Uluabat Gölü çevre jeokimyası

Abstract

Uluabat Gölü Marmara Denizi'nin 15 km güneyinde ve Bursa'nın 30 km batısında yer alan bir tatlı su gölüdür. Yapısal jeoloji bakımından tektonik bir göl olan Uluabat Gölü, organik çevrim göz önüne alındığında ötrofik göller, fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre ise kırıntılı göller sınırında değerlendirilmiştir. Gölün yakın çevresindeki jeolojik istif tabandan tavana doğru Paleozoyik yaşlı Serkedere metamorfitleri, Mesozoyik yaşlı bazik volkanikler, metadetritik radyolaritler, sığ deniz çökelleri ve kireçtaşlanndan oluşan sedimanlar, kumtaşı, radyolarit, grovak ve çörtle birlikte bazik-ultrabazik kayaç grubu, daha sonra Senozoyik yaşlı Çataldağ graniti ile karasal çökellerden oluşmaktadır. Uluabat Gölü Miyosen sonrası tektonik aktiviteye bağlı olarak çek-ayır havza tipindeki bir ortamda faylara bağlı olarak oluşmuştur. Yapılan batımetrik harita ve kesitlerden gölün Kuzey ve Güney kıyılarının orta kesimlere göre daha derin oldukları görülmüştür. M. Kemalpaşa Çayı vasıtasıyla göle aşın miktarda askıda katı madde ve detritik malzeme taşınması, gölün son derece sığlaşmasına, dolayısıyla suyun sıcaklığının artmasına, çözünmüş oksijenin azalmasına ve gölde aşın miktarda alg ve diğer bitkilerin çoğalmasına neden olmuştur. Alg populasyonunun artması nedeniyle, bitkilerin fotosentezi için gerekli olan CO2 bikarbonat iyonunun aynşmasıyla sağlanmakta, dolayısıyla bikarbonat iyonu azalıp, karbonat iyonu artış göstermektedir. Karbonat ve bikarbonat değerleri arasındaki yüksek. negatif korelasyon bunu açıkça göstermektedir. Göl suyu genel olarak alkali karakterde olup, pH özellikle gölün kuzey kesimlerinde artarak yer yer 10 dan büyük değerlere ulaşmaktadır. pH değerlerinin bu denli yüksek oluşu, özellikle ağır metallerin çözünmesinden çok çökelmesine sebep olmuştur. Yapılan kimyasal analizlerde ağır metal iyonlarının sediman ve askıda katı maddede birikmesi bunu kanıtlamaktadır. Ayrıca göl suyunda fotosentez olayının gerçekleştiğini de açıkça ortaya koymaktadır. Elektriksel iletkenlik ve toplam çözünmüş madde miktarı değerleri gölün güney kesimlerine doğru artarken çözünmüş oksijen kuzeydoğusuna doğru artmaktadır. Göl ve gölü besleyen M. Kemalpaşa Çayı sularında toprak alkali elementler alkali elementlerden, bikarbonat+karbonat iyonları da klor+sülfat iyonlarından fazladır. Göl ve nehir suyundaki katyonlar konsantrasyon değerlerine göre; Mg>Ca>Na>K>B>Si şeklinde sıralanırken, anyonlar ise HCO3- C03>S04>C1>F>N03 şeklinde sıralanmaktadır. Gerek göl, gerekse akarsu kimyasının kayaç ayrışmasının kontrolünde olduğu, sudaki iyon aktivitelerine bağlı olarak kalsit ve dolomit çökeliminin gerçekleşebileceği, buna karşın sülfat minerallerinin ise çözünebileceği anlaşılmaktadır. Sudaki sodyum değerleri belirgin bir biçimde gölün batısına doğru artış göstermektedir, çünkü zaman zaman Uluabat xvii Çayı ters akmakta ve göle nispeten tuz oranı yüksek su girişi olmaktadır. Ca ve Mg iyonları Jura yaşlı kireçtaşlannın büyük alanlar kapladığı güney kesimlerine doğru artış göstermektedir. Çözünmüş silis miktarı oldukça düşük konsantrasyonlardadır. Uluabat Gölü sularındaki bor konsantrasyonu 0.239 mg/1 ile 1.15 mg/1 arasında değişmekte ve gölün boşaldığı Batı ucuna doğru artmaktadır. M. Kemalpaşa Çayı'nın Orhaneli kolu üzerindeki Kestelek bor tuzu yatakları işletmesinin menba tarafında 0.68 mg/1 olan bor, mansab tarafında 1.37 mg/1 ye yükselmektedir. Bu nedenle göl suyundaki çözünmüş borun, Orhaneli ve Emet çaylarına çok yalan olan kolemanit işletmelerinden kaynaklandığı düşünülmektedir. Bor elementinin mobilitesi yüksek olup suyun asiditesinden etkilenmediğinden gerek akarsu gerekse göl suyunda belirgin bir trend göstermemektedir. Ancak çözünmüş bor ile sodyum değerleri arasında bölgesel olarak benzerlikler tespit edilmiştir. Bu bor konsantrasyonu ile tuzluluk arasında yakın bir ilişki olduğunu ortaya koyar. Çözünmüş borun az olmasına karşın dip sedimanlanndaki bor konsantrasyonu 30 ppm'e kadar yükselmektedir. Bor elementinin dip sedimanlannda fazla olması tamamen organik madde ve illit minerallerinin boru bağlamasından kaynaklanmaktadır. Klor