ALİAĞA KÖRFEZİ (İZMİR) SEDİMANLARINDA AĞIR METAL KİRLİLİĞİNİN TESPİTİ
DETERMINATION OF HEAVY METAL CONTAMINATION OF ALIAGA BAY’S (IZMIR) SEDIMENTS
Serkan PALAS
PROF. DR. Dilek TÜRER Tez Danışmanı
Hacettepe Üniversitesi
Lisansüstü Eğitim – Öğretim Sınav Yönetmeliğinin Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı İçin Öngördüğü
YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak hazırlanmıştır.
i
ÖZET
ALİAĞA KÖRFEZİ (İZMİR) SEDİMANLARINDA AĞIR METAL KİRLİLİĞİNİN TESPİTİ
Serkan PALAS
Yüksek Lisans, JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ Bölümü Tez Danışmanı: Prof. Dr. Dilek TÜRER
Mayıs 2019, 145 sayfa
Ege Denizi’nde yer alan ve yoğun endüstriyel faaliyetlerin çevrelediği Aliağa Körfezi’nin deniz sedimanlarında ağır metal birikiminin ve yayılımının, kirliliğe sebep olması muhtemel antropojenik ve jeolojik faktörlerin araştırılması amacıyla MTA Selen Araştırma Gemisi ile deniz içinden 3 adet gravite karot ve 15 adet yüzey sediman örneği alınmıştır. Örnekler üzerinde jeokimyasal (Fe, Al, Zn, Mn, As, Cr, Cu, Co, Ni, Pb, Mo, V), mineralojik, tane boyu, karbon, manyetik duyarlılık analizleri yapılarak parametrelerin birbirleri ile olan ilişkileri istatiksel yöntemler ile incelenmiştir.
Sedimanlarda olası kirliliğin derecesinin tespiti için dünya ortalama şeyl metal konsantrasyon değerleri, temel değerler olarak kullanılarak Zenginleşme Faktörü (Ef), Jeobirikim İndeksi (Igeo), Kirlilik Faktörü (Cf) ve Kirlilik Yükü İndeksi (PLI) hesaplanmıştır. Ef değerlerine göre yüzey örnekleri, Mo için önemli derecede zenginleşmeye varan değerler gösterirken As ve Pb için minumum ve orta derecede zenginleşme göstermiştir. Diğer metaller için ise örneklerde minumum düzeyde zenginleşme söz konusudur. Igeo değerlerine göre yüzey örnekleri, Mo için orta derecede kirlenmeye varan değerler gösterirken As ve Pb için kirlenmemiş ve kirlenmeye başlamış sınıflarını gösteren değerler almıştır. Örnekler, diğer metaller için ise kirlenmemiş sınıfındadır. Cf değerlerine göre yüzey örnekleri, Mo için orta ve önemli derecede kirlenme gösterirken Pb için tüm örneklerde orta derecede kirlenme, As ve Cr için az ve orta derecede kirlenme göstermiştir. PLI değerlerine göre yüzey örnekleri, kirlenmemiş
ii
sınıfındadır. Karot örnekleri ise Ef değerlerine göre As, Pb ve Mo için orta derecede zenginleşmeye varan değerler göstermiştir. Igeo değerlerine göre ise sadece AKRT 01 karotunda Pb ve Mo için orta derecede kirliliğe varan değerler görülürken, As için tüm karotlar kirlenmemiş ve kirlenmeye başlamış sınıflarını göstermektedir. Körfezin batı kesiminde elde edilen yüksek metal değerlerini gemi söküm ve rafineri ile ilişkilendirmek mümkün iken körfez çıkışının doğu tarafında ölçülen değerleri endüstriyel ve evsel atıkların deşarj edildiği Güzelhisar Deresi’nin taşıdığı malzemelerle ilişkilendirmek mümkündür. Aliağa bölgesindeki volkanik kayaçların As ve Pb içeriklerinin ortalama kabuk değerleri ile karşılaştırıldıklarında görece yüksek olması ve özellikle bölgedeki termal suların yüksek As içermesi bölgede jeolojik etkinin de önemli olduğunu göstermektedir. Ayrıca ağır metallerin TOK, silt ve kil içeriği ile genellikle pozitif bir korelasyon gösterirken kum ve çakıl içeriği ile genellikle negatif bir korelasyon göstermesi ağır metallerin ince taneli sedimanlar ve organik maddelerce tutulduğunu işaret etmektedir.
Anahtar Kelimeler: Aliağa, Ağır Metal, Sediman, Zenginleşme Faktörü, Jeobirikim İndeksi, Kirlilik Faktörü, Kirlilik Yükü İndeksi
iii
ABSTRACT
DETERMINATION OF HEAVY METAL CONTAMINATION OF ALIAGA BAY’S (IZMIR) SEDIMENTS
Serkan PALAS
Master Degree, Department of Geology Engineering Advisor: Prof. Dr. Dilek TÜRER
May 2019, 145 pages
In order to investigate the heavy metal accumulation and distribution, the anthropogenic and geological factors that are likely to cause pollutionin the marine sediments of the Aliaga Bay, which is located in Aegean Sea and surrounded by intensive industrial activities, 3 gravity cores and 15 surface sediments were taken from the sea with MTA Selen Research Ship. Geochemical (Fe, Al, Zn, Mn, As, Cr, Cu, Co, Ni, Pb, Mo, V), mineralogical, grain size, carbon and manyetic susceptibility analysis were performed on the samples and the relationship between the parameters were investigated using statistical methods. In order to determine the possible pollution levels in sediments, by using the world average shale metal concentrations as backgroundvalues, Enrichment Factor (Ef), Geo-accumulation Index, Contamination Factor (Cf) and Pollution Load Index (PLI) were calculated. According to Ef values, while surface samples showed values reaching up to significant enrichment values for Mo and they showed minimum and moderate enrichment for As and Pb. For other metals, there was a minimum enrichment in the samples. According to the Igeo values, the surface samples showed values reachig up to moderate pollution values for Mo, whereas values for As and Pb showed unpolluted and from unpolluted to moderately polluted classes. For the other metals, samples were in the unpolluted class. According to the Cf values, while surface samples showed moderate and significant contamination for Mo, they all showedmoderate contamination for Pb, and low and moderate contamination for As and Cr. According to PLI values, the surface sediments were in unpolluted class. Core
iv
samples showed values reaching up to moderate enrichment values for As, Pb and Mo according to Ef values. According to the Igeo values, only in AKRT 01 core, values reaching up to moderate pollution for Pb and Mo were seen, for As, all cores showed unpolluted and from unpolluted to moderately polluted classes. While it is possible to relate the high metal values obtained in the western part of the bay with the ship dismantling facilities and refinery, it is possible to relate the values measured on the eastern side of the bay exit, with the materials carried by Güzelhisar Creek where industrial and domestic wastes are discharged. The fact that As and Pb contents of the volcanic rocks in the Aliağa region are relatively high compared to the average crust values and that the thermal waters in the region contain high As indicate that the geological effect is also important in the region. In addition, heavy metals generally show a positive correlation with TOC, silt and clay content, whereas sand and gravel content generally show a negative correlation, indicating that heavy metals are retained by fine- grained sediments and organic materials.
Keywords: Aliaga, Heavy Metal, Sediment, Enrichment Factor, Geo-Accumulation index, Contamination Factor, Pollution Load Index
v
TEŞEKKÜR
Çalışma sırasında bana yol gösteren, deneyimi ve bilgisiyle her konuda destek olan değerli danışmanım Prof.Dr. Dilek TÜRER’e,
Tezi oluşmasında gerekli desteği veren MTA Genel Müdürlüğü personellerinden Dr.
Özden İLERİ, Dr. Füsun YİĞİT FETHİ, Dr. Şükrü YURTSEVER, Dr. Özgür DEMİRCİ’ye
Veri toplanmasında sırasında yardımlarını gördüğüm MTA Selen Araştırma Gemisi personeline,
Laborotuvar çalışmaları ve analizler kısmında katkı veren MTA Maden Analizleri Dairesi Başkanlığı personeline,
Son olarak tez çalışması boyunca destek ve fedakarlıkta bulunan eşim Ebru PALAS ve kızım Defne PALAS’a
Teşekkür ederim.
