Aşağı Gediz Havzası nehir sularının kalitesinin değerlendirilmesi ve fizikokimyasal parametrelerin makroomurgasız üzerine etkilerinin incelenmesi
Evaluation of Aşağı Gediz Basin rivers water quality and impacts of physicochemical parameters to macroinvertebrates
Yazar: GİZEM KIYMAZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HATİCE ŞENGÜL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmanın maksadı, (1) Gediz havzasının önemli bir alt havzası olan ve mansabında yer alan Aşağı Gediz Alt Havzasının nehir sularının mevcut durum ve iyileştirme senaryolarının uygulandığı durumlardaki kalitesinin model ile belirlenmesi ve (2) havza su kalitesindeki kimyasal ve fizikokimyasal parametrelerdeki iyileşmelerin makroomurgasız ekolojik kalite oranlarına olan etkisinin incelenmesidir.
Bu maksatla Aşağı Gediz Alt Havzası nehir sularının mevcut durumdaki su kalitesinin ortaya konulması için Biyolojik Oksijen İhtiyacı (BOİ5), Çözünmüş Oksijen (ÇO), Organik Azot, Amonyum Azotu (NH4-N) ve Nitrat ile Nitrit Azotu (NO3-N & NO2-N) parametreleri bazında su kalitesi modeli kurulmuştur. Söz konusu modelleme çalışması için Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Ajansı (USEPA) tarafından 2004 yılında yayınlanan QUAL2K modeli kullanılmıştır.
Nehirlerde önemli biyolojik kalite bileşeni olan makroomurgasız ekolojik kalite oranı ile Biyolojik Oksijen İhtiyacı (BOİ5), Çözünmüş Oksijen (ÇO), Amonyum Azotu (NH4N), Nitrat Azotu ile Nitrit Azotu (NO3N + NO2N) sıcaklık ve iletkenlik parametreleri arasındaki ilişki Aşağı Gediz Havzası için korelasyon analizleri ile belirlenmiştir.  Fizikomkimyasal parametreler ile Ekolojik Kalite Oranının (EKO) tahmin edilmesi maksadıyla regresyon analizleri ile ilgili denklemler belirlenmiştir. Çalışma kapsamında çalışma sahası için verileri bulunan BMWP, Shannon Wiener ve Ulusal İndeks olmak üzere üç farklı indeksle hesaplanan EKO'lar kullanılmış ve analiz sonuçlarında Ulusal İndeks EKO değerleri ile oluşturulan yapısal denklemin daha yüksek R2 ye sahip olduğu belirlenmiştir. 
Su kalitesi iyileştirilmesi senaryo modelleri oluşturularak her bir senaryo durumundaki kimyasal ve fizikokimyasal parameterelerdeki iyileşmeler ve bu iyileşmelerin makromurgasız ekolojik kalite oranlarına olan etkisi incelenmiştir.
Çalışma kapsamında 7 farklı senaryo durumu modeli kurulmuş olup senaryo modellerinin sonucunda evsel arıtma tesislerinin kurulduğu, endüstriyel arıtma tesislerinde iyileştirmelerin yapıldığı ve yayılı yükün %50 oranında azaltıldığı varsayımlarının yapıldığı Senaryo 7 durumunda su kalitesi iyileşmeleri en yüksek seviyededir. 
Yıllık ortalama değerlere göre ÇO parametresi bazında mevcut durumda %40.91 oranında III. sınıf su kalitesi var iken Senaryo 7 ile bu oran %31.82'lere düşürülebilmektedir. BOİ parametresi bazında mevcut durumda I. sınıf su kalitesi bulunmazken Senaryo modelleri ile bazı su kütlelerinde I. sınıf su kalitesine ulaşılabileceğinin mümkün olduğu belirlenmiştir. TN parametresi bazında ise II. sınıf su kalitesi %47.73 iken Senaryo 7 durumunda %70.45'lere yükselmektedir.
