T.C ENERJ VE TAB KAYNAKLAR BAKANLII DEVLET SU LER GENEL MDRL Teknik Aratrma ve Kalite Kontrol Dairesi Bakanl

HDROLOJDE ZOTOP TEKNKLERNN KULLANILMASI SEMPOZYUMU

Daire Bakan: Orhan UZUN Daire Bakan Yrd.: Mfit ALAN Dzenleme Kurulu zotop Laboratuar ube Mdrl ube Mdr: Mesut SAYIN Candan FTER Sabahat ZCAN EYPOLU Alime TEMEL DLAVER hsan YALIN

21-25 EKM 2002 ADANA

NSZ Nkleer teknikler yllardr hidroloji alannda kullanlmaktadr. DS TAKK Dairesi zotop Laboratuvar ube Mdrl 1960l yllarn banda faaliyete gemi ve 1970li yllarn ortalarna kadar nkleer tekniklerin kullanmn baar ile gerekletirmitir. Bu dnemde zotop Laboratuvar ube Mdrl UNESCO tarafndan desteklenmitir. UNESCO ile ortak uluslararas seminerler dzenlemi ve nkleer teknikleri Trkiyede eitli almalara uygulamtr. DS TAKK Dairesi Bakanl zotop Laboratuvar ube Mdrl dnyadaki ileri lkelerde uygulanan nkleer teknikleri lkemizde ilk uygulayan kurulutur. evresel izotoplarn hidrolojik ve hidrojeolojik amal kullanm gelien cihaz teknolojileri ile zellikle 1970li yllar sonrasnda hzla gelime gstermitir. Hem cihaz teknolojisindeki gelimeler hem de radyoaktif maddelerin kullanlmasnda karlalan zorluklar nedeni ile tm dnyada olduu gibi zotop Laboratuvar ube Mdrl de evresel izotoplar kullanarak DS nin problemlerine katkda bulunmaya ynlenmitir. Kurulduu ve almalarn srdrd 1960l yllardan beri birok ulusal ve uluslararas proje yapan zotop Laboratuvar ayn zamanda ulusal anlamda DS nin dnda Kamu Kurulularna, niversitelere ve zel sektre gerek eitici anlamda gerek analiz baznda destek vererek ve uygulamal almalara katkda bulunarak lke ekonomisine katkda bulunmutur. lkemizde bu alanda alan tek laboratuvar olmamz bu almalarn nemini artrmaktadr. Kurulduu gnden beri lkemizde hem DS ye hizmet veren hem de ulusal laboratuvar anlamnda almalar yapan zotop Laboratuvar zaman zaman dzenlemi olduu seminerler, vermi olduu konferanslar ve eitli platformlarda sunduu bilimsel makaleler ile bu yntemin hidroloji ve hidrojeolojiye destek vermesinin yan sra eitici roln srdrmtr. Bu konu ile ilgili olarak dzenlenen ilk seminer Kasm 1987 ylnda Hidrolojide zotoplar ve Nkleer Teknikler ad altnda Adanada yaplm ve DS, Kamu kurulular ve niversitelerin katlm ile gerekletirilmitir. zotop tekniklerinin hidrolojik almalara uygulanmas dorultusunda dzenlenecek bir sempozyumun birok adan yararl olaca dnlerek bu sempozyum dzenlenmitir. Sempozyumun amac kamu kurum ve kurulular ile niversitelerin birbirilerinin yapm olduklar almalardan haberdar olmalardr. Sempozyum esnasnda yaplacak gr alverileri Trkiyede yaplabilecek genel almalar hakknda bilgi verecektir. eitli kamu kurum ve kurulular ile niversitelerden sempozyuma bildirileri ile katkda bulunan katlmclara, tm imkanlarn sunan Adana VI. Blge Mdrlne ve sempozyumun dzenlenmesindeki katklarndan dolay zotop Laboratuvar ube Mdrl elemanlarna ve mesai arkadalarma teekkr bir bor bilirim. Sempozyum esnasnda sunulan bildirileri ieren bu kitabn izotop tekniklerinin hidroloji ve hidrojeoloji alanndaki uygulamalar hakknda bir kaynak kitap olacan umarm.

Orhan UZUN Teknik Aratrma ve Kalite Kontrol Dairesi Bakan ii

NDEKLERZOTOPLARIN HDROLOJDE KULLANILMASI Candan FTER, Mesut SAYIN HDROLOJK ALIMALARDA KULLANILAN YEN ZOTOPLAR VE KULLANIM ALANLARI Levent TEZCAN HDROLOJDE ZOTOPLAR UNESCO ULUSLARARASI PROGRAMI Hamza ZGLER TRKYEDEK ME VE KULLANMA SULARININ RADYOAKTVTE YNNDEN KALTESNN BELRLENMES Alime TEMEL DLAVER, Candan FTER, Tanju ALTAY YERALTISUYUNDA ATMOSFERK GAZ ZLEYCLER: KURAM, RNEKLEME, LM VE YORUM C. Serdar BAYARI KUZEY ANADOLU FAY ZONU LE LKL JEOTERMAL SAHALARDAK SULARIN ZOTOP BLEMLER Halim MUTLU, Nilgn GLE, David R. HILTON, Selin SER, Tanju ALTAY ANKARA, BEYPAZARI DOAL SODA (TRONA) SAHASI ZOTOP HDROLOJS ALIMALARI Cahit ZGR, Osman GKMENOLU, Barbaros ERDURAN BYK MENDERES GRABENNN DOUSUNDA YERALAN JEOTERMAL SAHALARDA BULUNAN SULARIN ZOTOPK VE HDROJEOKMYASAL ZELLKLER Nazm Yldrm, smail Noyan Gner JEOTERMAL SSTEMLERDE YAPILAN ZOTOP HDROLOJS ALIMALARI:AFYON MER-GECEK JEOTERMAL SSTEM Berrin AKAN NDE MSL OVASINDA ZOTOP TEKNKLER KULLANILARAK YERALTISUYU KARAKTERSTKLERNN BELRLENMES Nihal BAARAN , Uur SRAL SU BTES ELEMANLARININ BULUNMASINDA ZOTOP YNTEM Vehbi ZAYDIN iii 109 1 15

25 35

47

57

65

79

99

125

AKIM HDROGRAFLARININ BLEENLERNE AYIRIMINDA KARARLI ZOTOPLARIN KULLANILMASI ALIMA ALANI:ANKARA-GVEN HAVZASI Y.nci Tekeli, A.nal orman, Mesut Sayn HAVA AKIMI HAREKETLER VE METEOROLOJK FAKTRLER KULLANILARAK ATMOSFERK SU BUHARI VE YAILARIN KARARLI ZOTOP ERKLERNDEK DEMLERN NCELENMES Abdullah DRCAN, Suat NAL, smal ERCAN, Ylmaz ACAR , Mesut DEMRCAN YERALTISUYU GE SRES DAILIMI N DENGEL VE DENGESZ TMSEL MODELLER N. Nur ZYURT ORHANGAZ OVASI (BURSA) DOLAYINDAK SU KAYNAKLARININ HDROJEOKMYASAL YNDEN NCELENMES Baki CANK, Suzan PASVANOLU BEYPAZARI TRONA (DOAL SODA) SAHASI AKFERLERNN BESLENME KOULLARININ ARATIRILMASINDA ZOTOP HDROLOJS ALIMALARI Ahmet APAYDIN SAKARBAI KARSTK KAYNAKLARININ (FTELER-ESKEHR) HDROJEOLOJSNN HDROKMYA VE EVRESEL ZOTOP YNTEMLER KULLANILARAK BELRLENMES Fsun (GVEN) GNER, smail Noyan GNER DELCE IRMAI (YERKY) VE KOMU AKFERLER ARASINDAK LKNN HDROKMYASAL VE ZOTOPK YNTEMLERLE NCELENMES Mehmet ELK BEPARMAK DALARI (KKTC) KARST AKFERLERNN HDROJEOLOJS Barbaros ERDURAN, Osman GKMENOLU, Erkan KESKN ZOTOP TEKNKLER KULLANILARAK ANTALYA TRAVERTEN PLATOSU YERALTISUYU KAYNAKLARININ SINIFLANDIRILMASI A. zlem ATLLA

137

153

161

173

189

207

229

241

255

iv

ZONGULDAK VE EVRESNDEK YERALTISULARININ ZOTOP HDROLOJS NCELEMES Barbaros ERDURAN, Koray TRK, Grkan KT OVACIK OVASINDA (SLFKE-EL) DEY ELEKTRK SONDAJ YNTEMYLE TATLI SU VE OLASI TUZLU SU GRMNN NCELENMES Hatice KARAKILIK, Ulvi Can NLGEN KARIIM SULARINDA KKENSEL KATKILARIN BELRLENMES Trker KURTTA ESK KADIN GLETNDEK KAAKLARIN EVRESEL ZOTOPLARLA NCELENMES Mfit ALAN

269

281

297

313

v

CONTENTSUSING OF ISOTOPES IN HYDROLOGY Candan FTER, Mesut SAYIN NEW ISOTOPES IN HYDROLOGY AND THEIR APPLICATIONS Levent TEZCAN IAEA/UNESCO JOINT INTERNATIONAL ISOTOPES IN HYDROLOGY PROGRAMME Hamza ZGLER THE DETERMINATION OF GROSS ALPHA AND BETA ACTIVITY OF DRINKING WATER IN TURKEY Alime TEMEL DLAVER, Candan FTER, Tanju ALTAY ATMOSPHERIC GAS TRACERS IN GROUNDWATER: THEORY, SAMPLING, MEASUREMENT AND INTERPRETATION C. Serdar BAYARI MONITORING OF ISOTOPE COMPOSITION OF GEOTHERMAL FLUIDS ALONG THE NORTH ANATOLIAN FAULT ZONE Halim MUTLU, Nilgn GLE, David R. HILTON, Selin SER, Tanju ALTAY ISOTOPE HYDROLOGY STUDIES OF BEYPAZARI TRONA MINE AREA,ANKARA Cahit ZGR, Osman GKMENOLU, Barbaros ERDURAN ISOTOPIC AND HYDROGEOCHEMICAL PROPERTIES OF WATERS ENCOUNTERED IN THE GEOTHERMAL AREA, EASTERN MENDERES GRABEN Nazm Yldrm, smail Noyan Gner ISOTOPE HYDROLOGY STUDIES IN GEOTHERMAL SYSTEMS: AFYON-MER-GECEK GEOTHERMAL SYSTEM Berrin AKAN DETERMINATION OF GROUNWATER CHARACTERISTICS BY USING ISOTOPE TECHNIQUES IN THE NDE MSL PLAIN Nihal BAARAN , Uur SRAL ISOTOPE METHODS IN DETERMINING THE WATER BUDGET ELEMENTS Vehbi ZAYDIN vi 109 1 15 25

35

47

57

65

79

99

125

THE USE OF ISOTOPE TECHNIQUES TO SEPERATE OF HYDROGRAPHY COMPONENTS. CASE STUDY: ANKARA-YENMAHALLE-GVEN BASIN Y.nci Tekeli, A.nal orman, Mesut Sayn THE INVESTIGATION OF ISOTOPIC COMPOSITION OF PRECIPITATION AND WATER VAPOUR BY USING AIR MASS TRAJECTORIES AND METEOROLOGICAL PARAMETERS Abdullah DRCAN, Suat NAL, smal ERCAN, Ylmaz ACAR , Mesut DEMRCAN STEADY AND UNSTEADY LUMPED-PARAMETER MODELS FOR DETERMINATION OF GROUNDWATER RESIDENCE TIME DISTRIBUTION N. Nur ZYURT HYDROGEOCHEMISTRY INVESTIGATION OF THE (BURSA) ORHANGAZ PLAIN AND ITS ENVIRONS Baki CANK, Suzan PASVANOLU ISOTOPE HYDROLOGY STUDIES TO INVESTIGATION OF RECHARGE MECHANISM OF THE AQUIFERS IN BEYPAZARI TRONA AREA Ahmet APAYDIN DETERMINATION OF HYDROGEOLOGY OF THE KARSTIC SPRINGS OF SAKARBASI BY USING HYDROCHEMISTRY AND ENVIRONMENTAL ISOTOPE TECHNIQUES Fsun (GVEN) GNER, smail Noyan GNER INVESTIGATION OF RELATION BETWEEN DELCE RIVER (YERKY) AND SURROUNDING AQUIFERS BY HYDROCHEMICAL AND ISOTOPIC TECHNIQUES Mehmet ELK HYDROGEOLOGY OF THE BESPARMAK (PENTADACTILOS) MOUNTAINS (TRNC) KARSTIC AQUIFER Barbaros ERDURAN, Osman GKMENOLU, Erkan KESKN CLASSIFICATION OF THE GROUNDWATERS OF THE ANTALYA TRAVERTINE PLATEAU BY ISOTOPE TECHNIQUES A. zlem ATLLA

137

153

161

173

189

207

229

241

255

vii

ISOTOPE HYDROLOGY INVESTIGATION OF ZONGULDAK AND PROVINCE GROUNDWATER Barbaros ERDURAN, Koray TRK, Grkan KT INVESTIGATION OF FRESH WATER AND PROBABLE SALTY WATER INTERFERENCE BY USING VERTICAL ELECTRICAL SOUNDING AROUND OVACIK PLAIN (SLFKE-EL) Hatice KARAKILIK, Ulvi Can NLGEN ESTIMATION OF THE CONTRIBUTION OF THE WATER SOURCES IN THE MIXED WATERS Trker KURTTA INVESTIGATION OF LEAKAGES FROM ESK KADIN RESERVOIR BY USING ENVIRONMENTAL ISOTOPES Mfit ALAN

269

281

297

313

viii

ZOTOPLARIN HDROLOJDE KULLANILMASI USING OF ISOTOPES IN HYDROLOGYCandan FTER1, Mesut SAYIN21 2

Kimya Yk.Mh. DS Genel Mdrl,TAKK Dairesi Bakanl, candan.cifter@dsi.gov.tr Fizik Yk. Mh. DS Genel Mdrl, TAKK Dairesi Bakanl, mesutsayin@dsi.gov.tr

