Assessment of Sinop Karasu Stream's physicochemical properties and microbiological pollution

Abstract

Aims: Increasing urbanization and socio-economic activities day by day cause pollution and degradation of natural resources in the universe. The study was carried out to determine the water quality of Karasu Stream, which originates from the Gündüzlü Forests of Küre Mountains in the Black Sea Region and flows from the Akliman coast to the Black Sea, 8 km west of Sinop.

Methods and Results: Karasu Stream’s temperature, carbon dioxide, pH, alkalinity, dissolved oxygen, conductivity, oxidation-reduction potential, chloride, biological oxygen demand, ammonium nitrogen, hydrogen sulfide, organic matter, total suspended solids parameters, and total coliform and fecal coliform values were investigated. The seasonal condition was revealed by monitoring every month from May 2014 to April 2015. The total coliform and fecal coliform load of Karasu Stream was determined in the lowest winter season (station 2) and the highest summer season (station 1). The analysis of water samples showed that the mean values of BOI5, NH4+-N, OM, Toplam coliform ve Fekal coliform were statistically significant both between seasons and between stations (P <0.05). Also, while temperature, CO2, pH, DO, alkalinity and H2S values were differed significantly from season to season (P <0.05), there was no difference between stations (P >0.05).

Conclusions: When the research results are compared with the Surface Water Quality Regulation, the classes of Total coliform (Class II-III) and Fecal coliform (Class II-III) load of river water are determined. It was determined that the water source's DO value was low and H2S, F. Coliform values were high. This strengthens the likelihood that eutrophication may start or increase in the water supply.

Significance and Impact of the Study: In order to ensure the sustainability of water resources, it is necessary to prevent further deterioration of aquatic environments, and ensuring the protection of water resources may be possible by bringing the issue to the fore.

Keywords

• coliform
• creek
• river
• pollution
• water quality
• karasu stream
• black sea

Sinop Karasu Çayı fizikokimyasal özellikleri ve mikrobiyolojik kirliliğinin araştırılması

Öz

Amaç: Kentleşmenin ve sosyoekonomik faaliyetlerin her geçen gün artması, evrende doğal kaynakların kirlenmesine ve bozulmasına neden olmaktadır. Çalışma, Karadeniz Bölgesi'ndeki Küre Dağları'nın Gündüzlü Ormanlarından doğan ve Sinop'un 8 km batısındaki Akliman sahilinden Karadeniz'e dökülen Karasu Çayı’nın su kalitesini belirlemek amacıyla yapılmıştır.

Yöntem ve Bulgular: Karasu Çayı’nın sıcaklık, karbondioksit, pH, alkalinite, çözünmüş oksijen, iletkenlik, oksidasyon-redüksiyon potansiyeli, klorür, biyolojik oksijen ihtiyacı, amonyum azotu, hidrojen sülfür, organik madde, toplam askıda katı madde parametreleri ile Toplam koliform ve Fekal koliform değerleri Mayıs 2014'ten Nisan 2015'e kadar her ay takip edilerek mevsimsel durumu ortaya konulmuştur. Karasu Çayı’nın Toplam koliform ve Fekal koliform yükü en düşük kış mevsiminde (4. istasyon), en yüksek yaz mevsiminde (1. istasyon) tespit edilmiştir. Su örneklerinin analizi BOI5, NH4+-N, OM, Toplam koliform ve Fekal koliform ortalama değerlerinin mevsimler ve istasyonlar arasında istatistiksel farklılıkları anlamlı (P <0.05) bulunmuştur. Ayrıca sıcaklık, CO2, pH, ÇO, alkalinite ve H2S değerleri mevsimler arası önemli ölçüde farklılık gösterirken (P <0.05), istasyonlar arası farklılık (P >0.05) olmamıştır. 

Genel Yorum: Araştırma sonuçları Yerüstü Su Kalitesi Yönetmeliği ile karşılaştırıldığında nehir suyunun Toplam koliform (I.-II. Sınıf) ve Fekal koliform (II.-III. Sınıf) yükünün sınıfları belirlenmiştir. Su kaynağının ÇO değerinin düşük ve H2S, F. Koliform değerlerinin yüksek değerlerde seyrettiği belirlenmiştir. Bu durumun su kaynağında ötrofikasyonun başlamasına ya da artışına sebep olabilme ihtimalini güçlendirmektedir. 

Çalışmanın Önemi ve Etkisi: Su kaynaklarının sürdürülebilirliklerini sağlayabilmek için, sucul ortamların daha fazla bozulmalarının engellenmesi gerekmekte ve su kaynaklarının korunmasının sağlanması, konunun ön plana çıkarılmasıyla mümkün olabilir.

