Pamukkale (Denizli) travertenlerinin kirletici taşınım parametrelerinin belirlenmesi ve beyazlanma süreçleri açısından değerlendirilmesi
Determination of solute transport parameters of Pamukkale (Denizli) travertines and evalution with regard to whitening processes
Yazar: ŞÜKRAN AÇIKEL
Danışman: PROF. DR. MEHMET EKMEKÇİ ; PROF. DR. ŞAKİR ŞİMŞEK
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
PAMUKKALE (DENİZLİ) TRAVERTENLERİNİN KİRLETİCİ TAŞINIMPARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİ VE BEYAZLATMA SÜREÇLERİAÇISINDAN DEĞERLENDİRİLMESİŞükran AÇIKELÖZPamukkale Travertenleri, Pamukkale Özel Çevre Koruma Bölgesi sınırları içinde,Denizli il merkezinin 20 km kuzeybatısında yeralmaktadır. Taraça yapısı gösterenbeyaz travertenler yaklaşık 1.8 km2'lik bir alan kaplamaktadır.Dünya kültür miraslarından biri olan Pamukkale Travertenlerinin oluşumlarınısağlayan termal suların yanlış kullanımı ve kirlenmesi travertenlerde algbüyümesine bağlı sararma ve kararma şeklinde sonuçlanmıştır. Yapılan çalışmalaralg büyümesine neden olan nütrientlerin, başlıca özel ve kamu kuruluşlarına aitfoseptik kökenli atıkların yeraltısuyu ile birlikte taşınması sonucu oluşansızıntılardan kaynaklandığını ortaya koymuştur. Kirletici kaynaklarının ortadankaldırılmasıyla birlikte sararmanın kesileceği beklentilerine karşın, litolojikmalzemelerin iyon tutma ve soğurma özellikleri nedeniyle kirletici kaynağıkesildikten sonra katı ortamın (fazın) geciktirme etkisine bağlı olarak belirli bir süredaha travertenlerde tutulan kirleticiler, suyun gözeneklerdeki akışıyla beraber suluortama nütrient sağlamaya devam etmiştir. Buna göre, kirletici kaynağının ortadankaldırılması kirlenme problemini çözmek için gerekli ancak yeterli olmamaktadır.Bu süreci açıklayabilmek için öncelikle litolojik malzemelerin tutma kapasiteleri vekatı fazdan sulu faza geçme özelliklerini denetleyen kirletici taşınımparametrelerinin belirlenmesi gerekmektedir. Bu kapsamda öncelikle,travertenlerin hidrolik iletkenlik katsayısı, özgül ağırlığı, kuru birim ağırlığı,gözenekliliği ve etkin gözenekliliği belirlenmiştir. Hidrolik iletkenlik katsayısı 2*10-6m/s, özgül ağırlığı 2.65, kuru birim ağırlığı 1.82 g/cm3, gözenekliliği 0.31 ve etkingözenekliliği 0.23 olarak bulunmuştur.Travertenlerde kirlenmeye neden olan kirletici maddelerin davranışını ve yaratmışoldukları etkinin boyutunu belirlemek amacı ile kirletici-katı faz arasında meydanagelen tutulma izoterm modeli tanımlanmıştır. Tanımlanan izoterm modelindenyararlanarak dağılım katsayısı belirlenmiştir. İzoterm deneyleri sonucunda eldeedilen çözeltideki kirletici konsantrasyonu ve katı ortam tarafından tutulan kirleticiikonsantrasyonu ilişkisinin doğrusal olduğu belirlenmiştir. Nitrat ve fosfat içindağılım katsayıları (Kd) sırasıyla 24.1 ve 53.7 l/kg olarak hesaplanmıştır. Dağılımkatsayısı değerleri, kuru birim ağırlık ve gözeneklilik değerleri ile hesaplanan?geciktirme faktörü (Rf)? ise nitrat ve fosfatın traverten ortamda su akışından 142ve 316 oranlarında daha yavaş hareket ettiğini göstermiştir. Tutulan kirleticinin gerisalınma özelliklerinin belirlenmesi için yapılan kolon deneyleri sonucundatravertenlerin yaklaşık 4 gözenek hacminden sonra temizlenebileceği gözlenmiştir.Elde edilen sonuçlar kirlenmenin yoğun olarak görüldüğü 1 m2'lik traverten alaniçin değerlendirildiğinde, doğal koşullar altında Pamukkale Travertenlerinintemizlenmesinin yaklaşık 292 yıl süreceği hesaplanmıştır.ANAHTAR SÖZCÜKLER: Denizli, Pamukkale, izoterm, kolon, traverten, tutma,dağılım katsayısı, geciktirme faktörü.Danışman: Prof. Dr. Mehmet EKMEKÇİ, Hacettepe Üniversitesi, JeolojiMühendisliği Bölümü, Hidrojeoloji Mühendisliği Anabilim DalıEş Danışman: Prof. Dr. Şakir ŞİMŞEK, Hacettepe Üniversitesi, JeolojiMühendisliği Bölümü, Hidrojeoloji Mühendisliği Anabilim Dalıii

