Nitrate Pollution of Groundwater

Year 2000, Volume: 13 Issue: 1, 69 - 82, 01.06.2000

Selim Tokmak Turgut Köseoğlu

Abstract

Nitrogen is a major constituent of the earth's atmosphere and occurs in many different nitrogenous forms such as elemental nitrogen, nitrite and ammonia. Natural reactions of atmospheric forms of nitrogen with rainwater result in the formation of nitrate and ammonium ions. While nitrate is a common nitrogenous compound due to natural processes of the nitrogen cycle, anthropogenic sources have greatly increased the nitrate concentration, particularly in groundwater. The largest anthropogenic sources are septic tanks, application of nitrogen-rich fertilizers to turfgrass, and agricultural processes. Levels of nitrates in groundwater in some instances are above the safety levels proposed by the EPA (The United States Environmental Protection Agency) and thus pose a threat to human health. Particularly in rural, private wells, incidence of methemoglobinemia appears to be the result of high nitrate levels. Methemoglobinemia, or blue baby syndrome, robs the blood cells of their ability to carry oxygen. Due to the detrimental biological effects, treatment and prevention methods must be considered to protect groundwater aquifers, from nitrate leaching and high concentrations. Treatment through ion-exchange and other processes can rehabilitate already contaminated water, while prevention, such as reduced dependence on nitrogen-rich fertilizers.

Keywords

Nitrate Pollution, Groundwater, Nitrate nitrogen

Yeraltı Sularında Nitrat Kirliliği

Abstract

Azot, atmosferde elementel azot, nitrit ve amonyak gibi değişik gaz biçimlerinde bulunabilen önemli atmosfer bileşenlerinden biridir. Atmosferde oluşan doğal reaksiyonlar esnasında azotun değişik formları yağmur suyu ile reaksiyona girerek nitrat ve amonyum iyonlarını oluştururlar. Nitrat, doğal olarak azot döngüsü esnasında oluşan azotlu bileşiklerden biridir, ancak özellikle yeraltı suyunun kirlenmesinde etkili olan nitrat daha ziyade antrapojenik etkiler sonucu oluşan nitrattır. En önemli antrapojenik kaynaklar, fosseptikler, yeşil alanlara uygulanan aşırı azotlu gübreler ve diğer tarımsal faaliyetlerdir. Yeraltı sularındaki nitrat konsantrasyonu bazı durumlarda, içme suları için EPA (Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Örgütü) tarafından önerilen limitin üzerine çıkabilmekte ve insan sağlığını ciddi şekilde tehdit edebilmektedir. Özellikle kırsal alanda içme sularının ilkel olarak açılmış yüzeysel kuyulardan sağlandığı bölgelerde, yüksek nitrat konsantrasyonundan dolayı methemoglobinemia vakaları görülebilmektedir. Methemoglobinemia veya mavi-bebek sendromu, kan hücrelerinin oksijen taşıma kabiliyetlerinin kaybetmesi olayıdır. Nitratın istenmeyen biyolojik etkilerinden dolayı, yeraltı sularının sağlandığı akiferlerin nitrat yıkanmasından ve yüksek nitrat konsantrasyonundan korunabilmesi için temizleme ve kirlenmeyi engelleyici metotlar üzerinde özenle durulmalıdır. Halihazırda, iyon değişimi ve diğer bazı arıtma işlemlerinin, kirlenmiş suları temizleyebilmelerine karşın, nitrat kirliliği esas olarak aşırı azotlu gübre kullanımının azaltılması ile engellenebilecektir.

