Kapulukaya baraj gölü (Kırıkkale) ve aşağı havzası su, sediment ve sucul bitki örneklerinde ağır metal konsantrasyonlarının karşılaştırmalı olarak incelenmesi
A comparative investigation of heavy metal concentrations in the water, sediment and macrophyte samples from Kapulukaya dam lake (Kirikkale) and lower catchment area
Yazar: GÖKBEN BAŞARAN
Danışman: DOÇ. DR. İLHAMİ TÜZÜN
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Ağır metaller = Heavy metals ; Sucul bitkiler = Aquatic plants ; Çökeller = Sediments

Özet:
Bu çalışma, Mayıs 2007- Kasım 2008 tarihleri arasında Kapulukaya Baraj Gölü içerisinde belirlenen iki istasyon (S1 ve S2) ve aşağı havzasından seçilen üçüncü istasyonda (S3) gerçekleştirilmiştir. İstasyonlardan alınan sediment ve sucul bitki örneklerinde Mn, Cr, Ni, Zn, Co, Pb, As, Cu, Mo, Hg ve Cd ağır metallerinin analizi PEDXRF cihazı kullanılarak yapılmıştır. Su örneklerinde ağır metal analizi için ICP-OES cihazı kullanılmıştır. Sediment örneklerinde belirlenen ağır metal konsantrasyonlarında doğal ve doğal olmayan miktarların ayrımını yapabilmek için, çalışma alanından alınan ana kayaç örneği kullanılarak, her bir element için zenginleşme faktörü (EF) ve jeoakümülasyon indeks (Igeo) değerleri hesaplanmıştır. Bu değerler, sistemde Mn, As, Ni, Cu, Zn, Cr, Co, Mo ve Cd element konsantrasyonları üzerinde insan kaynaklı bir etkinin varlığını ortaya koyarken, Hg ve Pb elementleri için insan kaynaklı bir etkinin olmadığına işaret etmiştir. Ağır metal birikimi, istasyonlara ve mevsimlere göre farklılık göstermiştir. Bu farklılıkların oluşmasında genel kural teşkil edecek düzenli bir davranışın ortaya çıkmadığı görülmüştür.Ağır metal birikiminin bitki türleri arasında ve her bir türe ait bitki örneklerinin farklı kısımlarında değişiklik gösterdiği görülmüştür. Ağır metallerin genellikle bitkilerin kök kısmında birikme eğiliminde olduğu belirlenmiştir. İncelenen bitkiler tarafından Mn'nin en fazla, Hg'nın ise en az miktarda biriktirilen element olduğu tespit edilmiştir. Bitkilere ait translokasyon faktörü (TF) ve biyoakümülasyon faktörü (BF) değerleri hesaplanmıştır. Bu değerler, Phragmites australis bitkisinin Mo, Hg ve Cd elementleri için kök akümülatör özelliği gösterdiğini ortaya koymuştur. Schoenoplectus lacustris bitkisinin Cu, Ni, Mn, Zn elementlerini kökte etkin bir şekilde biriktirdiği görülmüştür. Potamogeton perfoliatus bitkisinde ise, Mn, Cr, Zn ve Cu elementlerini toprak üstü kısmına geçiş oranlarının (TF) 1' den yüksek olduğu görülmüştür. Bu durum bitkinin bu elementler için hiperakümülatör özellik gösterebildiğini destekler niteliktedir. Schoenoplectus triqueter bitkisinin Mn, Cr, Hg ve Cd elementleri için özellikle sonbahar ve yaz mevsimlerinde hiperakümülasyon karakterinin göstergesi olan TF değerinin 1 ve 1'den büyük olduğu görülmüştür.Su örneklerinde Mn, Zn, Ni, Cu ve Cd element konsantrasyonları tespit edilebilmiştir. Bu değerlerin Türkiye İçme Suyu Standartları ve Dünya Sağlık Örgütü tarafından belirlenen sınır değerlerden düşük olduğu görülmüştür.Yapılan çalışma, sediment ve bitkideki birikimlere bağlı olarak bölgede ağır metal kirliliğine ilişkin bir tehtidin oluştuğunu ortaya koymaktadır. Alınacak önlemlere ilişkin olarak ise, izleme çalışmasının havza nitelikli devam ettirilmek koşuluyla, atıkların çevreye verilmeden önce arıtılarak kontrolüne dayandırılması gerektiği önerilmektedir.

Abstract:
This study was carried out on three selected sites, the two being within the Kapulukaya Dam Lake (S1 and S2) and the one in the lower catchment area of the Lake (S3) between May 2007 and November 2008. The heavy metal analysis, comprising of Mn, Cr, Ni, Zn, Co, Pb, As, Cu, Mo, Hg ve Cd, were made on the sediment and plant samples, using PEDXRF. For the analysis of lake water samples, ICP-OES was applied. To designate the proportional amounts of both indigenous and artificious parts in the concentrations of heavy metals determined in the sediment, the enrichment factor (EF) and the jeoaccumulation index values (Igeo) were calculated using bedrock samples obtained from the study area. These calculated values indicated that the effect of man made activities on the occurrence of concentrations could be accounted for the majority of heavy metals namely, Mn, As, Ni, Cu, Zn, Cr, Co, Mo ve Cd whereas such affect was not detected for Hg and Pb. Although spatial and seasonal differences were found on the heavy metal accumulation they did not show any detectable trend, but rather indicated a random occurrence.The heavy metal accumulation was observed to be plant species-specific and, showed variations between the different parts of each plant.species. The heavy metals exhibited a tendency to accumulate within the plant roots. Mn was found to be the most accumulated element whereas Hg was the least in the plant species investigated. Both the Translocation Factor (TF) and Bioaccumulation Factor (BF) were also calculated for each plant species used in the study. These values attributed that Phragmites australis showed a superaccumulator characteristic for Mo, Hg and Cd elements. On the other hand, the plant species, Schoenoplectus lacustris was found to accumulate Cu, Ni, Mn and Zn elements in the root system highly effectively. The Translocation Factor values of the Mn, Cr, Zn ve Cu elements, calculated as to from root to shoot for the plant species, Potamogeton perfoliatus were higher than 1, indicating again a superaccumulator characteristic of this species to the mentioned elements. The same values of Mn, Cr, Hg and Cd for the plant species, Schoenoplectus triqueter were found to be 1 or higher during autumn and summer.The concentrations of Mn, Zn, Ni, Cu and Cd were detactable levels in lake water samples however they were still lower than the acceptable levels given in the regulations by both The World Health Organizaion and The Turkish Drinking Water Quality Standards.This study clearly assesses a heavy metal pollution in the region, based particularly on the findings from sediment and plant samples. Suggestions are made that the measures to be taken should be based on the methods bearing the effluent control prior to release to the environment and an accompanying monitoring study is sustained and scaled up to the whole catchment along with it.