Estimating of non-point pollution sources and pollution loads in Kesikköprü reservoir basin

Öz

The purpose of this study is to determine non-point pollution sources in the Kesikköprü Reservoir basin as well as to estimate the amount of pollution carried into the reservoir by surface flows from non-point sources. Water quality at the Kesikköprü reservoir has been negatively affected by nutrients from non-point pollution sources in the surrounding basin. These sources are identified as actions caused by land use practices (agricultural areas, urban zones, meadows, pastures, and natural vegetation areas), fertilizer use for agricultural activities, livestock activities, leaks from individual septic tanks, and atmospheric deposition in the basin. To estimate the pollution from non-point sources, sub-basin boundaries were established by using digital elevation maps within the existing basin boundaries of Kesikköprü Reservoir. The pollution loads namely, total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) from non-point sources in sub-basins are calculated for the year of 2022. The areal distributions of the obtained results are presented as digital maps generated by using ArcGIS 10.8, a Geographic Information System (GIS) software. Non-point pollution loads have been found to occur to a greater extent in the KAH-10 and KAH-2 sub-basins, which have the largest areas among the sub-basins and have a high intensity of anthropogenic activities, in comparison to other sub-basins.

Anahtar Kelimeler

• Water quality
• Pollution
• Non-point pollution sources
• Basin
• GIS

Kesikköprü baraj gölü havzası yayılı kirlilik kaynaklarının ve kirlilik yüklerinin tahmini

Öz

Bu çalışmanın amacı Kesikköprü baraj gölü havzasında yayılı kirlilik kaynaklarının belirlenmesi ve yayılı kaynaklardan yüzey akışları ile rezervuara taşınan kirlilik miktarının tahmin edilmesidir. Kesikköprü baraj gölündeki su kalitesi, çevresindeki havzadaki yayılı kirlilik kaynaklarından gelen yüklerden olumsuz etkilenmektedir. Bu kaynaklar, arazi kullanım uygulamaları (tarım alanları, kentsel alanlar, çayırlar, meralar ve doğal bitki örtüsü alanları), tarımsal faaliyetler için gübre kullanımı, hayvancılık faaliyetleri, bireysel sızdırmalı fosseptikler ve atmosferik birikimlerden kaynaklandığı değerlendirilmektedir. Yayılı kaynaklardan göle ulaşan kirliliği tahmin etmek için Kesikköprü baraj gölünün mevcut havza sınırları içerisindeki alt havzaların sınırları sayısal yükseklik haritaları kullanılarak oluşturulmuştur. Alt havzalardaki yayılı kaynaklardan gelen toplam azot (TN) ve toplam fosfor (TP) kirlilik yükleri 2022 yılı için hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçların alansal dağılımları ArcGIS 10.8 Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) yazılımı kullanılarak oluşturulan dijital haritalar halinde sunulmuştur. Yayılı kirlilik yüklerinin, alt havzalar içerisinde en büyük alana sahip olan ve antropojenik faaliyetlerin yoğun olarak yürütüldüğü KAH-10 ve KAH-2 alt havzalarında diğer alt havzalara kıyasla daha fazla miktarda oluştuğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Su kalitesi
• Kirlilik
• Yayılı kirlilik Kaynakları
• Havza
• CBS

Kaynakça

1. W. Sobolewski, Effect of agricultural land use on the water quality of Polish Lakes: A regional approach, Polish Journal of Environmental Studies, 25(6), 2705-2710, 2016. https://doi.org/10.15244/pjoes/63654.
2. E. Köse, C. Tokatli and A. Çiçek, Monitoring stream water quality: A statistical evaluation, Polish Journal of Environmental Studies, 23(5), 1637-1647, 2014.
3. V.H. Smith, Eutrophication of freshwater and coastal marine ecosystems: a global problem. Environmental Science and Pollution Research 10, 126, 2003. https://doi.org/10.1065/espr2002.12.142.
4. R.C. Ferrier and A. Jenkins, The Catchment Management Concept. in: Handbook of Catchment Management, R. C. Ferrier and A. Jenkins. (Eds), Wiley-Blackwell, 560, pp.1-18, Oxford, 2009.
5. M. Matysik., D Absalon. and M Ruman, Surface water quality in relation to land cover in agricultural catchments (Liswarta River Basin Case Study), Polish Journal of Environmental Studies, 24(1), 175-184, 2015. https://doi.org/10.15244/pjoes/26203.
6. S. Yang, O. Büttner, R. Kumar, C. Jäger, J. W. Jawitz, P.S.C. Rao and D. Borchardt, Spatial patterns of water quality impairments from point source nutrient loads in Germany's largest national River Basin (Weser River), Science of the Total Environment, 697, 2019. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.134145.
7. J. Wang, J. Shao, D. Wang, J. Ni and D. Xie, Identification of the “source” and “sink” patterns influencing non-point source pollution in the Three Gorges Reservoir Area, Journal of Geographical Sciences, 26, 1431–1448, 2016. https://doi.org/ 10.1007/s11442-016-1336-6.
8. Su Yönetimi Genel Müdürlüğü, İklim Değişikliğinin Su Kaynaklarına Etkisi Projesi, Proje Nihai Raporu, T.C. Tarım, Orman ve Su İşleri Bakanlığı, Su Yönetimi Genel Müdürlüğü, 2016.

