Mogan gölünün kirletici özümleme kapasitesinin model ile değerlendirilmesi
The evulation of pollution assimilattion cappacity of mogan lake by means of modeling
Yazar: YAKUP KARAASLAN
Danışman: DOÇ. DR. ATİLLA AKKOYUNLU ; PROF. DR. FERRUH ERTÜRK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada Kimyasal ve fiziksel parametrelerin Mogan Gölüne etkileri incelenmiştir. Ayrıca söz konusu Gölün atık özümleme kapasitesi bulunmuştur. Çalışmada Aquatox ve Wasp Modelleri ile Pamolare Modelinin Alt modelleri kullanılmıştır. Mogan Gölü geçmişe dönük birçok fiziksel, kimyasal, biyolojik ve hidrolojik dataya sahip olduğu için tercih edilmiştir. Özellikle 2002 yılı için Mogan Gölünde seçilen 4 adet istasyon için parametreler bir yıl boyunca aylık bazda Çevre Referans Laboratuarı tarafından ölçülmüştür. Ayrıca Mogan Gölüne dökülen tüm derelerin fiziksel ve kimyasal dataları aynı yıl için aylık bazda ölçülmüştür. Tüm bu datalar Pamolare, Wasp ve Aquatox Modelleri için giriş parametresi olarak kullanılmıştır. Ancak bazı bilinmeyen datalar için literatürde ve modellerin teknik dokümanlarında yer alan bazı formülasyonlar ile yine söz konusu modellerin teknik dokümanlarında verilen bazı kabuller kullanılmıştır. Biyolojik parametreler adet olarak ölçüldüğü için kütlesel konsantrasyonlara bir takım formülasyonlar yardımı ile çevrilmiştir.Çalışmanın ilk adımında Pamolare, Wasp ve Aqautox Modellerinin simülasyon neticelerinin karşılaştırmaları yapılmıştır. Pamolare 3 Modelinin tek tabakalı, iki tabakalı ve yapısal olarak dinamik alt modelleri ile Pamolere 2-Sığ Göller İçin Yapısal Olarak Dinamik Modeli öncelikle denenmiştir. Pamolare 3 ve Pamolare 2 Modellerinin simülasyon neticeleri 2004 ve 2005 yılı Mogan Gölü gerçek ölçüm değerleri ile karşılaştırılmıştır. Simülasyon sonuçları gerçek değerler ile karşılaştırıldığında oldukça uyumsuz çıkmıştır. Su Kalite Analizi Simülasyon (Benzeşim) Programı (WASP) Modeli ile Askıda Katı Madde, Çözünmüş Oksijen, Klorfil a, Toplam Azot ve Toplam Fosfor'un bir yıllık simülasyonları yapılmıştır. Mogan Gölünde ölçülen gerçek değerler ile karşılaştırıldığında TN ve TP kısmen uyumlu, diğer parametreler ise oldukça uyumsuz çıkmıştır. Su kalitesi modellerinin karşılaştırılması yapılırken Aquatox Modeli ile yapılan çalışmada; özellikle Sıcaklık, Askıda Katı Madde ve pH parametreleri için çok iyi tahminler elde edilmiştir. Toplam Azot ve Çözünmüş Oksijen parametreleri için ise gerçek değerlere yakın neticeler elde edilmiştir. Toplam Fosfor parametresi simülasyonunda ise WASP Modelinde olduğu gibi sürekli bir artış eğilimi görülmüştür.Çalışmanın bir sonraki adımında Aquatox Modelinin kalibrasyonu ve verifikasyonu yapılmıştır. Sıcaklık, Askıda Katı Madde ve pH çok iyi netice verdiği için ayrışma katsayıları ayarlanırken Çözünmüş Oksijen, TN ve TP için göz önüne alınmıştır. Misal olarak Mogan Gölü için çözülebilir ve ayrışmaya dirençli organik maddelerin maksimum ayrışma hızları sırasıyla 0.1g/g-gün ve 0.01 g/g-gün olarak bulunmuştur.Mogan Gölü için kalibrasyonu ve verifikasyonu yapılan Aquatox Modelinde bazı toksik organik maddelerin Mogan Gölündeki sucul bileşenlere etkisi incelenmiştir. Ayrıca bu toksik maddeler için maksimum izin verilebilir konsantrasyonlar belirlenerek Çevresel kalite Standartları ile karşılaştırılmıştır.Çalışmanın son safhasında Mogan Gölünde Aquatox Modeli kullanılarak mevcut şartlar bu şekilde devam ettiğinde veya birtakım önlemler alınarak iyileşme süreçleri ile ilgili tahminler yapılmıştır. Tüm bu sonuçlara göre Mogan Gölünün hiperötrofik durumdan ötrofik duruma doğru iyileştiği görülmüştür. Ayrıca bu şekilde önlemler alınması durumunda ötrofik durumdan mezotrofik duruma doğru iyileşmenin de olacağı öngörülmektedir.Anahtar Kelimeler: Su Kalitesi Modeli, Atıkların Asimilasyonu, Ötrofikasyon, Çevresel Kalite Standartları.