Keywords

Nitrat Kirliliği, Yeraltı Suyu, Nitrat Azotu

References

• Baltacı, F. 1997. Su Kalite Standartları. T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü İçmesuyu ve Kanalizasyon Dairesi Başkanlığı, Su KaliteYönetimi Semineri, Bildiriler, 19 s.
• Berner, E. and Berner, R., 1987. The Global Water Cycle, Prentice Hall, New Jersey, 102-119.
• Behm, Don, 1989. Ill Waters: The Fouling of Wisconsin's Lakes and Streams (Special Report), The Milwaukee Journal, 2.
• Bocher, L W., 1995. Tracing the Flow of Chemicals: How to Reduce Nitrate and Pesticide Leaching, Turf Science, 64-67.
• Burkart, R. and Kolpin, D. W., 1993. Hydrologic and Land-Use Factors Associated with Herbicides and Nitrate in Near-Surface Aquifers, Journal of Environmental Quality, 22, 646-656.
• Comly, H. H., 1987. Cyanosis in Infants Caused by Nitrates in Well Water, Journal of the American Medical Association, 257, 2788-2792.
• Finley, B., 1990. Well-water Nitrates Endanger N. Colorado, Denver (Colorado) Post, 16 November.
• Gaillard, J. F., 1995. Lecture on Nitrogen Cycle.
• Gustafson, D. I., 1993. Pesticides in Drinking Water, Van Hostrand Reinhold, New York, 241.
• Guter, A., 1981. Removal of Nitrate from Contaminated Water Supplies for Public Use, Environmental Protection Agency, Cincinnati.
• Hallberg, G.R. and Keeney, D.R., 1993. Nitrate, Alley, A., ed., Regional Ground-water Quality, Van Nostrand Reinhold, New York, 297-322.
• Haycock, Nicholas, 1990. Handling Excess Nitrates, Nature, 348, 291.
• Johnson, C. J., Bonrud, P. A., Dosch, T. L., Kilness, A. W., Senger, K. A., Busch, D. C. and Meyer, M. R., 1987. Fatal Outcome of Methemoglobinemia in an Infant, Journal of the American Medical Association, 257, 2796-2797.
• Kamrin, M. A., 1987. Health Implications of Groundwater Contaminants, in D'Itri, F.M., Wolfson, L. G., eds., Rural Groundwater Contamination, Lewis, Chelsea, MI., 226 - 233.
• Kaplan, M., Sönmez, S. ve Tokmak, S. 1997. Antalya-Kumluca Yöresi Kuyu Sularının Nitrat İçerikleri. Tr. J. of Agriculture and Forestry (Baskıda).
• Kovancı, İ., 1979. Ege Bölgesi Sulama Sularının Bitki Beslenmesi Açısından Kimi Nitelikleri ve Kimyasal İçerikleri Üzerinde Bir Araştırma. Ege Üniv. Zir. Fak. Yayınları No.364, Bornova, İzmir.
• Kross, B. C., Hallberg, G. R., Bruner, R., Cherryholmes, K. and Johnson, K. J., 1993. The Nitrate Contamination of Private Well Water in Iowa, American Journal of Public Health, 83, 270-272.
• Looker, D., 1991. Nitrogen Use Still Too High, Experts Say, Des Moines (Iowa) Register.
• Moore, W., 1991. Inorganic Contaminants of Surface Water: Research and Monitoring Priorities, Springer-Varlag, New York City, 333.
• Neal, L.,1995. Turfgrass Nitrogen Evaluated, Water Environment and Technology, 57.
• Rail, C. D., 1989. Groundwater Contamination: Sources, Control, and Preventive Measures, Technomic, Lancaster, PA, 139.
• Saatçı, F., Altınbaş, Ü., Anaç, D. ve Vural, S. 1988a. Melez Çayı (İzmir) İçeriğindeki Bazı Organik ve İnorganik Kökenli Maddeler ile Ağır Metallerin Nitelik ve Nicelik Dağılımları Üzerine Araştırmalar. Ege Üniv. Dergisi, 25, 1, 137-151.
• Saatçı, F., Hakerlerler, H., Tuncay, H. ve Okur, İ.B., 1988b. İzmir İli Civarındaki Bazı Önemli Endüstri Kuruluşlarının Tarım Arazileri ve Sulama Sularında Oluşturdukları Çevre Kirliliği Sorunu Üzerinde Bir Araştırma. Ege Üniv. Araş. Fonu, Proje No. 127.
• Shuval, Hillel I., 1977. Water Renovation and Reuse, Academic Press, New York City, 463.
• Tokmak, S., Köseoğlu, A.T. 1995. Kumluca ve Finike Yörelerinde Azotlu Gübrelerin Çevre Kirliliğine Etkilerinin Belirlenmesi. Ak. Ü. Zir. Fak. Derg., 8, 91-103, 1995.
• Vogt, C., and Cotruvo, J., 1987. Drinking Water Standards: Their Derivation and Meaning, in D'Itri, F.M., Wolfson, L. G., eds., Rural Groundwater Contamination.
• Yahşi, R. 1981. Su ve Toprak Kaynaklarının Kirlenmesi ve Su Ürünleri Genel Müdürlüğünün Su Kirliliği ile İlgili Çalışmaları. Su ve Toprak Kaynaklarının Geliştirilmesi Konferansı, Bildiriler, Cilt II, 661-679.
• Zajic, J. E., 1971. Water Pollution Disposal and Reuse, Volume 1, Marcel Dekker, New York City, 389.