Anahtar Kelimeler

• Koliform
• dere
• nehir
• kirlilik
• su kalitesi
• karasu çayı
• karadeniz

References

1. Abreu-Acosta N, Vera L (2011) Occurence and removal of parasites, enteric bacteria and faecal contamination indicators in wastewater natural reclamation systems in Tenerife- Canary Islands, Spain, Ecological Engineering, 37: 496-503.
2. Acehan G (2007) İçme Sularının Mikrobiyolojik Kirlenme Potansiyelinin İncelenmesi. Yüksek lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana, 235s.
3. Aksu H (2004) İçme Suyu Kaynaklı Mikrobiyolojik Risklerin Değerlendirilmesi. İstanbul ve Su Sempozyumu: Tartışmalar ve Forum, İstanbul.
4. Al-Bahry S, Mahmoud IY, Al-Belushi KIA, Elshafie AE, Al-Harthy A, Bakheit CK (2009). Coastal sewage discharge and its impact on fish with reference to antibiotic-resistant enteric bacteria and enteric pathogens as bio-indicators of pollution. Chemosphere, 77: 1534–1539.
5. Alemdar S, Kahraman T, Ağaoğlu S, Alişarlı M (2009) Bitlis İli İçme Sularının Bazı Mikrobiyolojik ve Fizikokimyasal Özellikleri. Ekoloji, 19 (73): 29-38.
6. Anonymous (1997a) Guidelines For Drinking Water Quality. Health Criteria and Other Supporting Information, Second ed., World Health Organization (WHO), Geneva, 2: 65.
7. Anonymous (1997b) Volunteer Stream Monitoring: A Methods Manual. United States Environmental Protection Agency (USEPA), Office of Water 4503F, EPA 841-B–97–003, Washington.
8. Anonymous (2000) Directive 2000/60/EC (European Commission) of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000. Establishing a framework for community action in the field of water policy. Official Journal of the European Communities I. 327: 1-73. http://eur-lex.europa.eu/resource.html?uri=cellar:5c835afb-2ec6-4577-bdf8-756d3d694eeb.0004.02/DOC_1&format=PDF (Erişim Tarihi: 20 Ekim 2017).

