Determining the Temporal and Spatial Effects of Human Induced Interventions on Some Water Quality Parameters of Murgul Creek

Abstract

It is known that human-induced damaging factors on the quality and quantity of water produced by river watersheds cause some negative consequences (pollution, changes in water regime, decreases in flow rate, etc.). Murgul Creek consists of such factors as well, including open pit mining works, multiple run-of-river hydroelectric power plants (RoR-HEPP), new road constructions and expansion of residential areas within its borders. From this point of view, in this research, the aim was to reveal scientific data -both temporal and spatial- on the status of water quality, flow regime and the amount of suspended particles in Murgul Creek caused by these activities. For this purpose, water temperature, pH, electrical conductivity (EC), salinity, total dissolved matter (TDM), dissolved oxygen (DO), nitrate nitrogen (NO3-N) and ammonium nitrogen (NH4-N) parameters were measured monthly for one year at 12 sampling points along the Murgul Creek. In addition, besides determining the amount of suspended solid particles (SSP) and monthly flow rates, analyses were made for arsenic (As), cadmium (Cd), copper (Cu), iron (Fe), lead (Pb) and zinc (Zn) in water samples for a possible heavy metal pollution caused by mining activities. When the results were evaluated, the values of conductivity (438.82 μS/cm), salinity (0.30 mg/L), TDM (400.25 mg/L), NH4-N (0.19 mg/L) NO3-N (5.20 mg/L) and SSP (143.69 mg/L) in water samples close to the mining activities were found to be statistically higher compared to sampling points near the natural and residential areas. In addition, it was determined that Cu (5669 µg/L), Fe (4647 µg/L), Pb (43 µg/L) and Zn (2837 µg/L) values measured in the creek water were statistically the highest at the M5 measurement point at the exit of the mining site.

Keywords

• Watershed
• Water Quality
• Land Use
• Heavy Metal
• Murgul Creek

İnsan Kaynaklı Etmenlerin Murgul Deresinin Bazı Su Kalitesi Parametreleri Üzerindeki Zamansal ve Mekânsal Etkilerinin Belirlenmesi

Abstract

Akarsu havzalarının ürettiği suların kalitesi ve miktarı üzerinde insan kaynaklı olumsuz etmenlerin bazı olumsuz sonuçlara (kirlilik, su rejiminde değişimler, akım miktarındaki azalmalar, vb.) yol açtığı bilinmektedir. Murgul Deresi de sınırları içerisinde açık işletme madencilik çalışmaları, çoklu nehir tipi hidroelektrik santralleri (NT-HES), yeni yol yapımları ve yerleşim alanlarının genişlemesi vb. faaliyetleri barındıran bir havzadır. Buradan yola çıkarak, bu araştırmada, söz konusu bu faaliyetler neticesinde Murgul Deresinin su kalitesi ve rejimi ile askıda taşıdığı sediment miktarının hem zamansal hem de noktasal bazda mevcut durumunun bilimsel verilerle ortaya konulması hedeflenmiştir. Bu amaçla, Murgul Deresi boyunca belirlenen toplam 12 örnekleme noktasında su sıcaklığı, pH, elektriksel iletkenlik (Eİ), tuzluluk, toplam çözünmüş madde (TÇM), çözünmüş oksijen (ÇO), nitrat azotu (NO3-N) ve amonyum azotu (NH4-N) parametreleri bir yıl süresince aylık olarak ölçülmüştür. Ayrıca, askıda katı madde (AKM) miktarı ile aylık debi değerleri yanında özellikle madencilik faaliyetlerinin yaratacağı olası ağır metal kirliliğini belirlemek için su örneklerinde arsenik (As), kadmiyum (Cd), bakır (Cu), demir (Fe), kurşun (Pb) ve çinko (Zn) analizleri de yapılmıştır. Sonuçlar değerlendirildiğinde, madencilik faaliyetlerine yakın noktadaki su örneklerinde iletkenlik (438,82 μS/cm), tuzluluk (0,30 mg/L), TÇM (400,25 mg/L), NH4-N (0,19 mg/L), NO3-N (5,20 mg/L) ve AKM (143,69 mg/L) değerlerinin doğal ve yerleşim alanlarındaki noktalara nazaran istatiksel olarak daha yüksek olduğu görülmüştür. Buna ek olarak, deredeki suda ölçülen Cu (5669 µg/L), Fe (4647 µg/L), Pb (43 µg/L) ve Zn (2837 µg/L) değerlerinin maden sahası çıkışındaki M5 ölçüm noktasında istatiksel anlamda en yüksek olduğu belirlenmiştir.