Serkan PALAS
vi
İÇİNDEKİLER
ÖZET... ... i
ABSTRACT ... iii
TEŞEKKÜR ... v
İÇİNDEKİLER ... vi
ÇİZELGELER DİZİNİ ... ix
ŞEKİLLER DİZİNİ ... xi
SİMGELER VE KISALTMALAR LİSTESİ ... xv
1.GİRİŞ. ... 1
1.1.Amaç ve Kapsam ... 2
1.2. Çalışma Alanı ... 2
1.3. Çalışma Alanı ve Çevresinin Jeolojisi ... 4
1.3.1. Dikili Grubu ... 5
1.3.2. Zeytindağ Grubu ... 6
1.3.3. Kocaçay Formasyonu ... 7
1.3.4. Güncel Çökeller ... 7
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR ... 8
3.MATERYAL ve YÖNTEM ... 18
3.1. Saha Çalışmaları...18
3.2. Laboratuvar Çalışmaları...22
3.2.1. Tane boyu analizi...24
3.2.2. Toplam Organik Karbon (TOK) ve Toplam İnorganik Karbon (TİK) Analizleri25 3.2.3. XRF Analizleri...26
3.2.4. ICP-OES Analizleri...27
3.2.5. Dağılım Haritalarının Oluşturulması...27
3.2.6. XRD (Detay Kil Analizleri) ... ...28
3.2.7. Manyetik Duyarlılık (Ms) Analizi ... 28
vii
3.3. Ağır Metal Kirliliğinin Derecesinin Belirlenmesi ... 28
3.3.1. Zenginleşme Faktörünün (Ef) Hesaplanması ... 28
3.3.2. Jeobirikim İndeksinin (Igeo) Hesaplanması ... 29
3.3.3. Kirlilik Faktörünün (Cf) Hesaplanması ... 30
3.3.4. Kirlilik Yükü İndeksinin (PLI) Hesaplanması ... 31
4.BULGULAR ve DEĞERLENDİRMELER ... 32
4.1. Yüzey ÖrneklerininTane Boyu Analizi ... 32
4.2. Yüzey Örneklerinin Karbon ve Su İçeriği ... 39
4.3. Yüzey Örneklerinin Mineralojisi ... 43
4.4. Yüzey Örneklerinin Majör Oksit ve Ağır Metal İçeriklerinin Değerlendirilmesi ... 45
4.4.1 Majör Oksitlerin Değerlendirilmesi ... 46
4.4.2. Yüzey Örneklerinde Ağır Metallerin Konsantrasyonları, Zenginleşme Faktörleri (Ef) ve Jeobirikim İndeksleri (İgeo) ... 54
4.4.2.1. Arsenik (As) ... 59
4.4.2.2. Kurşun (Pb) ... 62
4.4.2.3. Krom (Cr) ... 65
4.4.2.4. Kobalt (Co) ... 68
4.4.2.5. Nikel (Ni) ... 70
4.4.2.6. Bakır (Cu) ... 72
4.4.2.7. Çinko (Zn) ... 74
4.4.2.8. Molibden (Mo) ... 76
4.4.2.9. Mangan (Mn) ... 79
4.4.2.10. Vanadyum ... 81
4.4.2.11. Demir ... 83
4.4.3. Yüzey Örneklerinin Kirlilik Faktörleri (Cf) ve Kirlilik Yükü İndeksleri (PLI) ... 85
4.5. Karotların Litolojisi, Tane Boyu Dağılımı ve Manyetik Duyarlılığı ... 87
4.5.1 AKRT 01 Karotu ... 87
viii
4.5.2. AKRT 02 Karotu ... 90
4.5.3. AKRT 03 Karotu ... 93
4.6. Karotların Karbon, Su, Ağır Metal İçerikleri, Zenginleşme Faktörleri (Ef) ve Jeobirikim İndeksleri (İgeo) ... 96
4.6.1. Karotların Karbon ve Su İçeriği ... 96
4.6.2. KarotlarınAğır Metal İçerikleri, Zenginleşme Faktörü (Ef) ve Jeobirikim İndeksleri (İgeo)...99
4.7. Karotların Ağır Metal İçerikleri ile Manyetik Duyarlılıklarının Karşılaştırılması 117 4.8. Yüzey Örnekleri ve Karotlarda Parametrelerin İstatistiksel Olarak Değerlendirilmesi ... 118
5. GENEL SONUÇLAR VE ÖNERİLER ... 133
KAYNAKÇA ... 137
TEZ ÇALIŞMASI ORJİNALLİK RAPORU ... 144
ÖZGEÇMİŞ ... 145
ix
ÇİZELGELER DİZİNİ
Çizelge 1. MTA Selen araştırma Gemisinin Teknik Özellikleri ... 19
Çizelge 2. Yüzey örneklerininkoordinatları ve alındıkları su derinlikleri ... 21
Çizelge 3. Karotların koordinatları, alındıkları su derinliği ve uzunlukları ... 21
Çizelge 4. Analizi yapılan metallerin dedeksiyon limitleri ve analiz hata oranları ... 27
Çizelge 5 .Yüzey sedimanlarının özellikleri ve fiziksel tanımlamaları ... 32
Çizelge 6. Çalışma alanında yüzey örneklerinin kil, silt, kum ve çakıl tane boyu içerikleri ... 33
Çizelge 7. Çalışma alanında yüzey örneklerinin toplam organik karbon (TOK), toplam inorganik karbon (TİK), toplam karbon (TK) ve su içerikleri ... 41
Çizelge 8. Yüzey örneklerinin mineralojik tanımlamaları ... 44
Çizelge 9. Yüzey örneklerinde majör oksitleri konsantrasyon değerleri ... 45
Çizelge 10. Yüzey örneklerinde metal konsantrasyonları ... 46
Çizelge 11. Yüzey elementlerinin Zenginleşme Faktörü (Ef) ve Jeobirikim İndeksi (İgeo) değerleri ... 56
Çizelge 12. Yüzey örneklerinin ağır metal bakımından Kirlilik Faktörü (Cf) değerleri 85 Çizelge 13. Yüzey örneklerinin ağır metal bakımından Kirlilik Yükü İndeksi (PLI) değerleri ... 87
Çizelge 14. AKRT 01 karotunun derinlik boyunca Zenginleşme Faktörü (Ef) değerleri...105
Çizelge 15. AKRT 01 karotunun derinlik boyunca Jeobirikim İndeksi (Igeo) değerleri ... 107
Çizelge 16. AKRT 02 karotunun derinlik boyunca Zenginleşme Faktörü (Ef) değerleri ... 109
Çizelge 17. AKRT 02 karotunun derinlik boyunca Jeobirikim indeksi (Igeo) değerleri ... 111
Çizelge 18. AKRT 03 karotunun derinlik boyunca Zenginleşme Faktörü (Ef) değerleri ... 113
x
Çizelge 19. AKRT 03 karotunun derinlik boyunca Jeobirikim İndeksi (Igeo)
değerleri ... 115
Çizelge 20. Yüzey örneklerine ait temel istatistik verileri ... 118
Çizelge 21. AKRT 01 karotuna ait temel istatistik verileri ... 119
Çizelge 22. AKRT 02 karotuna ait temel istatistik verileri ... 119
Çizelge 23. AKRT 03 karotuna ait temel istatistik verileri ... 120
Çizelge 24. Yüzey örneklerine (grab) ait ağır metal konsantrasyonları ve diğer parametreleri içeren Pearson korelasyon katsayıları ... 122
Çizelge 25. AKRT01 karotuna ait ağır metal konsantrasyonları ve diğer parametreleri içeren Pearson korelasyon katsayıları ... 123
Çizelge 26. AKRT 02 karotuna ait ağır metal konsantrasyonları ve diğer parametreleri içeren Pearson korelasyon katsayıları ... 124
Çizelge 27. AKRT 03 karotuna ait ağır metal konsantrasyonları ve diğer parametreleri içeren Pearson korelasyon katsayıları ... 125
xi
ŞEKİLLER DİZİNİ
Şekil 1. Çalışma bölgesinin yer bulduru haritası...……3
Şekil 2. Çalışma alanının batimetri ve yükseklik haritası [2’den değiştirilerek] ... 4
Şekil 3. Aliağa Körfezi ve çevresinin jeoloji haritası [17’den değiştirilerek] ... 7
Şekil 4. Örnekleme istasyonları ... 18
Şekil 5. a) Yüzey örnekleme işleminde grab içine sediman alma işlemi; b) Alınan sedimanı numune poşetine alma işlemi; c) Gravite yöntemi ile karot alma işlemi; d) Alınan karotun karotiyerden çıkarma işlemi ... 20
Şekil 6. Karot işlemleri, a) ve b)Karot numunesinde manyetik süseptibilite ölçme işlemi,c) Yarılanmış karot numunesi,d) Karot numunesinden örnekleme işlemi, e) ve f) Numunelerin etüvde kurutma işlemi ve kurutulduktan sonraki hali... 23
Şekil 7.a) Numunelerin behere alınma işlemi, b) Havanda dövme işlemi, c) Dövülen numunenin etiketlenerek jeokimyasal ve mineralojik analize hazırlanması, d) Manyetik karıştırıcı ile sodyum hegza meta fosfat (NaPO3 )6 hazırlama işlemi, e) Tane boyu analizi yapılacak numunenin yıkanarak kil ve silt boyutuna indirme işlemi, f) Kil ve silt boyutuna indirilen numunenin Masterizer 3000 cihasında tane boyunun ölçümesi işlemi...25
Şekil 8. a) Kül fırını b) Numunenin desikatörde neminin alınması işlemi c) Numunenin yakılması işlemi d) Yandıktan sonra numunenin son hali ... 26
Şekil 9. Aliağa Körfezi boyunca kil boyu malzeme dağılım haritası ... 34
Şekil 10. Aliağa Körfezi boyunca silt boyu malzeme dağılım haritası ... 35
Şekil 11. Aliağa Körfezi boyunca kum boyu malzeme dağılım haritası ... 36
Şekil 12. Aliağa Körfezi boyunca çakıl boyu malzeme dağılım haritası ... 37
Şekil 13. Ege Denizi mevsimsel akıntıları. B- İlkbahar mevsimi, C-Yaz mevsimi, D- Sonbahar mevsimi, E-Kış Mevsimi [70-71’den değiştirilerek]. ... 38
Şekil 14. Yüzey örneklerinin Folk Tane Boyu Sınıflandırma Sistemine göre üçgen diyagramı ... 39
Şekil 15. Yüzey örneklerinde silt ve su içerikleri arasındaki ilişki ... 40
xii
Şekil 16. Aliağa Körfezi boyunca Toplam Organik Karbon dağılım haritası ... 42
Şekil 17. Aliağa Körfezi boyunca yüzey sedimanlarının sahip olduğu su içeriğinin dağılım haritası ... 43
Şekil 18. Aliağa Körfezi boyunca yüzde cinsinden CaO konsantrasyon dağılımı ... 47
Şekil 19. Aliağa Körfezi boyunca yüzde cinsinden SiO2 konsantrasyon dağılımı ... 48
Şekil 20. Aliağa Körfezi boyunca yüzde cinsinden TiO2 konsantrasyon dağılımı ... 49
Şekil 21. Aliağa Körfezi Boyunca Yüzde cinsinden K2O konsantrasyon dağılımı ... 50
Şekil 22. Aliağa Körfezi boyunca yüzde cinsinden MgO konsantrasyon dağılımı ... 51
Şekil 23. Aliağa Körfezi Boyunca Yüzde cinsinden Na2O konsantrasyon dağılımı ... 52
Şekil 24. Aliağa Körfezi Boyunca Yüzde cinsinden Fe2O3 konsantrasyon dağılımı ... 53
Şekil 25. Aliağa Körfezi Boyunca Yüzde cinsinden Al2O3 konsantrasyon dağılımı ... 54
Şekil 26. Yüzey örneklerinin Zenginleşme Faktörüne göre derecelendirilmesi ... 57
Şekil 27. Yüzey örneklerinin Jeobirikim indeksine göre derecelendirilmesi ... 58
Şekil 28. Aliağa’daki endüstriyel faaliyetler ve sediman örnekleme lokasyonları ... 60
