İSKENDERUN KÖRFEZİ DENİZ SUYU AĞIR METAL KONSANTRASYONLARI İLE SICAKLIK, pH, OKSİJEN VE TUZLULUK DEĞERLERİ ARASINDAKİ
KORELASYONLAR
Aysun TÜRKMEN1, Mustafa TÜRKMEN2,Yalçın TEPE2 ve Mehmet NAZ2
1T.K.B. Hatay İl Kontrol Laboratuarı, Antakya, HATAY
2 Mustafa Kemal Üniversitesi Su Ürünleri Fakültesi, Antakya, HATAY
E-Posta:mnaz@mku.edu.tr ÖZET
İskenderun Körfezi’ nde, Ağustos 2001-Temmuz 2002 tarihleri arasında beş istasyonda yürütülen bu çalışmada, deniz suyunun sıcaklık, pH, tuzluluk ve oksijen değerleriyle, ağır metal (Cd, Fe, Cu, Zn, Ni, Pb, Cr, Co, Al ve Mn) konsantrasyonları arasındaki korelasyonlar incelenmiştir. Korelasyon analizi sonuçlarından; su sıcaklığı, pH, tuzluluk ve oksijen değerleri ile ağır metal konsantrasyonları arasında pozitif ve negatif yönde önemli ilişkiler gözlenmiştir. Özellikle, Cr konsantrasyonları ile sıcaklık (r=0,68 p=0,000), pH (r=0,71 p=0,000), tuzluluk (r=0,71 p=0,000) değerleri arasındaki korelasyonlar pozitif yönde olup, son derece önemli bulunmuştur. Diğer taraftan, oksijenle Cr (r=-0,69 p=0,000) ve Cu (r=-0,37 p=0,003) konsantrasyonları arasındaki ise negatif yönde son derece önemli korelasyonlar gözlenmiştir. Aynı şekilde, sudaki diğer ağır metaller arasında da önemli pozitif korelasyonlar elde edilmiştir.
ANAHTAR SÖZCÜKLER: İskenderun Körfezi, Ağır metal, Sıcaklık, pH, Tuzluluk, Oksijen, Korelasyon
ABSTRACT
This study performed in the five stations in İskenderun Bay from August 2001 to July 2002 investigated the correlations between the heavy metal concentrations (Cd, Fe, Cu, Pb, Zn, Co, Cr, Al, Mn and Ni), and temperature, salinity, pH and oxygen parameters of the seawater. According to correlation analyses, significant positive and negative correlations between heavy metal concentrations, and temperature, salinity, pH and Oxygen parameters of the seawater. Especially, the positive correlations between the Cr concentrations and the temperature (r=0.68 p=0.000), pH (r=0.71 p=0.000), salinity (r=0.71 p=0.000) parameters of the seawater were found highly significant. On the other hand, the negative correlations between the temperature and, Cr (r=-0,69 p=0,000) and Cu (r=-0.37 p=0.003) concentrations of seawater were highly significant. Similarly, significant positive correlations between other heavy metal concentrations in the seawater were also observed.
KEYWORDS: İskenderun Bay, Heavy metal, Temperature, pH, Salinity, Oxygen, Correlations
GİRİŞ
Sucul organizmaların içinde yaşadığı ortam şartları ile çeşitli organlarındaki kirletici düzeyleri arasındaki önemli korelasyonlar söz konusudur. Bu korelasyonlar, inceleme konusu organizmaların söz konusu ortamlar için biyomonitör olarak değerlendirilmesinde en önemli kriterler olabilir (Phillips, 1985; Phillips and Rainbow, 1993 ; Rainbow, 1997). Yapılan bazı çalışmalarda, su ve biyomastaki (Samenca-Cymerman and Kempers, 1999), su ve bitkideki (Szymanowska et al,
katı madde (AKM), sediment ve dikenli taş istiridyesindeki, Spondylus spinosus, konsantrasyonlar arasındaki korelasyonlar incelenmiştir (Türkmen ve Aras, 2003). Körfezin kıyı şeridinde, ağır metal kontaminasyonunun muhtemel kaynaklarını oluşturan çok sayıda sanayi tesisi bulunmaktadır. Ayrıca, yerleşim bölgelerinin kanalizasyon atıkları ile yüzey akışları ve dereler vasıtasıyla bölgenin tarımsal atıkları körfeze deşarj olmaktadır. Bu çalışmada, İskenderun Körfezi deniz suyunun sıcaklık, tuzluluk, pH ve oksijen değerleri ile sudaki ağır metal konsantrasyonları arasındaki korelasyonları incelenmiştir.
