EGE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
(YÜKSEK LİSANS TEZİ)
ALANGÜLLÜ (AYDIN) JEOTERMAL KAYNAĞININ KİMYASAL ÖZELLİKLERİ VE ÇEVREYE OLAN
ETKİLERİNİN UZAKTAN ALGILAMA VE CBS KULLANILARAK BELİRLENMESİ
Emrah ASLAN
Tez Danışmanı : Doç.Dr.Mustafa BOLCA
Toprak Anabilim Dalı
Bilim Dalı Kodu : 501.13.01 Sunuş Tarihi : 11.02.2010
Bornova-İZMİR 2010
Emrah ASLAN tarafından Yüksek Lisans tezi olarak sunulan “Alangüllü (Aydın) Jeotermal Kaynağının Kimyasal Özellikleri ve Çevreye Olan Etkilerinin Uzaktan Algılama ve CBS Kullanılarak Belirlenmesi” başlıklı bu çalışma E.Ü. Lisansüstü Eğitim ve Öğretim Yönetmeliği ile E.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Eğitim ve Öğretim Yönergesi’nin ilgili hükümleri uyarınca tarafımızdan değerlendirilerek savunmaya değer bulunmuş ve 11.02.2010 tarihinde yapılan tez savunma sınavında aday, oybirliği ile başarılı bulunmuştur.
Jüri Üyeleri: İmza
Jüri Başkanı: Doç.Dr. Mustafa BOLCA ...
Raportör Üye: Prof.Dr. Yusuf KURUCU ...………..
Üye: Prof.Dr. Bahar TÜRKYILMAZ ...
ÖZET
ALANGÜLLÜ (AYDIN) JEOTERMAL KAYNAĞININ KİMYASAL ÖZELLİKLERİ VE ÇEVREYE OLAN ETKİLERİNİN UZAKTAN
ALGILAMA VE CBS KULLANILARAK BELİRLENMESİ
ASLAN, Emrah
Yüksek Lisans Tezi, Toprak Bölümü Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Mustafa BOLCA
Şubat 2010, 137 Sayfa
Araştırma alanının yer aldığı Aydın ili, çok sayıda ve değişik büyüklükte fay hattının ve buna bağlı olarak sıcak su kaynaklarının bulunduğu bir bölgede yer almaktadır. Bölgede bulunan jeotermal sular, içme sularına oranla çevreyi olumsuz etkileyebilecek düzeyde zararlı maddeler içermektedir. Bu zararlı maddelerin, sularda ve topraklarda yüksek konsantrasyonda bulunması halinde, doğal kaynakların sürdürülebilirliğini ve çevrede bulunan canlı yaşamını olumsuz etkileyeceği bir gerçektir.
Araştırma sürecinde Alangüllü yan havzasında yer alan jeotermal suların bulaştığı dere yatakları ile bu suların sulama suyu olarak kullanıldığı tarımsal arazilerden alınan toprak örneklerinin fiziksel ve kimyasal, su örneklerinin ise kimyasal analizleri E.Ü.Z.F Toprak Bölümü Laboratuarlarında yapılmıştır.
Laboratuar analiz sonuçlarına göre toprak ve su örneklerinde bulunan maddelerin çevreye olan etki düzeyleri ve araştırma alanındaki coğrafi dağılımları belirlenmiştir. Bu araştırma ile jeotermal suların sahip olduğu kimyasal özelliklerinden dolayı çevreye olan etkisi, su ve toprak kaynaklarına bulaşma düzeyleri mevsimsel olarak araştırılmıştır.
Anahtar Sözcükler: Jeotermal Su, Kirlilik, Uzaktan Algılama, Alangüllü, CBS
ABSTRACT
CHEMICAL PROPERTIES OF ALANGULLU (AYDIN) GEOTHERMAL RESOURCES AND THE DETERMINATION OF
THE RESOURCE’S ENVIRONMENTAL EFFECT BY USING REMOTE SENSING AND GIS
ASLAN, Emrah
MSc in Civil Eng.
Supervisor Assoc : Doç.Dr. Mustafa BOLCA February 2010, 137 pages
The research area, the province of Aydın, is located in an area which has many various sizes of fault lines and depending on this, hot water sources.
Geothermal waters in the region compared to drinking water contains levels of harmful substances that may adversely affect the environment. It is a fact that in the event of these harmful substances found in high concentrations in water and soil will adversely affect natural resources and environmental sustainability in the vibrant life.
In the research process, the pyhsical and chemical analysis in the soil samples and the chemical analysis in the water sample taken from the stream beds of these water that contaminated geothermal water and the water that is used as the irrigation water in the agricultural land in Alangüllü geothermal basin, have been made by the laboratories of Soil Departmant in Ege University Agricultural Engineering Faculty. According to the results of laboratory analysis, levels of the effects of substances to the environment in soil and water samples and the geographical distribution in the research field were determined. With this research, the effect of geothermal water to the environment because it has the chemical properties and the geothermal water's reach level to water and soil resources were assessed periodically.
Keywords: Geothermal Water, Environmental Pollution, Remote Sensing, Alangüllü,GIS
TEŞEKKÜR
Yüksek Lisans tezimin gerçekleşmesinde, araştırma ve hazırlama aşamaları süresince sabır ve özveri ile beni yönlendiren, sahip olduğu bilgi birikimini paylaşarak değerli katkılarda bulunan Toprak Anabilim Dalı öğretim üyesi sayın hocam Doç. Dr. Mustafa BOLCA' ya, değerli fikirlerinden yararlandığım sayın Prof. Dr. Yusuf KURUCU' ya, araştırmam sürecinde bölümdeki laboratuar olanaklarından yararlanmamı sağlayan Toprak Bölümü Başkanı sayın Prof. Dr.
Dilek ANAÇ' a, Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemi-EBİLTEM Uydu laboratuarının altyapı olanaklarını kullanmamda bana yardımcı olan, bununla birlikte arazi çalışmalarım süresince sabırla desteğini benden esirgemeyen Zir.
Yük. Müh. M. Tolga ESETLİLİ ve Araş. Gör. Fulsen ÖZEN’ e, laboratuar çalışmalarımın her aşamasında bana destek veren Araş. Gör. Bihter ÇOLAK ESETLİLİ' ye ve hayatımın her döneminde olduğu gibi tez çalışmam sırasında da karşılıksız sevgi ve destek bulduğum beni hiç yalnız bırakmayan nişanlım Filiz BİLGİN’e ve sevgili AİLEME teşekkürlerimi sunuyorum.
