Türkiye'nin azot bütçesinin belirlenmesi: Dinamik sistemler yaklaşımı

İnsan kaynaklı (antropojenik) faaliyetlerin azot döngüsü üzerindeki etkisi ciddi boyutlara ulaşmış olup çevresel ekosistemler ve insan sağlığı üzerinde olumsuz etkilere sebep olmaktadır. Bu araştırmanın temel amacı; azot taşınımını küresel ve yerel ölçekte anlamak ve kontrol etmek amacıyla Türkiye için ilk defa bir dinamik azot bütçesi modeli geliştirmektir. Tez çalışmasının ilk bölümünde azot bütçesinin başlıca kaynakları belirlenmiş ve elde edilen en erken resmi verilere dayanarak ilgili azot akılarının zamana bağlı eğilimleri hesaplanmıştır. Tarım ve hayvancılık, enerji, atıksu yönetimi, atık yönetimi ve balık çiftlikleri azot bütçesinin en önemli beş bileşeni olarak belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde, dinamik sistem yaklaşımı kullanılarak bu beş antropojenik alt sistem ile ayrı bir çevresel rezervuarlar sisteminden (tarım toprakları, tarımsal olmayan topraklar, atmosfer, tatlı su, deniz ve kıyılar ile yeraltı suyu) oluşan bir dinamik azot bütçesi geliştirilmiştir. Geliştirilen azot modeli valide edilmiş, duyarlılık analizi yapılmış ve simülasyon sonucu hesaplanan alt sistemlerde üretilen antropojenik azot akıları birinci bölümde hesaplanan aynı akılara ait sonuçlar ile karşılaştırılarak sonuçların uygunluğu doğrulanmıştır. Model 2000-2016 yılları arasında çalıştırılarak her alt sistemde üretilen azot akıları ile her bir çevresel rezervuara verilen kümülatif azot miktarları hesaplanmıştır. Ayrıca, 2016-2040 yılları arasında 5 ayrı politikanın reaktif azotun oluşumunu, dağılımını ve çevresel rezervuarlarda birikimini araştıran bir senaryo analizi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar; tarım ve hayvancılık faaliyetlerinin Türkiye'nin azot bütçesine en çok katkıyı yapan kaynaklar olduğunu ve fosil yakıt kullanımının ise ikinci en büyük katkıyı yapan faaliyet olduğunu göstermektedir. Azot akılarının yıllara göre eğilimi incelendiğinde, tahılların topraktan en çok azot alan bitki grubu olduğu ve tarım ve hayvancılık sektöründeki en yüksek azot salımının sığır yetiştiriciliğinden (hayvan gübresi) kaynaklandığı görülmektedir (2017 yılı itibariyle 1270 kiloton). Enerji alt sisteminde; 1970-2016 yılları arasında NOx emisyonları 6,6 kat (202.38'den 1328.29 kilotona) ve N2O emisyonları ise 1,8 kat (1.61'den to 2.83 kiloton) artmıştır. 1994-2018 yılları arasında atıksu yönetiminden çevresel rezervuarlara verilen azot miktarı iki katına çıkarken (60'tan 114 kilotona) atık yönetiminde vahşi depolama sonucu oluşan sızıntı suyundan gelen azot miktarı ise yarıya inmiştir (3195'ten 1438 tona). Balık çiftliklerinde su ekosistemlerine bırakılan azot miktarı ise 2000-2018 yılları arasında 4,5 kat artmıştır (6382'den 28443 tona). Model simülasyon sonuçlarına göre, tüm hayvan gübresindeki azotun (otlatma ve hayvan gübresi yönetimi sırasında) %42'si ile kimyasal gübrede bulunan azotun %13,5'i bitkiler kullanamadan çevresel rezervuarlara dağılarak kaybedilmektedir (gaz emisyonları şeklinde, yüzey akışı, topraktan yeraltı suyuna sızma ve buharlaşma yolu ile). Tarım toprakları için yıllık net azot fazlası dalgalı bir eğilim göstermekte olup 2016 yılı için 22,2 kg/ha olarak hesaplanmıştır. Simulasyon süresi sonunda çevresel rezervuarlar arasında en çok reaktif azot atmosfer stoğuna salınmış olup en fazla katkı NH3-N formunda (9 milyon ton) ve sırasıyla NO2-N (5,4 milyon ton) ve N2O-N (0,7 milyon ton) fromunda olmuştur. NH3 emisyonları en çok tarım ve hayvancılık faaliyetleri sonucu oluşurken NO2 emisyonları ise en çok enerji üretiminden salınmaktadır. Geliştirilen dinamik azot bütçesi modeli hem model elemanlarında hem de parametrelerde değişikliklere izin veren bir esnekliğe sahip olup diğer ülkeler için de bir örnek teşkil etmektedir.