suda çözünmüş oksijen

5
YÜZEY SULARINDA ÇÖZÜNMÜŞ OKSİJEN ÖLÇÜMÜ Dr. Haluk TÜRKDEMİR inönü Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü, MALATYA ÖZET Doğal su kaynaklarında; özellikle organik kirliliğin ve biyolojik canlılığın temel ölçüsü olduğu için çö- zünmüş O2 ölçümü, sulu ortamlarda en sık incelenen ve değerlendirilen çevresel parametrelerden birisi ol- muştur (1). Son yıllarda 0,1 mg/L duyarlıkta ölçüm alan elektro kimyasal cihazların yaygınlaşmasıyla, çö- zünmüş O2 düzeyine bağlı yorumlar çevre çalışmalarında ağırlık kazanmaya başlamıştır. Durgun yüzey sularında ve özellikle göl suyu ortamında zaman zaman doygun-0 2 düzeyinden çok daha yüksek oksijen ölçümlerine rastlanması, çevresel koşulların değişmesi nedeniyle ölçümlerin tek- rarlanır/ılıklarının çok iyi olmaması, kullanılan cihaz, yöntem veya analizcinin güvenilirliğine gölge dü- şürmektedir. Oksijen ölçüm sonuçlarının nicel anlamda yorumlanması ve kesinliği; ölçüm yapan kişilerin ye- terlilikleri, konuyu bilmeleri ve sıkça yapılan hatalardan dikkatle kaçınmaları ile mümkün olabilecektir. Anahtar Kelimeler: Çözünmüş oksijen, oksijen ölçümü, oksijenmetre kalibrasyonu. MEASUREMENTS OF DlSSOLVED OXYGEN İN SURFACE WATERS ABSTRACT Measurement of dissollved oxygen has been one of the most frequently investigated and evaluated parameters since it is an assntial criterion of biological life and organic pollution in sources of natural waters (1). Speculations on the levels ofdissolved oxygen have recently gained importance in environmental studies as a result of widespread use of the electrochemical Instruments capable of measuring 0,1 mg/L Loxygen. Thefact that in stagnant surface waters especially in limnological systems, occasionally encounters higher 0 2 measurements than the saturation levels and obtains low reproducibilities due to the variations in environmental conditions, depreciate the reliability of the Instruments, the method or te analyst. Quantitative interpretation and the precision of the results of the oxygen measurements would be possible by the profıciency and the knowledge of the analysts and by their careful avoidance of the frequently made mistakes. Key Words: Dissolved oxygen, oxygen measurements, ca/ibration ofoxygenmeter. 1. GİRİŞ Sulu doğal çevrelerin incelenmesi sırasında en sık ele alınan ve her incelemede öncelikle göz önüne alınan parametre çözünmüş oksijendir (1,2). Çözünmüş 0 1 sulu ortamda sürmekte olan biyolojik, biyokimyasal ve suyun organik madde yükünün bir ölçüsü olarak değerlendirilmektedir.(3) Oksijen gazı sulu ortamda serbest halde bu- lunur. Doğal sulardaki oksijenin kaynağı atmosferde bulunan oksijenin çözünmesi veya fotosentez yapan canlıların oksijen üretimidir. Oksijenin harcanması ise soluma yapan canlıların ve kimyasal bozunmaya uğrayan organik-anorganik maddelerin oksitlenmesi aracılığıyla olur. Ayrıca fızikokimyasal olarak da çözünmüş oksijenin derişimi sıcaklığa, basınca (Henry yasası) ve sudaki çeşitli iyonların derişim- lerine bağlıdır. 2. OKSİJEN ÖLÇÜMÜ Oksijen ölçümünde kullanılan en eski yöntem; suda çözünmüş olan gazlann tümünün suyun bir süre kaynatılmasıyla sudan ayrılması ve gaz halinde bir kapta toplanması, sonra da uygun absorbanlar içinden geçirilerek oksijen miktarının belirlenmesi şeklindedir. Orsat cihazıyla gaz analizine dayalı bu yöntem Bunsen tarafından önerilmiştir. Bu yöntemle doğru sonuç elde edilebilmesi çok büyük beceri ge- rektirmektedir, ayrıca laboratuar dışında (yerinde ölçüm) uygulanabilirliği de çok sınırlıdır. Önerilen kolorimetreik yöntemlerin ise, özellikle küçük de- rişimlerde doğruluklarının yetersiz oldukları be- lirlenmiştir. Daha sonra Winkler yöntemi olarak bi- linen İyodometrik 0 2 ölçüm yöntemi ve bunun bir çok modifikasyonunun geliştirilmesi, oksijen öl- çümlerinin yeterli doğrulukta yapılmasına olanak 8 NİSAN-MAYIS-HAZtRAN 19% SAYI: 19