Abstract:
DETERMINATION OF SOLUTE TRANSPORT PARAMETERS OF PAMUKKALE(DENİZLİ) TRAVERTINES AND EVALUATION WITH REGARD TO WHITENINGPROCESSESŞükran AÇIKELABSTRACTPamukkale Travertines are located on the 20 km northwestern of Denizli provinceand in the border of Region of Preservation of Special Environment of Pamukkale.White travertine?s area terraced-shaped is about 1.8 km2.In Pamukkale Travertines, one of the world heritage sites, mismanagement ofthermal water and contamination has caused discoloration induced by algalgrowth. Previous studies have revealed that nutrients which favored algal growthare supplied through leakages mainly from septic tanks. It is expected that whensource of contamination is removed, discoloration of the travertines would beterminated. Actually, contaminant that is sorbed on the travertines due toretardation effect of solid phase has continued to supply nutrients to aqueousphase because of ionic sorbtion characteristics of lithologic materials. Therefore, itcan be postulated that removal of contaminant source is required but not adequatefor solving the contamination problem. Sorption capacity of lithologic materials andsolid-aqueous phase interaction parameters which control solute transportprocesses should be determined in order to accelerate the remediation processes.In this context, hydraulic conductivity, specific weight, bulk density, porosity andeffective porosity of the travertine is primarily determined to be 2*10-6 m/s, 2.65,1.82 g/cm3, 0.31 and 0.23 respectively.Sorption isotherm model which occurs between solid phase and contaminant isdescribed in order to delineate the effects and behavior of contaminant whichcause contamination on the travertines. Distribution coefficients are determined byusing the isotherm models. The partition of the solute between the solid and liquidphases was found to fit a linear isotherm model. Distribution coefficients (Kd) ofnitrate and phosphate is calculated as 24.1 and 53.7 l/kg respectively. Retardationiiifactor that is calculated by using distribution coefficients, bulk density and porosity,suggest that nitrate and phosphate move 142 and 316 times slower thangroundwater in travertine media. Column experiments are conducted in order todetermine desorption characteristic of the sorbed contaminant. The results ofcolumn experiments suggested that travertines can be cleaned approximately aftera drainage of four pore volumes. Based on these results, it was calculated that acontaminated travertine of 1 m2 requires about 292 years to be completely freed ofcontaminant under natural hydraulic conditions.Key Words: Denizli, Pamukkale, isotherm, column, travertine, sorption,distribution coefficient, retardation factor.Advisor: Prof. Dr. Mehmet EKMEKÇİ, Hacettepe University, Department ofGeological Engineering, Hydrogeological Engineering SectionCo-advisor: Prof. Dr. Şakir ŞİMŞEK, Hacettepe University, Department ofGeological Engineering, Hydrogeological Engineering Sectioniv