Ağın (Elâzığ) çevresinde Alt Miyosen yaşlı kırıntılı ve karbonatlı birimlerden beslenen yeraltı sularının hidrojeokimyasal karakteristikleri

Year 2022, Volume: 12 Issue: 1, 260 - 274, 15.01.2022

Yrd. Doç. Dr. Özlem Öztekin Okan , Özgür Canpolat

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1017146

Abstract

Bu çalışmada, Keban Baraj Gölü beslenme havzası içerisindeki Ağın ilçesi yeraltı sularının hidrojeokimyasal karakteristikleri incelenmiştir. Çalışma kapsamında sulardaki majör anyon, katyon ve bazı potansiyel toksik elementlerin kökenleri ortaya konmuş, sular Türkiye ve Dünya’daki içme suyu standartları ile karşılaştırılmıştır.. İncelenen yeraltı suları yağışlı ve kurak dönem olmak üzere iki dönemde örneklenmiştir. Örneklemesi yapılan sular Alibonca Formasyonu’na ait tabakalı kireçtaşlarından beslenmekte olup Ca-HCO3 ve Ca-Mg-HCO3 tipindedir. Suların sıcaklık, pH, EC değerleri ile Cl- ve SO4-2 içeriklerinde dönemsel farklılıklar belirlenmiştir. Su örnekleri genel olarak majör anyon, katyon, Al, Cr, Cu, Fe, Mn, Pb, Zn, Ni içerikleri bakımından içme amaçlı kullanıma uygundur. Sahile yakın bir noktada açılmış olan sondaj kuyusunda, yağışlı dönemde, Al (612.00 ppb), Fe (569.00 ppb) ve Mn (52.1 ppb) içerikleri içme suyu standartlarının üst sınır değerlerinin üzerinde çıkmakla birlikte Cu, Cr ve Zn içerikleri de diğer sulara göre daha yüksektir. Genel olarak incelenen suların majör anyon, katyon, potansiyel toksik element içeriklerini kontrol eden temel faktörün yeraltı suyu- kayaç etkileşimi olduğu ortaya konmuştur. Bunun yanında suların hidrojeokimyasal özelliklerinin besi ahırları, tarımsal gübre kullanımı gibi antropojenik faktörlerden de etkilendiği belirlenmiştir. Ayrıca, özellikle yağışlı dönemde sondaj kuyusunda belirlenen yüksek potansiyel toksik element içerikleri, Keban Baraj Gölü’nden tatlı su akiferine doğru bir girişimin olabileceğini düşündürmektedir.

Keywords

Ağın, Hidrojeokimya, Keban Baraj Gölü, Potansiyel toksik element, Yeraltı suyu- kayaç etkileşimi

Supporting Institution

TÜBİTAK

Project Number

114Y091

Thanks

Bu çalışma TÜBİTAK tarafından 114Y091 nolu proje ile maddi olarak desteklenmiştir.

The hydrogeochemical characteristics of groundwaters recharging from the Lower Miocene clastic and carbonate units around Ağın (Elâzığ)

Abstract

Ağın district is presented within the recharge basin of Keban Dam Lake. The hydrogeochemical characteristics of groundwaters of Ağın district were investigated in this study. Within the scope of the study, the origins of major anions, cations, some potentially toxic elements in groundwaters were investigated, and the hydrogeochemical features of groundwaters were compared and evaluated with the drinking water standards in Turkey and the world. The groundwaters were sampled in the rainy and the dry seasons. The aquifer formation of the groundwaters is stratified limestones of Alibonca formation and groundwaters are grouped as Ca-HCO3 and Ca-Mg-HCO3 type waters. Seasonal changes were determined in the temperature, pH, EC values, Cl- and SO4-2 contents of the groundwaters.The groundwaters are generally suitable for drinking purposes in terms of major anion, cation, Al, Cr, Cu, Fe, Mn, Pb, Zn, Ni contents. However, the groundwater of the borehole drilled close to the Keban Dam lake beach is not suitable for drinking in terms of Al (612.00 ppb), Fe (569.00 ppb) and Mn (52.1 ppb) concentrations, which are determined above the maximum limit values of drinking water standards during the rainy season. Furthermore, Cu, Cr and Zn concentrations in this borehole’ groundwater are higher compare to others during the rainy season. In general, groundwater-rock interaction is the the main factor controlling the major anion, cation, and potentially toxic element contents of the studied groundwaters. In addition, the hydrogeochemical properties of the groundwaters are also affected by anthropogenic factors such as livestock barns and the use of agricultural fertilizers. High concentrations of potentially toxic element contents determined in the borehole, especially during the rainy season, could suggest that there may be lake water intrusion from Keban Dam into the freshwater aquifer.

