Miliç kıyı sulak alanının (Terme/Samsun) su-sediment kalitesi ve sucul makrofit çeşitliliğinin incelenmesi
Investigation of water-sediment quality and aquacic macrophite diversity of milic coal wetland (Terme/Samsun)
Yazar: HALİM TOPALDEMİR
Danışman: PROF. DR. BEYHAN TAŞ
Ordu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Bu çalışmada, Miliç kıyı sulak alanının ekolojik durumunu tespit etmek amacıyla su kalitesi, sediment kalitesi ve makrofit çeşitliliği incelenmiştir. Alanda bir yıl boyunca (Nisan 2019-Mart 2020) dört farklı istasyonda aylık ve mevsimlik analizler yapılmıştır. Suda her ay su kalite parametrelerinden fiziko-kimyasal analizler; su, sediment ve indikatör su bitkisinde (Ceratophyllum demersum) mevsimsel metal/metaloid analizleri (Al, As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn) yapılmıştır. Analiz sonuçları Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği ve Yerüstü Su Kalitesi Yönetmeliği'ndeki "kıtaiçi yerüstü su kaynaklarının genel kimyasal ve fiziko-kimyasal parametreler açısından sınıflarına göre kalite kriterleri" ile karşılaştırılmıştır. Su kalitesi parametrelerinin tanımlayıcı istatistiksel analizleri ANOVA ile tespit edilmiştir (p˂0.05). Parametreler arasındaki ilişkileri belirlemek için, elde edilen veri setlerine hiyerarşik kümele analizi, Pearson korelasyon analizi gibi çok değişkenli istatistiksel analizler uygulanmıştır. Makrofit çeşitliliğini belirlemek için iki yıl arazi çalışması yapılmış, gelişim dönemlerinde örnekler toplanıp kaydedilmiştir. C. demersum bitkisinin bazı biyokimayasal özellikleri analiz edilmiştir. Akarsular için biyolojik makrofit indeksi (IBMR) hesaplanarak alanın ekolojik durumu tespit edilmiştir. Aynı zamanda, Shannon ve Simpson indeksleriyle makrofit çeşitliliği değerlendirilmiştir. 
Suyun bazı fiziko-kimyasal parametrelerinin yıllık ortalama değerleri şu şekildedir: sıcaklık 19.08°C, pH 8.20, elektriksel iltkenlik (EC) 1343.75 µS/cm, tuzluluk ‰0.66, çözünmüş oksijen (ÇO) 8.37 mg/L, oksijen doygunluğu (OD) %89.82, toplam çözünmüş katı madde (TDS) 650.94 mg/L, oksidasyon redüksiyon potansiyeli (ORP) -65.1 mV, Secchi disk derinliği (SD) 0.42 m, bulanıklık 19.09 NTU, renk 91.96 Pt-Co birimi, askıda katı madde (AKM) 22.77 mg/L, su sertliği 284.52 mg/L, serbest klor (Cl2) 130 µg/L, florür (F-) 326.25 µg/L, kalsiyum (Ca+2) 62.40 mg/L, magnezyum (Mg+2) 39.73 mg/L, alkalinite 122.48 mg/L, BOİ5 7.57 mg/L, amonyum azotu (NH4-N) 0.3 mg/L, nitrat azotu (NO3-N) 0.38 mg/L, nitrit azotu (NO2-N) 0.018 mg/L, toplam azot (TN) 1.70 mg/L, toplam fosfor (TP) 0.1 mg/L, orto-fosfat fosforu (orto-PO4-P) 0.64 mg/L, Sodyum (Na) 330.67 mg/L, Potasyum (K) (22.63 mg/L, Rliüminyum (Al) 0.99 mg/L, Arsenik (As) 3.10 µg/L, Kadmiyum (Cd) 1.12 µg/L, Kobalt (Co) 2.20 µg/L, Krom (Cr) 1.66 µg/L, Bakır (Cu) 6.17 µg/L, Demir (Fe) 609.75 µg/L, Mangan (Mn) 440.85 µg/L, Nikel (Ni) 10.85 µg/L, Kurşun (Pb) 1.11 µg/L, Çinko (Zn) 24.05 µg/L ve Cıva (Hg) 0.60 µg/L. Elde edilen sonuçlara göre sulak alan suyunun kalite kriterlerini değerlendirdiğimizde, Na ve Cl2 IV. sınıf; Al, EC, renk, orto fosfat fosforu ve Hg III. Sınıf; oksijen doygunluğu (%), TDS, Biyolojik oksijen ihtiyacı (BOİ5), amonyum azotu, nitrit azotu, TP, Fe ve Mn II. sınıf kalitede tespit edilmiştir. Diğer parametreler için Miliç sulak alanı suyu I. sınıf su kalite özelliği göstermiştir. Su kalite indeksi (WQI) ortalama değerine göre (68.28) sulak alan "kötü" sınıfında yer almıştır. Sulama suyu kalitesi değerlendirildiğinde; Sodyum adsorbsiyon oranı (SAR) değerine göre (5.340 meq/L) "iyi" sınıfında, Sodyum yüzdesi (% Na) miktarına göre (50.764 meq/L) "izin verilebilir" sınıfında, Magnezyum tehlikesi (MH) sonucuna göre (51.346) "uygun değil" sınıfında olduğu belirlenmiştir. Su örneklerindeki metal konsantrasyonları 1.11−985.40 µg/L arasında değişim göstermiştir. Ulusal yönetmeliğimize göre, sudaki As metaloidi ve Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb ve Zn metalleri I. sınıf; Fe ve Mn metalleri II. sınıf su kalite sınırında yer almıştır. 
