Sapanca gölü'nün su ve sedimentinin pestisit kirliliği açısından incelenmesi
Investigation of the lake of Sapanca water and sediment in terms of pesticide pollution
Yazar: MERYEM AKSU
Danışman: PROF. DR. İSMAİL AYHAN ŞENGİL
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Kloropestisit = Chloropesticide ; Sapanca Gölü Havzası = Sapanca Lake Basin

Özet:
Sapanca gölü Sapanca Havzası içinde yer almakta olup, Sakarya İli'nin büyük bir kesimi için içme suyu kaynağı olarak kullanılmaktadır. Havzanın büyük bir kesiminde çok uzun yıllardır yoğun şekilde tarımsal faaliyetler yürütülmektedir. Tarım arazilerinde ürünlerin zararlılardan korunması amacıyla uzun yıllardır pestisit mevcuttur. Otuz yılı aşkın süre önce kullanımı yasaklanan/sınırlandırılan pestisit türlerinden organoklorlu pestisitlerin, tarihsel kullanımının günümüzde hala göl üzerinde etkisinin varlığının araştırılması bu tez çalışmasının çıkış noktası olmuştur. Sapanca gölünde mevcut olan organoklorlu pestisit kirliliğinin tespiti amacıyla; göl suyundan, göl sedimentinden, gölü besleyen derelerden, gölü besleyen kuyulardan, yağmur suyundan ve göl çevresinden alınan toprak numunelerinde organoklorlu pestisit analizleri yapılmıştır. 
Sapanca gölünden alınan su numunelerinde 20 farklı organoklorlu türü araştırılmış olup α,γ, β ve δ HCH izomerleri, Heptaklor, Aldrin, Endosülfan I, II, Dieldrin, Endrin, Endrin Aldehit ve Endrin Keton olmak üzere toplamda 13 tür tespit edilmiştir. Tespit edilen türler arasında en yüksek konsantrasyon β-HCH'ye ait olup, gölde mevcut toplam organoklorlu pestisitlerin %51'ini oluşturmaktadır. β-HCH ortalama olarak en yüksek değeri Ekim 2017'de 0,51 µg/L olarak gözlemlenmiştir. Elde edilen verilere göre Sapanca Gölü 'İnsani Tüketim Amaçlı Sular Hakkında Yönetmelik'e ve 'Tehlikeli Maddelerin Su ve Çevresinde Neden Olduğu Kirliliğin Kontrolü Yönetmelik'i sınır değerlerince incelendiğinde göl suyunun organoklorlu pestisit kirliliği açısından bazı aylarda sınır değerler üzerinde kontaminasyona maruz kaldığı görülmüştür. İstasyon bazlı değerlendirmelerde OKP kontaminasyonunun yüksek olduğu istasyonların hali hazırda tarım arazisi olarak kullanılan ya da geçmişte tarım arazisi olan bölgelere yakın olduğu görülmüştür. 
Sulara karışan pestisitler suda çözünürlüklerinin düşük olduğu için askıda katı maddelere, planktonlara ve çürüme artıklarına tutunarak sedimentte birikmektedir. Uzun yıllar boyunca sedimentte biriken pestisitler ya da bozunma ürünleri sedimentten geçişle içme suyu kaynaklarını tekrar tekrar kirletebilir bu nedenle göldeki pestisit kontaminasyonun tespiti göldeki pestisit kontaminasyonunun belirlenmesi için incelenen önemli ortamlardan biri de gölün dip sedimentidir. Mevsimsel olarak yapılan analiz sonuçlarına göre Sapanca Gölü dip sedimentinde α, γ, β ve δ HCH izomerleri, Heptaklor, Aldrin, Endosülfan I, II, Dieldrin, p,p' DDT, p,p' DDE, p,p' DDT, Endosülfan Sülfat, Endrin Aldehit ve Endrin Keton türleri tespit edilmiştir. Göl dip sedimentinde saptanan organoklorlu pestisitlerin % 26'sını β-HCH oluştururken, % 36,3'ü Endosülfan II'ye aittir. Ölçülen en yüksek konsantrasyonlar kış mevsiminde 20,5 µg/kg Endosülfan II ve yine kış mevsiminde 10,86 µg/kg  β-HCH'dir.