Keywords

Ağın, Hydrogeochemistry, Keban Dam Lake, Potentially toxic element, Groundwater-rock interaction

Project Number

114Y091

References

• Abdelshafy, M., Saber, M., Abdelhaleem, A., Abdelrazek, S.M. and Seleem, M. (2019). Hydrogeochemical processes and evaluation of groundwater aquifer at Sohag city, Egypt. Scientific African, 6, e00196. https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2019.e00196.
• Akbaş, B., Akdeniz, N., Aksay, A., Altun, İ.E., Balcı, V., Bilginer, E., Bilgiç, T., Duru, M., Ercan, T., Gedik, İ., Günay, Y., Güven, İ.H., Hakyemez, H.Y., Konak, N., Papak, İ., Pehlivan, Ş., Sevin, M., Şenel, M., Tarhan, N., Turhan, N., Türkecan, A., Ulu, Ü., Uğuz, M.F., Yurtsever, A. (2011). 1:1.250.000 ölçekli Türkiye Jeoloji Haritası. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Yayını, Ankara-Türkiye.
• Aksever, F. (2019). Hydrogeochemical characterization and water quality assessment of springs in the Emirdağ (Afyonkarahisar) basin, Turkey. Arabian Journal of Geosciences.12:780. https://doi.org/10.1007/s12517-019-4942-7.
• Clark, I. (2015). Groundwater Geochemistry and Isotopes, CRC Press, Taylor and Francis Group, Boca Raton, London, New York.
• Çapar, G. (2019). Su Kaynakları Yönetimi ve İklim Değişikliği. İklim Değişikliği Alanında Ortak Çabaların Desteklenmesi Projesi (iklimİN), T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı Çevre Yönetimi Genel Müdürlüğü, Ankara.
• Çetindağ, B. (2002). Dipsiz Göl (Elâzığ) kaynağının hidrojeoloji incelemesi. Fırat Üniversitesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 14(1), 169-180.
• Davraz, A. and Batur, B. (2021). Hydrogeochemistry characteristics of groundwater and health risk assessment in Yalvaç–Gelendost Basin (Turkey). Applied Water Science, 11: 67. https://doi.org/10.1007/s13201-021-01401-9.
• Göçmez, G., Kara, İ. ve Ayaz Bozdağ, A. (2007). Rize ilindeki sıcak ve mineralli suların hidrokimyasal özellikleri. Selçuk.Üniversitesi Mühendislik.-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 23(1-2), 165-175.
• Güler, C., Thyne, G.D., Tağa, H. and Yıldırım, Ü. (2017). Processes governing alkaline groundwater chemistry within a fractured rock (ophiolitic melange) aquifer underlying a seasonally inhabited headwater area in the Aladağlar range, (Adana, Turkey). Geofluids, 3153924: 21. https://doi.org/10.1155/2017/3153924.
• Han, D., Song, X. and Currell, M.J. (2016). Identification of antropogenic and natural inputs of sulfate into a karstic coastal groundwater system in northeast China: evidence from major ions, δ13CDIC and δ34SSO4. Hydrology and Earth System Sciences, 20, 1983-1999. https://doi.org/10.5194/hess-20-1983-2016.
• Heerdink, R. and Griffioen, J. (2008). Methodeontwikkeling voor het berekenen van het gehalte reactief ijzer uit totaalgehaltes ijzer en aluminium in sediment. Directie TNO Geological Survey of the Netherlands, Deltares TNO-rapport.
• Hem, J.D. (1989). Study and Interpretation of the Chemical Characteristics of Natural Water. Third edition. US Geological Survey Water-Supply Paper 2254, Washington, United States Government Printing Office, 263p.
• Hussien, B.M. and Faiyad, A.S. (2016). Modeling the hydrogeochemical processes and source of ions in the groundwater of aquifers within Kasra-Nukhaib Region (West Iraq). International Journal of Geosciences, 7, 1156-1181. https://doi.org/ 10.4236/ijg.2016.710087.
• Kebede, S., Travi, Y., Alemayehu, T., Ayenew, T. (2005). Groundwater recharge, circulation and geochemical evolution in the source region of the Blue Nile river, Ethiopia. Applied Geochemistry, 20, 1658-1676. https://doi.org/ 10.1016/j.apgeochem.2005.04.016.
• Kim, H. and Park, S. (2016). Hydrogeochemical characteristics of groundwater highly polluted with nitrate in an agricultural area of Hongseong, Korea. Water, 8, 345. https://doi.org/10.3390/w8080345.
• Kimball, B.A. (1981). Geochemistry of spring water, Southeastern Uinta Basin, Utah and Colorado (Geological survey water-supply paper 2074). U.S. Government printing office, Washington.
• Kipman, E. (1981). Keban’ın Jeolojisi ve Keban Şaryajı, İstanbul Üniversitesi Yerbilimleri Dergisi, 1-1,2 75-81.
• Kürüm, S., Akgül, B. ve Erdem, E. (1999). Eski Arapgir-Şıhlar (Malatya-Elâzığ) Köyleri çevresindeki volkanitlerin petrografik ve petrolojik özellikleri. Geosound/ Yerbilimleri 34, 187-201.