ZET: Dnya hidrosferinde yer alan yenilenebilen ancak kstl bir kaynak olan suyun miktar 1 400 000 km3 olarak tahmin edilmektedir. Dnyann te ikisi sularla kapl olmasna ramen, tuzlu sular %97,5, tatl sular ise toplam su miktarnn ancak % 2.5 oranndadr. 2025 ylnda dnya nfusunun 2 milyar daha artarak 8 milyara ulaaca ngrld gnmzde baz blgeler iin zaten yetersiz olan su kaynaklarnn zamanla tm blgelerde de yetersiz kalaca aktr. lkemiz ise su kaynaklar asndan dnya apnda yaplan deerlendirmeler nda, su ktll eken lkeler arasnda gsterilmemesine ramen artan nfus art, kentleme ve sanayileme olgularna bal olarak artan su tketimi deerleri dikkate alndnda nicelik asndan yenilenebilir tatl su kaynaklarnda gn getike bir azalma ile kar karya kalmaktadr. Bunun yan sra su kaynaklarnda ar ekim sonucu yeraltsuyu tuzlanmas, tarmsal faaliyetlerde kullanlan kimyasallar ile evsel ve endstriyel atklar nedeniyle kirlenme yaanmakta ve su kaynaklarnn nitelik asndan korunmas gerei ortaya km bulunmaktadr. Bu erevede, srekli artan endstriyel geliim ve artan nfus basks altnda kalan su kaynaklarnn gelitirilerek verimli ve srdrlebilir olarak kullanlabilmesi iin pek ok projenin etdnn gereklilii ve bu ettlerde de klasik incelemelerin dnda ileri tekniklerin kullanlmas zorunlu hale gelmeye balamtr. zotop hidrolojisi almalar bu tekniklerin banda gelmektedir. Dnyada zotop hidrolojisinin kullanlmaya balanmasna paralel olarak DS Teknik Aratrma ve Kalite Kontrol Dairesi Bakanl zotop Laboratuvarnda da bu yntemler kullanlmaya balanmtr. Bu bildiride, su kaynaklarnn gelitirilmesi almalarnda izotop hidrolojisinin kullanlmas, izotop tekniklerinin uygulama alanlar laboratuvarmzda yaplan almalar paralelinde anlatlmtr. Anahtar Szckler: Hidroloji, izotop hidrolojisi, evresel izotoplar ABSTRACT Current estimates are that the Earths hydrosphere contains a huge amount of water about 1400 million cubic kilometers. However, 97.5% of this amount are saline waters and only 2.5 % is fresh water. By 2025, world population is expected to be 8 billion. Quantity of the renewable water resources in Turkey has decreased due to urbanization, ndustrialization and population with each 1

passing day . However quality of water resources in Turkey is affected by land use practice such as cultivation with accompanying application of large quantities of fertilizers and pesticides, ground water salinitaion, waste water. In this respect, new research methods were eagerly sought by researcher for developing water resources due to the rising industrial developing and growing of population. Isotope techniques provide invaluable information on the sources, movement and quantitiy of water in different environments. DSI Technical Research and Quality Control Department has used isotope techniques together with begining sotope study over the world. Key Words : Hydrology, isotope hydrology, environmental isotopes 1.GR Gnmzde mevcut olan ve yaplan aratrmalarla XXI.yzylda hzla artan bir sorun haline gelecek olan su sorunlarnn zmlenmesinin ancak su kaynaklarnn gelitirilmesi ile giderilebileceinin gereklilii aratrmaclar tarafndan uzun yllardan beri vurgulanmaktadr. Suyun miktarnn azalmas ve suyun kalitesindeki deiimler uygulamada karlalan ve kullancy dorudan etkileyen iki temel sorun olarak karmza kmaktadr. Miktar ve kalite sorunlarnn yannda suyun verimli ve srdrlebilir bir biimde kullanlmasn amalayan almalarda gsterdii baarlar nedeniyle zotop Hidrolojisi yaygn bir ekilde kullanlmaktadr. zotop hidrolojisi, yapay izotop hidrolojisi ve evresel izotop hidrolojisi olmak zere ikiye ksmda incelenir. Yapay izotop hidrolojisinde yapay olarak hazrlanan izotop inceleme alannda kullanlr ve zamanla bu radyoizotopun konsantrasyonundaki azalma gzlenerek deerlendirme yaplr. evresel izotop hidrolojisinde ise sularda doal olarak oluan izotopik deimeler kullanlr. Deimeler tarafmzdan kontrol edilemez ve deitirilemez. Ancak doal olarak ortaya kan deimeler izlenir ve deerlendirilir [5]. 2. ZOTOP VE ZOTOPLARIN HDROLOJDE KULLANIM ALANLARI Bir elementin atom numaras ayn fakat farkl ktle numarasna sahip atomlarna izotop denir. zotoplar, kararl ve radyoaktif izotoplar olmak zere olmak zere ikiye ayrlmaktadr. Kararl izotoplar karal bir ekirdek yapsna sahiptirler, kapal bir sistemde kararl izotoplarn atomik konsantrasyonlarnda hibir deiiklik olmaz. Radyoaktif izotoplarn ekirdekleri ise kararsz bir yapya sahiptir ve zamanla paralanarak baka elementlerin izotoplarna dnrler. A.KARARLI ZOTOPLAR Hidrolojide kullanlan balca izotoplar suyun yapsnda bulunan oksijen ve hidrojenin izotoplardr. Ayrca azot, klorr, kkrt, asal gazlar, uranyum ve toryum v.b elementlerin izotoplar da yzey ve yeraltsuyu sistemlerinde kirleticinin kkenlerinin belirlenmesi, hareketinin saptanmas v.b almalarda etkin olarak kullanlmaktadr. zotop hidrolojisinde kullanlan elementlerin kararl izotoplar, sembolleri ve doada bulunma oranlaryla beraber TABLO 1 de verilmektedir. 2

TABLO 1. zotop hidrolojisinde kullanlan baz elementlerin kararl izotoplar Element Hidrojen Oksijen Doada bulunma oran % 99,985 0,015 99,759 0,037 0,204 Karbon Azot Kkrt 98,892 1,108 99,635 0,365 95 0,75 4,21 0,02 75,7 24,3 Sembol2

H H;D 16 O17 18

1

O O C

12 13

Klorr

C N 15 N 32 S 33 S 34 S 36 S 35 Cl 37 Cl14

Tablodan da grlecei gibi hidrojen elementinin ktle numaras 1 olan 1H-hidrojen izotopu %99.985 ile doada en fazla bulunma oranna sahiptir. Hidrojen elementinin ktle numaras 2 olan ar izotopu 2H-dteryum ise daha az bulunmaktadr. Oksijen elementinin adet kararl izotopu (16O, 17O, 18O) mevcuttur. Deiik hidrojen ve oksijen izotoplarna sahip olan su molekllerinin ancak tanesi doada llebilir konsantrasyonlarda bulunur. Bunlar H216O, H218O ve 1H2H16O dur [4]. Oksijen ve hidrojenin karal izotoplar hidrolojik almalarda genellikle izleyici olarak kullanlmaktadr. Su numunesi ierisindeki izotoplarn bolluu onlarn 2H/1H veya 18O/16O gibi izotopik bolluk oranlaryla verilebilir. Oranlardaki bu deiimler ancak ktle spektrometreleriyle saptanabilir. Ktle spektrometresi, iyonlatrlm lm gaznn hz szgecinden getikten sonra manyetik alan uygulanmas esnasnda farkl iyonlarn farkl dairesel yrngeler izerek kolektrlerde toplanmas ve ykselte ve dier elektronik sistemler aracyla llmesi prensibi ile alr (ekil 1).

3

ekil 1. Ktle spektrometresinin alma prensibi zotopik ierikler aadaki notasyonu ile verilir.

(o / oo) =

R

numune

R

s tan dart

R

s tan dart

1000

O/16O veya 2H/1H oran bir standardn 18 16 O/ O veya 2H/1H oranndan farklldr. Su analizlerinde izotoplar iin kabul edilen standart SMOW (Standart Mean Ocean Water) dur. zotopik ierikleri analiz sonucu olarak verilirken dteryum iin 2 , 2H veya D, oksijen-18 izotopu iin 18O veya 18 ifadeleri kullanlr. B.RADYOAKTF ZOTOPLAR zotop hidrolojisi almalarnda kullanlan radyoaktif izotoplarn banda hidrojen elementinin ktle numaras 3 olan Trityum (3H) ve karbon elementinin ktle numaras 14 olan Karbon-14 (14C) izotoplar gelmektedir. Yar mr 12.32 yl (45008 gn) olan ve beta bozunmas veren trityum, atmosferin st tabakalarndaki azot atomlaryla kozmik ntronlarn etkilemesinden doal olarak olutuu gibi, termonkleer denemeler sonucunda da olumaktadr. Trityum atomlar doada 1.10-15 orannda bulunur. Su ierisindeki trityum konsantrasyonu trityum birimi ( TU ) olarak verilmektedir. Yani 1018 hidrojen atomuna kar bir trityum atomunun bulunmas 1 Trityum Birimi (TU) olarak tanmlanr. Radyoaktif olmasndan dolay urad zamansal deiim nedeniyle yeraltsularnn bal yann (eskilik derecesi) belirlenmesi almalarnda kullanlmaktadr. Ayrca yeraltsularnn rezervuarda yenilenme srelerinin tahmini yaplmaktadr. Yenilenme sresinin tahmini yeraltsuyu hareket hznn belirlenmesinde rol oynamaktadr. Radyoaktif izotoplarn bir bakas ise karbon-14 dr. Karbon -14 , 5730 yl yar mre sahiptir ve 156 keV maksimum beta enerjisi verir. Doada 1.10-12 bolluunda bulunan bu izotop da trityum 4

deeri bal bir deerdir. Yani deeri, numunenin

18

izotopu gibi atmosferde doal olarak ve nkleer denemelerle oluarak hidrolojik evrime girer. Karbon-14 genelde yeraltsuyu yann belirlenmesi amacyla kullanlr. Doada bu kadar az bulunan bu atomlarn analiz edilebilmesi iin gelimi nkleer tekniklerin kullanlmas zorunlu olmaktadr. Trityum ve karbon-14 analizlerinde yaygn olarak kullanlan sistemlerden birisi sv sintilasyon sayma sistemidir. Sv sintilasyon sayma sistemi, saym iin bir yntemle hazrlananm sintilatr ilaveli numunenin sayma sisteminde saylmas prensibine dayanr. Numune iindeki beta paracklar atom ekirdeklerinden yaynlanr, sintilatr atomlar uyararak fotonlar oluturur ve bu fotonlar fotooaltc tp araclyla elektriksel darbelere dntrlerek k sinyali olarak dedekte edilirler.

ekil 2. Sv sintilasyon sayma sisteminin alma prensibi [1] Hidrolojik evrim srecinde, suyu oluturan hidrojen ve oksijenin kararl izotoplarnn izotopik ieriklerinde bata scaklk olmak zere yersel ve zamansal faktrlere bal olarak birtakm deiiklikler oluur. Hidrolojik evrim srecinde, suyun ieriindeki kararl izotoplarda meydana gelen izotopik deiimler, su ktlelerine deiik mesajlar verir. Sz konusu bu mesajlarn deifre edilmesi su ktlelerinin hareketlerinin izlenmesini mmkn klar. Radyoaktif izotoplar ise yarlanma mrleri nedeniyle sularn eskilik derecelerinin belirlenmesi, sularn akiferde kal ve yenilenme sresinin belirlenmesinde izleyici olarak kullanlrlar. Yerst ve yeralt sular, nehirler, scak ve mineralli sular, yal sular ve gllerde yaplan almalarda kullanlan izotop teknikleri nin uygulama alanlar aada zetlenmitir. -Yeraltsularnn beslenme alanlarnn belirlenmesi; -Baraj ve gl kaaklarnn etd; -eitli su ktlelerinin birbirleriyle ilikilerinin saptanmas; -Akiferlerin su tama zelliklerinin belirlenmesi; 5

-Kar-su edeerinin belirlenmesi; -Nehir ve deniz tabanndaki srnt maddesinin llmesi; -Yeraltsuyu eskilik derecelerinin belirlenmesi; -Yeraltsuyunun akiferde kal ve yenilenme srelerinin belirlenmesi; -Farkl su ktlelerinin karm oranlarnn belirlenmesi; almalarnda kullanlmaktadr. zotop hidrolojisindeki hzl geliim, farkl izotoplar kullanlarak yukarda zetlenen kullanm alanlarna yeni uygulama alanlar eklenmesine olanak vermitir. rnein, bor izotoplar yeraltsuyu ierisindeki pissu atklarnn belirlenmesinde izleyici olarak, klorr izotoplar yava hareket eden yeraltsuyu sistemlerinde, tuzluluun kayna hakknda bilgi vermesi asndan kullanlmaktadr. Kripton-85 ve Helyum-3 akkanlarn kaynann ve gen sularn yann belirlenmesinde kullanlmaktadr. Suyun ierisindeki kararl izotoplar eitleri (2H-H2O, 18O-H2O, 34S-SO42-, 18O-SO42-, 15N-NO3- v.b) hidrokimyasal ve hidrodinamik grlere aklk getirebilmek iin de kullanlmaktadr [3]. lkemizde de izotop tekniklerinin Dnyada uygulanan en yeni izotop teknikleriyle paralel olarak kullanlmasnn salanmas yeraltsularnn lke iinde maksimum dzeyde deerlendirilebilmesine olanak salayacaktr. 3. ZOTOP LABORATUVARI zotop Laboratuvar ube Mdrlnde balca 3 laboratuvar mevcuttur. 1.Kararl zotop Laboratuvar : 1979 ylnda Uluslararas Atom Enerji Ajansnn desteiyle alnan ktle spektrometresi ile almalarn srdren bu laboratuvarda hidrojen ve oksijenin kararl izotoplarnn analizleri (dteryum ve oksijen-18) IAEAnn belirledii yntemlerle ve Uluslararas Standartlar (SMOW; SLAP; GISP) kullanlarak yaplr. Laboratuvarda kullanlan ktle spektrometresi ekil 3de verilmektedir.

ekil 3. Kararl izotop laboratuvarnda kullanlan ktle spektrometresi 6

2. Trityum ve Karbon-14 Laboratuvar: Sulardaki trityum konsantrasyonunun belirlenmesi amacyla kurulan bu laboratuvarda 1970li yllardan 1990l yllarn bana kadar gaz sayma sistemi ile allmtr. Daha sonra sv sintilasyon sayalarnda daha nceki yllarda aa ekilemeyen dedeksiyon limitinin, elektronik teknolojisindeki gelimeler sayesinde ok kk deerlere indirilmesiyle sv sintilasyon sayma teknii trityum analizleri iin kullanlmaya balanmtr. Laboratuvarmzda 1992 ylndan itibaren sv sintilasyon sayma sistemiyle almalar devam etmektedir. Karbon-14 laboratuvarnda ise benzen sentezi temeline dayanan karbon-14 numune hazrlama sistemi kurulmutur. Sulardaki Karbon14 lm almalarna nmzdeki yllarda arlk verilmesi planlanmaktadr. Trityum ve karbon-14 numunelerinin saym ilemlerinin yapld sv sintilasyon sayma cihaz ekil 4 de verilmektedir.