Göle pestisit girişine sebep olan en önemli kaynaklardan bir diğeri de gölü besleyen derelerdir. Sapanca Gölü'ne giriş yapan ve gölden su taşıyan derelerde tez süresince aylık organoklorlu pestisitlerin tayini yapılmıştır. Analizi yapılan 20 tür organoklorlu pestisitin 11'i derelerde gözlemlenmiştir. Derelerin su kalitesi açısından OKP değerlendirildiğinde, toplam pestisit açısından en yüksek miktarda OKP İstanbul derede bulunmuştur. İstanbul Dere tarım arazileri, orman arazileri ve yerleşim alanları arasından geçerek Sapanca Gölü'ne ulaşmaktadır. Mevsimsel değerlendirmelerde derelerde pestisit yoğunluğu ilkbahar ve yaz mevsiminde en yüksek seviyeye ulaştığı görülmüştür. Bu mevsimler Sapanca Bölgesi'nin aldığı yağış miktarının arttığı dönemlerdir. Pestisitler derelere yağmurların artışına bağlı olarak yüzeysel akışla, atmosferik taşınımla ve topraktan sızma şeklinde ulaştığı tespit edilmiştir. Derelerin göle taşıdığı kirlilik yükü açısından inceleme yapıldığında ise, Sapanca Gölü'ne en yüksek miktarda OKP kirliliği taşıyan derenin yüksek debisine bağlı olarak Balıkhane deresi olduğu görülmüştür. Ortalama OKP açısından bakıldığında ise en yüksek kirliliği göle taşıyan dere Balıkhane Deresi'dir. Diğer yandan, gölden çıkış yapan Çark Deresi de ortalamada Balıkhane Deresi'nden sonra 2. sırada en yüksek kirletici yüküne sahiptir. OKP türleri açısından bakıldığında ise tüm derelerde en baskın OKP tür olan β-HCH, Sapanca Gölü'nü besleyen derelerin tümünün toplamında göle en yüksek miktarda taşınan OKP türüdür.
Yer altı suları gölleri besleyen su kaynaklarından bir diğeridir ve kontamine olmaları durumunda da bu kirliliği göllere ulaştırmalarına sebep olmaktadır. Sapanca Gölü tabanının jeolojik yapısı nedeniyle yeraltı suları gölü besleyen en önemli kaynaklardan biridir. Bu nedenle Sapanca Gölü'nün pestisit kirliliği araştırılırken civar kuyularda da organoklorlu pestisit araştırmaları yapılmıştır. Organoklorlu pestisit analiz sonuçlarına göre Sapanca Gölü'ne yakın 14 kuyuda α, γ, β ve δ HCH izomerleri, Endosülfan I, II, Endrin, Endrin Aldehit ve Endrin Keton olmak üzere 9 farklı tür'e rastlanmıştır.  Bu türlerden Endrin ve β-HCH göl ve derelerde de olduğu gibi en yüksek konsantrasyonlarda ölçülen organoklorlu pestisit türleri olmuşlardır. Toplam organoklorlu pestisit kontaminasyonunun %22'si β-HCH iken, % 75 Endrin'dir.
Sapanca Gölü'ne olası pestisit taşınma yollarının tamamının belirlenmesi amacıyla atmosferik taşınımı temsilen göl çevresinde belirlenen 10 farklı noktadan aylık olarak yağmur suyu numuneleri toplanmıştır. Organoklorlu pestisit analiz sonuçlarına göre α, γ, β ve δ HCH izomerleri, Heptaklor, Aldrin, Endosülfan I, II, Endrin, Endrin Aldehit ve Endrin Keton olmak üzere 11 farklı tür yağmur suyu numunelerinde tespit edilmiştir. Belirlenen en yüksek konsantrasyondaki pestisit türü diğer ortamlara da benzer şekilde HCH izomerleridir. Yağmur sularında ölçülen toplam organoklorlu pestisitlerin % 63 γ-HCH iken %30'u β-HCH'ye aittir.
