Sarıseki?Dörtyol yöresi topraklarında ağır metallerin yersel dağılımının jeoistatistiksel yöntemlerle belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, fazla miktarda sanayi tesisleri ve yoğun bir trafik akışı olan Sarıseki-Dörtyol arasında kalan bölgede yer alan topraklardaki toplam ve bitkilerce alınabilir ağır metal konsantrasyonları belirlenmiş ve bu metallerin yersel dağılım haritaları oluşturulmuştur.Çalışma alanında, değişken mesafeli (0.5, 1 ve 2 km) gridler oluşturulmuş ve gridlerin kesim noktalarından (51 nokta) ve iki farklı derinlikten (0-5 ve 5-20 cm) toplam 102 adet toprak örneği alınmıştır. Örnekleme noktalarının UTM sistemine göre coğrafi koordinatları GPS cihazı ile belirlenmiştir.Alınan toprak örneklerinde pH, elektriksel iletkenlik (EC), organik madde (OM), bünye, toplam ve alınabilir ağır metal (Cd, Co, Cr, Cu, Pb, Zn, Mn, Fe, Ni) analizleri yapılmıştır.Araştırma konusu topraklara ait bütün tanımlayıcı istatistik analizleri (ortalama, en düşük ve en yüksek değerler, standart sapma, varyasyon katsayısı, çarpıklık, basıklık vb.), tüm toprak özellikleri ve ağır metaller için hesaplanmıştır. Araştırma alanı topraklarında ağır metal içeriklerinin yersel dağılımının belirlenmesinde ve haritalanmasında, Jeoistatistiksel yöntemler kullanılmıştır.Toprakların pH değerleri 7.44-8.45, EC 105.1 - 2610.0 µS/cm, OM içerikleri % 1.47-19.06, kum içerikleri % 20.25 ? 84.79, silt içerikleri % 6.30- 39.96, kil içerikleri ise % 4.34 - 53.56 arasında değişmiştir.Toplam ve bitkilerce alınabilir ağır metal içeriklerinin büyük bir kısmı normal dağılım göstermemiştir. Normal dağılım göstermeyen veri setlerine, Jeoistatistik analizlerden önce, logaritmik veya karekök dönüşümler uygulanmıştır. Ağır metallerin toplam ve bitkilerce alınabilir içerikleri için en uygun variogram modellerinin küresel ve üssel olduğu belirlenmiştir. Noktaların ilişkili olabileceği maksimum uzaklığı gösteren etki aralığı değerleri ise toplam ağır metaller için 1890- 31100 m, bitkilerce alınabilir metaller için 830-47430 m arasında değişmiştir.Hesaplanan ortalama jeobirikim (Igeoac) değerlerine göre; her iki katmandaki topraklar Cd ve Ni metallerince kısmen-yüksek derecede kirlenmiş (4. sınıf), Cr açısından ise kısmen kirlenmiş sınıfına (3. sınıf) girmiştir. Pb kısmen kirlenmiş-kirlenmemiş sınıfına (2. sınıf), ayrıca alt katmandaki toprakların Co ve üst katmandaki toprakların da Zn ile kısmen kirlenmiş-kirlenmemiş sınıfına (2. sınıf) girdiği belirlenmiştir. Her iki katmanda Cu, Fe ve Mn kirlenmemiş sınıfında (1. sınıf) yer almıştır.Ağır metallerin alınabilirlik sıralaması büyükten küçüğe doğru Cd> Pb > Zn > Cu > Co > Mn >Ni >Fe=Cr şeklindedir. Ağır metaller toplam içeriklerine göre, çalışma alanındaki kirletme düzeyi çoktan aza doğru Ni > Cd > Cr > Pb > Zn > Cu > Co > Fe > Mn şeklindedir.

In this research, total and available heavy metal contents of the soil in Sarıseki-Dörtyol district which has a lot of industrial establishing and heavy traffic were determined and spatial distribution maps of these metals were made.In the research area, variable distance grids (0.5, 1.0 and 2.0 km) were established and a total of 102 soil samples were collected from two different soil depths (0?50 and 5?20 cm) at intersections of these grids (total of 51 point). The geographical coordinates of sampling points in Universal Transverse Mercator System were determined with the help of global positioning system receiver (GPS).Soil samples were analyzed for pH, electrical conductivity (EC) , organic matter (OM), texture, and total and available heavy metals (Cd, Co, Cr, Cu, Pb, Zn, Mn, Fe, and Ni).Conventional statistics analyses (mean, median, minimum, and maximum, coefficient of variation, skewness, and kurtosis) were performed for the soil properties and heavy metals. Geostatistical methods were used for the determination of spatial distribution and mapping of heavy metal contents of the soil in the research area.pH, EC, organic matter, sand, silt and clay contents of the soil range between 7.44-8.45, 105.1 - 2610.0 µS/cm, 1.47-19.06%, 20.25 ? 84.79%, 6.30- 39.96%, % 4.34 - 53.56%, respectively.Most of the total and available heavy metal contents did not present normal distribution. Therefore, logarithmic and square root transformations were used for these data prior to geostatistical analyses. It was defined that the most suitable variogram models for the contents of all total and available heavy metals are spherical and exponential. The ranges of semivariograms which indicate the maximum distance of spatial variability of points for total and available metals range between 1890-31100 m, and 830-47430 m, respectively.According to calculated geoaccumulation (Igeoac) values, both soil depths were classified as partly- highly polluted (class 4) by Cd and Ni and partly polluted (class 3) by Cr and as partly polluted-not polluted (class 2) by Pb and not polluted (class 1) by Cu, Fe and Mn.The availability of the heavy metals for the plants follows the order: Cd> Pb > Zn > Cu > Co > Mn >Ni >Fe=Cr. According to total contents, the levels of the pollution of heavy metals are in the following order: Ni > Cd > Cr > Pb > Zn > Cu > Co > Fe > Mn