konsantrasyonu M. Kemalpaşa Çayı sularında yüksek değerlerde iken göl suyunda belirgin bir biçimde azalmaktadır. Bunda dip sedimanlannda ve askıda katı madde içerisindeki pozitif yüklü demir ve alüminyum oksit/hidroksitlerinin negatif yüklü klor iyonunu güçlü bir şekilde bağlamasının etkisi olmuştur. HCO3+CO3 değerlerinin Mg ve Ca ile aralarındaki yüksek pozitif korelasyon, bu iyonların karbonatlı kayaçlann ayrışmasına bağlı olduğunu ortaya koymuştur. M. Kemalpaşa Çayı nda sülfat değerlerinin göle ulaştığında düşüş göstermesi, sülfatın gölde sülfat indirgeyen bakteriler tarafından indirgendiğine işaret etmektedir. Uluabat Gölü ile dünyadaki bazı göller su kimyası açısından karşılaştırılmış, sonuçta Uluabat Gölü'nün toplam çözünmüş madde (TÇM) ve potasyum açısından Erie ve Ontario göllerine, sodyum açısından Malawi, Ontario ve Erie göllerine, kalsiyum açısından Malawi gölüne, klor ve bikarbonat açısından Malawi ve Michigan göllerine benzediği anlaşılmıştır. Göl suyunun buharlaşma kalıntısında yapılan kimyasal analizlerde, Al ve bazı ağır metal değerlerinin Fe>Mn>Cu=Pb>Zn>Ni>Cr=Mn>Al=Ti şeklinde sıralandığı görülmüştür. Göl suyunda ppb mertebesindeki Fe, Ni, Cu ve Pb gibi ağır metal iyonlarının konsantrasyonu doğal sular ortalamalarından yüksektir. Mn, Zn, Ni ve Cu gibi ağır metal iyonları ise organik madde bakımından zengin, kil mineralleri bakımından fakir olan askıda katı maddede konsantre olmuştur. Fe, Cr, Pb, Co, As, Ba ve V gibi diğer ağır metal iyonları ise dip sedimanlannda konsantre olmuşlardır. Yapılan istatistiksel hesaplamalarda askıda katı maddede orta-kuvvetli derecede Zn ve Ni kontaminasyonu olduğu belirlenmiştir. Uluabat Gölü ve M. Kemalpaşa Çayı sedimanlarının mineralojik bileşimi hem binoküler, hem de X-ışınlan incelemeleriyle ortaya konmuştur. Binoküler mikroskop incelemelerinde Uluabat Gölü sedimanlarının kuvars + amfibol / piroksen + klorit + gröna + epidot + hematit + manyetit + güncel kafadan bacaklılara ait kavkı bileşiminde olduğu, M. Kemalpaşa Çayı sedimanlarının ise biraz farklı olarak kuvars + amfibol / piroksen + klorit + gröna + epidot + hematit + manyetit + rutil + turmalin'den meydana geldiği görülmüştür. X-ışınlan difraksiyonu ile yapılan incelemelerde Uluabat Gölü yüzey sedimanlannda kuvars + feldspat + smektit + klorit + muskovit + illit olmasına karşın karot sedimanlannda ve akarsu örneklerinde xviii bunlara kalsit ve dolomit minerallerinin eşlik ettiği belirgin bir biçimde ortaya çıkmıştır. Dip sedimanlannm jeokimyasını, kimyasal parametrelerin sediman tabakasının derinliği boyunca değişimini ve ağır metal kontaminasyonunu ortaya koymak amacıyla gölden sistematik olarak alınan 15 cm uzunluğunda 16 adet karot sediman örneklerinin majör, minör ve iz element içerikleri aletsel analiz teknikleriyle ortaya konmuştur. Bunun için 15 cm lik karot örnekleri 5 er cm lik dilimlere ayrılmış ve her birinin kimyasal parametreleri ayrı ayrı incelenmiştir. Si, Mg, Na, K, B, ve toplam organik karbon (TOC) değerlerinin derine doğru azalırken Ca, Sr, Fe, Mn, Ni, toplam karbonat ve kızdırma kaybı (KK) değerlerinin derine doğru arttığı saptanmıştır. Diğer yandan Al, Ti, P, Ba, V, Cd, As, Pb, Cu, Co, Cr değerlerinin ise genelde derine artmakla birlikte karot sediman tabakasının orta kısmında daha çok konsantre olduğu görülmüştür. Ayrıca sedimanlardaki tüm parametrelerin göldeki yanal dağılımları Surfer programında Kriging yöntemiyle haritalanmıştır. Buna göre, Na2Û ve SİO2 değerlerinin gölün batısında, T-CO3, Cu ve KK değerlerinin kuzeyde, Zn, Pb ve Fe2Û3 'in güneydoğuda, AI2O3 ün kuzeydoğuda, CaO'in kuzey ve güneyde, MgO'in kuzeydoğu ve güneybatıda, Ni, Cr, Co, P2O5, TİO2, K20 ve Coıg 'un kuzeybatı ve güneydoğuda, Mn'm ise gölün güney kesimlerinde konsantre oldukları görülmüştür. Dip sedimanlannm ağır metaller açısından ne derece kontamine olduğunun belirlenmesi amacıyla Jeoakümülasyon İndeksi, Sediman Zenginleşme Faktörü ve metal/ Al oranlan gibi sınıflamalar kullanılmıştır. Jeoakümülasyon indeks- tasnifine göre, Uluabat Gölü dip sedimanlannda orta derecede Ni ve As kirlenmesi (kontaminasyonu) belirlenmiştir. Sediman zenginleşme faktörü sınıflamasına