Deniz alanlarında sediment-su etkileşiminin incelenmesi

Deniz ortamlarında yeni yapıların inşaatı, kirlilik iyileştirme, limanların derinleştirilmesi gibi farklı amaçlarla dip tarama işlemleri gerçekleştirilmektedir. Bu işlemler sonucunda yüzeye çıkartılan sedimentlerin bertarafı için çeşitli alternatifler bulunmasına rağmen, düşük maliyeti ve kolaylığı nedeniyle açık denize boşaltım yolu tercih edilmektedir. Bu yöntem, dip tarama sonucunda çıkartılan, özellikle kirli sedimentlerin boşaltıldığı durumlarda gerek fiziksel gerekse kimyasal açıdan çevresel problemler yaratmaktadır. Bu nedenle, boşaltım yapılacak sedimentlerin kirletici profilinin ve toksisite potansiyelinin belirlenmesi, olası olumsuz etkilerinin tespit edilmesi açısından önem taşımaktadır. Bunun dışında, sedimentlerde bulunan kirleticiler zamanla su ortamına tekrar salınarak taşınabilmekte ve organizmalar için erişilebilir hale gelmektedir. Yapılan tez çalışması bir dip tarama malzemesi olarak kontamine sedimentlerin açık denize boşaltıldığı takdirde deniz ortamına olası etkilerini incelemeyi amaçlamaktadır. Bu çalışma kapsamında Marmara Denizi'nde bulunan ve daha önce dip tarama işlemi gerçekleştirilmiş üç farklı bölgeden yüzey sedimenti örnekleri toplanmıştır. Bu örneklerde poliaromatik hidrokarbonlar, poliklorlu bifenilleri, organoklorlu pestisitler ve ağır metaller olmak üzere kirletici konsantrasyonları; ve sonuçları yorumlamakta yardımcı olması açısından partikül boyut dağılımı, nem ve toplam organik karbon içeriği gibi sediment özellikleri belirlenmiştir. Ölçülen seviyeler sediment kalite rehberleri ve istatistiksel yöntemler kullanılarak yorumlanmış, olası kaynakları tartışılmış ve deniz ortamlarına olası riskleri değerlendirilmiştir. Örneklenen sedimentlerin olası bir denize boşaltım durumunda, ölçülen kirletici seviyeleri ulusal ve uluslararası mevzuatlarda yer alan eşik değerler ile karşılaştırılarak incelenmiştir. Bunun dışında, toplanan örneklerde hem sedimentten elde edilen eluat, hem de tüm sediment ile lüminesans bakteri ve mikroalgler kullanılarak toksisite testleri gerçekleştirilmiş ve bu numunelerin farklı trofik seviyeden canlılara olumsuz etkileri gözlemlenmiştir. Son olarak, dip tarama malzemesinin boşaltımı sonrası deniz ortamına salınabilecek kirleticilerin davranışlarını incelemek amacıyla toplanan sediment örnekleri kullanılarak laboratuvar ortamında salınım deneyleri gerçekleştirilmiştir. Bu deneyler kapsamında sediment matrisinden su fazına geçen poliaromatik hidrokarbon bileşiklerine ait seviyeler statik ve sürekli sistem deney tasarımlarıyla zamana bağlı olarak incelenmiştir. Yapılan bu deneylerde sudaki PAH konsantrasyonlarının tespit edilebilmesi amacıyla silikon kauçuk ve bütil kauçuk sorbentler olmak üzere pasif örnekleyiciler kullanılmıştır. Yapılan kirletici analizleri ve değerlendirmeler sonucunda bazı bölgelere ait sedimentlerin dip tarama malzemesi olarak deniz ortamına boşaltıldığı takdirde olumsuz etkilere neden olacağı öngörülmüştür. Örneklenen sedimentlerde toplam PAH seviyeleri 562- 8643 g/kg, toplam PKB konsantrasyonları 4,4- 36 g/kg, toplam OKP seviyeleri ise 14-190 g/kg aralığında ölçülmüştür. Kirletici seviyeleri incelendiğinde Haliç bölgesine ait sedimentlerde yüksek seviyelerde poliaromatik hidrokarbon bileşikleri tespit edildiği, en yüksek poliklorlu bifenil ve organoklorlu pestisit seviyelerinin ise İzmit Körfezi'ne ait örneklerde ölçüldüğü görülmüştür. Sedimentlerdeki metal seviyeleri, örnekleme noktalarının birçoğunda sediment kalite rehberlerinde yer alan olumsuz etki eşik değerlerini aşmakta ve maruziyet durumunda deniz canlıları için olumsuz etkiler oluşturacağı düşünülmektedir. Özellikle İzmit Körfezi'nde yer alan örnekleme noktalarının bazılarında referans değerlere kıyasla çok yüksek seviyelerde (1,9-4, 4 mg/kg) cıva tespit edilmiştir. Toksisite testleri sonucunda ölçülen en yüksek toksik etkilerin İzmit Körfezi'ne ait istasyonlarda olduğu gözlemlenmiştir. Yapılan testler arasında etkilerin en belirgin ve ayırıcı bir şekilde göründüğü immobilize mikroalg testindeki hücre sayımı ölçümleri en iyi sonuçları verirken, lüminesans bakteri ile yapılan testlerde hiçbir istasyonda inhibisyon tespit edilememiştir. Ek olarak, tüm sediment testlerinde eluat ile yapılan testlere kıyasla daha yüksek toksik etkiler görüldüğü dikkat çekmektedir. Toksisite testleri sonuçları ile ölçülen kirletici seviyeleri arasında doğrudan bir ilişki gözlemlenememiştir. Örneklenen sedimentlerden su fazına geçen PAH bileşiklerinin takip edildiği salınım deneylerinde, pasif örnekleyicilerin kullanımı suda doğrudan ölçülemeyecek seviyelerin konsantre edilerek ölçülmesine imkan sağlamıştır. Zamana karşı ölçülen PAH seviyeleri hızlı ve yavaş salınma fazlarından oluşan iki kompartmanlı matematiksel model kullanılarak ifade edilmiştir. Ölçüm sonuçları modele yüksek ölçüde uyum sağlamış ve desorpsiyon kinetiklerine ait parametreler bu model yardımıyla hesaplanmıştır. Hesaplamalarda incelenen PAH bileşiklerine ait hızlı salınım katsayılarının 0,001-0, 08 1 /saat, yavaş salınım katsayılarının ise 0,0003 - 5x10- 16 1 /saat aralığında değiştiği görülmüştür. Hesaplamalar sedimentlerden salınan PAH bileşiklerinin büyük bir kısmının (%54 - 99,7) uzun bir zamana yayılı olarak yavaş bir şekilde salındığını ve salınım kinetiklerinin, kirleticilerin fizikokimyasal özellikleriyle birlikte organik karbon özellikleri ve yaşlanma gibi daha kompleks süreçlerle ilgili olduğunu göstermiştir. Hızlı salınma fazının bu kirleticilerin biyoerişilebilirliği açısından yüksek önem taşıdığı göz önüne alındığında, yapılacak olan risk değerlendirme çalışmalarında, örneklenen sedimentler için, kirleticilerin hızlı salınım parametrelerinin hesaplanmasının canlılara olası etkilerinin tespiti açısından önemli olduğu düşünülmektedir.