Jeotermal Akışkanın Hidrokimyasal Karakterizasyonunun Belirlenmesi: Simav (Kütahya) Örneği

Abstract

Yüksek sıcaklık ve basınç altında jeotermal akışkan ile uzun süre etkileşim içerisinde olan kayaçtaki birçok metal(loid) çözünerek suya geçmektedir. Jeotermal akışkanın içerdiği yüksek metal ve iz element konsantrasyonu nedeni ile çevresindeki su kaynakları üzerinde olumsuz etkileri bulunmaktadır. Kütahya ili Simav ilçesinde Eynal, Naşa ve Çitgöl jeotermal alanları yer almaktadır. Jeotermal akışkan termal turizm, konut ve sera ısıtması amaçlı olarak kullanılmakta, atık suyu Simav çayına deşarj edilmektedir. Bölgede reenjeksiyon kuyusu bulunmamaktadır. Bu çalışmada Simav ilçesindeki jeotermal akışkanın hidrokimyasal karakterizasyonunun belirlenmesi ve olası çevresel etkilerinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç ile Eynal, Naşa ve Çitgöl jeotermal alanlarından 2014 ve 2015 yıllarında yağışlı ve kurak dönem olmak üzere 2 kez ve toplam 22 jeotermal sondajdan su örneklemesi yapılmıştır. Elde edilen hidrokimyasal analiz sonuçları ulusal standartlarla karşılaştırılarak, istatistiksel olarak değerlendirilmiştir. Jeotermal akışkanın sıcaklığı 60.05-88.8 °C, elektriksel iletkenlik değeri 1596-2271 μS/cm arasında ölçülmüştür. Jeotermal akışkanın katyon dizilimi Na⁺> K⁺> Ca²⁺> Mg²⁺, anyon dizilimi ise SO₄^2-> HCO₃^-> Cl^- şeklinde olup, akışkanın su tipi Na-SO₄-HCO₃'tır. As (684 μg/l), B (4203 μg/l), Fe (612 μg/l) ve Mn (531 μg/l) konsantrasyonu limit değerlerin üzerindedir. Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği'ne göre jeotermal akışkan Na⁺, SO₄^2-, As ve B konsantrasyonuna göre çok kirlenmiş sular sınıfında yer almaktadır.

Keywords

• çevresel etki,jeotermal akışkan,hidrokimya,simav

Hydrochemical Characterization of Geothermal Fluid: A case study from Simav (Kütahya)

Abstract

Many metal(loid)s in rocks are dissolved during long-term interactions with geothermal fluids at high temperature and pressure. Due to the high metal and trace element concentration contained in geothermal fluids, they have negative effects on surrounding water resources. The Eynal, Naşa and Çitgöl geothermal fields are located in Simav county in Kütahya province. The geothermal fluids are used for thermal tourism, residential and greenhouse heating, with wastewater discharged into the Simav river. There is no reinjection well in the region. This study aimed to determine the hydrochemical characterization and to assess the probable environmental effects of the geothermal fluid in Simav county. With this aim, water samples were taken from the Eynal, Naşa and Çitgöl geothermal fields twice during rainy and dry periods in 2014 and 2015 and from a total of 22 geothermal well. The hydrochemical analysis results were compared with national standards and statistically assessed. The geothermal fluids had temperature of 60.05-88.8 °C with electrical conductivity values measured as 1596-2271 μS/cm. The cation sequence in the geothermal fluid was Na⁺> K⁺> Ca²⁺> Mg²⁺, with anion sequence of SO₄^2-> HCO₃^-> Cl^- and the water type of the fluid was Na-SO₄-HCO₃. Arsenic (684 μg/l), B (4203 μg/l), Fe (612 μg/l), and Mn (531 μg/l) concentrations were above limit values. According to the Turkish Water Pollution Control Regulations, the geothermal fluids are classified as heavily polluted water according to Na⁺, SO₄^2-, As and B concentrations.

Keywords

• environmental effect,geothermal fluid,hydrochemistry,simav

References

1. Akkuş İ., 2002. Jeotermal Uygulamalar ve MTA. Dokuz Eylül Üniversitesi, Jeotermal Enerji Araştırma ve Uygulama Merkezi, Jeotermalde Yerbilimsel Uygulamalar Yaz Okulu Ders Not-ları, İzmir, Türkiye. 1–32.
2. Akkuş İ., Alan H., 2016. Türkiye’nin Jeotermal Kaynakları, Projeksiyonlar, Sorunlar ve Öneriler Raporu. TMMOB Jeoloji Mühendisleri Odası Yayınları, Ankara, Türkiye.
3. Ateş Ö., Tutkun S.Z., 2014. Simav (Kütahya) Depremlerinin Jeotermal Sistemlerdeki Hidrojeokimyasal Değişimleri. Türkiye Jeoloji Bülteni 57(3): 25–40.
4. Baba A., Armannsson H., 2006. Environmental Impact of the Utilization of Geothermal Areas. Energy Sources, Part B: Economics, Planning and Policy 1:267–278.
5. Baba A., Sözbilir H., 2012. Source of Arsenic Based on Geological And Hydrogeochemical Properties of Geothermal Systems in Western Turkey. Chemical Geology 334(12): 364-377.
6. Bayram A.F., Şimşek Ş., 2005. Hydrogeochemical and Isotopic Survey of Kütahya-Simav Geothermal Field. World Geothermal Congress Proceedings, 1–11.
7. Baysal R.T., Gündüz O., 2016. The Impacts of Geothermal Fluid Discharge on Surface Water Quality with Emphasis on Arsenic. Water, Air, and Soil Pollution 227:165.
8. Davraz A., Aksever F., Afşin M., 2017. Assessment of Stream Water Chemistry and Impact of Geothermal Fluid in the up-Buyuk Menderes Basin, Turkey. Environmental Science and Pollution Research 24: 26806–26820.