Transcript of suda çözünmüş oksijen

Page 1: suda çözünmüş oksijen

YÜZEY SULARINDA ÇÖZÜNMÜŞ OKSİJEN ÖLÇÜMÜ

Dr. Haluk TÜRKDEMİR inönü Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü, MALATYA

ÖZET Doğal su kaynaklarında; özellikle organik kirliliğin ve biyolojik canlılığın temel ölçüsü olduğu için çö­

zünmüş O2 ölçümü, sulu ortamlarda en sık incelenen ve değerlendirilen çevresel parametrelerden birisi ol­muştur (1). Son yıllarda 0,1 mg/L duyarlıkta ölçüm alan elektro kimyasal cihazların yaygınlaşmasıyla, çö­zünmüş O2 düzeyine bağlı yorumlar çevre çalışmalarında ağırlık kazanmaya başlamıştır.

Durgun yüzey sularında ve özellikle göl suyu ortamında zaman zaman doygun-02 düzeyinden çok daha

yüksek oksijen ölçümlerine rastlanması, çevresel koşulların değişmesi nedeniyle ölçümlerin tek­rarlanır/ılıklarının çok iyi olmaması, kullanılan cihaz, yöntem veya analizcinin güvenilirliğine gölge dü­şürmektedir.

Oksijen ölçüm sonuçlarının nicel anlamda yorumlanması ve kesinliği; ölçüm yapan kişilerin ye­terlilikleri, konuyu bilmeleri ve sıkça yapılan hatalardan dikkatle kaçınmaları ile mümkün olabilecektir.

Anahtar Kelimeler: Çözünmüş oksijen, oksijen ölçümü, oksijenmetre kalibrasyonu.

MEASUREMENTS OF DlSSOLVED OXYGEN İN SURFACE WATERS

ABSTRACT Measurement of dissollved oxygen has been one of the most frequently investigated and evaluated

parameters since it is an assntial criterion of biological life and organic pollution in sources of natural waters (1). Speculations on the levels ofdissolved oxygen have recently gained importance in environmental studies as a result of widespread use of the electrochemical Instruments capable of measuring 0,1 mg/L Loxygen.

Thefact that in stagnant surface waters especially in limnological systems, occasionally encounters higher 02 measurements than the saturation levels and obtains low reproducibilities due to the variations in

environmental conditions, depreciate the reliability of the Instruments, the method or te analyst. Quantitative interpretation and the precision of the results of the oxygen measurements would be

possible by the profıciency and the knowledge of the analysts and by their careful avoidance of the frequently made mistakes.

Key Words: Dissolved oxygen, oxygen measurements, ca/ibration ofoxygenmeter.

1. GİRİŞ Sulu doğal çevrelerin incelenmesi sırasında en

sık ele alınan ve her incelemede öncelikle göz önüne alınan parametre çözünmüş oksijendir (1,2). Çözünmüş 01 sulu ortamda sürmekte olan biyolojik, biyokimyasal ve suyun organik madde yükünün bir ölçüsü olarak değerlendirilmektedir.(3)

Oksijen gazı sulu ortamda serbest halde bu­lunur. Doğal sulardaki oksijenin kaynağı atmosferde bulunan oksijenin çözünmesi veya fotosentez yapan canlıların oksijen üretimidir. Oksijenin harcanması ise soluma yapan canlıların ve kimyasal bozunmaya uğrayan organik-anorganik maddelerin oksitlenmesi aracılığıyla olur. Ayrıca fızikokimyasal olarak da çözünmüş oksijenin derişimi sıcaklığa, basınca (Henry yasası) ve sudaki çeşitli iyonların derişim-lerine bağlıdır.

