Durgun kıta içi su ortamlarında ötrofikasyon ve ağır metal ile ilgili süreçlerin etkileşimlerinin modellenmesi
Modeling the interactions between eutrophication and heavy metals processes in inland water bodies
- Tez No: 533836
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ÇAKMAKCI, DOÇ. DR. ALİ ERTÜRK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Ağır metal kirliliği, Biyokinetik modeller, Ferro demir, Sucul ekosistem, Ötrofikasyon, Heavy metal pollution, Biokinetic models, Ferrous iron, Aquatic ecosystem, Eutrophication
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sanayi devrimi ile birlikte antropojenik kaynaklı baskılar ağır metallerin sucul ortamlara ulaşımını arttırmıştır. Ağır metaller sucul ortamlardaki birikicilik, toksisite, kanserojen etkileri nedeniyle önemli kirleticiler olup, sucul ortamda ve canlılar üzerindeki etkileri birçok bilimsel çalışmada incelenmiştir. Ağır metal kirliliğine bağlı olarak sucul canlılarda tür sayısının azaldığı, bazı türlerin ortamdan kaybolduğu ya da ağır metallere toleransı yüksek olan türlerin ortamda baskın olduğu görülebilmektedir. Özellikle sucul canlıların karaciğer ve solungaç gibi dokularında birikmekte ve besin zincirine girişim yapmaktadırlar. Ağır metallerin sucul ortamlardaki taşınım, çözünme, çökelme, kompleks oluşumu, adsorpsiyon ve biyoakümülasyon mekanizmaları oldukça karmaşık süreçler olup, suyun fizikokimyasal özelliklerinden etkilenmektedir. Ayrıca sedimanda depolanan metaller, oksidasyon ve redüksiyon reaksiyonlarından doğrudan veya dolaylı olarak etkilenmektedirler. Doğal bir süreç olan ötrofikasyon prosesi sucul ortamların birçok fizikokimyasal özelliğini etkilemektedir. Buna göre özellikle göl ekosistemlerinde ötrofikasyon ile ağır metal kirliliği arasındaki ilişkinin su kolonu ve sedimanda gerçekleşen fiziksel, kimyasal ve biyolojik prosesler göz önünde bulundurularak incelenmesi gerekliliği ortaya çıkmaktadır. Göl ekosistemlerinde ağır metal konsantrasyon değişimlerinin ötrofikasyon ile ilişkili olduğu farklı çalışmalar ile ortaya konulmuş olup, bu tez çalışması kapsamında yapılan literatür araştırması ile detaylı olarak incelenmiştir. Ağır metallerin ötrofikasyon ile ilişkisinin belirlenmesi matematiksel modelleme çalışmaları ile de desteklenmelidir. Laboratuvar ve izleme çalışmalarının uzun ve zahmetli süreçler olduğu göz önünde bulundurulduğunda, göl ekosistemlerine ağır metallerin taşınım ile değişim ve dönüşümlerinin fizikokimyasal ve biyokimyasal prensiplere dayanarak matematiksel olarak tahmin edilebilmesi için kullanılabilecek matematiksel modellere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmanın amacı kütlenin korunumu ve enerjinin korunumu kanunlarını temel alarak matematiksel bir göl ötrofikasyon modeli oluşturmak ve ötrofikasyonun su kütlelerinde ağır metal konsantrasyonlarına etkilerinin araştırılmasıdır. Bu amaçla, geliştirilen biyokimyasal model GoldSim yazılımında kurulmuş, tam karışımlı bir göl için çalıştırılmış ve çeşitli simülasyon çalışmaları yapılmıştır. Oluşturulan göl ekosistem modeli Beyşehir Gölü'nde ve gölü besleyen akarsularda yapılan örnekleme ve ölçüm sonuçları ile test edilmiştir. Çıktılar toplam azot, toplam fosfor, toplam organik karbon, klorofil-a, sıcaklık ve çözünmüş oksijen parametreleri için değerlendirilmiş ve uyumlu sonuçlar elde edilmiştir. Çalışmanın devamında demir ve mangan ağır metallerinin ötrofikasyon ile etkileşimi farklı senaryolar ile incelenmiştir. Oluşturulan model, tür dağılımını pH'ya bağlı olarak hesaplayabilmekte olup, demir ve manganın suda çözünebilen miktarlarını tahmin edilebilmektedir. Sonuç olarak, bu çalışma kapsamında oluşturulan model bir su ekosisteminde gerçekleşen birçok biyokimyasal ve fizikokimyasal prosesi bütüncül bir yaklaşım ile ifade edebilmektedir. Bu sayede, suyun pH'sı, kirleticilerin tür dağılımı (iyonlaşma ve çözünme-çökelme dengesi) hesaplanabilmektedir. Oluşturulan model, ötrofikasyon ile ağır metallerin etkileşimini incelemek amacıyla geliştirilmiş olup, bu konuda temel bir platform sunmaktadır. Açık ve esnek yapısı sayesinde model farklı simülasyon yazılımlarına uyarlanabilir ya da profesyonel bir yazılım haline dönüştürülebilir.
