Nilüfer Çayı, Türkiye’nin önemli metropolleri arasında yer alan Bursa’nın en önemli alıcı su ortamıdır. 1966 yılında Türkiye’de kurulan ilk OSB olan Bursa OSB’deki işletmelerin faaliyete geçmesiyle oluşan endüstriyel atıksular 1990’lı yılların sonuna kadar arıtılmadan Nilüfer Çayı’na deşarj edilmiştir. 1970’lerde Bursa’da faaliyete geçen Türkiye’nin iki büyük otomotiv fabrikası da atıksularını arıtmadan yaklaşık 20 yıl Nilüfer’e deşarj etmiştir. Nilüfer’in kirliliğinden sorumlu olan kurumlar tarafından sanayileşmenin ve kentleşmenin hızlı arttığı 1960-1990 yılları arasında dere ıslah çalışmaları yapılmıştır (DSİ 2010, BUSKİ 2010). Nilüfer Çayı’nın ana yatağının ve çaya bağlanan önemli dere yataklarının genişletilmesi ve iyileştirilmesi biçiminde yürütülen bu çalışmalar kapsamında dipten sıyrılan sediment dere kenarlarına serilmiş veya kontrolsüzce toprağa bırakılmıştır. 1990 sonlarında Bursa Su ve Kanalizasyon İdaresi (BUSKİ) tarafından yapılan ve halen işletilmekte olan arıtma tesislerinde de mevcut atıksuların tamamı arıtılamamaktadır. Kirlilik yükü bu denli yüksek olan bir alıcı su ortamında sudaki kirleticiler kadar çoğu zaman nihai alıcı ortam olan sedimentteki kirliğin de ortaya konması kirlilik seviyesinin tespiti ve ıslah çalışmalarının planlanması açısından büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada, Nilüfer Çayı sedimentindeki PAH konsantrasyonlarının mevsimsel ve bölgesel değişiminin belirlenmesi ve olası kaynakların ortaya konması amaçlanmaktadır.
Çalışmadan elde edilen sonuçlar aşağıdaki gibi özetlenebilir:
Nilüfer Çayı’nın farklı noktalarında PAH konsantrasyonlarında büyük salınımlar tespit edilmiştir. N3, N5, N7 ve N8 gibi bölgelerde evsel ve endüstriyel atıksu gibi kirliliklerin su ortamına karışmasının, yerleşimin yoğun olmasının PAH konsantrasyonlarının artmasına neden olduğu düşünülmektedir. Diğer örnekleme bölgelerinden olan N1, N2 gibi noktalarda yukarıda belirtilen şekliyle önemli
179
bölgesel kirlilik girdilerinin olmamasının PAH konsantrasyonlarının nispeten düşük seviyelerde çıkmasını sağladığı sonucuna varılmıştır.
Nilüfer Çayı sedimentindeki toplam PAH (∑12) konsantrasyonlarının mevsimsel olarak büyük değişim göstermiştir (15-9600 ng/g KM). PAH konsantrasyonlarının kış döneminde maksimum değerlere ulaştığı görülmüştür.
Kış sezonunda en yüksek PAH konsantrasyonu Panayır Deresi’nde (N3) elde edilmiştir. Bu bölgede debinin düşük olması, yoğun trafik ve atıksu deşarjı sebebiyle PAH miktarı 9600 ng/g KM’ye ulaşmıştır. Bunun yanında Hasanağa Deresi (N7:7500 ng/g KM) ve Batı Arıtma karışımı (N5:7600 ng/g KM) kirliliğin yoğun olduğu diğer bölgelerdir.
Yaz mevsiminde sedimentteki PAH miktarları en düşük seviyelerde olup en kirli örnekleme noktasında dahi 1000 ng/g KM’yi aşmamıştır (N7 hariç). Sıcak ve güneşli havalarda buharlaşmanın ve radyasyon şiddetine bağlı olarak foto-parçalanmanın arttığı tahmin edilmektedir. Ayrıca, yağışlar azaldığı için ıslak çökelme ile suya ve sedimente PAH geçişi de azalmaktadır.
