Ergene’nin su kalitesi için Boğaziçi’nde geliştirilen yazılım Avrupa nehirlerinde de kullanılacak

Boğaziçi Üniversitesi öğretim üyesi Ulaş Tezel’in yürütücülüğünü yaptığı projede, Türkiye’nin en kirli akarsuyu olan Ergene Nehri’ndeki kirliliğin boyutu analiz edildi. Proje kapsamında Ağustos 2017’den Mayıs 2018’e kadar 75 ayrı noktadan dört mevsim boyunca su örnekleri alındı ve bölgede bulunan organize sanayi bölgelerinin atık sularını yeterli düzeyde arıtmadan nehre verdikleri gözlemlendi. Analiz edilen 250 tane kirleticinin her birinin kaynağının tespit edilmesinin yanı sıra nehirlerin su kalitesinin yönetiminde karar-destek sistemi işlevi görecek bir yazılım da geliştirildi. Tezel, ayrıca bu yazılımın yapay zekâ ile güçlendirildiği ve tüm Avrupa akarsu ağının su kalitesinin sürdürülebilir yönetimini hedefleyen uluslararası bir projede de yer alacak.
Kenan Özcan

Ergene Nehri’ndeki kirliliği mikrokirleticiler düzeyinde inceleyen ilk sistematik araştırma olma özelliğini taşıyan projede, nehirdeki kirletici kaynakları tespit edildi ve Velimeşe, Çorlu Deri İhtisas, Ergene-1, Ergene-2 ve Büyükkarıştıran organize sanayi bölgelerinin kirlenmede etkilerinin yüksek olduğu belirlendi. TÜBİTAK Öncelikli Alanlar Ar-Ge Projeleri Destekleme Programı (1003) tarafından fonlanan “Ergene Havzası Su Kalitesi Yönetimi İçin Kirletici Parmak İzine Bağlı Coğrafi Bilgi Sistemi Bazlı Karar Destek Sistemleri Geliştirilmesi” başlıklı proje Boğaziçi Üniversitesi Çevre Bilimleri Enstitüsü öğretim üyesi Doç. Dr. Ulaş Tezel tarafından yürütüldü. Projede ayrıca İTÜ, ODTÜ, Pamukkale Üniversitesi, Kocaeli Üniversitesi, Namık Kemal Üniversitesi ve Georgia Teknoloji Enstitüsü’nden araştırmacılar ve o zamanki adıyla Orman ve Su İşleri Bakanlığı paydaş olarak yer aldı.

Su kalitesini yöneten yazılım geliştirildi

Projede mevcut coğrafik ve meteorolojik veriler ve nehre özel geliştirilen akış-taşınım modelleri kullanılarak hangi kirletici kaynağının nehri nasıl etkilediğini tahmin eden bir yazılım da geliştirildi. FEnCY isimli yazılımın Ergene Nehri’nin su kalitesini yönetmede bir karar destek sistemi olarak kullanılabileceğini belirten Ulaş Tezel, “Bu yazılımı kullanarak yaptığımız durum değerlendirmesinde özellikle Büyükkarıştıran OSB’de bulunan ve yoğunlukla tekstil, plastik, kimya ve metal işleme fabrikalarından gelen atık su kontrol altına alınmadıkça Ergene Nehri’nin temizlenmesine yönelik herhangi bir projenin başarılı olamayacağı sonucuna vardık,” ifadelerini kullandı ve Ergene Havzası Koruma Eylem Planı kapsamında yürütülen “Derin Deniz Deşarj Projesi”nde bu verilerin dikkate alınması gerektiğini vurguladı.

Avrupa’daki nehirler de analiz edilecek

Bu yazılımın sadece Ergene için değil tüm havzaların su yönetimi için kullanılabilecek bir yazılım olduğunu belirten Tezel, Avrupa Birliği bünyesinde desteklenen ve TÜBİTAK da dahil olmak üzere Avrupa’dan 28 farklı araştırma merkezinin birleşerek oluşturduğu bir program olan CHIST-ERA tarafından fonlanacak bir projede de yer alacak. Viyana Üniversitesi’nin yürütücülüğünde gerçekleşecek ve Mart 2021’de başlayacak bu projede Türkiye, Avusturya, İsviçre ve Finlandiya gibi ülkelerden toplam 9 araştırmacı yer alacak ve Avrupa akarsu ağı için su kalitesi yönetim ve erken uyarı sistemi geliştirilecek.