MATERYAL VE YÖNTEM
Mevcut çalışma Ağustos 2001 ile Temmuz 2002 tarihleri arasında İskenderun Körfezi’ nde yürütülmüştür. Bütün örneklemeler ve ölçümler, 12 ay boyunca 5 istasyondan, eş zamanlı olarak yapılmıştır (Şekil 1).
Şekil 1. İskenderun Körfezi (İstasyonlar; 1: Arsuz, 2: İskenderun liman bölgesi, 3: İskenderun Demirçelik, 4: Dörtyol Botaş, 5: Petrotrans)
Nansen şişesi ile alınan yaklaşık 180 (5 istasyondan 12 ay boyunca 3 örnek alınmıştır) adet su örneği, <0,45 μm göz açıklığındaki filtrelerle süzüldükten sonra, metal analizleri için pH<2’ ye kadar nitrik asit ilave edilerek korunmuştur (USEPA, 1979). Metal analizleri VARIAN SPECTRAA 220 Fast Sequential Flame Atomic Absorption Spectrometry cihazında yapılmıştır. Ağır metal analizi sonuçlarının doğruluğu ve kesinliği standart referans maddenin (SRM, DORM-2) analiziyle kontrol edilmiş olup, sertifika edilen ve analiz edilen değerler arasında önemli farklılık bulunmamıştır (Rubio et al, 2000). Deniz suyu sıcaklığı, ± 0,1 oC
hassasiyetli termometre, pH Luron-206 marka pH metre, oksijen YSI-52 marka oksijenmetre ve tuzluluk YSI-30 marka salininometre ile, örnek alımı esnasında istasyonlarda kalibrasyonları yapılarak 0-2 metre derinlikten 12 boyunca her bir istasyondan 3 kez ölçülmüştür. Su sıcaklığı, pH, tuzluluk ve oksijen değerleri ile ağır metal konsantrasyonları arasındaki ilişkileri incelemek için Pearson korelasyon katsayıları hesaplanmıştır. İstatistiksel analizlerden önce, bütün değerler logaritmaya dönüştürülerek varyansların homojenlik testi yapılmış olup, hesaplamalar için SPSS paket programı kullanılmıştır (Özdamar, 1999).
1 2 3 4 5
BULGULAR
İskenderun körfezinde genel olarak ay ve istasyonlar dikkate alınmadan yapılan korelasyon analizleri Tablo 1’de verilmiştir. Bu sonuçlara göre; Sıcaklık-Ağır metal, pH-Ağır metal, Tuzluluk-Ağır metal ve Ağır metal-Ağır-metal arasında istatistiksel olarak önemli kabul edilen pozitif yönde korelasyonlar gözlenirken (p<0,05 ve p<0,01), sadece Oksijen-Ağır metal arasında negatif değerde, ama istatistiksel olarak önemli bir korelasyon gözlenmiştir (p<0,01). En önemli korelasyonlar Sıcaklık-Cr (r=0,68 p=0,000), pH-Cr (r=0,71 p=0,000), Tuzluluk-Cr (r=0,71 p=0,000), Ni-Cd (r=0,61 p=0,000), Ni-Pb (r=0,50 p=0,000), Cd-Fe (r=0,44 p=0,000), Cd-Pb (r=0,63 p=0,000), Cu-Ni (r=0,47 p=0,000) arasında bulunmuştur. Buna karşılık Oksijen-Cr (r=-0,69 p=0,000) arasında negatif değerde güçlü bir korelasyon bulunmuştur. Ayrıca İskenderun Körfezine ait su sıcaklığı, pH, oksijen ve tuzluluk değerleriyle ağır metal konsantrasyonları arasındaki istatistik olarak önemli korelasyonlar Şekil 2-3’de verilmektedir.
SONUÇLAR VE TARTIŞMA
İskenderun Körfezi su sıcaklığı, pH, oksijen ve tuzluluk değerleriyle ağır metal konsantrasyonları arasında yapılan korelasyon analizleri sonucunda pozitif ve negatif yönde istatistiksel olarak önemli korelasyonlar elde edilmiştir. Bu çalışmada sıcaklık, pH ve tuzluluk değerleriyle, ağır metaller arasında gözlemlenen pozitif korelasyonlar, bu parametrelerdeki değişimlerin, ağır metal konsantrasyonlarındaki değişimler için bir indikatör olabileceği sonucunu ortaya koymaktadır.