Keywords

• Havza
• Su Kalitesi
• Arazi Kullanımı
• Sediment
• Ağır Metal
• Murgul Deresi

References

1. Akıncı H., Özalp A.Y., Özalp M., (2017), Investigating impacts of large dams on agricultural lands and determining alternative arable areas using GIS and AHP in Artvin, Turkey, Selçuk Üniversitesi Mühendislik, Bilim ve Teknoloji Dergisi, 5(1), 83-95.
2. Anşin R., (1980), Doğu Karadeniz Bölgesi florası ve asal vejetasyon tiplerinin floristik içerikleri, Doçentlik Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Orman Fakültesi, Trabzon.
3. Aybar M., (2022), Ağır metal iyonlarıyla kirlenmiş maden yatağı ve yakın çevresindeki toprakların fitoremediasyon yöntemiyle giderilmesinin araştırılması, Doktora Tezi, Artvin Çoruh Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Artvin.
4. Bakker K., (2012), Water security: research challenges and opportunities, Science, 337, 914–915.
5. Birici N., Karakaya G., Şeker T., Küçükyılmaz M., Balcı M., Özbey N., Güneş M., (2017), Çoruh Nehri (Bayburt) su kalitesinin su kirliliği kontrolü yönetmeliğine göre değerlendirilmesi, International Journal of Pure and Applied Sciences, 3(1), 54-64.
6. Brusseau M.L., Walker D.B., Fitzsimmons K., (2019), Physical-chemical characteristics of water, Environmental and Pollution Science (Third Edition)’ın İçinde, (Brusseau M.L., Pepper I.L., Gerba C.P., Ed.), Academic Press, London, UK, ss.23-45.
7. Buser S., Civetic S., (1973), Türkiye'deki Murgul bakır yatağı yöresinin jeolojisi, MTA Dergisi, 81, 22-45.
8. Caldwell P., Muldoon C., Ford-Miniat C., Cohen E., Krieger S., Sun G., Bolstad P.V., (2014), Quantifying the role of national forest system lands in providing surface drinking water supply for the Southern United States, Gen. Tech. Rep. SRS-197, U.S. Department of Agriculture Forest Service, Southern Research Station, Asheville, NC, 135ss.