Mevsimsel geçiş dönemi olan sonbahar ve ilkbaharda PAH konsantrasyonları yaz değerlerinden yüksek, kış değerlerinden düşüktür.
Atıksu deşarjı, yerleşim bölgelerine yakınlık ve trafikten kaynaklanan kirliliğin sedimentteki PAH konsantrasyonlarının artışında etkili olduğu görülmüştür.
Bunun yanında, debideki artışın ve suyun durgunluğunun da sedimentteki PAH miktarını etkilediği gözlemlenmiştir.
Tüm mevsimlerde 3-4 halkalı türlerin baskın olduğu tespit edilmiştir. PAH kirlenmesinin en yoğun olduğu kış mevsiminde 3 halkalı bileşiklerin toplam PAH miktarının %43’ünü, 4 halkalı türlerin %40‘nı, 5 ve 6 halkalı ağır türlerin ise %13 ve %2’sını oluşturduğu tespit edilmiştir. En düşük PAH konsantrasyonlarının ölçüldüğü yaz döneminde bu değerler sırasıyla %74, %32,
%1 ve %0’dır. 3-4 halkalı PAH’ların hakim türler olması Nilüfer Çayı’na sürekli taze kirlilik girişi (deşarjı) ile ilişkilendirilmiştir.gggggggggggggggggggggggggg
180
Moleküler Diagnostic oranlar değerlendirildiğinde Nilüfer Çayı’ndaki PAH kirliliğin hem pirolitik hem de petrojenik kaynaklı olduğu anlaşılmaktadır.
Ancak ilkbaharda petrojenik kaynakların etkisi ön plana çıkmış olup bu durum caddelerdeki araçlardan sızan yağ artıklarının kanalizasyonla su ortamlarına olası taşınımıyla ilişkilendirilmiştir.
PCA çalışmaları sonucunda bileşen 1’in toplam varyansın %53’ünün açıkladığı ve Nilüfer Çayı sedimentindeki kirlilikte hem pirolitik kayakların hem de petrojenik kaynakların etkili olduğu görülmüştür. Bunun yanısıra 6 halkalı ağır bir tür olan InP ile toplam AKM ve sedimentin katı maddesi bir grup oluşturarak ağır türlerin katı maddeye bağlama eğilimini doğrulamıştır.
Nilüfer Çayı yatağı boyunca daha detaylı kirlilik analizi çalışmalarının yapılması faydalı olacaktır. Bu çalışmalardan elde edilecek sonuçlara göre dip sedimentlerinde kirlilik değerlerinin tehlikeli sınırlarını aştığı bölgelerde oluşan sedimentler tehlikeli atık olarak değerlendirilmeli ve uygun yöntemlerle bertarafı sağlanmalıdır. İleride yapılacak araştırmalar kapsamında özellikle ıslah çalışmalarının yapıldığı bölgelerin yakın civarındaki toprakların da incelenmesinin yerinde bir yaklaşım olacağı düşünülmektedir.
5.8.Farklı Matrikslerdeki PAH’ların Giderimleri İçin Alternatif Yöntemlerin Karşılaştırılması
Bu çalışma kapsamında, 4 farklı matrikste PAH giderim uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Bu matriksler sırasıyla arıtma çamurları, organik matriks (torf), inorganik matriks (bentonit) ve sentetik katı matrikstir (sodyum sülfat). Arıtma çamurlarıyla yapılan çalışmalar kapsamında evsel ve endüstriyel arıtma tesislerinden çamur örnekleri alınmıştır. Kentsel, otomotiv, gıda ve organize sanayi arıtma çamurlarında PAH giderim uygulamaları yapılmıştır. Aşağıdaki çizelgede tüm matrikslerde farklı koşullar için elde edilen ∑12 PAH giderim verimleri verilmiştir. Her bir matriks için düşük ve yüksek sıcaklık değerleri değişmekte olup bu değerler materyal metot bölümünde ilgili çizelgelerde verilmiştir.hjjjhhhhhhhhhhhhhhhhhhjjjjh
181
Çizelge 5.1. Farklı matrikslerde elde edilen PAH giderimleri
MATRİKS
*Kentsel çamur örnekleri için düşük TiO2 ve DEA dozu %0,5’tir.