ekil 4. Sv sintilasyon sayma cihaz Bu laboratuvar, trityum analiz sonularnn gvenirliliinin test edilmesi iin yaplan karlatrma (intercomparison) programlarna srekli olarak katlmaktadr. En son IAEAnn dzenlemi olduu TRIC-2000 intercomparison programnda bu analizi yapan Dnya laboratuvarlar arasnda nemli bir srada yer almtr. Dairemiz ISO almalar kapsamnda devam eden deney baznda akreditasyon almalarna trityum analizleri iin balanmtr. 3. Sularn Radyoaktif Kirlenmesini Kontrol Laboratuvar: Sularn radyoaktivite ynnden kalitesinin belirlenmesi son yllarda gndeme gelen konulardandr. Bu amala kurulan laboratuvarda su numunelerindeki toplam alfa/beta radyoaktivite konsantrasyonlar; buharlatrlan numunelerin dk seviyeli alfa beta sayma sisteminde (ekil 5 ) saylmas yntemiyle belirlenir. Sonularn TSE-266 me ve Kullanma Standartnda verilen izin 7

verilen limit deerlere uygun olup olmadnn kontrol yaplr. Toplam alfa ve beta deneyleri iin de akreditasyon almalar devam etmektedir.

ekil 5. Dk seviyeli alfa beta sayma sistemi 3. ZOTOP LABORATUVARI ALIMALARI zotop Hidrolojisi; ikinci dnya savandan sonra evreye radyonklitlerin salmas (rn. radyoaktif serpinti olarak) sonucunda izotop jeolojisi bilim dalnn evresel almalarnda etkili bir ekilde zellikle ya tayininde kullanlmaya balanmtr. Daha sonra gelimekte olan lkelerde endstriyelleme, ehirleme ve tarmsal almalarn artndan dolay su kaynaklarnn kirlenmesine dayal olarak artan su krizi hidrolojiyle uraan kiilerin yeni aratrmalara ynelmelerine sebep olmutur. 1950li yllarda ve 1960l yllarn banda nkleer endstrilerden evreye yaylan ksa mrl radyoaktif izotoplar, su sistemlerin nemli lokal parametrelerinin (boluk hacmi, geirimlilik ve depolama hacimleri v.b) belirlenmesi iin yzey sular ve yeraltsularnda izleyici olarak kullanlmaya balanmtr [2]. Bu almalarn laboratuvar almalaryla desteklenmesi gereinden yola klarak dnyada izotop laboratuvarlar kurulmaya balanmtr. almalarn bir ileri aamas ise yapay radyoaktif maddelerin bu almalarda kullanlmaya balanmas olmutur. DSnin fonksiyonlar erevesinde su kaynaklarnn gelitirilmesi ve planlanmas iin yrtlen hidrojeolojik ett ve aratrmalarda izotop tekniklerinin kullanlmas amac ile 1960l yllarn balarnda DS Teknik Aratrma ve Kalite Kontrol Dairesi Bakanl zotop laboratuvar UNESCO desteiyle Dnyadaki izotop hidroloji almalarnn balamasna paralel olarak kurulmutur. UNESCO ile ortak uluslararas seminerler dzenlenerek nkleer teknikleri lkemizde eitli almalarda uygulamaya balamtr. 1960 ve 1970li yllarn ortalarna kadar radyoaktif izotoplarla almalar yaplarak lkemizdeki bir ok hidrolojik ve hidrojeolojik problemlere katkda bulunmutur. 8

1965-1975 YILLARI ARASINDA RADYOAKTF MADDELER KULLANILARAK YAPILAN ALIMALAR: Yeralt ve Yerst Sularnn eitli Gl ve Kaynak Sular le Balantsnn Aratrlmasnda Radyoaktif zleyicilerin Kullanlmas Y. ATAKAN-1966 Bu alma Denizlinin 35 Km kuzey dousunda yer alt maarasna alan Haydar baba ddeninde yaplmtr. Maara iindeki eitli yerlerden kan sular yer alt deresi halinde akmaktadr. Sulamada kullanlacak olan bu yeraltsuyunun dier sular ile ilikisinin olup olmad Brom-82 kullanlarak tespit edilmeye allmtr. Konya Ovas Yeraltsularnda Radyoizotop Enjeksiyonlar le Yeraltsuyu Akifer Karakteristiklerinin Tayini ve Elde Edilen Sonularn Ayn Yerlerde Yaplan Pompa Deneyleriyle Karlatrlmas Y.ATAKAN ve arkadalar-1968 Bu almada Konya ovas yeraltsularnda izotop ve ift kuyu teknii ile yeraltsuyu akm hz belirlenmeye allm ve akiferler aras irtibatlar tespit edilmitir. Radyoizotop Kullanlarak YD+ Drenaj Kanalnn Akdenize Ald Yerde Kum Hareketinin Etd .ERTAN-1971 Bu ettle ukurova sulama sularnn fazlasn drene edebilmek iin az Akdenize alm YD+ drenanaj kanalnn denize ald yerde kum hareketinin ynnn bulunmas amalanmtr. alma sonunda deniz dibindeki genel kum hareketinin gney bat- batdan, kuzey dou dou ya doru olduu saptanmtr. Nide Misli Ovasnda Radyoaktif Madde Enjeksiyonu le Yeraltsuyu Hznn Belirlenmesi .ERTAN-1972 Bu aratrmada alma alanndaki kuyulara ift ve tek kuyu teknikleri uygulanarak akifer kalnl , etken porzite ve yeraltsuyu akm hznn belirlenmesi allmtr. eitli Zeminlerde Farkl zotoplarn Absoblanmasnn ncelenmesi M. ALAN-1975 Bu alma, hidrolojide genellikle kullanlan Br-82, Na-24, Au -198 izotoplarnn eitli zeminlerde absoblanmasnn etd yaplmtr.. Zamanla radyoaktif maddelerin evreye vermi olduu endie, ayn zamanda cihaz teknolojilerindeki gelimeler bu alanda alan kiileri sularda doal olarak bulunan evresel izotoplarla ( dteryum, oksijen-18, trityum, karbon-13, karbon-14 v.b) almaya ynlendirmitir. zotop Laboratuvar ube Mdrl de gerek bu konuda uluslararas konumunu srdrmek gerekse su kaynaklar potansiyelinin daha verimli biimde deerlendirilmesini salayan nkleer teknikteki gelimeleri laboratuvara aktarmay amalam ve almalarn evresel izotoplarn kullanlmasna kaydrmaya balamtr. Bu erevede Uluslararas Atom Enerjisi Ajansnn (IAEA) 9

destei ve katklaryla trityum laboratuvar kurulmutur. 1979 ylnda ise yine IAEAnn desteiyle kararl izotoplarn llebilecei ktle spektrometresinin alnmasyla laboratuvarmz dnya izotop laboratuvarlar ile ayn konuma getirilmitir. Zaman zaman laboratuvarda gerek deney dzenei gerekse cihaz baznda yaplan deiimlerle tm dnyadaki izotop laboratuvarlaryla paralellik salanmtr. Aada laboratuvarda bugne kadar yapm olduu almalardan rnekler izotop hidrolojisinin ilgilendii konu balklar ile beraber zetlenmitir. YERALTISULARININ HAREKET, BESLENME ALANLARININ VE AKFERLERN SU TAIMA ZELLKLERNN BELRLENMES LE LGL YAPILAN ALIMALAR: Isotope Techniques Applied To Groundwater Movement In The Konya Closed Basin F. ENTRK ve arkadalar-1969 Bu almada Konya kapal havzasnda , izotop teknikleri kullanlarak yeraltsuyu hacmi, beslenme mekanizmas ve yeraltsuyu hz incelenmitir. Bu proje, zellikle yeraltsuyu orjininin belirlenmesi asndan rnek bir alma olarak dnya literatrnde yer almtr. almada Konya havzasna den yalarn D = 8 18O + 16 denklemine uyan yalar olduu belirlenmitir. Bu durum bu havzasna den yalarn Akdeniz kaynakl yalardan ve karasal genel ya denklemine uyan i Anadolu yalarndan etkilendii gstermektedir. Bu almada Konya Kapal havzasnda farkl derinliklerdeki akiferler belirlenmi ve yeraltsuyunun hareket yn saptanmtr. Havzann yeralt suyunun genellikle Toros Dalarnn kuzey yamalarndan beslendii, ayn zamanda blgenin batsna ve Boz Daa den yalarn da beslenmeye bir miktar katkda bulunduklar tahmin edilmitir. Antalya blgesindeki sahil kaynaklarnn Konya kapal havzasnn yeraltsuyu ile ilikisi olmad kansna varlmtr. Determination Of Groundwater Characteristic in The Nide Misli Plain By Means Of Isotopes S. BURSALI-1971 Bu almada Misli ovasnda yeraltsuyu karakteristiklerinin belirlenmesi iin balatlmtr. almalar

zmir me Suyu Projesi Kapsamna Giren Sarkz Kaynaklar Gelitirme almasnda zotop Yntemlerinin Uygulanmas .ERTAN-1977 Bu uygulamada Sarkz kaynaklarnn gelitirme almasnda yapay radyoizotop yntemlerinin uygulanmasna paralel olarak izotop yntemlerinin uygulamas yaplmtr. Determination of Groundwater Charecteristics and Groundwaterbudget in Edremit Plain by Means of Isotopes E.NHON ve arkadalar-1981 Bu aratrmada akiferi besleyen akarsular, termal sular ve yan yeraltsuyuna katlmn inceleyerek daha nce hidrojeolojik ettler ile hesaplanan yeraltsuyu btesinin belirlenmesi amalanmtr. zotop analizleri sonucunda termal sulardan akiferin etkilendii blgeler belirlenmi 10

yeraltsuyunun genel akm ynleri saptanm, akarsular ve yan yeraltsuyuna etkisi incelenmitir. Research on Karst Waters in Yukar rksu Plain Using Isotope Techniques NHON ve arkadalar- 1987 E.

Bu almada Yukar rksu havzasnda artan tarmsal alanlar nedeniyle suya duyulan ihtiyatan dolay bu havzadaki sularn karakteristikleri izotop yntemleriyle aratrlmaya allmtr. Bu proje IAEA ibirliiyle gerekletirilmitir. Research and groundwater Flow dynamics of Lamas Basn by Isotope methods E. NHON ve arkadalar- 1994 IAEA TUR 8/011 projesi kapsamnda gerekleen bu projede Lamas Blgesindeki Akdeniz Ky kaynaklarnn beslenme ve boalma mekanizmalar incelenmi ve karst su kaynaklarnn gelitirilmesi zerinde allmtr. Nide Misli Ovasnda zotop Tekniklerinin Kullanlarak Yeraltsuyu Karakteristiklerinin Belirlenmesi N. BAARAN ve arkadalar-2001 Bu alma, Nide Misli Ovasnda zotop Teknikleriyle yeraltsuyu hareketlerinin ve beslenme sahalarnn belirlenerek Hidrojeolojik almalar desteklenmesi amacyla yaplmtr. BARAJ VE GL KAAKLARININ ETD VE ETL SU KTLELERNN BRBRLERYLE LKLERNN SAPTANMASINA AT YAPILAN ALIMALAR: Alsancak Baraj Civarndaki Kaynak Sularnn ekerek Irma ile likilerinin Trityum Analizi Yardm ile aratrlmas S.GLER,1971 Tokatn Zile ilesi civarnda Yeilrman ekerek kolu zerinde inaa edilen Alsancak Baraj rezervuar blgesindeki kaynaklarn baraj gl dolduktan sonra gl suyunun ,kaynaklarn, nehir suyu ile balantlar olup olmad trityum ve kimyasal metotlar kullanlarak bir alma yaplmtr. Keban Baraj Kaaklarnn evresel zotoplarla ncelenmesi .ERTAN-1975 Bu aratrmada Baraj su tutmadan nce mevcut olan Santral n kaynaklar, Frat Nehri sol ky kaynaklar ve derivasyon tneli kaynana baraj rezervuarnn katksnn bulunup bulunmadnn incelenmesi ve baraj su tuttuktan sonra Keban deresi kysnda kan Keban deresi kaynak sularnn orijinlerinin bulunmas amalanmtr. Grdes Baraj Yerinde zotoplarla Hidrolojik ettler .ERTAN-1987 Gediz Havzasnn su dzeni asndan Grdes Baraj rezervuar alannn geirimsiz olup olmadn klasik almalara paralel olarak evresel izotoplardan yararlanlmtr.

11

Atatrk Baraj Sahasnda zotop almalar S.GLER ve arkadalar- 1991 Barajda ileride ortaya kmas muhtemel sorunlarn izotop yntemleri kullanlarak zlmesi iin 1979 ylnda almalara balanmtr.Bu raporda baraj inaat esnasnda zaman zaman alnan numunelerin izotop analiz sonular sunulmutur. To Determine Whether is Connection Between Karamk and Hoyran Lakes by Isotopes . ERTAN ve arkadalar-1994 Bu almada Karamk ve Hoyran Glleri arasnda iliki olup olmad izotop yntemleriyle belirlenmeye allmtr. Bylece kirlilik sorunu bulunan Karamk Glnn Isparta ime suyunun salanaca Hoyran gln etkileyip etkilemeyecei tespit edilmeye allmtr. Yaprakl Barajnda Mansap Kaynaklarnn Baraj Gl le likisinin evresel zotoplarla ncelenmesi C. FTER-1995 Isparta il snrlarnda bulunan Yaprakl Barajnda baraj su tutulmaya baladktan sonra baraj aksnn mansabndaki kaynaklarn debilerindeki artn baraj rezervuar ile ilikili olup olmad evresel izotoplar kullanlarak belirlenmeye allmtr. Devegeidi Baraj Mansabndaki Sularn Baraj gl ile likileri Olup Olmadnn ncelenmesi A. DRCAN- 1995 Devegeidi barajnn sol sahilinde baraj mansabnda oluan glcklerin baraj rezervuarndan m yoksa yamur suyundan m beslendii konusuna aklk getirilmek zerine evresel izotop almas yaplmtr. Obruk Barajnda evresel zotop verilerinin Toplanmas C. FTER-1999 Barajda inat srasnda ve iletmeye aldktan sonra kabilecek sorunlarn zm iin alma alannda yer alan su kaynaklarnn baraj su tutmadan nceki evresel izotop karakteristiklerinin belirlenmesinin neminden yola klarak Obruk Baraj ve evresinde izotop verilerinin toplanmas almalar bu raporda verilmektedir. Uluda kuzey yamalarnda kar su edeeri ve akmn nkleer yntemlerle belirlenmesi .ERTAN-1984 Kar-su edeerinin belirlenmesi almalar iin rnek olarak verilebilir. Bu almada kar su edeeri ve akmnn bulunmasnda Uludada bir pilot havzada klasik yntemlerin paralelinde nkleer yntemlerle incelenmitir. GL ALIMALARI: Karadenizde zleyici Tekniklerinin Uygulanmas D.CAN-1996 Karadenizdeki deiim, tanm ve karm prosesleri ile Akdenizin giriimi ve etkisi izotop yntemleriyle belirlenmeye allmtr.