Sediment örneklerinin metal konsantrasyonu 77.73−5497805.11 mg/kg aralığında bulunmuştur. Metallerin miktarları sıralaması Al>Fe>Mn>Cu>Zn>Cr>Ni>Pb>Co>As>Cd olarak belirlenmiştir. Metallerin tamamı yer kabuğunda belirlenmiş sınır değerleri aşmamıştır. Sedimentteki metal/metaloid analiz sonuçlarının LEL, TEL, MET, TET ve SAV sınır değerlerine göre değerlendirmesi yapılmıştır. Sadece Cu metali LEL sınır değerine yakın ve biraz üzerinde çıkmış, diğer indeks sınırlarının altında bulunmuştur. Sediment metal indeks sonuçları şu şekilde tespit edilmiştir: Cf 0.159−0.633 (nispeten düşük kontaminasyon), Cd 3.133 (düşük), mCd 0.285 (çok az), PLI 1.065 (ağır metal kontaminasyonu var), EF 2.769−0.014, m-ERM-Q 0.083 (%9 toksik), m-PEL-Q 0.132 (kısmen etkilenmiş), Igeo 0.155−0.032 (kirlenmemiş-orta kirlilik), ERI 0.164−18.993 (düşük), RI 25.0589 (düşük ekolojik risk), TRI 1.996 (toksik risk yok). 
Biyoakümülasyonun incelenmesi için C. demersum submers su bitkisi kullanılmış, bitkideki metal konsantrasyonları 0.80−14908.96 mg/kg arasında kaydedilmiştir. Metal konsantrasyonu Mn>Al>Fe>Zn>Ni>Co>Cu>As>Cr>Pb>Cd şeklinde tespit edilmiştir. 
Miliç kıyı sulak alanında 48 makrofit taksonu teşhis edilmiştir. Alanın ekolojik durumunu tespit etmek için kullanılan ortalama Akarsular için biyolojik makrofit indeksi (IBMR) skoru 7.19 olarak hesaplanmış, bu sonuç sulak alanın "kötü" sınıfında yer aldığını göstermiştir.  Makrofit indeks şemasına (MIS) göre de alanının su kalitesinin "kirli" olduğu belirlenmiştir. Shannon çeşitlilik indeksi (H') ortalama değeri 2.36 olarak hesaplanmış, bu değer alanın "hafif düzeyde kirli" sınıfında olduğunu göstermiştir.  
Miliç kıyı sulak alanında su, sediment ve sucul bitkiler kullanılarak indekslerle değerlendirilen bu kapsamlı çalışmanın sonucunda, alanın su kalitesinin I-IV. sınıf arasında değiştiği, su kalitesinin içme suyu için uygun olmadığı, sulama suyu olarak izin verilebilir olduğu, makrofit çeşitliliğin fazla, fakat indikatör türlere göre sulak alanın kirli olduğu belirlenmiştir. Genel ekolojik durumu mezotrofik-ötrofik olan Miliç sulak alanı üzerinde insan kaynaklı noktasal/yayılı kirlilik baskılarının önlenerek korunması ve izlenmesi önerilir.

Abstract:
In this study, water quality, quality and macrophyte variety were used to obtain information about Miliç coastal wetland status. It was conducted weekly and seasonally at four different stations for a year (April 2019-March 2020) in the area. Physico-chemical analyzes of water quality in water every month; Seasonal metal/metalloid analyzes (Al, As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn) were made in water, sediment and indicator aquatic plant (Ceratophyllum demersum). Analyzes "Internal surface water has been evaluated as quality according to the generally defined and physico-definable classes" in the Water Pollution Control Regulation and the Surface Water Quality Regulation. The analyzes of the material with water quality were created by ANOVA (p˂0.05). Parameters analyzes for analyzes. Two years of field work to be made from Makrofit, design samples were placed on top of each other. Some biochemical properties of C. demersum were analyzed. For streams, the public macrophyte index (MRI) was estimated and preserved. It was also evaluated as a macrophyte by Shannon and Simpson indices.