İÇİNDEKİLER
Sayfa
ÖZET ... v
ABSTRACT ... vii
TEŞEKKÜR ... ix
ŞEKİLLER DİZİNİ ... xv
ÇİZELGELER DİZİNİ ... xix
RESİMLER DİZİNİ ... xxiii
KISALTMALAR DİZİNİ ... xxv
1.GİRİŞ ... 1
2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR ... 6
3.MATERYAL VE YÖNTEM ... 12
3.1 Araştırma Yeri ve Coğrafik Konumu ... 12
3.2 Araştırma Yöresi İklim Özellikleri ... 14
3.3 Araştırma Yöresinin Jeoloji ve Jeomorfolojisi ... 18
3.4 Materyal ... 20
3.5 Yöntem ... 23
3.5.1 Örneklerin analize hazırlanmasında uygulanan yöntemler... 23
İÇİNDEKİLER (devam)
Sayfa
3.6 Uzaktan Algılama Tekniği, GIS ve Genel Özellikleri ... 24
4.JEOTERMAL SULARIN GENEL ÖZELLİKLERİ ... 34
4.1 Jeotermal Suların Kimyasal Özellikleri ... 34
4.1.1 Nötr bileşikler ... 36
4.1.2 Katyonlar ... 37
4.1.3 Anyonlar... 38
4.2 Jeotermal Suların Çevreye Zararları ... 39
4.2.1 Lityum ve Borik Asit ... 42
4.2.2. Arsenik ... 42
4.2.3 Hidrojen Sülfit... 43
4.2.4 Amonyak ... 43
4.2.5 Tuzluluk ... 43
5.JEOTERMAL KAYNAKLAR VE GENEL ÖZELLİKLERİ ... 44
5.1 Jeotermal Sistemler, Jeoloji Ortamı ve Jeofizik Belirtileri ... 44
5.1.1 Jeotermal kaynaklar, kaya türleri ve jeotermal ortamlar ... 45
5.1.2 Magmatik etkinlik ve jeotermal sistemler ... 46
İÇİNDEKİLER (devam)
Sayfa
5.1.3 Yapısal jeoloji ve jeotermal sistemler... 47
5.2 Ülkemizde Jeotermal Alanların Genel Özellikleri ... 48
5.2.1 Ege kıyı kuşağı ... 48
5.2.2 Menderes Masifi ve Batı Anadolu Grabeni ... 49
6.ARAŞTIRMA BULGULARI ... 53
6.1 Toprak Örneklerinin Analiz Sonuçları ... 55
6.1.1 Toprak örneklerinin fiziksel ve kimyasal analiz sonuçları ... 54
6.1.2 Toprak örneklerinin ağır metal ve iz element içerikleri ... 67
6.2 Su Örneklerinin Analiz Sonuçları ... 77
6.2.1 Su örneklerinin kimyasal analiz sonuçları ... 78
6.2.2 Su örneklerinin ağır metal ve iz elementlerine dair analiz sonuçları... 100
6.3 Uzaktan Algılama Tekniği ve Coğrafi Bilgi Sistemi Kullanılarak Toprak Ve Su Örneklerine Ait Analiz Sonuçlarının Veri Analizleri ... 109
6.3.1 Uzaktan algılama tekniği kullanılarak veri toplanması ... 109
6.3.2 Coğrafi bilgi sistemi kullanılarak veri tabanı oluşturulması ... 112
6.3.3 Veri analizleri ve değerlendirilme ... 116
İÇİNDEKİLER (devam)
Sayfa
7.SONUÇ VE ÖNERİLER ... 127 KAYNAKLAR DİZİNİ ... 129 ÖZGEÇMİŞ ... 137
ŞEKİLLER DİZİNİ
Şekil Sayfa
1.1. Türkiye' de fay hatları ve jeotermal alanlar haritası ... 2
1.2. Türkiye’deki jeotermal potansiyelin bölgelere göre dağılımı ... 3
2.1. Türkiye ve Ege Bölgesinde jeotermal kaynakların dağılımı ... 11
3.1. Araştırma alanının yer bulduru haritası ... 13
3.2. Büyük Menderes Havzasının jeolojik özelliklerini gösteren harita ... 19
3.3. Su, toprak ve bitki gibi önemli öğelerin spektral yansıma özellikleri ... 24
3.4. Elektromanyetik enerjinin dalga boylarına göre dağılımları ... 26
3.5. Uzaktan algılama tekniğinin 4 temel ilkesi ... 26
3.6. Basit anlamda coğrafi bilgi sistemi ... 29
3.7. Coğrafi Bilgi Sisteminin temel bileşenleri ... 30
3.8. Coğrafi bilgi sistemlerinde verilerin saklanmasında uygulanan katman yöntemi ... 32
3.9. Coğrafi bilgi siteminin kullanım alanları ... 33
6.1. 2008 yılı Mart-Nisan (b) ve Temmuz-Ağustos (y) dönemlerine ait toprak tepkimeleri ... 65
ŞEKİLLER DİZİNİ (devam)
Şekil Sayfa
6.2. 2008 yılı Mart-Nisan (b) ve Temmuz-Ağustos (y) dönemlerine ait suda çözünebilir toplam tuz miktarı ... 66
6.3. 2008 yılı Mart-Nisan (b) ve Temmuz-Ağustos (y) dönemlerinde alınan su örneklerinin pH değerleri ... 90
6.4. 2008 yılı Mart-Nisan (b) ve Temmuz-Ağustos (y) dönemlerinde alınan su örneklerinin EC değerleri ... 91
6.5. 2008 yılı Mart-Nisan (b) ve Temmuz-Ağustos (y) dönemlerinde alınan su örneklerinin bor elementi değerleri ... 92
6.6. 2008 yılı Mart-Nisan (b) ve Temmuz-Ağustos (y) dönemlerinde alınan su örneklerinin Cl elementi değerleri ... 93
6.7. 2008 yılı Mart-Nisan (b) ve Temmuz-Ağustos (y) dönemlerinde alınan su örneklerinin Na elementi değerleri ... 94
6.8. 2008 yılı Mart-Nisan (b) ve Temmuz-Ağustos (y) dönemlerinde alınan su örneklerinin SAR değerleri ... 95
6.9. 2008 yılı Mart-Nisan (b) ve Temmuz-Ağustos (y) dönemlerinde alınan su örneklerinin ESP değerleri ... 98
6.10. Topoğrafik harita üzerinde yol, baraj vb öğelerin belirlenmesi ve örnekleme yerlerinin uydu görüntüsü üzerinde gösterilmesi ... 112
ŞEKİLLER DİZİNİ (devam)
Şekil Sayfa
6.11. Su örneklerine ait analiz verilerinin öznitelik bilgilerinin
oluşturulan veri tabanına aktarılması ... 114 6.12. Toprak örneklerine ait analiz verilerinin öznitelik bilgisi olarak
oluşturulan veri tabanına aktarılması ... 115 6.13. Çalışma alanı topraklarına ait pH ve tuzluluk sınıflarının
dağılım haritası ... 120
6.14. Çalışma alanı topraklarına ait bor ve sodyum elementi sınıflarının dağılım haritası ... 121
6.15. Çalışma alanı topraklarına ait nikel ve krom elementi sınıflarının
dağılım haritası ... 122
6.16. Araştırma alanı içerisinde bulunan termal kaynakların çevresindeki su kaynaklarına ait pH ve EC dağılımı ... 124
6.17. Araştırma alanı içerisinde bulunan termal kaynakların çevresindeki su kaynaklarına ait bor ve klor elementlerinin dağılımı ... 125
6.18. Araştırma alanı içerisinde bulunan termal kaynakların çevresindeki su kaynaklarına ait SAR ve ESP dağılımı ... 126
ÇİZELGELER DİZİNİ
Çizelge Sayfa
2.1 Çeşme termal sularda yapılan analiz sonuçları ... 8
2.2 Bitkiler için Bor (B) sınır değerleri ... 9
3.1 Aydın iline ait çok yıllık yağış, sıcaklık ve nem verileri ... 15
3.2 Aydın iline ait iklim verileri ... 16
3.3a Yıllık yağış analiz sonuçları ... 16
3.3b Aydın iline ait çok yıllık yağış miktarları ve yağış sınıflandırması... 17
3.4 Arazi çalışmalarında alınan su ve toprak, örneklerinin dağılımı ... 21
4.1 Farklı sıcaklıktaki jeotermal suların kullanım alanları ... 34
4.2 Farklı bölgelerden alınan jeotermal sularda kimyasal analiz sonuçları ... 40
6.1 Suda çözünebilir toplam tuz (%) sınır değerleri ve topraklara etki durumu ... 56
6.2. Toprak tepkimesi (pH) sınır değerleri ve topraklara etki durumu ... 57
6.3 Toprak organik maddesi (%) ve sınıflandırması ... 57
6.4 CaCO3 (%) sınır değerleri ve sınıflandırması... 57
6.5 2008 Mart-Nisan (b) dönemi arazi çalışmalarında alınan toprak örnekleri fiziksel ve kimyasal analiz sonuçları ... 60
6.6 2008 Temmuz-Ağustos (y) dönemi arazi çalışmalarında alınan toprak örnekleri fiziksel ve kimyasal analiz sonuçları ... 63
ÇİZELGELER DİZİNİ (devam)
Çizelge Sayfa
6.7 Toprakta bulunan ağır metallerin sınır değerleri ... 67 6.8 2008 Mart-Nisan (b) dönemi alınan toprak örneklerinin bazı toplam iz
element ve ağır metal analiz sonuçları ... 72
6.9 2008 Temmuz-Ağustos (y) dönemi alınan toprak örneklerinin bazı toplam iz element ve ağır metal analiz sonuçları ... 75
6.10 Sulama sularının EC değerine göre sınıflandırılması ... 78 6.11 Sulama suyu kalitesi sınır değerleri ... 79 6.12 2008 Mart-Nisan (b) dönemi alınan su örneklerinin
analiz sonuçları ... 80
6.13 2008 Temmuz-Ağustos (y) dönemi alınan su örneklerinin analiz sonuçları ... 84
6.14 Sulama sularının bor derişimi sınıflandırılması ... 99 6.15 Sulama suyundaki bazı iz elementlerin ve ağır metallerin tavsiye edilen
maksimum konsantrasyonları ... 100
6.16 Kıtaiçi su kaynaklarının sınıflarına göre kalite kriterleri ... 101 6.17 2008 Mart-Nisan (b) döneminde alınan su örneklerinin
ağır metal ve iz element analiz sonuçları ... 102
6.18 2008 Temmuz-Ağustos (y) dönem alınan su örneklerinin ağır metal ve iz element analiz sonuçları ... 106
ÇİZELGELER DİZİNİ (devam)
Çizelge Sayfa
6.19 Jeotermal suyun etkisi altında bulunan arazilerin güncel arazi kullanım grupları ile bunların alansal ve yüzdesel dağılımları ... 112
6.20 Toprak için yapılan sorgulama değerleri ve değerlendirmesi ... 117
6.21 Su için yapılan sorgulama değerleri ve değerlendirmesi ... 117
RESİMLER DİZİNİ
Resim Sayfa
3.1 Çalışma alanı eğimli arazileri ... 13
6.1 Jeotermal suların yoğun olarak karıştığı dere yataklarından yapılan sulama ... 55 6.2 Tarımsal amaçlı kanal ve kanaletlerle yapılan sulama ... 55 6.3 Bitki yapraklarında görülen bor zararı ... 71 6.4 Termal sularla sulama yapılan arazilerde tuz birikimi ... 88 6.5 Araştırma alanında sık rastlanan zeytin ağaçları ... 113 6.6 Araştırma alanında yoğun olarak tarımı yapılan ekonomik değeri yüksek incir ağaçları ... 113
KISALTMALAR DİZİNİ Kısaltmalar Açıklama
TM Tematik Harita
SWIR Kısa Dalga Infrared
TIR Termal Infrared DSİ Devlet Su İşleri
EÜZF Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi
WHO Dünya Sağlık Örgütü
UNSCEAR Birleşmiş Milletler Radyasyon Güvenlik Komitesi TSE Türk Standartları Enstitüsü
MTA Maden Teknik Arama
ICP-ES Inductively Coupled Plasma Emission EPA Çevre Koruma Ajansı
DMİ Devlet Meteoroloji İstasyonu
1. GİRİŞ
Ülkemiz, genç volkanik etkinliklerin sık rastlandığı aktif ve tektonik Akdeniz kuşağı üzerinde yer almaktadır. Alp Dağlarının oluşumu sırasında şiddetli kırılma tektoniğine uğraması, fay hatlarının oluşması, magma yaklaşımı ve buna bağlı olarak yerkabuğunun içine yerleşen magma odaklı ―jeotermal sistemlerin‖ oluşmasında önemli rol oynamıştır. Bu bağlamda çok sayıda ve değişik büyüklükte fay sistemlerini içeren ülkemizde aktif faylara ve volkanizmaya bağlı olarak başta Ege Bölgesi olmak üzere, Kuzeybatı, Orta Anadolu, Doğu ve Güneydoğu Anadolu bölgelerinde 600‘ün üzerinde jeotermal kaynak bulunmaktadır(Şekil 1.1).
