleri S., Karaer F., Katip A. “Tekstil İşletmesi Atık Sularında Fenton Prosesi ile Akut Toksisite Giderimi” Uludağ Üniversitesi IV. Bilgilendirme ve Ar-Ge Günleri Poster Bildiri, Bursa-Türkiye, Kasım 2014. 26) İleri S., Karaer F., Katip A. “Sığ Göllerde Su ve Sediment Kalitesi Değerlendirme; Uluabat Gölü Örneği” Uludağ Üniversitesi IV. Bilgilendirme ve Ar-Ge Günleri Poster Bildiri, Bursa-Türkiye, Kasım 2014. 27) Karaer F., Katip A., İleri S.,Onur S. “İklim Değişikliği ve Kentlerde Su Yönetimi” Uludağ Üniversitesi IV. Bilgilendirme ve Ar-Ge Günleri Poster Bildiri, Bursa- Türkiye, Kasım 2014. 28) Karaer F., Hacısalihoğlu İleri S. “Adoption and Improvement of Urban Sustainable Development Principles” I. Uluslararası Şehir, Çevre, Sağlık Kongresi, Kuzey Kıbrıs, Mayıs 2016. 29) Karaer F., Hacısalihoğlu İleri S. “Uluabat Gölü Su ve Sediment Kalitesinin Değerlendirilmesi” Eskikaraağaç 12. Leylek Festivali, Bursa-Türkiye, 3-5 Haziran 2016. 189