Anthropogenic Pollution Assessment of Pertek (Tunceli) Geothermal Field

Abstract

The study area is located in Pertek town in Tunceli province in Eastern Anatolia. The geology of the study area is very important for the geodynamic evolution of the Eastern Taurus. Geological formations in the study area are Paleozoic Keban metamorphics, Upper Cretaceous Harami Formation, Middle-Upper Eocene Kırkgeçit Formation, Upper Miocene Karabakir Formation, and Quaternary alluvium, from the oldest to the youngest, respectively. Hydrogeological units were divided into three units in accordance with lithological, structural and hydrogeological properties. The basement of the study area of sandstone, marbles and dolomitic marbles in the Keban metamorphic rocks are highly fractured and karstified and act as the main reservoir in particular for thermal waters in the study area. Kırkgeçit and Karabakır Formations occur as barrier rocks in the geothermal area due to impermeable properties. Some levels of limestone units within the Keban metamorphics are aquifers for freshwater. Alluvium is the most important and suitable unit for cold groundwater production. In the study area, streams and rivers flow from southwest to northeast towards Keban Dam Lake. The lake is very important in the region from the point of view of hydroelectric power production, flood control, and irrigation.

The thermal and mineral waters generally have high mineral contents. When they are discharged onto the surface, they can cause contamination in surface water, ground water, and of soil. Because of the fact that the water resources in the region are used for drinking and irrigation purposes, the quality of the water is evaluated within the scope of this study. For this reason, water and sediment samples were analyzed for boron, arsenic and other contaminant (Pb, Fe, Sb, Sn and Hg) substances to measure the contamination. The results acquired from the analysis of water samples suggest that concentrations of B, As and Pb in some of the samples exceed the limits of the TSE drinkingwater standards (>100 ppb). Fe concentration is 2.16 ppm, Hg and Sb concentrations are also 0.05 ppm. Moreover, some of the sediment samples collected from thermal springs in Singeç Creek are contaminated with B, As, Sb, Hg and Pb and other elements sourced from geothermal fluids. In this study, the geochemical evaluation of the presence of B, As, and other contaminants (Pb, Fe, Sb, Sn) derived from geothermal activities within sediment and water in the Pertek Geothermal Field and surrounding area were discussed.

Keywords

• Pertek,geothermal,hydrogeochemistry,anthropogenic pollution

Project Number

115Y466

Pertek (Tunceli) Jeotermal Alanının Antropojenik Kirliliğinin Değerlendirmesi

Abstract

Çalışma alanı, Doğu Anadolu›daki Tunceli ilinin Pertek ilçesinde bulunmaktadır. İnceleme alanının jeolojisi, Doğu Toroslar’ın jeodinamik evrimi içinde çok önemli bir rol oynamaktadır. Çalışma alanındaki jeolojik formasyonlar yaşlıdan gence doğru, Paleozoik Keban Metamorfitleri, Üst Kretase Harami Formasyonu, Orta-Üst Eosen Kırkgeçit Formasyonu, Üst Miyosen Karabakır Formasyonu, Kuvaterner yaşlı alüvyondur. Çalışma alanında yüzlek veren birimler, litolojik, yapısal ve hidrojeolojik özelliklerine göre üç ana başlık altında ele alınmıştır. Çalışma alanının temelini oluşturan Keban Metamorfitleri içinde yer alan kireçtaşı, mermer, dolomitik mermer seviyeleri oldukça kırılgan ve karstlaşmış olmaları nedeniyle termal suların rezervuar kayaçlarıdır. Kırkgeçit ve Karabakır formasyonları geçirimsiz özellikleri ile jeotermal alanın örtü kayaları olarak ortaya çıkmaktadır. Keban metamorfitleri içerisindeki kireçtaşı birimlerinin bazı seviyeleri basınçlı/serbest soğuk su akifer özelliği gösterir. Bölgedeki Kuvaterner Alüvyon birim, soğuk yeraltı suyu üretimi için en önemli ve uygun birimdir. Keban Baraj Gölü, hidroelektrik enerji üretimi, taşkın kontrolü ve sulama açısından bölgede oldukça önemlidir.

Termal ve maden suları genellikle yüksek mineral içeriğine sahip olmaları nedeniyle, yüzey ve yeraltı suları ile boşaldıkları alanlardaki tortullarda kirlenmeye neden olabilmektedirler. Bölgenin su kaynaklarının içme ve sulama amaçlı kullanılması nedeniyle, bu çalışmanın özünde suların kalitesi değerlendirilmiştir. Bu sebeple, kirlenmenin ölçümünü göstermek için su ve sediment numuneleri bor, arsenik ve diğer kirletici maddeler (Pb, Fe, Sb, Sn ve Hg) için analiz edilmiştir. Su örneklerinin analizinden elde edilen sonuçlar, bazı örneklerde B, As ve Pb konsantrasyonlarının TSE içme suyu standartları sınır değerlerini aştığını göstermektedir .Sediment örneklerinde Fe konsantrasyonu 2,16 ppm, Hg ve Sb konsantrasyonları ise 0,05 ppm’dir. Ayrıca Singeç Çayı’nda bulunan kaplıcalara toplanan tortul örneklerinden bazıları, B, As, Sb, Hg ve Pb gibi jeotermal akışkanlardan kaynaklanan diğer kirleticilerle kirlenmiştir. Bu çalışmada, Pertek Jeotermal Sahası’nda ve etrafındaki alanda bulunan sediment ve sularda, jeotermal faaliyetlerden kaynaklanan B, As ve diğer kirletici maddelerin (Pb, Fe, Sb, Sn ve Hg) mevcudiyetinin jeokimyasal değerlendirmeleri tartışılarak, bölgedeki antropojenik kirlilik değerlendirilmiştir.

