Alıcı ortam sedimentinde oluşabilecek boyar madde kirliliğinin gideriminin araştırılması

Yüzeysel sular insan aktiviteleri ve çevre için büyük önem taşımaktadır. Temel olarak içme suyu olarak kullanılmasının yanında tarım, hayvancılık, sanayi sektörü ve atıksu arıtımında da yüzeysel sulara ihtiyaç duyulmaktadır. Yüzeysel sular çeşitli nedenlerle kirletilmektedir. Su kirliliği, içinde toksik maddeler bulunan atıksuların kontrolsüz bir şekilde yüzeysel sulara deşarj edilmesiyle meydana gelmektedir. Bu kirlilik suda ve su çevresinde yaşayan canlıları kötü yönde etkilediği gibi çeşitli türlerin de yok olmasına yol açmaktadır. Buna ek olarak su kirliliği birçok salgın hastalığın da temel nedeni olarak görülmektedir. Bu nedenle yüzeysel suların kirletilmemesi adına önlemler alınması büyük önem arz etttiği gibi yüzeysel sular kirletildiğinde sularda hangi tepkimelerin meydana geldiği, suların bu toksik maddelere karşı nasıl bir davranış sergilediği ve suların gelen kirlilik yükünü ne kadar taşıyabileceğini de tespit etmek önemlidir. Bilinçsiz ve kontrolsüz şekilde nüfus artışı sanayi ve endüstrilere ihtiyaç oranını arttırmaktadır. Sanayi sektörünün yaygınlaşması da aynı oranda yüzeysel suların kirlilik oranını arttırmaktadır. Günümüzde çeşitli endüstriler atıksularını yönetmeliklere uygun olmayan koşullarda kontrolsüz bir şekilde yüzeysel sulara deşarj etmektedir. Tekstil, deri, kağıt, matbaa ve plastik endüstrileri günümüzde sıkça kullanılan sanayi sektörleridir. Bu sektörlerde ürünlere renk vermek amaçlı boyar maddeler kullanılmaktadır. Boyar maddeler doğal boyar madde ve sentetik boyar madde olarak iki grupta gruplandırılmaktadır. Sentetik boyar maddeler bozulmaya karşı dirençli olduklarından dolayı sanayi sektöründe daha çok tercih edilmektedir. Boyar maddeler arasında metilen mavisi en çok tercih edilen katyonik bir boyar maddedir. Boyar madde içeren atıksular yüzeysel sulara karıştığında çevre ve insan sağlığı tehlike altına girmektedir. Boyar maddeler karaciğer fonksiyon bozukluğu, beyin ve sinir fonksiyon bozukluğu ve kansorejenik etkilere neden olmaktadır. Bu nedenle bu maddelerin yüzeysel sularda nasıl bir etki oluşturduğu, yüzeysel suların dip sedimentlerinde nasıl bir davranış sergilediği, dip sedimentlerin ne kadar boyar madde yükü taşıyabileceğini araştırmak önem arz etmektedir. Bu çalışmada sediment ve boyar madde kirliliği arasındaki ilişki adsorpsiyon prosesi benimsenerek araştırılmıştır. Yüzeysel sular sanayi, endüstri ve evsel atıklarla doğrudan ya da dolaylı olarak kirletilmektedir. Bu da suların çevre ve insan faatliyeleri için kullanımını sınırlamaktadır. Yüzeysel sulara gelen kirlilik yükü sularda zamanla alt katmanlara doğru inmektedir. Kirlilik yüzeysel suların üst, orta ve alt kısımlarında birikebilmektedir. Kirlilik suların çeşitli katlanmanlarında farklı tepkimeler gösterebilmektedir. İçme suyu olarak kullanılan atıksular çeşitli arıtım sistemlerinden geçirilerek insan faaliyeti kullanımına sunulmaktadır. Endüstriler ve sanayi kuruluşları çeşitli kimyasallar