Tüm dünyada ve ülkemizde seraların ve konutların ısıtılması, elektrik enerjisi üretilmesi ve tedavi amaçlı olarak jeotermal sular çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Debi ve sıcaklık yönünden önem taşıyan jeotermal kaynaklar yeryüzüne çıktığında bulundukları yerin topoğrafik yapısına bağlı olarak en yakın dere yatağına ulaşmakta ve havzaların yer altı ve yüzey suyu kaynaklarına bulaşmaktadır. Önemli debi ve sıcaklık düzeyindeki sular ihtiyaç doğrultusunda kullanıldıktan sonra bir bölümü yeniden yeraltına enjekte edilmekte ancak önemli bir bölümü yine doğal suyolları ile bölge su sistemine karışıp sulama, içme vb.
amaçlar için kullanılabilmektedir.
Toprakta bulunan mineral, element ve ağır metallerin kaynağı yerkürenin derinliklerinde erimiş halde bulunan magmadır. Magmanın yeryüzüne çıkarak soğuyup katılaşmasıyla kayalar oluşur. Kayaların fiziksel, kimyasal ve biyolojik etkilere maruz kalarak daha küçük parçalara ayrışması sonucu toprak oluşur.
Böylece toprağın oluşmasında ana materyal olan kayanın bünyesinde bulunan elementler ve ağır metaller toprak oluşum süresi içerisinde toprağa intikal ederler.
Dolaylı olarak, toprakta bulunan bu elementler ve ağır metaller belirli bir konsantrasyon üzerinde yoğunluk gösterdiği zaman, su ve bitki aracılığı ile insan ve hayvanlara geçerek insan sağlığı açısından tehlike oluşturabilmektedir. Bu nedenle Dünya sağlık Örgütü (WHO), Birleşmiş Milletler Radyasyon Güvenliği Komitesi (UNSCEAR) ve Türk Standartları Enstitüsü (TSE) gibi kuruluşlar, toprak, su ve atmosfer gibi ortamlarda bulunmasına izin verilen kimyasal madde miktarlarını belirlemişlerdir.
Şekil 1.1. Türkiye' de fay hatları ve jeotermal alanlar haritası (Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü)
Türkiye dünyanın en büyük jeotermal kuşaklarından biri olan Alp-Himalaya kuşağına dâhildir. Bu yüzden ülkemiz jeotermal potansiyel ve uygulamalar açısından dünyada ilk 7 ülke arasında yer almaktadır. Çok sayıda ve farklı büyüklükte fay sistemleri içeren, sıcaklıkları yer yer 102°C'yi aşan 900'ün üzerinde jeotermal kaynak ve işletilebilir yaklaşık 140 saha bulunmaktadır. Bu kaynakların önemli bir kısmı Ege bölgesinde (%78) bulunurken, bir kısmı da Doğu ve Güneydoğu Anadolu bölgesinde yer almaktadır(Şekil 1.2).
Şekil 1.2. Türkiye‘deki jeotermal potansiyelin bölgelere göre dağılımı (MTA)
Jeotermal suların bulunduğu ortamlarda su-kayaç ilişkisi ve oluşacak reaksiyon hızı, sıcaklığın bir fonksiyonudur. Sıcaklık, genellikle reaksiyon hızını artırıcı yönde etki eder. Ortam sıcaklığındaki her 10°C‘lik artış, reaksiyon hızını 2-3 kat artırır. Bu nedenle 200°C sıcaklığa sahip bir ortamda gerçekleşen reaksiyonun hızı, 20°C sıcaklığa sahip diğer bir ortama göre yaklaşık 210-310 kat daha hızlıdır. Yüksek sıcaklığa sahip ortamlarda kayaçların daha fazla altere olması bunun kanıtıdır.
Jeotermal suların çözünmüş kimyasal madde miktarı yüksektir.
Elementlerin çözünürlüğü, su-mineral dengesine bağlıdır ve daha çok mineral şeklindedir. Elementlerin miktarları, sıcaklığın ve bulunduğu ortamın karakteristik bir özelliğidir ve buna bağlı olarak değişiklik gösterir.
Ağır metallere gelince, bunlarında çevre kirliliği yönünden çok önemli toksik etkilere sahip oldukları, su ve bitkiler aracılığıyla insan ve hayvanlara
geçmektedir. Jeotermal suların taşıdığı ağır metallerin alış güzergâhında bulunan toprakları ve su birikim havzalarını (baraj, göl, kuyu, akarsu vb.) etkilemektedir.
Bu kaynaklardan yapılan tarımsal sulama bitkilerin kirlenmesine neden olmaktadır.
Buraya kadar yapılan açıklamalar, termal bölgelerde ve termal kaynakların etkilediği ortamlarda yaşayanların ve bu sularla sulanmış tarım ürünlerini tüketenlerin sağlık açısından önemli bir risk altında bulunduklarını ortaya koymaktadır. Bu nedenle gerek dünyada gerekse yurdumuzda çok yoğun araştırmalar yapılmış ve termal bölgelerin risk dereceleri belirlenmeye çalışılmıştır (Bakaç ve Kumru, 2003).
Büyük Menderes Havzası tarımsal potansiyeli bakımından Türkiye‘nin önemli havzalarından birisidir. Bu havzanın kuzeyinde, Aydın-Germencik‘ten Denizli-Kızıldere‘ye kadar uzanan ve Pamukkale‘yi de içerisine alan Menderes Grabeni‘ndeki tektonik fay hatları boyunca yüksek potansiyele sahip jeotermal kaynaklar bulunmaktadır. Araştırmanın yapıldığı Aydın-Germencik Alangüllü Havzası çok yüksek tarım ve turizm potansiyeline sahip bir bölgedir. Bölgede Alangüllü Termal Oteli, çamur ılıcaları, jeotermal amaçlı kuyular ve henüz işletmeye alınmamış açık termal kaynaklar bulunmaktadır. Bu termal kaynakların, içme suyu olarak kullanılan su kuyularına ve sulama suyu sağlanan derelere karıştığı bilinmektedir.
Bu araştırmanın amacı, 8000 hektar toprak varlığı olan Alangüllü havzasından alınan toprak ve termal su örneklerinde gerekli araştırmalar yapılarak termal sulardan kaynaklanan kirliliğin boyutlarını incelemektir. Bu yolla bölgede bulunan termal su potansiyeline bağlı olarak jeotermal suların çevreye verdiği zararı belirlemek ve alınabilecek önlemlere ışık tutacak verileri ortaya koymak hedeflenmiştir.