12

Van Gl ve evresindeki Sularn zotopik ve Kimyasal eriklerinin Belirlenmesi ve Su Dengesinin ncelenmesi S. GLER ve arkadalar-1998 Bu almada gl dinamiinin incelenmesinde gerekli baz parametreleri tahmin etmek ve gle tabandan beklenmeyen herhangi bir su kaynann katlp katlmadn belirlemek amacyla bu alma yaplmtr. zotop hidrolojisinin temel verileri olan yan izotop ieriklerinin zamana ve alana bal deiimlerinin bilinmesi nemlidir. Ayrca ileride bu konuda allacak blgeler ve lokasyonlarn analiz sonularnn aratrmaclara yarar getirecei dncesiyle zaman zaman laboratuvardan kan btn projelerdeki ya ve su noktalarna ait evresel izotop verileri raporlar halinde sunulmaktadr. Veri bankas oluturulmas amacyla yaplan bu almaya Trkiyedeki stasyonlara Ait evresel zotop Bilgileri M. POLATS ,1976 ve Trkiyedeki Yalarn evresel zotop eriklerinin Belirlenmesi M.SAYIN ve arkadalar 1995 yaynlar rnek verilebilir. Mevcut olan en son verilerin toplanmas ve yaynlanmas almalar devam etmektedir. Su kaynaklarnn daha etkin bir ekilde gelitirilmesi korunmas ve ynetilmesine ynelik olarak nkleer tekniklerin uygulanmasnn neminden dolay laboratuar olarak bu konu ile ilgili aratrma yapan kurulular ve niversiteler ile son yllarda gerek deney gerekse proje baznda katk verilmeye artan bir ekilde devam etmektedir. 2002 ylnda laboratuarmzn alt projeler aada verilmektedir. A) Eskiehir Gnyz-Suba kayna Karst Hidrojeolojisinin Belirlenmesi Birlikte Yrtlen Kurulu: DS Jeoteknik Hizmetler ve YAS Dairesi Bakanl, Karst ube Mdrl Konu: Bu almada Eskiehir Gnyz Suba kayna karst hidrojeolojisinin klasik yntemlerle incelenmesi, buna paralel olarak kaynaklarn beslenme mekanizmalar, ilikileri ve havzann alma sistemi hakknda bilgi edinmek amacyla izotop tekniklerinin kullanlmas amalanmtr. B)Akm Hidrografnn Bileenlerine Ayrlmasnda zotop Tekniklerinin Kullanlmas Birlikte Yrtlen Kurulu: Ky Hizmetleri Genel Mdrl Ankara Aratrma Enstits, Orta Dou Teknik niversitesi. Konu: Bir akm hidrografnn bileenleri direkt olarak llememektedir. Ankara Yenimahalle Gven Havzas model alma alan seilmi ve zotop tekniklerini uygulayarak toplam akm hidrografnn bileenlerinin belirlenmesine allmtr. C)Kuzey Anadolu Fay Hattnda Jeotermal kaynaklarn zotop bileimlerinin incelenmesi Birlikte Yrtlen Kurulu: Ortadou Teknik niversitesi Jeoloji Mhendislii Blm, Kaliforniya niversitesi Scripps Enstits Konu: Bu proje Kuzey Anadolu fay hatt zerinde ve civarnda yer alan jeotermal kaynaklarn, kimyasal ve izotopik bileimlerinin 3 yllk bir zaman aral ierisinde izlenmesini ve olas bileim deiikliklerinin sismik aktiviteler ile ilikisinin aratrlmas konu almaktadr. D)Beypazar Yeraltsuyu letme Sahasnda zotop almalar Birlikte Yrtlen Kurulu: DS V.Blge Mdrl Konu: Beypazar ve civarnda ok kymetli doal soda yataklar bulunmu Eti Holding A.. tarafndan n fizibilite almalar srdrlmektedir. Doal soda yataklarnn iletme ekli, 13

yeraltsuyu miktar ve kalite ynnden korunmas ve iletme srasnda doabilecek yeraltsuyu problemlerinin zmne ynelik hidrojeolojik almalar srdrlmektedir. 4. SONU Nkleer tekniklerin su kaynaklarnn aratrlmasnda kullanlmasnn neminin srekli olarak art gnmzde izotop hidrolojisindeki gelimelerin lkemizde de takip edilmesi gereklilii buna bal olarak laboratuvar almalarnn gelitirilmesi nem kazanmaktadr. Ayn zamanda teorik ve pratikte yaanan zorluklar gz nne alndnda, bu konuda alan kurum ve kurulular ile niversiteler arasndaki ibirliinin salanmas gerekliliinin nemi de gn getike artmaktadr. 5. REFERANSLAR [1] ALTAY,T., FTER,C., Trityum Laboratuvar El Kitab, z -903, 1996, ANKARA [2] GAT, J.R., Isotope hydrology devolopments and challenges, lecture notes [3]KNOLLER, K.,TRETTIN, R., KOWSKI, P., The application of isotopes for the determination of the origin of sulfate in drinking water catchment area of Torgau-Mockritz (Germany), Geochemical Processes, 2002, GERMANY [4] MOOK, W.,G., Environmental isotopes in the hydrological principles and applications, 2001, VIENNA [5] SAYIN, M., Hidrolojide izotop tekniklerinin uygulanmasna ait rnek almalar, 2001, FETHYE

14

HDROLOJK ALIMALARDA KULLANILAN YEN ZOTOPLAR VE KULLANIM ALANLARI NEW ISOTOPES IN HYDROLOGY AND THEIR APPLICATIONSLevent TEZCAN Hacettepe niversitesi, Uluslararas Karst Su Kaynaklar Uygulama ve Aratrma Merkezi, Beytepe Ankara E.Mail:tezcan@hacettepe.edu.tr ZET Son yllarda ok sayda yeni izotop hidrolojik problemlerin zmnde kullanlmaya balanmtr. Hidrolojik problemlerin zaman ierisinde saysnn artmas, sularn kkeni ve dinamii ile ilgili daha ayrntl bilgilere ihtiya duyulmas yeni izotoplarn kullanlmasn gerekli klmtr. Oksijen, hidrojen ve karbon izotoplarnn yeterli olmad ya da artk kullanlamaz olduu (trityumun atmosferik dzeyine ekilmesi, 14C yalarndan daha uzun yalara ihtiya duyulmas) problemlerde kullanlan ok sayda izotop bulunmaktadr. Bunlarn bir ksm yeraltsuyu yann saptanmasnda kullanlrken bir ksm ise kkensel ilikiler ve kirlenme srelerinin ortaya konmasnda rol oynamaktadrlar. Bu almada helyum, kripton, argon, klor, stronsiyum, azot ve iyot izotoplarnn hidrolojik uygulama alanlar zetlenmitir. Laboratuvar teknolojilerinin gelimesine bal olarak hem bu izotoplarn kullanm yaygnlaacak hem de yeni izotoplar kullanlmaya balanacaktr. Bu ekilde daha farkl hidrolojik problemlerin zm mmkn olacaktr. ABSTRACT In recent years, new isotopes have been being used in hydrology. The increase in the number of the hydrologic problems in time, and the necessity of more detailed information about the origin and the dynamics of the water cause to apply these new isotopes. There are lots of isotopes can be used in problems where the oxygen, hydrogen and the carbon isotopes are not sufficient or can not be used any more (such as the recession of tritium to background level, the requirement of dating much older water than the range of 14C). Some of these are used for groundwater dating, and some are used in origin and pollution problems. In this study, the hydrologic application areas of the helium, krypton, argon, chlorine, strontium, nitrogen and iodine isotopes are summarized. The technological enhancements in laboratories will result the extensive use of these isotopes and the newer isotopes, which will provide to solutions to new hydrological problems. GR Hidrolojik problemler balca ilgili baml deikenin zaman ve konum ierisinde ald ve alabilecei deerlerin belirlenmesi ile ilgilidir. Bu baml deiken ounlukla hidrolik yk (enerji 15

dzeyi), konsantrasyon ve scaklk olmaktadr. Baml deikenlerin beslenme blgesi ile boalm blgesi arasnda deiimi bir ok etken tarafndan kontrol edilmektedir. Beslenme, depolanma ve akm rejimindeki heterojenlikler ile karmak snr koullar baml deikenlerin alaca deerlerin belirlenmesi ve kestirilmesini gletirmektedir. Hidrolojik bir problemin zm, problemi, baml deiken, snr koullar ve beslenme boalm srelerine bal bir model ile ifade ederek gerekletirilmektedir. Problemin tek bir bilinmeyenden olumas ve modelin dier tm parametrelerinin ve deikenlerinin bilinmesi durumunda zm olduka kolay elde edilmektedir. Ancak hidrolojik sistemleri temsil eden deikenler ve parametrelerin bilinmesi ounlukla mmkn deildir. Bu nedenle problemlerin zlebilmesi iin sistem basitletirilmekte, parametre ve deikenlerin konumsal deiimleri gz ard edilmekte ve sistem homojen bir btn olarak kabul edilmektedir. Yine sistemin snr koullar ve beslenme boalm sreleri konumsal ve zamansal olarak homojen varsaylmakta ve ortalama bir zme ulalmaktadr. Gnmzde gelien aratrma, lm ve deerlendirme yntemleri bu tr bir ortalama zm yerine daha ayrntl ve sistem ierisindeki sreleri de aydnlatmaya ynelik abalarn artmasna olanak salamtr. Bu kapsamda bir ok karmak problemin zmnde izotoplarn kullanmnn olduka yaygnlat grlmektedir. zotoplarn hidrolojik problemlerin zmnde nemli bir yere sahip olmasnn temel nedeni sistem ierisinde konumsal ve zamansal deiimlerini etkileyen srelerin ayrntl bir ekilde belirlenebilmesidir. Bu ekilde izotoplarn birlikte hareket ettii su ile ilgili sreler de aydnlatlabilmektedir. Suyun kkeni, beslenme blgesi, buharlama ve karm sreleri, depolanma zellikleri ve sresi, akm dinamii gibi hidrolojik problemler, bu sreler ierisinde izotoplarn nasl davrandnn aydnlatlmas ile zlmektedir. Hidrolojik problemlerin ounlukla ok bilinmeyenli olmas nedeniyle, problemin zmnde bilinmeyen says kadar eitlik oluturulmas gerekmektedir. rnein her hangi bir havzann su btesi oluturulurken, gerek buharlama-terleme ve yeraltna szlme terimleri bilinmeyen deikenleri olutururken, ya, ak, yzeysel depolama vb. llen terimler bilinen deikenleri olutururlar. Bte denkleminde hem buharlamann hem de szlmenin bilinmeyenleri oluturmas denklemi zlemez klmaktadr. Bu durumda bu deikenler arasnda kurulacak ikinci bir bant bilinmeyen says kadar denklem oluturaca iin zm mmkn olacaktr. Bu kapsamda su ile birlikte hareket eden izotoplarn ktle btesi denklemi hidrolojik bilinmeyenleri de kapsayaca iin hidrolojik problemlerin zmn mmkn klacaktr. Kimyasal ve yapay izleyicilerin hidrolojik sistem ierisindeki davranlar olduka karmaktr. zotoplarn hidrolojik sistem ierisindeki davranlar dier bir ok izleyiciye gre daha ayrntl bilinmektedir. Bu nedenle, hidrolojide rutin teknikler ile zlemeyen bir ok problemin zmnde olduka yararl olmaktadrlar. Doada doal olarak bulunan ve hidrolojik evrimin deiik aamalarnda hidrolojik sisteme giren evresel izotoplarn hidrolojide kullanm 1960l yllardan itibaren Uluslararas Atom Enerjisi Ajans (IAEA) tarafndan yrtlen ve desteklenen almalar ile yaygnlam ve gnmzde modern hidrolojik ettlerin en nemli bileenlerinden biri haline gelmitir. lkemizde de bu alanda nc niteliinde ok sayda alma yrtlmtr. Hidrolojide son yllara kadar yaygn olarak kullanlan izotoplar suyun bileiminde bulunan oksijen ve hidrojen atomlarnn izotoplar ile karbon izotoplar olmutur. Durayl izotoplardan ounlukla kkensel ve nitel zelliklerin ortaya konmasnda, radyoaktif izotoplardan ise yeraltsuyu gei 16

sresinin belirlenmesinde faydalanlmtr. Gnmzde ise hidrolojik problemlerin zmnde kullanlan izotoplarn says, zlebilen problem says ve uygulama alanlarnda nemli bir art ortaya kmtr. Bunun nedeni farkl izotoplarn analiz tekniklerinde meydana gelen teknolojik yenilikler, bu izotoplarn hidrolojik sistem ierisindeki davranlarnn tanmlanabilmesi, hidrolojik problemlerin eitlerinin (miktar, kirlenme, ynetme, koruma, saklama, gvenlik, vb.) artmas ve problemlerin zmnde daha fazla ayrntya inilmesi gerekliliidir. Oksijen, hidrojen ve karbon izotoplar dnda hidrolojide kullanm artan dier izotoplar klor (36Cl, 37 Cl), azot (15N), helyum (3He, 4He), argon (39Ar), silisyum (32Si), kkrt (35S), bor (11B), stronsiyum (87Sr), kripton (81Kr, 85Kr), iyot (129I), uranyum (238U, 234U), radon (222Rn) izotoplardr. Bu almada bu izotoplarn hidrolojik problemlerde kullanm alanlar ile ilgili ksa bilgiler verilecektir. ZOTOPLARIN HDROLOJK UYGULAMA ALANLARI zotoplarn hidrolojide kullanm herhangi bir hidrolojik sreci temsil eden baml deikenlerin davranna bal olarak izotoplarn konumsal ve zamansal deiim gstermesi ve bu deiimin izotopun zelliklerine bal olarak belirlenmesi ile baml deikenin konumsal ve zamansal deiiminin ortaya konmas ilkesine dayanmaktadr. 1960lardan gnmze kadar bir ok hidrolojik srecin aydnlatlmasnda nemli rol oynamlardr. izelge 1de gnmzde izotoplarn kullanm alanlar ve hangi izotoplarn hangi sreleri aydnlatlmasnda kullanldklar zetlenmitir. Bununla birlikte bu izelgede sralanan alanlar dnda bir ok yeni ve farkl problemde de izotoplardan faydalanlabilir. Burada nemli olan, problem ierisinde konumsal ve zamansal deiimi ortaya konulabilen bir izotopun yer almasdr. Bir ekilde hidrolojik evrime katlan izotoplarn deiik scaklk ve faz deiimleri srasnda su ierisinde miktarlar deimektedir. Radyoaktivite ile izotop bileiminin deiimine zaman boyutu da eklenmektedir. Gnmze kadar en yaygn kullanlan izotoplar oksijen, hidrojen ve karbon izotoplar olmutur. Bu izotoplarn bir ok laboratuvarda analiz edilebilir olmalar ve doadaki davran mekanizmalarnn ayrntl bir biimde ortaya konmu olmas nedeniyle bir ok hidrolojik problemin zmnde nemli rol oynamlardr. Bu izotoplar aracl ile yeraltsuyu yzey suyu ilikileri, sularn kkeni, beslenme alanlar ve mekanizmalarnn belirlenmesi, karm srelerinin ortaya konmas, yeraltsuyu ya dalmnn belirlenmesi ve kstl da olsa akiferlerin akm ve tanm srelerini tanmlayan parametrelerin belirlenmesi konularnda ok sayda alma gerekletirilmitir. Gnmzde hidrolojik problemlerin eitlenmesi (kirlenme, radyoaktif atklarn saklanmas, akifer restorasyonu, derin akifer sistemlerinin aratrlmas vb.) bu problemlerin zmnde yardmc olacak yeni izotoplarn aratrlmasna neden olmutur. Deiik lkelerde farkl problemlerin zmnde kullanlmaya balayan bu izotoplar ksaca aada zetlenmitir.

