Arazi ve laboratuar koşullarında ?sediman oksijen ihtiyacı (SOİ)? belirleme çalışmaları
"Sediment oxygen demand (SOD)" determination studies at field and laboratory conditions
Yazar: HÜSEYİN CÜCE
Danışman: DOÇ.DR. GÜLFEM BAKAN
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Sediman kimyası, üzerini kaplayan su bünyesinin kalitesi ile yakın iliskilidir.Su ile tasınan pek çok kirletici ve besi maddesi türü, çogunlukla partikül madde ilebaglantılı olarak, çökebilir ve sediman haline gelir. Akarsu, göl ve kıyısedimanlarında oksijen ihtiyacı, su kalitesi belirlemede anahtar bir konudur.Gerçekte, kıyı çevrelerde oksijen eksikligine yol açan olayların, kıyı sularınınkompozisyonunu ciddi boyutlarda etkiledigi ve ortamda yasayan canlı hayatını tehditettigi bilinmektedir. Çözünmüs oksijenin (ÇO) genellikle, sediman-su arayüzeyiasagısındaki ince taneli sedimanlarda hızlıca tüketilmesi sediman üzerindeki sukolonunda ÇO konsantrasyonlarının düsmesine yardımcı olan önemli miktarlarda?Sediman Oksijen htiyacı (SO)? ile sonuçlanır. Besi maddesi ya da kirleticibütçelerinin önemli bir bilesen olabildigi bir su bünyesindeki sediman - su degisimisonucunda, anoksik kosulların olusması halinde çesitli kirletici ve besi maddesitürleri açısından asırı kimyasal kosulların gelisme göstermesi de olasıdır. Bu nedenle,akarsu, göl ve sıg kıyı çevrelerde SO'nin sorumlu oldugu prosesleri tanımlamak vemiktarını kesin olarak tayin etmek önemlidir.Bu tez çalısmasının amacı, standart bir yöntemin arastırıldıgı, ?SedimanOksijen htiyacı (SO)? parametresinin sediman örneklerinde ölçümünün denenmesi,SO yöntembiliminin standartlastırılmasına yönelik deneysel bir yaklasımı içerendogru ve güvenilir bir laboratuar ölçüm metodu gelistirmek ve SO ölçümtekniklerinin incelenmesini içermektedir.Arastırma kapsamında, sediman örnekleri, Karadeniz'e dökülen Kızılırmaknehri yatagından Eckman-Birge grab örnekleme cihazıyla alınmıstır. Sedimanörnekleri ile birlikte yüzey suyu kalitesinin degerlendirilebilmesi ve SO sonuçları ileiliskilendirilebilecek farklı parametrelerin test edilebilmesi amacıyla nehirden yüzeysuyu örnekleri de toplanmıstır. Sediman türlerine, akıntı karakterinin degiskenliginegöre dokuz örnekleme istasyonu seçilmistir. Her bir örnekte asagıdaki parametreler:Sediman örneklerinde, % organik madde içerigi, % su içerigi, pH, tane boyutudagılımı ve sediman oksijen ihtiyacı; aynı istasyon noktalarından alınan yüzey suyuörneklerinde ise ÇO, sıcaklık, pH, redoks potansiyeli, iletkenlik, tuzluluk, AKM,TÇKM, BO5, KO, toplam fosfor, sülfat ve klorür iyonu konsantrasyonu ölçülmüsve elde edilen bulgulara dayanılarak su/sediman kalite degerlendirme çalısmalarıyapılmıstır.SO oranlarının belirlenebilmesi için iki farklı deneysel çalısmayürütülmüstür. Bu çalısmalardan ilki, sediman örneklerinin BO siselerinde inkübeedilerek SO oranlarının belirlenmesidir. kincisi, yeniden tasarlanan bir SO ölçümdüzenegini aracılıgıyla SO oranlarının belirlenmesidir.Her iki yöntemden de alınan sonuçlara göre, ortalama SO degerinin 0,2477-0,6112 g O2 / m2gün arasında degisim gösterdigi, dolayısıyla nehrin yüksek kum vesu içerigi ( ortalama % 25,46 )ile düsük organik madde içerigine ( ortalama % 3,85 )sahip sediman niteligi tasıdıgı belirlenmistir. Ayrıca, Kızılırmak nehri yüzey suyukalitesinin Çevre Mevzuatı ? Su Kirliligi Kontrol Yönetmeligi Kıta içi su kalitesınıflandırmasına göre genelde 2. sınıf su kalitesi sergiledigi tespit edilmistir.Ölçülen arazi ve laboratuar verileri, Kızılırmak için sayısal su kalitemodellerinin gelistirilmesi halinde yararlı olabilecek parametreleri saglamasınınyanında su/sediman kalitesinin ortaya konulmasında da faydalı olabilecektir.Anahtar Kelimeler: Sediman, Çözünmüs Oksijen, Sediman Oksijen htiyacı,Sediman/Su Etkilesimi, Su Kalitesi

