Kilikya baseni kıyısal sistemine taşınan atmosferik kirleticilerin kaynaklarının belirlenmesi. Atmosferik girdilerin deniz ekosistemi üzerine olan etkileri /
Yazar: TÜRKAN ÖZSOY
Danışman: PROF.DR. CEMAL SAYDAM
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1999
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Atmosferik kirleticiler = Atmospheric pollution ; Deniz kirliliği = Marine pollution ; Ekosistem = Ecosystem ; Kilikya havzası = Cilicia basin ; Kirleticiler = Pollutants ; Kirlilik = Pollution

Özet:
oz Türkiye'nin Güneydoğu Akdeniz kıyısında Erdemli istasyonunda Ekim 1991 -Aralık 1992 tarihleri arasında toplanan günlük aerosol örneklerinde IC ile Cl~, N03~ ve S04= iyonları ölçülmüştür. Aym örneklerde daha önce ölçülmüş olan 13 eser element ile hava kütlelerinin üç boyutlu geri yörüngelerinin birlikte çözümlenmesi, bölgenin özellikle ilkbahar ve sonbahar aylarında episodik olarak Sahra Çölü kaynaklı mineral toz taşınımı etkisi altında olduğunu ortaya koymuştur. Aerosol sülfat ve nitrat derişimleri kış aylarında sıkça gerçekleşen yağışla yıkanmaları sonucunda görece azdır ve her iki anyon da belirgin bir mevsimsel değişim sergilemektedir. En yüksek nss-S04= derişimi Haziran 1992 (21.78±8.49 jıg/m3) ve Temmuz 1992 (19.81±6.49 ug/m3) aylarında bulunmuş, en yüksek nitrat (N03") derişimi ise Nisan 1992'de (7.74±4.02 |J.g/m3) ölçülmüştür. En yüksek nss- sülfat değerine sahip olan aerosol örneklerinde, nitrat derişimi ve Mn/V, Zn/Cd antropojenik element oranlan görece düşük değerlere sahiptir. Bu örnekleri Kilikya Baseni'ne taşıyan hava kütlelerinin üç günlük geri yörüngeleri Levant Baseni'ni süpürmektedir ve örneklerde ölçülen antropojenik eser elementlerin düşük değerleri hava kütlelerinin karakteristik deniz havası özelliklerini taşıdığının göstergesidir. Bu sonuçlar, atmosferdeki, nss-sülfat derişimlerine antropojenik kaynaklardan ziyade Levant Baseni'ndeki biyojenik kaynakların katkıda bulunduğunu göstermektedir. Temmuz 1992'de yüksek nss-sülfat içeren aerosol örneklerini Kilikya Baseni'ne taşıyan hava kütielerinin üç günlük geri yörüngeleri Karadeniz'den kaynaklanmaktadır ve bu örneklerin tarihleri Karadeniz genelinde gözlenen yaygm coccolithophorid patlamasının gerçekleştiği dönemle çakışmaktadır. Karadeniz, Levant Baseni'nden sonra atmosferik nss-sülfat derişimlerine katkıda bulunan en önemli biyojenik kaynak olarak değerlendirilebilir. Birincil üretimde sınırlayıcı besin tuzu olarak kritik bir rol oynayan demirin Levant Baseni yüzey sularına atmosferik yollarla taşman miktarı ve çözünürlüğü konusunda çevresel deneysel verileri sağlayabilmek için Şubat 1996 - Haziran 1997 iiitarihleri arasında Erdemli istasyonundan toplanan yağmur suyu örnekleri özellikle demir tür ve içerikleri açısından incelenmiştir. Çözünmüş demir, Fe(II), birincil üreticiler tarafından kullanıma hazır demir türü olduğundan yağmur sularının Fe(II) ve Fe(III) derişimleri spektrofotometrik olarak ölçülmüş, ek olarak aym örneklerde pH, iletkenlik, AAS ile toplam çözünmüş demir, partikül demir ve partikül alüminyum analizleri gerçeMeştirilmiştir. Elde edilen sonuçların yorumlanabilmesi için yağmurlu günlerde Erdemli istasyonuna dört ayrı barometrik basmç seviyesinde ulaşan hava kütlelerinin geriye dönük yörüngeleri, ECMWF atmosfer modeli aracılığı ile hesaplanmıştır. Örnekleme dönemi boyunca toplanan yağmur sularının %28'i asidiktir, %58'inde ise Sahra' dan taşman mineral tozun kalsit içeriğine bağlı olarak yüksek pH değerleri ölçülmüştür. Toprak kökenli elementler olan Fe ve Al'nin partikül fraksiyonları arasında güçlü bir korelasyon bulunurken çözünmüş demir türleri ile partikül demir arasında herhangi bir ilişki gözlenmemiştir. AAS ölçümü ile elde edilen toplam çözünmüş demir, Fe^, ile gerçek çözünmüş demir türleri, Fe(II+III), arasında da herhangi bir korelasyon bulunamamıştır. Literatürde 0.45u,m'lik filtreden süzüldükten sonra AAS yöntemi ile ölçülen ve sıklıkla çözünmüş demir olarak değerlendirilen Fe^ demir fraksiyonunun, gerçek çözünmüş demire karşılık gelmediği ve büyük