Effects on the transportation of pollen grains and inorganic particles in sedimentological processes
Sedimentolojik süreçlerin polen tanelerinin ve inorganik parçacıkların taşınması üzerindeki etkileri
- Tez No: 878578
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DEMET BİLTEKİN, PROF. DR. ÖZCAN KALENDERLİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Jeoloji Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Geological Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yer Sistem Bilimi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 75
Özet
Taşınan veya taşınma ortamındaki maddeler yüksek potansiyel enerjiye sahip olduklarında birbirlerinin akış yönünü, çökelim özelliklerini değiştirirler. Akış hareketi sırasındaki sürtünme ve aşınmalar ayrımlaşma sınırlarında artıp şekilsiz ya da azalıp laminar blok akıntılar halinde düzenli olabilmektedir. Ayrıca bu akışın içinden geçtiği ortamın kendisi başka bir akış rejimidir ve yerkürenin daha büyük ölçekteki fiziksel kuvvetlerinin etkisi altında olduğu başka bir ayrımlaşma zonudur ve kendine ait fiziksel kuvvetleri oluşturabilir. Taşıyıcı ortamlar, karakteristik mevsimsel ya da döngüsel süreçlerinde enerji kazanan katılar, sıvılar (akışlar), gazlar (atmosfer) veya bunların kombinasyonlarıdır. Gazlar ve sıvılardaki fiziksel kuvvetlerin türüne bağlı olarak, materyalin taşınması düzensiz katmansız veya katmanlı laminer akış, katılarda yerçekimi altında sürünen hareket, yoğunluk akışı şeklinde heyelan veya ayrık kütle kayması veya tamamen ayrık granüler yani parçacık yer değiştirmesi şeklinde gerçekleşir. Sedimanter süreçlerde ayrıca derinlik ve basınca bağlı çökelimi etkileyen CaCO3 erime zonu veya daha derin bölgeler icin çözülen elementlerin yeni bağlayıcı ortam sınırı olacak ikincil fiziksel etkilerde söz konusudur. Benzeri çoklu işleyişler içinde askıda bulunan sedimanter maddenin bağıl ölçeklerde ilk etkilendiği veya yönlendirildiği etken konusunda pek çok bilimsel problem ortaya çıkmaktadır. Bu kuvvetlerin türlerine göre bireysel etkilerini araştırmak için laboratuvar ortamında hassas itme seviyelerinde uygulanan farklı türdeki kuvvetlerin, doğal ortamdaki etkileşim kaosunu ortadan kaldırarak hem sedimanter malzemeye hem de taşıyıcı ortama ayrı uygulanması gerekmektedir. Su içinde askıda bulunan malzemenin manyetik özellikleri, uyarılarak araştırılırken suyun kendisinin içinde askıda bulunan malzemeden daha fazla benzeri tepkiler verebilecegi unutulmamalıdır. Sedimanter parçacıklar inorganik ve organik kökenli olarak ikiye ayrılır. Bu malzemeler normal şartlarda kil veya kum boyutunda olmalarına rağmen sedimanlarda doğrudan kendilerinin ya da ikincil olarak hapsettikleri materyaller ile gösterge elementlerinin kurdukları kimyasal ya da fiziksel bağlar ile tabakalarda kaydedilmesine neden olurlar. Sedimanter havzadaki biyotürbasyon gibi çökelmiş malzemenin taşınması veya yeniden süspansiyona alınması sırasında bölgeye yönelik yardımcı gösterge elemanlarının ve ana gösterge elementlerinin yerlerini değişmesi dünyanın kaotik doğasını göstermektedir. İndikatör elementler su akıntıları ve inorganik veya organik maddelerle birlikte çökeldikleri için akıntı analizi, bioturbasyon derinliği ve değişimleri hakkinda bilgi yoksa geriye dönük element analizi yorumları zorlaşmaktadır. Bu durumlar üzerine etkileri çok fazla araştırılmamış olan atmosferik elektrik alan ya da kapasitif elektrofiziksel kuvvetlerin az ya da çok potansiyel farklarla etkileşimine ait bilimsel problemlerinin varlığı durumu daha da güçleştirir. Killerin tabakalarında iken değişen şartlarla