9. Camara M., Jamil N.R., Abdullah A.F.B., (2019), Impact of land uses on water quality in Malaysia: a review, Ecological Processes, 8, 10. doi: 10.1186/s13717-019-0164-x.
10. Çiçek N.L., Ertan Ö.O., (2012), Köprüçay Nehri (Antalya)’nın fiziko-kimyasal özelliklerine göre su kalitesinin belirlenmesi, Ekoloji, 21(84), 54-65.
11. Enea A., Hapciuc O. E., Iosub M., Minea I., Romanescu G., (2017), Water quality assessment in three mountainous watersheds from Eastern Romania (Suceava, Ozana and Tazlau Rivers), Environmental Engineering and Management Journal, 16(3), 605-614.
12. Freeman M.C., Pringle, C.M., Jackson C.R., (2007), Hydrologic connectivity and the contribution of stream headwaters to ecological ıntegrity at regional scales, JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 43, 5-14.
13. Gedik K., Verep B., Terzi E., Fevzioğlu S., (2010), Fırtına deresi (Rize)'nin fiziko-kimyasal açıdan su kalitesinin belirlenmesi, Ekoloji, 19(76), 25-35.
14. Gökçe A., (2001), Çakmakkaya ve Damarköy (Murgul-Artvin) bakır yataklarında sıvı kapanımı, oksijen ve hidrojen izotopları jeokimyası incelemeleri ve yatakların oluşumu açısından düşündürdükleri, Türkiye Jeoloji Bülteni, 44(2), 23-37.
15. Hamid A., Bhat S. U., Jehangir A., (2020), Local determinants influencing stream water quality, Applied Water Science, 10, 24. doi: 10.1007/s13201-019-1043-4.
16. Kändler M., Blechinger K., Seidler C., Pavlů V., Šanda M., Dostál T., Krása J., Vitvar T., Štich M., (2017), Impact of land use on water quality in the upper Nisa catchment in the Czech Republic and in Germany, Science of the Total Environment, 586, 1316-1325.
17. Kim J.Y., An K.G., (2015), Integrated ecological river health assessments, based on water chemistry, physical habitat quality and biological integrity, Water, 7, 6378–6403.
18. Köse E., (2012), Porsuk Çayı su, sediment ve bazı balık türlerinin ağır metal miktarlarının araştırılması, Doktora Tezi, Dumlupınar Üniversitesi, Kütahya.
19. Kurdoglu O., (2016), Expert-based evaluation of the impacts of hydropower plant construction on natural systems in Turkey, Energy & Environment, 27(6-7), 690-703.
20. Küçük S., (2007), Büyük Menderes Nehri su kalite ölçümlerinin su ürünleri açısından incelenmesi, ADÜ Ziraat Fakültesi Dergisi, 4(1-2), 7-13.
21. Lintern A., Webb J., Ryu D., Liu S., Bende-Michl U., Waters D., Leahy P., Wilson P., Western A.W., (2018), Key factors influencing differences in stream water quality across space, WIREs Water, 5(1), e1260. doi: 10.1002/wat2.1260.
22. Maden T.E., (2012), Kriz dönemlerinde su politikaları: Türkiye-Suriye, Ortadoğu Analiz, 4(44), 87-94.
23. Mutlu E., Yanık T., Demir T., (2013), Horohon Deresi (Hafik-Sivas) su kalitesi özelliklerinin aylık değişimleri, Alınteri, 25, 45-57.
24. Ozalp M., Erdogan Yuksel E., Yuksek T., (2016), Soil property changes after conversion from forest to pasture in Mount Sacinka, Artvin, Turkey, Land Degradation & Development, 27(4), 1007-1017.
25. Öner Ö., Celik A., (2011), Gediz Nehri Aşağı Gediz Havzası`ndan alınan su ve sediment örneklerinde bazı kirlilik parametrelerinin incelenmesi, Ekoloji, 20(78), 48-52.
26. Özalp M., Yavuz A., Yüksek T., Toker E., (2009), Baraj ve Yol Yapımlarının Doğal Kaynaklara Etkisi: Aşağı Çoruh Havzası Örneği, II. Ulusal Baraj Güvenliği Sempozyumu, 13-15 Mayıs, Eskişehir, ss.477-488.
27. Özalp M., Erdoğan Yüksel E., Yıldırımer S., (2017), Subdividing large mountainous watersheds into smaller hydrological units to predict soil loss and sediment yield using the GeoWEPP Model, Polish Journal of Environmental Studies, 26(5), 2135-2146.
