Geri Dön

Nutrient dynamics in coastal lagoons: Dalyan lagoon case study

Kıyı lagünlerinde nütrient dinamiği: Dalyan lagünü örneği

PDF İndir

  1. Tez No: 100817
  2. Yazar: MELİKE GÜREL
  3. Danışmanlar: PROF.DR. İ. ETHEM GÖNENÇ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2000
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 258

Özet

Bu çalışma ile lagün sistemlerinde besi maddelerinin çevrimleri ile fiziksel kimyasal ve biyolojik dönüşümlerin daha iyi anlaşılması ve bu şekilde modelleme için gerekli mekanizmaların ortaya konması amaçlanmıştır. Bu yolla balıkçılık ve tarihi ve turistik önemi açısından, seçilen lagünün sürdürülebilir yönetim ve kirletici kaynakların kontrolü çalışmalarına katkıda bulunulması hedeflenmiştir. Kıyı lagünleri bir bariyerle denizden ayrılmış, ancak denize bir yada birkaç kanaldan bağlantısı olan, genellikle sığ su kütleleridir. Dökülen akarsular ve bağlı oldukları deniz koşullarına göre zaman zaman tatlı, zaman zaman da tuzlu veya acısu özelliği gösterirler. Kirletilmemiş kıyı lagünlerinin çok çeşitli su ürünleri ve özellikle balıklar için fevkalade uygun bir ortam oldukları bilinmektedir. Türkiye kıyı lagünleri konusunda zengin bir ülkedir. Dalyan Lagünü ve Küçükçekmece Lagünü ülkemizde çok bilinen lagünlere örnektir. Bunlardan Küçükçekmece Lagünü yoğun yerleşim alam içerisinde kalması sonucu önemli ölçüde kirletilmiştir. Dalyan Lagünü ise dünyaca ünlü caretta caretta kaplumbağalarının yumurtalarını bıraktığı Iztuzu sahillerine bitişiktir ve drenaj alam içinde hiç endüstiri olmaması, küçük yerleşimler olması ve geniş bir bölgenin ormanla kaplı olması sonucu halen büyük çapta bir kirliliğe uğramış olarak görülmemektedir. Ancak Çevre Bakanlığı tarafindan Özel Koruma Bölgesi olarak ilan edilen bu lagünün sürdürülebilir yönetim çalışmaları yapılmazsa, özellikle turizmin gelişmesi ile artan nüfus, ve tarımsal etkinliklerle, kısa sürede önemli ölçüde kirletilmiş lagünler sınıfına girebilecektir. Bu sebeplerden dolayı Dalyan Lagünü pilot çalışma alam olarak seçilmiştir. Ötrofikasyon, su ortamına dışarıdan fazla miktarda besi maddesi (nutrient) verilmesi sonucu, aşın miktarda alg gelişimi, tad ve koku problemleri, ışık geçirgenliğinin azalması, oksijen eksikliği gibi bir dizi değişimin olması ve bunun sonucu olarak ta su kütlesinin yararlı kullanımında istenmeyen değişiklikler meydana gelmesi olarak tanımlanmaktadır. Bu konuda son yıllarda oldukça çok araştırma yapılmıştır. Su kütlelerinde çok sayıda fiziksel, kimyasal ve biyolojik bileşenin ve prosesin etkileşim halinde olması nedeniyle bilgisayar modelleri ötrofikasyon çalışmalarında sıkça kullanılmaktadır. Bu modellerde genellikle nutrient çevrimleri, fitoplankton kinetiği ve çözünmüş oksijen etkileşim içinde olan sistemler olarak karşımıza çıkmaktadır. Bazı modeller ise daha yüksek trofik seviyeye sahip zooplankton ve balık gibi canlıları da içermektedir. Tezin 2. bölümünde nutrient çevrimleri, fitoplankton kinetiği ve çözünmüş oksijen ile ilgili literatür değerlendirilmekte ve 3. bölümde kıyı lagünlerinin tanımı ve sımflandırması yapılmaktadır. Kıyı lagünlerinin nutrient kaynak ve kuyuları ile trofik yapısı sunulmaktadır.Bölüm 4'te Dalyan Lagünü hakkında bu çalışmada kullanılan bilgiler, Bölüm 5'te