2. OKSİJEN ÖLÇÜMÜ Oksijen ölçümünde kullanılan en eski yöntem;

suda çözünmüş olan gazlann tümünün suyun bir süre kaynatılmasıyla sudan ayrılması ve gaz halinde bir kapta toplanması, sonra da uygun absorbanlar içinden geçirilerek oksijen miktarının belirlenmesi

şeklindedir. Orsat cihazıyla gaz analizine dayalı bu yöntem Bunsen tarafından önerilmiştir. Bu yöntemle doğru sonuç elde edilebilmesi çok büyük beceri ge­rektirmektedir, ayrıca laboratuar dışında (yerinde ölçüm) uygulanabilirliği de çok sınırlıdır. Önerilen kolorimetreik yöntemlerin ise, özellikle küçük de-rişimlerde doğruluklarının yetersiz oldukları be­lirlenmiştir. Daha sonra Winkler yöntemi olarak bi­linen İyodometrik 02 ölçüm yöntemi ve bunun bir çok modifikasyonunun geliştirilmesi, oksijen öl­çümlerinin yeterli doğrulukta yapılmasına olanak

8 NİSAN-MAYIS-HAZtRAN 19% SAYI: 19

Page 2: suda çözünmüş oksijen

YÜZEY SULARINDA ÇÖZÜNMÜŞ OKSİJEN ÖLÇÜMÜ çevre dergisi

sağlamıştır. Son yıllarda Clark tipi oksijen elektrotlarının

geliştirilmesi ile; doğru, duyarlı, basit, hızlı ve sü­rekli ölçüm yapma olanağı ortaya çıkmıştır. Organik kirliliği gösteren en önemli parametre olan BOI öl­çümü için verilen standart yöntemlerde de, Clark tipi oksijen elektrotlarının kullanılması ön­görülmektedir. (8)

a) Winkler Yöntemi 1888 yılında Macar bilim adamı L.W. Winkler

tarafından önerilen bu yöntemin esası Mn (OH)2 nin çözünmüş 02 tarafından Mn 4 + haline yük-seltgenmesine dayanır. Bu ortam asitlendirildiğinde Ki den I2 açığa çıkar. Açığa çıkan ve başlangıçtaki çözeltide çözünmüş 02 'e eşdeğer olan I2, ayarlı (0,025 M) N a 2 S 2 0 3 çözeltisi ile titre edilir. Ok­sijenin her molü başına 4 mol tiyosülfat har­canacaktır. Buna göre 200 mi su örneği analizlen-diğinde 1 mi 0,025 M N a 2 S 2 0 3 çözeltisi 1 mg/1 çö­zünmüş oksijene karşılık gelecektir. Titrasyonun dönüm noktasının görülmesini zorlaştıran kirlilik­lerin yanı sıra, iyot veya iyodürle etkileşebilen nit-ritler, Fe 2 + tuzlan ve organik maddeler yöntemin doğruluğuna bozucu etki yaparlar. Bu tür girişim et­kilerini gidermek üzere çeşitli bilim adamlan ta­rafından Winkler yönteminde bazı değişiklikler öne­rilmiştir (4,5).

b) Oksijenmetre ve Çalışma İlkesi Oksijen elektrodu bir küçük platin katot ile

geniş yüzeyli bir gümüş veya altın anottan oluşur, bu elektrotların bulunduğu bölme dışandan oksijen geçirebilen ve yenilenebilir bir PTFE membran ara­cılığıyla aynlmaktadır. Şekil-1 de kesit şeması gös­terilen bu tip bir oksijen elektrodunda, membranm iç tarafında oksijenin çözünebildiği elektrolit olarak, kısa sürede kararlı okumalara elverişli olan alkali fosfat çözeltisi bulunmaktadır. Oksijenmetreden, ölçüm probu olarak kullanılan PtAg elektroliz hüc­resine 800 mV polarizasyon gerilimi uygulanır, çö­zeltide bulunan oksijen gazı Pt katotta OH iyon­larına indirgenirken anotta Ag çözünür. Clark yön­temi olarak bilinen bu yöntemde, devreden geçen di-füzyon sınırlı akım, örnekteki oksijen derişimine bağlıdır. Bu akım elektronik devrelerde büyütülür, düzeltilir ve oksijenmetre skalasında mg/L çö­zünmüş oksijen cinsinden gösterilir. Sıfır oksijen de-rişiminde geçen zemin akımı cihazın kalibrasyonu sırasında etkisiz hale getirilir.

