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
- Tez No: 728358
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA YÜCEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Deniz Bilimleri, Marine Science
- Anahtar Kelimeler: Bentik besin tuzu akıları, Sediman, Biyojeokimya, Kuzeydoğu Akdeniz, Marmara Denizi, Benthic nutrient fluxes, Sediment, Biogeochemistry, Northeastern Mediterranean Sea, Marmara Sea
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Deniz Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Oşinografi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 178
Özet
Deniz sedimanı biyojeokimyasal özellikleri oksijensizleşme ve ötrofikasyon sonucu oluşan aşırı organik karbon üretimi ile yakından ilişkilidir. Ötrofik koşulların geliştiği denizel ortamlarda besin tuzları biyojeokimyası oksijen değerleri ve metal rekods döngülerine bağlıdır ve genellikle dip sularda oksijen seviyesi düştükçe sedimandan dip sulara besin tuzu ve metal girişi olmaktadır. Bu tez çalışması ile Türkiye denizlerinde ilk defa biyojeokimyasal süreçler ve geri bildirim mekanizmaları ortaya konmuştur. Farklı biyojeokimyasal özelliklere sahip Kuzeydoğu Akdeniz ve Marmara Denizi'nde gözenek suyu ve sediman biyojeokimyası Mart 2018 ve Temmuz 2019 dönemi arasında incelenmiştir. Elde edilen sediman karot örneklerinde gözenek suyu besin tuzu akıları hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlara, göre verimsiz ve oksik özellikle Kuzeydoğu Akdeniz'de sediman gözenek suyu besin tuzu akılarının toplam besin tuzu akılarına önemli ölçüde katkı sağladığı belirlenmiştir; toplam besin tuzu akılarının fosfat akıları %5.8, nitrat akıları %12, amonyak akıları %19 ve reaktif silikat akıları %22'sini oluşturmuştur. Marmara Denizi'nde elde edilen sonuçlara göre, nitrat, sülfat ve hidrojen sülfür profilleri organik madde degradasyonun sediman tabakasının ilk 20-30 cm'de oksik respirasyon, denitrifikasyon ve sülfat indirgenmesi ile oluştuğunu göstermiştir. Güney Marmara Denizi'nde ise sediman üst tabakada sadece oksik respirasyonla sınırlı kaldığı görülmüştür. Ayrıca, özellikle İzmit Körfezi'nde, sediman gözenek suyu sülfat, hidrojen sülfür ve majör elementlerin derinlik profilleri, oksijensiz metan oksidasyonu (AOM), karbonat presipitasyonu, demir-oksit indirgenmesi, demir-sülfür presipitasyonu ve düşük sıcaklıkta gerçekleşen silikat diyajenezi gibi birçok biyojeokimyasal ve erken diyajenetik süreçlerin gerçekleştiğini göstermiştir. Bu çalışmada ayrıca sedimanda fosfor biyojeokimyası Kuzeydoğu Akdeniz, Marmara ve Karadeniz'de çalışılmış ve sedimandan mobilize olan fosfor miktarları belirlenmiştir. Gözenek suyu besin tuzu değerleri ve sediman biyojeokimyasal özellikleri Kuzeydoğu Akdeniz, Marmara Denizi ve Karadeniz'de dikkate değer alansal değişim göstermiştir. En yüksek gözenek suyu fosfat, amonyak ve reaktif silikat, sediman organik karbon, organik azot, organik fosfor ve toplam fosfor değerleri suboksik özellikte Marmara Denizi'nde ve Karadeniz'in suboksik ve anoksik özellik gösteren alanlarında ölçülmüştür. Sediman karot örneklerinde elde edilen toplam fosfor profilleri derinlikle azalan bir eğilim göstermiştir ve bu durum sedimandan dip sulara fosfor mobilizasyonunun olduğunu göstermiştir. Sedimandan dip sulara mobilize olan fosfor değerleri 0.023 ve 0.148 mol/m2 arasında değişim göstermiştir ve en düşük değerler dip suları oksik özellik gösteren alanlarda hesaplanmıştır. Kuzeydoğu Akdeniz'de ve Marmara Denizi'nde besin tuzu akıları ve dip su çözünmüş oksijen değerlerinin korelasyonuna bakıldığında bentik besin tuzu dinamiklerinin redoks durumuna bağlı olduğu görülmüştür. Dip su çözünmüş oksijen değerleri azaldıkça sedimandan dip sulara yüksek miktarlarda fosfat, amonyak ve reaktif silikat girdisi olmaktadır. Kuzeydoğu Akdeniz ve oksijensizleşmenin görüldüğü Marmara Denizi'nin ekosistem sağlığının korunması ve İyi Çevresel Durum (İÇD) özelliklerine ulaşması açısından bentik besin tuzu akıları ve organik madde jeokimyasal özelliklerinin belirlenmesi kritik öneme sahiptir.
