YÜZEYSEL SULARDA AZOT.

... konulu sunumlar: "YÜZEYSEL SULARDA AZOT."— Sunum transkripti:

1 YÜZEYSEL SULARDA AZOT

2 Enzimler proteinlerden oluşurlar ve azot amino asitler ve organizmaların proteinlerinde yer almaktadır. Bu nedenle azot birçok biyokimyasal reaksiyon için önemli bir elementtir. Azot canlı hücrelerinin başlıca bileşenlerinden biridir ve canlıların kuru ağırlığının %5’ini oluşturmaktadır. Azot gazı atmosferin %78-79’unu oluşturmaktadır ve az kullanıldığı ve su yüzeyi tükenmeyen bir azot kaynağı olan atmosfer ile sürekli temas halinde olduğu için en çok bulunan azot türüdür. Doğadaki Azot Kaynakları Şimşek (atmosferik azot fiksasyonu) Biyolojik azot fiksasyonu Hayvansal atıklar Bitkisel atıklar İnorganik gübreler Organik gübreler

3 Su Ortamında Azot Kaynakları Ve Kayıpları
Su ortamlarına azot, hem doğal hem de insan kökenli faaliyetler sonucu girmektedir. Doğal Kaynaklar; • Organik madde ve hayvan atıklarının ayrışması, • Nitrat ya da fosfat bakımından zengin jeolojik oluşumların üzerinden geçen (taşan ya da akan) tatlı su, • Azot ile birleşmiş partiküllerin yağmur ve karla veya doğrudan yağışı, • Azot fiksasyonu olarak bilinen, bazı bakteri ve mavi–yeşil alglerce azot gazının atmosferden alımı Yağış, çok az miktarda atmosfer kaynaklı çözünmüş azot (nitrik asit ve amonyum) içermektedir. Bu miktar az olmakla birlikte çöllerdeki akarsu ekosistemleri için çok önemli olabilmektedir. Yağışlı iklimlerde, yağmur bitki örtüsü ve topraktan süzülürken akışın azot konsantrasyonu artmakta ve özellikle de nitrat azotu olarak akarsulara ulaşmaktadır.

4 İnsan Kökenli Kaynaklar:
a. Noktasal Kaynaklar Enerji Santralleri: Fosil yakıtların yakılması atmosfere azot (NOX) girişine neden olmaktadırlar. Atmosfere yayılan bu azot da yağış ve diğer süreçlerle su kütlelerine taşınmaktadır. Atıksu Arıtma Tesisleri: Su kütlelerine deşarj edilen atıksu arıtma tesisi suları, N ve P’un türlerini (NH4+, NO3-, PO43-) su kütlelerine taşımaktadır. Endüstriyel Tesisler: Endüstriyel süreçler atıksuları ile N ve P türlerini su kütlelerinedeşarj etmektedirler. b. Yayılı Kaynaklar N ve P açısından zengin gübreler kullanılan tarım faaliyetleri, toprakta bu elementlerin çok miktarda birikmesine neden olmaktadır. Kanalizasyonu olmayan bölgelerden kaynaklanan atıksular, meskûn bölge drenajı, orman alanlarından gelen yüzeysel akış, çöp sızıntı suları su ortamlarına yayılı olarak azot taşımaktadırlar. c. Gezici kaynaklar Gemi, uçak, otomobil gibi içten yanmalı motorlu taşıtlar azot emisyonuna (NOX)neden olmaktadırlar.

5 Serbest amonyak (NH3) suda hızla çözünmekte ve suya amonyum (NH4+) ve hidroksil (OH-) iyonu verecek olan amonyum hidroksit (NH4OH) oluşturmaktadır.Dolayısıyla, amonyum suda başlıca NH4+ ve çözünmemiş NH4OH olarak bulunmaktadır. Artan besi maddesi girdisi ile artan fotosentez karbon dioksiti azaltmakta ve pH’yı arttırmaktadır. Böylece artan serbest amonyak miktarı ile zehirlilik artmaktadır. Amonyumun herhangi bir zamandaki miktarı, hayvansal boşaltım hızı, bitkilerinbünyeye alımı ve bakteriyel oksidasyonu arasındaki dengeye bağlıdır.