Yüzeysel akışla ve topraktan sızma tarımsal alanlardan yüzeysel sulara temel pestisit taşınım yollarından diğer ikisidir. Sapanca Gölü çevresinde göle yakın kısımlarda su numunesi alma noktalarının paralelinde belirlenen 10 farklı noktadan, mevsimsel olarak toprak numuneleri alınarak organoklorlu pestisit analizleri yapılmıştır. Yapılan analizler  neticesinde toprakta α,γ,β ve δ HCH, Heptaklor, Aldrin, p,p' DDE, p,p' DDD, Endosülfan II, Endrin Aldehit ve Endrin Keton olmak üzere 11 farklı tür organoklorlu pestisit tespit edilmiştir. Toprakta belirlenen türler arasında en yüksek konsantrasyona sahip olan organoklorlu insektisit türü gölde de olduğu gibi yaz mevsimi dışında β-HCH'dir. Toprakta belirlenen toplam organoklorlu pestisitlerin % 53'ünü β-HCH oluşturmaktadır. p,p' DDT'nin ayrışma ürünlerinden olan  p,p' DDE ise toprakta yüksek konsantrasyonda ölçülen türlerden olarak karşımıza çıkarken toplam organoklorlu pestisitlerin % 19'unu temsil etmektedir. 
Sapanca Gölü'nde mevcut organoklorlu pestisit kontaminasyonunun tespiti amacıyla yapılan bu çalışmada elde edilen sonuçlara göre Sapanca Gölü'nde organoklorlu pesitisit kontaminasyonunun varlığı görülmüştür. Sakarya Ili'nin içme suyu kaynaklarından olan Sapanca Gölü'nde yer alan pestisitlerin bugün ve gelecekte halk sağlığını ve çevreyi tehdit etmesini engellemek için ivedi şekilde önlemler alınması gerekmektedir. Tarımla uğraşan halkın bu bilinçlendirilmesi bu konuda yapılabilecek önemli eylemlerin başındadır.

Abstract:
Sapanca Lake is located within the Sapanca Basin and is a drinking water source for a large part of Sakarya Province. In large part of the basin, intensive agricultural activities have been carried out for many years. Pesticides have been available for many years to protect crops from pests in agricultural lands. The starting point of this thesis study is to investigate the historical usage of organochlorine pesticides, one of the pesticide types that were banned/limited more than thirty years ago and still affect the lake today. In order to determine the organochlorine pesticide pollution in Sapanca Lake, Organochlorine pesticide analyzes were carried out on soil samples taken from lake water, lake sediment, streams feeding the lake, wells feeding the lake, rain water and soil samples around the lake.
In the water samples taken from Sapanca lake, 20 different organochlorine species were investigated, and total of 13 species were detected, including α, γ, β and δ HCH isomers, Heptachlor, Aldrin, Endosulfan I, II, Dieldrin, Endrin, Endrin Aldehit and, Endrin Ketone. Among the detected species, the highest concentration belongs to β-HCH, constituting 51% of the total organochlorine pesticides in the lake. The average highest value of β-HCH was observed in October 2017 as 0,51 µg/L. According to the data obtained, when Sapanca Lake was examined by the "Regulation on Water Intended for Human Consumption" and the "Regulation on the Control of Pollution Caused by Hazardous Substances in the Water and its Environment", it has been observed that the lake water was exposed to contamination above the limit values in some months in terms of organochlorine pesticides. In the station-based evaluations, it was observed that the stations with high OCP contamination were close to areas currently used as agricultural land or agricultural land in the past.
Since pesticides mixed with water have low solubility in water, they absorbed to suspended solids, plankton and decay residues and accumulate in the sediment. Pesticides or degradation products accumulated in the sediment for many years can contaminate drinking water sources repeatedly by passing through the sediment. Therefore, one of the critical environments examined for the detection of pesticide contamination in the lake is the bottom sediment of the lake. According to the seasonal analysis results, α, γ, β and, δ HCH isomers in Sapanca Lake bottom sediment, Heptachlor, Aldrin, Endosulfan I, II, Dieldrin, p,p' DDT, p,p' DDE, p,p' DDT, Endosulfan Sulfate, Endrin Aldehyde and Endrin Ketone types were determined. While β-HCH constitutes 26% of the organochlorine pesticides detected in the lake bottom sediment, 36.3% belongs to Endosulfan II. The highest concentrations measured were 20.5 µg/kg Endosulfan II in winter and 10.86 µg/kg β-HCH in winter.