ölçüde kolloidal demir fraksiyonunu temsil ettiği bulunmuştur. Çözünmüş demir türlerinin yağmur sularındaki derişimleri, Kuzey Afrika ve/veya Ortadoğu Ülkeleri ile Arap Yarımadasından kaynaklanan episodik mineral toz taşınanları sırasında toplanan örneklerde, toz taşınımı bulunmayan duruma oranla daha yüksektir. Tüm örneklerin geometrik ortalamaları temelinde çözünme oram incelendiğinde, Fe(II) ve gerçek çözünmüş demir Fe(II+III) çözünürlük yüzdesi sırası ile %1.56 ve %2.1, AAS.Fej-s çözünürlük yüzdesi ise yaklaşık %9.6 mertebesinde bulunmuştur. Episodik mineral toz taşınımı sırasında toplanan yağmur suyu örneklerinde ise en düşük çözünme oranlan elde edilmiştir.

Abstract:
ABSTRACT Daily aerosol filter samples collected at Erdemli on the southern coast of Turkey during the October 1991 -December 1992 period were analyzed to determine concentrations of Cl~, N03" and S04= ions. The elemental compositions of aerosol samples collected at Erdemli, together with air mass trajectory analyses reveal sporadic dust transport from the Sahara during spring and fall. Aerosol sulfate and nitrate concentrations were low during the winter as a result of scavenging by precipitation, but reached maximum non-sea-salt sulfate (nss-S04=) concentrations of 21.78±8.49 ug/m3 in June 1992, 19.81±6.49 ug/m3 in July 1992 and maximum nitrate (N03~) concentrations of 7.74±4.02 |xg/m3 in April 1992. Case studies, based on back trajectory analyses, nss-S04= and N03" concentrations and elemental ratios of Mn/V and Zn/Cd are used to identify the biogenic versus anthropogenic sources of nss-S04= in the Levantine basin of the Eastern Mediterranean. In July 1992, the coincidence of an enhanced coccolithophorid bloom in the Black Sea with high levels of nss-S04= suggests biogenic dimethylsulfide (DMS) to be a dominant source of nss-S04= transported from this region. Precipitation samples collected at the Erdemli Station during February 1996- June 1997 were analyzed specifically for their iron content, providing experimental environmental data for the definitive examination of iron abundance and solubility in the region. The abundance and solubility of iron in the atmosphere has particular significance, as it could be a limiting nutrient in ocean primary productivity. Since the soluble iron species are known to be more readily bioavailable, spectrophotometric Fe(II) and Fe(III) analyses were performed for precipitation samples, along with pH, conductivity, total soluble iron (AAS.Fe-r,,), particulate Al and particulate Fe measurements. Backward air trajectories corresponding to the rainy days were analysed to determine sources of acidic and alkaline materials transported to the Cilician Basin. About 28% of the rain samples were found to be acidic and the trajectories associated with half of the acidic precipitation events were ivfrom the southeast Europe, Mediterranean Sea and Balkan Peninsula, while the other half were from the Anatolian mainland and the local sources. 58% of rain samples were found to be alkaline, with trajectories from North Africa and the Middle-East. Due to its CaC03 content, mineral dust from these arid regions significantly increased the pH of rain water. A strong correlation was found between particulate Fe and Al fractions, both of crustal origin. No correlation was observed between the soluble and insoluble fractions of iron. The Fe(II) concentration varied independently of the concentration of total soluble Fe (AAS.FeTS) and total particulate Fe. The volume weighted mean soluble iron Fe(II+ffl) concentration of the precipitation samples collected during the episodic "red dust" events were found to be relatively higher. The geometric mean ratio of real soluble Fe, Fe(II) and Fe(II+III) to total Fe (AAS.FeTS+Fepar) were found to be 1.56% and 2.1% respectively while the mean ratio of total soluble Fe (AAS.Fer,,) to Total Fe was 9.6%. It is noteworthy that the lowest ratios for both species obtained from the precipitation samples thus mineral dust concentrations were relatively high.