Oksijenmetre kullanılmadan önce, elektrot po-larizlenerek iç çözeltisinde bulunan 02 indirgenme-lidir. Daha sonra oksijensiz ve doygun oksijen de­rişimine sahip çözeltiler yardımıyla kalibre edil-

Pt katot membran

Şekil 1:0 2 Elektrodu

melidir. Elektrotlarda oluşan tepkimelerin hızı sı­caklığa şiddetle bağlıdır. Sabit bir oksijen derişimin-de sıcaklık arttıkça elektrot akımı yükselir. Bu da okunan değerin hatalı olmasına yol açar. Bu sıcaklık etkisi elektroda bağlı bir NTC direnci ile düzeltil­mektedir. Pek çok oksijenmetre bir kez ayarlan­dıktan sonra sulu çözeltinin sıcaklığından ve sı­caklığındaki değişmelerden bağımsız hale gel­mektedir. Ancak bu özelliğe sahip olmayan cihazlar kullanıldığı zaman gerekli önlemler alınmalıdır.

02 elektrodunun membranı yalnızca gazlar di-füzlenebileceği gözenek çapma sahiptir, çözünmüş iyonlar difüzlenemez. Çözelti ortamında bulunan ve membrandan difüzlenebilen maddeler arasında, 800 mV luk potansiyelde elektrokimyasal olarak in-dirgenebilenler varsa bunlar bozucu etkiye yol açar­lar. Cl2, S0 2 , H2S gibi gazlar ile membranın gö­zeneklerinin açılması ya da mekanik olarak hasar görmesiyle giren iyonlar bu etkiyi yapabilirler. C 0 2

gibi asidik veya NH3 gibi bazik gazlar ise, elekt-roaktif olmadıklan halde, elektrolitin pH değerini değiştirerek özellikle küçük oksijen derişimlerinin ölçülmesinde okunan değeri bozabilirler.(6)

02 ölçümünü etkiliyen faktörlerden birisi de yüksek tuz derişimidir. Ancak çoğu ticari ok­sijenmetre, %40 a varan tuz derişimlerinin neden ol­duğu tuzluluk etkisini otomatik olarak düzeltebil-mektedir.

Ticari olarak satılan ve çapı 1-5 mm olan ok­sijen elektrotlan ile ölçüm yapılırken, memb-ranlanmn üzerinde hızlı bir su akımının olması ge­rektiği için, durgun bir suda basit bir ileri geri veya yukan aşağı hareketi ile doğru ve güvenilir sonuçlar elde etmek mümkün değildir. Makro elektrotlar ise, mikrobiyolojik metabolizma, kimyasal dönüşüm ve aynşmalar için çok kritik olan 0-1 mg/L derişim böl­gesinde güvenilir ölçümler için kullanılamazlar. Ancak, su katmanlan arasındaki oksijen derişim far­kını ölçmek için 100 |J.m veya daha küçük çaplı ultra mikro oksijen elektrotlarının geliştirilmesi giderek önem kazanmaya başlamıştır.

Günümüzde, çevre, biyoloji ve doğal ortam­ların kirliliği konulannda çalışan geniş bir meslek grubu tarafından çözünmüş oksijen ölçümleri ya-

NtSAN-MAYIS-HAZİRAN 1996 SAYI: 19 9

Page 3: suda çözünmüş oksijen

Ekolojiçevre dergisi •» YÜZEY SULARINDA ÇÖZÜNMÜŞ OKSİJEN ÖLÇÜMÜ

pılmaktadır. Ancak sağlıklı ölçümler yapılması içindikkat edilmesi gereken bazı noktalar gözden ka-çabilmektedir. Yaygın kanı, iyi kalibre edilmiş biroksijenmetrede, membranının sağlam olduğu bilinenoksijen elektrodu ölçüm ortamına daldırılarak ko-laylıkla ölçüm alınacağı şeklindedir.