Oksijen-metal arasında gözlenen negatif korelasyonlar sudaki redoks potansiyelindeki değişimlere bağlanabilir. Çünkü, O2 yetersizliği şartlarında
ortamdaki redoks potansiyelinde bir azalma olduğu bildirilmiştir (Connell and Miller,1984). Buna bağlı olarak metal komplekslerinin kompozisyonunda bir değişim olması beklenir. Yani meydana gelen değişimden dolayı metal iyonları suya salıverilir. Daha önce yapılan çalışmalardan elde edilen sonuçlara göre sedimentlerin kirleticiler için tuzak olarak hareket ettiği ve daha çok uzun süreli kontaminasyonu yansıttığı bildirilmiştir (Salomons et al, 1984). Örneğin, hipolimnetik sular O2 bakımından fakir oldukları için redoks potansiyelleri düşüktür.
Tablo 1. İskenderun Körfezi su sıcaklığı, pH, oksijen ve tuzluluk değerleriyle ağır metal konsantrasyonları arasındaki korelasyonlar (n=60)
Korelasyonlar Pearson Korelasyon Katsayısı (R) Önem Seviyesi (P)
Sıcaklık ve Cr 0,68** 0,000 Sıcaklık ve Cu 0,35** 0,007 pH ve Cr 0,71** 0,000 pH ve Co 0,31* 0,017 pH ve Cu 0,42** 0,001 Tuzluluk ve Cr 0,71** 0,000 Tuzluluk ve Co 0,29* 0,026 Tuzluluk ve Cu 0,30* 0,020 Oksijen ve Cr -0,69** 0,000 Oksijen ve Cu -0,37** 0,003 Ni ve Cd 0,61** 0,000 Ni ve Pb 0,50** 0,000 Ni ve Fe 0,38** 0,002 Ni ve Co 0,42** 0,001
Cd ve Pb 0,63** 0,000 Cd ve Co 0,36** 0,005 Cd ve Zn 0,43** 0,001 Fe ve Pb 0,41** 0,001 Fe ve Zn 0,42** 0,001 Co ve Fe 0,37** 0,003 Cu ve Al 0,41** 0,001 Cu ve Ni 0,47** 0,000 Cu ve Cd 0,41** 0,001 Cu ve Fe 0,30* 0,018
* Korelasyonlar 0,05 seviyesinde önemlidir. ** Korelasyonlar 0,01 seviyesinde önemlidir.
Bu nedenle, sedimentte yüksek olan bazı ağır metallerin, sedimentten suya salıverilmesi, bu suların yüksek ağır metal konsantrasyonlarına sahip olmasına yol açmaktadır. Tuzluluk ile ağır metal arasındaki pozitif yöndeki korelasyonlar sudaki metal-katyon rekabetine bağlanabilir. Çünkü, yüzey sularında ağır metallerin çözünürlüğü, suyun pH’ı, tipi, metalleri adsorbe edebilen ligandların konsantrasyonları, mineral bileşenlerinin oksidasyon durumu ve sistemin redoks çevresi tarafından öncelikli olarak kontrol edilir. Bağlanma yerleri için metal ve katyonlar arasındaki yarışın yüksek tuz konsantrasyonlarında daha da artacağı Connell and Miller (1984) tarafından bildirilmiştir. Daha açık bir ifadeyle, yüksek tuz konsantrasyonlarında metaller, bu rekabet ortamından dolayı sık sık suya salıverilirler.
Şekil 2. sıcaklık,pH,tuzluluk ve oksijen değerleriyle ağır metaller arasındaki korelasyonlar;a:S-Cr; b:S-Cu; c:pH-C;d:pH-Co;e:pH-Cu;f:T-Cr;g:T-Co;h:T-Cu;ı:O-Cr;j:O-Cu(S:sıcaklık,T:tuzluluk,O: oksijen).
Fe; 4: Ni-Pb; 5: Cd-Pb; 6: Pb-Fe; 7: Ni-Co; 8: Cd-Co; 9: Co-Fe; 10: Cd-Zn;11: Fe-Zn; 12: Al-Cu; 13: Cd-Cu; 14: Fe-Cu
Ağır metal-Ağır metal arasında gözlenen pozitif yöndeki istatistiksel olarak önemli olan korelasyonlar da suda kirliliğin ortak bir kaynağını göstermektedir.