28. Özalp M., Kurdoğlu O., Yüksel Erdoğan E., Yıldırımer S., (2010), Artvin'de Nehir Tipi Hidroelektrik Santrallerinin neden olduğu / olacağı ekolojik ve sosyal sorunlar, III. Ulusal Karadeniz Ormancılık Kongresi, 20-22 Mayıs, Artvin, Cilt II, ss.677-687.
29. Özay G., (2019), Çoklu nehir tipi hidroelektrik santrallerinin (HES) Kabaca Deresi'nin su miktarı, su kalitesi ve askıda sediment değerleri üzerine etkilerinin araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Artvin Çoruh Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Artvin.
30. Özhan S., (2004), Havza Amenajmanı, İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Yayın No:481, İstanbul, 384ss. Ramírez A., Rosas K.G., Lugo A.E., Ramos-González O.M., (2014), Spatiotemporal variation in stream water chemistry in a tropical urban watershed, Ecology and Society, 19(2), 45. doi: 10.5751/ES-06481-190245.
31. Salmiati S., Arman N.Z., Salim M.R., (2017), Integrated approaches in water quality monitoring for river health assessment: scenario of Malaysian River, Water Quality’nin İçinde, (Tutu H., Ed.) InTechOpen Publishers, London, ss.315-335.
32. Sönmez A.Y., Hisar O., Yanık T., (2012), Karasu Irmağında ağır metal kirliliğinin tespiti ve su kalitesine göre sınıflandırılması, Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 43(1), 69-77.
33. Şengün E., (2013), Aksu Deresi Su Kalitesi ve Kirlilik Düzeyinin Belirlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Giresun Üniversitesi, Giresun.
34. Taşdemir M., Göksu Z.L., (2001), Asi Nehri’nin (Hatay, Türkiye) Bazı Su Kalite Özellikleri, Ege Üniversitesi Su Ürünleri Dergisi, 18(1-2), 55-64.
35. Toroğlu E., Toroğlu S., Alaeddinoğlu F., (2006), Aksu Çayı’nda (Kahraman Maraş) Akarsu Kirliliği, Coğrafi Bilimler Dergisi, 4(1), 93-103.
36. TÜİK, (2020), Adrese Dayalı Nüfus Kayıt Sistemi Sonuçları, İl ve ilçelere göre il/ilçe merkezi, belde/köy nüfusu ve yıllık nüfus artış hızı, https://data.tuik.gov.tr/Bulten/Index?p=Adrese-Dayali-Nufus-Kayit-Sistemi-Sonuclari-2020-37210, [Erişim 15 Ekim 2022].
37. UNWWAP, (2018), Nature-Based Solutions for Water, The United Nations World Water, https://www.unwater.org/publications/ world-water-development-report-2018, [Erişim 09 Eylül 2022].
38. URL-1, (2004), Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği, Resmi Gazete Tarih: 31 Aralık 2004, Sayı: 25687, https://www.mevzuat.gov.tr/ mevzuat?MevzuatNo=7221&MevzuatTur=7&MevzuatTertip=5 [Erişim 14 Eylül 2022].
39. Vörösmarty C.J., McIntyre P.B., Gessner M.O., Dudgeon D., Prusevich A., Green P., Glidden S., Bunn S.E., Sullivan C.A., Liermann C.R., Davies P.M., (2010), Global threats to human water security and river biodiversity, Nature, 467, 555–561.
40. Yıldırım Ü., Güler C., Kurt M.A., Güven O., (2020), Kaynağından Akdeniz’e Deliçay’ın (Mersin) Debisi ve Su Kalitesinin Değerlendirilmesi, Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 10(4), 1121-1135.
41. Yıldırımer S., Özalp M., Erdoğan Yüksel E., (2015), Büyük baraj projeleri ve bağlantılı yol inşaatları sonucunda Çoruh Nehri Havzasında oluşan arazi kayıplarının ve tahribatlarının belirlenmesi, Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 16(1), 1-17.
42. Yıldırımer S., (2018), Borçka Barajı Havzasında su rejimi, su kalitesi ve sediment veriminin swat kullanarak belirlenmesi ve modellenmesi, Doktora Tezi, Artvin Çoruh Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Artvin. Yıldız İ., (2013), Gelevera Deresi su kalitesi ve kirlilik düzeyinin belirlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Giresun Üniversitesi, Giresun.
43. Zeybek M., Kalyoncu H., (2016), Kargı Çayı (Antalya, Türkiye) su kalitesinin fizikokimyasal parametrelere göre belirlenmesi, Ege Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 33(3), 223-231.