6

7

8 Havza içinde azotun taşınım davranışı

9 Azot fiksasyonu Azot gazının (N2) organik azot bileşiklerine dönüştürülmesi süreci azot fiksasyonudur. Azot fiksasyonu, göllerde kullanılabilir azot için önemli bir kaynak olabileceğinden önemlidir. Fosfor ve demir kısıtlamasının olmadığı ılık hava koşullarında, diğer azot kaynaklarının çok düşük olduğu durumlarda, azot fiksasyonu göl ötrofikasyonunu hızlandırmaktadır. Denitrifikasyon ve azot fiksasyonu aynı anda ölçüldüğünde; göl, akarsu ve geçiş sularının çoğunda, denitrifikasyonla kaybedilen azot miktarının azot fiksasyonu ile kazanılan azot miktarını aşmakta olduğu gözlenmiştir. Özellikle Mavi-Yeşil Alglerden Aphonizomenon, Anabaena, Gleotrichia ve Nodularia göllerdeki azot fiksasyonuna hakim türlerdir.

10 ORGANİK AZOT (Org-N) Organik azot başlıca protein maddeleri (amino asit , nükleik asit ve evsel atıksularla gelen üre) ve onların biyokimyasal dönüşüm ürünlerini içerir. Proteinlerin ayrışma ürünü her seferinde amonyaktır. Organik azot konsantrasyonlarının artması suda kirlenmeyi gösterir. NH3 anorganik azot bileşiklerinin en fazla redüklenmiş halidir. Doğada nitrosomanas grubu bakterilerin etkisiyle aerobik şartlarda nitrit haline oksitlenir. ve oluşan NO2(nitrit) çok daha hızlı bir reaksiyonla, nitrata(NO3 ) okside edilir; Amonyağın nitrite dönüşümü için gösterilen zincirleme reaksiyonlara nitrifikasyon denilir. Nitrifikasyon , koşulların elverişli olması halinde meydana gelen yüzeysel sularda istenmeyen bir proses olmakla birlikte; amonyağın tasfiyesi için de uygun, doğal bir yöntemdir.

11 Anaerobik koşullarda nitrifikasyonun tersi, son aşamada havanın doğal bileşeni olan (N2) oluşup havaya çıkmasıyla biten “denitrifikasyon” reaksiyonu ile oluşur. Denitrifikasyonun yararı, alıcı ortamlarda istenmeyen alg ve diğer bitkilerin gelişimine yol açan azot bileşiklerinin uzaklaştırılmasını sağlamasıdır. Denitrifikasyon bakterileri nitratın içindeki oksijen atomlarını kullanarak organik karbonu karbondioksit (CO2) ve karbonata (CO3) okside ederken enerji kazanmaktadırlar. Nitrifikasyondan sonra gerçekleşen denitrifikasyon süreci, amonyum azotunun azot gazına dönüşerek su ekosistemlerinden uzaklaşmasını sağlamaktadır. Denitrifikasyon organik karbonun kullanıldığı enerjiye dayalı bir prosestir. Akarsulardaki koşullar (havalanma sonucu nispeten yüksek çözünmüş oksijen konsantrasyonu) nedeniyle, genellikle denitrifikasyon çok etkin gerçekleşmemekte ve bu durum nitratın akarsularda diğer su ortamlarında olduğundan daha bol olmasına yol açmaktadır.

12 Nitrifikasyonun gerçekleşmesi için ortam aerobik olmalıdır, bu proses çözünmüş oksijen konsantrasyonu 0,3 mg.l-1’nin altına düşene kadar sürmektedir. pH’ın 5 ve daha düşük olduğu su ortamlarında nitrifikasyon yavaş gerçekleşmektedir . Nitrifikasyon suda ya da sedimentte gerçekleşebilmektedir. Genellikle nitrifikasyon, sedimentin 5 cm’lik üst kısmında oluşmakta Nitrifikasyon düsük sıcaklık,düsük çözünmüs oksijen konsatrasyonu, organik ve inorganik maddelerin fazla olmasından, pH’ın fazlalıgından etkilenirler. Ayrıca yüksek nitrit konsantrasyonu da nitrifikasyonu inhibe edebilir.

