İstanbul Haliç Sediment örneklerinde metal ve radyoaktivite konsantrasyonları ile sedimentasyon hızının belirlenmesi
Determination of metal and radioactivity concentrations in Sediment samples, and sedimentation flux in golden horn, İstanbul
Yazar: GÜLŞAH KALAYCI
Danışman: DOÇ. DR. ÖNDER KILIÇ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Radyobiyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
İstanbul Haliç'i uzun yıllar boyunca fabrika deşarjları ve evsel atıklar nedeniyle kirletici girişlerine maruz kalmıştır. Ayrıca, hala atmosferik birikim yoluyla araç emisyonlarından ve fosil yakıtlarından yayılan kirleticilere maruz kalmaktadır. Tüm bu girişlerden dolayı Haliç'teki radyoaktif ve metal kirliliğinin belirlenmesi amacıyla, derinliği 30±2 m olan Atatürk (Unkapanı) Köprüsü'nün bulunduğu lokasyonda 15 m derinliğindeki iki noktaya sediment tuzağı sistemleri yerleştirilmiştir. Sediment tuzakları bölgede 18 ay süresince tutulmuş ve belirli aralıklarla örnekleme yapılmıştır. 
Yapılan örnekleme sonucunda, bölgedeki sedimentasyon miktarları Tuzak-1 ve Tuzak-2 için sırasıyla 12,75 – 96,71 g m-2gün-1 ve 6,50 – 106,43 g m-2gün-1 olarak belirlenmiştir. En yüksek değerler ise Tuzak-1 ve Tuzak-2 için sırasıyla, Ekim-Kasım-2013 ve Eylül-2014 dönemlerinde elde edilmiştir. Her bir örnekleme zamanında, tane büyüklüğü <63µm ve >63µm fraksiyonda ve toplam sediment materyalinde doğal radyonüklidlerden 226Ra, 228Ra, 40K, 210Po ve 210Pb ile birlikte yapay bir radyonüklid olan 137Cs'nin aktivite konsantrasyonları belirlenmiştir. Po-210 ve 210Pb radyonüklidlerinin ortalama aktivite konsantrasyonları sırasıyla, Tuzak-1 için 46-224 ve 96-340 Bq kg-1; Tuzak-2 için 41-234 ve 94-382 Bq kg-1 olarak belirlenmiştir. Yapay bir radyonüklid olan Cs-137'nin hem tuzak hem de dip sedimentinde ölçülebilir seviyede olduğu tespit edilmiştir. K-40, 226Ra, 228Ra aktivite konsantrasyonlarının tüm mevsimlerde birbirine yakın seviyelerde ve dünya ortalaması değerleri ile uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Belirlenen aktivite konsantrasyonlarına bağlı olarak radyonüklidlerin bölgedeki akı değerleri hesaplanmıştır.
Tuzaklanan sediment materyalinde As ve Ag, Al, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mn, Mo, Ni,  Pb,  Sb, Sn, Tl, V, Zn metallerinin konsantrasyonları ve akı değerleri belirlenmiştir. Tuzak sedimenti ve dip sedimentinde söz konusu metallerin EF (Zenginleşme faktörü), Igeo (Jeolojik birikim indeksi), CF (Kirlilik faktörü) ve PLI (Kirlilik birikim indeksi) değerleri hesaplanmış ve böylece ortamda birikme ve zenginleşme gösteren metaller tespit edilerek antropojenik kaynak etkisi ortaya çıkarılmıştır. Belirlenen sediment değerlendirme kriterleri göz önünde bulundurulduğunda, çalışma alanında en fazla zenginleşme gösteren metallerin Ag, Cd ve Pb olduğu tespit edilmiştir. Kanada Sediment Kalite Standart Kılavuzu açısından ise Cu, Pb ve Zn metal konsantrasyon değerlerinin PEL (Muhtemel etki seviyeleri) değerinden yüksek olduğu görülmüştür. Dolayısıyla, çalışma bölgesinde biriken sedimentin bu metaller açısından denizel biyota üzerinde büyük olasılıkla toksik etki ve potansiyel bir risk oluşturabileceği belirlenmiştir. Sonuç olarak, sediment tuzağı sistemleri çalışma alanında ilk kez uygulanmış olup elde edilen bütün bu veriler yapılacak çalışmalar için referans olma niteliği taşımaktadır.

Abstract:
The Golden Horn estuary has been exposed to input of contaminants due to dischargers from factories and domestic waste for many years. In addition, it is still exposed to contaminants from emission of vehicles and fossil fuels through atmospheric deposition. In order to determine radioactive and metal pollution due to all of the inputs in the Golden Horn, sediment trap systems were installed in 15 m depth of water column in two points with 30±2 m depth at the location of Atatürk (Unkapanı) Bridge. The sediment traps have been moored during 18 months and sampling was performed periodically.
As a result of the sampling, sedimentation fluxes for the study area were determined to be 12,75 – 96,71 g m-2day-1 and 6,50 – 106,43 g m-2day-1 for Trap-1 and Trap-2, respectively. The highest values were obtained in October-November-2013 and September-2014 for Trap-1 and Trap-2, respectively. Activity concentrations of 226Ra, 228Ra, 40K, 210Po and 210Pb as natural radionuclides, together with 137Cs as an artificial radionuclide were determined in <63µm and >63µm sediment particle fractions as well as in total sediment material at each sampling period. Mean activity concentrations of 210Po and 210Pb radionuclides were obtained to be 46-224 and 96-340 Bq kg-1 for Trap-1, respectively; to be 41-234 and 94-382 Bq kg-1 for Trap-2, respectively. Cs-137, which is an artificial radionuclide, was determined to be measurable in both trapped and bottom sediment. Activity concentrations of 40K, 226Ra and 228Ra were at close levels to each other in all seasons, and were observed to be consistent with the average levels of worldwide. Flux values of radionuclides were calculated depending on the activity concentrations in the region.
Concentrations and flux values of As and Ag, Al, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mn, Mo, Ni,  Pb,  Sb, Sn, Tl, V, Zn were determined in trapped sediment for study area. EF (Enrichment factor), Igeo (Geoaccumulation index), CF (Contamination factor), and PLI (Pollution load index) values of the metals were calculated in trapped and bottom sediment, and thus the effect of anthropogenic source was found out by determining the metals accumulating and enriched in the region. Considering the sediment evaluation criteria, the most enriched metals were determined as Ag, Cd, and Pb in the region. In terms of Canadian Sediment Quality Guideline, it was seen that Cu, Pb, and Zn metal concentration values were higher than PEL (Probably Effect Levels) value. Therefore, it was indicated that sediment accumulation in the study area leads to probably toxic effect and potential risk on marine biota in terms of those metals. To sum up, sediment trap systems have been applied for the first time in the study area, and all the obtained data will be reference for the further studies.