farklı kil mineraline dönüşümü bilinen bir durumdur, taşıma ortamı veya taşınan parçacıklar üzerindeki kimyasal ve fiziksel etkiler genellikle farklı termal ya da tuzluluk içeren bölgelere göre değişmektedir. Ayrıca bu kuvvet kaynaklarının kökeni yıl boyunca çok farklı düzen ve etki yoğunluklarında inorganik veya biyojenik etkenlerden geldiğinde bol miktarda lamina yani mm ölçeğinde katmanlar oluşturabilmektedir. Soda göllerine örnek verecek olursak, Van Gölü'nde yıl içerisinde ikiden fazla lamina oluşumunu ve tezin polen - sodalı su sedimanter yağış birikim deneyi sonuçlarından alınan hızlı polen çökelimi değerleri benzer nedenlerden kaynaklanabilir. Deneyler arasında yüzeyden tabana en hızlı polen çökelimi soda içeren sudan elde edildi. Polenler, sodalı su hariç 4 ila 6 gün sonrasında kısmen çökelmiş ve kalanları su yüzeyinde bulunmuştur. Klor içeren deney kabındaki suda yüzen biyofilm oluşmadı ve polen bu deneyde en hidrofobik davranışı gösterdi. Sodyum klorürlü suyun içinde klor elementi bulunmasına rağmen bu tip deneyde yüzey hidrofobik davranışı klorlu tatlı su deneyindeki kadar olmadı ve bu tuzlu suda biyofilm oluştu. Saf su içeren deney kabında yüzeyde en homojen dağılmış polen biyofilminin oluştuğu ve en az hidrofobik yatay hareketin olduğu bu deneyde gözlenmiştir. Statik elektriğin etkisini sorgulamak için PVC ve PET plastik kaplarda hem de cam kaplarda tekrarlanan yüzdürme deneylerinde kap hammaddelerinden bağımsız olarak aynı sonuçlar elde edildi. Polenin suya düştükten sonra statik elektrikten etkilenmediği anlaşılmıştır. Ebonit cam ve pleksiglas ile yapılan statik elektrik deneylerinde polenden herhangi bir reaksiyon elde edilememiştir. Fakat polenler cam kap içerisinde yüksek turbulanslı havada serbest sürüklenmeye bırakıldığında cam ve pleksiglas çubuklara hareket etmişlerdir. Sedimantasyonun dikey eksenindeki katmanlar arasında element yer değiştirmeleri meydana gelir. Depremler sırasındaki P-dalgası girişimleri, çökeltilerdeki parçacıkları dolayısıyla elementleri gözenek suyu (sıvılaşma) yoluyla veya doğrudan mekanik olarak taşıyabilir. Örneğin polen tanelerinin havadaki hareketleri sırasında birbirleriyle olan etkileşimleri ve atmosferden gelen etkileşimler söz konusu iken, havada uçan arıların pozitif yük kazandığı anlaşılmış Erickson (1975) ve buna bağlı olarak da şu anlaşılmıştır; arıların biyolojik polen tutturma hariç diğer bir taşıma yöntemi olarak statik elektrik çekimiyle bitkideki negatif yüklü polenleri toplayıp taşıyabilmektedirler. Değişen atmosferik elektrik ve taşıyıcı rüzgar yönleri girişimsel olarak birbirini etkilemektedir. Ayrıca bu kuvvet kaynaklarının kökenleri inorganik veya biyojenik aktüatörlerden gelebilir ve çevredeki ortamı zaman göreceli olarak erezyona uğratıp belli elementleri taşırlar ya da çökelmeleri icin uygun işlev görürler. Inorganik ve organik kökenli Ca elementi için örnek verirsek, organizma ilişkili ya da inorganik mekanizmalar ile sediman kayıtlarında yerini alır. İnorganik kökenli olarak volkanizma ya da plutonik kayaçlarının aşınması havada ya da suda taşınmasının yanında bitki artıklarından algler, bakteriler ya da diğer organizmaların yaşam faliyetleri sırasında ve ölümleri sonucunda biomat kalıntıları ve fiziksel kuvvetlerin etkisinde her aşamada kayıtlara katkısı değişebilir. Okyanusda belli bir derinlikten sonra CaCO3 ün erimesi ve deniz suyuna karışması fiziksel etkiler nedeniyle (UV ışığı, asitlik CO2 sıcaklık ve basınç parametrelerine bağlı) oluşmaktadır (CCD sınırı). Akıntı yönü gibi basit bir fiziksel kuvvetin sedimantasyonda etkili olması, canlı