Bu araştırmada, çok sayıda fay hattı içeren ve bu nedenle yüksek jeotermal potansiyele sahip olan Alangüllü havzasında sıcak sulardan kaynaklanan kimyasal madde yoğunluğunun bölge su sistemine ve buradan tarım arazilerine bulaşma düzeyleri incelenecektir. Yüksek tarım potansiyeline sahip olan Aydın-Germencik Alangüllü yan havzasından alınacak toprak örneklerinde fiziksel ve kimyasal, termal su örneklerinde ise kimyasal analizler yapılarak bunların bulunma düzeyleri saptanacaktır.
Elde edilen sonuçlar değerlendirilerek veriler arasında faktör ve coğrafi analizler sonucu, çevrenin termal sulardan etkilenme düzeyleri araştırılacaktır.
Uzaktan algılama tekniği çerçevesinde uydu görüntülerinden detaylı arazi kullanımı belirlenecektir. Laboratuar analizleri, uydu görüntüleri ve arazi çalışmaları sonucunda elde edilen verilerin değerlendirilmesi, etki alanları ve etki dereceleri belirlenerek ―Coğrafi Bilgi Sistemi‖ (CBS) yardımıyla jeotermal suların çevreye zararının alansal dağılımları belirlenecektir.
2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR
Saatçı vd., (1973), Balçova kaplıca sularında bor kirliliği üzerine yaptıkları araştırmada ilk kez ―su–toprak–bitki‖ ilişkileri yönünden bor toksitesini incelemişler ve kaplıca sularında 8.10–10.25 ppm sınırlarında bulunan borun sulama sularında 3.25 ppm, topraklarda 5 ppm ve bitkilerde ise 380.5 ppm‘ e kadar artan seviyelerde ve toksit oranda bor kirliliğine neden olduğunu ortaya koymuşlardır.
Borun bitkilere olan toksin etkisinin, kurak bölge topraklarında yoğunlaşan Ca2+ ve Mg2+ iyonlarının bor ile oluşturduğu borat tuzlarının birikimi ile arttığını belirtmiştir (Saatçı vd., 1973).
Gamsız (1981), Bor yataklarında yaptığı çalışmada Bigadiç Köprüsü civarından aldığı su örneklerinde bor yoğunluğunun 0.06–0.98 ppm sınırlarında değiştiğini, maden sahası çıkışından alınan su örneklerinde ise bu değerlerin 2.0–
12.6 ppm arasında bulunduğunu belirtmiştir.
Börekçi (1986), borla kirlenen Simav Çayı‘nın toprakta oluşabilecek bor birikimi etkilerini araştırmış, Simav Çayı bor içeriğinin, bu suyun sulama suyu olarak verildiğinde bitkilere zarar verecek boyutlara ulaştığını, toprağa uygulanan su miktarı arttıkça, toprakta daha fazla bor biriktiğini saptamıştır.
Şener ve Özkara (1986), Kızıldere (Denizli) ve Ömerbeyli (Aydın) jeotermal santrallerinden bırakılan ve Büyük Menderes Nehri‘ne karışan atık suların çok tuzlu, sodyumlu ve bor miktarının yüksek olduğunu saptamışlardır.
Jeotermal sular, içme sularına oranla daha fazla kimyasal madde ve ağır metal içerirler. Çünkü bu suların sıcak olmaları ve yüksek tuz konsantrasyonuna sahip bulunmaları topraktaki tüm elementlerin çözünmelerini kolaylaştırmaktadır (Kılınç ve Yokaş, 1987).
Gediz Grabeni‘ndeki en önemli çevresel problemlerden birisi de toprakta ve yer altı sularında gözlenen yüksek bor derişimi ya da kısaca bor kirlenmesidir.
Özellikle verimli tarım arazilerinin bulunduğu ve bağcılığın gelişmiş olduğu bu yörede yeraltı sularındaki yüksek bor derişimi tarımsal açıdan önemli ölçüde verim kaybına neden olmaktadır. Bilindiği üzere bor çok küçük miktarlarda olursa bitkiler için yararlıdır. Ancak belli bir miktarı geçince de özellikle bazı bitkiler
için son derece zararlı zehirleyici etkidedir. Sulama sularındaki bor miktarına göre bitkiler bora karşı duyarlı, yarı duyarlı ve duyarsız olmak üzere 3 grupta toplanmıştır (Richards, 1954; Şahinci, 1991).
İzmir Balçova jeotermal alanında sıcak su sistemleri oldukça yüksek bor içermektedir. Ayrıca bor ile klorür, sodyum ve bikarbonat iyonları ve SiO2- arasında iyi bir doğrusal ilişkiyle açıklanabilecek pozitif korelasyon gözlenmiştir (Tarcan, 1995; Tarcan vd., 1998).
Yeraltı sularındaki bor kirlenmesi topraktaki bor kirlenmesini de beraberinde getirmektedir. Salihli jeotermal alanında sıcak ve soğuk sularda yapılan analizler sonucunda, işletme sondajlarının derinlikleriyle bor kirlenmesi arasında bir ilişki saptanamamıştır (Filiz ve Tarcan, 1997).
Aydın ve Seferoğlu (1999), Menderes Havzasında sulama yapılan bazı alanlarda sulama suyundan gelen borun toprak ve sulardaki durumunu araştırmışlardır. Jeotermal kaynakların oldukça yoğun olduğu bu bölgeden alınan su örneklerinde, bor içeriği 0.33-6.41 ppm olduğu belirlenmiştir. toprak örneklerinde ise 0-30 cm ve 30-60 cm derinliklerinden sulama öncesi ve sulama sonrasında iki farklı dönemde alınmıştır. I. dönemde alınan toprakların bor içerikleri 0–30 cm derinlikte 1.37–5.96 ppm arasında, 30–60 cm derinlikte ise 1.17–6.25 ppm arasında bulunmuştur. II. dönemde alınan toprak örneklerinde ise 0–30 cm derinlikte 1.24–6.51 ppm, 30–60 cm derinlikte ise 0.93–5.75 ppm arasında değiştiği belirlenmiştir.
Bakaç ve Kumru (1999), tarafından yapılan çalışmada, sanayi ve tarım kuruluşlarının yoğun biçimde yer aldığı ve Gediz nehrinin yıkadığı Menemen ovasından 60 toprak ile 60 su örneği toplanmıştır. Örneklerde radyonükleit konsantrasyonları yanında Cu, Cd, Pb ve Cr miktarları da ölçülerek ağır metal kirliliği araştırılmıştır. Sonuçta, sularda incelenen ağır metaller yönünden bir kirliliğin söz konusu olmadığı topraklarda ise sadece Cr yönünden ciddi anlamda sorun bulunduğu ortaya konulmuştur. Topraklardaki Cr yüksekliğinin nedeninin bölgedeki deri işletmeleri ve benzeri sanayi kuruluşları olabileceği dile getirilmiştir.
Altınbaş ve Bolca (2000), İzmir ili Seferihisar bölgesindeki yaptıkları çalışmada bitkiler için zararlı olan bor elementi içeriklerini jeotermal kaynaklarda 9.00–14.10 ppm sınırları arasında saptamışlardır. Bora dayanıklı bitkiler için 3.75
ppm‘lik ölçüt kullanılamaz sınır iken yörede saptanan verilerin bunun 4–5 katı olduğu belirlenmiştir.
Prasad ve Bose (2001), Hindistan‘da muson yağmurları öncesinde ve sonrasında Sirmour bölgesinden ve kalker yataklarına yakın yerlerden aldıkları 8 yüzey ve 9 kaynak suyunda Cu, Cd, Fe, Cr, Mn, Pb ve Zn konsantrasyonlarını belirlemişlerdir. Tüm örneklerdeki ağır metal miktarları içme suyu kalite standartlarından daha düşük bulunmuştur. Elde edilen veriler, kirlilik indeksi hesaplamalarında kullanılmış ve sonuçların kirlilik indeksi üst limitinin çok altında olduğu görülmüştür. Kalker madeni işletme kapasitesin çok artmasına karşılık bölgede bir ağır metal kirliliği söz konusu değildir.
Jeotermal uygulamalarda esas olan kullanılmış jeotermal suyun sahaya tekrar geri basılmasıdır. Çeşme‘deki termal sularda yapılan kimyasal analizler sonucunda (Çizelge 2.1), jeotermal suların yapısının büyük ölçüde deniz suyu karakterinde olduğunu göstermektedir(Koç, 2001).
