SAKARYA GEYVE BÖLGESİ DERE SEDİMANLARININ AĞIR METAL İÇERİKLERİ: OLASI ZENGİNLEŞME VE KİRLENME KAYNAKLARI

Mustafa Haydar Terzi; Mehmet Barış Durgun; Gökhan Demirela

doi:10.17780/ksujes.1562744

TR EN

SAKARYA GEYVE BÖLGESİ DERE SEDİMANLARININ AĞIR METAL İÇERİKLERİ: OLASI ZENGİNLEŞME VE KİRLENME KAYNAKLARI

Öz

Bu çalışmanın amacı, Türkiye’nin yaş meyve ve sebze üretiminde önemli bir yere sahip olan Geyve (Sakarya) bölgesindeki yerleşim, tarım ve orman alanlarındaki dere sedimanlarının ağır metal içeriklerini analiz etmektir. Böylece bölgede zenginleşme ya da kirlenme anomalisine sahip alanlar tespit edilerek, bu zenginleşmelerin veya kirlenmelerin olası jeojenik ve antropojenik kökenli süreçlerden kaynaklanıp kaynaklanmadığı araştırılmaktadır. Bu kapsamda drenaj sistemlerinden 133 adet dere sedimanı örneği alınmış ve As, Co, Cu, Ni, Pb, V ve Zn içerikleri ICP-OES cihazı kullanılarak belirlenmiştir. Jeobirikim indeksi hesaplamalarına göre dere sedimanı örneklerinde As ve V açısından kirlilik gözlenmezken, Co, Cu, Pb ve Zn açısından kirlenmemiş-orta seviyede, Ni açısından kirlenmemiş-orta seviyeden orta-yüksek seviyeye değişen derecelerde kirlenmelerin varlığı ortaya konulmuştur. Kirlenme derecesi ve modifiye edilmiş kirlenme derecesi indekslerine göre ise bazı örneklerde orta derecede kirlenme belirlenmiştir. Yapılan değerlendirmeler çalışma alanındaki Co ve Ni zenginleşmelerinin serpantinit, Pb zenginleşmelerinin granit ve cevherli zonlardan ayrışma ile türediğini ve dolayısıyla jeojenik kökenli olduğunu göstermiştir. Ni açısından bazı örneklerde ek olarak tarımsal faaliyetler sonucunda da ortaya çıkan antropojenik girdilerin varlığı belirlenmiştir. Çalışma alanındaki Cu ve Zn zenginleşmelerinin ise büyük çoğunlukla tarımsal faaliyetler ile ilişkili olarak antropojenik kökenli olarak geliştiği anlaşılmıştır.

Anahtar Kelimeler

HEAVY METAL CONTENTS OF STREAM SEDIMENTS IN THE SAKARYA-GEYVE REGION: POTENTIAL ENRICHMENT AND CONTAMINATION SOURCES

Abstract

The aim of this study is to analyze the heavy metal contents of stream sediments in the residential, agricultural, and forest areas of Geyve (Sakarya) region, which holds a significant place in Türkiye's fresh fruit and vegetable production. The areas with enrichment/contamination anomalies in the region are identified, and it is investigated whether these enrichment or contamination are caused by geogenic or anthropogenic processes. Within this scope, 133 stream sediment samples were collected from drainage systems, and the contents of As, Co, Cu, Ni, Pb, V, and Zn were determined using ICP-OES. Based on the geoaccumulation index, no pollution was observed for As and V, while Co, Cu, Pb, and Zn showed pollution levels ranging from unpolluted to moderate, and Ni exhibited pollution levels ranging from unpolluted-moderate to moderate-high. Some samples exhibit moderate pollution in the degree of contamination and the modified degree of contamination index. The evaluations indicate that Co and Ni enrichments are derived from serpentinite, while Pb enrichments from the weathering of granite and ore-bearing zones, suggesting that geogenic origin. In addition, the presence of anthropogenic inputs resulting from agricultural activities was identified in some samples for Ni. The enrichments of Cu and Zn were mostly determined to be anthropogenic origin, primarily associated with agricultural activities.

