Determination and GIS Supported Assessment of Metal Content of Maden Stream

Abstract

The Tigris River is one of our aquatic ecosystems, which is in the category of transboundary waters and is of great international importance. In this paper, the water quality in Maden Stream, which is a part of the aquatic system, has been evaluated in terms of heavy metal contamination. Geographical Information System distribution maps were used to present the determined parameters visually effectively. A copper mine has been operating in the feed basin of Maden Stream for years. For this reason, Maden Stream carries a pollution risk in terms of metal content. In order to determine this pollution, water samples were taken in March, April and May from four different points: the upstream of the Maden Stream, the area where copper extraction activity is carried out, the area located 1 km away from the mining activity and the downstream of Maden Stream, and in the water samples, As, Cd, Cu, Cr Hg, Mn, Pb, Se and Zn were analyzed. When the results are evaluated according to the Regulation on Surface Water Quality Management, Maden Stream can be considered in the first category in terms of As, Cd, Mn, Se, Zn and in the second category in terms of Cr metal. Considering the Pb metal, Maden Stream can be categorised mostly in the second category and in the forth category in terms of Hg and Cu metal.

Keywords

• GIS
• Tigris River
• Maden Stream
• ICP-MS
• Mettal analysis
• Water Quality.

Maden Çayı Metal İçeriğinin Tespiti ve CBS Destekli Değerlendirilmesi

Abstract

Dicle Nehri; sınıraşan sular kategorisinde yer alan ve uluslararası anlamda da büyük bir öneme sahip sucul ekosistemlerimizden biridir. Bu çalışmada, akuatik sistemin bir parçası olan Maden Çayı’ndaki su kalitesi ağır metal kirliği yönünden değerlendirilmiştir. Ayrıca tespit edilen parametrelerin görsel olarak etkili bir şekilde sunulabilmesi için Coğrafi Bilgi Sistemi dağılım haritaları kullanılmıştır. Maden Çayı besleme havzası içerisinde faaliyet gösteren bakır madeni yıllardır işletilmektedir. Bu nedenle Maden Çayı metal içeriği bakımından kirlilik riski taşımaktadır. Bu kirliliği belirlemek amacı ile Maden Çayı membaı; bakır çıkartma faaliyeti yürütülen alan, madencilik faaliyetine 1 km uzaklıkta bulunan alan ve Maden Çayı mansabı olmak üzere dört farklı noktadan mart, nisan ve mayıs aylarında su numuneleri alınarak; As, Cd, Cu, Cr, Hg, Mn, Pb, Se ve Zn tayinleri yapılmıştır. Sonuçlar Yüzeysel Su Kalitesi Yönetimi Yönetmeliğine göre değerlendirildiğinde; Maden Çayı As, Cd, Mn, Se ve Zn elementleri için I. Sınıf sular, Cr metali için II. Sınıf sular, Pb metali için çoğunlukla II. Sınıf sular, Hg ve Cu metali için ise IV. Sınıf sular kategorisine girmektedir.