Oksijen ölçüm yöntemlerinde genellikle be-lirtildiği gibi, H2S, NH3 derişimleri ve ortam pH'ıölçümü etkilemektedir. Ancak bu etkiler incelen-diğinde ölçüm üzerinde çoğunlukla % 10 dan dahaküçük bir hataya yol açtıkları belirlenmiştir. Şekil-2'de; oda sıcaklığında bulunan ve oksijen derişimi7,9 ppm ölçülen saf suya her seferinde sabit mik-tarda tiyoasetamit eklenerek iki ayrı oksijenmetre ileçeşitli derişimlerdeki H2S in etkisinin incelendiğiçalışmanın sonucu gösterilmektedir.

Ölçüm ortamında bulunan NH3 m ve etkisiniincelemek amacıyla oda sıcaklığında ve 7,5 ppm O2

içeren 115 mi saf suya, 0,200 mi derişik NH3 ek-lenerek yapılan çalışmanın sonucu Şekil-3'de gös-terilmiştir. Şekil-4'de ise, aynı şekilde yapılan pH'metkisini inceleme denemesinin sonucu sunulmuştur.Bu şekillerde 1. eğri, Consort marka oksijenmetreile, 2. eğri ise Hanna marka oksijenmetre ile eldeedilmiştir.

3. ÖLÇÜM SIRASINDA YAPILAN HATALAROksijen gazının sudaki çözünürlüğü, Henry ya-

sası uyarınca O2 kısmi basınca, ortam sıcaklığına veelektrolit derişimine bağlıdır. Ayrıca ölçümler sı-rasında dikkatsizlikten ve yetersiz bilgiden kay-naklanan bazı önemli hatalar sıkça yapılmaktadır.Bunlar aşağıda maddeler halinde ele alınacaktır.

1. En önemli hata kaynaklarından birisi, ok-sijenmetrenin "slope" fonksiyonunun yanlış ka-librasyonundan kaynaklanmaktadır. Bu ayarlamadakullanılacak doygun O2 derişimleri, Çizelge-1'deolduğu gibi çeşitli sıcaklıklar için verilmektedir.Bu kalibrasyon sırasında, çizelgede verilen de-ğerleri doğrudan kullanmak doğru olmaz, çünküverilen doygun O2 derişimleri l Atm standart ba-sınç yani deniz seviyesi içindir. Ölçüm yapılanyerin deniz seviyesinden yüksek olması nedeniylebarometrik basınç düşeceği için O2 kısmi basıncıve bunun sonucu olarak çözünmüş O2 derişimi de-ğişecektir.

Ölçüm ortamında atmosferik basınç 101,3kPa=l Atm den farklı olduğunda; 101,3 kPa dakiçözünürlüklerin verildiği Çizelge-1'den okunan de-ğer (Sı) yardımıyla, aşağıdaki bağıntı ile Sş değerihesaplanabilir.

Sş = S,x(P-Psu)/(101,3-Psu) (1)

Burada;Cs= 101, 3 kPa basınçta oksijen çözünürlüğüP = Ölçümün yapıldığı atmosferik basınç, kPaPsu = Ölçümün yapıldığı sıcaklıkta suyun buhar

basıncı, kPa dır.Bu eşitlik yerine, su buharı basıncının toplam

basınç üzerindeki etkisi gözardı edilerek; Sş değeriniaşağıdaki eşitlikten de basitçe bulabiliriz.