Keywords

References

Abrahim, G.M.S., & Parker, R.J. (2008). Assessment of heavy metal enrichment factors and the degree of contamination in marine sediments from Tamaki Estuary, Auckland, New Zealand. Environmental Monitoring and Assessment, 136:227–238. https://doi.org/10.1007/s10661-007-9678-2
Ateş, A., Çalışkan, N., & Demirel, H. (2017). Evaluation of soil quality in Sapanca Lake basin. Periodicals of Engineering and Natural Sciences, 5(1). https://doi.org/10.21533/pen.v5i1.90
Bai, Z., Wu, F., He, Y., & Han, Z. (2023). Pollution and risk assessment of heavy metals in Zuoxiguo antimony mining area, southwest China. Environmental Pollutants and Bioavailability, 35(1):2156397. https://doi.org/10.1080/26395940.2022.2156397
Chen, T., Liu, X., Li, X., Zhao, K., Zhang, J., Xu, J., Shi, J., & Dahlgren, R.A. (2009). Heavy metal sources identification and sampling uncertainty analysis in a field-scale vegetable soil of Hangzhou, China. Environmental Pollution, 157:1003–1010. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2008.10.011
Çelenk, F., & Kızıloğlu, T. (2015). Distribution of lead accumulation in roadside soils: a case study from D 100 highway in Sakarya, Turkey. International Journal of Research in Agriculture and Forestry, 2(5):1-10.
Çelik, Ö.F., Gürer, Ö.F., & Öz, İ. (2009). Geyve Boğazı ve Pamukova Arasında Yer alan Granitoyitik Kayaçların Petrografik ve Jeokimyasal Özellikleri. Uygulamalı Yerbilimleri Dergisi, 8(1):61-75.
Demirela, G., Yılmazer, E., & Kavurmaci, M.M. (2020). Hydrogeochemical, geotechnical and soil geochemistry characteristics of Aksaray University campus area, Aksaray. Aksaray University Journal of Science and Engineering, 4(1):90-112. https://doi.org/10.29002/asujse.712844
Duman, F., Aksoy, A., & Demirezen, D. (2007). Seasonal variability of heavy metals in surface sediment of Lake Sapanca, Turkey. Environmental Monitoring and Assessment, 133:277-283. https://doi.org/10.1007/s10661-006-9580-3