SWAIN (Sustainable Watershed Management through IoT-Driven Artificial Intelligence) isimli bu proje kapsamında, Ergene için geliştirilmiş FEnCY isimli yazılım kullanılacak: “Bu projede elimizde çok fazla veri olduğu için Ergene üzerine yaptığımız çalışmayı bir örnek olarak kullanacağız ve Ergene Nehri’ne IoT ile ölçüm yapan bir istasyon kuracağız. Bu istasyon çevredeki meteoroloji ve gözlem istasyonlarının verilerinden de yararlanarak düzenli ölçüm yapacak. Örneğin, bir bölgeden nehre yüksek dozda kimyasal içeren atık su bırakıldığında suyun ulaşacağı diğer bölgelere haber verecek ve böylece oralarda sulama yapılmayacak. Bu iki ay süreyle aktif olacak pilot bir istasyon olacak. Daha sonra topladığımız bu verilerle Avrupa’daki nehirlerin su kirliliğinin simülasyonunu yapacağız.”

Mikrokirleticiler düzeyinde ilk araştırma

Ergene Nehri için makrokirleticiler düzeyinde yapılmış olan çok sayıda araştırma olmasına rağmen, ilk defa mikrokirleticiler düzeyinde nehrin analiz edildiğini vurgulayan Ulaş Tezel, bu kirleticiler arasındaki farkı şöyle açıkladı: “Makrokirleticiler yapıları belli olmayan ya da kısmen belli olan ve konsantrasyonları yüksek kirleticiler. Mikrokirleticiler ise isimleri ve yapıları bilinen ve suda mikro gram/litre ya da nano gram/litre gibi çok düşük konsantrasyonlarda bulunan kirleticiler. Makrokirleticiler sudaki oksijeni tüketerek örneğin balıkların ölmesine ya da yosun patlamalarına neden olurken mikrokirleticilerin etkileri çok daha ciddi olabiliyor.”

75 ayrı noktadan dört mevsim boyunca örnek alındı

75 ayrı noktadan dört mevsim boyunca alınan örneklerle 250 tane mikrokirleticinin incelendiği araştırma, bir nehrin bu derece kapsamlı incelendiği ilk çalışma olarak da literatüre geçti. Örneklerin analiz edilmesinde AB SCIEX QTrap 4500 isimli bir cihaz kullanıldığını belirten Tezel, bu cihazın nasıl çalıştığını da açıkladı: “Bu cihaza kompozit bir numune koyup belirli bir kimyasalın analiz parametrelerini veriyoruz. Böylece cihaz, geri kalan tüm maddeleri ayrıştırıyor ve analiz edilmek istenilen kimyasal çok düşük konsantrasyonlarda bile olsa ölçebiliyor. Bu proje kapsamında yapılan ayrıntılı ölçüm sonuçları coğrafi verilerle de birleştirilerek hangi kirleticinin spesifik olarak nehrin hangi bölgesinden geldiği tespit edilebiliyor.”

Analiz sonuçlarında nehirdeki kirletici yoğunluğunun mevsimlere göre farklılaştığı ve özellikle yaz ve sonbahar aylarında kirlenmenin arttığı ortaya çıktı. Tezel, bu farklılığı şöyle açıkladı: “Bazı kimyasalları sürekli gördük, çünkü bunlar endüstri kaynaklı ve endüstri devamlı işler halde. Mevsimsel değişim ise tarımsal kimyasallardan kaynaklanıyor, örneğin yaz ayında karpuz yetiştiriliyor ve bu sırada kullanılan pestisitler nehre karışıyor. Kış ve bahar aylarında su miktarı arttığı için endüstri kaynaklı kimyasalların oranı düşüyor ama miktar olarak hala yüksekler.”

Ergene’nin parmak izi kirleticisi: HMMM

Her mevsim görülen ve Ergene Nehri’ne özgü parmak izi kirletici sayılan kimyasallardan biri de HMMM (hekza metoksimetil melamin) isimli bir kimyasal. Yüzey kaplamalarından otomotiv boyamalarına, yapıştırıcılardan tekstilde boyanın kumaşa tutunmasına kadar çok geniş bir kullanım alanı olan bu kimyasal alınan her örnekte var ancak bazı bölgelerde oranı daha yüksek: “HMMM’in Meriç Nehri’ne doğru konsantrasyonu azalıyor ama kütlesi Ergene boyunca neredeyse hiç değişmiyor. Özellikle tekstil endüstrisi kaynaklı kirlenmenin olduğu bölgelerde yüksek oranda karşımıza çıktı. Bunun gibi kirleticiler Ege Denizi’ne kadar ulaşabilecek ve oradaki suyu da tehdit edebilecek yapıda çünkü ayrıştırılmaları kolay değil.”