Şekil 29. Aliağa Körfezi yüzey sedimanlarında As değerlerinin ppm cinsinden dağılım haritası... ... 61
Şekil 30. As için Zenginleşme Faktörü (Ef) dağılım haritası ... 62
Şekil 31. Aliağa Körfezi yüzey sedimanlarında Pb değerlerinin ppm cinsinden dağılım haritası...64
Şekil 32. Pb için Zenginleşme Faktörü (Ef) dağılım haritası ... 65
Şekil 33. Aliağa Körfezi yüzey sedimanlarında Cr değerlerinin ppm cinsinden dağılım haritası ...67
Şekil 34. Aliağa Körfezi yüzey sedimanlarında Co değerlerinin ppm cinsinden dağılım haritası ...69
Şekil 35. Aliağa Körfezi yüzey sedimanlarında Ni değerlerinin ppm cinsinden dağılım haritası... ... 71
Şekil 36. Aliağa Körfezi yüzey sedimanlarında Cu değerlerinin ppm cinsinden dağılım haritası ...73
xiii
Şekil 37. Aliağa Körfezi yüzey sedimanlarında Zn değerlerinin ppm cinsinden dağılım
haritası ... .75
Şekil 38. Aliağa Körfezi yüzey sedimanlarında Mo değerlerinin ppm cinsinden dağılım haritası ... 77
Şekil 39. Mo için Zenginleşme Faktörü (Ef) dağılım haritası ... 78
Şekil 40. Aliağa Körfezi yüzey sedimanlarında Mn değerlerinin ppm cinsinden dağılım haritası... ... 80
Şekil 41. Aliağa Körfezi yüzey sedimanlarında V değerlerinin ppm cinsinden dağılım haritası... ... 82
Şekil 42. Aliağa Körfezi yüzey sedimanlarında Fe değerlerinin yüzde cinsinden dağılım haritası ... .84
Şekil 43. Yüzey örneklerinin kirlilik faktörüne göre derecelendirilmesi ... 86
Şekil 44. AKRT 01 karotunun litolojik özellikleri ... 88
Şekil 45. AKRT 01 karotunun derinliğe bağlı tane boyu değişim grafiği...89
Şekil 46. AKRT 01 Karotunun Derinliğe Bağlı Manyetik Duyarlılık Değişim Grafiği. 90 Şekil 47. AKRT 02 karotunun litolojik özellikleri ... 91
Şekil 48. AKRT 02 karotunun derinliğe bağlı tane boyu değişimi ... 92
Şekil 49. AKRT 02 karotunun derinliğe bağlı manyetik duyarlılık değişim grafiği ... 93
Şekil 50. AKRT 03 karotunun litolojik özellikleri ... 94
Şekil 51. AKRT 03 karotunun derinliğe bağlı tane boyu değişimi ... 95
Şekil 52. AKRT 03 karotunun derinliğe bağlı manyetik duyarlılık değişim grafiği ... 96
Şekil 53. AKRT 01 karotunun derinliğe bağlı TOK, TİK ve su içeriği değişim grafiği 97 Şekil 54. AKRT 02 karotunun derinliğe bağlı TOK,TİK ve su içeriği değişim grafiği . 98 Şekil 55. AKRT 03 karotunun derinliğe bağlı TOK,TİK ve su içeriği değişim grafiği . 99 Şekil 56. AKRT 01 karotunun profil boyunca metal konsantrasyon değişim grafiği .. 102
Şekil 57. AKRT 02 karotunun profil boyunca metal konsantrasyon değişim grafiği .. 103
Şekil 58. AKRT 03 karotunun profil boyunca metal konsantrasyon değişim grafiği .. 104
Şekil 59. AKRT 01 karotunun Zenginleşme Faktörüne göre derecelendirilmesi ... 106
xiv
Şekil 60. AKRT 01 karotunun Jeobirikim İndeksine göre derecelendirilmesi ... 108
Şekil 61. AKRT 02 karotunun Zenginleşme Faktörüne göre derecelendirilmesi ... 110
Şekil 62. AKRT 02 karotunun Jeobirikim İndeksine göre derecelendirilmesi ... 112
Şekil 63. AKRT 03 karotunun Zenginleşme Faktörüne göre derecelendirilmesi ... 114
Şekil 64. AKRT 03 karotunun Jeobirikim İndeksine göre derecelendirilmesi ... 116
Şekil 65. Ağır metallerin Ms ile olan ilişkilerini gösteren grafikler ... 117
Şekil 66. Yüzey örneklerinde (grabler) ağır metal konsantrasyonlarının kutu grafiğinde gösterimi ... 126
Şekil 67. AKRT 01 karotunda ağır metal konsantrasyonlarının kutu grafiğinde gösterimi ... 127
Şekil 68. AKRT 02 karotunda ağır metal konsantrasyonlarının kutu grafiğinde gösterimi ... 127
Şekil 69. AKRT 03 Karotunda ağır metal konsantrasyonlarının kutu grafiğinde gösterimi ... 128
Şekil 70. Yüzey örneklerinde (grabler) alınan numune yerlerinin tüm metal içeriğine göre benzerlik ve hiyeraşi sıralamasını gösteren dendogram grafiği ... 129
Şekil 71. AKRT 01 karotunda derinlik değerlerinin tüm metal içeriğine göre benzerlik ve hiyeraşi sıralamasını gösteren dendogram grafiği ... 130
Şekil 72. AKRT 02 karotunda derinlik değerlerinin tüm metal içeriğine göre benzerlik ve hiyeraşi sıralamasını gösteren dendogram grafiği ... 131
Şekil 73. AKRT 03 karotunda derinlik değerlerinin tüm metal içeriğine göre benzerlik ve hiyeraşi sıralamasını gösteren dendogram grafiği ... 132
xv
SİMGELER VE KISALTMALAR LİSTESİ
Simgeler μ : mikron
Kısaltmalar
MTA: Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Ef: Zenginleşme Faktörü
Igeo: Jeobirikim İndeksi Cf: Kirlilik Faktörü
PLI: Kirlilik Yükü İndeksi
Ms: Manyetik Süseptibilite (Duyarlılık)
1
1.GİRİŞ
Dünyada kirleticilerin ekosistem üzerine doğrudan ya da dolaylı olarak etkileri son yıllarda değişik ölçeklerde artmış ve bu etkiler araştırmacılar tarafından sürdürülebilir bir çevre yönetimi çerçevesinde incelenmeye başlanmıştır. Yapılan çalışmalar, ağır metallerin gelişen sanayi faaliyetleri sebebiyle ortaya çıkan önemli kirleticiler arasında yer aldığını göstermiştir. Yoğunluğu 5 g/cm3’ten daha yüksek olan metaller için ağır metal tanımı kullanılmaktadır. Bu metaller bileşimleri gereği yerkürede genellikle karbonat oksit, silikat ve sülfürlü bileşik olarak veya silikatlar içinde korunaklı bir şekilde bulunurlar. Antropojenik kaynaklı faaliyetler sonucundaalıcı ortama salınan ağır metaller ise suda, toprakta, balıkların yüzgeçlerinde ve bitki bünyesinde kirliliğe yol açmaktadır [1]. Havaya yayılan ağır metaller, sırasıyla toprak, bitki ve besin zinciri yoluyla da insan ve hayvanlara ulaşmaktadır. İnsan ve hayvanlar soluma yoluyla ağır metalleri havadan aerosol şeklinde de almaktadırlar. Endüstriyel atık sularının ise içme sularına karışma tehlikesi mevcuttur. Deniz ve nehir ortamlarının sedimanları, içinde bulundukları alanlardaki endüstriyel faaliyetlerin yayılımına bağlantılı olarak değişen seviyelerde kirliliğe maruz kalmaktadırlar.
Ağır metallerin belirli konsantrasyonlarda bulunması canlıların hayati fonksiyonları için gerekli iken, fazlası geri dönüşü olmayan zararlara yol açmaktadır. Ağır metallerin su ve sedimanlarda zenginleşmesi, bulundukları ortamın hidrojeokimyasal özelliklerine göre sudan sedimana veya sedimandan suya olacak şekilde gerçekleşmektedir. Gerek su gerek sediman kullanımı, farklı türde canlıların bu elementlerle etkileşimini dolaylı ya da doğrudan olarak gerçekleştirmektedir. İnsanoğlunun doğa ile etkileşimini sağlıklı bir şekilde sürdürülebilmesi için bu tip ortamlar araştırılmalı, kaydedilen değişimler takip edilmelidir.
Sanayi devriminden günümüze kadar geçen süreç içerisinde sucul ortamlar, insan etkisiyle kirlenmekte ve bu kirlilik jeolojik ve atmosferik kaynaklı doğal zenginleşmeden ayrışmaktadır. Deniz ve göl sedimanları, karadaki bu olayların jeokimyasal olarak incelenmesini sağlayan bir nevi arşiv görevi görmektedir. Doğal jeokimyasal değerler ile insan kaynaklı etkinin birbirinden ayrışması için düzenli istifler sunan deniz ve göl
2
sedimanlarının incelenmesi ve yakın tarihimizin doğal ortamlara olan etkisinin araştırılması, ortaya çıkabilecek sorunlara yönelik önlemler alınması açısından önemlidir.
1.1.Amaç ve Kapsam
Yapılan tez çalışmasının amacı yoğun endüstriyel faaliyetlerin çevrelediği Aliağa Körfezi’nin deniz sedimanlarındaki ağır metal birikiminin, yayılımının ve kirliliğe sebep olması muhtemel antropojenik ve jeolojik faktörlerin araştırılmasıdır. Çalışmalar, MTA’nın 2016-33-14-01 kodlu “Test, Uygulama ve Araştırma Projesi” dahilinde gerçekleştirilmişir. Çalışma kapsamında deniz sedimanlarından Haziran 2016’da MTA Selen Araştırma Gemisi ile 3 adet gravite karot ve 15 adet yüzey örneği alınmıştır.
Örneklerin jeokimyasal (Fe, Al, Zn, Mn, As, Cr, Cu, Ni, Pb, Mo, V), mineralojik, tane boyu, karbon, manyetik duyarlılık analizleri yapılmış ve parametrelerin birbirleri ile olan ilişkileri istatiksel yöntemler ile tespit edilmiştir. Deniz sedimanlarında ölçülen ağır metal konsantrasyonlarının körfezdeki dağılımını gösteren haritalar hazırlanıp muhtemel antropojenik ve jeolojik kaynaklar tespit edilmeye çalışılmıştır. Sedimanlardaki olası kirliliğin derecesinin belirlemek üzere örneklerin Zenginleşme Faktörü (Ef), Jeobirikim İndeksi (Igeo), Kirlilik Faktörü (Cf) ve Kirlilik Yükü İndeksi (PLI) hesaplanmıştır.
Hesaplamalarda dünya ortalama şeyl metal konsantrasyon değerleri temel değerler olarak kullanılmıştır. Ayrıca yapılan çalışma ile ağır metal kirliliğinin tespitinde kullanılabilecek hızlı ve düşük maliyetli bir yöntem olarak önerilen manyetik duyarlılık analizlerinin geçerliliği de test edilmiştir.