Durgun, M.B. (2024). Geyve (Sakarya) civarında ağır metal zenginleşmeleri: toprak ve dere sedimanı jeokimyası çalışmaları. Yüksek Lisans Tezi. Aksaray Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Aksaray.
Durgun, M.B., Demirela, G., & Terzi, M.H. (2024a). Heavy metal contamination in soils: Kamışlı (Geyve/Sakarya), NW Türkiye. In AGRO International Conference on Agriculture-II, June 05-07, 2024, Azerbaijan State Agricultural University, Ganja (Azerbaijan), Proceedings Book, p. 312-313.
Durgun, M.B., Demirela, G., & Terzi, M.H. (2024b). The Origin of heavy metal enrichments in soils; Celaller region (Geyve/Sakarya), NW Türkiye. In 4th International Graduate Studies Congress (IGSCONG'24), June 5-8, 2024, Proceedings Book, p. 1006-1007.
Durgun, M.B., Terzi, M.H., & Demirela, G., (2024c). Geyve (Sakarya, Türkiye) dere sedimanlarındaki ağır metal zenginleşmelerinin kökeni. 10. Jeokimya Sempozyumu, 17-19 Ekim 2024, Antalya (Türkiye), Bildiri Özleri Kitabı, s. 90-91.
Dundar, M.S., Altundag, H., Eyupoglu, V., Keskin, S.C., & Tutunoglu, C. (2012). Determination of heavy metals in lower Sakarya river sediments using a BCR-sequential extraction procedure. Environmental Monitoring and Assessment, 184:33-41. https://doi.org/10.1007/s10661-011-1944-7
Erturaç, M.K. (2018). Sakarya’nın jeolojik özellikleri. C. İkiel (Ed.), Sakarya’nın Fiziki, Beşeri ve İktisadi Coğrafya Özellikleri, Sakarya Üniversitesi Yayınları, s. 96-116.
Esmaeili, A., Moore, F., Keshavarzi, B., Jaafarzadeh, N., & Kermani, M. (2014). A geochemical survey of heavy metals in agricultural and background soils of the Isfahan industrial zone, Iran. Catena, 121:88–98. https://doi.org/10.1016/j.catena.2014.05.003
Geyve Belediyesi, 2024. https://www.geyve.bel.tr/icerik/geyve-tarihi, Erişim Tarihi: 07.10.2024.
Gopal, V., Krishnamurthy, R.R., Indhumathi, A., Sharon, B.T.X., Priya, T.S.D., Rathinavel, K., Bharath, K.M., Magesh, N.S., & Ayyamperumal, R. (2024). Geochemical evaluation, ecological and human health risk assessment of potentially toxic elements in urban soil, southern India. Environmental Research, 248:118413. https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.118413
Göllü, E. (2019). Aşağı Sakarya havzası jeotermal alanının hidrojeoloji ve hidrojeokimyasal incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Konya Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya.
Hakanson, L. (1980). An ecological risk index for aquatic pollution control, a sedimentological approach. Water Research, 14(8):975–1001. https://doi.org/10.1016/0043-1354(80)90143-8
Isen, H., Altundag, H., & Keskin, C.S. (2013). Determination of heavy metal contamination in roadside surface soil by sequential extraction. Polish Journal of Environmental Studies, 22(5):1381-1385.
Isleyen, M., Akpinar, A., Eren, B., & Ok, G. (2019). Heavy metal profiles of agricultural soils in Sakarya, Turkey. Environmental Engineering Research, 24(3):427-433. https://doi.org/10.4491/eer.2018.274
Kalkan, M., & Terzi, M.H. (2023). Assessment of heavy metal pollution of the soils in the southwest of Aksaray city. Recep Tayyip Erdogan University Journal of Science and Engineering, 4(2):219-231. https://doi.org/10.53501/rteufemud.1360204
Ketin, İ. (1966). Anadolu’nun tektonik birlikleri (Tectonic units of Anatolia). Bulletin of the Mineral Research and Exploration, 66:20–37.
Kızıloğlu Algan, F.T., & Bilen, S. (2005). Toprak kirlenmesi ve biyolojik çevre. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 36(1): 83-88.
Koljonen, T. (1992). Geochemical Atlas of Finland, Part 2: Till. Geological Survey of Finland, Espoo, Finland, 218 pp.
Muller, G. (1969). Index of geo-accumulation in sediments of the Rhine River. GeoJournal, 2(3):108-118.
Ochiagha, K.E., Okoye, P.A.C., & Eboagu, N.C. (2020). The geo-accumulation index of some heavy metals in the roadsides soils of Onitsha south local government area Anambra state, Nigeria. Science Journal of Chemistry, 8(3):42-47. https://doi.org/10.11648/j.sjc.20200803.11
Ok, G. (2008). Sakarya bölgesindeki topraklardaki inorganik kirleticilerin araştırılması. Yüksek Lisans Tezi. Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya.
Okay, A.I, Bozkurt, E., Satır, M., Yiğitbaş, E., Crowley, Q.G., & Shang, C.K. (2008). Defining the southern margin of Avalonia in the Pontides: geochronological data from the Late Proterozoic and Ordovician granitoids from NW Turkey. Tectonophysics, 461(1-4):252-264. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2008.02.004
Özer, C., Çevikbaş, A., & Eyüpoğlu, M. (2013). Çamyurdu (Mudurnu-Bolu), Örencik, Kirpiyen (Geyve-Sakarya) ruhsat sahaları maden jeolojisi ve prospeksiyon çalışmaları. MTA Doğal Kaynaklar ve Ekonomi Bülteni, 16:205-214.
Özer, C., Turan-Altunsoy, A., Durgun, M. B., Yalçın, Ç., Baran, G., & Kaplan, H. (2021). Celaller (Geyve-Sakarya) sahası jeoloji haritası, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara.
Özkan, A. (2017). Antakya-Cilvegözü karayolu etrafındaki tarım arazilerinde ve bitkilerdeki ağır metal kirliliği. Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32(3):9-18. https://doi.org/10.21605/cukurovaummfd.357176
Özkul, C., Acar, R.U., Köprübaşi, N., Er, A.E., Kızılkaya, H.İ., Metin, M., & Şenel, M.N. (2018). Altıntaş (Kütahya-Türkiye) ovası tarım topraklarında ağır metal kirliliğinin araştırılması, öncel çalışma. Journal of Applied Earthsciences, 17(1):13-26. https://doi.org/10.30706/uybd.426408
Parlak, M., Çıkılı, Y., & Çiçek, G. (2020). Kereviz tarlalarının verimlilik durumları ile ağır metal kapsamlarının toprak ve yaprak analizleriyle belirlenmesi: Sakarya-Geyve Örneği. COMU Journal of Agriculture Faculty, 8(1):173-185. https://doi.org/10.33202/comuagri.686369
Ravankhah, N., Mirzaei, R., & Masoum, S. (2017). Determination of heavy metals in surface soils around the brick kilns in an arid region, Iran. Journal of Geochemical Exploration, 176:91-99. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2016.01.005
Reimann, C., & De Caritat, P. (1998). Chemical elements in the environment: factsheets for the geochemist and environmental scientist. 1st edition, Springer-Verlag Berlin. https://doi.org/10.1007/978-3-642-72016-1
Sakarya İl Tarım ve Orman Müdürlüğü, 2015. https://sakarya.tarimorman.gov.tr/Menu/27/Geyve-Ilce-Mudurlugu, Erişim Tarihi: 07.10.2024.
Sisman, I., Imamoglu, M., & Aydin, A.O. (2002). Determination of heavy metals in roadside soil from Sapanca area highway, Turkey. International Journal of Environment and Pollution, 17(4):306–311. https://doi.org/10.1504/IJEP.2002.000674
Stoffers, P., Glasby, G.P., Wilson, C.J., Davis, K.R., & Walter, P. (1986). Heavy metal pollution in Wellington Harbour. New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research, 20(3):495-512. https://doi.org/10.1080/00288330.1986.9516169
Şener, Ş., & Şener, E. (2015). Kovada Gölü (Isparta) dip sedimanlarında ağır metal dağılımı ve kirliliğinin değerlendirilmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 19(2):86-96.
Temur, E., & Aksay, A. (2002). 1:100.000 ölçekli Türkiye jeoloji haritaları, Adapazarı G24 paftası, MTA Yayınları, 31.
Terzi, M.H., & Kalkan, M. (2024). Evaluation of soil pollution by heavy metal using index calculations and multivariate statistical analysis. Environmental Monitoring and Assessment, 196(5):443. https://doi.org/10.1007/s10661-024-12569-3
Tomlinson, D.C., Wilson, J.G., Harris, C.R., & Jeffery, D.W. (1980). Problems in the assessment of heavy metals levels in estuaries and the formation of a pollution index. Helgoländer Meeresuntersuchunge, 33:566–575. https://doi.org/10.1007/BF02414780
Wedepohl, K.H. (1995). The composition of the continental crust. Geochimica Et Cosmochimica Acta, 59(7):1217-1232. https://doi.org/10.1016/0016-7037(95)00038-2
Yılmazer, E., & Terzi, M.H. (2023). Geochemical investigation of soil quality in terms of toxic elements using an AHP-based index. Environmental Geochemistry and Health, 45:8271-8294. https://doi.org/10.1007/s10653-023-01720-7