17

izelge 1. zotoplarn hidrolojide kullanm alanlarHidrolojik Sre Beslenme ve Akm hesab Yzey - Yeralt sular ilikisi Ortalama yeraltsuyu hz 5 yldan gen sistemler 5 - 30 ya aras sistemler Yeraltsuyunun kkeni 30 yldan gen yerel sistemler Blgesel sistemler Beslenme Blgesi ya da Kken suyun belirlenmesi Yerel sistemler Blgesel sistemler Akiferler aras szma Karstik Sistemler atlakl Kayalar Yeraltsuyu Akm ve Depolama zelliklerinin Belirlenmesi Dispersivite almalar Yeraltsuyu ve Yzey suyu akm bileenlerinin belirlenmesi zl maddelerin kkeni Jeokimyasal reaksiyon modeli Yeraltsuyu Yann Belirlenmesi 5 yldan gen sistemler 5 - 50 yl 50 - 1000 yl 1000-40000 yl 60000-1200000 yl D X X X 13C 15N 18O X X 87Sr

3

H

14

C

36

Cl

39

Ar

85

Kr

X X X X X

X X

X X X

X X X

X X X

X X

X X X X X

X X

X X X X X

X X

X

X

X X

X X X X X X X

X

X X X X X X X

X X X

X

X

X

X X

X X

X X

X X

X

X

X

HDROLOJDE KULLANILAN YEN ZOTOPLAR Hidrolojide kullanlan yeni izotoplar hakknda burada zetlenen bilgiler nemli lde USGS tarafndan derlenmi http://wwwrcamnl.wr.usgs.gov/isoig/index.html adresi ile Clark and Fritz (1997) ve Cook and Herczeg (2000)den salanmtr. Bu blmde izotoplar ile ilgili detaylara girilmemi ancak hidrolojide kullanm ilkeleri zetlenmitir. Helyum Helyum iki durayl izotopa sahiptir [3He (%1.37 x 10-4), 4He (>%99.99)]. Bu izotoplardan 3He hidrolojide yaygn bir kullanm alanna sahip bulunmaktadr. Doada 3He deiik yollar ile olumaktadr. Ancak hidrolojik kullanm daha ok trityumun radyoaktif bozulmasna baldr. Trityum (3H) bozularak durayl 3Hea dnmektedir. Bu nedenle tritojenik 3He miktar yeraltsuyu yann belirlenmesinde kullanlmaktadr. Yeraltsuyunda llen 3He miktarndan, atmosferik, 18

litosferik ve magmatik 3He miktarlar kartldnda tritojenik 3He elde edilmektedir. Ancak, 3He bir gaz olduu iin doygun olmayan blgede ya da hava ile temas ettiinde ok hzla atmosfere karmaktadr. Bu nedenle 3H/ 3He yntemi, sadece yeraltsuyuna ulaan trityumun bozunmas sonucu doru ya vermektedir. Karstik ortamlarda ya da kaln doygun zon varlnda 3He ka dikkate alnmaldr. Tritojenik 3He dnda kalan 3He retimi, 4He ve dier asal gazlarn yardm ile hesaplanabilmektedir (Torgersen et al., 1977, 1979; Weise and Moser, 1987; Schlosser et al., 1989). Radyojenik 4He, derin yeraltsuyu katlmlarnn belirlenmesinde kullanlabilmektedir. Kayalarda U-Th bozunmas sonucu ortaya kan yksek 4He deerleri uzun yeraltsuyu dolamnn varln gstermektedir. Kripton Kripton 5 durayl izotopa sahip bir asal gazdr [78Kr (%0.35), 80Kr (%2.25), 82Kr (%11.6), 83Kr (%11.5), 84Kr (%57.0), 86Kr (%17.3)]. Bu izotoplarn doal bulunu oranlarndaki deiim, paleobeslenme scaklklarnn tespit edilmesinde kullanlmaktadr. Doal Kr izotoplarna ilave olarak atmosferde reaksiyonlar ve 238U izotopunun radyoaktif bozunmas ile oluan 81Kr izotopu ile nkleer denemeler sonucu olumu antropojenik 85Kr izotopu da bulunmaktadr. 81Kr izotopu radyoaktif olup yarlanma mr 250000 yldr. Bu izotop, 50000 800000 yl aralna sahip yeraltsuyu yalarnn tespit edilmesinde kullanlmtr (Oeschger, 1978; Lehman et al.,1985, Collon, et al, 2000). Kr ise yarlanma mr 10.76 yl olan radyoaktif bir soy gaz olup nkleer bomba denemeleri, nkleer reaktrler araclyla uranyum ve pltonyumun bozunmas ile ortaya kmtr. Atmosferde dalmnn homojen olmamas ve kuzey ve gney yar kreler arasnda da nemli bir farkllama gstermesi (Jacob, et al, 1987) nedeni ile kken belirlemede kullanm olana vardr. Yarlanma mrnn trityuma yakn olmas nedeniyle trityum yerine kullanlabilmektedir. zellikle atmosferde trityum konsantrasyonunun giderek azalmasna karn 85Kr konsantrasyonu giderek monoton bir art gstermektedir. Asal bir gaz olmas nedeniyle kimyasal ve biyolojik reaksiyonlara girmemektedir. ok dk bir ykseklik etkisi ile mevsimsel etki gzlenmektedir. Mevsimsel etki atmosferde dey ynl karm mekanizmalarnn mevsimsellii ile ilikilidir. Ancak gnmzde analiz yeteneklerinin kstl olmas nedeni ile bu etki beslenme rejiminin belirlenmesinde kullanlamamaktadr. Kr, yeraltna szlen suyun doygun olmayan blgede atmosfer ile ayn 85Kr ierdii varsaylan hava ile dengeye gelmesi sonucu yeraltsuyu sistemine karmaktadr. Dispersiyon etkisinin ihmal edilmesi durumunda 85Kr aktivitesi ile yeraltsuyu ya belirlenebilmektedir (Plummer et al, 1993; Solomon et al, 1998). zellikle girdi fonksiyonunun monoton olmas, doygun olmayan blgede nemli bir deiime uramamas nedeniyle gen sularn yalarnn belirlenmesinde nemli rol oynayacaktr.85 85 85

Kr ile trityum benzeri ya hesaplamalarnn yaplmas mmkndr. Trityum ya da benzeri ya aral veren izleyiciler ile birlikte kullanldnda yeraltsuyu akm yollarnn belirlenmesinde ve saysal akm modellerinin kalibrasyonunda kullanlabilir.

19

Ancak, 85Kr analizi iin en az 100-1000 lt arasnda rnek toplanmas gerekmekte ve ticari olarak analiz hizmeti sunan bir laboratuvar bulunmamaktadr. Bununla birlikte analiz yeteneklerinin gelitirilmesine ve ucuzlatlmasna ynelik almalar srmektedir. Argon Argon 3 durayl izotopu olan bir asal gazdr [40Ar (%99.6), 36Ar (%0.337), 38Ar (%0.063)]. Argon (40Ar) daha ok K-Ar teknii ile kayalarnn yann saptanmasnda kullanlmaktadr. Argonun radyoaktif izotopu olan 39Ar (T1/2 = 269 yl) ise kosmojenik olarak 40Ar ve 39Kdan itibaren ve yeraltnda kayalarda 39Clun bozunmasndan itibaren olumaktadr. 39Ar Asal gaz olmas nedeniyle reaksiyonlara girmemektedir. Bu nedenle ya belirlenmesinde kullanlmaktadr (Oeschger et al., 1974). Yarlanma mrleri arasndaki byk fark nedeniyle 3H ile 14C ile belirlenen ya aralklar arasnda kalan boluu kapatacak bir izotop olarak deerlendirilmektedir (Florkowski and Rzanski, 1986). Litosferde 39Clnin bozunmasndan gelen miktarn belirlenmesindeki glkler nedeniyle yaygn bir kullanm alanna sahip olamamtr. Klor Klor, doada iki durayl [35Cl (%75.77), 37Cl (%24.23)] ve bir radyoaktif [36Cl (T1/2 = 301000 yl)] izotopa sahiptir. 36Cl uzun bir yarlanma mrne sahip olmas nedeniyle ok yal yeraltsuyu gei srelerinin belirlenmesinde kullanlmaktadr. Atmosferde 36Arun kozmik nlarla etkilenmesi sonucu ve litosferde 40Ca, 39K ve 35Cldan itibaren olumaktadr. Bunun yan sra 1952 58 yllar arasnda nkleer bomba denemeleri sonucu deniz suyunun radyasyonu ile yksek oranlarda olumutur. Bu nedenle toprak ve yeraltsuyunda 1950li yllara ait beslenimi tespit etmekte de kullanlabilir. Korunumlu bir izotop olmas, tutulmaya uramamas, redoks reaksiyonlarna girmemesi nedeniyle iyi bir izleyicidir. Genellikle 36Cl/Cl oran ile ifade edilmektedir. Doal sularda bu oran 10-15 -10-11 arasnda deimektedir. Yan ierii 36Cl/Cl 20-500 x 10-15 arasnda deimektedir. 10-12den daha byk deerler nkleer bomba denemelerinin varln gstermektedir. Termonkleer kkenli 36 Cl gen yeraltsuyu bileeninin belirlenmesinde atmosferde giderek azalan trityum yerine kullanlmaktadr. Hidrolojide kullanm kayalar ile reaksiyon, iyon filtrasyonu, yksek oranda Cl ieren sular ile karm ile litosferik retim ile kstlanmaktadr. Cl durayl olup 37Cl deeri standart ortalama okyanus 37Cl/Cl oranna (SMOC) gre sapma olarak ifade edilmektedir. Bu izotop difzyon baskn ortamlarda, yksek scaklk su-kaya etkileimlerinde ve okyanus suyunun scaklk deiimlerine bal olarak ayrmaya (fraksinasyon) uramaktadr. Bu nedenle bu srelerin tanmlanmasnda kullanlabilir. Stronsiyum Stronsiyum, drt durayl [84Sr (%0.56), 86Sr (%9.86), 81Sr (%7.0), 88Sr (%82.58)] doal izotop ile bir radyojenik izotopa sahiptir [87Sr]. 87Sr, 87Rb izotopunun (T1/2 = 48.8x106 yl) radyoaktif bozunmas ile olumaktadr. Genellikle 87Sr/86Sr oran ile ifade edilmektedir. Kayalarda bu oran 0.7 ile 4 arasnda deimektedir. Herhangi bir jeolojik birim ierisinde kayacn ya, kristallenme sreci, ilksel Rb/Sr konsantrasyonlar ile ilksel 87Sr/86Sr oranna bal olarak farkl 87Sr/86Sr oran 2037

gzlenecektir. Su kaya etkileimi srasnda bir mineralden kazanlan stronsiyum, mineral ile ayn 87 Sr/86Sr oranna sahip olmaktadr. Bu nedenle yeraltsuyunda farkl 87Sr/86Sr oranlar, akm yolu boyunca farkl mineraller ile temas ya da farkl temas srelerini gstermektedir. Hidrokimyasal veriler ile birlikte deerlendirildiinde 87Sr/86Sr oran yeraltsuyu akm yollarnn, kken kayacn ve yeraltsuyu gei sresinin belirlenmesinde kullanlabilmektedir (Clark and Fritz, 1997). Azot Azot iki durayl izotopa sahiptir [14N (%99.63) ve 15N (%0.366)]. Havada bulunan 15N miktarnn sabit olmas nedeniyle atmosferik hava (AIR) azot deriiminin sunulmasnda standart olarak kabul edilmi ve 15N ierii atmosferin 15N/14N oranndan sapma olarak ifade edilmektedir (15N). Yeraltsuyunda bulunan 15N izotopunun balca kkenleri atmosfer (15N=0), azotlu gbreler (15N = 0 3), canl ya da l organik maddelerdir (15N = +10 ile +25 ). Su kaya etkileimi 15 N ieriini etkilememektedir. 15N izotopu hidrolojide daha ok yeraltsuyunda azot kirliliinin kkenini belirlemekte kullanlmaktadr. Su kaynaklarnda nitrit (NO2), nitrat (NO3), amonyak (NH3) bileiklerinin belirli deerlerin stnde olmas durumunda dolayl ya da dorudan insan saln ve suda yaayan dier canllar tehdit etmektedir. Azot bitkiler ve sucul canllar iin nemli bir besin kaynadr. Bu nedenle organik atklarn bnyesinde nemli oranda bulunurlar. Olduka yksek bir znrlle sahip olmalar nedeniyle suya hzla karp tanma zelliine sahiptir. Yksek znrll nedeniyle kaya oluturan minerallerin bnyesinde bulunmamaktadr. Su kaynaklarnda azot trevlerinin bir ksm atmosferden kaynaklanmaktadr. Ancak, bitkilerin rmesi, hayvan atklar ve fosseptikler, kanalizasyon dearjlar ve azotlu gbreler en nemli azot kaynaklarn oluturmaktadr. Nitrit ve nitrat organik maddelerin bnyesinde bulunan azotlu bileiklerin oksidasyon rnleridir. Suda belirli bir konsantrasyonun zerinde bulunmas, genellikle canl faaliyetleri sonucu bir kirlenmenin belirtisidir. Amonyak ise suda genellikle atk su kaynakl olarak bulunur. Suya herhangi bir biimde karan azot trevleri oksitlenme ile nitrata dnrken (nitrifikasyon), indirgenme sreleri (denitrifikasyon) ile gaz halinde azota dnerek atmosfere karr. Yeraltsuyunda azotun kkeni ve nitrifikasyon-denitrifikasyon sreleri 15N - 18O ilikisi ile ortaya konabilmektedir (ekil 1).