Sş = S 1 x(P/101,3) (2)Oksijenmetrenin kullanılacağı yerin atmosferik

basıncı bilinmiyorsa, deniz seviyesinden yük-sekliğinden yararlanarak, Schassmann formülü yar-dımıyla ortalama atmosferik basıncın aşağıdaki şe-kilde hesaplanması da olanaklıdır.

loğ Ph = loğ 101.3 - (h / 18400) (3)Bu eşitlikte;Ph = h metre yükseklikte ortalama atmosfer ba-

sıncı, kPa,h = yükseklik, m.2. Çizelge-1'den sıcaklık arttıkça oksijenin çö-

zünürlüğü azaldığı görülmektedir. Oksijenmetreninotomatik olarak sıcaklık düzeltmesi yapmadığı du-rumlarda, kalibrasyon sıcaklığı ile ölçüm sı-caklığının farklı olmasından kaynaklanacak hatanıngiderilmesi gerekir. Bu düzeltme işlemi, okunan de-ğerin aşağıdaki eşitlikle hesaplanan "f faktörüyleçarpılarak yapılabilir.

f=s m /s r (4)Bu eşitlikte;Sm = Ölçümün yapıldığı sıcaklıkta oksijenin

çözünürlüğü.Sc _ Kalibrasyon sıcaklığındaki oksijen çö-

zünürlüğüdür.Örneğin; cihazın kalibre edildiği sıcaklık olan

°c

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

ppm O2

14.0

13.6

13.2

12.9

12.5

12.2

11.9

11.6

11.3

11.1

10.8

10.5

10.3

10.1

°C

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

ppm O2

9.9

9.6

9.4

9.3

9.1

8.9

8.7

8.6

8.4

8.3

8.1

8.0

7.9

7.8

°C

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

ppm C>2

7.7

7.5

7.4

7.3

7.2

7.1

7.0

7.0

6.9

6.8

6.7

6.6

Çizelge-1: 101,3 kPa (l Atm) basınçta suda doygun oksijen derişimi (6).

10 NİSAN-MAYIS-HAZİRAN 1996 SAYI: 19

Page 4: suda çözünmüş oksijen

YÜZEY SULARINDA ÇÖZÜNMÜŞ OKSİJEN ÖLÇÜMÜ Ekoloiiçevre de reisi '

Ş 0.201

,| -0.201O -l

ö J-0.60-|

-1.00 L

20 30

mM H f

Şekil 2: Suda oksijen ölçümüne hidrojen sülfür etkisi.

25°C da oksijen çözünürlüğü (Sc) 8.0 mg/L, öl-çümün yapıldığı sıcaklık olan 10 °C da oksijen çö-zünürlüğü (Sm) 10.8 mg/L olduğuna göre, ok-sijenmetreden okunan 7.5 mg/L lik değer;

7,5 x (10.8 / 8,0) = 10,1 mg/L e karşılık gelir.3. Sularda tuzluluğun artmasıyla çözünmüş ok-

sijen derişimi azalmaktadır. Toplam tuz derişimi 35g/L üzerinde olan sularda, pratik olarak, oksijeninçözünürlülüğü ile tuz derişimi arasında doğrusal birilişki vardır. Tuzluluk düzeltmesini otomatik olarakyapmayan oksijenmetreler kullanıldığında, tuzlulukdüzeltme çizelgelerinden (7) yararlanılması gerekir.Ancak bu çizelgelerden de görüleceği gibi tuz-luluğun oksijen düzeyi üzerindeki etkisi genellikle% 5 den küçüktür.

4. Yüksek derişimde oksijen içeren çözeltilerdeelektrodun fazla ölçüm alması ya da bekletilmesi so-nucu Ağ anot yüzeyinde Ag3PO4 çökerek yüzeyiinaktif hale getirebilir. Bu durum giderek elektrodunkalibre edilemez hale gelmesine yol açar. Böylesidurumlarla karşılaşıldığında gümüş anot yüzeydekibirikinti yumuşak bir filtre kağıdı ile hafifçe ovu-larak uzaklaştırılır. Elektrolit çözeltisi değiştirilerekbaşlık tekrar takılır, ölçüme hazır hale gelmesi içinpolarizlenir.

5. Ölçüm sırasında çözeltinin yeterince ha-reketli olmaması da diğer bir hata kaynağıdır.(7)Oksijen ölçümlerinin doğru ve hızlı yapılabilmesi,ölçüm ortamının, yeterince ama çalkalanma gibi O2

düzeyini etkileyecek olaylara izin vermeyecek kadarhızla hareket ettirilmesine bağlıdır. Laboratuar öl-çümlerinde karıştırıcılar kullanılırken, arazideki ye-rinde ölçümlerde elektrodun elle hareket ettirilmesigerekmektedir.