ise yapılan izleme çalışmalarının ayrıntıları yer almaktadır. Dalyan Lagün sistemi, kanal sistemleri ve bu kanallara bağlı iki gölden (Sülüngür Gölü ve Alagöl) oluşmaktadır. Kuzeyde Köyceğiz Gölü, güneyde ise Akdeniz sınır koşullarını oluşturmaktadır. Bu kanal ve göl sistemlerini birbirleriyle ve sınır koşullan ile olan ilişkilerini daha iyi anlayabilmek üzere 16 adet izleme istasyonu belirlenmiştir. Bu izleme istasyonlarından iki tanesi sınır koşulu teşkil etmesi bakımından denize çıkış ve Köyceğiz Gölü'nden kanala girişte teşkil edilmiş, diğer istasyonlar ise göllere girişlerde, göl içlerinde ve kanal boyunca seçilmiştir. Bölgede iki tabakalı akımın var olduğu daha önce yapılmış çalışmalarda belirtilmiştir. Bu nedenle, numuneler yüzey ve dip numunesi olmak üzere iki farklı derinlikten alınmıştır. Daha önce yapılan çalışmalar ve eldeki imkanlar değerlendirildiğinde bölgeye mevsimsel seferler yapılması uygun bulunmuştur. Bu amaçla bölgeye 3 sefer düzenlenmiştir. İlk sefer 30 Haziran- 1 Temmuz 1998, ikinci sefer 19-23 Nisan 1999, üçüncü sefer ise 17-19 Ağustos 1999 tarihleri arasında gerçekleştirilmiştir. Bu seferler arasında birinci ve üçüncüsü yazı, ikincisi bahan temsil etmektedir. İzleme sistemi planlamasında ötrofikasyon modellerinde kullanılabilecek verilerin toplanmasına ve uygun parametre seçimine özel önem verilmiştir. Çalışmanın amacına uygun olarak azot ve fosfor türleri ile ve çözünmüş silikat analiz edilecek ana parametreler olarak seçilmiştir. Bunlara fitoplankton kütlesini temsil etmek üzere klorofil-a ve Partiküler Organik Karbon parametreleri eklenmiştir. Sistemin hidrodinamik yapısının anlaşılması için sistemin geometrik özellikleri ile birlikte, tuzluluk ve sıcaklık gibi parametreler de yerinde ölçülmüştür. Aynca değerlendirmelere katkıda bulunacak besi maddesi çevrimlerini dolaylı olarak etkileyen pH, askıda katı madde, alkalinite, çözünmüş oksijen, BOİ5 parametreleri de ölçülmüştür. Yukanda bahsedilen parametreler için deneysel prosedürler ve deneysel çalışmalar sırasında karşılaşılan zorluklar sunulmuştur. Elde edilen bulgulara göre izleme çalışmasının sonuçlan Bölüm 6'da verilmekte ve tartışılmaktadır. Lagün sistemlerinde nutrient yüklerinin yanısıra, hidrodinamik özellikler önem taşımaktadır. Bu açıdan, öncelikle sistemin hidrodinamik özellikleri, fiziksel parametreler; tuzluluk ve sıcaklık verileri, kullanılarak anlaşılmaya çalışılmıştır. Tuzluluk profillerinden tabakalaşma olduğu ve Lagün sistemine iki sınır koşulundan tatlı ve tuzlu su girişi olduğu görüllmektedir (Köyceğiz Gölü'nden tatlı su girişi, Akdeniz'den tuzlu suyu girişi). Deniz suyu sisteme baroklinik ve/veya barotrofik etkiler sonucu girmekte ve çoğunlukla alt tabakadan Köyceğiz Gölü'ne doğru ilerlemektedir. Buna karşın, Köyceğiz Gölü'nden sisteme giren tatlı su, deniz ve göl arasındaki su seviyesi farkından dolayı, kanal boyunca Akdenize doğru ilerlemektedir. Türbülans ve hidrolik sıçramalar sebebi ile alt tabakadaki tuzlu suyun, üstteki tatlı su ile arakesitte kanşması, üst ve alt suyun tuzluluklannın kanal boyunca değişmesine neden olmaktadır. Sonuç olarak, yüzey suyunun tuzluluk değerleri xvııKöyceğiz Gölü'nden Akdenize doğru, tatlı su karakterinden acısu karakterine doğru değişirken, alt suyun tuzluluk