Karasu Nehri (Erzincan) ağır metal kirliliği üzerine bir araştırma
Research on determination of heavy metal pollution in Karasu River (Erzincan)
Yazar: İSMAİL BAYIR
Danışman: PROF. DR. CENGİZ MUTLU
Giresun Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Ağır metaller = Heavy metals ; Karasu Nehri = Karasu River ; Kirlilik = Pollution ; Çökeller = Sediments

Özet:
Küresel bir sorun olan ağır metal kirliliği, kirletici metalin toksik etkiye ve birikim gösterme eğilimine sahip olması nedeniyle büyük bir endişe kaynağıdır. Bu kirlilik faktörlerinin etkilediği en önemli doğal kaynaklarımızın başında tatlı su kaynakları gelmektedir. Biyolojik yaşamın vazgeçilmez unsuru olan bu tatlı su kaynaklarının, özellikle antropojenik girdiler nedeniyle ağır metal kirliliğine karşı oldukça hassas bir yapıya sahiptir. Bundan dolayı tatlı su kaynaklarının sürdürülebilirliğinin sağlanması ve sürekli izleme programları ile olası risklerinin değerlendirilmesi gerekmektedir. 

Bu amaçla ülkemizin önemli tatlısu kaynaklarından biri olan Karasu Nehri'nden toplanan su, sediment ve yaygın olarak bulunan iki balık türünün farklı dokularındaki mevcut ağır metal birikim düzeyleri tespit edilmiştir. Karasu Nehri'nin beş farklı bölgesinden, Kasım 2019-Ekim 2020 arasında aylık olarak standard prosedürlere uygun olarak  toplanan örneklerdeki elementlerin konsantrasyonları ICP-MS (Bruker 820-MS) ile belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, ulusal ve uluslararası standartlara ek olarak, istatistiksel analiz yöntemleri ve çeşitli kalite indeksleri ile de değerlendirilmiştir. Su numunelerindeki ortalama ağır metal konsantrasyonları sırasıyla Cu < Cr < Te < Rb < Mo < V < Be < Ni < Li < Al < Ba < B < Sr < Fe < K < Ca şeklinde bulunmuştur. Su kalite indeksi değerlendirme sonuçları ise; (EWQI) hesaplanan sonuçlarının, ağır metal kirlilik indeksi (HMPI) ve su kalite indeksi (WQI) ile neredeyse benzer eğilimler  kayıt edilmiştir. Sediment örneklerinden elde edilen ortalama ağır metal konsantrasyonları Cd < Ga < Be < Li < Pb < Rb < Co < As < Zn < Cu < Ba < V < Cr < Sr < Fe < Ni < Mn olarak tespit edilmiştir. Sedimentin kalite indeksi değerlendirme sonuçları açısından Igeo verilerine göre Fe, Mn, Ba, V, Cr, Ni, Cu, Zn, As, Rb, Sr ve Pb bakımından aşırı derecede kirli olduğu saptanmıştır.  EF verilerine göre ise sedimentte Ni ve As'nin çok yüksek kirlilik, Cr'nin de önemli düzeyde kirlilik gösterdiği kayıt edilmiştir. Balık numunelerindeki ortalama ağır metal konsantrasyonuna göre sazanda Ca, Fırat turnasında ise K'nın  en yüksek değerde olduğu tespit edilmiştir.

Sonuç olarak ulusal ve uluslararası standartlar ile istatistiki analizler ve çeşitli kalite indekslerine göre yapılan değerlendirmeye göre, Yukarı Fırat Havzasında yer alan Karasu Nehri ekosisteminin antropojenik aktivitelerden etkilendiği ortaya çıkartılmıştır. Çalışma alanında madencilik, sanayi işletme atıkları ve evsel atıklar gibi kirlilik etkenleri dikkat çekmekte olup; nehir üzerindeki bu baskının izleme programları ile kontrol altında ve yasal sınırlar içerisinde tutulması hem tatlısu kaynağımızın sürdürülebilir kullanımı, hem de ekosistem sağlığı için oldukça önemlidir.

Abstract:
Heavy metal pollution, a global problem, is a major concern as the polluting metal has a toxic effect and a tendency to accumulate. Fresh water resources are one of the most important natural resources affected by these pollution factors. These fresh water resources, which are indispensable elements of biological life, have a very sensitive structure against heavy metal pollution, especially due to anthropogenic inputs. Therefore, it is necessary to ensure the sustainability of fresh water resources and to evaluate their potential risks with continuous monitoring programs.

For this purpose, the current heavy metal accumulation levels in the different tissues of the water, sediment and two common fish species collected from the Karasu River, which is one of the important freshwater resources of our country, were determined. The concentrations of the elements in the samples collected monthly between November 2019 and October 2020 in accordance with standard procedures from five different regions of the Karasu River were determined by ICP-MS (Bruker 820-MS). The results obtained were evaluated with statistical analysis methods and various quality indexes in addition to national and international standards. The average heavy metal concentrations in the water samples were respectively found as Cu < Cr < Te < Rb < Mo < V < Be < Ni < Li < Al < Ba < B < Sr < Fe < K < Ca. The water quality index evaluation results are; (EWQI) calculated results have almost similar trends with heavy metal pollution index (HMPI) and water quality index (WQI). The average heavy metal concentrations obtained from the sediment samples were determined as Cd < Ga < Be < Li < Pb < Rb < Co < As < Zn < Cu < Ba < V < Cr < Sr < Fe < Ni < Mn. In terms of quality index evaluation results of the sediment, it was determined that it was extremely polluted in terms of Fe, Mn, Ba, V, Cr, Ni, Cu, Zn, As, Rb, Sr and Pb according to Igeo data. According to EF data, it was recorded that Ni and As showed very high pollution and Cr showed significant pollution in the sediment. According to the average heavy metal concentration in fish samples, Ca was found to be the highest in carp and K in Euphrates pike.

As a result, it was revealed that the Karasu River ecosystem in the Upper Euphrates Basin was affected by anthropogenic activities, according to the evaluation made in accordance with national and international standards, statistical analyzes and various quality indexes. Pollution factors such as mining, industrial wastes and domestic wastes draw attention in the study area which keeping this pressure on the river under control and within legal limits with monitoring programs is very important both for the sustainable use of our freshwater resource and for ecosystem health.