6. Oksijen ölçümü sırasında, membran üze-rinde hava kabarcığı kalması, okumanın kararlı halegelmemesi ya da cihazın çok beklenmedik değerlergöstermesine neden olur. Ölçüm sırasında elektrot

O 50 100 160 200 250 300

mM NH.

400 450 500

Şekil 3: Suda oksijen ölçümüne amonyak etkisi.

yeterince hızla hareket ettirilir ve berrak ortamlardauç kısmı gözlenirse, bu sakıncadan da kolaylıklakurtulunabilir.

7. Yeryüzündeki yerleşim merkezleri ve en-düstriyel işletmelerin atıkları ile göller ve akarsulargibi yüzey sularına önemli ölçüde organik maddelertaşınmaktadır. Bu organik maddelerle beslenen su-larda bulunan ve fotosentez yapabilen fitoplank-tonlar ve yosunlar gelişirken, ortamdaki organikmaddeleri harcamakta ve oksijen üretmektedirler.Karmaşık bir biyokimyasal tepkime olan fotosentezbasitçe aşağıdaki şekilde ifade edilmektedir.

Işık

6 CO2 + 12 H2O

(klorofil)

+6 O2+6H2O

Doğal ortamlardaki fotosentez hızım ölçmeyöntemi de bu tepkimeye göre yapılmaktadır; yaniO2 üretimi, CO2 veya su eksilmesi ya da organikmadde derişimindeki değişimler izlenmektedir. Bak-teriler, zooplanktonlar ve diğer biyolojik canlılarınsolumaları sonucu oksijen harcanması, genellikle fo-tosentez ölçümlerinde gözardı edilir. Ayrıca, özel-likle ötrofik göllerde çürümelerin başlamasıyla ok-sijen azalması veya CO2 artışı ortaya çıkmaktadır.Yapılan laboratuar incelemeleri bir günlük süreçiçinde bile önemli farklılıklar oluşabildiğini, sabahınilk ışıklarıyla başlayan günün erken saatlerinde fo-tosentezin daha ağır bastığını, öğleden sonraki yük-sek ışık ve bol oksijenli ortamda ise solumanın dahaönem kazandığını göstermiştir (3).

Doğal göl suyunda çözünmüş O2 düzeyine Spi-rogyro tipi yeşil su yosunlan ve bu yosunların hızlıgelişmesi için gereken nutrient maddelerin etkisiŞekil-5'de gösterilmiştir. Bu şekildeki 1. eğri, yosunve nutrientçe zengin ortamda O2 değişimini gös-terirken, 2. eğri ile gösterilen ortama nutrient ek-lemesi yapılmamıştır. Nutrient bileşimi kullanılan

NlSAN-MAYlS-HAZlRAN 1996 SAYI: 19 1 1

Page 5: suda çözünmüş oksijen

Ekolojiçevre dergisi * YÜZEY SULARINDA ÇÖZÜNMÜŞ OKSİJEN ÖLÇÜMÜ

Şekil 4: Suda oksijen ölçümüne pH etkisi.

yosunlara uygun olarak seçilmiştir (9). Görüldüğügibi deneyin yapıldığı 25 °C da doygun oksijen de-rişimi olan 8,0 ppm O2 derişiminin çok üstünde öl-çümler gerçekleştirilmiş, bu ölçümler iki ayrı ok-sijenmetre ile 4-5 kez tekrarlanmıştır. Şekildeki ikieğri karşılaştırıldığında; yeşil yosunların daha hızlıgelişebildiği ortamda O2 derişiminin hızla arttığı vekısa sürede düştüğü, ölen yosunların organik bo-zunmalan sonucu sıfır değerine yaklaştığı, nutrienteklenmemiş ortamlarda ise yosunların gelişiminidaha uzun sürede tamamladıkları ve buna paralel O2

değişimi görülmektedir. Deney boyunca karıştırılanbu çalışma ortamları yerine, karıştırılmayan or-tamlar kullanılarak deney tekrarlandığında, oksijenderişiminin çok daha kritik değerlere düştüğü göz-lenmiştir.