değerleri, Akdenizden Köyceğiz Gölü'ne doğru azalmaktadır. Böylece sistemde yere göre tuzluluk değişimleri olduğu görülmektedir. Ayrıca sistem içinde deniz suyu ile tatlı su arasında tuzluluk değerlerine sahip acı su hakim olmaktadır. Tuzluluk değerleri meteorolojik ve hidrolik şartların değişmesiyle de değişmektedir. Yağış, buharlaşma, tatlı su girişleri gibi etkenler de tuzluluk değerlerinin sistem içinde değişim göstermesine sebep olmaktadır. Bu da tuzluluğun zamana göre de değiştiğini göstermektedir. Düşeydeki tuzluluk değerlerine bakıldığında bu değerlerin de her izleme istasyonunda ve her seferde farklılık gösterdiği görülmektedir. Sonuç olarak Lagün sistemi içinde mekan ve zamana göre değişen tuzluluk değerleri gözlendiği söylenebilmektedir. Sıcaklık yoğunluk profillerini etkilememekte, tabakalaşmayı tuzluluk kontrol etmektedir. Besi maddeleriyle ilgili sonuçlar değerlendirilirken hidrolik özellikler dikkate alınarak kanal ve göl sistemleri ayn ayrı ele alınmıştır. Kanallarda olduğu gibi göllerde de düşeyde tuzluluklar değişmektedir. Her iki göl için de yüzey suyu tuzlulukları, dip suyu tuzluluklarından daha düşük bulunmuştur. Ancak Sülüngür ve Alagöl, yüzeysel akış ve lagün suyu girişlerinin etkisiyle, farklı yüzey ve dip suyu tuzluluklarına sahiptirler. Lagün kanallarında zamana bağlı değişiklikleri görebilmek amacıyla kanalların üst ve alt tabakaları tam karışımlı bir reaktör gibi düşünülmüş, ve elde edilen sonuçlar istatistiksel değerlendirmeye tabi tutularak mevsimler arası değişimler yorumlanmaya çalışılmıştır. Baharda, yağışlarla yüzeysel akış artmakta ve karasal kaynaklardan kirleticilerin yüzeysel akış ve sızma yolu ile taşınımı önem kazanmaktadır. Dalyan Lagünü havzasında gübre uygulaması (özellikle nitratlı ve fosfatlı gübre) yaygındır. Bu sebeple, özellikle bahar aylarında, yayılı kaynaklarda gelen nirat azotu yükü daha yüksek bulunmaktadır. Bundan başka, oldukça yüksek ölçülen (400uM civarında) silikat konsantrasyonları, lagün sistemindeki toprak yapısının siltli olduğu düşünülürse, yağışlı mevsimde karadan taşınıma bağlanmaktadır. Mekana bağlı değişimleri görebilmek amacıyla da üst ve alt tabakalar dispersiyonlu piston akım gibi ele alınarak her bir ölçülen parametrenin kanallar boyunca değişimi için değerlendirmeler yapılmıştır. Sistemde bahar aylarında su kolonunda önemli ölçüde karışım olmakta, sisteme tatlı su girdileri artmaktadır. Bu nedenle ölçülen konsantasyonlarda büyük salınımlar olmakta ve kanal boyunca parametrelerin konsantrasyonlarında belli bir eğilim (artma ve azalma gibi) görülmemektedir. Bununla birlikte, yaz aylarında sistemde düşük akımlar ve güçlü bir tabakalaşma hakimdir. Yaz aylarında özellikle Dalyan Kasabasından gelen kirlilik yüklerinin etkisi kanal üzerinde Dalyan kasabasına en yakın istasyonda kendisini göstermektedir. Bu istasyonda ölçülen hemen tüm parametrelerin, mansabındaki diğer istasyonlara göre yüksek oluşu, bu istasyon civarında fitoplanktonlann da gelişimleri açısından gerekli olan besi maddelerinin daha çok olması sebebiyle, arttığım göstermektedir.Alagöl ve Sülüngür gölleri de ayrı ayrı değerlendirmeye tabi tutulmuştur. Sülüngür Gölü'nün dip sularında oksijen konsantrayonu Winkler Yöntemine göre ölçüm limitlerinnin altındadır (