**: Kentsel çamur örnekleri için yüksek DEA dozu %5’tir.
-:Deney yapılmamıştır. mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk
182
Çizelge 5.1’de 24 saatlik PAH giderim uygulamaları (sıcaklık, UV ve açık hava uygulamaları) sonunda hesaplanan PAH giderim verimleri incelendiğinde genel olarak en yüksek PAH giderimlerinin UV-fotokatalizör uygulamaları neticesinde elde edildiği tespit edilmiştir. Kentsel, gıda ve sanayi bölgesi çamurlarında UV-TiO2 uygulamaları sonunda, otomotiv çamurlarında ise UV-DEA uygulamaları sonunda çamurda kalan PAH miktarları en düşük seviyelerdedir. Arıtma çamurlarında fotokatalizör kullanılmaksızın sadece UV ışınlarıyla PAH giderimlerinin yalnız gıda çamurlarında
%90’nın üzerine çıktığı görülmüştür. Kentsel çamur ve organize sanayi bölgesi çamurlarında UV ışınlarının tek başına kullanımının PAH giderimi için yeterli olmadığı tespit edilmiştir.
UV ışınlarının etkisi organik ve inorganik matrikslerde de farkıllık arz etmiştir. Öyle ki, torftaki PAH’lar UV ışınlarıyla giderilemezken bentonitteki PAH giderim verimlerinin UV uygulaması sonunda %75’lere ulaştığı tespit edilmiştir. PAH’ların, torf ve bentonitteki davranışı farklılık göstermiştir. Torfun yapısındaki organik bileşiklerin giderim uygulamaları sırasında incelenmekte olan PAH türlerine dönüştüğü gözlenmiştir. İnorganik matriks olan bentonitte PAH’ların fiziksel yolla tutulduğu ve giderim uygulamaları sırasında bentonitten kolayca uzaklaştırıldığı kanatine varılmıştır.
Yalnız UV ışınlarının kullanımıyla en yüksek giderim verimleri sentetik katı matriks olan sodyum sülfat örneklerinde elde edilmiş olup toplam PAH giderim verimi %95 seviyesindedir. Bu matrikste herhangi bir başka kirlilik bulunmaması dolayısıyla UV ışınlarının PAH’lara kolayca nüfuz ederek giderilebilmesini sağladığı sonucuna varılmıştır. Bu yapıda herhangi bir organik içerik bulunmamasının PAH’ların matriksten giderilmesini kolaylaştıran başlıca unsurlardan olduğu tahmin edilmekltedir.
Diğer bir deyişle, arıtma çamurları gibi kompleks matrikslerdeki organik içeriğin PAH’ların çamurdan giderilmesini güçleştirdiği düşünülmüştür.
Arıtma çamurlarında ve sentetik katı matrikste gerçekleştirilen UV-TiO2 ve UV-DEA uygulamalarının hemen hemen hepsinde yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilen uygulamalar sonunda, düşük sıcaklıklardaki uygulamalara nazaran daha yüksek PAH giderim verimleri elde edilmiştir. Yukarıdaki çizelgede UV-TiO2 ve UV-DEA
183
uygulamaları için verilen PAH giderim verimleri yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilen uygulamalar neticesinde elde edilen sonuçlardır. Kentsel ve gıda çamurlarında düşük TiO2 dozlarının, otomotiv ve organize sanayi çamurlarında ise yüksek TiO2 dozlarının PAH gideriminde daha etkili olduğu tespit edilmiştir. UV-DEA uygulamalarında da uygun doz, çamur tipine göre değişikliklik arz etmiştir. Kentsel ve sanayi çamurlarında düşük dozda DEA (%0,5 ve %5) kullanımıyla daha yüksek PAH giderim verimleri elde edilirken, otomotiv çamurunda ise DEA dozunun %20’ye çıkmasıyla toplam PAH giderim verimi %100’e ulaştığı görülmüştür. Bu veriler ışığında, uygun fotokatalizör dozunun çamurdan çamura farklılık gösterdiği kanaatine varılmıştır.