21

25 NH4-NO3 Sentetik Gbre Denitrifikasyon (kalan % NO3) 20% O VSMOW 15 40%

20

Nitrifikasyon 60%

18

10

80% NH4-NO3 Gbre Toprak Mineral Organik Madde

5

Dk, foseptik sznts

0 -10 -5 0 515

10 N AIR

15

20

25

30

ekil 1. Nitratn deiik kkenlerinin izotopik kompozisyonu (Clark and Fritz, 1997). yot yot tek bir durayl izotopa sahiptir [127I]. Bununla birlikte radyoaktif izotopu 129I (T1/2 = 1.6 milyon yl) atmosferde ve nkleer enerji tesislerinde 238Uun bozunmas ile olumaktadr. Bu nedenle ernobil kazasnn yamur suyuna etkisinin belirlenmesinde kullanlmtr. Hidrolojide genellikle 129 127 I/ I oran kullanlmaktadr. Yarlanma mrnn ok uzun olmas nedeniyle ok yal yeraltsuyu gei srelerinin belirlenmesinde nem tamaktadr. Atmosfer ve okyanuslarda 129I/127I oran homojen bir dalm gstermektedir. Bununla birlikte termonkleer aktivitelerin youn olduu blgelerde bu oran deiiklik gstermektedir. Ayrca litosferde de radyoaktif bozunmalar sonucu oluan 129I miktarlar hesaplamalar etkilemektedir. SONULAR Hidrolojik almalarda kullanlan oksijen, hidrojen ve karbon izotoplarnn dnda, son yllarda artan analitik yeteneklere ve hidrolojik problemlerin eitlenmesine bal olarak kullanlmaya balayan yeni izotoplarn uygulanmasnda ilkeler, yaklamlar ve sorunlar zetlenmitir. Laboratuvar teknolojilerinin gelimesi bir ok izotopun daha kullanlmaya balamasna yol aacaktr. Genellikle, izotoplarn hidrolojide kullanm laboratuvar teknikleri, analiz bedelleri ve izotoplar hakknda bilgi birikimine bal olarak gereklemektedir. Bir ok problemin zmnde ok deiik izotoplar kullanlabilir. Ancak amaca en uygun izotop ya da izotoplar semek sonuca ulamay kolaylatracaktr.

22

YARARLANILAN KAYNAKLAR Clark, I, Fritz, P, 1997, Environmental Isotopes in Hydrogeology, Lewis Pubishers. (www.science.uottowa.ca/~eih) Collon, P., Kutschera, W., Loosli H.H., Lehmann, B.E., Purtschert R., Love A., Sampson L., Anthony D., Cole D., Davids B., Morrissey D.J, 2000, 81Kr in the Great Artesian Basin, Australia: a new method for dating very old groundwater, Earth and Planetary Science Letters 182 (2000) 103113 Cook, P.G., Herczeg, A.L., 2000, Environmental Tracers in Subsurface Hydrology, Kluwer Academic Publishers. Florkowski, T. and Rzanski, K., 1986, "Radioactive Noble Gases in the Terrestrial Environment."In: P. Fritz and J.-Ch. Fontes (Eds.), Handbook of Environmental Geochemistry, Vol. 2b, Elsevier Science, New York. pp. 481-506. Jacob, D.J., Prather, M.J., Wofsy, S.C., and McElroy, M.B., 1987, "Atmospheric distribution of 85 Kr simulated with a general circulation model." Jour. Geophys. Res., 92: 6614-6626. Lehman, B.E., Oeschger, H., Loosli., H.H., Hurst, G.S., Allman, S.L., Chen, C.H., Kramer, S.D., Willis, R.D., and Thonnard, N., 1985, "Counting 81Kr atoms for analysis of groundwater". J. Geophy. Res., 90, 11547-11551. Oeschger, H., 1978, Workshop on Dating Old Ground Water, University of Arizona, March 16-18, Rep., Y/OWI/SUB-78/55412. Oeschger, H., Gugelman, A., Loosi, H., Schotterer, U., Siegenthaler, U., and Wiest, W., 1974, "39Ar dating of groundwater", in Isotope Techniques in Groundwater Hydrology, IAEA, Vienna. pp. 179-190. Plummer, L.N., Michel, R.L., Thurman, E.M., and Glynn, P.D., 1993, "Environmental tracers for age dating young ground water", In: W.M. Alley (Ed.), Regional Ground-Water Quality, Van Nostrand Reinhold, New York, pp. 255-294. Schlosser, P., Stute, M., Dorr, H., Sonntag, C., and Munnich, K. O., 1989, "Tritogenic 3He in shallow groundwater". Earth Planet. Sci. Lett., 94: 245-254. Solomon, D. K., Cook, P. G., and Sanford, W. E., 1998, "Dissolved gases in subsurface hydrology." In: C. Kendall and J.J. McDonnell (Eds.), Isotope Tracers in Catchment Hydrology. Elsevier, Amsterdam, pp. 291-318. Torgersen, T., Zop, T., Clarke, W. B., Jenkins, W. J. and Broeker, W. S., 1977, "A new method for physical limnology - tritium-helium-3 ages - results for Lakes Erie, Huron and Ontario. Limnol. Oceanog., 22: 181-193. USGS: http://wwwrcamnl.wr.usgs.gov/isoig/index.html 23

Weise, S. and Moser, H.,1987, "Groundwater dating with helium isotopes." In: Isotope Techniques in Water Resource Development." IAEA, Vienna, pp. 105-126.

24

HDROLOJDE ZOTOPLAR UNESCO ULUSLARARASI PROGRAMI IAEA/UNESCO JOINT INTERNATIONAL ISOTOPES IN HYDROLOGY PROGRAMMEHamza ZGLER Hidrolojist Meteoroloji Yk. Mh. DS Etd ve Plan Dairesi Bakanl Ankara hamza.ozguler@dsi.gov.tr ZET Hidrolojik evrimin aratrlmas ve su kaynaklar ynetiminde kullanlan yntemlerin gelitirilmesinde bilimsel ve teknik bir altyapnn oluturulmas amacyla almalarn srdren Uluslararas Hidroloji Program (IHP), Uluslararas Hidroloji Onyl Program adyla UNESCO tarafndan 1965 ylnda balatlmtr. Bu almalarn kresel lekte devamnn salanmas amacyla bu Program, 1977 ylnda 6ar yllk dnemleri kapsayacak ekilde hkmetler aras nitelikte Uluslararas Hidroloji Programna dntrlmtr. 2002-2007 yllar arasndaki IHP'nin altnc dnemi (IHP-VI)'nde, hidrolojide izotoplarn kullanmlarnn eitli tema balklar altnda kapsaml olarak ele alnmas planlanmtr. Bu erevede, 1999 ylnda gerekletirilen V. Uluslararas Hidroloji Konferans'nda alnan kararlar dorultusunda Uluslararas Atom Enerjisi Ajans (IAEA) ile ibirlii iinde IAEA / UNESCO Hidrolojide zotoplar Uluslararas Ortak Program (JIIHP) oluturulmutur. Sz konusu Program kapsamnda, izotop teknikleri kullanlarak hidrolojik srelerin daha iyi kavranmasnn salanmas ile su kaynaklarnn deerlendirilmesi, gelitirilmesi ve ynetimi tekniklerinin iyiletirilmesi gibi hususlarda almalarn yaplmas amalanmaktadr. Ayrca, yzey ve yeraltsularnn nitelik ve niceliksel olarak gzlenmesi, iklim deiiklii ve insan faaliyetlerinin su kaynaklar zerindeki etkileri ve ya-ak analizleri gibi konularda da izotop tekniklerinden yararlanmay ngren projeler planlanmaktadr. Ulusal dzeyde ikincisi gerekletirilecek Sempozyumun, lkemizden IHP-VI faaliyetlerine bir katk olarak deerlendirilmesi ve bu yaklam iinde dzenlenmesinin faydal olaca dnlerek; bu bildiride, hidrolojide izotop teknikleri konusunda IHP kapsamnda yaplan almalar ve bu konuyla balantl olarak planlanan uluslararas faaliyetler hakknda bilgiler verilmi olup, bu balamda nmzdeki yllarda lkemizin nceliklerinin neler olmas gerektii hususu, IHPnin gelecee dnk planlar asndan deerlendirilmitir. Anahtar kelimeler: IHP, JIIHP, zotop, Hidroloji

25

IAEA/UNESCO ULUSLARARASI ZOTOP HDROLOJS ORTAK PROGRAMI (JIIHP) 1. Su Kaynaklarnn Deerlendirilmesinde zotop Hidrolojisinin nemi

nsani etkiler ve iklim deiiklii gibi nedenlerle dnya su kaynaklar zerindeki basklar her geen gn artmaktadr. Bu durum su kaynaklar almalarnda disiplinler aras bir yaklam gerektirmektedir. Dier yandan, su kaynaklar gelitirme faaliyetlerinde, yzey suyu ile yeraltsuyu, tatlsu ile tuzlusu arasndaki etkileimlerin blge ve havza leinde bilinmesi gerektiinden, su kaynaklarnn nitelik ve niceliksel olarak btn ynleriyle gzlenmesine ve aratrlmasna her geen gn daha fazla ihtiya duyulmaktadr. Bilindii zere su biliminde mevcut metodolojiler snrl verilerle ve gnmzde gncelliin kaybetmi olan veri ileme yntemleriyle gelitirilmi bulunmaktadr. Oysa gnmzde, uzaktan alglama ve corafi bilgi sistemleri gibi modern teknolojilerin gelitirilmesiyle, su biliminde ve su aratrmalarnda, uzaysal ve zamansal znrll daha ileri dzeyde olan yeni nesil veri sistemleri gelitirilmi bulunmaktadr. Ayrca, bilgi teknolojilerinin de gelimesiyle, daha ileri dzeyde hesaplama yntemlerine geilmi olup, artk gnmzde deiik kullanmlara uygun model eitlilii bulunmaktadr. Salanan bu gelimelerle, su biliminde daha gvenilir sonular veren yeni nesil tekniklerin gelitirilmesine olan ihtiya giderek artmaktadr. Su kaynaklarnn deerlendirilmesi, gelitirilmesi ve ynetimi faaliyetlerinde ortaya kan sorunlarn zmnde izotoplarn kullanmyla ilgili metodolojiler zaten gelitirilmi olup, bu teknikler su kaynaklarnn aratrlmasnda ve evresel almalarda hal hazrda kullanlmaktadr. Sz konusu metodolojilerde iz elementlerin atomik zelliklerinden yararlanld bilinen bir husustur. zotop yntemleri klasik yntemlere gre daha etkili olmakla birlikte, pahal deildirler. Tek bir izotop analizi ile hidrolojik srele ilgili ok kapsaml bilgilerin elde edilmesi mmkndr. 2. 2.1 zotop almalaryla lgilenen Uluslararas Kurulular Uluslararas Atom Enerjisi Ajans (IAEA)

Uluslararas Atom Enerjisi Ajans (IAEA), son 40 yl iinde su bilimlerinde nkleer tekniklerin aratrlmas ve gelitirilmesi ile bu tekniklerin arazideki pratik uygulamalar zerinde almalar yapmaktadr. Bu Kuruluun izotop hidrolojisine ilikin program etkinlikleri kapsamnda, yeraltsuyunun oluumuyla ilgili hidro-jeolojik aratrmalar, yeraltsuyu ak, iletim dinamikleri ve hidrolik etkileimler; jeotermel sistemler ve yzey sularyla ilgili uygulamalar ve su mhendisliiyle ilgili dier uygulamalar bulunmaktadr. Su kaynaklarnn gelitirilmesi ve ynetiminde, IAEAnn son 10 yl iinde arlk verdii konular unlardr: Su kaynaklar zerindeki insan etkileri Su ktl yaanan blgelerdeki su kaynaklar, Hidro-klimatik deiiklikler ve bu deiikliklerin su havzalar ve yzeysel su sistemleri zerindeki etkileri, 26

2.2

Su kalitesi almalar, ye lkelerde teknik ibirlii projelerinin uygulanmas. UNESCO

Su kaynaklar, dengeli bir kalknma iin snrlayc faktr olarak kabul edilmektedir. Bu durum, su konusunda Birlemi Milletlerde uluslararas ibirlii programlarnn gelitirilmesini gerektirmitir. UNESCO bnyesinde IHP Program bu yndeki almalarda merkezi bir konumda bulunmaktadr. IHPnin 1996-2001 yllar arasndaki dnemini kapsayan 5. safhasnda, bilimsel aratrmalar, uygulama ve eitim konular arasnda salam bir ba kurulmaya allmtr. Hassas evre Koullarnda Hidroloji ve Su Kaynaklar Gelitirilmesi Faaliyetleri ana temasn tayan IHPnin bu safhasnda, zellikle evre boyutuna ncelik veren ve bilimsel olarak kantlanm metodolojilerle desteklenen su kaynaklar planlanmas ve ynetilmesi konularna arlk verilmitir. IHPnin, 2002-2007 yllar arasndaki dnemi kapsayan 6. safhas ise tatlsu kaynaklarnn srdrlebilir kalknma iin elzem olduunun bilinciyle suyun, sadece hidrolojik evrim iindeki jeofiziksel, kimyasal ve biyolojik ilevi dnda; sosyal, ekonomik ve evresel deerlere de sahip olduu gereine ncelik verilmitir. Gnmzde su etkileimlerinin daha iyi anlalmas, verilerin teminindeki teknolojik gelimeler ve hidrolojik srelerin gelimi tekniklerle modellenmesi gibi gelimeler gz nnde bulundurularak, IHPnin 6. Aamas, kendi ilerinde apraz ilikileri olan 5 ana tema zerinde kurulmutur: Tema 1: Kresel deiimler ve su kaynaklar, Tema 2: Havza ve akiferlerin toplu dinamikleri, Tema 3: Karasal yerleim alanlar hidrolojisi, Tema 4: Su ve toplum, Tema 5: Su retimi ve eitimi,

Bu ana balklar altnda eitli projelerin gerekletirilmesi gndemde olmakla birlikte, bu temalar arasndaki apraz geileri salamak zere FRIEND (Flow Regimes from International Experimental and Network Data) ve HELP ( Hydrology for Environment, Life and Policy) gibi alt programlar da UNESCO tarafndan gelitirilmi bulunmaktadr. 2.3 Dnya Meteoroloji Tekilat (WMO)

klim ve iletimsel hidroloji konularnda WMO tarafndan yrtlen eitli programlar kapsamnda izotop hidrolojisinden eitli ekillerde faydalanlan konular bulunmaktadr. Buna rnek olarak, Yalarda zotoplar Kresel A (GNIP) konusunda almalar yapmak zere IAEA ve WMO arasnda imzalanan szleme verilebilir. IAEA ve WMO tarafndan 30 yldan beri ortak olarak iletilen bu a yardmyla Dnya genelinde seilmi istasyonlarda yalardaki izotop gzlemleri yaplmakta olup, bu yoldan hidrolojide izotop uygulamalar iin temel bilgilere ulalmas mmkn olabilmektedir. 500den fazla sayda istasyondan oluan bu kresel a zerinden salanan veriler, sadece doal izotoplarn izlenilmesinde kullanlmakla kalmaz, ayrca iklimsel deiimlerdeki eilimlerin belirlenmesinde de kullanlmaktadrlar. 27

3.

