Aşağı Büyük Menderes Nehri su ve sedimentinlerinde potansiyel toksik element kirliliğinin çoklu indeks yaklaşımıyla değerlendirilmesi
Evaluati̇on of potentially toxic element pollution in the water and sediments of the lower Büyük Menderes River using a multi-index approach
- Tez No: 996290
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SELÇUK GÖÇMEZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Ziraat, Agriculture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Aydın Adnan Menderes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Su ve sediment sistemleri, havza ölçeğinde yürütülen çevresel izleme çalışmalarında ekosistem sağlığının değerlendirilmesinde kritik öneme sahiptir. Batı Anadolu'nun en önemli tarımsal sulama kaynağı olan Büyük Menderes Nehri, havza boyunca taşınan endüstriyel, evsel ve tarımsal atıkların kümülatif baskısı altındadır. Bu çalışmada, nehrin mansap noktasını oluşturan ve kirlilik yükünün sedimantasyon yoluyla en yoğun biriktiği alan olan Aşağı Büyük Menderes Havzası (Aydın ili sınırları) detaylı olarak incelenmiştir. Araştırmada, yüzey suyu ve taban sedimenti kalitesinin mevsimsel dinamiklerini belirlemek amacıyla, nehir ana kolu üzerinde seçilen 34 farklı istasyondan 2021-2023 yılları arasında, sulama dönemi başlangıcı (ilkbahar) ve bitimi (sonbahar) olmak üzere iki farklı periyotta örnekleme yapılmıştır. Alınan su ve sediment örneklerinde 9 farklı potansiyel toksik elementin (Fe, Mn, Zn, Cu, Pb, Cd, Cr, Ni, Co) konsantrasyonları ve fizikokimyasal parametreler analiz edilmiştir. Kirlilik seviyesinin tespiti ve ekolojik risk değerlendirmesinde çoklu indeks yaklaşımı benimsenmiştir. Su kalitesi için Sulama Suyu Kalite İndeksi (IWQI), Ağır Metal Kirlilik İndeksi (HPI) ve Metal İndeksi (MI); sediment kalitesi için ise Zenginleşme Faktörü (EF), Jeobirikim İndeksi (Igeo), Kirlilik Yükü İndeksi (PLI) ve Potansiyel Ekolojik Risk İndeksi (PERI) hesaplanmıştır. Ayrıca elementlerin su ve sediment fazları arasındaki taşınım mekanizmasını anlamak için Dağılım Katsayısı (Kd) ve Pearson korelasyon analizleri uygulanmıştır. Elde edilen bulgular, sulama suyu kalite sınıflarının mevsimsel olarak belirgin değişimler gösterdiğini ortaya koymuştur. İlkbaharda örneklerin büyük bölümü yüksek tuzluluk–düşük sodyumluluk (T3A1) sınıfında yer alırken, sonbaharda daha yüksek tuzluluk içeren sınıfların oranı artmıştır. Sonbahar döneminde sülfat, klorür, bor, KOİ ve bazı besin elementi düzeylerinin yükselmesi, sulama suyu kullanımına yönelik risklerin arttığını göstermiştir. IWQI sonuçları, ilkbaharda suların çoğunlukla iyi–mükemmel kalite aralığında olduğunu; sonbaharda ise kötü ve çok kötü kalite sınıflarının oranının arttığını ortaya koymuştur. HPI ve MI değerlendirmeleri, her iki mevsimde de ağır metal yükünün yüksek olduğunu, özellikle sonbaharda su örneklerinin büyük çoğunluğunun kirlenmiş sınıfta yer aldığını göstermiştir. İstatistiksel analizler; pH, EC, TDS, bor ve bazı ağır metallerin (özellikle Fe, Cr, Ni ve Pb) mevsimsel olarak anlamlı farklılıklar gösterdiğini ortaya koymuştur. Sediment örneklerinin fizikokimyasal karakterizasyonu, yapının genel olarak hafif alkali ve tuzsuz sınıfta olduğunu; ancak her iki dönemde de saptanan yüksek fosfor düzeylerinin ötrofikasyon riski oluşturduğunu göstermiştir. Ağır metal analizlerinde Ni ve Mn birikimi göze çarpsa da; Zenginleşme Faktörü (EF), Jeobirikim İndeksi (Igeo) ve Kirlilik Faktörü (CF) sonuçlarına göre ekosistem üzerindeki en kritik baskıyı Kadmiyum (Cd) elementinin oluşturduğu belirlenmiştir. Ekolojik risk değerlendirmesi; Cd'nin 'çok yüksek', Ni'nin ise 'yüksek' risk grubunda yer aldığını ortaya koymuştur. Kirlilik Yükü İndeksi (PLI) ve Potansiyel Ekolojik Risk (PERI) indeksleri bütüncül olarak değerlendirildiğinde; sedimentteki genel metal birikiminin düşük-orta seviyede seyrettiği, ancak Cd elementinin havza için öncelikli ve başat kirletici konumunda olduğu sonucuna varılmıştır. Sediment analizleri ve Kd değerleri, ağır metallerin (özellikle Fe, Ni ve Cr) su kolonundan ayrılarak sedimentte birikme eğiliminde olduğunu ve sedimentin kirleticiler için kalıcı bir“yutak (sink)”görevi gördüğünü kanıtlamıştır. Hesaplanan ekolojik risk indekslerine göre; havza genelinde Kadmiyum (Cd) ve Nikel (Ni) elementlerinin antropojenik kökenli zenginleşme gösterdiği saptanmıştır. Özellikle Kadmiyum elementinin“çok yüksek ekolojik risk”sınıfında yer alması, nehrin sucul ekosistemi ve tarımsal sürdürülebilirlik açısından ciddi bir tehdit oluşturduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Water and sediment systems play a critical role in assessing ecosystem health in basin-scale environmental monitoring studies. The Büyük Menderes River, one of the most important agricultural irrigation sources in Western Anatolia, is