The Effects of Rainfall on Water Quality and Weathering in the Sarma Stream Basin, Duzce, Turkey

Abstract

The Sarma Stream is located in southwest of Akcakoca town in Duzce City, Turkey. Its drainage basin is approximately 121.2 km2. The Sarma stream flows muddy into the Black Sea with an output of 85 l/s during rainy season . It was decided that the Sariyayla reservoir should be built on the Sarma Stream for the drinking water needs of Akcakoca. Chemical compounds in natural water are altered by interactions with geologic units, by physical and chemical weathering and environmental factors. Generally, research on acid rain and its effect has been done in Istanbul. In this study, effects of acid rainfall on the hydrogeochemistry of the Sarma stream water were investigated. Therefore, samples of rock, soil, rainfall, stream water, suspended and bed sediments were taken in the Sarma Stream basin. The pH of rainfall and snowmelt in the research area are below 5.6. Acid rain affects the dissolution of thegeological units and the abundance of principal ions in stream water. The Chemical Index of Alteration (CIA) values of the bed sediment sample and suspended sediment sample are 76 and 77, respectively. Sandstone, which erodes easily and is rich in clay minerals, causes the Sarma Stream to become muddy during the rainy season. The suspended sediment amount of the Sarma Stream in the rainy season is 70 mg/l. The water of the Sarma Stream is rich in calcium and bicarbonate. Rain water is richer in NH4, NO3 and SO4 ions than snowmelt. Snowmelt is richer than rain water in heavy metals such as Al, Ba, Cu, Pb, Mn, Ni, Si, U and Zn. The concentration of heavy metals and some elements such as Al, Ba, B, Fe, Mn and Zn are 10 ppb and more in rain, snowmelt and stream water. Some ions in the Sarma Stream basin waters exceed the drinking indicator water limit values (e.g. Al, Fe and Mn ions). Hence, water in the Sariyayla Reservoir might need to be treated. 

Keywords

• Acid Rain
• Weathering
• Sarma Stream
• Water Quality

Sarma Deresi Havzasındaki Yağışın Ayrışma ve Su Kalitesine Etkisi, Düzce, Türkiye

Abstract

Sarma Deresi, Düzce ili Akçakoca İlçesinde bulunur. Su havzası yaklaşık 121.2 km²’lik bir alan kaplar. Sarma Deresi, yağışlı dönemde bulanık akar ve Karadeniz’e 85 l/s debi ile dökülür. Akçakoca ilçesindeki içme suyu ihtiyacını karşılamak amacıyla Sarma Deresi havzasında Sarıyayla Barajı’nın yapılmasına karar verilmiştir. Asit yağışı ve etkileri konusundaki araştırmalar Türkiye’de İstanbul özelinde yapılmıştır. Bu nedenle, asit yağışların Sarma Deresi suyunun hidrojeokimyasal özelliklerine etkisini değerlendirmek için Sarma Deresi su havzasından kayaç, toprak, dere suyu, askıda katı madde, dere çamuru ve yağış örnekleri alınmıştır. Araştırma sahasındaki yağışların pH değeri 5.6’nın altındadır. Dere sularında iyon zenginleşmesinde ve jeolojik birimlerin ayrışmasında asidik yağışın etkisi vardır. Dere çamuru örneği ile askıda katı madde örneğine ait Kimyasal Ayrışma İndeks (CIA) değerleri sırasıyla 76 ve 77’dir. Yağışlı dönemde, Sarma Deresi’nin bulanık akmasına, su havzasında mostra veren kil minerallerince zengin kumtaşları ve toprak neden olur. Sarma Deresi’nin yağışlı dönemdeki askıda katı madde miktarı 70 mg/l’dir. Sarma Deresi suyu kalsiyum ve bikarbonatca zengindir. Yağmur suyu, kar suyuna göre NH₄, NO₃ ve SO₄ iyonlarınca, kar suyu da yağmur suyuna göre Al, Ba, Cu, Pb, Mn, Ni, Si, U ve Zn elementlerince zengindir.  Yağmur, kar ve dere suyu örneklerindeki Al, Ba, B, Fe, Mn ve Zn gibi bazı ağır metal ve elemenetlerin konsantrasyon miktarı 10 ppb üzeridir. Sarma Deresi suyu, içme suyu gösterge limit değerlerini (örneğin Al, Fe ve Mn elementleri bakımından) aşmaktadır. Bu nedenle, Sarıyayla Baraj suyunda arıtma işlemine gereksinim olabilir.

Keywords

• Asit Yağışı
• Ayrışma
• Sarma Deresi
• Su Kalitesi

References

1. Basak, B., Alagha, O., 2010. Trace metals solubility in rainwater: evaluation of rainwater quality at a watershed area, Istanbul. Environmental Monitoring and Assessment, 167, 493–503.
2. Charlson, R. J., Rodhe, H., 1982. Factors Controlling the Acidity of Natural Rainwater. Nature, 95, 683-685.
3. Carlson, C. L., Haines, B. L., 1989. Acidic Precipitation. "Biological and Ecological Effects". Springer-Verlag New York Incorporation, 2, 1-50.
4. Chesworth, W., Dejou, J., Larroque, P., 1981. The weathering of basalts and relative mobilities of the majör elements at Belbex. France Geochimica et Cosmochimica Acta, 45, 1235–1243.
5. EPA (United States Environmental Protection Agency), 2009. National Primary Drinking Water
6. Ragulations. Office of Water, EPA 816-F-09-004, 6p., USA
7. European Union, 1998. Council Directive 98/83/EC of 3 Nowember 1998 on the quality of water intended for human consumption. Offical Journal, 330, 32-54.
8. Gaillardet, J., Dupre, B., Allegre, C. J., 1999. Geochemistry of large river suspended sediments: Silicate weathering or recycling tracer? Geochimica et Cosmochimica Acta, 63 (23/24), 4037–4051.

9. Gibbs, R. J., 1970. Mechanismis Controlling World Water Chemistry. Science, 170, 1088- 1090.
10. Gorham, E., 1976. Acid Precipıtation And Its Influence. Upon Aquatic Ecosystems-An Overview. Water, Air, And Soil Pollution, 6, 457-481.