9. Anonymous (2005) Türk Standartları Enstitüsü (TSÜ), İçme ve Kullanma Suları Standartları. http://www.opalsu.com.tr/mevzuat/HavuzsularininozonlanmasiTSE_11899.pdf (Erişim Tarihi: 22 Temmuz 2018).
10. Anonymous (2015) Yüzeysel Su Kalitesi Yönetimi Yönetmeliğinde Değişiklik Yapılmasına Dair Yönetmelik (YSKY). Resmi Gazete: 29327. http://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2015/04/20150415-18.htm (Erişim Tarihi: 04 Nisan 2018)
11. Anonymous (2016). Yerüstü Su Kalitesi Yönetmeliği (YSKY). Resmi Gazete Sayı: 29797. Erişim Adresi: http://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2016/08/20160810-9.htm (Erişim Tarihi: 22 Nisan 2018).
12. Anonymous (2018) World Health Organization (WHO). Diarrhoeal Disease. http://www.who.int/newsroom/fact-sheets/detail/diarrhoeal-disease (Erişim Tarihi: 22 Temmuz 2018).
13. APHA (1965) Standard methods for the examination of water and wastewater. 19th edition. American Public Health Association (APHA) Inc., New York, pp 1193.
14. APHA (1981) Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 15th ed.; APHA (American Public Health Association) Washington, D.C, USA, 85-99, 773-779, 786-828.
15. APHA (1999) American Public Health Association. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. In: Rice EW, Baird RB, Eaton AD, and Clesceri LS, editors. 20th ed. Washington, DC: American Public Health Association, AmericanWaterWorks Association, and the Water Environment Federation.
16. Augustyn L, Babula A, Joniec J, Stanek-Tarkowska J, Hajduk E, Kaniuczak J (2016) Microbiological Indicators of the Quality of River Water, Used for Drinking Water Supply. Polish Journal Environmental Studies, 25(2), 511-519. DOI: 10.15244/pjoes/60899.
17. Ayaz E (2015) Samsun ve Giresun İllerinden Alınan Su Örneklerinde Cryptosporidium parvum’un Moleküler Teknikler Kullanılarak Tespit Edilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Ordu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ordu.
18. Berber, İ. and Avşar, C., 2014. Investigating Some Microbial Pollution Parameters of Seawater and Mussels (Mytilus galloprovincialis, Lamarck 1819) of Sіnop. Black Sea Coastal Zone, Turkey. Sains Malaysiana, 43(12), 1835–1842.
19. Bogdal A, Kowalik T, Ostrowski K, Skowron P (2016). Seasonal variability of physicochemical parameters of water quality on length of Uszwica river. Journal of Ecological Engineering, 17(1) ,(2016) 161–170. doı: 10.12911/22998993/61206
20. Boyd CE (1995) Bottom Soils, Sediment and Pond Aquaculture, Chapman & Hall, New York, USA.
21. Bulut C, Akçimen U, Uysal K, Küçükkara R, Savaşer S, Tokatlı C, Öztürk GN Köse E (2012) Kestel Deresi (Burdur) Su Kalitesinin Belirlenmesi ve Alabalık Yetiştirciliği Açısından Değerlendirilmesi. Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitü Dergisi, 28: 1-10.
22. Cirik, S. ve Cirik, Ş., 2008. Limnoloji. Ege Üniversitesi Su Ürünleri Fakültesi Yayınları, İzmir, 166s.
23. Çağlar M, Saler S (2014) Koçan Şelalesi (Erzincan)’nin Bazı Fiziksel ve Kimyasal Su Kalitesi Özellikleri. Yunus Araştırma Bülteni, 3: 37-42.
24. Çarlı U (2015) Karasu çayı ve Sırakaraağaçlar deresinde bazı fiziko-kimyasal ve mikrobiyolojik parametrelerin araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Sinop Üniversitesi, Sinop, 136s.
25. Çiçek NL, Ertan ÖO (2012) Köprüçay Nehri (Antalya)’nin Fiziko-Kimyasal Özelliklerine Göre Su Kalitesinin Belirlenmesi. Ekoloji, 21 (84): 54-65.
26. Çolakoğlu FA, Çakır F (2003) Sarıçay Akarsuyunun Mikrobiyolojik Kalitesi, Çanakkale Üniversitesi Su Ürünleri Fakültesi, 305-312.
27. Dihkan M, Karslı F, Güneroğlu A (2011) Karadeniz Kıyı Sularında Askıda Katı Madde Dağılımının Haritalanması. TMMOB Harita ve Kadastro Müh. Odası 13. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, Ankara. https://www.hkmo.org.tr/resimler/ekler/61a784657319a26_ek.pdf (Erişim Tarihi: 22 Temmuz 2018).
28. Dinçer S (2014) Çanakçı Deresi Su Kalitesi ve Kirlilik Düzeyinin Belirlenmesi. Yüksek lisans Tezi, Giresun Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Giresun, 73s.
29. Egemen Ö, Sunlu U (1996) Su Kalitesi, Ege Üniversitesi Su Ürünleri Fakültesi Yayınları, İzmir, 153s.
