Mogan ve Eymir (Ankara) gölleri arasındaki hidrojeolojik birimlerin nitrat ve fosfat kirletici taşınım parametrelerinin belirlenmesi
Determination of nitrate and phosphate contaminant transport parameters of the hydrogeologic units between Mogan and Eymir lakes (Ankara)
Yazar: EYLEM YURTSEVEN
Danışman: PROF. DR. MEHMET EKMEKÇİ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Çalışma alanı, Ankara ilinin yaklaşık 20 km güneyinde, Gölbaşı İlçesine bağlıMogan-Eymir Gölleri havzasında yeralmaktadır. Mogan-Eymir Gölleri arasındayayılım gösteren Kuvaterner yaşlı alüvyal çökeller bu çalışmaya konu olan alanınınhidrojeolojik sistemini oluşturmaktadır. Hidrojeolojik sistem, güney sınırınıoluşturan Mogan Gölü'nden beslenmekte ve kuzeyde Eymir Gölü'neboşalmaktadır.Gölbaşı düzlüğündeki endüstriyel tesisler ve yerleşim birimlerine ait atık sularınherhangi bir arıtma işlemi yapılmaksızın gölü besleyen akarsulara veya doğrudanMogan Gölü'ne boşaltılması ile Mogan Gölü'nün kirlendiği bilinmektedir. Kirlilikdüzeyi daha yüksek olan Mogan Gölü'nden kirlilik düzeyi daha düşük olan EymirGölü'ne doğru meydana gelen yeraltısuyu akımı ile iki göl arasında kirleticitaşınımı gerçekleşmektedir.İki göl arasında yeralan yeraltısuyu akım sistemindeki kirletici taşınımı, ortamkoşullarına bağlı olarak advektif ve dispersif taşınım ile tutulma süreçlerietkisindedir. Kirletici maddeler taşınımları sırasında özellikle gözenekli ortamın katıfazında meydana gelen fiziksel ve kimyasal süreçlerin etkisiyle tutulmakta, böyleceakifer sistemine giren kirleticiler, yeraltısuyuna göre daha yavaş hareket ederekgecikmeye uğramaktadır.Sistemin kirleticiyi hareketli koşullardan durağan koşullara dahil etmesi ileyeraltısuyu doğal arındırma süreçlerine maruz kalmaktadır. Bu süreçlerin ortayakonması ve ortamın kirletici arındırma kapasitesinin belirlenmesi için sistemi temsileden örnekler üzerinde jeohidrolojik parametrelerin yanısıra NO3 ve PO4 iyonlarıiçin KTK, Kd, Rf gibi parametreler belirlenmiştir.iKirletici taşınım parametreleri iki farklı kimyasal tür için (NO3 ve PO4 ) hidrojeolojikbirimlerden akifer özellik gösterdiği düşünülen 3 farklı litoloji açısındandeğerlendirilmiştir. Gözenekli ortamın katı matriksi ile kirletici arasında meydanagelen etkileşim tutulma izoterm modeli ile herbir litolojik birim ve kimyasal tür içintanımlanmıştır. Nitrat için yapılan tutulma deneylerinin doğrusal tutulma modelineuyum gösterdiği belirlenmiştir. Kirletici nitratın yeraltında maksimum gecikmeyeuğradığı siltli killi tın biriminde yeraltısuyundan ortalama 733.5 kat ve minimumgecikmenin gerçekleştiği kumlu tın biriminde ise 174 kat daha yavaş hareketedeceği belirlenmiştir. Fosfat ile yapılan tutulma deneyleri sonucunda Langmuirtutulma izoterm modelleri elde edilmiştir. Kirletici derişiminin 10-50 (mg/l) arasındadeğiştiği varsayılarak maksimum gecikme etkisi kumlu tın biriminde 226.9, siltlikilli tın biriminde 1020.9 ve tınlı kum biriminde 281.1 olarak elde edilmiştir. Fosfatiyonunun maksimum tutma kapasitesi kumlu tında 588.235 (mg/kg), siltli killi tında714.285 (mg/kg) ve tınlı kumda ise 500 (mg/kg) olarak belirlenmiştir.Bataklık bölgesinde yeralan birimlerin kirletici tutuma özellikleri, Mogan Gölü ileBataklık bölgesi arasında yeralan göreceli olarak yüksek geçirimliliğe sahipbirimlere göre daha yüksek değerler almakta, bu birimler sistem içinde bir tür doğalfiltre görevi yapmaktadır. Bu bölgedeki ince taneli ve geçirimsiz özellikteki birimlerEymir Gölü'nü besleyen YAS akışı ile taşınan kirleticiler için bir tür engeloluşturmaktadır. Göller arasındaki kirletici taşınımının büyük bir kısmının MoganGölü'nün taşkın sularını taşıyan kanal ile yüzeysel olarak gerçekleştiği sonucunavarılmıştır.Anahtar Kelimeler: Gölbaşı, Mogan Gölü, Eymir Gölü, izoterm, alüvyon, kirletici,tutma, dağılım katsayısı, geciktirme faktörü.Danışman: Prof. Dr. Mehmet EKMEKÇİ, Hacettepe Üniversitesi, JeolojiMühendisliği Bölümü, Hidrojeoloji Mühendisliği Anabilim Dalıii