Özet (Çeviri)
The increased number of anthropogenic pollutant sources after the industrial revolution led to an accelerated transfer of heavy metals to aquatic ecosystems. Heavy metals are significant pollutants that have accumulation, toxic, cancerogenic effects in aquatic ecosystems. Their impacts on aquatic ecosystems and organisms have been investigated in several scientific studies. It is observed that heavy metal pollution affects the aquatic species diversity, i.e. some species disappear and some with high tolerance become dominant. The heavy metals accumulate especially in livers and gills of fish, crabs, shellfish etc. and enter the food web. The transport, dissolution, precipitation, complexation, adsorption and bioaccumulation mechanisms of heavy metals are complicated processes that are affected by physicochemical properties of water. Moreover, accumulated heavy metals in sediment are directly or indirectly affected by oxidation and reduction reactions. The eutrophication which is a natural process affect the physicochemical properties of aquatic ecosystems. Thus, the interaction between heavy metal and eutrophication should be determined by the physical, chemical and biological processes that take place in sediment for lake ecosystems. There are many different studies that are taking place which is about heavy metal concentration variation related to eutrophication. These studies are particularly analyzed by the comprehensive literature. It is supported that the determination of the interaction between heavy metal and eutrophication by using mathematical modeling studies. If considered that the laboratory and monitoring studies are long and troublesome processes, calculates mathematical modeling that calculated heavy metal transport, variation, and fate, based on physicochemical and biochemical principle, are required. The aim of this study is setting up a mathematical lake model and calculating the impact of eutrophication on heavy metal in water bodies based on mass balance and energy balance. For this purpose, the developed biochemical model was set up by using Goldsim platform. The model was run and simulated for different scenarios for a completely mixed lake. The developed model was calibrated by using monitoring studies that took place in Beyşehir Lake and streams. Testing the lake model results were evaluated for TN, TP, TOC, chlorophyll-a, temperature, dissolved oxygen parameters, and compatible results were obtained. Whatsmore, the interaction between heavy metals (ferrous and manganese) and eutrophication was calculated with different scenarios. The developed model can calculate species distribution depending on pH and can predict the soluble rate of ferrous and manganese. Consequently, the developed model can express many biochemical and physicochemical processes with the holistic approach that take place in natural aquatic ecosystems. Thus, the pH water, species distribution of pollutants (ionization, dissolution-precipitation balance) can be calculated. The developed model was improved to determine the interaction between eutrophication and heavy metals that suggested a basic platform. Since the model has an open and flexible structure, it can be integrated with different software or can convert a professional program.
Benzer Tezler
- Yeni Cami'nin akustik açıdan performans değerlendirmesi
Evaluation of the acoustical performance of the New Mosque
EVREN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVTAP YILMAZ DEMİRKALE
- Helichrysum plicatum SUBSP. pseudoplicatum bitki ekstresindeki klorojenik asitin HPLC yöntemi ile analizi ve bitki ekstresinin yara iyileştirme üzerine etkisinin incelenmesi
Analysis of chlorogenic acid in helichrysum plicatum SUBSP. pseudoplicatum plant extract BY HPLC method and investigation of the effect of plant extract on wound healing
ABDULBAKİ AKPINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Eczacılık ve FarmakolojiAtatürk ÜniversitesiAnalitik Kimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATMA DEMİRKAYA MİLOĞLU
DOÇ. DR. GÜLŞAH GÜNDOĞDU
- Doğu Avrupa gelişmeleri -Türkiye'ye etkileri-
Başlık çevirisi yok
MEHMET ERDEM
Yüksek Lisans
Türkçe
1993
Uluslararası İlişkilerİstanbul ÜniversitesiUluslararası İlişkiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BENER KARAKARTAL
- Mineralogy of the adularia occurences in the vicinity of Ovacık and Yeniköy/Çine area (Menderes massif)
Başlık çevirisi yok
KERİMAN SÖZER
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
Jeoloji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. O. ÖZCAN DORA
- Türkiye Radyo Televizyon Kurumu televizyon haberlerinin kaynakları açısından çözümlenmesi
Başlık çevirisi yok
ŞENSU ÖZCAN