1.2. Çalışma Alanı
Çalışma alanının dört köşe koordinatı A) K 38° 50’ /D 26° 56’, B) K 38° 52’ /D 26° 57’, C) K 38° 48’ /D 26° 59’ ve D) K 38° 47’ /D 26° 57’ olup Aliağa Körfezi’ni içine almaktadır (Şekil 1). Körfezin çevresi 13 km, alanı 15 km2 olup, Ege Denizi’nin kuzeyden itibaren dördüncü körfezidir. Aliağa Körfezi, Çandarlı Körfezi’ne Aliağa İlçesi’nden itibaren bir çıkış vazifesi görmektedir (Şekil 1). Körfezde yapılmış batimetri haritası [2]
ve arazi gözlemlerine göre çalışma alanında su derinliğinin 0-45 metre aralığında olduğu görülmektedir (Şekil 2 ).
Ülkemizin Ege Denizi’nde bulunan Aliağa İlçesi kıyıları, coğrafi anlamda genel kıyı sınıflamasına göre enine yapılı kıyı tipine girmektedir [3].Çalışma alanı Aliağa
3
Körfezi’nin tamamını kapsayacak şekildedir. Körfeze suları ulaşan en önemli akarsu Aliağa Körfezi’nin hemen kuzeyine boşalan Güzelhisar Deresi’dir. Bunun yanı sıra çok önemli hacimlere sahip olmayan mevsimlik kuru derelerde mevcuttur. Aliağa Körfezi’ne taşınan sedimanlar, karadaki tüm jeolojik birimlerden gelebilmektedir ve arazi gözlemlerine göre Güzelhisar Deresi’nin sedimanları taşımada rolü önemlidir.
Aliağa 1960’lı yılların sonlarına kadar tarımsal faaliyetlerin yoğun olarak gerçekleştiği yerleşim yeri iken [3], 1970’den itibaren petrokimya ağırlıklı sanayi yoğunluklu bir ekonomiye 15-20 yıl gibi kısa bir süre içerisinde geçmiştir. Aliağa ve civarında gemi söküm tesisleri, demir çelik fabrikaları ve haddehaneler, çelik üretim fabrikası, hurda geri dönüşüm tesisleri, akaryakıt ve lpg dolum ve satış tesisleri, enerji üretim tesisleri, kâğıt fabrikaları, organize sanayi bölgesi (Alosbi) ve dökümcüler ihtisas organize sanayi bölgesi ve küçük sanayi sitesi bulunmaktadır. Bölgede sanayiye dayalı işletme sayısı yaklaşık 2900’dür [4].
Şekil 1. Çalışma Bölgesinin Yer Bulduru Haritası
4
Şekil 2. Çalışma alanının batimetri ve yükseklik haritası [2’den değiştirilerek]
1.3. Çalışma Alanı ve Çevresinin Jeolojisi
Aliağa bölgesinde yapılan jeolojik çalışmalara görebölgenin paleotektonik dönem temel kaya birimleri Menderes masifi ve İzmir-Ankara Kenet Kuşağı olmak üzere iki grupta toplanmaktadır [5] (Şekil 3). Tüm Batı Anadolu’nun temelini oluşturan Menderes masifi, metamorfik kayalardan oluşmaktadır. Masifin çekirdeğini yüksek derecede metamorfizma geçirmiş gnays ve şistler oluşturmaktadır [6]. Bölgede çökelme ve volkanizma üzerine yapılan bir çalışma ile Aliağa bölgesi, Foça Çöküntüsü içinde değerlendirilmiş ve çöküntü içerisinde Aliağa basamağı ve Zeytindağ yükseltisi olarak iki grupta toplanmıştır [7]. Aliağa ve bölgesinde yer alan jeolojik birimler, yaşlıdan gence doğru Dikili grubu ve Zeytindağ grubu olmak üzere iki ana başlık altında toplanmıştır [8]. Dikili grubunun Erken-Orta Miyosen yaşlı çökel ve volkanik kayalardan, Zeytindağ grubunun ise Geç Miyosen-Pliyosen çökel ve volkanik kayalardan oluştuğu belirtilmiştir.
Bu iki ana kaya grubunun, birbirlerinden Batı Anadolu ölçeğinde izlenebilen bir uyumsuzluk ile ayrılmakta olduğunu ifade edilmiş, Dikili grubunun volkanik kayalarının başlıca andezit, latit, dasit, riyolit türü lavlardan ve bunların piroklastik eşdeğerlerinden oluştuğu, Zeytindağ grubunun ise, bölgedeki farklı kaya birimlerinin üstünde yeralan gölsel kireçtaşı, kiltaşı, marn gibi çökeller ve bunlarla yaşıt bazalt ve riyolitik lavlardan oluştuğu ifade edilmiştir [8].
5 1.3.1. Dikili Grubu
Dikili grubu, birbirleriyle yanal ve düşey girik olan başlıca iki kaya grubuna ayrılmıştır;
volkanik ve çökel kayalar [8]. Volkanik kayaların egemen olarak andezit-latit türü lav ve bunlarınpiroklastiklerinden oluşmakta olduğu ifade edilmiş, ayrıca, lokal olarak dasit, riyolit, traki-bazalt lavlarının da gözlendiği belirtilmiştir. Sedimanter kayalar ise, gölsel ortam ürünü marn, kiltaşı, çamurtaşı ve silttaşı ardalanması olarak tespit edilmiştir [8].
Dikili grubunun volkanitleri yöredeki en yaygın birim olup, bunların lavlarının pembe, morumsu pembe renkleri, soğuma yüzeyleri ve akma bandıyapılarıyla tipik olduğu belirtilmiştir [8]. Aynı zamanda bu volkanitlerin, bölgenin doğu kesimindeki yüksek morfolojili alanların, volkanik kayaların çıkış merkezlerine karşılık geldiği tespit edilmiştir. Öğdüm [9] ise bu yüksek morfolojik alanların en tipiklerinden birinin Menemen kuzeyindeki Çukur Mahallesi’nde görüldüğünü ifade etmiştir. Diğer bir lav çıkış merkezinin Yukarı Şehitkemal ile Güzelhisar köyleri arasındaki Karahasan Dağı olduğu ifade edilmiştir [8]. Lav çıkış merkezindeki piroklastiklerin başlıca kül, kül-pumis yağmuru, kül blok yağmuru birikimleri, lahar, debris akıntıları ve yersel olarak gözlenen kaynaklı tüflerle temsil edildiği Dikili grubunun volkanik kayalarının ise bazalt ve riyolitlerle kesilmekte olduğubelirtilmiştir [8]. Birim, önceki çalışmalardan [10-11-12]
elde edilen radyometrik yaş verilerine göre Erken-Orta Miyosen yaşlı olarak tespit edilmiştir. Dikili grubunun çökel kayalarının başlıca marn, kireçtaşı, silttaşı gibi sakin gölsel ortam ürünü kayalarla temsil edildiği ve Aliağa ve dolaylarında en kalın oldukları yerlerde kalınlıklarının 100 metreye eriştiği tespit edilmiştir [12]. Çökel kayalar ince katmanlı gri, koyu gri renkli ve yer yer kayma-oturma yapıları sunan kıvrımlı tortul kayalar olarak ifade edilmiş [14], Dikili grubu çökel kayalarının litolojik özellikleri, stratigrafik konumu ve yaş aralığı ile Batı ve Kuzeydoğu Anadolu’nun değişik yörelerindeki çökel diziler ile deneştirme imkanı olduğu veDikili grubunun çökel kayalarının gerek paleontolojik bulgular gerekse de volkanik kayalardan elde edilen radyometrik yaş tayinlerine göre Erken-Orta Miyosen yaşlıolduğu tespit edilmiştir [13- 14].
6 1.3.2. Zeytindağ Grubu
Zeytindağı grubu, üst çökel topluluk ve Eğrigöl bazaltı ve Şakran riyoliti olarak bilinen volkanik kayalar olarak iki kaya grubuna ayırılmıştır [8]. Üst çökel topluluğun başlıca gölsel kireçtaşı, marn ve kiltaşı gibi ince taneli çökel kayalarla temsil edilmesi, Dikili grubuna ait kayalar üzerinde uyumsuzlukla yer alması ve genç bazalt ve riyolit lavları ile girik ilişkili olması birimin ayırt edici özellikleri olarakbelirtilmiştir. Aynı zamanda üst çökel topluluğun düşük enerjili bir göl ortamında çökeldiği, bazı alanlarda Dikili grubunun kayaları ile arasında belirgin bir kesiklik gözlemlenemediği, ancak birimin, Dikili grubunun farklı tür kayaları üzerinde yer almasınn, topoğrafyada peneplen benzeri düz bir morfoloji üzerinde bulunmasının ve Eğrigöl bazaltı ile girik dokanaklara sahip olmasının, ayrı bir çökelim döneminin ürünü olduğunu ortaya koymakta olduğu da ifade edilmiştir [8].
Ercan vd.[14], tarafından Eğrigöl bazaltının Bozdivlit Dağı, Gökkuyu ve Akçaliman tepeleri, Çaltılıdere, Yenişakran ile Zeytindağ-Çandarlı arasındaki düzlekte yüzlek verdiği ifade edilmiştir. Birimin siyah renkli, camsı-afanitik, olivinli bazalt lavlarından oluştuğu, Aliağa kuzeyinde Kızılburun ile Pınarcık arasındaki sahil şeridinde, dar bir şerit halinde yüzeylendiği de belirtilmiştir.
Eğrigöl bazaltının, bölgede güneybatı-kuzeydoğu uzanımlı ve yanal atımlı oblik fay zonlarından çıktığı, bazalt lavlarının Dikili grubunun lav ve piroklastik kayalarını kesip onların üzerine aktığı ve bazaltların sütunlu eklemler sergilediği belirtilmiştir [8].Eğrigöl bazaltından elde edilen radyometrik yaş bulgularına göre birimin Geç Miyosen – Pliyosen yaşına sahip olduğu tespit edilmiştir [14]. Bozdivlit dağı ile Aşağışakran arasında, hemen hemen güneybatı-kuzeydoğu gidişli bir hat üzerinde dizilmiş bulunan riyolitlerin Eğrigöl bazaltı ile iç içe ve karmaşık ilişkiler sergilemekte olup birbiriyle zıt bileşimlere sahip bu iki kaya grubunun aynı zamanda ve mekânda gelişmiş olmalarının, bunların “bimodal volkanizma” ürünü olduğunu ortaya koyduğu ifade edilmiştir [15-16].