Keywords

• CBS
• Dicle Nehri
• Maden Çayı
• ICP-MS
• Metal analizleri
• Su Kalitesi

References

1. [1] T. Turna, “Bitkisel yağ sanayii atıksularının elektrokimyasal yöntemlerile arıtılması,” Doktora Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Erciyes Üniversitesi, Kayseri, Türkiye, 2020.
2. [2] C. Koc, “Entegre Havza Yönetiminde Su Kaynaklarını Modern Yöntemler ile Ölçme, İzleme ve Değerlendirme Olanaklarının Araştırılması,” Eur. J. Sci. Technol., s. 14, ss. 222–227, 2018, doi: 10.31590/ejosat.358213.
3. [3] M. E. Erkan and A. Vural, “Dicle Nehrinin Hijyenik Kalitesi Üzerine Bir Araştırma A Study About of Hygienic Quality of Dicle (Tigris) River,” Dicle Tıp Derg., c. 33, s. 4, ss. 205–209, 2006.
4. [4] F. Çetinkaya, “Dicle nehri’nin (Türkiye) böcek (ınsecta) larvaları üzerine bir araştırma,” Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Dicle Üniversitesi, Diyarbakır, Türkiye, 2013.
5. [5] H. B. Yıldız, “Yukarı Dicle havzasında su kalitesinin zenginleşme faktörü kullanılarak zamana ve mekana bağlı değişiminin incelenmesi,” Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Hacettepe Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2013.
6. [6] EİEİ, “Akım Gözlem Yıllığı,” Ankara, 2021-01-14, 2005.
7. [7] M. Topal and E. I. A. Topal, “Maden Sahasından Kaynaklanan Sızıntı Sularının Maden Çayına Etkisi: I. Ağır Metaller,” Karaelmas Sci. Eng. J., c. 1, s. 2, ss. 55–59, 2011.
8. [8] ÇŞB, “Elazığ İl Çevre Durum Raporu,” Fen Bilimleri Enstitüsü, Çevre ve Şehircilik Bakanlığı (ÇŞB), Elazığ Çevre ve Şehircilik İl Müdürlüğü, Ankara, 2011.