4. SONUÇDoğal sulu ortamların ekolojik ve biyolojik in-

celenmesinde yararlanılan en önemli parametreler-den birisi olan çözünmüş O2'nin ölçülmesi, nicelolarak anlamlı ölçümlerin alınması istendiğinde özelbir dikkatle yapılmalıdır. Fotosentez, solunum, ko-kuşma ve çözünme gibi doğal süreçlerin yanı sıra,kirletici maddelerin varlığı da oksijen düzeyini et-kilemekte ve dolayısıyla doğru değerlendirilmesizorluklar içermektedir.

Şekil-2,3 ve 4 den görüldüğü gibi, kullanılanPTFE membrandan geçen maddelerin ölçümler üze-rindeki etkisi oksijenmetrenin tipine ve modelinegöre farklılık gösterebilmektedir. Ancak bilinen bu

12 16

Zaman(gün)

-•*-- Ort.2

Şekil 5: Yosun ve Nutrientin oksijen ölçümlerine etkisi.

etkilerin ölçümler üzerinde neden oldukları hata ge-nellikle % 10 un altında kalmaktadır. Buna karşın,ölçüm ve kalibrasyondan kaynaklanacak kullanıcıhataları bundan çok daha büyük olabilmektedir.

Şekil-5'den de anlaşılacağı gibi, doğal yüzeysularında, özellikle durgun karakterdeki göl suların-da çözünmüş oksijenin asıl kaynağı fotosentezdir.Nutrient eklenerek yosun gelişimi hızlandırıldığında,oksijen düzeyi hızla bir maksimum değere eriş-mekte, daha sonra aşın gelişen yosunların ölmesi veaerobik bozunması sonucu kritik değerlere düş-mektedir. Ötrofikasyon denilen bu ekolojik olay, la-boratuarda bir beher içerisinde gözlenmiştir. Ça-lışmanın bu kısmında gözlenen aşın oksijenderişimleri, zaman zaman üç ayn oksijenmetre kul-lanılarak defalarca tekrarlanmış, fizikokinıyasal açı-dan açıklanması zor olan bu ölçümler doğrulan-mıştır.

Ekolojik amaçlarla yüzey sulan incelenirken,oksijen düzeyi yıllık, mevsimlik ve hatta günlük de-ğişim periyotlanna sahip olduğundan, bir su kay-nağının 3-5 gün veya 2-3 hafta incelenmesinin gös-tereceği sonuçlara fazla itibar edilmemeli, en az biryıllık değişimi izlenmelidir. Büyük bir yüzey su-yunun incelenmesi sırasında ölçüm istasyonlannınyerleri, ölçüm alınacak derinlik, ölçüm sıklığı ve in-celeme sürecinin uzunluğu en önemli etmenler ola-rak dikkatle belirlenmelidir. Doygun oksijen çö-zeltisinden yararlanılarak yapılan kalibrasyonlarda,ortam basıncı mutlaka göz önüne alınmalıdır.

KAYNAKLAR1- Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği-1. Bölüm, Resmi Gazete, Sayı: 19919, 4 Eylül 1988, 13-73.2- Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği, Numune Alma ve Analiz Metotlan Tebliği, Resmi Gazete, Sayı: 20748, 7 Ocak 1991, 2-39.3- Limnological Analyses, R.G. wetzel, G.E. Likens, Springer-Verlağ, 1979.4- Chemistry for Environmental Engineering. C.N. Savvyer, P.L. Mac Carty, Mc Graw Hill Book Company, 1978.5- Environmental Chemistry Vol. l, Specialist Periodical Reports, The Chemical Society, 1975.6- Oksijenmetre El Kitapları, Consort ve Hanna modeller için.7- Suyun Analiz Metotlan-Çözünmüş Oksijen Tayini-Elektrokimyasal Prob Metodu, TS 5677/Nisan 1988, TSE.8- BOIn Tayini, TS 4957/Kasım 1986, TSE.9- Textbook on Algae, H.D. Kumar, H.N. Singh, Mac Millan Press. 1979.

12 NtSAN-MAYIS-HAZtRAN 1996 SAYI: 19