9. Eroğlu A., Aksoy N., 2003. Jeotermal Suların Kimyasal Analizi, VI. Ulusal Tesisat Kongresi, Jeotermal Enerji Semineri Kitapçığı. 149–183.
10. Gemici Ü., Tarcan G., 2002. Hydrogeochemistry of the Simav Geothermal Field, Western Anatolia. Journal of Volcanology and Geothermal Research 116: 215–233.
11. Gündüz O., Şimşek C., Hasözbek A., 2010. Arsenic Pollution in the Groundwater of Simav Plain, Turkey: Its Impact on Water Quality and Human Health. Water, Air and Soil Pol-lution 205(1): 43–62.
12. Gündüz O., Mutlu M., Elçi A., Şimşek C., Baba A., 2012. Jeotermal Akışkan Deşarjının Yüzeysel Su Kalitesine Etkisi: Örnek Saha Simav Ovası Kütahya. Çevre Bilim & Tek-noloji 3(4): 231–246.
13. Mertoğlu O., Şimşek Ş., Başarır N., 2015. Geothermal Country Update Report of Turkey (2010-2015). World Geothermal Congress Proceedings, Melbourne, Australia. MTA, 2001. Türkiye Jeotermal Envanteri. MTA Yayınları, Ankara.
14. Nicholson K., 1993. Geothermal Fluids: Chemistry and Exploration Techniques. Sprin-ger, Berlin. Özen Balaban T., Bülbül A., Tarcan G., 2017. Review of water and soil contamination in and around Salihli geothermal field (Manisa, Turkey). Arabian Journal of Geosciences 10: 523.
15. Palabıyık Y., 2006. Kütahya-Simav Jeotermal Sahasının Jeokimyasal Değerlendirmesi. Yüksek Lisans Tezi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Türkiye.
16. Piper A.M., 1944. A Graphic Procedure in the Geochemical Interpretation of Water Analyses. Transactions of American geophysical Unions 25: 914–923.
17. Schoeller H., 1955. Geochimie des Eaux Souterraines, Rev. Inst. Franc. Petrole, Paris. 219– 246.
18. Sorg T.J., Chen A.S.C., Wanga L., 2014. Arsenic Species in Drinking Water Wells in the USA with High Arsenic Concentrations. Water Research 48: 156–169 . Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği, 2008. Online. 10.03.2019, http://www.mevzuat. gov.tr/Metin.Aspx?MevzuatKod=7.5.7221&sourceXmlSearch=&MevzuatIliski=0
19. Şahinci A., 1991. Doğal Suların Jeokimyası. Reform Matbaası. İzmir, Türkiye. Şanlıyüksel D., Baba A., 2011. Hydrogeochemical and Isotopic Composition of a Low Temperature Geothermal Source in Northwest Turkey: Case Study of Kirkgecit Geot-hermal Area. Environmental Earth Sciences 62: 529–540.
20. Şanlıyüksel Yücel D., Yücel M.A., 2017. Terk Edilmiş Kömür Ocaklarında Oluşan Maden Göllerinin Hidrokimyasal Özelliklerinin Belirlenmesi ve İnsansız Hava Aracı ile Üç Boyutlu Modellenmesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 23(6): 780-791.
21. Şimşek C., Gündüz O., 2007. IWQ Index: a GIS-integrated Technique to Assess Irrigation Water Quality. Environmental Monitoring and Assessment 128(1–3): 277–300.
22. TS 266, 2005. Sular - İnsanî Tüketim Amaçlı Sular. Türk Standardı.
23. Şimşek Ş., 2015. Dünya'da ve Türkiye'de Jeotermal Gelişmeler. III. Jeotermal Kaynaklar Sempozyumu Bildiriler Kitabı. 1–17.
24. Wang, S., Mulligan, C.N., 2006. Occurrence of Arsenic Contamination in Canada: Sources, Behavior and Distribution. Science of the Total Environment, 366:2-3, 701-721.
25. Wilcox L.V., 1955. Classification and Use of Irrigation Waters, U.S. Dept. Agric. Circ. 969, Washington D.C., 19 p.
26. Zaim A., Çavşi H., 2018. Türkiye’deki Jeotermal Enerji Santrallerinin Durumu. Mühendis ve Makine 59(691): 45–58.