Hidrolojide zotoplar Uluslararas Ortak Program (JIIHP) Program

Hidrolojide izotoplarn kullanm, 2002-2007 yllar arasndaki IHP'nin altnc dnemi (IHPVI)'nde eitli tema balklar altnda kapsaml olarak ele alnmas planlanmtr. Bu erevede, 1999 ylnda gerekletirilen V. Uluslararas Hidroloji Konferans'nda alnan kararlar dorultusunda Uluslararas Atom Enerjisi Ajans (IAEA) ile ibirlii iinde IAEA / UNESCO Hidrolojide zotoplar Uluslararas Ortak Program (JIIHP) oluturulmutur. Bu iki Kurulu arasndaki ibirlii, 2002de yaplan IHP Hkmetleraras Konsey oturumu srasnda yaplan imza treni ile karara balanmtr. 3.1 Programn Geliim Sreci

IHP Hkmetleraras Konseyinin 28. Dnem toplantsnda alnan kararlar dorultusunda, UNESCOnun IAEA ile ibirliine girerek, sz konusu ibirliinin yapsn ve eklini belirleyecek bir ereve raporunun hazrlanmas istenmitir. Bu neri zerine, UNESCO ve IAEA tarafndan bir Planlama Grubu oluturulmu ve bu Grubun hazrlad rapor IHP Brosunun 29. Oturumuna sunulmutur. Bro, IAEA ve UNESCOnun ortaklnda Hidrolojide zotoplar Uluslararas Programnn oluturulmas ynnde her iki Kuruluun ilgili birimlerini bilgilendirilmitir. Ayrca, Rapor sonular hakknda IHP Ulusal Komiteleri de bilgilendirilerek, hidrolojide izotop yntemleri konusunda uzman kiilerin bu programa dahil edilmeleri konusunda destek istenmitir. 3.2 JIIHP Programnn Kapsam

Hidrolojide izotoplarla ilgili ok sayda bilimsel ve pratik uygulamalar yaplmaktadr. Bu alanda almalar yapan ilgili kurulular arasnda eitli ibirlii almalar olmakla birlikte, ilgili btn Kurulularn faaliyetlerini toparlayabilecek daha ileri dzeydeki bir ibirlii ortamnn oluturulmasna gereksinim duyulmutur. Hidrolojik almalarda, su kaynaklarnn toplu ynetimi ve iklimsel aratrmalarda izotop metodolojilerinin daha geni kullanmna ynelik son yllarda giderek artan bir talep vardr. Bu talepler, son yaplan IAEAnn Genel Konferansnda btn ynleriyle ele alnmtr. Bu toplantda, su kaynaklar alannda almalar yapmas ngrlen programlarn nemi hakknda grler oluturularak, IAEAnn aada belirtilen hususlarda almalar yapmasn istemitir: zellikle gelimekte olan lkelerde su kaynaklarnn gelitirilmesi ve ynetimi alanlarnda; yeraltsuyu ve yzeysel sularn kirliliinin kontrolu iin gerekli nlemlerin alnmasnda izotop tekniklerinin tam kullanmn salamaya dnk abalara devam edilmesi, Uygun programlarn gelitirilmesi ve su kaynaklar ynetimiyle ilgilenen ulusal ve uluslararas kurulularla daha yakn ibirliine giderek izotop tekniklerinin su kaynaklarnn ynetimiyle btnletirilmesinin salanmas, eitli dzeylerde kurslar dzenleyerek izotop hidrolojisinde insan kaynaklarnn gelitirilmesi; izotop teknikleri bilgisiyle donatlm hidrolojistlerin eitiminin salanmas.

IAEAnn bu alandaki lider konumundan yararlanlarak, bu Kuruluun bnyesinde, UNESCOnun desteinde ve WMO balantl programlarla balantl JIIHP Program oluturulmutur. 28

3.3

JIIHP Programnn Amac

JIIHP Programnda, izotop tekniklerinin kullanlarak hidrolojik srelerin daha iyi kavranmasnn salanmas ile su kaynaklarnn deerlendirilmesi, gelitirilmesi ve ynetimi tekniklerinin iyiletirilmesi gibi hususlarda almalarn yaplmas amalanmaktadr. Ayrca, yzey ve yeraltsularnn nitelik ve niceliksel olarak gzlenmesi, iklim deiiklii ve insan faaliyetlerinin su kaynaklar zerindeki etkileri ve ya-ak analizleri gibi konularda da izotop tekniklerinden yararlanmay ngren projeler planlanmaktadr. Program, hidrolojide izotoplarn aada belirtilen amalar iin kullanlmasn ngrmektedir: Hidrolojik srelerin daha iyi anlalmas ile su kaynaklarnn deerlendirilmesi, gelitirilmesi ve ynetilmesinin iyiletirilmesine dnk aralarn gelitirilmesi, Su kaynaklarnda ulusal, blgesel ve uluslararas programlarn desteklenmesi, Dnya genelinde hidrolojik eitim mfredat programlarna izotop konularnn da dahil edilmesinin salanmas, zotop verilerinin ulusal, blgesel ve kresel lekteki hidrolojik veri bankalaryla birletirilmesinin salanmas. Sz konusu Program, hidroloji ve su kaynaklar almalarnn bilimsel, pratik ve eitimsel ynlerini ele alarak; UNESCO, WMO, IAEA ve dier uluslararas kurulular tarafndan yrtlen hidrolojik programlarn yrtlmesi ve egdmnn gelitirilmesini amalamaktadr. JIIHP, aada belirtilen srelerin niteliksel ve niceliksel ynlerini ele alr: Yzeysel sularla ( nehirler, rezervuarlar, gller, kar ve buzullar) ilgili olarak ak dinamikleri, erozyon, sediment oluumu ve kirlilik, Yeraltsuyunun yapay veya doal beslenmesinin niceliksel olarak deerlendirilmesi, yeraltsuyunun kaynann aratrlmas, akiferlerin kirlenmesi. Program kapsamnda, iklim deiiklii ile su kaynaklar zerinde insani etkilerin aratrlmasnda da almalarn yaplmas planlanmaktadr. JIIHP, izotop metodolojileri ile ilgili IAEA aratrmalar ve uygulamalarnn UNESCOnun kresel bilgi a altyaps zerinden yaylmasn salayacaktr. Bilindii zere, UNESCOda su konular ye lkelerde IHP ulusal komitelerince yrtlmektedir. Bu nedenle, IHP ulusal komiteleri JIIHPin yrtlmesinde ilevsel neme sahiptir. JIIHP program ile salanan kresel a yardmyla dnya genelinde su kaynaklarnn deerlendirilmesi, gelitirilmesi ve ynetilmesi konularnn iyiletirilmesi ngrlmektedir. Ayrca, zellikle dnyann su ktl yaanan gelimekte olan blgelerinde yaam kalitesinin iyiletirilmesi ncelikli konularn banda gelmektedir. Programn yukarda belirtilen amalarn gerekletirmek zere nerilen hususlar aadaki gibidir: Hidrolojide izotoplar konusunda kurulular aras uzun vadeli bir programn IAEA ynetimi altnda ve UNESCO ve dier hidrolojik programlarla ibirlii iinde balatlmas, IHP ulusal komitelerine hidrolojide izotop yntemleri konusunda uzman kiilerin dahil edilmesinin salanmas, Program iinde eitim ve retim faaliyetlerine zel bir nem verilmesi, 29

IHP yesi lkelerin bu Programa desteklerinin salanmas, WMO programlar ile uyum salayarak, IAEA ve UNESCO arasndaki mevcut ibirliinin gelitirilmesi, Programn yrtlmesinde IAEA ve UNESCOnun gerekli teknik ve parasal destei salamas ve d kaynak temininde yardmc olmalar.

JIIHP oluturduu kresel bilgi a yardmyla, izotop metodolojileri konusundaki aratrma ve uygulama sonularn yaymay amalamaktadr. Bu amacn gerekleebilmesi iin, IHP Ulusal Komitelerine izotop teknikleri konusunda yeterli bilgiye sahip uzmanlarn da dahil edilmesini ngrmektedir. 3.4 JIIHP Programnn Yaps

JIIHP Programnn yaps, IHP Brosunun 31. Dnem toplantsnda kabul edildii ekliyle ekil 1de verilmitir. Buna gre, JIIHP Sekreteryas Viyanada bulunan IAEA bnyesindedir. JIIHP Program, IAEA ve UNESCOnun IHP ile ortaklaa olarak JIIHP ynetim kurulu tarafndan yrtlecektir. JIIHP ynetim komitesinde, IHP Ulusal Komiteslerince belirlenen isimler arasndan her seim blgesi iin birer temsilci olarak 2 yllk bir dnem iin seilen 6 temsilci bulunmaktadr. Szkonusu blgesel temsilcilerin JIIHP toplantlarna katlm IAEA tarafndan salanmaktadr. JIIHP Ynetim Komitesi IHP Hkmetleraras Konsey toplantsna paralel olarak 2 ylda bir toplanr. Komite almasna, ayrca, btn JIIHP odak noktalar ve IHP Ulusal Komitesi temsilcileri arlr. JIIHP Ynetim Komitesi IHP Konseyine dzenli olarak rapor sunar. 3.5 IHP-VI Srecinde ngrlen JIIHP Faaliyetleri

IHP 14. Hkmetleraras Konseyinin tavsiyeleri dorultusunda IHP-VI srecinde ngrlen JIIHP faaliyetleri unlardr: evresel deiimlerde izotop teniklerinin uygulanmasyle ilgili IAEA ve UNESCO ortak sempozyumunun dzenlenmesi, Deniz kylarndaki kimyasal ve hidrolojik akntlarn izotop teknikleri kullanlarak aratrlmas; denizaltndaki yeraltsuyu akmnn belirlenmesi, Yataki izotoplarn gzlenmesi ve analizlerinin yaplmas yoluyla El-Nino olaylarnn incelenmesi, Byk nehirlerdeki izotop gzlemlerinden yararlanlarak mevcut ya-ak analizi tekniklerinin gelitirilmesi, zellikle kurak blgelerdeki su kaynaklar ynetiminde izotop tekniklerinin kullanm olanaklarnn deerlendirilmesi, Sulak alanlarla yeraltyusunun etkileimlerini belirlemek amacyla izotoplarn kullanlmas; su kaynaklarnda ar metallerin gzlenmesi, Kysal alanlarda, denizaltnda, karalardan denizlere doru yeraltsuyu aknn niceliinin belirlenmesi, zotop hidrolojisinde eitim amal CD-ROMun hazrlanmas, zotop eitimi verilen kurulular arasnda bilgi ann oluturulmas, 30

3.5

zotop Hidrolojisi Eitim Faaliyetleri

JIIHP program kapsamnda, 2002-2004 dneminde, izotop hidrolojisi eitim faaliyetlerine de arlk verilmesi dnlmektedir. Bu balamda, bu alanda uluslar aras eitim verilecek yerler arasnda Ulusal Su Aratrma merkezi (Msr), Uluslar aras Hidroloji Kurslar (Macaristan ve ekoslovakya), UNESCO-IHE Su Eitimi Program (Hollanda) saylabilir. Ayrca, Hindistan, in, Iran, Gney Afrika, ili, Panama ve Malezya Hkmetleri de, niversitelerinde izotop hidrolojisi konusunda almalar yapan ve kurslar dzenleyen birimlerin almas ynnde destek salayacaklarn ifade etmilerdir. ngrlen bu eitim faaliyetleri arasnda Hollandadaki UNESCO-IHE bnyesinde yaplmas planlanan izotop konulu eitim faaliyetleri nem arz etmektedir. IHEde yaplmas ngrlen faaliyetler kapsamnda aadaki konulara yer verilmesi UNESCO tarafndan planlanmaktadr: 3.6 Yzeysel sular hidrolojisinin temel kavramlar, Yeraltsuyu hidrolojisinin temel kavramlar, Meteoroloji ve atmosfer bilimlerinin temel kavramlar, zotoplarn esaslar ve snflandrlmas, Hidrolojik almalarda kullanlan iz elementler, zotopik donanmlar ve laboratuvar lmlerinin esaslar, zotop jeokimyas dersleri, Kirlilik kaynaklar ve mekanizmas, zotop verileriyle rezervuarlardan meydana gelen szmann numerik modellemesi, zotop verilerinin istatistiksel analizi. JIIHP Balang Ynetim Komitesi

IHP 15. Hkmetlerars Konsey toplantsna paralel olarak, 18-19 Haziran 2002 tarihlerinde, JIIHP balang toplants yaplmtr. Bu toplantya Msr, Macaristan, Hindistan, Hollanda, Panama ve Gney Afrika temsilcilerinin oluturduu IAEA Balang Ynetim Komitesi yelerinin yan sra IHP ulusal sekreteryas bnyesinde ulusal odak noktas oluturan lkemiz dahil 20'den fazla lkenin temsilcileri arlm olup, lkemiz JIIHP toplantsnda, IHP Ulusal Sekreteryasnca temsil edilmitir. lkemizle birlikte Portekiz, Irak, Fransa, Iran gibi lkelerin yansra IAHS temsilcisi de JIIHP toplantsna katlm salamtr. JIIHP toplants, 17-22 Haziran 2002 tarihlerinde gerekletirilen IHP 15. Hkmetleraras Konsey Oturumu'na paralel olarak 18-19 Haziran 2002 tarihlerinde UNESCO Merkezi'nde yaplmtr. Toplant IHP/UNESCO yetkilisi Dr. A. Aureli ile IAEA Izotop Birimi sorumlusu Dr. J. Turner bakanlnda gerekletirilmitir. Toplant srasnda, Iran, Msr, Malezya, Panama, ili, Srbistan, in ve Polonya'da bulunan UNESCO blgesel merkezlerinin konu hakkndaki deerlendirmelerine de yer verilmitir. JIIHP toplantsnn hazrlk almalar, Msr, Macaristan, Hindistan, Hollanda, Panama ve Gney Afrika lkelerinin temsilcilerinden oluan balang Ynetim Komitesi tarafndan gerekletirilmitir. 31