30. Elmacı A, Teksoy A, Topaç FO, Özengin N, Başkaya HS (2008) Uluabat Gölünün Mikrobiyolojik Özelliklerinin Mevsimsel Değişiminin İzlenmesi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 13 (1): 93-103.
31. Elmanama AA, Afifi S, Bahr B, (2006) Seasonal and spatial variation in the monitoring parameters of Gaza Beach during 2002-2003, Environmental Research, 101, 25-33.
32. Er CB (2014) Kilis İçme Sularının Bazı Fizikokimyasal ve Mikrobiyolojik Özellikleri, Yüksek lisans Tezi, Kilis 7 Aralık Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kilis, 50s.
33. Fakir Y (2012) Denizli içme suyu şebekesindeki su kalitesi parametrelerinin zamana ve konuma göre değişiminin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Pamukkale Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Denizli. 142s.
34. Gedik K, Verep B, Ertuğrul T, Fevzioğlu S (2010) Fırtına Deresi (Rize)’nin Fiziko-Kimyasal Açıdan Su Kalitesinin Belirlenmesi, Ekoloji, 19 (76): 25-35. Doi: 10.5053/ekoloji.2010.764.
35. Geldiay R, Kocataş A (1988) Deniz Biyolojisine Giriş. Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Kitaplar Serisi, İzmir, 459.
36. Gültekin F, Ersoy AF, Hatipoğlu E, Celep S (2012) Determination of Water Quality Parameters in Wet Season of Surface Water in Trabzon. Ecology, 21(82): 77-88.
37. Gündoğdu A (1995) Sinop İli Sahilinde Anyonik Deterjan Kirliliğinin Araştırılması. Yüksek lisans Tezi. Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Su Ürünleri Yüksek Okulu, Samsun, 60s.
38. Günşen U, Anar Ş, Gündüz H (2000) Uludağ’daki Su Kaynaklarının Fiziksel, Kimyasal ve Mikrobiyolojik Özellikleri. SDÜ Tıp Fakültesi Dergisi, 7 (2): 21-24.
39. Gürel E (2011) Porsuk Çayı Su Kalitesinin Belirlenmesi. Yüksek lisans Tezi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir, 70s.
40. Hagendorf U, Diehl K, Feuerpfeıl I, Hummel A, Szewzyzk R (2000) Retention of microbiological organisms in constructed wetlands. In: Proceedings of the Seventh International Conference on Wetland Systems for Water Pollution Control., Gainesville: IWA and University of Florida, pp 391.
41. Halkman AK (2005). Gıda Mikrobiyolojisi Uygula¬maları (Food Microbiology Applications, Başak Typography (Merck., Ed: A. K. Halkman, Başak Matbaacılık), Ankara, Türkiye, 89-124: 358.
42. Hamzah, A, Kipli SH, Ismail SR, Una R, Sarmani S (2011) Microbiological study in coastal water of Port Dickson. Sains Malaysiana, 40(2), 93-99.
43. Hasançavuşoğlu, Z, Gündoğdu A (2019) Investigation of Anionic Detergent Pollution in Sarıkum Lake (Sinop). Turkish Journal of Agriculture - Food Science and Technology, 7(11): 1825-1833.
44. Kanownik W Rajda W (2011) Samooczyszczanie wody potoku Pychowickiego. Zeszyty Problemowe Postepow Nauk Rolniczych, 561: 81–91.
45. Kara C, Çömlekcioğlu U (2004) Karaçay (Kahramanmaraş)’ın Kirliliğinin Biyolojik ve Fiziko-Kimyasal Parametrelerle İncelenmesi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 7(1): 7.
46. Kıvrak E, Uygun A, Kalyoncu, H (2012) Akarçay’ın (Afyonkarahisar) Su Kalitesini Değerlendirmek İçin Diyatome İndekslerinin Kullanılması. AKÜ FEBİD, 12, 27-38.
47. Kilinc B, Besler A (2014) The occurrence of enteric bacteria in the marine environment and pollution. Marine Science and Technology Bulletin, 3(2): 39-43.
48. Küçük S (2007) Büyük Menderes Nehri Su Kalite Ölçümlerinin Su Ürünler açısından İncelenmesi. Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 4(1-2): 7 – 13.
49. Leong SS, Ismail J, Nurdiyana A, Denil NA, Shahru, R, Sarbini SR, Wafri Wasli W, Debbie A (2018) Microbiological and PhysicochemicalWater Quality Assessments of River Water in an Industrial Region of the Northwest Coast of Borneo. Water, 10, 1648. DOI:10.3390/w10111648.
50. Lipp EK, Farrah SA, Rose JB (2001) Assessment and Impact of Microbial Fecal Pollution and Human Enteric Pathogens in a Coastal Community. Marine Pollution Bulletin, 42(4): 286-293.
51. Mostafa AH, Al-Wasify, RS, Sayed AM, Haroun BM (2013) Microbiological and physicochemical evaluation of groundwater in Egypt. International Journal of Environment and Sustainability, 2: 1-10. DOI: 10.24102/ijes.v2i2.159
