Küçükdoğanca (Keşan-Edirne) bölgesi ve civarındaki kömür yataklarının yüzey ve yer altı sularına etkisi
Effects of coal mines near Kucukdoganca region (Edirne-Kesan) on surface and subsurface water
Yazar: CEMİLE ERARSLAN
Danışman: PROF. DR. YÜKSEL ÖRGÜN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Uygulamalı Jeoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü'ne Yüksek Lisans Tez Çalışması olarak sunulan bu çalışma, Trakya Havzası içinde yer alan Küçükdoğanca köyü (Keşan-Edirne) ve civarındaki kömür sahalarını kapsamaktadır. Ülkemizde kömürler; turba, linyit, taş kömürü ve antrasit olarak sınıflandırılmaktadır. Türkiye' deki önemli linyit havzalarından biri olan Trakya Havzası'ndaki kömürler linyit alt grubuna girmektedir. Bölgedeki linyit oluşumları göl, bataklık, taşkın ovası ve akarsu çökellerinden oluşan Oligosen yaşlı Danişmen formasyonunun kum ve çakıl aratabakalı killerin içerisinde yer almaktadır.Bu çalışmanın ana konusu çalışma alanındaki volkanik kayaçların, aktif ve terk edilmiş kömür sahalarının, yer altı ve yüzey sularına olası etkisinin araştırılmasıdır. Yüzey ve yerlatı suları, yağışlı (Mart 2010) dönemde içme ve kullanma amaçlı çeşmelerden, kuyulardan; sulama amaçlı göletten; terk edilmiş açık kömür işletmelerinden ve faal yer altı kömür işletmelerinden örneklenmiştir. Suların sıcaklık, pH, Eh, iletkenlik (EC), tuzluluk (NaCl), asidite, alkalinite ve çözünmüş oksijen (DO) değerleri arazide; ana ve iz element içerikleri laboratuvar ortamında saptanmıştır. Su örneklemesine paralel olarak volkanik kayaçlar ve kömürler örneklenmiştir. Kayaçların mineralojik tanımlamaları yapılmış, kömürlerde sülfürlü mineral içeriği ortaya konmuştur.Yerinde ölçülen parametrelerden özellikle EC ve tuzluluk değerlerinin kömür sahalarından alınan sularda genelde yüksek olduğu ve ortalama değerlerinin sırasıyla 2627,50?S/cm ve 1336,88 mg/lt olduğu ortaya konmuştur. Bu değerler ışığında suların Riverside ve Wilcox kullanılabilirlik diyagramları hazırlanmış, kömür sahalarındaki suların yüksek EC ve tuzluluk değerlerinden dolayı kullanıma uygun olmadığı belirtilmiştir.Volkanik kayaçlarda yapılan iz element analizleri sonucu, sağlık açısından risk teşkil ettiği belirtilen, Co, Ni, Pb, Th, U gibi elementlerin konsantrasyonlarının yüksek olduğu belirlenmiştir. Bu elementlerin maksimum değerleri sırasıyla, 42,4 ppm, 283,7 ppm, 13,7 ppm, 22,4 ppm, 194 ppm olarak belirlenmiştir.Bunun yanı sıra kömürlerde nem, kül, uçucu madde, Sabit C, Toplam S ve ısıl değer analizleri yapılmıştır. Yapılan analizler sonucu sahadaki linyitlerin ortalama nem değeri %22,24, kül değeri %15,84, uçucu madde değeri %39,66, Sabit C değeri %44,55, Toplam S değeri %2,02, Üst ısıl değer (kuru bazda) 5055,55 Kcal/kg, alt ısıl değer (kuru bazda) 4794,55 Kcal/kg olarak belirlenmiştir.Kömürler yakılarak külleri elde edilmiş; kömür küllerinde ana ve iz element analizleri yapılmıştır. Sağlık açısından risk teşkil ettiği belirtilen iz elementlerden, ortalama As değeri 54,83 ppm, Be değeri 9,22 ppm, Cd değeri <0,1ppm, Co değeri 26,06 ppm, Hg değeri<0,1ppm, Ni değeri 246,90 ppm, Pb değeri 18,42ppm, Se değer,<0,5 ppm, Th değeri 10,00ppm, U değeri 9,41 ppm ve V eğeri 185,89 ppm olarak belirlenmiştir. Bu elementlerden bazılarının (As, Ni, U gibi) dünya ortalamalarının üzerinde olduğu görülmüştür.Sağlık açısından risk teşkil ettiği düşünülen elementlerin belirlenmesi amacıyla sularda iz element tayinleri yapılmıştır. Bu iz elementlerden Mn bazı bölgelerde WHO ve TS266 tarafından belirtilen limit değerleri aşmışlardır (Mn için: WHO: 50 µg/lt, TST266: 20 µg/lt, TS266MİV: 50 µg/lt). Kömür sahalarından alınan su örneklerinde ölçülen ortalama Mn değeri 187,77 µg/lt, çeşme ve kullanma sularında ise ortalama 38,55 µg/lt olarak ölçülmüştür.Toplam iyon bileşimine (TI) karşılık Ca, Na, Cl ve HCO3 diyagramlarında bölgde yaygın beslenimin etkin olduğu ortaya çıkmıştır. Çalışmalar sonucunda sularda baskın katyonun Mg, baskın anyonun HCO3; Katyon diziliminin çoğunlukla rMg>rCa>r(Na+K) daha az oranda rCa>rMg>r(Na+K), r(Na+K)>rMg>rCa ve r(Na+K)>rCa>rMg şeklinde olduğu ortaya konmuştur. Anyon diziminin ise baskın olarak HCO3>SO4>Cl daha az oranda da SO4>HCO3>Cl ve HCO3>Cl>SO4 olduğu görülmüştür. Suların sınıflamasında yaygın olarak kullanılan Piper diyagramlarında incelenen örnekler, topalm sertliği %50'den fazla olan karışık sular sınıfına girmiştir. Tüm bu sonuçlar sonuçlar suların tüm fizikokimyasal özelliklerinin belirginleşmesinde Osmancık Formasyonu, Danişmen Formasyonu ve Hisarlıdağ Volkanitlerinin etkin olduğunu göstermiştir.Kuyu ve çeşme sularından alınan örneklerde ölçülen fizikokimyasal parametreler içme, kullanma ve sulama sularında uygulanan Türkiye ve Dünya standartlarıyla karşılaştırılıp, konsantrasyonlarının sağlık ve çevresel açıdan risk teşkil edip etmediğinin araştırılmış ve