Belgrad ormanında yağışların, akarsuların kalite parametreleri üzerindeki etkileri
Effects of precipitation on the water quality parameters of stream water in Belgrad forest
Yazar: YUSUF SERENGİL
Danışman: PROF.DR. SÜLEYMAN ÖZHAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2002
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering
Dizin: Akarsular = Streams ; Belgrad ormanı = Belgrad forest ; Ekosistem = Ecosystem ; Kalite = Quality ; Ormanlar = Forests ; Yağışlar = Rainfall

Özet:
ÖZET Belgrad Ormanında Yağışların, Akarsuların Kalite Parametreleri Üzerindeki Etkileri. Yağışlarla meydana gelen madde birikimleri doğal ekosistemlere sahip havzalar için önemli bir girdi kaynağı oluşturur. Bu atmosferik kaynak genellikle biyokimyasal ve mineralojik ayrışmanın yavaş olduğu bölgelerde ön plana çıkmakla beraber, denize yatay ve düşey olarak yaklaştıkça miktar olarak artmakta, insan kaynaklı kirleticilerin de katılımıyla önemli düzeylere ulaşmaktadır. Islak depolama olarak ifade edilebilecek olan bu birikimin akış sularının kimyasal kompozisyonuna olan etkisi de doğal olarak yeryüzünün çeşitli bölgelerinde farklılıklar göstermesi beklenir. Doğal bir vejetasyonla kaplı bir havza sisteminin yağışı akışa dönüştürme mekanizması ile ilgili birçok araştırma yapılmış olmasına rağmen bunun kalite yani kimyasal boyutunu ele alan çalışma sayısı oldukça azdır. Asit yağışların tüm dünyada yaygın bir çevre sorunu olduğu bilinen bir gerçektir. Özellikle Avrupa ülkelerince bu konuda birçok araştırma yürütülmekte (çoğu Avrupa Birliği desteğinde) ve orman ekosistemlerinin işleyişi ve asit birikimine karşı tepkileri incelenmektedir. Belgrad Ormanının içinde yer aldığı bölgede de asit yağışlardan söz edilerek çeşitli yayınlar yapılmış fakat bu yağışların orman ekosistemi üzerindeki etkilerinin incelenmesi konusu ihmal edilmiştir. Bu durum etkiler konusunda birçok spekülasyonun ortaya atılmasına sebep olmuştur. Bu araştırmada Belgrad Ormanı içerisinde seçilen 2 havzada asit birikiminin etkileri bütünsel olarak ele alınmıştır. Zira ekosistemin canlı ve cansız öğeleri ile asit birikimini etkisiz hale getirme veya nötralize etme mekanizmasının anlaşılması, sistemin işleyişinin tam olarak anlaşılmasına bağlıdır. Aşağıda belirtilen çalışmalar ile asit birikiminin önemli bileşenleri olan iyonların farklı ekosistem katmanlarındaki davranışları belirlenmeye çalışılmıştır. Oldukça basit gibi görünen bu yaklaşım tarzı gerçekte çok kontrollü ve uzun süreli çalışmaları gerektirmektedir. Bu araştırma, daha kapsamlı çalışmalara bir başlangıç olması bakımından önemli bir adım olarak görülmelidir. Araştırma kapsamında yapılan ve İ.Ü.Araştırma Fonunca 2 farklı araştırma projesi ile desteklenen arazi ve laboratuvar çalışmaları şunlardır; Ön çalışmalar. Konuyla yöresel koşullar arasında ilişki kurarak arazi ve laboratuvar çalışmalarıyla ilgili teknikler geliştirmek amacıyla yapılan ve esas çalışmalara yön verici nitelikteki çalışmalar. IXSeçilen havzaların sularını boşaltan dereler üzerinde 5 farklı noktadan 2 su yılı boyunca yapılan izleme çalışması. Bu izleme sürecinde 51 kez örnekleme yapılmış ve birçok su kalitesi parametresinin analizi gerçekleştirilmiştir. Yağış ömeMerinin analizi. Yağmur ve kar örneklerinde kalite parametreleriyle ilgili analizler yapılmıştır. Bu bağlamda 62 kez örnekleme ve analiz yapılmıştır. Sistematik grid örnekleme deseni ile C Havzasında 38, D Havzasmda 35 noktadan ölü örtü ve toprak profilinin 3 derinlik kademesinden (0-20, 20-60, 60- 90 cm) alman toprak örnekleri üzerinde yapılan analizler. Bu analizler asit birikimi ile ilgili, fiziksel ağırlıklı toprak özelliklerinin belirlenmesi için yapılmıştır. Yukarıda belirtilen derinlik kademelerinin herbirinden alman 20 'şer toprak örneğinde (toplam 60) değişebilir katyonların (Ca, Mg, K, Na, Al, H) ayrı ayrı belirlenmesi ve böylece etkin katyon değişim kapasitesinin ve baz doygunluğunun bulunması. Seramik tabanlı örnekleyiciler (lizimetre) ile farklı derinlik kademelerinden (20- 60-90 cm) toprak suyunun alınması ve analizi. Bu çalışmada 10 kez örnekleme yapılmış ve yine önemli anyon ve katyonlar belirlenerek topraktaki hareketleri incelenmiştir. Gerçekleştirilen kimyasal ve fiziksel analizler ışığında elde edilen sonuçlar şu şekilde özetlenebilir; Belgrad Ormanında bir asit yağış olgusu vardır ve bu olgu kış aylarında gözlenmektedir. Yağışla sadece hidrojen içeren asidik bileşikler değil, aynı zamanda önemli miktarda baz katyon da