13

14 Sedimentten Azot Salınması
Sedimentte mineralize olmuş azotun büyük bir kısmı difüzyon ile suya tekrar NH4 veya NO3 olarak kazandırılır. Bir kısım azotta üre ve çözünmüş organik azot olarak suya verilebilir. NH4 ve NO3 miktarı büyük oranda sezonsal şartlara bağlıdır. Örneğin Sedimentten salınan azotun büyük bir kısmı yazın NH4 seklindedir. Genellikle yazın aerobic bölge daha küçüktür ve mineralizasyon oranı oldukça yüksektir. Diger taraftan kış ve ilkbahar mevsimlerinde aerobic bölgenin daha büyük olması ve nitrifikasyonun daha baskın olmasına bağlı olarak sedimentten NO3 salınır.

15 Doğal nehir sularında amonyum azotu konsantrasyonu (7 – 60 μg
Doğal nehir sularında amonyum azotu konsantrasyonu (7 – 60 μg.l –1) düşüktür. Amonyum azotu toplam çözünmüş inorganik azotun (DIN) büyük bir kısmını (%15 ile >%80) oluşturmaktadır. İyi havalanmış, kirlenmemiş akarsularda nitrit azotu konsantrasyonu çok düşüktür. Büyük nehirlerde nitrat azotu konsantrasyonu, kuzey yarımkürede 25 μg.l-1’den düşük ve Amazon Nehri gibi ılıman nehirlerde 200 μg.l–1 civarında olabilmektedir. Doğal nehir sularında bulunan ortalama nitrat azotu konsantrasyonu yaklaşık 100 μg.l-1’dir. Tarımsal etki altındaki nehirlerde nitrat azotu konsantrasyonları yüksektir. Tarımsal alandan akarsuya ulaşan azot yükü 876 ile 5000 kg m–2 yıl–1 arasında değişmektedir. Hayvan yetiştiriciliğinin yoğun olduğu alanlarda akarsu havzasındaki azot yükü daha da artmaktadır.

16 Denitrifikasyon ve nitrifikasyon birbirine baglı ancak aynı anda aynı yerde oluşmayan iki süreçtir .
Denitrifikasyon hızı sıcaklık, pH, redoks potansiyeli, çözünmüş oksijen, organik madde ve nitrat konsantrasyonu gibi faktörlerden etkilenmektedir. Artan sıcaklık denitrifikasyon hızını artırırken asidik şartlar azaltır. Denitrifikasyon bakterilerinin aktif oldukları pH aralığı 5,8-9,2’dir. Denitrifikasyon ve nitrifikasyon sedimentte ve sediment-su arayüzeyinde olusabilir. Denitrifikasyon sedimentin anoksik derin bölgelerinde olusur. Açıga çıkan azot gazı sedimentte hareket ederken anoksik sediment tabakasının havalanmasını da sağlamaktadır.

17 Çeşitli içme ve kullanma sularıyla yüzeysel suların ve kirlenmiş su kütlelerinin içerdiği çeşitli organik ve anorganik azotlu bileşiklerin ölçümü bir çok bakımdan önem taşır. İçme suyunda bulunan NH3 konsantrasyonları muhtemelen taze bir fekal kirlenme ve sakıncalı bir durum olduğunu; NO3 bulunması ise, eskimiş bir kirlenmeye ve muhtemelen daha az sakıncalı bir durumun olduğunu işaret edebilir. Özellikle sularda organik azot fazlalığı, doğrudan fekal bulaşma sonucu olabilir. Diğer taraftan kirlenmiş sularla atılıp, yüzeysel sulara karışan azotlu maddeler; karbon ve fosfor gibi genelde aynı kaynaklı sayılabilecek diğer besleyici maddelerle birlikte; bu su ortamlarında aşırı beslenme olarak tanımladığımız “ötrofikasyon” olayına neden olurlar.