Özet (Çeviri)

The aim of this study is to better understand the nutrient cycles together with their physical, chemical and biological transformations and thus to set the required mechanisms for modelling. In this manner, it is aimed to make contributions to the sustainable management and control of pollutant sources in a selected coastal lagoon, which is of utmost importance in terms of fishery, historical places and touristic activities. Coastal lagoons are generally shallow water bodies separated from the sea by a barrier, connected to the sea by one or more inlets. Depending on the situation of sea and of rivers ending in the lagoon, the lagoon exhibit sometimes fresh, and sometimes brackish or saline water character. Unpolluted coastal lagoons have long been known as perfect environments for various aquatic products especially for fishes. Turkey is a country rich in coastal lagoons. Examples of the two well-known lagoons are Dalyan Lagoon and Küçükçekmece Lagoon. Küçükçekmece Lagoon has been highly polluted as it lies within a dense residential area. Dalyan Lagoon is just besides the İztuzu beach, which is a nesting area of worldwide known caretta-caretta turtles. There exists no industries within the drainage area and other advantages like the location of small communities within broad forest areas led it to be an almost unpolluted lagoon. However, if sustainable management studies are not conducted in this lagoon environment, which has been stated as a“specially protected region”by the Turkish Ministry of Environment, it will be listed in significantly polluted lagoon group in the near future, especially by development of tourism, rapid population increase and intensive agricultural activities. Therefore, Dalyan Lagoon has been selected as the pilot study area. Eutrophication is defined as nutrient enrichment of water which results in an array of changes like excessive growth of algae, taste and odour problems, decreased light penetration, oxygen deficiency and as a result interference with desirable water uses. A vast amount of researches have been recently conducted in the subject. Computer models are frequently used in eutrophication studies due to the existence of numerous physical, chemical and biological components and of processes in water environment. In these models, systems like nutrient transformations, phytoplankton kinetics and dissolved oxygen interactions are present. Some other models consist of higher trophic level organisms like zooplankton and fishes. In the second section, literature related to nutrient cycles, phytoplankton kinetics and dissolved oxygen are reviewed and in the third section of the thesis description and classification of coastal lagoons is made. Nutrient sources and sinks and trophic structure in coastal lagoons are presented.In Section 4, information used on Dalyan Lagoon, and in Section 5, detailed information on monitoring studies, take place. Dalyan Lagoon system consists of channel systems and of two lakes; Sülüngür and Alagöl joined to these channels. Köyceğiz Lake at the north and Mediterranean Sea in the south form the boundary conditions. In order to better understanding of the relationship of these channels and the lake system, either through each other or with respect to the boundary conditions, 16 monitoring stations have been determined. Two of these are the boundary stations, one where the channel ends in the sea and the other where the channel starts, Köyceğiz Lake, while the other monitoring stations are selected at the entrance to the lakes, inside the lakes and through the channel system. It has been mentioned that there existed a 2-layer flow in previous studies. Therefore the water samples were taken from two different depths in the form of surface and bottom water samples. Upon evaluation of recent studies together with available possibilities, it has been found suitable to realize seasonal cruises. For this purpose 3 Cruises have been arranged to the region. The first one has been conducted during 30 June-1 July, 1998, second one in 19-23 April, 1999 and the last one 17-19 August 1999. Among these cruises, first and third cruise represents summer period and Cruise 2 represents spring period. During the design of monitoring system, a special care is given to the selection of convenient parameter and to the collection of input data that could be used in eutrophication models. In correlation with the aim of the study, the main parameters that are analyzed are chosen as nitrogen and phosphorus species and dissolved silicate. To these parameters chl-a and Particulate Organic Carbon parameters are added to symbolize phytoplankton mass. In order to understand the hydrodynamic structure of the system, parameters like salinity, temperature as well as geometric properties of the system are measured at field. Also, parameters like pH, suspended solids, alkalinity, dissolved oxygen, BOD5 are measured which have indirect effect on nutrient transformations. Experimental procedures for the above mentioned parameters and problems faced during experimental studies are presented. The results of monitoring studies are given and discussed in Section 6 based on the obtained data. Apart from nutrient loads, hydrodynamic properties have also importance in the lagoon system. Therefore, for a start, the hydrodynamic properties attempted to be understood using the physical parameters; salinity and temperature. From salinity profiles it is seen that stratification occurs at the channel system due to forcing flows from the two boundaries (freshwater from the Köyceğiz Lake and salty water from the Mediterranean Sea). Seawater enters the channel system due to baroclinic and/or barotrophic effect, and proceeds through mostly bottom of the channel, up to the Köyceğiz Lake, while freshwater enters the channel system from Köyceğiz Lake and flows through the surface of the channel down to the Mediterranean Sea due to water level difference between the lake and the sea.However, mixing of the surface water with the salty bottom layer occurs at the interface, due to turbulence and internal hydraulic jumping, which results in the change of the salinity of upper and bottom layers along the channels. Consequently, surface water salinity values increases on the way from Köyceğiz Lake to the Mediterranean Sea, from freshwater to brackish water character while bottom salinity values decrease from the sea to the Lake, along the channels. Thus, spatial variations of salinity in the system are observed. Also brackish water, with salinities in between saline water and freshwater, are seen to be dominant in the system. Salinity values differ with variations in meteorological and hydraulic conditions. Factors like precipitation, evaporation and freshwater inflow lead to salinity variations within the system, which in turn indicates that temporal variations of salinity occur. It is also seen that, the salinity values differ at every monitoring station and at each cruise vertically. As a conclusion, it can be stated that, variable salinity values prevail in the lagoon system both spatially and temporally. Temperature has almost no effect on density profiles and stratification is strongly controlled by salinity. During the evaluation of results related to nutrients, hydraulic properties are taken into account and the channel and lake systems are separately discussed. As in channels, salinities change vertically in lakes. For both lakes, surface water salinities are found to be lower than bottom water salinities. But Sülüngür Lake and Alagöl Lake have different surface and bottom water salinities, due to the effects of surface water inflows and lagoon water inflows. In order to see the temporal variations in lagoon channels, surface and bottom waters are considered as completely mixed reactors and the results obtained are passed through statistical evaluation so as to evaluate seasonal variations. In spring, with rainfalls, run off increases and transportation of pollutants from terrestrial sources with run off and leaching become important. In Dalyan lagoon watershed, fertilizer application (especially fertilizers with nitrate and phosphate) is common. Therefore especially nitrate nitrogen loads from non-point sources are found to be higher in spring period. Further, extremely high Si concentrations have been measured (around 400uM) at Cruise 2. This increase in Si concentrations is attributed to the transport of Si from land in rainy season, as the soil type of the system is mainly silt. In order to see the spatial variations, surface and bottom waters are taken into account as dispersed plug flow reactors, the evaluations of variations of each measured parameter along the channel are done. During spring period significant mixing in water column occurs and the freshwater entering to the system increases. Therefore, high fluctuations in the measured concentrations occur and no such trend like increasing or decreasing is observed in the concentration of parameters along the channel due to this fact. In summer period however, weak flows and strong stratification is dominating in the system. The effect of pollutant loads originating from Dalyan town especially in summer months is inspected at the station nearest to the Dalyan town. Phytoplanktons are observed to increase around this station as the concentration of nutrients, which arerequired for their growth are high compared to all other parameters measured in other downstream stations. The two lakes; Alagöl and Sülüngür have been separately evaluated. Dissolved oxygen concentration in bottom water of Sülüngür Lake is below the detection ümit of Winkler titration method (

