Köyceğiz Gölü sedimentinde fosfor fraksiyonları ve fosforun göle salınım potansiyelinin araştırılması
A research on phosphorus fractions in sediment of Lake Köyceğiz, and its potential release into lake
Yazar: YALÇIN ŞAHİN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET DEMİRAK
Muğla Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Deniz Bilimleri = Marine Science ; Kimya = Chemistry ; Su Ürünleri = Aquatic Products
Dizin: Fosfatlar = Phosphates ; Fosfatlar = Phosphates ; Fosfor = Phosphorus ; Fosfor fiksasyonu = Phosphorus fixation ; Fosfor yüklemesi = Phosphorus loading ; Köyceğiz Gölü = Köyceğiz Lake ; Sedimantoloji = Sedimentology ; Ötrofikasyon = Eutrophication

Özet:
Bu araştırma Köyceğiz Gölü sedimentinde fosforun konumsal değişimi ile göle salınım potansiyelinin araştırılması amacıyla Kasım 2011 - Mayıs 2012 tarihleri arasında, iki ayda bir düzenlenen arazi çalışmaları ile yürütülmüştür. Gölde belirlenen üç istasyondan alınan sediment, sediment gözenek suyu ve sediment üstü su örneklerinde toplam fosfor ve fosfor fraksiyonları ile birlikte bazı fiziksel ve kimyasal ölçümler yapılmıştır. Sedimentten fosfor salınımı sediment gözenek suları ve sediment üstü göl sularına ilişkin toplam filtre edilebilir ortofosfat (TFO) konsantrasyonları ile sedimentin su içeriği ve difüzyon katsayısı kullanılarak tahmin edilmiştir. Ayrıca Köyceğiz Gölü sedimentin yapısını belirlemek için FTIR, SEM, EDS ve XRD analizleri yapılmıştır.Araştırma süresince sedimentten fosfor salınımı -6.647 ile 75.833 µg/m2.gün arasında değişerek en düşük değerini kasım ayında 1. istasyonda, en yüksek değerini ise mayıs ayında 2. istasyonda almıştır. Gölde tahmin edilen fosfor salınım değerleri ile sedimentin, gölün besin düzeyine çok düşük bir etkisinin olduğunu kantitatif olarak tespit edilmiştir. Araştırma periyodunda sediment örneklerinde toplam fosfor (TP) konsantrasyonun 980.39 ?g/gKA(kuru ağırlık) ile 1990.81 ?g/gKA arasında değiştiği ve göl sedimentinin besin seviyesinin ötrofik olduğu saptanmıştır. Sediment üstü suyun toplam filtre edilebilir ortofosfat (TFO) değeri ise ortalama 6.95 mg/m3 olarak tespit edilmiş ve göl suyunun mezotrofik olduğu belirlenmiştir. Sedimentte fosfor fraksiyonları incelendiğinde en fazla olan fosfor fraksiyonun organik bağlı fosfor (Org?P) fraksiyonu (% 90.74) olarak belirlenmiş, bunu sırasıyla kalsiyuma bağlı fosfor (Ca?P) fraksiyonu (% 8.46), demir+alüminyuma bağlı fosfor (Fe+Al?P) fraksiyonu (% 0.44) ve karbonata bağlı fosfor (CO3?P) fraksiyonu (% 0.36) ile takip etmiştir. Sedimentin yüksek demir içeriği (17800-34395 ?g/gKA) ve TFe/TF oranının da (13-19) yüksek olması nedeniyle sedimentten göle fosfor salınımının düşük kalmasında demirin (Fe) etkili olduğu belirlenmiştir. Sediment gözenek suyundaki demir derişimlerinin (TFe) toplam filtre edilebilir ortofosfat (TFO) konsantrasyonlarına oranının (TFe/TFO) bütün istasyonlarda 1'den yüksek (ortalama 1.4) tespit edilmesi ve sediment gözenek suyuna ilişkin TFe konsantrasyonlarının (0.99-678.00 mg/m3) sediment üstü suya ait demir derişimlerinden (0.01-58.34 mg/m3) daha yüksek saptanması, fosfor salınımının düşük kalmasında etkili bir diğer unsurdur. Ayrıca gerek sediment gözenek suyunun pH değerlerinin (7.52-8.10) gerekse sediment üstü suyu ait pH değerlerinin (7.88-8.90) yüksek çıkmaması da sedimentten fosfor salınımının düşük kalmasında bir başka etkili faktördür.Bu araştırma ile Köyceğiz Gölü'nün tüm alanı için, iç kaynaklı fosfor yükü 360.89 kg/yıl olarak hesaplanmış olup, gölün besin seviyesini koruyabilmesi için dış kaynaklı fosfor yükünün azaltılması gerektiği belirlenmiştir.

Abstract:
This study was conducted to find out the spatial patterns of the phosphorus in the sediment, and its potential release into the Lake Köyceğiz between November 2011 and March 2012, field studies were carried out at two months intervals. Total phosphorus and phosphorus fractions in the sediment, porewater and overlying water samples mainly taken from three determined stations from the lake and additionally some chemical and physical measurements were done. The amount of the released phosphorus was estimated by using total filterable orthophosphate (TFO) concentrations related to sediment porewater and overlying water with the water content of the sediment and the diffusion coefficient. In addition FTIR, SEM, EDS and XRD analyzes were carried out to determine the structure of Lake Köyceğiz sediment.During the research, sediment phosphorus release fluctuated between -6.647 ?g/m2.day-1 and 75.833 ?g/m2.day-1, and got the minimum value from the first station in November and the maximum value from the second station in May. The estimated values of phosphorus release in the lake quantitatively brought up that the effect of the sediment over the trophic level of the lake was very low. In the period of the research, the total phosphorus (TP) concentrations of the sediment samples were changed between 980.39 ?g/gDW (dry weight) - 1990.81 ?g/gDW and the trophic level of the lake sediment was found to be eutrophic. Total filterable orthophosphate (TFO) average concentrations of the lake water samples were 6.95 mg/m3 and the trophic level of the lake water was found to be mesotrophic. Phosphorus fractions were examined in the sediment, highest fraction was organic bound phosphorus fraction (Org?P) (90.74 %), this fraction was followed by calcium bound phosphorus fraction (Ca?P) (8.46 %), iron+aluminium bound phosphorus fraction (Fe+Al?P) (0.44 %) and carbonate bound phosphorus fraction (CO3?P) (0.36 %) respectively. In the low sediment phosphorus release to the lake, the iron (Fe) was effective because of the high content of iron (17800-34395 ?g/gDW) and its high TFe/TP ratio (13-19) in the sediment. In this study, the proportion (TFe/TPO) of iron concentrations (TFe) of sediment porewater to total filterable orthophosphate (TFO) was determined more than 1 (mean 1.4) in all stations. TFe concentrations related to porewater, (0.99-678.00 mg/m3) was established higher than overlying water iron concentrations (0.01-58.34 mg/m3) were the causes of the low sediment phosphorus release. In addition, both of the sediment porewater pH values (7.52 ? 8.10) and the overlying a water pH values (7.88 - 8.90) weren?t found high, it was another causes of the low sediment phosphorus release.With this study the whole area of Lake Köyceğiz, the interior phosphorus load was estimated as 360.89 kg/year and it is determined that in order to protect the trophic level of the lake, priority the exterior phosphorus load should be lowered