Kayseri kenti içme suyu akiferlerinde arsenik kirliliğinin incelenmesi
Analysis of arsenic pollution in drinking water aquifers of kayseri̇
Yazar: MUSTAFA YAZICI
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA DEĞİRMENCİ
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Türkiye'de içme sularının %47,5'i yeraltısularından elde edilmektedir. Yeraltısuları mineral yönünden zengin olabildiği gibi çeşitli zararlı elementleri de içerebilmektedir. Kanserojen olması açısından Arsenik özellikle yeraltısularında bulunan zehirli elementlerin başında gelmektedir. Bu yüzden içme ve kullanma suyunun %100'nü sulama suyununda bir kısmını yeraltısularından karşılayan Kayseri kentinin su kaynaklarına ait arsenik sorununun incelenmesi önem arz etmektedir.
Bu çalışmada, Kayseri kenti yeraltısularındaki arsenik kaynakları, nedenleri ve türleşmeleri incelenerek, olası çözüm önerilerinin ortaya konulması amaçlanmaktadır. Çalışma kapsamında Kayseri kenti ve civarındaki "Mevcut İçme Suyu Bölgesi" ile "Karasazlık Bölgesi"ndeki yeraltısu kaynakları incelenmiştir.  Araştırmada 29 farklı bölgedeki 58 kuyudan su örnekleri toplanmıştır. 
Ulaşılan verilerle su kimyası analizlerinin değerlendirmesi yapılmıştır. Araştırmada ayrıca Phreeqc programı kullanılarak türleşmeler, mineral doygunluklar, arıtma modelleri ve tutunma sürecinde arsenikle rekabet hâlindeki türlerin belirlenmesine yönelik çalışmalar da yapılmıştır. Bununla birlikte incelemede Kayseri kenti içme suyu havzasının jeolojisi ve litolojik birimlerinin minerolojisi de araştırılmıştır. Yapılan su analizleri, jeolojik incelemeler ve modelleme çalışmalarından elde edilen bulgular doğrultusunda Kayseri ili yeraltısu kaynaklarındaki baskın arsenik türünün arsenat olduğu ve "Mevcut İçme Suyu Bölgesi"ndeki arsenik ortalamasının 3.64 ppb, Karasazlık bölgesindeyse 23 ppb olduğu belirlenmiştir.
Yapılan incelemeler sonucunda; yükseltgen şartların bulunduğu bazaltik ve andezitik lav akıntı malzemelerinden arseniğin, suya geçtiği düşüncesi hâkim olmuştur. 
"Mevcut İçme Suyu Bölgesi"nin, "Karasazlık Bölgesi"ne nazaran daha asidik ve su ortamının indirgen şartlarda olduğu görülmüştür. Arseniğin hareketliliğinde mangan, klorür, sülfat, baryum, bikarbonat, stronsiyum, demir, karbondioksit, pH ve Orp'nin etkili olduğu bulunmuştur. Arseniğin demirhidroksit üzerine sorplanmasında rekabet içinde olduğu türler de tespit edilmiştir. Yapılan karışım ve tutunma modellerinin uygulanabilirliği de görülmüştür. 
Karasazlık bölgesinde arseniğe kaynaklık eden litolojik zonlar tam manasıyla anlaşılamamaktadır. Bu sorunun çözümü için Karasazlık bölgesi ile alt kısmındaki bataklık içinde dar çaplı ve sürekli karotlu şekilde araştırma kuyuları açarak incelemelerin yapılması önerilmektedir.

Abstract:
In Turkey, 47.5 percent of drinking water is obtained from groundwater. Although it is fertile in terms of minerals, groundwater may contain some toxic elements, as well. Since it is carcinogenic, Arsenic is one of the leading toxic elements present in groundwater. Hence, it is crucial to investigate the arsenic problem of the groundwater in Kayseri city which acquires all of its drinking and tap water and some of its irrigation water from groundwater resources.
In this study, it is aimed to investigate the sources, reasons of occurence and speciation of arsenic in Kayseri's groundwater and to propose possible solutions. Throughout the study, groundwater resources in "Present Drinkig Water Area" and "Karasazlık Area" in the vicinity of Kayseri are examined. During this research, water samples from 58 wells in 29 different regions are gathered. 
With the data collected from these samples, water chemistry analysis is carried out and evaluated. In addition, by using the PHREEQC software package; examinations on speciations, mineral saturations, treatment models and studies to identify the species that are in competition with arsenic during the sorption process are performed. Besides that, the geology of the drinking water basin in Kayseri and the mineralogy of lithological units are also investigated. Based on the data obtained from the water analysis, geological investigations and the modeling efforts, it is observed that the dominant type of arsenic in Kayseri is arsenate, and the average arsenic concentration is 3.64 ppb in "Present Drinking Water Area", while it is 23 ppb in "Karasazlık Area".
As a result of the investigations, it is seen that arsenic is transferred into water from basaltic and andesitic lava flow born materials under oxidizing conditions. It is observed that the "Present Drinking Water Area" is more acidic in comparison to "Karasazlık Area" and the water medium possesses reducing conditions. It is noticed that manganese, chloride, sulphate, barium, bicarbonate, strontium, iron, carbon dioxide, pH and Orp are effective on the mobility of arsenic. The species that compete with arsenic during the sorption process of arsenic on ironhydroxide are also identified. The applicability of the mixture and sorption models are also shown. 
In the Karasazlik area, the lithological zones that supply arsenic are not completely figured out. In order to overcome this issue, it is suggested that further investigations should be carried out by drilling narrow and continuous core drilled wells in the Karasazlik area and in the marsh area underneath.