JIIHP toplantsnda, TAKK Dairesi Bakanlndaki zotop Laboratuvar ube Mdrl'nden alnan bilgiler ve ihtiya duyulan destekler yazl metin haline getirilerek hem szl hem de yazl olarak aklanmtr. Bu kapsamda, DS Genel Mdrlnn 2002 ylnda dzenledii "zotop Tekniklerinin Hidrolojide Kullanm" ulusal sempozyumunun 2002-2004 dnemi iin oluturulan UNESCO faaliyetleri program kapsamnda deerlendirilmesi salanmtr. Ayrca, UNESCO'nun araclyla IAEA ile yaplabilecek ibirlii erevesinde bu Kurulutan eitli desteklerin alnmas ve eitim programlarndan yararlanlmas hakknda bilgiler edinilmitir. JIIHP toplantsnn gndeminde aadaki konulara arlk verilmitir: 4. 2002-2004 yllar aras dnem iin, izotop hidrolojisinde eitim faaliyetleriyle ilgili stratejilerin, nceliklerin, alma plannn ve zaman takviminin belirlenmesi, Hollanda'da kurulu bulunan UNESCO-IHE Su Eitim Program iin izotop hidrolojisi eitim modlnn gelitirilmesine ynelik bir uygulama plannn hazrlanmas, niversite lisans ve lisansst eitim programlarna izotop hidrolojisinin de dahil edilmesi ynnde UNESCO Blgesel Merkezlerince gerekli giriimlerde bulunulmas, IHP ve IAEA WEB sitelerinde JIIHP sayfalarnn dahil edilmesine ynelik almann yaplmas, ve 2002-2007 dnemi iin uzun vadeli programn belirlenmesi. Sonu ve neriler

Dnyada suyu konu edinen uluslararas kurulularn says ve etkinlii her geen gn artarken, BM balantl su konularnn UNESCO'nun IHP Program altnda merkezilemesi ynnde de nemli gelimeler yaanmaktadr. te yandan, suyun artan stratejik nemine paralel olarak, ulusal su politikalarnn oluturulmasnda ve uluslararas su kurulularnn lkemiz adna temsili konularnda da Genel Mdrlmzn etkinlii giderek artmaktadr. Bu balamda, ulusal temsilcilik faaliyetleri DS Genel Mdrlnce yrtlen IHP ve dier uluslararas hidrolojik faaliyetlerin daha yakndan izlenmesinin nemi gz nnde bulundurularak, ad geen hizmetlerin egdmnn salanmas hususunda nceki yllarda baz admlar atlm olup, geen sre iinde sz konusu almalarn Kuruluumuz bnyesinde belirli bir dzeye getirilmesi salanmtr. Ulusal odak noktas grevi, IHP almalar erevesinde, DS Genel Mdrl bnyesindeki zotop Laboratuvar ube Mdrlnce yrtlen JIIHP Programndan gerektii ekilde yararlanabilmek iin, mevcut bilgi ann gelitirilmesine ihtiya vardr. zotop tekniklerinden su sektrnde daha ok yararlanlmasna ilikin uluslararas almalar UNESCO'nun egdmnde hzla geliirken, lkemizde de, Genel Mdrlmz nclnde bu alanda gerekletirilen sempozyum, organizasyon ve aratrma faaliyetleri eklinde eitli dzeylerdeki gelitirme almalar son yllarda artan bir destekle devam ettirilmektedir. Dier yandan, birou Bakanlnzn desteinde Genel Mdrlmzce temsil edilen eitli uluslararas hidrolojik faaliyetlerin daha etkin ve yaygn olarak yrtlebilmesi iin gerekli kurumsal dzenlemelerin yaplmas almalar da Kuruluumuzca srdrlmektedir. Bu erevede, halen yrtlmekte olan eitli su konulu faaliyetlerin Genel Mdrlmz Etd ve Plan Dairesi 32

Bakanl bnyesinde Uluslararas Hidrolojik Faaliyetler ad altnda Kurumsal bir yapya kavuturulmas; zotop teknikleri gibi ihtisas gerektiren dier uluslararas hidrolojik konularn ise, ad geen Bakanln egdmndeki odak noktalarnca temsil edilmesi hususu Genel Mdrlmzce uygun grlen bir husustur. 5. Kaynaklar

Bu bildirinin hazrlanmasnda UNESCO-IHP raporlaryla IAEA dokmanlarndan yararlanlmtr. Ynetim Komitesi: IHP Ulusal Komitelerinden temsilciler IAEA temsilcisi IHP Sekreteryasnn temsilcisi IAEA Izotop Hidrolojisi Program IAEA JIIHP Sekreteryas IHP Hkmetleraras Konseyi

IHP Sekreteryas IHP-VI (2002-2007)

JIIHP Programnn Yrtlmesi

33

TRKYEDEK ME VE KULLANMA SULARININ RADYOAKTVTE YNNDEN KALTESNN BELRLENMES THE DETERMINATION OF GROSS ALPHA AND BETA ACTIVITY OF DRINKING WATER IN TURKEYAlime TEMEL DLAVER1, Candan FTER2, Tanju ALTAY31 2

Fizik Yk.Mh. DS Genel Md. TAKK Dai. Bk. alimetd@yahoo.com, alimet@dsi.gov.tr Kimya Yk.Mh. DS Genel Md. TAKK Dai. Bk. candan.cifter@dsi.gov.tr 3 Fizik Yk.Mh. DS Genel Md. TAKK Dai. Bk. tanjua@dsi.gov.tr ZET nsan ve evresi pestisitler, radyasyon, grlt ve dier kirliliklerden korunmas gerekir. Bilindii gibi radyoaktif maddeler doal olarak evremizde bulunmaktadr (rnein Uranyum, Toryum, Potasyum). Ayrca baz radyoaktif bileimler insan aktiviteleriyle de meydana gelebilir veya art gsterebilir (rnein radyoaktif maddelerin tpta ve endstride kullanlmasyla). me suyunun tat koku grnmnn yan sra salk asndan da kullanmnn emniyetli olmas gerekmektedir. me ve kullanma sularnda bulunan radyoaktif maddelerin (toplam alfa ve toplam beta) konsantrasyonlar iin st snr Dnya Salk rgt (WHO) ve Trk Standartlar Enstits (TSE) tarafndan belirtilmitir. Bu almann amac Devlet Su leri nin sorumlu olduu tm ime sularnda olas radyoaktivitenin (toplam alfa ve toplam beta) belirlenmesi ve TSE nin ayn zamanda WHO nun ngrd snr deerlere uygunluunun saptamasdr. DS nin 14 blgesinden toplanan su rnekleri zerinde toplam alfa ve toplam beta analizleri tamamlanm olup sonularn WHO nun ve TSE nin verdii snr deerlerleri amad grlmtr. Dier blgeler iinde numune toplama ve analiz ilemleri tamamlandktan sonra sonu raporunda tm deerler yorumlaryla verilecektir. Anahtar szckler : me sular, radyoaktivite, toplam alfa aktivitesi, toplam beta aktivitesi ABSTRACT Man and his environment must be protected from the adverse effects of pesticides, radiation, noise and other forms of pollutions. Radioactive materials occur naturally in the environment (for example uranium, thorium and potassium). Same radioactive compounds arise from human activities (for example from medical or industrial uses of radioactivity). Drinking water should be safe to use and aesthetically pleasing. World Health Organisation (WHO) and Turkish Standards (TSE) have established maximum contaminant levels for gross alpha and gross beta. . The purpose of these study is to determine the level of gross alpha and gross beta activities of samples collected from the different Regional Directories of The State Hydraulic Works (DSI). After that compare the results versus permissible values of World Health Organisation and Turkish Standards. Collected samples from 14 Regional Directories of DSI have completed. All the analyses results suitable for WHO and TSE. We will give all the research our final report after completed the other Regional Directories s analyses. Key Words: Drinking Water, radioactivity, gross alpha activity, gross beta activity. 35

1.GR nsan yaamnn srdrlebilmesi iin en gerekli ihtiyalarn banda su gelmektedir. Biyolojik organizmann almas ve fonksiyonlarnn yerine getirilmesi su sayesinde mmkn olmaktadr. Dnyann 3 / 4 sularla kapl olmasna karn ime ve kullanma suyu zelliindeki su kaynaklar hzla artan nfus, plansz gelien endstri ve yok edilen ormanlar nedeniyle gnden gne ihtiyac karlayamaz duruma gelmitir. Bu skntnn giderilebilmesi amacyla mevcut su kaynaklarnn korunmas ve kaynaktan alnan kalitesiz sularn kullanma ve ime amal artm son yllarda nem kazanmtr. me ve kullanma sular ; genel olarak, ime, yemek yapmak, temizlik, gda maddelerinin hazrlanmas (gda maddesi ile dorudan temas eden ) vb. amalar iin kullanlan, orijinal haliyle veya artldktan sonra bu standartta belirtilen zellikleri salayan, dere, nehir, gl, baraj vb. sular ile kaynak sulardr. Suyun insanlar tarafndan iilmesi ve kullanlmas salk asndan gvence iinde olmaldr. Bu gvence, su iindeki btn katklarn hijyenik, kimyasal ve radyoaktivite zellikleri ynnden belli ve kesin bir snr altnda tutulmas ile salanabilir. me ve kullanma sularnda bulunan radyoaktif maddelerin konsantrasyonlar iin st snr Dnya Salk rgt (WHO) ve Trk Standartlar Enstits (TSE) tarafndan belirtilmitir (Tablo1). Tablo 1: me sularnda izin verilen radyoaktivite konsantrasyonlar KURUM ZN VERLEN MAKSMUM DEER Alfa : 0,10 Bq/L (2,7 pCi/L) Beta : 1,00 Bq/L (27 pCi/L) Alfa : 0,037Bq/L (1 pCi/L) Beta : 0,37 Bq/L (10pCi/L)

DNYA SALIK TEKLATI (1996) TRK STANDARTLARI (TS 266) (1997)

2. RADYOAKTVTE evremiz eitli elementlerden veya onlarn bileiklerinden meydana gelmitir. Bir elementin herhangi bir tepkimeye girebilen en kk paras atomdur. Atomlar da, protonlar ve ntronlarn oluturduu bir ekirdek ve bu ekirdein etrafnda dnen elektronlar oluturur. Atom ekirdeklerindeki ntronlarn saysnn protonlarn saysna oran hafif elementlerden ar elementlere doru yavaa artar. Ar elementler, kararsz olduklar iin fazla enerjilerini radyasyon yayarak harcarlar ve daha kk atomlara dnrler. Radyoaktif bozunma denilen bu olay srasnda ekirdekten paracklar ve enerji dalgalar ortaya kar. Bu yolla enerji veren elementlere radyoaktif elementler ad verilir. Radyoaktif maddelerin atom ekirdeklerinden etrafa salan radyasyonlarn en nemlileri alfa, beta ve gamalardr. Alfa radyasyonu, (+) ykl paracklardan oluur ve bir kat paras tarafndan durdurulabilir. Alfa saan radyoaktif maddeler, solunum veya sindirim gibi herhangi bir yolla gvde 36

iine girmedikleri srece, etkileri sadece yzeyseldir. Beta radyasyonu, hzl elektronlardan oluur. evrelerindeki madde iinde, alfalara oranla daha uzun yol alabilirler. nce bir alminyum levha bu elektronlar durdurmak iin yeterlidir. Gama nlar enerji fazlal olan ekirdekler tarafndan yaynlanan elektromagnetik radyasyonlardr. Bunlar yksek enerjili fotonlardan olutuklar iin evrelerindeki maddeye daha ok girerler (ekil 1).

ekil 1: Alfa , beta ve gamalarn farkl maddelerde tutunmalar Alfa, beta ve gama radyasyonu ayn zamanda iyonlatrc radyasyon olarak da adlandrlr. Bir baka deyile, dier atomlarn elektronlarn skecek yeterli enerjiye sahiptirler. Bu tr radyasyonlara maruz kalma sresine, radyasyonun iddetine ve maruz kalnan vcut blgesine bal olarak, hcreyi paralayabilir. yonlatrc radyasyonun insanlar zerindeki etkisi radyasyon dozu birimleri olan Rem veya Sievert birimleriyle llmektedir. Ancak son yllarda Rem yerine SI birimler sisteminde yerini alan Sievert (Sv) kullanlmas standart hale gelmitir (100 Rem =1Sv). Ancak radyasyon dozunun hesaplanabilmesi iin ncelikle radyoaktif maddenin Becquerel ile belirlenen radyoaktivitesinin bilinmesi gerekmektedir. Radyoaktivite, ar ntron fazlal nedeniyle kararszlk gsteren atom ekirdeklerinin kendiliinden paralanmas srasnda evreye radyasyon yayma olay olduundan, radyoaktivite biriminin de ekirdek paralanmasndan kaynaklanmas doaldr. Bu nedenle, saniyede bir adet paralanma gsteren radyoaktif madde miktar radyoaktivite birimidir. Gnmzde radyoaktivite birimi olarak Becquerel (Bq) kullanlmaktadr. SI birimler sistemindeki Becquerelin radyoaktivite eski birimi olan curie (Ci) ile arasndaki balant aadaki ekildedir. 1 Ci = 3,7x 1010 Bq 1Ci = 3,7x104 Bq 1pCi = 0,037 Bq 3. SULARDAK RADYOAKTVTENN KAYNAI Bilindii gibi yeryzndeki sular gne enerjisi sayesinde srekli bir dng halindedir (Hidrolojik evrim). nsanlar gereksinimleri olan bu suyu bu dngden alrlar ve kullandktan sonra bu dngye iade ederler. Bu sre ierisinde suya karan maddeler sularn zelliklerini deitirerek su kirliliini ortaya karrlar. Bu dng sonucu sularn ieriinde znm olarak eitli kat maddelerin yansra, getikleri veya bulunduklar ortama bal olarak radyoaktif maddelerde 37

bulunabilir. zellikle yeralt sular deiik jeolojik oluumlarla (formasyonlarla) temas halindedir. Bu yeralt formasyonlarnn ieriinde bulunan kimyasal bileikler suda eriyebilme derecelerine gre yer alt sularna az yada ok oranda karr. znm maddelerin miktar, formasyonlarla yer alt suyunun temas sresine, suyun ak hzna ve scaklna, formasyonun cinsine ve ortamn basncna bal olarak deiir. Yeraltndaki eitli zellikteki jeolojik formasyonlarn iinde deiik oranlarda radyoaktif maddelerde bulunmaktadr. Bu maddeler, magmatik oluumlarda en fazladr. Ayrca kil ve eyl gibi tortul ktlelerde de radyoaktif maddelere rastlanmaktadr. Kum-akl kumta, atlakl kalker gibi akifer zelliindeki tortul ktlelerde ise ok az miktarda radyoaktif madde bulunmaktadr. Yer kabuu iindeki doal radyoaktif maddelerin bulunduu ortamlarda geen veya bulunan sular radyoaktivite ierir. Yer alt sularnda sk rastlanlan belli bal radyoaktif maddeler Potasyum-40 (40K), Toryum235 (235Th), Uranyum-238 (238 U ) d