Çizelge 2.1. Çeşme termal sularda yapılan analiz sonuçları
Gemici ve Tarcan (2002), Jeotermal sularda B ve As çevresel sorunlara ve kirlenmeye neden olan en önemli kirleticilerden olduğunu belirtmişlerdir.
Arsenik: pirit, arsenopirit, demir, bakırlı şeyllerden ve fosfatlı kayaların oksidasyonundan sıcak sulara kolaylıkla geçmektedir. Bu nedenle bazı yörelerdeki sıcak sularda As, içme suyu standartlarının üzerinde değerler gösterir.
Bu konuda yapılan çalışmalarda, Ege bölgesinde yer alan bazı jeotermal sahalarda standartların üzerinde B ve As belirlenmiştir. İzmir Balçova termal alanında jeotermal su, yüzey suları ve yeraltı sularını temsil eden, sondaj ve kaynaklardan toplam 36 adet örnekleme noktasından su örneği alınmıştır. Alınan örnekler üzerinde B ve As analizleri yapılmıştır. Örnekleme noktalarından 50 ml su örneği alınarak, polietilen şişelerde korunmuş ve içerisine nitrik asit ilave edilerek pH<2 olması sağlanmıştır. B ve As analizleri, ICP–ES (Inductively Coupled Plasma Emission) spectrofotometry ile analiz edilmiştir. Yapılan analiz sonuçlarında Bor
(B) konsantrasyonu litrede 0.1–21.3 mg., Arsenik (As) konsantrasyonu ise litrede 0.7–1419.8 mg. arasında değiştiği belirlenmiştir.
Özellikle sulama suyu için tehlikeli olan bor, sıcak sularda en çok bulunan kirleticilerden biridir. Bor, suyun pH değerine göre farklı formlarda yer alır. Asitli sularda B(OH)3, bazik sularda B(OH)4 şeklinde bulunur. İçme sularında ki yüksek bor konsantrasyonunun, bitkilerde ve insan üzerinde zararlı etkisi vardır. Özellikle sulama sularında, toprağın gözenekliliğini düşürür ve bitki köklerinin hava almasını engelleyerek kurumalarına neden olur. Bor içeriğinin, dayanıklı bitkilerin sulama suyunda 3 mg/l, içme suyunda 2 mg/l üst limit olarak kabul edilir (Badruk, 2003).
Bitkiler için bor sınır değerlerine bakıldığında, hassas bitkiler için 0.33 ppm‘e kadar olan kısım I.sınıf olarak değerlendirilirken 1.25 ppm ve üzeri değerler kullanılamaz olarak tespit edilmiştir(Çizelge 2.2). Yine aynı şekilde dayanıklı bitkiler için 1 ppm‘e kadar olan kısım I.sınıf olarak değerlendirilirken 3.75 ppm ve üzeri değerler kullanılamaz yani V.sınıf olarak değerlendirilmiştir(Richards 1954; Uygan ve Çetin, 2004).
Çizelge 2.2. Bitkiler için Bor (B) sınır değerleri (Richards 1954; Uygan ve Çetin, 2004) Kalite
Sınıflandırması
I.Sınıf Çok İyi
I I.Sınıf (iyi)
III. Sınıf (Orta)
IV. Sınıf (Şüpheli)
V. Sınıf (Kullanılamaz)
(B) (mg/l) (ppm)
Hassas
Bitkiler <0.33 0.33-0.67 0.67-1.00 1.00-1.25 >1.25 Az
Dayanıklı Bitkiler
<0.67 0.67-1.33 1.33-2.00 2.00-2.50 >2.50
Dayanıklı
Bitkiler <1.00 1.00-2.00 2.00-3.00 3.00-3.75 >3.75
Ülkemiz dünyanın en büyük jeotermal kuşaklarından biri olan Alp- Himalaya kuşağına dahildir. Çok sayıda ve farklı büyüklüklerde fay sistemleri kapsayan ülkemizde, sıcaklıkları 20-101 0C arasında olan 1500 civarında kaynak çıkışı olmakla beraber, rezervuar sıcaklıkları 30-242 0C arasında değişen 600‘den fazla termal kuyu bulunmaktadır (Şekil 2.1). Bu termal kaynakların %78‘i Ege bölgesinde yer aldığı belirlenmiştir (Ilgar, 2005).
Sayhan (2005), Kırşehir ilinde 1 Ocak 2002–31 Aralık 2004 tarihleri arasında yapmış olduğu çalışmada termal sularda zamana bağlı değişimler olduğunu saptamıştır. Belirtilen dönem içerisinde, Kırşehir il merkezinde bulunan jeotermal kaynaktan alınan su örnekleri, düzenli olarak analize tabi tutularak termal suyun fiziksel ve kimyasal özelliklerinin zamana bağımlı olarak değişimi saptanmaya çalışılmıştır. Rezervuar derinliği 273 m‘yi bulan ve rezervuar sıcaklığı 94ºC, yüzey sıcaklığı ise 54ºC‘ye kadar erişebilen termal suyun fiziksel ve kimyasal özelliklerinin yapılanan analiz ve gözlemler neticesinde yıl içerisinde önemli ölçüde değişikliğe uğradığı günlük ölçümlere dayanılarak saptanabilmiştir.
Yine bu ölçüm ve gözlemler neticesinde termal suyun sarsıntılar esnasında ölçüm değerlerinde değişiklikler olduğu saptanmıştır.
Al Naeem (2008), Suudi Arabistan‘ın Al Hassa Oasis bölgesindeki sulama ve diğer amaçlarla kullanılan 10 kaynak suyunun hidrokimyasal özellikleri ve ağır metal içeriklerini belirlemiştir. Ölçülen 20 iz element ve ağır metalin su örneklerindeki konsantrasyonları, WHO tarafından içme ve kullanma suları için verilen limitlerin üzerinde bulunmamıştır. Fakat sular hidrokimyasal özellik olarak C4S2 (yüksek tuzlu ve orta alkalin karakterli sular) sınıfına girmektedir.
İçerdikleri Cl-, Na+ ve NO-3 konsantrasyonları izin verilen sınırların çok üzerindedir. Bu nedenle bu sular içme suyu veya tuza hassas bitkiler için sulama suyu olarak kullanılmamalıdır. Ayrıca zaman içinde toprakları tuzlulaştırma ve alkalileştirme tehlikesi de vardır.
Şekil 2.1. Türkiye‘de ve Ege bölgesinde jeotermal kaynakların dağılımı
3. MATERYAL VE YÖNTEM
3.1 Araştırma Yeri ve Coğrafik Konumu
Aydın ilinin jeotermal potansiyel bakımından en önemli ilçelerinden biri Germencik‘tir. Araştırma yerinin de içinde bulunduğu Germencik ovası ve yöresi, Büyük Menderes havzası içinde yer almaktadır. Büyük Menderes havzası Türkiye'nin batısında, Ege Bölgesi sınırları içerisinde bulunmaktadır. Kuzeyde İzmir ile Manisa, doğusunda Denizli, güneyinde Muğla ve batısında Ege Denizine açılır(Şekil 3.1). Kuzey ve güneyi dağlık, engebelidir. İki bölüm arasında iki yandan faylarla sınırlanmış ve sonradan alüvyonlarla örtülmüş genç bir çöküntü alanı olan Büyük Menderes ovası yer alır. Araştırmanın yürütüldüğü alan, Germencik İlçesine 9km, Aydın İli Merkezine 60 km mesafede bulunan araştırma alanı M19-M20 paftaları içerisinde 52000-60000 enlemleri ile 87000-100000 boylamları arasında yer almaktadır.
Araştırma alanı içerisinde Hıdırbeyli, Alangüllü, Dağkaraağaç ve Bozköy kasabaları ile DSİ tarafından 1995 yılında yapılmış olan sulama amaçlı bir baraj bulunmaktadır. Germencik ilçesinden itibaren Bozköy Kasabası yönünde eğimli araziler ile tepe ve dağlık coğrafi şekilli arazileri içeren çalışma alanının yüzölçümü yaklaşık 4000 hektardır.
Çalışma alanının tamamına yakın bölümü orta (%6-12) ile dik (%12-20) eğimli arazilerdir ve araştırma eğimli olan bu araziler üzerinde yürütülmüştür(Resim 3.1).
Şekil 3.1. Araştırma alanının yer bulduru haritası
Resim 3.1. Çalışma alanı eğimli arazileri (Orijinal, 12 Mayıs 2008)
3.2 Araştırma Yöresi İklim Özellikleri
Germencik ovasının da içinde yer aldığı Büyük Menderes havzası, makro iklim özellikleri yönünden Akdeniz iklimine, C.W. Thorntwaite'ın iklim sınıflamasına göre, yazları sıcak ve kurak, kışlan ılık ve yağışlı mezotermal iklim tipine girmektedir. Araştırma alanının bulunduğu bölgede dağlar denize dik olarak uzandığı için, denizin etkisi içerilere kadar hissedilmemektedir.