exposed to cumulative pollution pressure originating from industrial, domestic, and agricultural activities throughout the basin. In this study, the Lower Büyük Menderes Basin (within the boundaries of Aydın Province), representing the downstream section of the river where pollutant loads are most intensively accumulated through sedimentation processes, was investigated in detail. To determine the seasonal dynamics of surface water and bottom sediment quality, sampling was conducted at 34 stations selected along the main channel of the river during two different periods between 2021 and 2023: the beginning (spring) and the end (autumn) of the irrigation season. Concentrations of nine potentially toxic elements (Fe, Mn, Zn, Cu, Pb, Cd, Cr, Ni, and Co), together with physicochemical parameters, were analyzed in both water and sediment samples. A multi-index approach was adopted to assess pollution levels and ecological risks. For water quality evaluation, the Irrigation Water Quality Index (IWQI), Heavy Metal Pollution Index (HPI), and Metal Index (MI) were calculated. Sediment quality was assessed using the Enrichment Factor (EF), Geoaccumulation Index (Igeo), Pollution Load Index (PLI), and Potential Ecological Risk Index (PERI). In addition, the distribution coefficient (Kd) and Pearson correlation analysis were applied to elucidate the transport and partitioning behavior of elements between the water and sediment phases. The results revealed pronounced seasonal variations in irrigation water quality classes. While most water samples were classified as high salinity–low sodium (T3A1) during the spring period, an increase in higher salinity classes was observed in autumn. Elevated sulfate, chloride, boron, COD, and nutrient concentrations during autumn indicated increased risks for irrigation water use. IWQI results showed that water quality was predominantly within the good to excellent range in spring, whereas the proportion of poor and very poor quality classes increased in autumn. HPI and MI evaluations demonstrated high heavy metal loads in both seasons, with the majority of autumn samples classified as polluted. Statistical analyses indicated significant seasonal differences in pH, EC, TDS, boron, and certain heavy metals, particularly Fe, Cr, Ni, and Pb. Physicochemical characterization of sediment samples indicated generally slightly alkaline and non-saline conditions; however, consistently high phosphorus concentrations in both seasons suggested a potential eutrophication risk. Although Ni and Mn accumulation was notable in sediments, EF, Igeo, and CF results identified cadmium (Cd) as the most critical element exerting pressure on the ecosystem. Ecological risk assessment revealed that Cd belonged to the“very high”risk category, while Ni posed a“high”ecological risk. Integrated evaluation of PLI and PERI indices indicated that overall metal accumulation in sediments was at low to moderate levels, yet Cd was identified as the dominant and priority pollutant for the basin. Sediment analyses and Kd values confirmed that heavy metals - particularly Fe, Ni, and Cr - tended to be removed from the water column and accumulated in sediments, indicating that sediments act as a long-term contaminant sink. Ecological risk indices further suggested that cadmium (Cd) and nickel (Ni) exhibited anthropogenic enrichment across the basin. The classification of Cd within the“very high ecological risk”category highlights a serious threat to the aquatic ecosystem and agricultural sustainability of the Büyük Menderes River.
Benzer Tezler
- Kuru incirlerde küf florası ve aflatoksigenik küflerin saptanması
Başlık çevirisi yok
SİBEL BÜYÜKŞİRİN
- Gediz Nehri Aşağı Gediz Havzası'ndan alınan su ve sediment örneklerinde bazı kirlilik parametrelerinin incelenmesi
Investigation of some pollution parameters ın water and sediment samples collected from the Lower Gediz River Basin
ÖZGE ÖNER
- Büyük Menderes nehri çökellerinde ağır metal kirliliği ve deltaya olan etkileri
Heavy metal pollution inthe sediments of the Büyük Menderes river and the effect on the delta
ALİCAN YILGÖR
Doktora
Türkçe
2009
Jeoloji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiDeniz Jeolojisi ve Jeofiziği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DOĞAN YAŞAR
- Büyük Menderes nehri ile Yukarı Dalaman çayı arasındaki sahanın bitki coğrafyası
The Cover of plant of the area which is between the river Büyük Menderes and the stream Yukarı Dalaman
SELAHİ COŞKUN
Doktora
Türkçe
2000
Coğrafyaİstanbul ÜniversitesiTürkiye Coğrafyası Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF DÖNMEZ
- Sarıkemer Beldesi'nde yerleşmenin evrimi ve arazi kullanımı
Evolution of settlement and land use in the Sarıkemer Town
YASEMİN ÖZDEMİR