kullanmaktadır. Son yıllarda özellikle tekstil, matbaa ve plastik sektöründeki üretim artmıştır. Bu endüstrilerden çeşitli toksik maddeler ve kimyasal atık sular dolaylı ya da direkt olarak çevreye ve yüzeysel sulara deşarj edilmektedir. Bu da yüzeysel sularda büyük kirlilik yüküne neden olmaktadır. Bu kirlilik yükü zamanla yüzeysel suların en alt katmanına kadar inebilmektedir. Böylelikle yüzeysel suların en alt katmanında bulunan sedimentte çeşitli kirlilik yükleri meydana gelmektedir. Sedimentin bu kirliliği yükü ne kadar taşıyabileceği, ne kadarını bünyesinde biriktirdiği ne kadarını tekrardan yüzeysel sulara geri aktardığı, hangi kimyasal tepkimelerin meydana geldiği önemli bir konudur. Bu çalışma ile gelen bu kirlilik yüküne sedimentin uyguladığı davranış adsorpsiyon prosesi benimsenerek incelenmiştir. Sapanca Gölü, Marmara Bölgesinde içme suyu ve sulama gibi ihtiyaçlar için kullanılan en önemli tatlı su kaynaklarından biridir. Göl, çevresindeki yerleşim bölgeleri, sanayi kuruluşları ve karayolundan gelen kirleticiler tarafından kirliliğe maruz bırakılmaktadır. Bu çalışmada göl sedimenti ve gelen boyar madde kirliliğin arasındaki ilişki, sedimentin gelen boyar madde yükünü ne kadar taşıdığı, sedimentin bu kirliliğe karşı ne tür davranışlar geliştireceği adorpsiyon prosesi benimsenerek araştırılmış olup, çalışma göl parametrelerine uygun şartlar altında sürdürülmüştür. Bu çalışmanın konusu kontrolsüzce çevreye salınan boyar maddelerin alıcı ortamda nasıl bir etki oluşturduğunu gözlemlemektir. Ayrıca bu çalışma ile yüzeysel suların alt katmanında bulunan sedimentin ne kadar yük taşıyabileceği, bu gelen kirliliğe karşı nasıl bir tepki gösterdiği incelenecektir. Benimsenen adsorpsiyon prosesi yardımı ile farklı parametrelerin giderim verimini ne yönde değiştiği araştırılacaktır. Bu çalışmada pH, sıcaklık, adsorban miktarı, başlangıç boyar madde konsantrasyonları, temas süresi parametrelerinin adsorpsiyon sürecine etkisi araştırılmıştır. Bu çalışmada amaç sedimentin gelen kirlilik yükünün ne kadarını taşıyabileceğini hesaplamak, göl parametrelerine uygun şartlarda çalışarak suyun ve sedimentin gösterdiği tepkiyi gözlemlemek, sedimentin gelen kirliliğe karşı gösterdiği davranışı incelemektir. Yapılan adsorpsiyon deneyi çalışmaları sonucunda pH 7, 25 ˚C, 0,5 gram adsorban miktarı ve 100 mg/L boyar madde konsantrasyonu ile optimum adsorpsiyon verimi sağlanmıştır. Bu da sedimentin bu şartlarda boyar maddeyi tuttuğu ve yüzeysel sulardan boyar maddeyi indirgediği sonucunu göstermiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda yapılan hesaplamalar ile adsorpsiyon denge verilerinin Langmuir modeline daha uygun olduğu belirlenmiştir Adsorpsiyon kinetik analizlerine göre yalancı birinci dereceye uygun olduğu görülmüştür. Negatif ∆G° değerleri adsorpsiyon işleminin kendiliğinden oluştuğunu ve hesaplanan ∆H° değerinin pozitif olması prosesin endotermik olduğunu göstermektedir. Tüm bu sonuçlar ışığında, gelen kirlilik yükünün optiumum şartlarda sediment tarafından tutulduğu sonucuna varılmıştır.