Keywords

• Pertek,jeotermal,jeokimya,antropojenik kirlilik

Supporting Institution

TÜBİTAK

Project Number

115Y466

Thanks

Yazarlar arazi ve büro çalışmalarında destek veren bursiyerler Jeoloji Mühendisleri Gamze KARVAR ve Latif EREN’e, arazi çalışmaları sırasında yardımlarını esirgemeyen bölge halkına ve önerileriyle makalenin geliştirilmesine katkıda bulunan hakemlere teşekkür ederler.

References

1. Aksoy, E., 1993. Elazığ batı ve güneyinin jeolojik özellikleri. TÜBİTAK Yerbilimleri Dergisi, 1, 113-123.
2. Aksoy, E., 1994. Pertek (Tunceli) Çevresinin Jeolojik Özellikleri ve Pertek Bindirme Fayı. Fırat Üniversitesi Fen ve Mühündislik Bilimleri Dergisi, 6, 1-18.
3. Bingöl, A.F., 1984. Geology of the Elazığ area in the Eastern Taurus region. Geology of the Taurus Belt. Proceedings of International Symposium, Ankara, 26-29 Eylül 1983, editörler: Tekeli O., Göncüoğlu, M.C., Ankara, 209-216.
4. Chon, H.T., Cho, C.H, Kim, K.W., Moon, H.S., 1996. The occurrence and dispersion of 453 potentially toxic elements in areas covered with black shales and slates in Korea. Aplied Geochemistry, 11, 69-76.
5. Çetindağ, B., 1985. Palu-Kovancılar (Elazığ) dolayının hidrojeoloji incelemesi., Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Elazığ, Yüksek Lisans Tezi, 110 s., (yayımlanmamış).
6. Çetindağ, B., 1989. Elazığ-Ören Çayı çevresinin hidrojeoloji incelemesi. Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Elazığ, Doktora Tezi, 270 s., (yayımlanmamış).
7. Hempton, R.M., 1984. Result of detailed mapping near Lake Hazar (Eastern Taurus Mountains). Geology of the Taurus Belt. Proceedings of International Symposium, Ankara, 26-29 Eylül 1984, editörler: Tekeli O., Göncüoğlu, M.C., Ankara, 223 -228.
8. IAH., 1979. Map of mineral ve thermal water of Europe. Scale 1:500.000, International Association of Hydrogeologists, United Kingdom.

9. Kaplıcalar Yönetmeliği, 2001. Türkiye Cumhuriyeti Sağlık Bakanlığı, Resmi gazete sayısı: 24472.
10. MTA, 2002. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü 1/500.000 Ölçekli Türkiye Jeoloji Haritası Erzurum Paftası. Düzenleyen: Tarhan N., Editör: Şenel, M., Ankara.
11. Mutlu, H., Güleç, N., 1998. Hydrogeochemical outline of thermal waters and geothermometry applications in Anatolia, Turkey, Journal of Volcanology and Geothermal Research, 85, 495-515.
12. Müller G., 1981. Die Schwermetallbelastung der sedimente des Neckars und seiner Nebenflusse: eine Bestandsaufnahme. Chemiker-Zeitung, 105: 157–164.
13. Nimick, D.A., Moore, J.M., 1991. Prediction of water soluble metal concentrations in fluvially deposited tailings sediments, upper Clark ork Valley, Montana, USA, Applied Geochemistry, 6, 635–646.
14. Nishida, H., Tada, F., Suzuki, S., 1980. Computation of the index of pollution caused by heavy metals of river sediment: Report of Research Nippon Institute of Technology, No: 10, 87–93.
15. Özen, T., 2009. Salihli Jeotermal Alanlarının Hidrojeolojik ve Hidrojeokimyasal İncelenmesi. Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 239 s.,(yayımlanmamış).
16. Öztekin Okan, Ö., 2004. Kolan (Karakoçan) Sıcak ve Mineralli Su Kaynağı’nın Hidrojeokimyasal İncelenmesi. Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ, Doktora Tezi 114s., (yayımlanmamış).
17. Piper, A.M. 1944. A graphic procedure in the geochemical interpretation of water analysis. Transactions. American Geophysical Union, 25(6) 914–923.
18. Piper, A.M., 1979. Interpretation of water analyses. U.S. Geological Survey Ground Water Notes, Geochemistry, no. 12, 14 s.
19. Sağıroğlu, A., 1992. Pertek-Demürek (Tunceli) Skarn Tipi Manyetit ve İlişkili Bakır Cevherleşmeleri. Türkiye Jeoloji Bülteni, 35 (2), 63-70.
20. Schoeller, H., 1962. Les eaux souterraines. Masson et Cie, Paris, 1, 642 s.
21. Sponza, D., Karaoğlu, N., 2002. Environmental geochemistry and pollution studies of Aliağa metal industry district. Environmental International, 27, 541-553.
22. Tarcan, G., 2003. Jeotermal Su Kimyası Ders Notları. Dokuz Eylül Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, İzmir, yayınlanmamış.
23. TS 266, 2005. Sular-insani tüketim amaçlı sular. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
24. Turan, M., Aksoy, E., Bingöl, A.F., 1993. Doğu Toroslar’ın Jeodinamik Evriminin Elazığ Civarındaki Özellikleri. Fırat Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 7, 1-23.
25. WHO, 2004. Guidelines For Drinking-water Quality, Third Edition, Volume 1. Recommendations. World Health Organization (Dünya Sağlık Örgütü), Cenevre. 515 s.
26. Yaqin, JI., Yinchang, F., Jianhi, WU., Tan, ZHU., Zhipeng, B.,Chiqing, D., 2008. Using geoaccumulation index to study source profiles of soil dust in China.