Araştırma yerinin çok yıllık yağış ortalaması 698.6 mm olup, en fazla yağış Aralık ayında olmaktadır. Yöredeki yağışların %51'i kış mevsiminde, %21' i İlkbahar mevsiminde, %8' i yaz mevsiminde, %20' si sonbahar mevsiminde düşmektedir. Kış mevsiminde sağanak halindeki yağışlar, taşkınlara ve erozyona neden olabilmektedir. Yörede en kurak aylar Temmuz ve Ağustos'tur. Çok yıllık değerlere göre Temmuz ayında 4.0 mm, Ağustos ayında ise 2.2 mm yağış düşmektedir. Ortalama sıcaklığın 16.9°C olduğu araştırma bölgesinde, en düşük sıcaklık -11°C ile Ocak ayında, en yüksek sıcaklık ise 43.6°C ile Temmuz ayında gerçekleşmiştir. En düşük toprak sıcaklığı ise 5 cm toprak derinliğinde -0.9°C olarak Ocak ayında saptanmıştır. Temmuz ayındaki en düşük toprak sıcaklığı ise 21.0°C‘dir. Son yıllarda tüm Ege Bölgesinde görüldüğü gibi araştırma yöresinde de yağışlarda azalma görülmektedir (Çizelge 3.1).
Çizelge 3.1. Aydın iline ait çok yıllık yağış, sıcaklık ve nem verileri (Meteoroloji Bölge Müdürlüğü, 1995)
Akdeniz ikliminin hâkim olduğu araştırma alanında, ılıman iklim koşullarına sahip olması sebebiyle nisbi nem, ortalama sıcaklık, bulutlu gün ve kapalı gün sayısı yönlerinden yörede her mevsim iklim koşulları elverişlidir.
Yazları sıcak ve kurak, kışları ılık ve yağışlı olan Akdeniz ikliminin etkisi altında bulunmaktadır (Çizelge 3.2). Bölgede yarı nemli iklim tipi hüküm sürmektedir.
Ortalama sıcaklığın en yüksek olduğu ay Temmuz ve Ağustos, en düşük aylar ise Ocak ve Şubat aylarıdır
Çizelge 3.2. Aydın iline ait iklim verileri
Aylar Ort.Açık Gün Sayısı
Ort.Bulutlu Gün Sayısı
Ort.Kapalı
Gün Sayısı Ort.Sıcaklık(Cº) Nisbi Nem(%)
Ocak 4 19 8 7,5 76
Şubat 8 17 4 9 73
Mart 16 13 2 12,3 69
Nisan 4 22 4 16 66
Mayıs 19 11 1 20 63
Haziran 22 8 - 26 55
Temmuz 30 1 - 29 52
Ağustos 23 1 - 27 52
Eylül 18 7 - 24 58
Ekim 10 13 - 20 67
Kasım 10 15 5 13,5 75
Aralık 10 16 5 10 76
UL vd., (2007), tarafından yapılan ― Aydın Yöresinde Sulama Yönünden Kuraklık Analizi ‖ isimli araştırmada Aydın ili için farklı bölgelerde en uygun sulama programının oluşturabilmesi için, söz konusu bölgeye ait güvenilir yağış değerlerine gereksinim duymuşlardır. Aydın Meteoroloji İstasyonunda 1975-2006 yıllarında ölçülmüş olan toplam 32 yıllık zaman serisine ilişkin günlük yağış verilerinden yararlanılarak, aylık ve yıllık toplam yağış miktarları belirlenmiş ve bu veriler RAINBOW yazılımı ile analiz edilerek yağışlı, normal ve kurak yıllarda oluşması beklenen güvenilir yağış değerleri elde edilmiştir (Çizelge 3.3a, b).
Çizelge 3.3a Yıllık yağış analiz sonuçları
İstasyon Adı
Ortalama Yıllık Yağış (1975-
2006) (mm)
Yıllık Güvenilir Yağış (mm) Yağışlı Yıl
(%20)
Normal Yıl (%50)
Kurak Yıl (%80)
Aydın 629.4 746.5 602.7 495.8
Çizelge 3.3b. Aydın iline ait çok yıllık yağış miktarları ve yağış sınıflandırması (Aydın Meteoroloji İstasyonu, 2006)
Germencik DMİ‘nin günlük en çok yağışlı 23 yıl içerisinde 1985yılında 166.2 mm olarak ölçülmüştür. Bu istasyonun aylık toplam yağışlarının 21 yıl içerisinde 1068.1 mm ile 1981 yılı içinde meydana geldiği görülmüştür. Aydın
AYLAR Yıllık
Yağış Yağış Sınıfı
Y I L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1975 122.2 67.5 62.6 60.7 59.8 97.9 0.0 0.1 3.5 34.5 96.5 78.8 684.1 N 1976 53.2 54.2 12.7 99.9 32.3 26.8 31 0.0 0.0 132.2 68.6 73.7 584.6 N 1977 92.1 99.4 50.1 68.2 0.1 25.6 0.1 0.0 34.4 25.1 38.4 77.1 510.6 N 1978 185.8 202.1 74.6 119.4 5.6 0.0 0.0 0.0 50.8 99.4 27.0 116.5 881.2 Y 1979 156.0 56.1 40.6 36.6 49.5 22.9 6.4 0.0 0.0 63.5 125.2 ¦ 115.1 671.9 N 1980 114.8 18.3 94.5 28.3 36.1 57.8 0.0 0.0 1.9 38.2 90.8 216.8 697.5 N 1981 378.7 71.6 78.0 18.4 35.6 22.4 0.0 0.8 7.6 3.9 171.8 279.3 1068.1 Y 1982 68.3 47.4 114.9 73.1 33.8 23.6 2.1 0.0 11.8 125.0 47.3 113.4 660.7 N 1983 59.3 119.2 62.7 47.3 35.1 20.1 2.9 1.7 0.8 10.4 117.1 159.0 635.6 N 1984 174.1 ¦ 140.1¦ 141.2 98.6 4.4 0.2 1.0 0.0 0.0 0.0 132.9 45.7 738.2 N 1985 172.7 86.9 101.1 20.1 27.4 0.0 0.0 0.0 0.0 29.5 76.2 64.7 578.6 N 1986 209.4 182.3 18.2 26.3 20.8 58.2 0.0 18.3 4.5 21.9 29.7 153.3 742.9 N 1987 162.0 48.2 78.1 58.9 7.9 2.0 0.0 0.0 0.0 1.5 51.3 77.3 487.2 K 1988 35.6 103.8 167.0 18.2 11.7 0.0 0.0 3.7 0.0 15.3 116.1 133.3 604.7 N 1989 18.2 11.4 7.7 0.6 44.0 6.8 1.0 0.0 0.1 49.4 114.4 58.8 312.4 K 1990 3.1 63.9 19.1 98.0 23.2 2.3 0.0 3.0 15.2 7.8 14.5 213.6 463.7 K 1991 47.8 48.6 28.3 29.3 74.0 0.2 0.0 1.9 0.1 27.7 19.8 94.8 372.5 K 1992 0.0 10.8 58.6 75.2 6.7 14.4 2.3 1.8 0.0 37.6 77.2 74.6 359.2 K 1993 74.6 65.7 107.9 33.1 87.8 2.4 0.0 0.0 0.0 5.8 76.7 59.5 513.5 N 1994 92.3 89.8 78.8 37.3 60.5 21.0 1.9 0.3 0.0 72.7 117.7 105.6 677.9 N 1995 150.1 29.6 116.7 49.1 54.9 0.0 4.2 1.1 5.0 26.8 48.0 43.5 529.0 N 1996 24.1 198.9 76.9 74.6 21.8 0.0 0.0 0.0 62.9 80.0 45.9 167.5 752.6 Y 1997 68.0 28.7 107.8 112.0 17.3 0.7 0.0 2.9 3.4 34.0 71.0 260.6 706.4 N 1998 56.7 59.9 111.6 61.4 154.8 0.8 0.0 0.0 45.2 44.6 129.7 128.8 793.5 Y 1999 88.0 161.7 61.8 26.3 4.6 0.0 0.3 0.0 6.6 21.3 31.6 80.1 482.3 K 2000 71.5 74.0 98.7 100.3 4.8 29.7 0.0 20.3 0.0 27.4 84.8 44.9 556.4 N 2001 30.1 77.8 18.6 92.1 60.8 0.1 0.0 1.8 0.9 0.4 344.1 147.3 774.0 Y 2002 53.6 45.1 65.0 101.8 6.1 5.3 39.3 0.0 56.0 91.8 114.5 169.6 748.1 Y 2003 102.8 181.0 35.3 82.0 109.0 6.7 12.6 4.2 0.0 135.7 63.5 129.0 861.8 Y 2004 236.6 34.3 4.2 56.9 6.6 0.6 0.0 0.0 7.3 0.2 74.7 73.3 494.7 K 2005 62.2 155.7 92.6 39.8 61.1 7.9 9.3 12.6 0.5 39.2 160.4 38.2 679.5 N 2006 90.6 109.1 115.7 19.5 0.7 0.0 4.4 0.0 13.6 81.7 76.7 6.0 518.0 N MIN 0.0 10.8 4.2 0.6 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 145.0 6.0 31.4 - MAX 378.7 202.1 167.0 119.4 154.8 97.9 39.3 20.3 62.9 135.7 344.1 279.3 1068 - ORT 104.9 88.5 74.3 60.1 37.4 14.7 3.8 2.4 10.7 44.7 92.1 116.1 629.4 -
İlinin 59 yıllık aylık toplam yağışının ortalaması 629.4 mm, Germencik İlçesinin 21 yıllık aylık toplam yağışının ortalaması ise 796.9 mm‘dir. Yörede sıcaklık ise 8 oC ile 28 oC arasında değişmekte olup ortalama sıcaklık 17.7 oC‘dir.
