Gaziantep ili yeraltı sularının hidrokimyasal özellikleri ve kalite parametrelerinin araştırılması
Hydrochemical characteristics and quality parameters of Gaziantep underground underground water research
Yazar: AHMET SELÇUK AVCI
Danışman: DOÇ. DR. HALİM AVCİ
Kilis 7 Aralık Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Yeraltı suları, kurak bölgeleri fazla olan Türkiye'nin çoğu kısımlarında evsel, endüstriyel ve tarımsal kullanım için önemli bir kaynaktır. Yeraltı suları, farklı kullanım amacıyla bu suların uygunluğunu belirlemek ve majör iyonların konsantrasyonunu tespit etmek için, Güneydoğu Anadolu'da Gaziantep'in kırsal alanlarındaki 120 kuyudan numune toplanmıştır.
İyon konsantrasyonları (as meq/L)  arasındaki ilişkiler, kararlılık katsayısının hesaplanması ve lineer model yoluyla analiz edildi. Sitokiyometrik hesaplamalarla yeraltı suyunda iyonlar arasındaki kantitatif ilişkiler belirlemeye çalışılmıştır. (Ca2++Mg2+) ve HCO3- iyonları arasındaki hesaplamalar, toplam toprak alkali metal iyonlarının (M2+) konsantrasyonlarının farklılıklarında bile bağıl yüzdenin tüm örnekler için %86'nın altında kaldığını gösterdi. Yeraltı sularındaki Ca2+, Mg2+ ve HCO3- iyonlarının çoğunluğu yerel jeolojik yapıda en yaygın yaygın olarak görülen karbonatlı birimlerin aşınmasından kaynaklanmıştır. Kalsitin yanı sıra dolomitin aşınması bazı bölgelerdeki iyonlara katkı sağlamak için önemlidir. Numunelerin %79'unda Ca-HCO3'ın, %2,5'inde ise Mg-HCO3'ın baskın olduğu, %18'inde ise eşit seviyelerde olduğu görülmüştür. Na-HCO3 yalnızca bir su numunesinde saptanmıştır. Bu nedenle yeraltı sularındaki çözünmüş majör bileşenlerin Ca(HCO3)2 ve biraz daha az miktardaki Mg(HCO3)2 olduğu anlaşılmaktadır.
Çözünmüş halde bulunan NaCl, KCl, Na2SO4, MSO4 ve M(NO3)2  numune alınan yere bağlı olarak majör veya minör rol oynamıştır. NO3- ve M2+ ([Ca2++Mg2+] iyonları [HCO3-] iyonlarından daha fazladır) arasındaki ilişkiler incelendi. NO3- ve M2+ iyonlarının molar konsantrasyonları arasında güçlü bir doğrusal ilişki vardır. Nitrifikasyon gibi öncelikli olarak mikrobiyal kaynaklı süreçlerden meydana gelen azotlu bileşikler, karbonat mineralleriyle (CaCO3 gibi) reaksiyona girmesi ve doğal kimyasal reaksiyonlar yoluyla yeraltı suyuna geçmesi beklenir. Örnek olarak alınan yeraltı suları, Mg2+, Na+, K+, Cl-, SO42-, NO2- ve NH4+ konsantrasyonları bakımından ve standartlara uygun çoğu fizikokimyasal özelliklerinden dolayı genellikle içme suları kalite esaslarına uygun bulunmuştur. Ancak birkaç yeraltı suyu örneğindeki NO3-, Ca2+ ve HCO3- konsantrasyonları kabul edilebilir maksimum konsantrasyondan (MACs) daha fazladır. Bu çalışma Gaziantep yöresindeki yeraltı sularının geniş kapsamlı bir değerlendirmesidir. Su kimyasının verilerinin sonuçları 1) çok amaçlı su kullanımı için halihazırdaki su kalitesi ile ilgili bilgi sağlar; 2) gelecekte yapılacak araştırmalar için bir kriter görevi görür.

Abstract:
Groundwater is a majör source of water for domestic, industrial and agricultural uses in many parts of Turkey, where arid environments are common. Groundwater was collected from 120 wells in rural areas of Gaziantep, in southeast Anatolia, to determine the concentration of majör ions and assess the suitability of the groundwater for various uses. Relationships between ion concentrations (as meq/L) were analyzed through linear modeling and calculation of coefficients of determination (R2).  Stoichiometric calculations were employed to determine the quantitative relationships between ions in groundwater. Calculations between (Ca2++Mg2+) and HCO3- indicated that, even at different concentrations of the total alkaline earth metal ion (M2+), the relative percent remained at 86% for all samples. The majörity of Ca2+, Mg2+ and HCO3- ions in groundwater were derived from weathering of calcite, the most common mineral in the local geology. Weathering of dolomite was also important to the contribution of ions in some areas. Ca-HCO3 was found to be the dominant water type for 79% of raw samples; Mg-HCO3 was the water type in 2.5% of the samples; a mixed water type was found in 18% of the samples. Na-HCO3 water was identified in only one groundwater sample. The majör dissolved components of groundwater were, therefore, Ca(HCO3)2 and, to a lesser degree, Mg(HCO3)2. Dissolved NaCl, KCl, Na2SO4, MSO4 and M(NO3)2 also played majör or minor roles depending on the sampling point.
The relationships between NO3- and M2+ (excess [Ca2++Mg2+] over [HCO3-]) were investigated. There was a strong linear relationship (R2>0.90) between molar concentrations of NO3- and M2+.  Nitrogen compounds originating primarily from microbially-driven processes such as nitrification are expected to react with carbonate minerals (e.g., CaCO3) and migrate to groundwater via natural chemical reactions.
The sampled groundwater was generally found to meet drinking water quality guidelines for most of the physicochemical quality properties for which standards are available, and with regard to concentrations of Mg2+, Na+, K+, Cl-, SO42-, NO2- and NH4+. However, NO3-, Ca2+ and HCO3- concentrations in several groundwater samples were in excess of maximum acceptable concentrations (MACs). This study was a wide-ranging evaluation of groundwater within the Gaziantep region. The resulting water chemistry data 1) provides information on current water quality for multiple uses and 2) acts as a benchmark for future research.