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Mineral Stratum and Geochemistry

Journal Section

Research Article

Authors

Mustafa Haydar Terzi ^*
0000-0003-4224-6482
Türkiye

Mehmet Barış Durgun
0000-0003-3598-1921
Türkiye

Gökhan Demirela
0000-0001-8260-8914
Türkiye

Publication Date

March 3, 2025

Submission Date

October 7, 2024

Acceptance Date

December 2, 2024

Published in Issue

Year 2025 Volume: 28 Number: 1

DOI

https://doi.org/10.17780/ksujes.1562744

IZ

https://izlik.org/JA68KT68TU

Cite

RIS / Bibtex

APA

Terzi, M. H., Durgun, M. B., & Demirela, G. (2025). SAKARYA GEYVE BÖLGESİ DERE SEDİMANLARININ AĞIR METAL İÇERİKLERİ: OLASI ZENGİNLEŞME VE KİRLENME KAYNAKLARI. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 28(1), 334-349. https://doi.org/10.17780/ksujes.1562744

Cited By

Comprehensive assessment of heavy metal contamination in forested and agricultural soils: Distribution patterns, source apportionment, environmental and human health risks

Science of The Total Environment

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2025.180647

Heavy metal enrichments in rural environment soils, pollution dynamics, source identification, and the role of subsurface mineralizations

Scientific Reports

https://doi.org/10.1038/s41598-025-22281-y