Abstract:
In this study, the effects of Physical and chemical parameters to Mogan Lake have been investigated. Moreover the waste assimilation capacity has been determined for Mogan Lake. In this study, AQUATOX, WASP and sub-models of PAMOLARE have been used. The reason for the preference of Mogan Lake is the abundance of historical date in chemical, biological, physical and hydrological aspects. Parameters for the four selected stations at Mogan Lake were measured by the Environmental Reference Laboratory throughout the year 2002 on a monthly basis. Besides, chemical and physical data for all the creeks discharging into Mogan Lake were also measured by the Environmental Reference Laboratory for the same year on a monthly basis. All these data has been used as input parameters for Aquatox, Wasp and Pamolare Models. However, a number of formulations found in the literature and various assumptions in the technical documents of the models were used for some unknown parameters. Since biological parameters are measured in numbers, they have been converted into concentration values by means of certain formulations.The simulation results of Pamolare, Wasp and Aqautox Models were compared in the first step of this study. 1-Layer, 2-layer and structurally dynamic sub-models of Pamolare 3 and Pamolare 2, which is Structurally Dynamic Model for shallow lakes, have been tested for the first time. The simulation results of Pamolare 3 and Pamolare 2 have been compared with actual measured data of Mogan Lake for the years 2004 and 2005 and found to be highly incompatible. One-year simulations of Suspended Solids, Dissolved Oxygen, Chlorophyll a, Total Nitrogen and Total Phosphorus have been made by using Water Quality Analyses Simulation Program (WASP). When those results were compared with the actual data in Mogan Lake, TN and TP are partly compatible and the other parameters are not compatible. During the comparison of the Water Quality Models, good simulation results have been obtained particularly for Suspended Solids, pH and Temperature in the studies in which Aquatox Model is used. Moreover, the values obtained for Total Nitrogen and Dissolved Oxygen are considerably close to the actual values. A continuous increasing tendency has been observed for the simulation of total phosphorus parameter as in the WASP model.In the next step of this study, Aquatox Model was calibrated and verified for Mogan Lake. Since Aquatox Model provided good results for Suspended Solids, pH and Temperature parameters; Dissolved Oxygen, Total Nitrogen and Total Phosphorus have been taken into consideration while adjusting the decomposition coefficients. For example; maximum decomposition rates of labile and refractory organic substences were calibrated as 0.1g/g-day and 0.01 g/g-day respectively for Mogan Lake.After calibration and verification of Aquatox Model, the effects of aquatic components on various toxic organic substences were examined. Furthermore, Maximum Permissible Concentrations were determined and then compared with Environmental Quality Standards for some of the toxic organic substences.In the last step of this study, various estimations regarding recovery processes in Mogan Lake were made by using Aquatox Model for two different cases. All these results demonstrate that Mogan Lake shows an improvement trend from hyperotrophic to otrophic conditions. Moreover, it is anticipated that there will be improvement from otrophic to mezotrophic conditions if such measures are to be taken.Key Words : Water Quality Model, Assimilation of Waste, Eutrophication, Environmental Quality Standard.