göre yapılan değerlendirmelerde ise Cr dışında Ni, Pb, Zn, Cu, Mn ve Co elementlerinin sediman tabakasında zenginleştiği sonucuna vanlmıştır. Doğu-batı ve kuzey-güney yönlerindeki profillerde Metal/ Al oranlan kullanılarak yapılan değerlendirmelerde, doğudan batıya ve kuzeyden güneye doğru tüm ağır metallerin metal/ Al oranlannda artış gözlenmiştir. Göl suyu ve dip sedimanlannda analizi yapılan parametrelerin birbirleriyle olan ilişkilerini ve gruplaşmalannı jeoistatistiksel olarak ortaya koymak ve yorumlamak amacıyla SYSTAT 5.01 programı altmda Cluster analizi ve PCA analizleri uygulanmıştır. Su örneklerine ait verilere uygulanan Cluster analizinde suda hakim olan bileşenlerin bir grup, B ve F gibi uçucu bileşenlerin de ayn bir grup oluşturduktan görülmüştür. Dip sedimanlannm cluster analizinde ise 3 ayn gruplaşma dikkati çekmiştir. İlk grupta Mn, Ni, Cr, Pb ve Zn gibi ağır metal iyonlanmn, Ca, toplam karbonat ve organik karbonla birlikteliği belirgindir. İkinci grupta ise Si, Na ve K gibi litofil elementlerin kendi aralannda bir grup oluşturduklan müşahede edilir. Üçüncü olarak Fe, Ti, Cu gibi siderofil elementlerin Al ve Mg ile bir cluster grubu oluşturduğu saptanmıştır.

Lake Uluabat, a fresh water lake, is situated at 15 km south of the Marmara Sea and 30 km west of Bursa city. In structural geologic point of view, it is categorized as tectonic lake. It can also be named as eutrophic lake based on organic cycle, and detritic lake due to its physical and chemical characteristics. The surrounding geologic formations, from bottom to top, comprise Paleozoic Serkedere metamorphic units, Mesozoic units including basic volcanic rocks, meta-detritic radiolarite, shallow sea sediments, limestone, sandstone, greywacke and chert, and Cenozoic granite and terrestrial sediments. The lake had formed in a pull-apart basin depending on normal faults. Bathymetric map and cross sections of the lake indicate that northern and southern coasts of the lake is deeper compared to central parts. Excessive suspended solids and detrital materials, which have been carried by the stream of M. Kemalpaşa, have caused an increase in water temperature, and plant and algal population, a decrease in dissolved oxygen level and depth of lake water. Because of increasing of the algal population, the carbon dioxide required for photosynthesis of plants is mostly provided by the decomposition of bicarbonate ion and therefore the quantity of carbonate ion increases depending on the decrease of bicarbonate ion.. High negative correlation coefficient between carbonate and bicarbonate values clearly proves this fact. In-situ measurements suggest that the lake water is considerably alkaline, and the pH values increase towards northern parts of the lake and reach higher pH values exceeding 10. The chemical data of core sediments and suspended matter revealed that the high pH values caused especially precipitation of the heavy metal ions rather than their dissolution. The values of electrical conductivity and total dissolved solids increase southward while dissolved oxygen values increase northeast side. In both lake and the stream of M. Kemalpaşa waters, the contents of alkali earth elements and weak acid anions are higher than alkali and strong acid anions. Cations in the Uluabat lake waters, from higher to lower, arrange in order as Mg>Ca>Na>K>B>Si and anions as HCO3 - C03>S04>C>F>N03. Taking into consideration the ionic activities of elements, the lake and the stream of M. Kemalpaşa waters are significantly controlled by rock alteration, and calcite and dolomite may precipitate but sulfate minerals will dissolve within the lake and the stream of M. Kemalpaşa waters. Dissolved sodium content apparently rises towards the west direction of the lake. This may have resulted from anopposite flow of the Uluabat stream having relatively higher salt ratio. The concentration of Ca and Mg cations exhibit an increase at southern parts of the lake where Jurassic limestone units cover very large areas. Dissolved silica was measured in quite low quantities. Boron concentrations of the lake water ranges between 0.239