vücudunda ya da sedimanlarda kalsiyum (Ca) birikimini etkiler. Bu tezin elde ettiği diğer bir sonuç ta polenlerin literatürde yaygın olmasa da polenlerin yayıldığı dönemden sonra Ca elementinin sedimanlardaki artışı olgusudur. Buna Ca elementinin polende bulunması Kuang (2014) Acar (2021) ve polen germinasyonu için gerekli olması Brewbaker (1963) ve germinasyon ağlarının bakteriler ve canlılar için besin ve taşıcı görev alarak sudaki +2 değerlikli Ca elementinide alarak germinasyon kalıntılarında Ca zenginleşebileceğini gösteren polen biomatının XRF element taramaları Acar (2021) destek olmaktadır. Böylelikle polen kalıntılarının bolca bulunduğu seviyelerde klastik girdi ya da inorganik kökenli Ca elementi azlığı olsa da biyojenik kökenli Ca element artışı Joannin et all (2013) çalışmasında görülmektedir. Küçük ve sayıca fazla organizmaların fazlalığı ya da artışı deniz suyundaki sıcaklığı, ışık geçirgenliğini ya da Ca elementi ve CO2 moleküllerinin yalıtılmasına neden oldukları için mercan kalsifikasyonunu yani koloni büyümesini su asidifikasyonundan daha fazla yavaşlatabileceği Isaak (2024) tartışılmaktadır. Tüm bu hassas dengelerin yanında atmosfer elektrik alanı ya da magnetotaktik bakterilerin yer manyetik alan yönüne uyumlu magnetik mineral kalıntıları bırakmaları gibi büyük ölçekli fiziksel kuvvetlerin etkileşimleri ile partiküllerin sedimanter süreçlerde aldığı roller dahada karışık hale gelmektedir. Paleontoloji ya da güncel biyoloji ile ilgili multidisipliner yaklaşımları buluşturan diğer örneklerse elektrik alanda ağları gergin bir şekilde göç eden örümcekler ve göl kıyılarındaki sazlıklara mekanik yıkıcı güçler olarak topluca inip ağırlıkları ile çökerten sığırcıklar ve normalden fazla organik beslemeye neden olarak göl çökeltilerini anoksik ortama getirebilme durumlarıdır, Olsun et al (2024). Uygun şartlarda hem polenler hem de killer günlerce hem havada hem de suda çökelmeyebilir. Tüm bu mekanizmalar araştırılmaya devam ederken, geçen yüzyılda yapılan araştırmalardan elde edilelen sedimanter parçacık taşınması ile ilgili bilgiler ile son 20 yılda elde edilen bilgiler hala yer manyetiği ya da elektrik alanı ile sedimanter süreçlerle ilgili bilinmeyelere tam bir cevap olabilecek kesinliğe ulaşmamıştır. Tezde yapılan bir kısım deneylerde (elektrik alan ve elektrik akış) dinlenmiş yani üzerlerindeki fazla elektrik yükünü topraklama yolu ile kaybetmiş kil ve polen kullanılmıştır. Statik elektrik etkileşimleri uygulandığında polenler ve manyetik mineral barındırmayan göl çökellerinin killerinin hareket yönlerinde sapma ya da durağan halden hareket haline geçiş gözlemlenmemiştir. Deneylerde statik elektrik potansiyel artışı ile yani türbülansta aktifleştirme ile hava akımında yüklenen polenler ve kil boyutlu malzeme pleksiglas çubukla hareket etmiştir. Bu pozitif yük, doğal ortamda bitkinin topraklı olması nedeniyle ona bağlı negatif yani yük eksikliği durumundaki polen tanelerini çeker. Arıların havada atmosferik koşullara göre pozitif yük kazanabildikleri anlaşılmıştır. Bu tez doğrudan arıların bu özelliklerini araştırmamıştır fakat arı kanatlarının hava ile yaptığı sürtünme sonucunda uçtukça pozitif yük alabileceği konusunda yukardaki destekleyici bilgelere ulaşmıştır. Statik elektriğin yalıtılmış arayüzlerde potansiyel farkı dengelemek için yaptığı ani akışın temel etkisinden kaynaklanan bu çekim, arıların poleni nasıl verimli bir şekilde topladığını açıklamaktadır. Bu, atmosferdeki değişen elektrik alanları ile poleni taşıyan rüzgarın yönü arasında potansiyel bir etkileşime işaret etmektedir. Bu etkileşimleri