7 1.3.3. Kocaçay Formasyonu
Bölgenin DGD kesimlerinde, Kocaçay boyunca uzanan düzlük alanda mostra veren Koçacay formasyonunun, kötü tutturulmuş, yer yer tutturulmamış çakıltaşı, kumtaşı, çamurtaşı, silttaşı ve kiltaşı türü akarsu çökelleri ile temsil edildiği, Kocaçay formasyonunun, Dikili grubunun volkanik kayalarını açısal uyumsuzlukla örttüğü ve birimin, olasılıkla Pleyistosen-Kuvaterner yaşlı olduğu ifade edilmiştir [8]. Aynı zamanda Kocaçay’ın kuzeyinde kalan bazı kesimlerde faylanma nedeniyle askıda kaldığı belirtilmiştir. Bu verinin, Kocaçay formasyonunu etkileyen fayların yakın dönemlerde aktif olduklarını belirtmesi bakımından önemli olduğunuda belirtilmiştir [8].
1.3.4. Güncel Çökeller
Aliağa ve yöresinde yeralan güncel çökellerin, alüvyon ve plaj (deniz sahili) kırıntıları ile temsil edildiği, alüvyonun, Kocaçay ile Uzunhasan Deresi boyunca ve Ege Metal Fabrikası ile Aliağa arasındaki düzlükte yüzeylendiği vegenellikle tutturulmamış volkanik ve çökel kaya çakılları, kum, silt ve çamurdan oluştuğuifade edilmiştir [8].
Şekil 3. Aliağa Körfezi ve çevresinin jeoloji haritası [17’den değiştirilerek]
8
2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR
Araştırmanın kapsamı ve amacına yönelik daha önceden yapılmış olan çalışmalara ait literatür özetleri aşağıda listelenmiştir. Bu çalışmaların bir kısmı dünya genelinde benzer çalışmalara ait olup, diğer kısmı ise çalışma bölgesinde ve çevresinde araştırma konusuna benzer nitelik taşıyan bilimsel araştırmalardır. Bu çalışmalar deniz, göl, dere sedimanı ve topraklarda görülen ağır metal kirliliği üzerine yapılan araştırmaları kapsamaktadır.
Henden ve Kıvılcım [18], Aliağa endüstri bölgesinde ağır metal kirlilik düzeyini araştırmak için Kasım 1991-Ağustos 1992 tarihleri arasında ilgili bölgeden alınan hava ve toprak örneklerinde çinko, demir, mangan, krom, kadmiyum, nikel, kurşun gibi ağır metallerin aylara göre değişimini incelemişlerdir. Hava örneklerinde Zn, Fe, Mn ve Cr seviyelerinin verilen limit değerlerin üzerinde olduğunu tespit etmişlerdir. Bu hava kirliliğinin, yörede bulunan demir-çelik fabrikalarından kaynaklandığını belirlemişlerdir.
Cd, Ni ve Pb seviyelerini, ölçüm sisteminin sınırlarının altında bulmuşlardır. Yüzeyden 0-5 cm ve 5-15 cm’den alınantoprak örneklerinde belirtilen yedi elementin mevsimlere ve derinliğe bağlı olarak değişimlerini incelemişlerdir. Yüzey toprağında çinko konsantrasyonunda, yaz mevsimi boyunca çokkeskin bir artış tespit ederken, 5-15 cm derinlikteki katmanda ise daha düşük çinko konsantrasyonları ölçmüşlerdir. Mangan konsantrasyonunun genel olarak yüzey toprağında daha fazla olduğunu tespit etmişlerdir.
Yüzey toprağında, demir ve nikel konsantrasyonlarının ise bahar mevsiminde, yağışlar nedeniyle maksimum değere eriştiklerinitespit etmişlerdir. Toprağın krom içeriğinin, yaz mevsiminde, iki farklı derinlikte de değişim gösterdiği ifade edilmiştir.
Ergin ve Yemencioğlu [19], Doğu Ege Denizi’nin tabanından aldıkları 46 sediman örneğini ağır metal içerikleri ve dokusal özellikleri bakımından incelemiştir. Çalışmada, bölgeninjeolojisive antropojenik aktiviteler, bölgede daha önceden yapılan çalışmalar ile birlikte değerlendirilmiştir. Sediman bileşimlerinin jeolojik anlamda bölgesel varyasyonlar ile birlikte değiştiğini ve ağır metal konsantrasyonlarınınkaynak kayaları ve diğer kirlenmemiş deniz sedimanlarının metal içerikleri ile karşılaştırıldığında çoğunlukla doğal seviyelerde veya yakınında olduğunu belirtmişlerdir. Cu, Zn ve Hgkonsantrasyonlarının, özellikle Meriç Nehri ağzından ve İzmir Körfezi'nden alınan örneklerde, diğer kirli olarak bilinen bölgelerdeki konsantrayonlar ile karşılaştırılabilir
9
özellikte olduğunu ve bu üç metalin kaynağının sanayi merkezleri ve kentsel faaliyetler olduğunu tespit etmişlerdir. Daha ayrıntılı sonuçlara ulaşmak için deniz tabanından karot alınmasını ve tarihlendirme yapılmasını önermişlerdir.
Ergin vd. [20], İskenderun Körfezi'ndeki çeşitli antropojenik aktivitelerin, dip çökeltilerin metal seviyelerine etkilerini araştırmışlardır. Bu amaçla toplam 73 istasyondan yüzey (deniz tabanından en üst 5 cm) sediman örneği alınmış ve örneklerin tane boyu, ağır metal, karbonat ve mikroskobik analizleri yapılmıştır. Körfezin batı (dış) ve doğu (iç) kısımlarında ölçülen Zn (125 ve 176 ppm), Fe (%7-23.2), Mn (1000–3240 ppm), Co (100- 333 ppm), Cr (400-919 ppm), Pb'nin (50-97 ppm) konsantrasyon değerlerinin nispeten yüksek olduğunu belirtmişlerdir. Bu durumun nedeni olarak evsel atıkların deniz suyuna karışmasını ve aynı zamanda körfez civarına demir çelik komplekslerinden büyük miktarda atık madde (cüruf) atılmasını, tarımsal faaliyetler sonucunda gübre deşarjını, petrol rafinerisini ve körfezin etrafındaki boru hattı terminallerini göstermişlerdir. Bu sonuçların dünya ortalama kabuk değerleri referans alınarak ve bölgede var olan kayaların jeokimyasal içeriği ve diğer metal ile kirlenmiş bölgelerin bileşimi ile karşılaştırılması sonucu, bu körfezin bazı kısımlarında ağır metaller tarafından önemli bir kirlenme olduğunu belirtmişlerdir. Temel bileşen analizi ile ultrabazik ve biyojenik karbonat faktörlerin çoğunlukla bu antropojenik etkileri maskelediği sonucuna varmışlardır.
Algan vd. [21], İstanbul çevresinde denizden alınan yüzey çökellerinde ağır metal konsantrasyonlarını şeyl ortalaması ile karşılaştırmışlar ve bu konsantrasyonları genellikle yüksek olarak tespit etmişlerdir. Çalışma alanında en yüksek ağır metal içeriklerinin İstanbul Boğazı’nın Marmara Denizi girişinde bulunan sedimanlarda bulunduğunu belirtmişlerdir. Organik karbon ve metal içeriklerinin dağılımlarını incelediklerinde atık su deşarjlarının bu konuda önemli etkiye sahip olduğunu tespit etmişlerdir. 28 istasyondan 10 ayda iki kez (Şubat 1996 ve Aralık 1996) yüzey çökel örneklemesi yaptıkları çalışmada, organik karbon içeriğinin kanalizasyon deşarj bölgeleri ile bağlantılı olduğunu belirtmişlerdir. Zamansal olarak iki kez tekrarlanan analiz sonuçlarındaPb, Cu ve Zn konsantrasyonlarında kayda değer bir değişiklik gözlemlememişler, Mn ve Fe’nin arttığını, Hg ve Ni içeriklerinin ise azaldığını saptamışlardır. Sonuç olarak, nüfus ve endüstriyel faaliyetleri yoğun olan İstanbul ilinin
10
deniz sedimanlarının, dünyadaki benzer diğer bölgeler kadar kirlenmediğini ifade etmişlerdir.
Balkıs ve Çağatay [22], Erdek Körfezi sedimanlarında toplam karbonat, organik karbon ve metal dağılımlarını inceledikleri çalışmalarında selektif ekstraksiyon yöntemini kullanarak metal dağılımlarını etkileyen faktörler ve yüksek metal değerlerinin kaynağını araştırmıştır. Çalışmada, yüzey sedimentlerinde Pb, Cu, Zn, Ni, Co, Hg ve Cr metallerinde şeyl ortalamasının üzerinde değerler tespit etmişlerdir. Selektif ekstraksiyon analizleri sonucunda incelenen metallerin litojen fazda en yüksek oranlarda bulunduğu, Erdek Körfezi’ndeki yüksek metal konsantrasyonlarının kaynağının antropojen kökenli olmadığı, asıl kaynağın Biga ve Gönen Çayları’nın getirdiği karasal kaynaklı girdiler olduğu tespit edilmiştir. Organik fazda tespit edilen değerlerin düşük olduğu ve körfezin güneydoğusundaki yüksek metal değerlerinin kaynağının ise karadaki Karakaya karmaşığına ait mafik ve ultramafik kaya birimleri olduğunu ifade etmişlerdir.
Yılmaz [23], Kocaeli ve Sakarya civarında endüstriyel kuruluşların yoğun olduğu bölgelerden 25 adet toprak örneği(0-15 cm, A Zonu)ile sanayi bölgesi dışındaki bölgelerden 5 adet toprak numunesi(0-15 cm, A Zonu ) alarak Zn, Fe, Cu, Mn, Pb, Ni ve Cd metallerinin toplam ve ekstrakte edilebilen konsantrasyonlarını tayin etmiştir. Analiz edilen topraklardaki Cu, Pb, Mn ve Zn değerlerinin dünya ortalamalarının üzerinde olduğunu belirtmiştir.
Tolun vd. [24], İzmit Körfezi’nin Türkiye’nin en kirlenmiş denizlerinden biri olduğunu ve bu bölgenin 30 yıldır endüstriyel faaliyetlerin merkezi haline geldiğini belirtmişlerdir.
