Determination of Nitrate Levels in Well Water: The Case of Kırşehir Province

Abstract

Water is essential to survive and groundwater plays an important role in supplying water to rural areas. Over time, however, groundwater quality has deteriorated due to anthropogenic activities such as agricultural run-off, excessive fertilizer use and industrial pollution. In particular, high nitrate levels in groundwater raise concerns about whether the water is safe to drink. This research aims to determine the nitrate concentrations in groundwater wells used for irrigation in areas with intensive agricultural activities in the Kırşehir region and to evaluate the suitability of these waters for agricultural irrigation. Additionally, the spatial distribution of nitrate pollution levels and the effects of precipitation patterns were analyzed. Well water was sampled seasonally in January, April, July and October from 2015-2019. The analysis results were evaluated within the framework of the Regulation on protection of waters against nitrate pollution from agricultural sources. In addition, the spatial distribution of nitrate pollution at various locations in the region was modeled using Geographic Information Systems (GIS) and Inverse Distance Weighting (IDW) interpolation. Between 2015 and 2019, the lowest nitrate concentration 0.01 mg L⁻¹ was observed in the Eldelekli and Toklumen wells, whereas the highest value 302.16 mg L⁻¹was recorded in 2019 at the Pınarkaya and Acıöz wells in the Mucur district. During this period, nitrate concentrations ranged widely between 0.01 and 302.16 mg L⁻¹, indicating that agricultural activities and seasonal conditions had a significant impact on groundwater quality in the region. The study evaluated groundwater nitrate data obtained from multiple monitoring points in relation to annual precipitation amounts. This study highlights the importance of sustainable water management practices by identifying areas at risk of groundwater quality deterioration. It also emphasizes the significance of considering climatic factors, particularly precipitation, in water quality assessments.

Keywords

• Groundwater
• Nitrate pollution
• GIS
• IDW interpolation
• Precipitation
• Spatial distribution

References

1. Anonymous. (1995). American Public Health Association (APHA). Standard methods for the examination of water and wastewater (19th ed.). Washington, DC: APHA.
2. Anonymous. (1997). TS 266 insani tüketim amaçlı sular hakkında yönetmelik: İçme ve kullanma suları. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
3. Anonymous. (2002). Environmental Protection Agency (EPA). Ground water and drinking water. U.S. Environmental Protection Agency.
4. Anonymous. (2005). TSE (Türk Standartları Enstitüsü). TS266: Sular – insani tüketim amaçlı sular. https://intweb.tse.org.tr/standard/standard/Standard.aspx
5. Anonymous. (2011). World Health Organization (WHO). Guidelines for drinking-water quality (4th ed.). WHO Press.
6. Anonymous. (2016). Tarımsal kaynaklı nitrat kirliliğine karşı suların korunması yönetmeliği. Resmî Gazete. Erişim tarihi: 30 Kasım 2016, http://www.resmigazete.gov.tr
7. Anonymous. (2019). AHİKA, Kırşehir enerji ihtisas organize sanayi bölgesi KEİOSB fizibilite raporu.
8. Anonymous. (2022). Esri. ArcGIS Pro (Version 3.2) [Computer software]. https://www.esri.com

