Marmara havzası akarsu ve deniz sedimentlerinin karakterizasyonu ve mikroplastik kirliliğinin araştırılması
Characterization of river and marine sediments in the Marmara basin and investigation of microplastic pollution
Yazar: SELİNAY ÇETİN
Danışman: PROF. DR. HALİM AYTEKİN ERGÜL
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Bu çalışma Türkiye'nin en kalabalık ve sanayi bakımından gelişmiş olan Marmara Bölgesi'nde gerçekleşmiştir. Çalışmada, 30 adet deniz istasyonu ve 12 adet nehir istasyonu olmak üzere toplamda 42 farklı noktadan alınan yüzey sedimenti örneklerinde sediment karakterizasyonu ve mikroplastik kirliliği araştırılmıştır. Sediment örnekleri sanayi ve tersanelerin yoğun olduğu, kıyı bölgelerinden alınmıştır. Sediment örneklerinde toplam organik madde (TOM), kalsiyum karbonat (CaCO3), biyojenik silika (BSi), litojenik madde (LM) miktarları ve mikroplastik parçacık sayısı araştırılmıştır.  Sediment karakterizasyonu için sediment örnekleri >250 µm, >125 µm, >63 µm ve <63 µm olmak üzere dört farklı partikül boyutuna ayrılmıştır. Toplamda 30 farklı istasyon kıyısından alınan yüzey sediment örneklerinin karakterizasyonu sonucunda, istasyonlardaki TOM oranları  %1,23-%16,11 aralığında, BSi oranları %0,93-%6,89 aralığında, CaCO3 oranları %6,78-%18,33 aralığında, LM oranları %62,28-%94,92 aralığında tespit edilmiştir. Sediment örneklerinde mikroplastik tespiti H2O2 ile muamele edildikten sonra Nil Kırmızısı ile boyanmış ve floresan mikroskop altında diğer partiküllerden ayrılmıştır. Mikroplastik parçacıklar sayılmış, polimer türleri FTIR yardımıyla belirlenmiş, şekillerine ve renklerine göre sınıflandırılmıştır. Akarsu su örneklemesi yapılan 12 farklı istasyonda en fazla mikroplastik parçacık Istıranca Nehri'nde bulunurken en az mikroplastik parçacık Bulanıkdere ve Bahçıvandere istasyonlarında rastlanmıştır. Toplamda 30 farklı deniz yüzey sediment örneklerinde mikroplastik parçacık sayısı 299 adet/m2- 1175 adet/m2 aralığında değişmektedir. Deniz yüzey sediment örneğinde mikroplastik dağılımında en çok tespit edilen polimer türü %56 oranında yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE), %22 oranında propilen(PP), %13 oranında polistiren(PS), %6 Polietilen tereftalat (PET) ve %3 diğer polimer türleridir. En fazla gözlenen mikroplastik şekli fragman (%42)'dir.Bunu sırasıyla  film %(35),  lif (%19), diğer türler (%3) izlemektedir.. Gözlenen mikroplastik renkleri çoktan aza sırasıyla beyaz (%29), siyah(%28), mavi (%12), yeşil (%7), turuncu (%5), pembe (%4), kahverengi (%4), gri (%4), diğer (%3), sarı (%2) ve mor (%2) olarak tespit edildi.  
Sonuç olarak, sediment karakterizasyonunda elde edilen veriler Marmara Denizi'nde yüksek canlı aktivitesi olduğunu ve kıyı kesimlerin yoğun antropojenik baskı altında olduğunu göstermektedir. Evsel ve endüstriyel deşarjlardan kaynaklanan mikroplastik parçacıklar benzer şekilde kıyılarda yüksek sayıdadır ve özellikle tersane yakınında artmaktadır. Kıyıya yakın ve sığ istasyonlarda daha fazla mikroplastik parçacığa rastlanmıştır. 
Anahtar Kelimeler: Akarsular, Marmara Bölgesi, Marmara Denizi, Mikroplastik, Sediment karakterizasyonu.

Abstract:
This study was performed in the Marmara Region, which is the most populated and industrialized region of Türkiye. In the present study, sediment characterization and microplastic pollution were investigated in surface sediments at a total of 42 different points which were taken from 30 marine stations and 12 river stations. Sediment samples were collecte from coastal areas where are dense in terms of industries and shipyards. Total organic matter (TOM), calcium carbonate (CaCO3), biogenic silica (BSi), lithogenic matter (LM) quantities, and microplastic particle counts were investigated in sediment samples. For sediment characterization, the samples were divided into four different particle size fractions: >250 µm, >125 µm, >63 µm, and <63 µm. As a result of the sediment characterization, the TOM amounts were determined  in the range of 1.23%-16.11%, BSi amounts in the range of 0.93%-6.89%, CaCO3 amounts in the range of 6.78%-18.33%, and LM amounts in the range of 62.28%-94.92%. Microplastic detection in sediment samples was treated with H2O2, stained with Nile Red, and separated from other particles under a fluorescent microscope. Polymer types of counted microplastic particles were identified using FTIR, and they were classified according to their shapes and colors. While the highest number of microplastic particles in river sampling was encountered in Istranca River, the lowest number of microplastic particles was encountered in Bulanıkdere and Bahçıvandere stations. The number of microplastic particles varies between 299 particles/m2 and 1175 particles/m2 in a total of 30 different sea surface sediment samples. The most commonly observed polymer type in marine sediment samples is high-density polyethylene (HDPE) with a ratio of 56%, followed by propylene (PP) with 22%, polystyrene (PS) with 13%, PET with 6%, and other polymer types with 3%. The most observed microplastic shape is fragment (42%), followed by film (35%), fiber (19%), and other (3%) types. The observed microplastic colors are detected in descending order as white (29%), black (28%), blue (12%), green (7%), orange (5%), pink (4%), brown (4%), gray (4%), other (3%), yellow (2%), and purple (2%).
In conclusion, the data obtained in sediment characterization indicated high biological activity in the Sea of Marmara and intense anthropogenic pressure on the coastal areas. Microplastic particles originating from domestic and industrial discharges are similarly high in number on the coasts and especially increase near the shipyard. More microplastic particles were found in stations close to the coastal and shallow waters.
Keywords: Rivers, Marmara Region, Sea of Marmara, Microplastic, Sediment Characterization.