Çalışmada, İzmit Körfezi'nin ana deşarjlarının ağızlarından alınan tortular, organik karbon, toplam polisiklik aromatik hidrokarbon (t-PAH) ve iz inorganik element (Cd, Al, As, Pb, Hg ve Cu) içerikleri bakımından analiz edilmiş ve Marmara Denizi dışındaki referans koylardaki sedimanların sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sediman ve elütriat örneklerinde sedimanların toksisitesi, alg (Phaeodactylum tricornutum) biyo-analizleri kullanılarak belirlenmiştir. Sonuçlar, körfezin iç bölgelerinden toplanan çökeltilerin Cd, Hg ve As ağır metalleri açısından taban sedimanlarının limit değerlerinin üzerine çıktığını göstermiştir.
11
Nameroff vd [25], Meksika yakınlarında Kuzey Pasifikdoğu tropik bölgesindeki minimum yoğun oksijen bölgesinde (OMZ) su sütununda ve sedimanda (0-22 cm) örnekleme yaparak Ti, Al, Mn, Cu, Ba, Fe,Cd, Mo, U,V ve Re analizleri yapmışlardır.
Çalışmalarında, anoksik su kolonunda bu elementlerin jeokimyasının nasıl etkilendiği ve sedimanların benzersiz bir "suboksik" jeokimyasal ize sahip olup olmadığını tespit etmeyi amaçlamışlardır. Su kolonunda maksimum Mn konsantrasyonunun, 400 m’de 8 nmol/kg- 1'e ulaştığını, Cu, Cd, Ba, Mo, Re, U ve V'in konsantrasyonlarınındüşük O2 koşullarından etkilenmediği veaçık okyanus koşulları ile karşılaştırılabilir durumda olduklarını tespit etmişlerdir. Su sütununda batan partiküllerin, detrital kökenli litojenik partiküller ve biyojenik kökenli litojenik olmayan partiküllerden oluştuğunu ifade etmişlerdir. Al, Ti ve Fe’nin çoğunlukla (en az %79) litojenik olduğunu Mn'nin yaklaşık%75'nin, Cu, Ba, Cd ve Mokonsantrasyonlarının %58’nin litojenik olmadığını tespit etmişlerdir. Sediment jeokimyasının kıta sahanlığı ve eğimi arasında değiştiğini ve 310 metre su derinliğinde Cd, U ve Re elementlerinin, yüzey örneklemesinin üst kısmında sırasıyla 12.3 ppm, 10.9 ppm ve 68.3 ppb konsantrasyonlarına ulaştığınıbelirtmişlerdir. Yüzey sedimanlarında, metal konsantrasyonlarında yüksek değerleranoksik zonda Mo (ortalama 6.8 ppm) ve V (ortalama 90 ppm) ile görülmesini redoksa duyarlı olmalarına bağlamışlardır. U, Mo, V ve Re için, yüzeyçökeltilerinin, metal zenginliğinin zayıf bir göstergesi olduğunu belirtmişlerdir.
Morillo vd. [26], Kuzeybatı İspanya sahil bölgelerindeki deniz sedimanlarının ağır metal dağılımları inceledikleri çalışmalarında yaklaşık 150 km sahil şeridinden 15 adet yüzey sedimanı almışlardır. Çalışmada, Cd, Cu, Zn, Fe, Ni, Cr, Pb ve Mn elementlerinin sıralı çıkarım (Sequential Extraction) yöntemini ile hareketlenme olasılığını araştırmışlardır.
Sahil boyunca Tinto ve Odiel nehirlerinin denize giriş yaptığı 35 km lik geniş bir alanın yüksek Zn, Cu, Pb ve Cd konsantrasyonları içerdiğini tespit etmişlerdir. Aynı zamanda değişen çevre koşullarına bağlı olarak kolayca ve hızlı olarak deniz suyuna geçebilen Zn elementini mobilitesi en yüksek element olarak tespit etmişlerdir.
Nasr vd. [27], Aden Limanı (Yemen) yüzey sedimanlarında ağır metal kirliliğini incelemek üzere liman çevresinden 21 adet sediman örneği almışlardır. Yapılan ölçümler sonucunda μg/ g cinsinden Mn için 138.23 - 658.87 (335.5), Zn için 21.85 - 263.49 (128.59), Cu için 8.06 - 111.00 (19.89) , Pb için 14.8 - 138.06 (77.28), Co için 13.8 - 33.64 (23.97), Cr için 17.00 - 233.93 (82.19) ve Ni için 16.17 - 48.07 (34.54) değerlerini
12
bulmuşlardır. Sonuçları uluslararası standartlarla karşılaştırdıklarında Pb, Cr, Zn ve Co konsantrasyonlarınınstandartların üstünde, Cu, Ni, Mn konsantrasyonlarının ise normal seviyelerde olduğu sonucuna varmışlardır.
Buccolieri vd [28], İtalya’nın güneyinde yer alan İyonya Denizi’nde bulunan Toronto Körfezi’nde yüzey sedimanlarında ağır metal birikimini inceledikleri çalışmalarında, Cr, Cu, Al, Fe, Hg, Mn, Ni, Ti, Pb ve Zn metallerinin konsantrasyonlarının körfezdeki seviyelerini ve mekansal dağılımlarını değerlendirmişlerdir. Jeobirikim indeksi (Igeo) kullanarak, metallerin kirlilik seviyelerini değerlendirmişlerdir. Tortullardaki metal konsantrasyonlarını, Akdeniz'de bulunan temel (background) seviyeler ile karşılaştırmak için çok değişkenli istatistiksel analiz kullanmışlardır. Çalışmalarının sonucunda, Taranto Körfezi'ndeki metal dağılımının büyük ölçüde İyon Denizi'nin kuzey kıyı bölgesinde bulunan endüstriyel ve kentsel atıklardan etkilendiğini, Basilicata bölgesindeki nehirler ve saat yönünün tersine hakim deniz akıntılarının ise, sedimanlardaki metal birikimini etkileyen diğer faktörler olduğunu belirtmişlerdir.
Parlak vd [29], tarımsal açıdan önem arz eden Gediz Nehri ve deltasından toplanmış nehir çökellerinde bazı ağır metaller (Cd, Ni, Pb, Cu, Co, As ve Cr) için analizler yaparak kirliliğin boyutunu tayinetmeye çalışmışlardır. Çalışma sonucunda, Cu, As, Co, Cd, Pb ve Ni metalleri için herhangi bir risk oluşturacak kirliliğin olmadığını ancak bununla beraber, bölgede arıtma tesisi olmasına rağmen özellikle deri sanayinin atık sularının döküldüğü istasyonlarda yüksek Cr (2565.5 ppm maksimum) konsantrasyonlarına ulaşıldığını belirtmişlerdir.
Abanuz [30], Doğu Karadeniz Bölgesi’nde çay tarımı yapılan toprakların ve çay bitkilerinin ağır metal içeriklerini araştırdığı çalışmasında, üzerinde çay bitkileri olan çalışma alanının litolojik olarak birbirinden değişik altı bölgeden oluştuğunu ve çalışma alanındaki kayaçların yaygın olarak Üst Kretase’de masif sülfit oluşumu ve Tersiyer’deki epitermal cevherleşme nedeniyle yüksek iz metal değerlerine sahip olduğunu ifade etmiştir. Buna bağlı olarak farklı kayaçlar üzerinde yetişen çaylarda Pb, Zn, Cu, Cd, P, Fe, Al, Na, S,K bakımından farklılıklargörüldüğünü belirtmiştir. Bazaltlar ve tortul kayaçlar üzerinde büyüyen çaylarda, dasitik kayaçlara nazaran Al dışındaki diğer elementlerde daha yüksek konsantrasyonlaraulaşıldığını tespit etmiştir. Toprak örneklerinin Cu, Pb ve Zn bakımından Sürmene sahasında daha yüksek değerler
13
göstermekte olduğu ve Çayeli sahasının ise Al bakımından diğer sahalardan daha zengin olduğunu, (en yüksek Al değeri %7.56) belirtmiştir. Topraklardaki yüksek Al değerinin yapraklarda gözlenmemesi ise bu çalışmada ulaşılan diğer bir sonuçtur.
Pehlivan [31], Coğrafi olarak Marmara Denizi’nin güneyinde yer alan Kocasu Deltası’nda biriken ağır metali ve bu birikimin alansal dağılımını, kirliliğinin boyutlarını ve olası kaynaklarını araştırmak amacıyla farklı derinliklerden yaklaşık 140 cm uzunluğunda 2 adet gravite karot ve 20 adet yüzey çökel örneği alarak örnekler üzerinde tane boyu, organik karbon, jeokimyasal analizler (Zr, Cr, Fe, Cu, Ni, Cd, Zn, Pb, Sb, As, Mn, V,) ve toplam karbonat analizleri yapmıştır. Çalışmada hesaplanan ortalama zenginleşme faktörü (Ef) ve kirlilik faktörü (Cf) sonuçları, özellikle krom, nikel ve kurşun metallerinin “az ve/veya orta derecede” zenginleşme/kirlenme sunduğunu, ortalama jeobirikim indeksi (Igeo) sonuçları ise karot ve yüzey sedimanlarının Cr, Ni ve Pb metalleri bakımından “az kirlilik” sınıfında olduğunu göstermiştir. PLI değerlerine göre ise çalışılan bölgenin kirlenmediği ifade edilmiştir. Yüksek Cr, Ni ve Pb miktarlarının bölgedeki metal cevherleşmelerinin ve yüksek değerler içeren mafik, ultramafik ve granitik kayaçların varlığının yanısıra antropojenik kaynaklar (endüstriyel arıtılmamış atıksu deşarjı, evsel atıksular vb.) sebebiyle olduğu belirtilmiştir.
Abrahim, G.M.S ve Parker, R.J. [32], Tamaki (Yeni Zellanda) Haliç’i deniz sedimanlarının kirlilik derecesini tespitine yönelik yaptıkları çalışmada 8 adet karottan elde edilen numuneleri incelemişlerdir. Cu, Pb, Zn ve Cd elementlerinin analiz edildiği çalışmada, deniz sedimanlarındaki ağır metal kirliliğinin belirlenmesi için antropojenik dönem öncesi temel (background) değerlerinin mutlaka bilinmesi gerektiğini ifade edilmiştir. Ağır metaller için Jeobirikim İndeksi(Igeo) ve Zenginleşme Faktörü (Ef) gibi parametrelerin hesaplandığı çalışmada, çalışma alanında kirlilik seviyelerinin kirlenmemiş ile orta derecede kirlenmiş arasında değiştiği belirtilmiştir.