Annual average values of some physico-chemical parameters of water are as follows: temperature 19.08°C, pH 8.20, electrical conductivity (EC) 1343.75 µS/cm, salinity ‰0.66, dissolved oxygen (DO) 8.37 mg/L, oxygen saturation (OD) % 89.82, total dissolved solids (TDS) 650.94 mg/L, oxidation reduction potential (ORP) -65.1 mV, Secchi disc depth (SD) 0.42 m, turbidity 19.09 NTU, color 91.96 Pt-Co units, suspended solids (AKM) 22.77 mg/L, water hardness 284.52 mg/L, free chlorine (Cl2) 130 µg/L, fluoride (F-) 326.25 µg/L, calcium (Ca+2) 62.40 mg/L, magnesium (Mg+2) 39.73 mg/L, alkalinity 122.48 mg/L, BOD5 7.57 mg/L, ammonium nitrogen (NH4-N) 0.3 mg/L, nitrate nitrogen (NO3-N) 0.38 mg/L, nitrite nitrogen (NO2-N) 0.018 mg/ L, total nitrogen (TN) 1.70 mg/L, total phosphorus (TP) 0.1 mg/L, ortho-phosphate phosphorus (ortho-PO4-P) 0.64 mg/L, Sodium (Na) 330.67 mg/L, Potassium (K), 22.63 mg/L, Rliuminium (Al) 0.99 mg/L, Arsenic (As) 3.10 µg/L, Cadmium (Cd) 1.12 µg/L, Cobalt (Co) 2.20 µg/L, Chromium (Cr) 1.66 µg/ L, Copper (Cu) 6.17 µg/L, Iron (Fe) 609.75 µg/L, Manganese (Mn) 440.85 µg/L, Nickel (Ni) 10.85 µg/L, Lead (Pb) 1.11 µg/L, Zinc (Zn) 24.05 µg /L and Mercury (Hg) 0.60 µg/L. According to the results obtained, when we evaluate the quality criteria of wetland water, Na and Cl2 IV. class; Al, EC, color, ortho phosphate phosphorus and Hg III. Class; oxygen saturation (%), TDS, Biological oxygen demand (BOİ5), ammonium nitrogen, nitrite nitrogen, TP, Fe and Mn II. class quality was determined. For other parameters, Miliç wetland water showed Class I water quality. According to the average value of the water quality index (WQI) (68.28), the wetland is in the "bad" class. When the irrigation water quality is evaluated; According to the sodium adsorption rate (SAR) value (5,340 meq/L) in the "good" class, according to the sodium percentage (% Na) amount (50.764 meq/L) in the "permissible" class, according to the magnesium hazard (MH) result (51.346) " was determined to be in the category of "not suitable". Metal concentrations in the water samples varied between 1.11−985.40 µg/L. According to our national regulation, As metalloid and Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn metals in water are class I; Fe and Mn metals II. class water quality limit.
The metal concentration of the sediment samples was found in the range of 77.73−5497805.11 mg/kg. The order of the amounts of metals was determined as Al>Fe>Mn>Cu>Zn>Cr>Ni>Pb>Co>As>Cd. All of the metals did not exceed the limit values determined in the earth's crust. The metal/metalloid analysis results in the sediment were evaluated according to the limit values of LEL, TEL, MET, TET and SAV. Only Cu metal was found close to and slightly above the LEL limit value and below the other index limits. Sediment metal index results were determined as follows: Cf 0.159−0.633 (relatively low contamination), Cd 3.133 (low), mCd 0.285 (very little), PLI 1.065 (heavy metal contamination present), EF 2.769−0.014, m-ERM- Q 0.083 (9% toxic), m-PEL-Q 0.132 (partially affected), Igeo 0.155−0.032 (unpolluted-medium contamination), ERI 0.164−18.993 (low), RI 25.0589 (low ecological risk), TRI 1.996 (toxic no risk).
C. demersum submers aquatic plant was used to examine bioaccumulation, and metal concentrations in the plant were recorded between 0.80−14908.96 mg/kg. Metal concentration was determined as Mn>Al>Fe>Zn>Ni>Co>Cu>As>Cr>Pb>Cd.
48 macrophyte taxa were identified in the Miliç coastal wetland. The average biological macrophyte index (IBMR) score for rivers used to determine the ecological status of the area was calculated as 7.19, this result showed that the wetland was in the "bad" class. According to the macrophyte index chart (MIS), the water quality of the area was determined to be "dirty". The Shannon diversity index (H') average value was calculated as 2.36, indicating that the area was in the "slightly polluted" class.
As a result of this comprehensive study, which was evaluated with indices using water, sediment and aquatic plants in the Miliç coastal wetland, it was concluded that the water quality of the area I-IV. It was determined that the water quality was not suitable for drinking water, it was permissible as irrigation water, the macrophyte diversity was high, but the wetland was polluted according to the indicator species. It is recommended to prevent, protect and monitor human-induced point/diffuse pollution pressures on the Miliç wetland, whose general ecological status is mesotrophic-eutrophic.