anlamak, ekoloji ve tarımdan atmosfer bilimine kadar çeşitli alanlar için gereklidir. Ek olarak göl ve deniz killeri ile polenlerin birbirlerine göre ve gelecekte süreç etkileşimlerini inceleyen çalışmalara örnek ve bir bağlam olması açısından X ışını element analizleri yapılmıştır. Polen ve kil türlerinin analizleri İTÜ EMCOL ve Paleobotanik-Paleontoloji laboratuvarlarında ITRAX marka X-ışını floresans element tarama yöntemi kullanılarak yapıldı. Polenlerin ve kuru kil tozlarının elektrik alan deneyleri ise, partiküllerin yüksek gerilim oluşturucu kutuplar arasında hızla dizilip ara mesafedeki tüm alana dağılmış homojen direnç yapısını bozucu şekle gelerek alan dağılımı yerine direk hatta dengesiz elektrik akışına sebebiyet verebileceği için geliştirilmeye devam etmektedir.
Özet (Çeviri)
Sedimentary particles can be inorganic or organic origin. While these materials are the size of clay or sand, the environments they are transported in are solid, liquid, gases or their mixtures. These sedimentary particles, no larger than grains of sand or clay, come from both inorganic and organic sources. Remarkably, they travel with forces that propel them through a surprising variety of environments, not just water or air, but also solids, and even mixtures of these states. Their transportation takes place in the form of creep movement under tectonics or gravity in solids, laminar flow, density flow, or discrete partial bulk or fully discrete granular, depending on the types of physical forces in gases and liquids. These forces, originating from inorganic or biological sources as same as particles, act on the particles with or without significantly altering the surrounding environment. For example, while the interactions of pollen grains with each other during their movements in the air and the interactions coming from the atmosphere are in question, today it has been understood that the bees flying in the air have gained a positive charge and accordingly, they collect and carry the pollen with a negative charge in the plant by static electricity attraction. Secondly atmospheric electric and other carrier environments such as wind, water, density currents understanding these interactions between themselves is essential for various fields at natural sciences.
Benzer Tezler
- Ankara atmosferi polen ve küf alerjenlerinin burkard ve yüksek hacimli hava örnekleyicisi ile izlenmesi
Monitoring of pollen and mold allergens in atmosphere of Ankara province by using burkard and high volume air sampler
AYDAN ACAR ŞAHİN
Doktora
Türkçe
2019
Allerji ve İmmünolojiAnkara ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NUR MÜNEVVER PINAR
- Ayçiçeğinde kullanılan tohum ilaçlarının bal arılarına olan etkilerinin belirlenmesi
Determination on the effects of seed treatment used in sunflower on honey bee
FADİME CİVLEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
ZiraatAydın Adnan Menderes ÜniversitesiBitki Koruma Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAFER TURGUT
- Cevizlerde çiçek tozlarının rüzgarla taşınması üzerinde araştırmalar
The Transportation of walnut pollens by winds
VELİ ERDOĞAN
- Babadağ (Fethiye) çevresinde doğal ortam ve insan ilişkileri
Natural environment and human relations around babadağ (Fethiye)
SÜLEYMAN TOMBAK
- İç ortam havasından biyoaerosol giderimi için enzim katkılı antibakteriyel nanolif filtrelerin geliştirilmesi
Development of enzyme-doped antibacterial nanofiber filters for bioaerosol removal from indoor air
BURÇİN BAŞŞAHİNOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA YÜKSEL İMER