Özkul [33], İzmit civarı üst topraklarında (0-10 cm, A zonu) ağır metal toprak kirliliğinin araştırılması amacıyla 16 istasyondan alınan örneklerde Cu, Pb, Zn, Ni, Co, As, Cd, Cr, Hg ve Se elementlerinin konsantrasyonlarını ölçmüştür. Karşılaştırma amacıyla kirlenmemiş uzak alanlardan da 3 adet örnek almıştır. Yapılan analizler sonucunda Zn, Cu, Co ve Ni elementlerinin konsantrasyon değerlerinin zaman zaman Türkiye Toprak
14
Kirliliği Kontrol Yönetmeliği limit değerlerinin üstüne çıktığını ve diğer element derişimlerinin ise bu limit değerlerin altında olduğunu tespit etmiştir.
Çevik [34], Mersin Körfezi (Doğu Akdeniz) sahil sedimanlarının taneboyunu, ağır metal dağılımını ve ağır metallerin kökenlerini çok değiskenli istatistik yöntemleri kullanılarak belirlemiştir. Çalışmada, sistematik olarak 60 lokasyonda Mersin Körfezi’nin tamamını kapsayacak şekilde, örnekleme yapmışve ICP-MS 1EX metoduyla (Zn, Cu, Ni, Co, Mo, V, Ag, Sb, Sn, Cd, Hg, W, Pb, As, Si, Al, Ca, Fe, Mg, S, K, Na, Cl, Ti, Mn, Cr) analizlerini gerçekleştirmiştir. Çalışma neticesinde, Mersin Körfezi’nde ağır metal kirliliğinin antropojenik ve jeolojik kökenli olduğunu, jeolojik kökenin bölgedeki bazik ve ultra bazik kayaçlardan geldiğini tespit etmiştir. Antropojenik kaynakları ise turizm faliyetleri, Mersin Körfezi’nde taşımacılık yapan gemi atıklarının etkin olduğu sahil boyu birikintileri, kontrolsüz kentsel atıklar, Mersin Körfezi’ne boylu boyunca paralel olan Mersin-Antalya şehirlerarası karayolu, Mersin Körfezi’ndeki yerleşim yerlerinin sahil ve yakınlarında bulunması şeklinde sıralamıştır. Ağır metal kirliliğinin durdurulması ve ekolojik dengenin korunması için Mersin Körfezi’nde acil tedbirlerin alınması ve koruma alanlarının oluşturulması gerektiğini belirtmiştir.
Türkmen ve Aras [35], Ağustos 2001 ile Temmuz 2002 tarihleri arasında İskenderun Körfezi’nde deniz suyu ve sedimanlarındaki ağır metal birikimini inceledikleri çalışmalarında, denizsuyundaki ağır metal konsantrasyonlarını; Cd: 0.0550, Fe: 0.2995, Cu: 0.0652, Pb: 0.6173, Zn: 0.0709, Co:0.2589, Cr: 0.1689, Al: 0.1875, Mn: 0.1079 ve Ni: 0.2769 mg/l olarak, sedimanlarda ise aynı metalleri sırasıyla, 4.4725; 49921; 37.053;
141.63; 232.87; 79.040; 1419.8; 25574; 1304.5 ve 795.81 mg/l olarak belirlemişlerdir.
Sedimanlardaki ve sudaki ağır metal konsantrasyonlarının arasında pozitif yönde önemli korelasyonlar tespit etmişlerdir.
Kır vd [36], 05.04.2005-23.02.2006 tarihleri arasında yaptıkları çalışma ile Kovada Gölü’nün su ve sedimanındaki ağır metallerin birikiminiincelemişlerdir. Kovada Gölü’nün suyunda yapılan ağır metal analizinde Fe konsantrasyonlarınınher mevsimde, Zn’nin İlkbahar-2005 ve Kış-2006’da Al’nin sadece Yaz-2005’de ve Ni’in sadece İlkbahar 2005’de, Mn’nin ise Kış-2006’da Cd, Cr, Cu ve Pb konsantrasyonlarının ise tüm mevsimlerde ICP-OES’nin analiz limitinin altında çıktığını ve suda en fazla bulunan metalin Fe olduğunu tespit etmişlerdir. Suda tespit edilen metallerin yaz ve ilkbahar
15
aylarında arttığını saptamışlardır. Kovada Gölü’nün sedimanlarında ise Cr, Fe, Cu, Pb, Mn, Al, Zn ve Ni konsantrasyonlarıtüm mevsimlerde belirlenirken Cd, Yaz-2005 ve Sonbahar-2005’de ICP-OES’nin analiz limitinin altında kalmıştır. Çalışmada, sedimanda en fazla biriken metalin Al olduğu ve ağır metal birikiminin en yüksek düzeyeyaz aylarında çıktığı tespit edilmiştir.
Atalar [37], 2009 yılında İzmir Körfezi’nden alınan yüzey ve karot sediman örneklerinde ağır metal düzeylerini belirlemiştir. Çalışmada, on sekiz yüzey ve üç karot örneğinde toplam otuz iki elementin analizi yapılmıştır. İzmir Körfezi yüzey sedimanlarında toplam organik karbon ile bağlantılı olarak gelişen Cu, As, Co, Cr, P, V, Pb, Zn ve Ti gibi ağır metallerce zenginleşme tespit edilmiştir. Gediz Nehri’nin güncel ağzının güney kesimlerinde görülen ve Cr, Pb, Cu ve Zn gibi ağır metallerle belirlenen zenginleşmenin Gediz Nehri’nin drenaj alanındaki sanayi etkisini yansıttığı belirtilmiştir.
Albut [38], Marmara Denizi’nin doğusunda yer alan Gemlik Körfezi’nin drenaj alanına pek çok endüstriyel ve evsel atık gelmesi sebebiyle antropojenik kirlilik riski altında olduğunu belirttiği çalışmasında, Gemlik Körfezi’nin -71 ile -105 m aralığındaki su derinliğinden aldığı üç karotta ağır metal ve organik kirliliğin boyutlarını ve zamansal gelişiminiaraştırmıştır. As, Sb, Bi, Cu, Pb, Zn ve Th ve Cdkonsantrasyonlarının 1975 yılından itibaren antropojenik olarak hızla arttığı tespit etmiştir.
Kale [39], Aliağa (İzmir) endüstri bölgesinde topraktaki ağır metal kirliliğinin manyetik duyarlılık ölçümleriyle belirlenmesi adlı çalışmasında sanayi bölgesindeki fabrikalardan ve diğer tesislerden yayılan ağır metallerin toprakta oluşturduğu kirliliğin ve verdiği zararın araştırılması amaçlamıştır. Bu kapsamda, İzmir ili Aliağa ilçesinde bulunan endüstri bölgesinde 10 ayrı lokasyonda manyetik duyarlılık ölçülmüştür. MS2E yüksek çözünürlüklü manyetik duyarlılık cihazı kullanılarak, farklı üç bölgede kirlilik araştırması yapılmıştır. Her üç alanda da beklenen ortalama değerler 0-50 SI arasında iken bulunan değerler 10 ve 20 kat daha yüksek değerler olmuştur.
Sarı vd. [40], 2012 yılında Ambarlı Limanı’ndan alınan karotlarda ağır metal birikimini araştırmışlardır. Çalışmada, petrol ve petrol ürünlerinin, gemilerin işletilmesi sırasında ortaya çıkan atıkların kıyı bölgesi için farklı problemler yaratmakta olduğu belirtilmiş ve bu girdilerin deniz sedimanlarına olan etkisi araştırılmıştır. Ambarlı limanından alınan 3
16
adet karotla sedimanlardaki ağır metaller, sediman çökelme hızı ile birlikte değerlendirilmiş ve metal kirliliğinin boyutu zenginleştirme faktörüyle (Ef) değerlendirilmiştir. Karot örneklerinin ilk 30 cm’sinde Al %0.40 - 4.5, Fe %0.5- 3.8, As 0.2-16.6 ppm, Ba 13-272 ppm, Cr 20 - 413 ppm, Cu 10 - 1423 ppm, La 0.1 -109 ppm, Mo 0.3-18 ppm, Ni 96 – 452 ppm, Pb 45 - 266 ppm, Se 0.4-4.4 ppm, Sr 0.1-108 ppm, V 45 - 193 ppm ve Zn 45 - 1398 ppm olarak belirlenmiştir. Özellikle As, Cr, Cu, Mo, Se ve Zn değerlerinin yüzeydeki ani artışlarının liman faaliyetleri ile ilişkili olduğu belirtilmiştir. Çalışmada, metallerin karotlardaki kirlilik derecelerinin ortalama Ef değerlerine göre Cu > Al > Zn > As > Mo > Se > Pb > Ni > V > Cr > Ba > Sr > La şeklinde sıralandığı tespit edilmiştir.
Kara vd. [41] Aliağa endüstri bölgesinde, eser elementlerin mekânsal dağılımını belirlemek üzere 22 örnekleme alanından deniz suyu ve kıyı sedimanı almışlardır.
Çalışmada, 48 iz element için analizleryapılmış ve deniz suyunda P, Al, Zn, Fe, Se, Mo ve Ba konsantrasyonlarının diğer elementlerden daha yüksek olduğu tespit edilmiştir.
Benzer şekildesedimanda, hemen hemen tüm örneklerde Al, Ba, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, Sr ve Zn değerleri yüksek çıkmıştır. Pb, Cd, Cr, Cu, Co, Sn, Mo, Ni ve Hg konsantrasyonlarının endüstriyel tesislerden farklı mesafeleri nedeniyle önemli mekânsal değişiklikler gösterdiği belirtilmiştir. Sedimanlar üzerindekiantropojenik etkiyi belirlemek içinkirlilik seviyeleri Zenginleştirme Faktörü ve Jeobirikim İndeksi kullanılarak değerlendirilmiştir. Çalışmada, sedimanlardaki elementel içeriği etkileyen faktörlerin belirlenmesi amacıyla temel bileşen analizi yapılmıştır. Yapılan analiz, bölgedeki muhtemel kaynakların demir-çelik üretimi, rafineri ve petrokimya tesisleri, gemi söküm tesisleri, deniz suyu, kabuksal kaynaklar ve yeniden askıya çıkmış tozlar olduğunu göstermiştir.