One of the most important sources that cause pesticide ingress into the lake is the streams feeding the lake. During the thesis, monthly organochlorine pesticides were determined in the streams entering Sapanca Lake and carrying water from the lake. Of the 20 analyzed organochlorine pesticides, 11 were observed in streams. When OCP was evaluated in terms of water quality of the streams, the highest amount of OCP in terms of total pesticide was found in Istanbul Stream. Istanbul Stream reaches Sapanca Lake by passing through agricultural lands, forest lands and residential areas. In the seasonal evaluations, it was observed that the pesticide concentration in the streams reached the highest level in spring and summer. These seasons are the periods when the amount of precipitation in Sapanca Region increases. It has been determined that pesticides reach the streams by surface flow, atmospheric convection and infiltration from the soil due to the increase in rain. When examining the pollution load carried by the streams to the lake, it was seen that the highest amount of OCP pollution to Sapanca Lake was the Balıkhane Stream due to its high flow rate. In terms of average OCP, the stream that carries the highest pollution to the lake is Balıkhane Stream. On the other hand, Çark Stream, which comes from the lake, has the second highest pollutant load after Balıkhane Creek on average. Regarding OCP species, β-HCH, the most dominant OCP species in all streams, is the highest amount of OCP transported to the lake in all streams feeding Sapanca Lake. 
Groundwater is another source of water that feeds the lakes, and if they are contaminated, they cause this pollution to reach the lakes. Due to the geological structure of the Sapanca Lake Bed, groundwater is one of the most important sources feeding the lake. For this reason, while the pesticide pollution of Sapanca Lake was investigated, organochlorine pesticide researches were also carried out in the surrounding wells. According to the results of organochlorine pesticide analysis, 9 different species, namely α, γ, β and δ HCH isomers, Endosulfan I, II, Endrin, Endrin Aldehit and, Endrin Ketone were found in 14 wells close to Sapanca Lake.
In order to determine all possible pesticide transport routes to Sapanca lake, monthly rainwater samples were collected from 10 different points determined around the lake to represent atmospheric transport. According to the results of organochlorine pesticide analysis, α, γ, β and, δ HCH isomers were detected in 11 different rainwater samples, including Heptachlor, Aldrin, Endosulfan I, II, Endrin, Endrin Aldehyde and Endrin Ketone. The pesticide type with the highest concentration determined was HCH isomers, similar to other media. Of the total organochlorine pesticides measured in rainwater, 63% belong to γ-HCH, while 30% belong to β-HCH.
Runoff and leaching from the soil are the other two main routes of pesticide transport from agricultural areas to surface waters. Organochlorine pesticide analyses were carried out by taking seasonal soil samples from 10 different points determined in parallel with the water sampling points near Sapanca lake. As a result of the analysis, 11 different types of organochlorine pesticides were detected in the soil, namely α,γ,β and δ HCH, Heptachlor, Aldrin, p,p' DDE, p,p' DDD, Endosulfan II, Endrin A. and Endrin Ketone. The type of organochlorine insecticide with the highest concentration among the species determined in the soil is β-HCH, except in summer season, as in the lake. β-HCH constitutes 53% of the total organochlorine pesticides determined in the soil. P,p' DDE, which is one of the decomposition products of p,p' DDT, is one of the species measured in high concentration in the soil and represents 19% of the total organochlorine pesticides.
According to the results obtained in this study, which was carried out to determine the current organochlorine pesticide contamination in Sapanca Lake, the presence of organochlorine pesticide contamination was observed in Sapanca Lake. It is necessary to take urgent measures to prevent pesticides in Sapanca Lake, one of the drinking water resources of Sakarya Province, from threatening public health and the environment today and in the future. Raising awareness of the people engaged in agriculture is one of the essential actions that can be taken in this regard.