• Majkić-Dursun, B., Petković, A., Dimkić, M. (2015). The effect of iron oxidation in the groundwater of the alluvium aquifer of the Velika Morava River, Serbia, on the clogging of water supply wells. Journal of the Serbian Chemical Society, 80 (7), 947–957. https://doi.org/10.2298/JSC140204089M.
• Milanovic, P.T. (1981). Karst Hydrogeology. Water resources publications, P.O. Box 2841, Littleton, Colorado, Amerika Birleşik Devletleri.
• Olivier, N. (2012). Characterization of the spatial distribution of iron- and manganese oxides in the Sterksel Formation at the Maalbeek quarry, The Netherlands. Faculty of Geosciences, Utrecht University, Master’s Thesis, 80 p., Netherlands.
• Öztekin Okan Ö. and Güven A. (2019). Hydrochemistry of groundwaters from alluvial and fractured igneous aquifers at the western region of Lake Hazar (Elâzığ, Turkey). Arabian Journal of Geosciences, 12: 52. https://doi.org/ 10.1007/s12517-018-4209-8.
• Öztekin Okan Ö., Güven A. ve Çetindağ B. (2018). Plajköy Kaynağı’nın hidrojeoloji incelemesi. Maden Tetkik Arama Dergisi, 156, 234-235. https://doi.org/10.19111/bulletinofmre.376767.
• Öztekin Okan, Ö. and Çetindağ, B. (2005). Hydrogeochemical and isotopic investigation of the Kolan geothermal field, southeastern Turkey. Environmental Geology, 48,179–188. https://doi.org/ 10.1007/s00254-005-1286-2.
• Öztekin Okan, Ö., Kalender, L., Çetindağ, B. (2018). Trace-element hydrogeochemistry of thermal waters of Karakoçan (Elâzığ) and Mazgirt (Tunceli), Eastern Anatolia, Turkey. Journal of Geochemical Exploration, 194, 29-43. https://doi.org/ 10.1016/j.gexplo.2018.07.006.
• Perez-Ceballos, R., Canul- Macario, C., Pacheco-Castro, R., Pacheco- Avila, J., Euan- Avila, J. and Merino- Ibarra, M. (2021). Regional hydrogeochemical evolution of groundwater in the Ring of Cenotes, Yucatán (Mexico): An inverse modelling approach. Water, 13, 614. https://doi.org/10.3390/w13050614.
• Salem, Z.E. and El-Bayumy, D.A. (2016). Hydrogeological, petrophysical and hydrogeochemical characteristics of the groundwater aquifers east of Wadi El-Natrun, Egypt. National Research Institute of Astronomy and Geophysics, 5, 124- 146. https://doi.org/10.1016/j.nrjag.2015.12.001.
• Semiz Ü., Gücer, M.A., Alemdağ S. (2021). Şiran (Gümüşhane) ilçe merkezi su kaynaklarının kalitesi ve hidrojeokimyasal özelliklerinin değerlendirilmesi. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 7(1), 59-74. https://doi.org/10.21324/dacd.804464.
• Sipahi F. and Uslu S. (2016). Investigation of the quality and physical-geochemical characteristics of the drinking water in Gümüşhane (Turkey) city central. Arabian Journal of Geosciences, 9, 600. https://doi.org/ 10.1007/s12517-016-2620-6.
• Şahinci, A. (1991). Doğal Suların Jeokimyası. Reform Matbaası, İzmir, 548s.
• Şener, Ş. ve Güneş, D. (2015). Aksu (Isparta) Ovası yüzey ve yeraltı sularının hidrojeokimyasal özellikleri ve su kalitesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 21(6), 260-269. https://doi.org/10.5505/pajes.2014.85547.
• Tahmasebzadeh Bastam, E. ve Gültekin, F. (2017). Değirmendere (Trabzon) havzası kaynak sularında su-kayaç etkileşimi. Jeoloji Mühendisliği Dergisi / Journal of Geological Engineering, 41 (1) , 59-78. https://doi.org/10.24232/jmd.314585.
• T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı (2016). İklim Değişikliğinin Su Kaynaklarına Etkisi Projesi. Yönetici Özeti.
• TSE (2005). TS266, Türk İçme Suyu Standartları. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara
• Türkmen, İ. ve Aksoy, E. (1998). Arapgir (Malatya), Çemişgezek (Tunceli), Elâzığ dolaylarındaki Neojen birimlerinin stratigrafik-sedimantolojik incelenmesi ve bölgesel korelasyonu. Türkiye Petrol Jeologları Derneği/TPJD Bülteni, 10 (1), 15-33.
• WHO (2011). World Health Organization, 2011. Guidelines for drinking-water quality. Vol. 1.
• Yuan, J., Xu, F., Deng, G., Tang, Y. and Li, P. (2017). Hydrogeochemistry of shallow groundwater in a karst aquifer system of Bijie City, Guizhou Province. Water, 9, 625. https://doi.org/10.3390/w9080625.
• Yüksel, A. (2007). Üçtepe yöresinin (İmamoğlu – Adana) hidrojeolojik incelemesi. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Adana.