3.3 Araştırma Yöresinin Jeoloji ve Jeomorfolojisi
Araştırma alanının jeolojik oluşumu, Büyük Menderes havzasının jeolojik oluşumu ile aynıdır. Büyük Menderes havzası, Menderes masifi diye tanımlanan başkalaşım kompleksinin tam ortasında yer alır. Büyük Menderes havzası, Büyük Menderes nehrinin ve sel sularının taşıyıp yığmış olduğu Alüviyal topraklardan oluşmuş olup, çevre kayaçlarının özelliği bunu çok iyi yansıtmaktadır. Havzayı çevreleyen kayaçlar iki ana gruba ayrılmaktadır. Bunlardan temeli oluşturanlar, Paleozoik ve daha yaşlı olan Menderes masifi başkalaşımları olarak adlandırılan başkalaşım kayaçlarıdır. İkinci grubu oluşturanlar ise Senezoik (Neojen) yaşlı karasal tortul kayaçlardır( Şekil 3.2)
Havzanın temelini oluşturan kayaçlar alttan üste doğru gnayslar, metavolkanikler, şistler ve mermerlerdir. Bu metamorfik kayaçlar, granit ve gabro türü magmatik kayaçlar tarafından kesilmiştir. Gnaysların mineral bileşiminde;
kuvars, plajioklas, ortoklas, mikroklin, biotit, muskovit, granat ve apatit bulunmaktadır. Şistler; eski tortulların başkalaşım hali olup, mikaşist, muskovit, granat ve kuvarsşist alt gruplarını içerirken, mermerler bölgede genelde dolomitik mermer bileşimindedirler.
Graben sistemine bağlı olarak havzanın çökme olayı günümüzde halen devam etmektedir. Havzayı oluşturan Alüviyonlar bu metamorfik kayalardan türeyen kırıntılardan oluşmuştur. Germencik ovası, Menderes masifinin ortasındaki çöküntüyü izleyerek akan Büyük Menderes nehrinin, değişik zamanlarda taşımış olduğu Alüviyonlardan oluşmuş genç topraklara sahiptir (Delibacak, 1996).
Şekil 3.2. Büyük Menderes Havzasının jeolojik özelliklerini gösteren harita (Kun et al.,1986)
3.4 Materyal
Araştırma materyalini, tarım, sanayi ve turizm yönünden önemli bir bölge olan 8000 hektarlık Aydın-Germencik Alangüllü Havzasında bulunan jeotermal kaynakların direkt veya dolaylı olarak etkilediği, araştırma alanını en iyi şekilde temsil edecek yerlerden seçilerek alınan, termal su ve toprak örnekleri oluşturmaktadır(Çizelge 3.4). Jeotermal kaynak sularından, bunların karıştığı dere ve yan dereler ile bu sularla sulanan topraklardaki mevsimsel değişimleri izlemek amacıyla 2008 yılı boyunca Mart-Nisan ve Temmuz-Ağustos aylarında olmak üzere iki dönem şeklinde örnekleme yapılmıştır. Analizi yapılacak örnekler, alındığı döneme ait olmak koşulu ile örnek numarasının yanına küçük harfler konularak 2008 Mart-Nisan (b), 2008 Temmuz-Ağustos (y), şeklinde sınıflandırılmıştır.
Toprak örneklemesi jeotermal suyun en fazla etkisinin olduğu toprağın üst tabakası olan A horizonundan yapılmıştır. Toprak örneklerinin alınma derinliği toprak özelliğine bağlı olarak yaklaşık 30 cm‘dir. Örnekleme termal kaynakların etkisi altında olan farklı uzaklıktaki arazilerden veya termal sularla sulanan tarım alanlarından alınmıştır.
Bahar ve Yaz döneminde alınan toprak örneklerinde fiziksel ve kimyasal, su örneklerinde kimyasal analizler yapılmış, bunun sonucunda analizlerden elde edilen verilerle her dönem için jeotermal kaynakların su ve toprak üzerine etkileri belirlenmiştir. Verilerin değerlendirilmesi araştırma alanının toprak ve topoğrafik özellikleri dikkate alınarak yapılmıştır.
Çizelge 3.4. Arazi çalışmalarında alınan su ve toprak, örneklerinin dağılımı
Lab No Alındığı Yer Toprak Su
1b, y Alangüllü Termal Tesis Kaynağı X
2b, y Alangüllü Termal Tesis-Roma Hamamı Kaynağı X
3b, y AlangüllüTermal Kaynağın Boşaldığı Dere Yatağı X
4b, y Alangüllü Termal Tesis Kollektör Çıkışı X
5b, y Bozköy Termal Sularının Boşalım Gösterdiği Dere Yatağı X 6b, y Bozköy Termal Sularının Boşalım Gösterdiği Yan Dere Yatağı X
7b, y Bozköy Termal Sularının Boşalım Gösterdiği Dere Sularıyla
Sulanan Dere Yanındaki Tarla X
8b, y Alangüllü-Bozköy-Çamköy Yol Kavşağındaki Termal Kaynak X X
9b, y Çamköy-Bozköy Yol Ayrımı Dere Yatağı X
10b, y Çamur Ilıcası Mevkii Aşağı Termal Kaynağı X X
11b, y Çamur Ilıcası Mevkii Yukarı Termal Kaynağı X X 12b, y Göçenli Tepesi Mevkiisi Hıdırbeyli Deresi Köprü Altı X
13b, y Çamur Ilıcası Mevkii Tuzlu Araziler X
14b, y Termal Kaynak Etkisi Altındaki Hıdırbeyli Köyü Arazileri X 15b, y Termal Kaynak Etkisi Altındaki Hıdırbeyli Köyü Arazileri X 16b, y Termal Kaynak Etkisi Altındaki Hıdırbeyli Köyü Arazileri X
17b, y Termal Kaynak Etkisi Altındaki Hıdırbeyli Deresi X X 18b, y Termal Kaynak Etkisi Altındaki Hıdırbeyli Köyü Arazileri X
19b, y Termal Kaynak Etkisi Altındaki Hıdırbeyli Köyü Arazileri X 20b, y Termal Kaynak Etkisi Altındaki Hıdırbeyli Köyü Arazileri X
21b, y Hıdırbeyli Sulama Barajı Suyu X
22b, y Termal Kaynak Etkisi Altındaki Hıdırbeyli Köyü Tarım
Arazileri X
23b, y Termal Kaynak Etkisi Altındaki Hıdırbeyli Köyü Tarım
Arazileri X
24b, y Termal Kaynak Etkisi Altındaki Hıdırbeyli Deresi X X 25b, y Termal Kaynak Etkisi Altındaki Hıdırbeyli Köyü Tarım
Arazileri X
Çizelge 3.4.‘ün devamı
26b, y Termal Kaynak Etkisi Altındaki Hıdırbeyli Deresi X X 27b, y Termal Kaynak Etkisi Altındaki Hıdırbeyli Deresi X X 28b, y Termal Kaynak Etkisi Altındaki Hıdırbeyli Köyü Tarım
Arazileri X
29b, y Termal Kaynak Etkisi Altındaki Hıdırbeyli Köyü Tarım
Arazileri X
30b, y Çarıklar-Meşeli Köyü Deresi X X
31b, y Alangüllü MTA Kuyusu X X
32b, y Alangüllü Termal Tesisleri Sulama Suyu X
33b, y Hıdırbeyli MTA Kuyusu
34b, y Baraj Çıkışı Sulama Kanalı X
35b, y Baraj Suyu İle Sulanan Hıdırbeyli Köyü Tarım Arazileri X 36b, y Baraj Suyu İle Sulanan Hıdırbeyli Köyü Tarım Arazileri X 37b, y Baraj Suyu İle Sulanan Hıdırbeyli Köyü Tarım Arazileri X 38b, y Baraj Suyu İle Sulanan Hıdırbeyli Köyü Tarım Arazileri X 39b, y Baraj Suyu İle Sulanan Hıdırbeyli Köyü Tarım Arazileri X 40b, y Baraj Suyu İle Sulanan Hıdırbeyli Köyü Tarım Arazileri
Sulama Suyu X X
41b, y Baraj Suyu İle Sulanan Hıdırbeyli Köyü Tarım Arazileri
Sulama Suyu X X
42b, y Baraj Suyu İle Sulanan Alangüllü Köyü Tarım Arazileri
Sulama Suyu X X
43b, y Baraj Suyu İle Sulanan Alangüllü Köyü Tarım Arazileri
Sulama Suyu X X
44b, y Baraj Suyu İle Sulanan Alangüllü Köyü Tarım Arazileri
Sulama Suyu X X
45b, y Baraj Suyu İle Sulanan Alangüllü Köyü Tarım Arazileri
Sulama Suyu X X
46b, y Germencik İlçesi Mesudiye Mahallesi Tarım Arazileri X 47b, y Termal Kaynak Etkisi Altındaki Dağkaraağaç Köyü Tarım
Arazileri X
48b, y Termal Kaynak Etkisi Altındaki Dağkaraağaç Köyü Tarım
Arazileri X
49b, y Termal Kaynak Etkisi Altındaki Hıdırbeyli Köyü Tarım
Arazileri X
3.5 Yöntem
3.5.1. Örneklerin Analize Hazırlanmasında Uygulanan Yöntemler Toprak örnekleri 2 kg‘lık naylon torbalar içinde laboratuara getirildi.