Benzer Tezler

  1. Tez No

    142855

    Köyceğiz - Dalyan lagün havzası su kaynaklarının su kalitesi

    Water quality assessment of water resources in Köyceğiz - Dalyan lagoon catchment area

    ELÇİN HEPSAĞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2003

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İ. ETHEM GÖNENÇ

  2. Tez No

    728358

    Coastal eutrophication and hypoxia under focus: Redox dependent benthic nutrient fluxes across sea boundaries in the Northeastern Mediterranean and Marmara sea

    Kıyısal ötrofikasyon ve hipoksi mercek altında: Kuzeydoğu Akdeniz ve Marmara denizi'nde redoksa bağlı bentik besin tuzu akıları

    İSMAİL AKÇAY

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Deniz BilimleriOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Oşinografi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA YÜCEL

  3. Tez No

    733608

    Sığacık körfezi, orkinos ağ kafes işletmesinde akıntı ve çevresel parametre dinamiğinin incelenmesi ve modellenmesi

    Investigation and modeling of current systems and environmental parameter dynamics in tuna cage farm site, Sığacık bay

    RAGIP ERTUĞ YENTÜR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Su ÜrünleriÇanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi

    Su Ürünleri Temel Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YEŞİM BÜYÜKATEŞ

  4. Tez No

    814076

    Aşağı Göksu Nehri'nin su kalitesi ve ötrofikasyon potansiyelinin belirlenmesi

    Determination of water quality and eutrophication potential in the lower Goksu River

    MEHMET TÜRKERİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Su ÜrünleriMersin Üniversitesi

    Su Ürünleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET TAHİR ALP

    ÖĞR. GÖR. İSMAİL AKÇAY

  5. Tez No

    153300

    Nutrient effects on phytoplankton (particularly Emiliania huxleyi) dynamics with special referenge to the atmospherig deposition in the Northeastern Mediterranean

    Kuzeydoğu Akdeniz?de bilhassa atmosfer ile gelen besin elementlerinin fitoplankton (özellikle Emiliania huxleyi) dinamikleri üzerinde etkisi

    ELİF EKER DEVELİ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2004

    BiyolojiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Deniz Biyolojisi ve Balıkçılık Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. AHMET ERKAN KIDEYŞ

Geri Dön