sisteme girmektedir. Kuru depolama bu araştırmada ölçülmemiştir, fakat ileride mutlaka ele alınması gereken bir konudur. Bu yağışlar ormanların devamlılığı ve sağlığı bakımından hiçbir olumsuzluk yaratmamaktadır, çünkü bölgedeki yapraklı ekosistemler son derece sağlam temellere dayalı madde döngülerini içermektedir. Sistemin çok verimli olması burada önemli rol oynamaktadır. Havzalarda episodik asidifikasyon olgusuna bile rastlanmamıştır. XAraştırma havzalarının topraklan asidik de olsalar önemli miktarda inorganik baz katyon havuzlan içermektedirler. Bu durum bir emniyet kilidi vazifesi görmektedir. Toprak suyunda manganez ölçülmemiş olsa da alüminyumun üst toprakta kökler için zararlı etki yaratacak düzeyde hareketlenmediği ve hemen 20-60 cm derinlikte çökeldiği belirlenmiştir. Ancak, mikrobiyolojik etkileri olup olmadığı bilinmemektedir. Yağış suyunda fosfatın, sülfattan sonra yağış suyundaki en önemli anyon olduğu, buna karşın büyük oranda ekosistem içinde tutulduğu belirlenmiştir. Nitratın da çok fazla yıkanmadığı ve bu nedenle bölgedeki orman ekosisteminin ötrifikasyon yönünden de çok yararlı bir işlevi olduğu ortaya konulmuştur. XI

Abstract:
SUMMARY Effects of Precipitation on the Water Quality Parameters of Stream Water in Belgrad Forest. Acid deposition is accepted as a widespread environmental problem all around the world. Many researches have been conducted in Europe related to this phenomenon. Acid rains have also been observed in Belgrad Forest region and some studies have been done. However, its dimension and influences on forest ecosystems were not studied and this caused many theorical speculations. In this study acid deposition effects on ecosystem process in two catchments have been evaluated with a holistic approach in order to understand some important system dynamics. The behavior of hidrogen in different layers of the ecosystem and the buffering mechanism of the catchments could only be understood with such an approach. Actually, a series of serious and long term studies should be employed in order to identify many aspects of this system. However, this research could be thought as a first step. The land and laboratory works done throughout the study are as follows; Initial studies were made in order to develop technics related to laboratory and field work. A monitoring study was conducted on the streams draining the catchments for 2 water years (1999-00 and 2000-01) and important ions were analyzed (51 times on 5 sampling points)... Precipitation water was analyzed during the same water years (62 times for the same ions. Soil and litter analysis. 73 sampling points were determined in both catchments and soil samples taken from 3 depths have been analyzed for some selected properties related to nutrient cycling. Litter samples taken from the same points have also been analyzed. 20 soil samples from each depth (total 60) have been analyzed for their exchangeable cations (Ca, Mg, K, Na, Al, H). Effective cation exchange capacity and base saturation was calculated in this way. XIISoil solution was sampled and analyzed using ceramic cup lysimeters for 10 rain events. Hence, fluxes of some important ions were determined in soil profile. In the light of the mentioned experiments, the results obtained are as follows; Acid deposition is an environmental problem in the region especially in winter months. Deposited particles included not only hidrogen ions but also many anions and cations. Dry deposition is not monitored during the study but should be handeled in the future researches. According to results, no negative consequences of acid deposition was determined for the sustainability of the forest in the region. Even episodic acidification was not observed in the catchments. Although the soils of the catchments were acidic, they had considerably high cation pools which serves as a permanent backup for buffering mechanism. Manganese and aluminium are known as toxic elements in certain concentrations. Manganese is not analyzed, but no harmful concentration was detected for aluminium. However it was found that some harmless Al mobilized in the upper horizon of the soil and precipitated in the dept of 20-60. Microbiological influences of this process should be studied. Phosphate was found to be the second important anion in precipitation. Forest ecosystem acted as an effective filter for phosphate and nitrate and decreased the enrichment ratio of fluvial system. XIII