Laboratuar koşullarında hava kurusu hale getirilerek tahta tokmakla dövüldü ve 2 mm‘lik elekten geçirilerek analize hazırlandı (Soil Survey Staff, 1951; Jackson, 1958).
Su örnekleri, önceden saf su ile yıkanan ve örnek alınan su ile 2 kez çalkalanarak 2,5 ve 5 lt‘lik polietilen bidonlar içerisinde laboratuara getirildi.
Buzdolabında saklanan örneklerden iz element ve ağır metal için ayrılanlara HCl ve HNO3 ilave edilerek pH=2‘ye düşürüldü (Saatçı vd., 1988). Örnekler, analizler boyunca karanlık bir ortamda saklandı.
3.5.1.1 Toprak örneklerinin analizinde kullanılan yöntemler
Toprak Reaksiyonu (pH): Saf su ile doygun hale getirilen örneklerde pH, cam ve kalomel elektrotlu pH-metre ile ölçüldü (Jackson, 1967).
Suda Çözünebilir Toplam Tuz: Saf su ile doygun hale getirilen örneklerin
―ohm‖ cinsinden direnci Backman geçirgenlik aleti kullanılarak saptandı ve toplam tuz ilgili grafikten bulundu (Soil Survey Staff, 1951).
Kireç (CaCO3): Scheibler kalsimetresi yardımıyla volumetrik CO2
çıkışından yaralanarak hesap yoluyla belirlendi (Schlichting ve Blume, 1966).
Organik Madde: Schlichting ve Blume (1966) tarafından verilen yöntemle
% olarak tayin edildi.
Bünye: Toprak örneklerinin fiziksel özelliklerinden olan tane büyüklüğü dağılımı, yani %Kum, %Mil, %Kil fraksiyonları hidrometre yöntemi uygulanarak belirlenmiştir (Bouyoucos, 1962). Her fraksiyon için bulunan veriler bünye üçgenine uygulanarak toprak örneklerinin bünyeleri saptanmıştır (Black, 1965).
3.5.1.2 Su örneklerinin analizinde uygulanan yöntemler
Su örneklerinde buharlaşma kalıntısı; 1100C‘de buharlaştırılarak ve filtrasyon sonucu hesaplanarak, pH; cam elektrotlu pH-metre kullanılarak, elektriksel geçirgenlik ise kondüktometre cihazı ile belirlendi. Na ve K flamefotometrik, Ca + Mg 0.01 N EDTA yöntemiyle ölçüldü. Cl- ayarlı 0.05 N AgNO3 çözeltisiyle titre edilerek saptandı (Anonim, 1954). SO4-2
, BaCl2 ile çöktürülerek gravimetrik yolla, CO3-
ve HCO3-
ise fenolftaleyn ve metil oranj indikatörleri varlığında 0.1 N HCl çözeltisiyle titre edilerek tayin edildi (Tuncay, 1994). Bor analizinde Azometin-H Yöntemi kullanıldı (Wolf, 1971). SAR ve RSC özel formülleriyle hesaplandı. Suların kalite bakımından sınıflandırılması, ABD Riverside tuzluluk laboratuarı özel grafik sistemine göre yapıldı (Anonim, 1954).
Bazı iz elementler ve ağır metallerin (Fe, Cu, Zn, Mn, Co, Ni, Cr, Cd ve Pb) tayini için su örnekleri buharlaştırılarak 10 misli deriştirildi. Derişik örneklerdeki elementler A.A.S kullanılarak analiz edildi (Parker, 1972).
3.6 Uzaktan Algılama Tekniği, GIS ve Genel Özellikleri
Uzaktan algılama tekniği, Yeryüzündeki her materyal değişik yollarla elektromanyetik ışınımı absorbe eder, yansıtır veya yayarlar (Şekil 3.3). Yansıyan elektromanyetik ışınım, suyun sedimantasyon seviyesine, toprağın nem içeriğine ve bitki pigmentleri gibi birçok özelliğe göre kızılötesi (infrared) ve görünür (visible) bölgede uzaktan algılama platformlarındaki algılayıcı düzenekler tarafından ölçülür(Richards,1986).
Şekil 3.3. Su, toprak ve bitki gibi önemli öğelerin spektral yansıma özellikleri (Anonim, 2006)
Uzaktan algılama tekniği, elektromanyetik spektrumun morötesi ışınlarla mikrodalga ışınları arasındaki bölümlerini, algılayıcılar aracılığı ile havadan veya uzaydan kaydetme ve inceleme tekniğidir(Örüklü, 1988). Alıcılar, elektromanyetik spektrumun görünebilir (0.4 - 0.5 μm mavi, 0.5-0.6 μm yeşil, 0.6 - 0.7 μm kırmızı) ve kızıl ötesi (0.7 - 1.35 μm yakın kızıl ötesi; 1.35 - 3.00 μm orta kızıl ötesi; 3-15 μm uzak kızıl ötesi veya termal) bölgelerindeki enerjiyi algılamaktadırlar (Şekil 3.4). İnsan gözü ancak 0.4–0.7 μm dalga boyundaki elektromanyetik enerjiyi algılayabilmekte, bunun dışındaki dalga boylarındaki verileri algılayamamaktadır (Esetlili, 2001).
Bu tekniğin uygulanmasında incelenilen objeler ile doğrudan fiziksel temasa geçilmez. Ancak, yeryüzünden belirli uzaklıkta konumlandırılmış platformlara yerleştirilmiş algılayıcılar aracılıyla yansıttıkları elektromanyetik enerji kaydedilir. Canlı veya cansız nesneler, güneşten yeryüzüne ulaşan ya da yapay olarak üretilen enerjiyi yapılarına ve büyüklüklerine göre absorbe etme ya da yansıtma özelliklerine sahiptirler. Objelerin elektromanyetik enerjiyi yansıtabilme karakteristikleri dikkate alınarak tanımlamaları yapılabilir ve yeryüzündeki coğrafi dağılımları belirlenebilir. Yansıyan enerji sayısal görüntü şeklinde kaydedilir (Esetlili, 2001).
Uzaktan algılama tekniğinin uygulanması dört temel ilkeye dayanmaktadır (Altınbaş vd., 2003). Bunlar; radyasyon ya da elektromanyetik enerji, atmosferik geçiş koridoru, elektromanyetik enerjinin soğurulması ya da yansıtılmasını gerçekleştiren doğal elemanlar ve yansıyan ya da yayılan elektromanyetik enerjinin algılandığı algılama düzenekleri ile onları taşıyan platformlardır (Şekil 3.5)
Şekil 3.4. Elektromanyetik enerjinin dalga boylarına göre dağılımları (Anonim, 2007a)
Şekil 3.5. Uzaktan algılama tekniğinin 4 temel ilkesi (Altınbaş vd., 2003)