Şimşek vd. [42], Türkiye'nin güney batısında ve Datça Yarımadası’nın güneyinde yer alan Datça ve Hisarönü Körfezleri’nde Holosen sedimantasyon süreçlerini ve kontrol eden faktörleri araştırmak için 2013 yılında MTA-SELEN Araştırma Gemisi ile Datça ve Hisarönü Körfezleri’nin tabanından 71 noktadan kepçe ile yüzeysel sediman örnekleri almışlardır. Çalışmada, sedimanların inorganik jeokimyasının göreceli olarak yüksek ve ofiyolitik kökenli Mg, Cr, Ni ve Fe miktarları ile belirgin olduğu belirtilmiştir. Bölgedeki akarsu drenaj sistemleri, körfez morfolojisi, kaynak alan kayaçlarının litolojisi ve denizel
17
dalga ve akıntıları, sedimanlardaki tane boyu dağılımını, toplam ağır mineral oranlarını ve ana element bileşimini etkileyen faktörler olarak belirtilmiştir.
Fethi vd. [43], Eğirdir Gölü sedimanlarından alınan iki adet karotta, ağır metallerin karot boyunca zenginleşmelerini Jeobirikim İndeksini kullanarak belirlemeye çalışmışlardır.
Çalışmada, karot boyunca zenginleşen ağır metallerin korelasyonuve göle sediman taşıyan çay ve derelerin üzerinden geçtiği birimlerin jeolojisi dikkate alınarak zenginleşmenin hangi birimlerden olabileceğine yönelik kaynak analizi yapılmıştır.
18
3.MATERYAL VE YÖNTEM
3.1. Saha Çalışmaları
Çalışma kapsamındaMTA Selen Araştırma Gemisi ile 15 adet yüzey sedimanıve uzunlukları 96cm, 133 cm ve 123 cm olan 3 adet karot alınmıştır (Şekil 4). Geminin teknik özellikleri ve bu çalışma sırasında kullanılan örnekleme yöntemleri hakkında bilgi Çizelge 1’de verilmiştir.
Şekil 4. Örnekleme istasyonları
19
Çizelge 1. MTA Selen araştırma Gemisinin Teknik Özellikleri Gemi adı: RV/MTA SELEN
Bayrağı Türkiye
Bağlama Limanı İstanbul
Çağrı Adı TCXS9
İnşa Yılı 2010
Sahibi MTA Genel Müdürlüğü
Boyutlar
Tam Boy 21 m
Genişlik 5.60 m
Yükseklik (Freeboard) 1.50 m
Su Kesimi (Draft) 2.50 m
Net Tonajı 30.64
Gross tonaj 91.08
Görev Fonksiyonu
Ana Görev Fonksiyonu Karasularımızda Bilimsel Araştırma Yapmak Jeolojik sistemler
Karot Piston karot alıcı (1.5 – 3 m)
Yüzeysel Dip Örnekleyici Grab (1500 inç3)
Toplam 15 istasyondan (Çizelge 2), sediman kepçesi (grab) ile alınan yüzey örnekleri (Şekil 5 a,b) deniz tabanının ilk 30 cm’yi temsil etmektedir. Örnekleme işlemi, sediman kepçesinin numune alınmadan önce kepçenin sağında ve solunda bulunan kepçe ağzını açma aparatları ile kurulması ve deniz tabanına vinç yardımı ile indirilmesi ile başlatılmıştır. Tabana temas eden kepçe daha önce kurulan mekanizmaların otomatik olarak kapanması ile sedimanı bünyesine almış ve numune vincin ters olarak çalışmasıyla
20
yukarıya doğru çekilmiştir. Alınan örneklerin genel litoloji tanımlamaları yapılmış ve takiben numune poşetine konularak gemi içerisinde bulunan buzdolabında muhafaza edilmiştir.
Şekil 5. a) Yüzey örnekleme işleminde grab içine sediman alma işlemi; b) Alınan sedimanı numune poşetine alma işlemi; c) Gravite yöntemi ile karot alma işlemi; d) Alınan karotun karotiyerden çıkarma işlemi
Gravite piston örnekleyici adı verilen karot alıcı mekanizma ile toplamda 3 istasyonda karot örneklemesi yapılmıştır. Bu örnekleyici sistemi, üstüne eklenen kurşun ağırlıkların
21
etkisiyle, serbest düşme metoduyla sedimanı PVC boru içine alma işlemine dayanır (Şekil 5 c, d). Karotların alındığı koordinatlar, su derinliği ve uzunlukları Çizelge 3’de verilmiştir.
Çizelge 2. Yüzey örneklerininkoordinatları ve alındıkları su derinlikleri
GRAB KODU
KOORDİNAT
SU DERİNLİĞİ(m)
KUZEY DOĞU
AGRB01 38.81998 26.96763 18
AGRB02 38.83154 26.95728 25
AGRB03 38.81506 26.95024 11
AGRB04 38.82224 26.94959 23
AGRB05 38.82564 26.95277 24
AGRB06 38.83615 26.95272 34
AGRB08 38.8235 26.97556 17
AGRB09 38.81909 26.97564 15
AGRB10 38.81589 26.96773 10
AGRB11 38.81669 26.96115 12
AGRB12 38.82178 26.95823 21
AGRB13 38.82573 26.95019 22
AGRB14 38.83491 26.95244 32
AGRB15 38.83391 26.96132 26
AGRB16 38.82169 26.98054 13
Çizelge 3. Karotların koordinatları, alındıkları su derinliği ve uzunlukları
KAROT KODU
KOORDİNAT SU
DERİNLİĞİ(m) KAROT BOYU (cm) KUZEY DOĞU
AKRT01 38.84216 26.95263 36.7 96
AKRT02 38.85176 26.95513 46.9 133
AKRT03 38.85653 26.9692 46.2 123
22 3.2. Laboratuvar Çalışmaları
Araziden getirilen yüzey örnekleri ve karotlar, MTA merkez laboratuvarlarında +4 C° de muhafaza edilmiştir. Karot örnekleri yarılanmadan önce her 2 cm de bir olmak üzere manyetik süseptibilite (duyarlılık) cihazında ölçümü yapılmıştır (Şekil 6 a, b).Daha sonra karotların yarılanma işlemine geçilmiştir. Taş kesme makinesi ile PVC kısmı kesilerek karot yarılanmıştır (Şekil 6 c).Yarılanan karotun üst ve alt kısımları işaretlenerek, litolojileri, fosil içerikleri fotoğraflanıp, not edilmiştir. Bunun yanısıra Munsell Renk Skalası kullanılarak her renk değişimine kod verilmiştir.
Fiziksel özellikleri ve renk değişimleri tanımlanan karotlarda örnekleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Her üç karotun ilk 15 cm’ si her 2 cm’nin tamamı alınarak, geriye kalan kısmı her 5 cm atlanarak 3 cm’nin tamamı örneklendirilmiştir (Şekil 6 d). Bu şekilde birinci karottan 18, ikinci karottan 24, üçüncü karottan 22 örnek ve 15 adet yüzey sedimanı olmak üzere toplamda 79 örnek üzerinde işlem gerçekleştirilmiştir. Örneklenen numunelerin ıslak halde tartımları yapılıp 70 C°de 72 saat süresince etüvde kurumaya bırakılmıştır (Şekil 6 e, f).
23
Şekil 6. Karot işlemleri, a) ve b)Karot numunesinde manyetik süseptibilite ölçme işlemi, c) Yarılanmış karot numunesi, d) Karot numunesinden örnekleme işlemi, e) ve f) Numunelerin etüvde kurutma işlemi ve kurutulduktan sonraki hali
Etüvden çıkan malzemenin kuru ağırlıkları tartıldıktan sonra 15 gr numune, tane boyu analizi için ayrılmıştır. Geriye kalan kısmı 25 numaralı (ASTM D-422 standartında, elek açıklığı 710 mikron) elekte tanelerin büyüklüğü 710 mikrometreye düşünceye kadar seramik havanda dövülmüştür. Havandan çıkan malzeme Toplam Organik Karbon (TOK) ve Toplam İnorganik Karbon (TİK) analizi, XRF, XRD ve ICP-OES analizleri için tekrar tartılarak numune poşetlerine koyulmuştur (Şekil 7 a, b, c). XRF ve ICP-OES analizleri
24
için havanda dövülmüş olan numune, agat hazneli ve agat bilyalı öğütücüye alınarak tane boyutları 10 mikrometre altına getirilmiştir.
3.2.1. Tane boyu analizi
Tane boyu için ayrılan numune üzerine sedimanın çözünmesi için katalizör görevi gören 2 gr sodyum hegza meta fosfat (NaPO3 )6 ve 50 ml saf su eklenmiştir. Sedimanın çözünmesi için bir süre beklendikten sonra yıkama işlemine geçilmiştir. Yıkama işleminde 2 mm ve 1 mm aralığa sahip elekler kullanılmıştır. Çözünen sediman 2 mm aralığa sahip elek üzerine bırakılmış ve saf su ile yıkanarak 2 mm’den küçük tane boyuna sahip malzeme 1 mm aralığa sahip elek üzerine düşürülmüştür. Aynı işlem 1 mm aralığa sahip elek üzerinde de yapılmıştır. Eleklerin üzerinde kalan malzeme 1 mg hassasiyete sahip tartı ile tartılarak sonuçlar not edilmiştir.1 mm aralığa sahip elek altında kalan malzeme polietilen kaplarda muhafaza edilmiştir. Bir süre çökmesi için beklenen 1 mm altı malzeme Mastersizer 3000 tane boyu ölçüm cihazı ile ölçülerek tüm sedimanın kil, silt, kum, çakıl boyu malzemesinin yüzdesi tespit edilmiştir (Şekil 7 d,e,f).
Tane boyu analizleri MTA Genel Müdürlüğü Deniz ve Çevre Araştırmaları laboratuvarlarında yaptırılmıştır. Cihaz süspansiyon ve emülsiyonların tane büyüklüklerini ıslak ortamda Mie Teorisi veya Fraunhofer Teorileri kullanılarak ölçülmektedir. Cihazda ışık kaynağı olarak 635 nm. 7 mW “Solid State Diode” Laser kullanılmaktadır. Cihazda DUAL LASER ısın kaynağı vardır ve bu sayede ölçüm hataları minimuma indirgenmiştir. Cihaz yaş ve kuru ortamlarda 0.08-2000 µm tane büyüklüğü aralığında ölçüm yapabilmektedir. Bu ölçümler 108 kanal ile doğrulanmaktadır. Cihazın aydınlatma yapabilen ultrasonik banyosu vardır ve bu sayede dispersiyon (dağılım) rahatça izlenebilmektedir [44].