9. A.N. Strahler, Hypsometric (Area-Altitude) Analysis of Erosional Topography, GSA Bulletin (1952) 63 (11): 1117–1142, http://dx.doi.org/10.1130/0016-7606(1952 )63[1117:HAAOET]2.0.CO;2
10. A.N. Strahler, Quantitative geomorphology of drainage basin and channel networks. in: Handbook of Applied Hydrology, V.Chow (Ed), McGraw Hill, pp.439-476, New York, 1964.
11. E.Sertel , N. Musaoğlu , G. Alp , I. Yay Algan , Ş. Kaya, B.Yüksel ve A. Yilmaz , 1:25.000 Ölçekli Ulusal Arazi Örtüsü/Kullanımı Sınıflandırma Sistemi ile HGK TOPOVT Veritabanının Karşılaştırılması, Harita Dergisi, 160, 34-46, 2018.
12. N Erdoğan, Doğu Karadeniz Havzası’nda kirlilik yüklerinin değerlendirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Sakarya, Türkiye, 2017.
13. B.H. Gürsoy Haksevenler ve S. Ayaz, Noktasal ve yayılı kirletici kaynaklarının yüzeysel su kalitesi üzerinde etkisi, Alaşehir Çayı alt havzası örneği, Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 11(4), 1258-1268, 2021. https://doi.org/10.17714/gumusfen bil.882693.
14. O. Oenema and C.W.J. Roest, Nitrogen and phosphorus losses from agriculture into surface waters; the effects of policies and measures in the Netherlands, Water Science and Technology, 37(2): 19–30, 1998. https://doi.org/10.1016/S0273-1223(98)00052-3.
15. D. Bottcher, and D. Rhue, Fertilizer management – key toa sound water quality program, circular 816, Florida Coopera-tive Extension Service, Institute of Food and AgriculturalSciences, University of Florida, 2000.
16. S. Tırınk, Iğdır ili ve ilçelerindeki hayvansal atıkların çevresel etkileri ve yayılı kirletici yükü hesabı. Black Sea Journal of Engineering and Science, 4(2), 43-50. 2021. https://doi.org/10.34248/bsengineering.841821.
17. S. Hacısalihoğlu, Hayvansal kaynaklı yayılı kirlilik yükleri hesabı, Bursa örneği, Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 27(1), 361-373, 2022. https://doi.org/10.17482/uumfd.1059035.
18. Atıksu Arıtma Tesisleri Teknik Usuller Tebliği, Resmî Gazete, 27527, 20.03.2010. Erişim adresi: https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2010/03/20100320-7.htm.
19. N. Karakaya, H. Cebel, S. Akgül, K. Güngör, F. Evrendilek, O. Başkan ve D. Karakaş, “Yeniçağa gölü'nün ötrofikasyonuna neden olan fosfor kaynaklarının ve kritik kaynak alanlarının kütle dengesi ve fosfor endeksi yöntemleriyle belirlenmesi”, Proje Raporu, 110Y204, TÜBİTAK, ÇAYDAG, 2014.
20. D. Özalp, Doğu Karadeniz Havzası’nda yayılı kirletici kaynakların belirlenmesi ve yönetim önerileri, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2009.
21. B. Yontar, Aras Havzası’nda yayılı kirletici kaynakların belirlenmesi ve yönetim önerileri”, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. 2009.
22. C. Ayyıldız, Estimation of diffuse pollution loads of pesticides in Tersakan Sub-Basin of Yeşilırmak River, Yüksek Lisans Tezi, Ortadoğu Teknik Üniversitesi, Ankara, 2019.
23. D. Öztürk, A. Tanık, D. Z. Şeker, K. Alp, M. Gürel, A. Ertürk, A. Ekdal, Ç. Tavşan ve Y. Zorlutuna, Su Kalitesi Nihai Fizibilite Raporu, Büyük İstanbul Su Temini Melen Sistemi II. Merhale Projesi Büyük Melen Havzası Entegre Koruma ve Su Yönetimi Master Planı, İstanbul Teknik Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, İstanbul. 2007.