9. [9] S. Aras and G. G. İpek, “Kızılırmak Nehri (Nevşehir) Yüzey Suyu Kalitesinin Coğrafi Bilgi Sistemleri ile Değerlendirilmesi,” Kahramanmaras Sutcu Imam Univ. J. Eng. Sci., c. 22, s. 2, ss. 48–57, 2019.
10. [10] M. Gümrükçüoğlu and O. Baştürk, “Coğrafi Bilgi Sistemleri Kullanılarak Sakarya Nehri Kirlilik Yükünün Belirlenmesi,” in TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası Ulusal Coğrafi Bilgi Sistemleri Kongresi, 2007.
11. [11] Ö. Zeydan, N. Özdoğan, Ş. P. Taştepe, and D. Demirtas, “Kozlu Deresinde (Zonguldak) Su Kalitesinin İncelenmesi,” Doğal Afetler ve Çevre Derg., c. 5, s. 2, ss. 1–11, 2019.
12. [12] F. Başçiftçi, S. S. Durduran, and C. Inal, “Konya Kapalı Havzasında Yeraltı Su Seviyelerinin Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) İle Haritalanması,” Harit. Teknol. Elektron. Derg., c. 5, s. 2, ss. 1–15, 2013.
13. [13] B. Verep, S. Serdar, A. E. Özçelik, and T. Yüksek, “Doğu Karadeniz Havzası Akarsuları Fiziko-Kimyasal Su Kalitesinin Değerlendirilmesi ve Dağılışının Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) Kullanılarak Belirlenmesi,” J. Anatol. Environ. Anim. Sci., c. 5, s. 4, ss. 725–742, 2020, doi: 10.35229/jaes.836736.
14. [14] H. Cüce and G. Bakan, “Sığ Bir Gölde Sediman Kalitesinin Trofik Duruma Etkisinin Değerlendirilmesi; Balık Gölü Örneği (Kızılırmak Deltası),” Ordu Üniversitesi Bilim ve Teknol. Derg., c. 7, s. 1, ss. 83–97, 2017.
15. [15] C. Tokatli, A. Uğurluoğlu, A. Çiçek, and A. Emiroğlu, “Use of Geographic Information System (GIS) to Evaluate the Water Quality of Gala Lake (Edirne),” Sigma J. Eng. Nat. Sci., c. 32, pp. 490, 2014.
16. [16] C. Tokatli, “Water and sediment quality assessment of the lifeblood of Thrace Region (Turkey): Meriç River Basin,” Fresenius Environ. Bull., c. 28, s. 5, ss. 4131–4140, 2019.
17. [17] E. Atabey, “Elementler ve sağlığa etkileri,” Hacettepe Üniversitesi Mezotelyoma ve Med. Jeol. Araş. ve Uygul. Merk. Yayınları, c. 1, ss. 619, 2015.
18. [18] E. Köse, A. Çiçek, K. Uysal, C. Tokatlı, Ö. Emiroğlu, and N. Arslan, “Heavy Metal Accumulations in Water, Sediment, and Some Cyprinid Species in Porsuk Stream (Turkey),” Water Environ. Res., c. 87, s. 3, ss. 195–204, Mar. 2015, doi: 10.2175/106143015X14212658612993.
19. [19] G. Özbolat and A. Tuli, “Ağır Metal Toksisitesinin İnsan Sağlığına Etkileri,” Arşiv Kaynak Tarama Derg., c. 24, s. 4, ss. 502–521, 2016, doi: 10.17827/aktd.253562.
20. [20] S. Alemdar, S. Ağaolgu, M. Alisarli, and S. Dede, “Van Bölgesi Su Kaynaklarında Ağır Metal Kirlilik Düzeyleri,” Vet. Bilim. Derg., c. 23, s. 1, ss. 19–29, 2007.
21. [21] S. C. Chapra, Yüzeysel Su Kalitesi Modelleme - Surface Water-Quality Modeling. Nobel Akademik Yayıncılık: Ankara, 2015.
22. [22] A. Türkmen and S. Akbulut, “Giresun Sahilindeki Bazı Derelerin Denize Deşarj Olduğu Noktalardaki Su ve Sedimentte Ağır Metal Kirliliği,” Türk Tarım – Gıda Bilim ve Teknol. Derg., c. 3, s. 9, ss. 707–714, 2015.
23. [23] YSKYY, Yüzeysel Su Kalitesi Yönetimi Yönetmeliği. Orman ve Su İşleri Bakanlığı, Ankara, Resmî Gazete:29327 Tarihi, 15, 2015., 2015.
24. [24] P. Rameshkumar, N. M. Huang, and L. S. Wei, “Visual and spectrophotometric determination of mercury(II) using silver nanoparticles modified with graphene oxide,” Microchim. Acta, c. 183, s. 2, ss. 597–603, 2016, doi: 10.1007/s00604-015-1680-8.
25. [25] R. Saxena, P. L. Meena, and S. Tiwari, “Determination of copper in industrial water by innovative flow injection flame atomic absorption spectrometry,” Instrum. Sci. Technol., c. 44, s. 2, ss. 210–222, Mar. 2016, doi: 10.1080/10739149.2015.1089275.
26. [26] M. I. Yesilnacar and Z. Kadiragagil, “Effects of acid mine drainage on groundwater quality: A case study from an open-pit copper mine in eastern Turkey,” Bull. Eng. Geol. Environ., c. 72, s. 3–4, ss. 485–493, 2013, doi: 10.1007/s10064-013-0512-5.
27. [27] H. Karadede, “Dicle Nehri’nde su, sediment ve bentik bazı canlı organizmalardaki ağır metal birikiminin araştırılması,” Doktora Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Dicle Üniversitesi, Diyarbakır, Türkiye, 2002.
28. [28] C. Tokatli, E. Köse, and A. Çiçek, “Assessment of the Effects of Large Borate Deposits on Surface Water Quality by Multi Statistical Approaches: A Case Study of Seydisuyu Stream (Turkey),” Polish J. Environ. Stud., c. 23, s. 5, 2014.
29. [29] C. Tokatli, A. Çiçek, Ö. Emiroğlu, N. Arslan, E. Köse, and H. Dayioğlu, “Statistical approaches to evaluate the aquatic ecosystem qualities of a significant mining area: Emet stream basin (Turkey),” Environ. Earth Sci., c. 71, s. 5, ss. 2185–2197, 2014, doi: 10.1007/s12665-013-2624-4.
30. [30] C. Tokatli, E. Köse, A. Çi̇çek, N. Arslan, and Ö. Emi̇roğlu, “Evaluations of water quality and the determination of trace elements on biotic and abiotıc components of Felent Stream (Kütahya, Sakarya River Basin/Turkey),” Biol. Divers. Conserv., c. 5, s. 2, ss. 73–80, 2012.