Abstract:
Sediment chemistry is closely linked to the water quality of the overlyingwater body. Many water-borne pollutant and nutrient species are predominatelyassociated with particulate matter that can settle and become sediment. Oxygendemand in river, lake and coastal sediments is a key issue in determining waterquality. Indeed, hypoxic events which occur in coastal environments are known toseverely impact the composition of coastal waters and affect the living infauna.Dissolved oxygen (DO) is usually rapidly depleted below the sediment-waterinterface of fine-grained sediments resulting in significant sediment oxygen demand(SOD), which helps to depress DO concentrations in the overlying water column.The resulting anoxic conditions can also drive the development of step chemicalgradients for various pollutant and nutrient species with the result that sedimentwaterexchange can constitute a significant component of nutrient or pollutantbudgets for a water body. Thus, it is important to quantify precisely and identify theprocesses responsible for sediment oxygen demand in shallow coastal environments.The purpose of this thesis research has includes testing sediment oxygendemand parameter measurements that investigate a standard method in sedimentsamples and developing a reliable, accurate laboratory respirometry method todetermine the SOD including an experimental approach toward standardizing theSOD methodology, and review SOD measurement techniques.In research extent, sediment samples were taken from Kızılırmak riverbed(flow into BlackSea) by Eckman-Birge grab sampling device. In order to evaluatesurface water quality and to test different parameters that offer some comparativeSOD results, surface water samples were also collected. Nine sampling stationsbased on sediment types and variability of stream flow characteristics were selected.The following parameters were measured on each sample: in sediment samples;viisediment organic matter content, sediment moisture content, sediment pH, sedimentgrain size distribution, and SOD determination studies were performed. Besides,temperature, pH, redox potential, conductivity, salinity, total suspended solids, totaldissolved solids, COD, BOD5, total phosphate, sulfate, and chloride ionconcentrations were analysed in water samples from the same stations, andwater/sediment quality evaluation studies were performed based on findings.Two different experimental methods were performed in order to determinethe SOD rates. One of them was determination the SOD rates using incubated BODbottles containing sediments samples. The second one was determining the SODrates using a remodified SOD measurement device.According to the both results of SOD measurement methods, SOD rates werechanging in the range of 0.2477 ? 0.6112 g O2 / m2 / day ; indicating that the riverbed had high sandy and water content (average % 25,46) whereas low organic mattercontent (average % 3,85) characteristics. On the otherhand, it was concluded that theKızılırmak River has a 2. class water quality according to the classification of inlandwater quality at Water Pollution Control Regulations of Environment current Law.The measured field and laboratory data will be useful in understanding thesediment/water quality of the water body and also provide parameters that may beused when developing numerical water quality models for Kızılırmak River.Key Words: Sediment, Dissolved Oxygen, Sediment Oxygen Demand,Sediment/Water Interaction, Water Quality.