bölgedeki suların bu anlamda olumsuz bir etki yaratmayacağı ortaya konmuştur.Elde edilen tüm veriler birlikte değerlendirildiğinde volkanik kayaçların ve kömürlerin bölgede yer altı sularının fiziksel ve kimyasal özellikleri üzerinde etkili olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Submitted to Istanbul Technical University Institute of Science and Technology as a post graduate thesis study, this study covers Kucukdoganca Village (Edirne - Keşan) that is in Thrace Basin and the coal fields close to there. Coals in our country are classified as peat, lignite, hard coal and anthracite. Coals of Thrace Basin one of the important lignite basins of Turkey are of lignite subclass. Lignite formations in the region are found in clays with inter-layers of sand and conglomerate of Oligocene aged Danişmen formation formed in sediments of lake, swamp, flood plain and streams.The main subject of this study is to research the effects of extrusive rocks, active or inactive coal areas on surface and subsurface waters in the study region. Surface and subsurface waters were sampled in the rainy season (March 2010). Heat, pH, Eh, conducdivity (EC), salinity (NaCl), acidity, alkalinity and dissolved oxygen (DO) values were identified on site; whereas, ingredients of main and trace elements were identified in the laboratory. In parallel to water sampling, extrusive rocks and coals were also sampled. Mineralogical substance of the rocks were conducted, mineral substance of sulphur in coals were determined.Especially EC and salinity (NaCl) values in coal mining area have high concentration values. The average of EC value is 2627,50?S/cm and NaCl is 1336,88 mg/lt. Towars this values, the utility diagram of Riverside and Wilcox was prepared and seen that, the water which came from coal mining area is not suitable for usage.As a result of the analysis of trace elements on extrusive rocks, concentrations of elements such as Co, Ni, Pb, Th, U that are considered to pose threat to health were detected as high. The maximum values of these elements were detected as respectively 42,4 ppm, 283,7 ppm, 13,7 ppm, 22,4 ppm, 194 ppm.In addition to this, humidity, ash, volatile substance, stable C, Total S and caloric value analyses on coal are conducted. As a result of the analyses following values were detected; average humidity value of lignite 22,24%, ash value 15,84%, volatile substance value 39,66%, stable C value 44,55%, Total S value 2,02% and top caloric value (on dry basis) 5055,55 Kcal/kg and base caloric value (on dry basis) 4794,55 Kcal/kg.Ashes were obtained by burning the coals; analyses of trace elements on ashes of extrusive rocks and coals were conducted. Among the trace elements considered to pose threat to health following values were determined, average As value 54,83 ppm, Be value 9,22 ppm, Cd value <0,1 ppm, Co value 26,06 ppm, Hg value <0,1 ppm, Ni value 246,90 ppm, Pb value 18,42 ppm, Se value <0,5 ppm, Th value 10,00 ppm, U value 9,41 ppm and V value 185,69ppm. Some of the values of these elements such as As, Ni, U are assessed as aove the world average.With the aim of identifying the elements that are considered to pose threat to health, determination of trace elements in waters is conducted. Mn exceeded the limit values set by WHO and TS226 (for Mn: WHO: 500 µg/lt, TST266: 20 µg/lt, TS266MİV: 50 µg/lt). Average Mn value determined in water samples taken from coal fields was 187,77 µg/lt and was 38,55 µg/lt in samples taken from tap and potable water.At the end of the studies, it was put forth that dominant cation in the waters is Mg, dominant anion is HCO3; cation permutation is generally as rMg>rCa>r(Na+K) and, with less ratio, followed by permutations of rCa>rMg>r(Na+K), r(Na+K)>rMg>rCa and r(Na+K)>rCa>rMg. On the other hand anion permutation was dominantly observed as HCO3>SO4>Cl and with less ratio as SO4>HCO3>Cl ve HCO3>Cl>SO4. Accordingly, waters were determined to fall into (Ca+Mg) >(Na+K) area. As opposed to total ion combination (Tl), it was put forward that waters are mixed combination waters affected by broad sourcing in the diagrams of Ca, Na, Cl and HCO3.Results have pointed out that all physiochemical features of waters are developed in relation to the rocks through which they pass. Whether these waters pose a risk against health and environment was researched by comparing the physiochemical parameters measured in the waters to the standards of Turkey and the World applied for drinkable, potable and irrigation waters and the waters of the area are proved not to constitute a negative effect in this respect.As the all data derived are evaluated along, relation among extrusive rocks, coal and water was put forward, trace elements determined in extrusive rocks, coals and waters were proved to be high in a compatible ratio.