Abstract:
The study area is located at about 20 km south of Ankara, in the hydrologic basinof Gölbaşı. Mogan and Eymir Lakes are the the major water bodies in this basin.Quaternary alluvium deposits that spread out between Mogan and Eymir Lakesform the major hydrogeological units of the study area. Groundwater flow directionin this hydrogeologic system is from Mogan Lake to Eymir Lake beneath thealluvium deposits.It is known that Mogan Lake is contaminated by Industrial and domestic wastes inGölbaşı since they are subjected to attenuation and directly recharged to MoganLake. Contaminant transport between Mogan and Eymir is controlled by bothgroundwater flow and particle transport processes within the hydrological units.With the groundwater flow from Mogan Lake to Eymir Lake, contaminant transporttakes place between two lakes which have different contamination level.The contaminant transport that exists between the two lakes in groundwater flowsystem shows it?s influence as advective and dispersive transport and sorptionprocess according to the existing conditions. The contaminant matters sorbedbecause of the influence of physical and chemical processes that occuresespecially in the solid phase of the porous medium thus, the contaminants thatenter to aquifer system retard as moving slower than groundwater.As system changes the contaminants phase from dynamic conditions to staticconditions, groundwater?s natural attenuation processes achieved. To determinethese processes and contaminant attenuation capacity of the envinroment bothgeohydrologic parameters and KTK, Kd, Rf parameters are determined onrepresentative samples for NO3 and PO4 ions.iiiRepresentative samples are selected to specify the general characteristics of 3different aquifers along the stratigraphic section of the study area. The interactionbetween the solid matrix and the contaminant of the porous medium is determinedby sorption isotherm model for each lithologic unit and chemical ion. The batchexperiments performed for nitrate is determined with linear isotherm model. Nitratehas maximum reterdation for silty clayey loam and moves 733.5 times slower thangroundwater whereas it has minimum reterdation for sandy loam and moves 174times slower than groundwater. The results of the batch experiments that wereperformed by phosphate are best fit by langmuir sorption modal. By assuming thatthe contaminant concentration rage is between 10-50 (mg/l) maximum reterdationfactor for sandy loam, silty clayey loam and loamy sand is found to be 226.9,1020.9 and 281.1 respectively. The maximum sorption capacity of the phosphateion for sandy loam, sity clayey loam and loamy sand is found to be 588.235(mg/kg), 714.285 (mg/kg) and 500 (mg/kg) respectively.The sorption properties of the fine grained units that locate at Marsh Zone haverelatively high values than the area between Mogan Lake and Marsh Zone. Theseunits behave as a natural filter. Fine grained and unpermeable units preventtransportataion of contaminants by groundwater which recharges Eymir Lake. As aresult, the big portion of the contaminant transport between two lakes takes placeby a channel that carries the flood water on surface which belongs to Mogan Lake.Key Words: Gölbaşı, Mogan Lake, Eymir Lake, isotherm, alluvium, contaminant,sorption, distribution coefficient, reterdation factor.Advisor: Prof. Dr. Mehmet EKMEKÇİ, Hacettepe Üniversity, Department ofGeological Engineering, Hydrogeological Engineering Sectioniv