Özet (Çeviri)
Seafloor biogeochemistry can dramatically shift in response to deoxygenation and eutrophication-driven organic carbon production. In such conditions, biogeochemical cycling of key nutrients can be highly coupled to oxygen concentrations and metal redox cycles, often leading to the increase in dissolved nutrients and metals concentrations in the deep water column. In this thesis, such biogeochemical feedbacks have been studied for the first time for the Turkish Seas. Porewater and solid-state biogeochemistry were determined in the Northeastern (NE) Mediterranean and Marmara Sea, displaying distinct biogeochemical properties, between March 2018 and July 2019. Sediment porewater diffusive nutrient fluxes were calculated from the obtained core samples in these distinct marine environments. The study results indicated that contribution of porewater diffusive nutrient fluxes to the total nutrient fluxes from sea boundaries surrounding the NE Mediterranean Sea was calculated as 5.8% for phosphate, 12% for nitrate, 19% for ammonium and 22% for reactive silicate, respectively. Porewater nitrate, sulfate and hydrogen sulfide profiles obtained in the Marmara Sea showed that organic matter degradation processes in the upper 20-30 cmbs have occurred by oxic respiration, denitrification and sulfate reduction whilst organic matter decomposition was limited by oxic respiration in the upper sedimentary column in the southern Marmara Sea. The distribution of porewater sulfate, hydrogen sulfide, and major elements throughout the sediment cores obtained specifically from the İzmit Bay, suggested principal biogeochemical and early diagenetic processes such as anaerobic oxidation of methane (AOM), carbonate precipitation, iron reduction, iron sulfide precipitation and low-temperature silicate diagenesis. Furthermore, the biogeochemical cycling of sedimentary phosphorus (P) was studied in the NE Mediterranean, Marmara and Black Seas and the pool of“potentially mobile P”was determined for the studied sites. The study results showed that porewater and sediment biogeochemistry displayed remarkable spatial variability in the studied sites with the maximum concentrations of porewater phosphate, ammonium, reactive silicate, surface sediment organic carbon, nitrogen, phosphorus and total phosphorus measured in the hypoxic Marmara Sea and suboxic/anoxic Black Sea. The decline in the total phosphorus concentrations of all sediment core samples indicated P-mobilization to the overlying water. The pool of“potentially mobile P”varied between 0.023 and 0.148 mol/m2 in the studied sites with the minimum values recorded in the marine environments with highly oxygenated deep waters. The correlation between calculated diffusive nutrient fluxes and the deep waters dissolved oxygen concentrations indicated the redox-dependency on the benthic nutrient dynamics in the NE Mediterranean and Marmara Sea as the lower deep water dissolved oxygen concentration resulted in higher porewater diffusive phosphate, ammonium and reactive Si fluxes. For the ecosystem health of NE Mediterranean and recently deoxygenating Marmara Sea, studying redox dependent benthic nutrient dynamics and organic matter geochemistry are of critical importance to attain Good Environmental Status (GES) for these distinct marine basins.
Benzer Tezler
- Asitlenme, deoksijenasyon ve mikroplastiklerin midyedeki (mMytilus galloprovincialis) fizyolojik etkileri üzerine laboratuvar çalışmaları
Laboratory studies on the physiological effects of acidification, deoxygenation and microplastics in mussel (Mytilus galloprovincialis)
BETÜL DERE
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Biyolojiİstanbul ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BELİVERMİŞ
- Güllük körfezi kıyısal alanlarında su ve sediment kalitesinin mevsimsel izlenmesi
Seasonal investigation of water and sediment quality in the coastal areas of Gulluk gulf
VOLKAN KALEMCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
KimyaMuğla Sıtkı Koçman ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AHMET DEMİRAK
- İstanbul Boğazı'ndaki kirlilik kaynakları ve balıkçılığa etkileri
Sources of pollution in the Istanbul Strait and its effects on fisheries
EMİNE SADIKOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Su Ürünleriİstanbul ÜniversitesiSu Ürünleri Temel Bilimleri Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. H. DİLEK TOPÇU
- İzmir Körfezi'nde modern dinoflagellat kistlerinin dağılımını etkileyen çevresel faktörlerin incelenmesi
Investigation of environmental factors which affect distribution of modern dinoflagellate cysts in İzmir Bay
SERDAR UZAR
- 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
2003
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İ. ETHEM GÖNENÇ