52. Napieralska A, Gołdyn R (2013) Sanitary Analy¬ses of Runoff Water a River. Polish Journal Environmental Studies, 22(2): 481–486. Öner O, Celik A (2001) Investigation of some pollution parameters in water and sediment samples collected from the lower Gediz river basin. Ecology, 20(78): 48-52.
53. Öztürk M (2006) Kanalizasyonda Hidrojen Sülfür Gazı Oluşumu ve Sağlık Üzerine Etkileri. Çevre Orman Bakanlığı, Ankara, 13. www.gaosbitfaiye.org/images/fc747691-795c-413d-a07f-74775e252c5dh2s.pdf (Erişim Tarihi: 04 Nisan 2018).
54. Salyers AA, Whitt DD (2012) Microbes and a human in imbalance: infectious diseases. In: Microbiology. Diversity, pathogenicity and environment. PWN, Warsaw, [In Polish].
55. Sigua GC, Palhares JCP, Kich JD, Mulinari MR, Mattei RM, Klein JB, Müller S, Plieske G (2010) Microbiological Quality Assessment of Watershed Associated with Animal-Based Agriculture in Santa Catarina, Brazil. Water, Air, & Soil Pollution, 210: 307. DOI: 10.1007/s11270-009-0254-y.
56. Singh AK, Das S, Singh S, Pradhan N, Gajamer VR, Kumar S, Lepcha YD Tiwari HK (2019) Physicochemical Parameters and Alarming Coliform Count of the Potable Water of Eastern Himalayan State Sikkim: An Indication of Severe Fecal Contamination and Immediate Health Risk. Front. Public Health, 7: 174. DOI: 10.3389/fpubh.2019.00174
57. Sukatar A, Yorulmaz B, Ayaz D, Barlas M (2006) Emiralem Deresi’nin (İzmir-Menemen) Bazı Fiziko-Kimyasal ve Biyolojik (Bentik Makroomurgasızlar) Özelliklerinin İncelenmesi. SDÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 10 (3): 328-333.
58. Şengül F, Türkman A (1998) Su ve Atıksu Analizleri. TMMOB Çevre Mühendisleri Odası, İzmir, 152s.
59. Şengün E (2013) Aksu Deresi Su Kalitesi ve Kirlilik Düzeyinin Belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Giresun Universitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Giresun, 66s.
60. Taş B, Yavuz Candan A, Can Ö, Topkara S, (2010) Ulugöl (ORDU)’nün Bazı Fiziko-Kimyasal Özellikleri. Journal of FisheriesSciences. com, 4 (3): 254-263.
61. Taşdemir M, Göksu ZL (2001) Some Water Quality Criteria of Asi River (Hatay). E.U. Journal of Fisheries and Aquatic Science, 18(1-2): 55-64.
62. Tayhan N (2012) Uzunçayır Baraj Gölünün (Tunceli) Fizikokimyasal Su Kalitesinin Periyodik İzlenmesi. Yüksek lisans Tezi, Tunceli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tunceli, 79s.
63. Tepe Y, Mutlu E (2004) Hatay Harbiye Kaynak Suyunun Fizikokimyasal Özellikleri. Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitü Dergisi, 6: 77-88.
64. Tepe Y, Mutlu E, Ateş A, Başusta N (2004) Samandağlı Karamanlı Göleti (Hatay) Su Kalitesi. Türk Sucul Yaşam Dergisi . 2(3): 408-414.
65. Tepe Y, Ateş A, Mutlu E Töre Y (2006) Hasan Çayı (Erzin-Hatay) Su Kalitesi Özellikleri ve Aylık Değişimleri. E.Ü. Su Ürünleri Dergisi 23 (1/1): 149-154.
66. Toroğlu, E., Toroğlu, S.ve Alaeddinoğlu, F., (2006) Aksu Çayı’nda (Kahramanmaraş) Akarsu Kirliliği. Coğrafi Bilimler Dergisi, 4 (1): 93-103.
67. Uslu O, Türkman A (1987. Su Kirliliği ve Kontrolu. T.C. Başbakanlık Çevre Genel Müdürlüğü yayınları eğitim dizisi, 364s.
68. Uzun S, Uzun A, Yılmaz C, Zeybek Hİ (2005) Erfelek Waterfalls, Sinop. 10(14): 331-348. http://e-dergi.atauni.edu.tr/ ataunidcd/article/view/1021006265/1021005969 (Erişim Tarihi: 22Temmuz 2018)
69. Verep B, Serdar O, Turan D, Şahin C (2005) Determination of Water Quality in terms of Physico-Chemical Structure of the River Iyidere (Trabzon). Ecology, 14(57): 26-35.
70. Vural A, Erkan ME (2006) Diyarbakır Kenti’ndeki Dicle Nehri Balıklarında Mikrobiyolojik Kalite Parametreleri. Dicle Tıp Dergisi, 33 (3): 153-156.
71. Ward DR Hackney C (1991) Microbiology of marine food products. Published by Van Nostrand Reinhold, ISBN 0-442-23346-9, New York, pp 443.
72. Wu J, Li P, Qian H, Duan Z, Zhang X (2014) Using correlation and multivariate statistical analysis to identify hydrogeochemical processes affecting the majör ion chemistry of waters: a case study in Laoheba phosphorite mine in Sichuan, China. Arabian Journal of Geosciences 7: 3973–82. doi: 10.1007/s12517-013-1057-4.
73. Yıldız İ (2013) Gelevera Deresi Su Kalitesi ve Kirlilik Düzeyinin Belirlenmesi. Yüksek lisans Tezi, Giresun Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Giresun, 92s.