Mevcut çalışmada, pH-Ağır metaller arasında güçlü bir pozitif korelasyon gözlenmektedir. pH’daki değişimler, sediment ve sulu ortam arasındaki metal alış-verişini hızlandıracak ya da yavaşlatacaktır. Aynı zamanda metallerin çözünürlüğü, pH ile doğrudan ilişkilidir (Sparks, 1995). Örneğin, asidifikasyon, genellikle suda daha fazla serbest iyon konsantrasyonlarıyla, katıdan sıvı faza artan bir metal
Bouche et al, 1997a; Playle, 1998). Daha önce yapılmış olan bu çalışmaların sonuçları mevcut çalışmada elde edilen pH-Ağır metaller arasındaki pozitif korelasyonu destekler niteliktedir.
Sıcaklık-ağır metal arasında gözlemlenen pozitif yöndeki korelasyonların, sıcaklık gibi çevresel faktörlerin, metaller üzerindeki çözücü etkisinden kaynaklanabileceği düşünülmektedir. Yine de sıcaklığın metaller üzerindeki etkileri konusundaki bilgiler oldukça sınırlıdır (Bryant et al, 1984;Bryant et al, 1985).
KAYNAKLAR
Bryant, V., McLusky, D.S., Roddie, K., Newbery, D.M., 1984, Effect of temperature and salinity on the toxicity of chromium to three estuarine invertebrates (Corophium volutator, Macoma balthica, Nereis diversicolor). Mar. Ecol. Prog. Ser., 20,137-149.
Bryant, V., Newbery, D.M., McLusky, D.S., Campbell, R., 1985, Effect of temperature and salinity on the toxicity of arsenic to three estuarine invertebrates (Corophium volutator, Macoma balthica, Tubifex costatus). Mar. Ecol. Prog. Ser., 24, 129-137.
Connell, D.W., Miller, G.J., 1984, Chemistry and Ecotoxicology of Pollution. JohnWiley &Sons, NY.
Lucan-Bouche, M.L., Couderchet, M., Vernet, G., Arsac, F., 1997a, The simultaneous influence of pH and temperature on binding and mobilization of metals in sand. Fresenius Envir. Bull., 6, 711–718.
Odin, M., Fuertet-Mazel, A., Ribeyre, F., Boudou, A., 1995, Temperature, pH and photoperiod effects on mercury bioaccumulation by nymphs of thrburrowing mayfly Hexagenia rigida. Wat Air Soil Poll., 80, 1003–1006. Özdamar, K., 1999, SPSS ile Biyoistatistik, Kaan Kitapevi, 454.
Palawski, D.U., Hunn, J.B., Wiedmeyer, R.H., 1989, Interactive effects of acidity and aluminium exposure to the life cycle of the midge Chironomus riparius (Diptera). J. Freshw. Ecol., 5 (2), 155–162.
Phillips, D.J.H., Rainbow, P.S., 1993, Biomonitoring of trace aquatic contaminants, Applied Science Publishers, Barking, 371.
Phillips, D.J.H., 1985, Organochlorines and trace metals in green-lipped mussels,
Perna viridis, from Hong Kong waters. Mar. Ecol. Prog. Ser., 21, 251-258.
Playle, R.C., 1998, Modelling metal interactions at fish gills. Sci. Tot. Environ., 219, 147–164.
Rainbow, P.S., 1997, Trace metal accumulation in marine invertebrates: marine biology or marine chemistry, J. Mar. Biol. Assoc. UK, 77, 195-210.
Rubio, B., Nombela, M.A. and Vilas, F., 2000, Geochemistry of major and trace elements in sediments of the Ria de Vigo (NW Spain): an assessment of
Samecka-Cymerman, A., Kempers, A.J., 1999, Bioindication of Heavy Metals by
Mimulus guttatus from the Czeska Struga Stream in the Karkonosze
Mountain, Poland. Bull.Environ.Contam.Toxicol., 63,65-72.
Sparks, D.L., 1995, Environmental Soil Chemistry. Academic Press Inc., California, U.S.
Szymanowska,A., Samecka-Cymerman, A., Kempers, A.J., 1999, Heavy metals in three lakes in west Poland, Ecotox. and Envir. Safety, 43: 21-29.
Türkmen, A., Aras, M., 2003, Heavy Metal Correlations in İskenderun Bay, North Eastern Mediterranean Sea, Turkey. International Symposium of Fisheries and Zoology.Baskıda.
USEPA, 1979, Methods for chemical analysis of water and wastewater, EPA-600/4-79-020, Us Environmental Protection Agency.