Diğer senaryo durumları da incelendiğinde Senaryo 7'ye en yakın iyileşmelerin Senaryo 5 ve Senaryo 1 ile sağlandığı görülmektedir. Bu senaryoların ortak varsayımı ise evsel atıksu arıtma tesislerinin kurulmuş olmasıdır. Dolayısıyla havzadaki en önemli kirletici probleminin evsel doğrudan deşarjlar olduğu sonucuna varılmıştır.  
Senaryo 5, Senaryo 6 ve Senaryo 7 durumlarında fizikokimyasal parametrelerin değişimi ile makroomurgasız EKO'ları tahmini sonucunda fizikokimyasal parametrelerde artışların olmasına karşın su kalitesi makroomurgasız bileşenine göre hala kötü ekolojik duruma sahip olduğu gözlenmiştir.
Söz konusu çalışma ile kimyasal ve fizikokimyasal parametrelerin önemli biyolojik kalite bileşeni olan makroomurgasız EKO'larını ne düzeyde açıklamakta olduğu ortaya konmuş olup su kalitesinin fizikokimyasal parametreler ve biyolojik kalite bileşenleri ile birlikte değerlendirilmesi maksadıyla örnek bir metodoloji uygulanmıştır.

Abstract:
The aim of this study is to (1) investigate the quality of river waters in the Aşağı Gediz sub basin, which is an important subbasin of the Gediz basin, for current and future improvements scenarios applied situation with a model, and (2) to investigate the effects of improvements in chemical and physicochemical parameters of watershed quality on the macroinvertebrate ecological quality ratios.
For this purpose, a water quality model based on Biological Oxygen Demand (BOD5), Dissolved Oxygen (DO), Organic Nitrogen, Ammonium Nitrogen (NH4-N) and Nitrate and Nitrite Nitrogen (NO3-N & NO2-N) parameters was established. The modeling study was carried out with  QUAL2K water quality model published in 2004 by the United States Environmental Protection Agency (USEPA).
The relationship between the macroinvertebrate biological quality component, which is an important component for the rivers, and Biological Oxygen Demand (BOD5), Dissolved Oxygen (DO), Ammonium Nitrogen (NH4-N) and Nitrate Nitrite Nitrogen (NO3-N & NO2-N), temperature and conductivity parameters were determined by correlation analyses. Mathematical equations for calculation of Ecological Quality Ratio (EQR) were determined with regression analyses. Three Ecological Quality Ratios available for the study site were included in the scope of the study that include BMWP, Shannon Wiener and National Index. The results of the analysis showed that the structural equation created with National Index EQR gives a higher R2.
By developing scenario models, the improvements in chemical and physicochemical parameters in each scenario and the effect of these improvements on the ecological quality ratios of macroinvertebrate were determined.
Within the scope of this study, 7 different scenario situation models have been established and water quality improvements were at the highest level in the case of Scenario 7. Scenario 7 included assumptions of establishment of domestic wastewater treatment plants are established, higher efficiency industrial wastewater treatment plants are operated with and 50% reduction in diffuse pollution load.
Based on annual average values, for DO parameter 40.91% III. Class water quality decreases to a ratio of 31.82% in the case of Scenario 7. While I. Class water quality does not exist for the current situation on the basis of the BOD parameter, I. Class water quality may be achieved with the Scenario models. On the basis of TN parameter, II. Class water quality ratio may increase from 7.73% to 70.45% with Scenario 7.
When the other scenario situations are examined, it is seen that the closest improvements to Scenario 7 may be achieved with Scenarios 5 and 1. The common assumption of these scenarios is the establishment of domestic wastewater treatment plants. Therefore, it was concluded that the most important pollutant problem in the basin is domestic direct discharges.
In the cases of Scenario 5, Scenario 6 and Scenario 7, macroinvertebrate EQRs have been estimated and despite the increase in physicochemical parameters, the ecological quality still showed a poor ecological status for the macroinvertebrate component.
In this study, to what degree the variance in macroinvertebrates EQRs which is an important biological quality component may be explained by physicochemical parameters were investigated.