18 Büyük nehirlerin ılık ve yavaş akan kısımlarında oksijensiz sedimentlerde nitrat indirgemesinin sonucu olarak, çok miktarda NO2 birikebilmektedir Göllerdeki denitrifikasyon hızı mevsime ve derinliğe bağlı değişimler göstermektedir. Çoğu göl ortamında denitrifikasyon hızları genellikle nitrifikasyondan daha yüksektir.Denge, akarsu ve yağış nedeniyle göle giren azot ile sağlanmaktadır

19 Amonyak ve Amonyum Azotu
Kjeldahl Azotu Organik azot çoğunlukla Kjeldahl Metodu kullanılarak tespit edilir.Bu metot toplam organik azotu toplam amonyak azotuna çevirir. Organik azot bileşikleri ile amonyak azotu Toplam Kjeldahl Azotunu verir.Toplam azot ile inorganik formları arasındaki fark toplam organik azot muhtevasını verir. Amonyak ve Amonyum Azotu Jeolojik Yapı-Protein ve diğer azotlu bileşiklerin parçalanması -Atmosferdeki azotun çözünmesi Sudaki azotun (nitratın) indirgenmesi -Askıda katı madde ve sedimentler tarafından adsorblanmış olarak -Endüstriyel ve evsel atıksulardan -Gübrelerden Özellikleri: Amonyak organik kirliliğin göstergesidir. Toplam amonyak, iyonize olmayan amonyak ve amonyum iyonlarının toplamıdır. Sulu çözeltilerde iyonize olmamış amonyak, amonyum iyonu ile denge halindedir. Sularda Bulunma Aralıkları: Kirlenmiş sularda amonyak konsantrasyonu:<0.1 mg /lt Yüzeysel sularda genellikle <0.2 mg/lt ,bazen 2-3 mg/lt

20 Oksijen azlığı olan göllerin dip sularındaki konsantrasyonları oldukça yüksektir.
Göllerin verimliliği ve organik kirliliği de amonyak konsantrasyonlarında değişim gösterir. Akarsulardaki yüksek değerleri akarsuların organik kirliliğini gösterir. Yer altı sularında daha ziyade nitratların indirgenmesi ile meydana gelir. Amonyak kararsız bir formdadır. Nitrit Kaynakları: Volkanik kayalar Düzensiz katı atık depolama alanları Evsel ve endüstriyel atıksular Arazi drenajı ( sulama suyu geri dönüşleri) Bitki ve hayvan atıkları Gübreler Sularda Bulunma Aralıkları: Doğal sularda nitrit konsantrasyonları genellikle mg/L bazen 1mg/L’den daha yüksek olabilir. Çok yüksek konsantrasyonlar endüstriyel atıklardan ileri gelir. Sularda azotlu bileşiklerin okside olması ile azotlu bileşikler nitrit ve nitrata dönüşür. Nitrit karasız bir bileşiktir.Bu yüzden nitritin yüzeysel sularda bulunuşu devamlı bir kirlenmenin göstergesidir.Sürekli bir kirlilik girişi yoksa, azotlu bileşiğin su ortamına girişinden belli bir süre sonra nitrit nitrata dönüşecektir.

21

22 Nitrat Kaynakları: Volkanik kayalar
Düzensiz katı atık depolama alanları Evsel ve endüstriyel atıksular Arazi drenajı(sulama suyu geri dönüşleri) Bitki ve Hayvan atıkları Gübreler Nitrat kararlı bir bileşiktir. Sonuçta azotlu bileşikler su kaynaklarında son kararlı ürün nitrata oksitlenirler.Yüksek nitrat ihtiva eden içme suları (>50 mg/L) 6 aydan küçük bebeklere mavi bebek hastalığı ,yetişkinlerde ise mide kanserine yol açabilmektedir. Alglerin büyümesi için önemli besin maddesidir. Doğal sularda nitrat konsantrasyonu nadiren 0.1 mg/L’ye ulaşır.Kirlenen sularda 5 mg/L’yi geçer.Ancak genellikle bu değer 1 mg/L’ den azdır.Aşırı kirlenme durumunda nitrat konsantrasyonları 200 mg/L’ye kadar ulaşır.

23

24

25

26 DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜRLER