Almus Baraj Gölü'nde bazı fizikokimyasal parametrelerin coğrafi bilgi sistemleri ile değerlendirilmesi ve gölün fosfor taşıma kapasitesinin belirlenmesi
Evaluation of some physico-chemical paremeters of Almus Dam Lake with geographic information systems and modeling its phosphorous carrying capacity
Yazar: FATİH POLAT
Danışman: DOÇ. DR. HABİBE ÖZMEN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Tokat ili Almus ilçesinde bulunan Almus Baraj Gölü'nde belirlenen 9 istasyonda, bazı fiziksel ve kimyasal parametreler mevsimsel olarak belirlenmiş ve sonuçlar Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ile değerlendirilmiştir. Arazi çalışmaları sonucunda elde edilen ve XYZ veritabanına işlenen su kalite parametreleri Kriking metodu (spherical semivariogram) kullanarak ARCGIS 9.1 coğrafi bilgi sistemleri yazılımında 30 m çözünürlüğe enterpole edilmiştir. Böylece sıcaklık, pH, iletkenlik, çözünmüş oksijen, bulanıklık, seki görünürlüğü, toplam fosfor, ortofosfat, nitrit azotu, nitrat azotu ve amonyak azotu parametreleri için mevsimsel ve alansal olarak farklı derinlik değerlerini içeren raster haritalar oluşturulmuştur. Çalışmada fiziksel ve kimyasal parametrelere ait bulgular ?Kıta İçi Su kaynakları Kalite Sınıflandırılması? ve OECD tarafından belirlenen trofik statü sınıflandırılma değerleri ile karşılaştırılarak, Almus Baraj Gölü'nün ölçülen parametreler açısından su kalite sınıfları ve trofik statüsü tespit edilmiştir. İlgili parametrelerde meydana gelen mevsimsel ve alansal değişimleri tespit etmek için; iki yönlü varyans analizi (ANOVA) testi, ölçülen parametreler arasındaki ilişkileri tespit etmek için ise, Pearson Korelasyon Analizi, Almus Baraj Gölü'nün su kalitesi sınıflandırmasında belirleyici olan parametreleri tespit etmek için Temel Bileşenler Analizi (Principal Compenent Analysis) kullanılmıştır. İstatistiksel sonuçlar ile CBS haritalarında elde edilen bulgular karşılaştırılmıştır. Çalışmanın diğer aşamasında Gölün fosfor taşıma kapasitesi; OECD tarafından kabul edilen Beveridge'nin önerdiği fosfor yüklenmesi modeli kullanılarak belirlenmiştir.Çalışma sonucunda elde edilen veriler değerlendirildiğinde, her bir fiziksel ve kimyasal parametre için türetilen CBS haritaları gölün ölçüm yapılmayan noktalarının bile su kalitesini tahmin etmemizi sağlamıştır. Korelasyon analizi veya diğer istatistiksel analizler ile elde edilen bilgiler ve ilişkiler CBS haritalarıyla kolaylıkla ortaya konulabilmiştir. PCA göre; göl suyu kalitesine etki eden en önemli parametrelerin; sıcaklık, çözünmüş oksijen, elektriksel iletkenlik, seki görünürlüğü (berraklık), pH, nitrat azotu, ortofosfat ve toplam fosfor olduğu belirlenmiştir. ?Kıta İçi Su kaynakları Kalite Sınıflandırılması?na göre Almus Baraj Gölü sıcaklık (14,30±7,44 C°), çözünmüş oksijen (10,15±2,67 mg / L), elektriksel iletkenlik (304,43±19,71?S.cm-1), pH (8,20±0,18), nitrat azotu (1,3±0,28) mg / Laçısından I.Sınıf; ortofosfat (0,16±0,10 mg / L) ve toplam fosfor (0,03±0,01 mg / L) açısından ise II. Sınıf su kalitesine sahiptir. Göl OECD tarafından verilen sınır değerlere göre toplam fosfor açısından mezotrofik, seki görünürlüğü (2,59±1,33 m) açısından ötrofik bir yapıya sahiptir. Sıcaklık değerlerinin derinliğe göre değişimi incelendiğinde, Almus Baraj Gölü'nde ocak ve mart aylarında kış stangasyonu, mayıs ve kasım aylarında ilkbahar ve sonbahar karışımı, temmuz ve eylül ayarlında ilk 10 m'de epilimnion, 10 ile 20 m arsında termoklin, 20 m'den aşağı derinliklerde ise hipolimnion tabakası tespit edilmiştir.Almus Baraj Gölün Fosfor taşıma kapasitesi 2275,21 mg/m2. yıl olarak bulunmuş, Gölde 6981, 76 ? 4023,33 ton/yıl değerleri arasında balık yetiştiriciliği yapıldığında suyun ötrofikasyona uğramadan kendi kendini yenileyebileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
The physical (temperature, turbidity, secchi disk visibility, conductivity) and chemical (dissolved oxygen, pH, Nitrate-Nitrogen, Nitrite-Nitrogen, Ammonium-Nitrogen, Orthophosphate, total phosphorus) parameters of Almus Dam Lake located in the district Almus of province Tokat were seasonally determined at nine stations located along the lake. The parameters were analyzed using ARGIS 9.1 software in order to create spatial and seasonal maps of all parameters with Kriking Interpolation Method. The water quality class and trophic status of Almus Dam Lake were determined by comparing the results of our measured parameters with the values of Intercontinental Water Sources Quality Classification and OECD, respectively. The spatial and seasonal variations in physical and chemical parameters were analyzed with the Two-Way ANOVA, the relationships among these parameters were evaluated using Pearson Correlation Analysis, and water quality parameters which were important in the determination of water quality class of the Lake were identified using Principal Component Analysis. Results of statistical analyses were compared with the GIS maps. In the second phase of the research, phosphorous carrying capacity were determined using Beveridge suggested phosphorus loading model recognized by OECD.The GIS maps created for all parameters allowed us to estimate the water quality of the lake areas that were not sampled. The results obtained by correlation and other statistical analyses were overlapped with the results of GIS maps. The results of PCA analyses demonstrated that temperature, dissolved oxygen, conductivity, secchi depth, pH, Nitrate-Nitrogen, Orthophosphate, and total phosphorus were important parameters affecting water quality of the Lake. According to Intercontinental Water Sources Quality Classification, Almus Dam Lake has Class I water quality when considering parameters of temperature (14,30±7,44 C°), dissolved oxygen (10,15±2,67 mg / L), conductivity (304,43±19,71?S.cm-1), pH (8,20±0,18), Nitrate-Nitrogen (1,3±0,28 mg / L) and Class II in relation to orthophosphate (0,16±0,10 mg / L) and total phosphate (0,03±0,01 mg / L). According to OECD criteria, the lake has the mesotrophic trophical structure when taking the phosphorus concentrations into account and eutrophic structure when considering the secchi depth value (2,59±1,33 m). With the examination of seasonal temperature-depth profile, it was observed that winter stagnation and spring and fall vertical mixing occurred during the January and March and spring May and November, respectively. Temperature stratification was clearly observed during the July and September. Epilimnion, Metalimnion (thermocline) and hypolimnion were well clearly visible at the first 10 meters, between 10-20 meters, and below 20 meters, respectively.Phosphorus carrying capacity of the Lake was determined as 2275,21 mg.m-2 per year. It has been concluded that the lake will renew itself without going to eutrophication when the total production of aquaculture is between 4023,33 (Food Conservation Ratio (FCR):1.5-1) and 6981,76 (FCR: 1:1).