“Fabrikalar hala evsel atık için kullanılan arıtma sistemlerini kullanıyor”

Tezel ayrıca çoğu fabrikanın hala evsel atık sular için kullanılan arıtma sistemlerini kullandığına ve bu sistemlerin HMMM gibi ayrıştırılması zor kimyasalları gideremediğine dikkat çekti: “Evsel atık suyla endüstriyel atık su arasında çok büyük fark var. Evsel atık sudaki kirleticiler kolay parçalanabilen organik yapılar olduğu için mikroorganizmalar bunları kolayca parçalayabilir ama endüstriyel atık sudaki HMMM gibi kirleticiler ne yapılırsa yapılsın parçalanamıyor. Günümüzde bu kirleticilere yönelik teknolojiler de çok gelişmiş değil, daha çok araştırma yapılması gerekiyor.”

Ancak sorun çözümsüz değil. Dr. Öğr. Üyesi Ulaş Tezel, Ergene Nehri için atık döngüsü kurularak kirliliğin önüne geçilebileceğini belirtti: “Örneğin Ergene Nehri’nin batısına doğru konumlanmış olan maya fabrikalarından çıkan atık, zor parçalanabilen kimyasalları ayrıştırmada kullanılabilir. Bu fabrikaların atık suları HMMM gibi zor parçalanabilen kirleticilerin üretildiği fabrikaların atık suları ile karıştırılıp birlikte arıtılabilir ve böylece nasıl fabrikalar arasında bir hammadde döngüsü varsa aynı şekilde bir atık döngüsü kurulabilir. Aslında baştan bir sistem kurmaya gerek yok, büyük maliyetlere ihtiyaç olmadan basit çözümlerle nehri korumak mümkün.”

“Nehirdeki kirlilik insan sağlığını da tehdit ediyor”

Ergene havzasının Türkiye’deki tarım ve hayvancılık merkezlerinden biri olduğuna da dikkat çeken Tezel, nehrin kirlenmesinin doğrudan insan sağlığını tehdit edecek sonuçları da olabileceğini belirtti: “Burası buğday, ayçiçeği, pirinç gibi çok tüketilen ürünlerin yanı sıra en kaliteli et ve süt ürünlerinin geldiği yer olarak biliniyor ve hem bu tarım ürünleri hem de hayvanlar Ergene Nehri’nden gelen sularla besleniyor. Örneğin Türkiye’de üretilen pirincin yüzde 66’sı buradan geliyor ve çeltik tarlaları Ergene’nin kirli suyu ile sulanıyor. Mikrokirleticilerin sudaki varlığı ve takibi son 10 yılda önem kazanmaya başladı. Bunun nedeni, çok düşük konsantrasyonlarda bulunan bu kirleticileri ölçmeye yönelik maliyeti uygun teknolojilerin ancak yaygın hale gelmesidir. Böylece mikrokirleticilerin insan ve çevre üzerindeki olumsuz etkileri – örneğin kanser, endokrinolojik rahatsızlıklar - her geçen gün daha da iyi anlaşılıyor ve bu kirleticilerin kullanımı ve çevreye salınımına yönelik yasal kısıtlamalar getiriliyor.

“Avrupa’daki en iyi su bizim musluklardan akardı”

Lüleburgazlı olan ve Ergene Nehri’nin yıllar içindeki değişimini bizzat gözlemlediğini belirten proje yürütücüsü Ulaş Tezel, araştırma motivasyonunu şöyle paylaştı: “Lüleburgaz, Ergene Nehri’nin kirlenmesinden en çok etkilenen yerlerden biri. Ben üniversite için Ankara’ya gidene kadar hiç şişeden su içmemiştim, Avrupa’daki en iyi su bizim musluklardan akardı. Bahçede çukur kazdığınızda topraktan su çıkardı, yer altı suyu çok zengindi. Bu su kaynakları özellikle Çorlu ve Tekirdağ’da yer alan endüstrinin temiz yeraltı suyunu kirleterek Ergene Nehri’ne bırakmalarıyla zaman içinde tükendi.”

Ulaş Tezel, sözlerini projenin başlamasında ve sürdürülmesinde büyük katkıları olan Boğaziçi Üniversitesi’nin önceki rektörlerinden Prof. Dr. Gülay Barbarosoğlu, Prof. Dr. Mehmed Özkan ve projenin hazırlanması sırasında araştırmadan sorumlu rektör yardımcısı olan Prof. Dr. Lale Akarun’a teşekkür ederek bitirdi.