9. Anonymous. (2023). GADM. Database of Global Administrative Areas (GADM), version 4.1. Retrieved from https://gadm.org
10. Anonymous. (2023a). ISRIC – World Soil Information. SoilGrids: Global gridded soil information [Data set]. https://soilgrids.org (Erişim tarihi: 2 Mart 2025)
11. Anonymous. (2023b). Kırşehir Meteoroloji İl Müdürlüğü. T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı Meteoroloji Genel Müdürlüğü. https://www.mgm.gov.tr
12. Anonymous. (2024). Kırşehir ili 2023 yılı çevre durum raporu. Türkiye Cumhuriyeti Kırşehir Valiliği Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği İl Müdürlüğü. ÇED ve Çevre İzinlerinden Sorumlu Şube Müdürlüğü, Kırşehir.
13. Ardıç, C. (2013). İçme suyundaki nitrat konsantrasyonunun insan sağlığı üzerine oluşturduğu risklerin belirlenmesi. Hacettepe Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Yüksek lisans tezi, Ankara.
14. Beyazpirinç, M., Akçay, A. E., Özkan, M. K., Sönmez, M. K., & Dönmez, M. (2020). Kırşehir masifi’nin tektono-stratigrafik özellikleri. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Rapor, (13934), 200.
15. Bilgin, Z. R., Akarsu, B., Erbaş, A., Elibol, E., Yaşar, T., Esentürk, K., Güner, E., & Kara, H. (1986). Kırıkkale-Kesikköprü-Çiçekdağı alanının jeolojisi. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara, Türkiye, 7876.
16. Bilir, B. (2023). Tarımsal kaynaklı nitrat (NO3-) kirliliğine çevre faktörlerinin etkisi. Şırnak Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 3(2), 13–23.
17. Celik, M., Ünsal, N., Tüfenkçi, O. O., & Bolat, S. (2008). Assessment of water quality and pollution of the Lake Seyfe basin, Kırşehir, Turkey. Environmental Geology, 55(3), 559–569.
18. Çeşmeci, H. (2010). İklim değişikliğinin Seyfe Gölü sulak alanına, iklimine, ekolojisine ve yöre halkının yaşamına etkileri. Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Coğrafya Anabilim Dalı, Yüksek lisans tezi.
19. Çiftçi, E. (2013). Seyfe Gölü havzası'nda (Kırşehir) doğal ortam-yeraltı suyu ilişkisi. Fırat Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Coğrafya Anabilim Dalı, Yüksek lisans tezi.
20. Durmaz, H., Ardıç, M., Aygün, O., & Genli, N. (2007). Şanlıurfa ve yöresindeki kuyu sularında nitrat ve nitrit düzeyleri. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi, 18(1), 51–54.
21. Gemici, B. T., Yücedağ, C., Karakoç, E., & Algur, D. (2015). Kuyu suyunda bazı kalite parametrelerinin belirlenmesi: Bartın örneği. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 6(1), 18–23.
22. Güneş, G. (2018). Yeraltı suyu kalitesinin fizikokimyasal parametrelerle belirlenmesi: Bartın ili örneği. International Symposium on Urban Water and Wastewater Management, Denizli.
23. Hu, Q., Westerhoff, P., & Vermaas, W. (2000). Removal of nitrate from groundwater by cyanobacteria: Quantitative assessment of factors influencing nitrate uptake. Applied and Environmental Microbiology, 66(1), 133–139.
24. McKenna, P. (1998). Report on the commission reports on the implementation of council directive 91/676/EEC. Committee on the Environment, Public Health and Consumer Protection (A4-0284/98), EC, Brussels.
25. Özdemir, M., Yavuz, H., & İnce, S. (2004). Afyon bölgesi kuyu sularında nitrat ve nitrit düzeylerinin belirlenmesi. Ankara Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi, 51, 25–28.
26. Öztürk, E. T., & Göncü, S. (2017). Yeraltı suyunda alg kültürleri ile nitrat kirliliğinin giderimi. Su Ürünleri Dergisi, 34(4), 463–467.
27. Panno, S. V., Kelly, W. R., Martinsek, A. T., & Hackley, K. C. (2006). Estimating background and threshold nitrate concentrations using probability graphs. Ground Water, 44(5), 697–709.
28. Şengör, A. C., & Yilmaz, Y. (1981). Tethyan evolution of Turkey: A plate tectonic approach. Tectonophysics, 75(3–4), 181–241.
29. Seymen, İ. (1981). Kaman (Kırşehir) dolayında Kırşehir masifinin stratigrafisi ve metamorfizması. Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, 24(2), 7–14.
30. Shepard, D. (1968). A two-dimensional interpolation function for irregularly-spaced data. In Proceedings of the 1968 23rd ACM national conference (pp. 517–524).
31. Taş, İ., & Davarcı, B. (2017). Bursa-İnegöl ovası yeraltı su içeriğinin on yıllık dönemdeki değişimi. Mediterranean Agricultural Sciences, 30(2), 143–149.
32. Tekin, M. E. (2003). Örneklerle bilgisayarda istatistik. SÜ Veteriner Fakültesi Yayın Ünitesi, Konya.
33. Tolluoğlu, A. Ü. (1993). Kırşehir masifini kesen felsik intrüziflerin (Kötüdağ ve Buzlukdağ) petrografik ve jeokimyasal karakterleri. Yerbilimleri, 15(16), 19–43.
34. Topçu, E., & Taş, İ. (2020). Sulama suyu kalitesi açısından Çanakkale–Biga ovası yeraltı sularının durumu. ÇOMÜ Ziraat Fakültesi Dergisi, 8(1), 251–260.
35. Yazıcıgil, H. (2006). Sürdürülebilir ve emniyetli akifer verimleri. 59. Türkiye Jeoloji Kurultayı Bildiri Özleri, 20–24 Mart 2006, 101–103.
36. Yüce, A. M., Özel, İ., & Aktaş, M. (2018). Sürdürülebilir su yönetimi için su kuyularında nitrat değerlerinin belirlenmesi (Kocaeli/Türkiye). Süleyman Demirel Üniversitesi Eğirdir Su Ürünleri Fakültesi Dergisi, 14(1), 49–58.