Çözünmüş oksijen (DO), suda ne kadar oksijenin çözündüğünün bir ölçüsüdür – yani suda yaşayan canlıların kullanabileceği oksijen miktarını ifade eder. Bir akarsu veya göldeki çözünmüş oksijen miktarı bize su kalitesi hakkında çok şey söyleyebilir. ABD Jeolojik Araştırmalar Merkezi (USGS) onlarca yıldır suyu ölçüyor. Sıcaklık, pH ve spesifik iletkenlik gibi bazı ölçümler, suyun nerede incelendiğine bakılmaksızın, ABD’nin her yerinde su örneklemesi yapıldığında ve araştırıldığında hemen her seferinde alınır. Sıkça alınan bir diğer ölçüm, suda ne kadar oksijenin çözündüğünün bir ölçüsü olan çözünmüş oksijendir (DO) – DO bize su kalitesi hakkında çok şey söyleyebilir.
Çözünmüş Oksijenin Su Kalitesi ile İlişkisi
- Su canlılarının sağlığı: Çözünmüş oksijen, balıklar ve diğer suda yaşayan organizmaların hayatta kalması için kritiktir. Yeterli çözünmüş oksijen olmadan, bu organizmalar boğulabilir ve ölebilir.
- Bölgenin Kirlilik Düzeyi: Düşük çözünmüş oksijen seviyeleri, su kütlesinin organik madde veya besinler gibi kirleticilerden muzdarip olabileceğinin bir göstergesidir. Bu kirleticiler mikrobiyal ayrışma sırasında oksijeni tüketerek DO seviyelerinin düşmesine neden olabilir.
- Su Sıcaklığının Etkisi: Su sıcaklığı, bir su kütlesinin tutabileceği çözünmüş oksijen miktarını doğrudan etkiler. Daha soğuk su, daha sıcak suya göre daha fazla çözünmüş oksijeni tutabilir.
- Fotosentezin Rolü: Su bitkileri ve algler fotosentez yoluyla çözünmüş oksijen üretirler. Fotosentetik aktivitedeki artışlar, özellikle güneşli günlerde, daha yüksek çözünmüş oksijen seviyelerine neden olabilir.
USGS’nin Rolü
USGS, Amerika Birleşik Devletleri’ndeki su kaynaklarının kalitesini izlemek için uzun vadeli bir programa sahiptir. Çözünmüş oksijen seviyelerini takip ederek, USGS bilim insanları su yollarının sağlığı üzerindeki değişiklikleri ve baskıları analiz edebilir ve su kalitesi yönetiminde bilinçli kararlar geliştirebilirler.
Çözünmüş Oksijen ve Su
Su molekülleri bir oksijen atomu içermesine rağmen, bu oksijen, doğal sularda yaşayan sucul organizmaların ihtiyaç duyduğu oksijen değildir. Aslında milyonda yaklaşık on oksijen molekülüne kadar az miktarda oksijen suda çözünür. Oksijen, bir akarsuya esas olarak atmosferden ve yeraltı suyunun akarsulara deşarjının akarsuyun büyük bir kısmını oluşturduğu alanlarda yeraltı suyu deşarjından girer. Bu çözünmüş oksijen, balıklar ve zooplankton tarafından solunur ve hayatta kalmaları için onlara ihtiyaç duyulur.
Çözünmüş Oksijenin Kaynakları
Çözünmüş oksijenin sudaki konsantrasyonunu etkileyen birincil faktörler şunlardır:
- Atmosferik Difüzyon: Hava ve su arasındaki dinamik arayüz, çözünmüş oksijenin doğrudan atmosferden suya aktarılmasını sağlar. Bu süreç, türbülanslı akış ve rüzgar kaynaklı dalgalar ile artar.
- Fotosentez: Fotosentez yoluyla, su bitkileri ve algler güneş ışığından enerji kullanarak karbondioksit ve sudan şekerler ve oksijen üretirler. Bu işlem sırasında açığa çıkan oksijen suya nüfuz ederek çözünmüş oksijen seviyelerini yükseltir.
- Yeraltı Suyu Deşarjı: Yeraltı suyu, atmosferik oksijenle temas edebileceği yeraltı akiferlerinde oksijen bakımından zengin olabilir. Bu yeraltı sularının akarsulara veya göllere akması sudaki çözünmüş oksijen seviyelerini artırabilir.
Çözünmüş oksijen, akarsular, göller ve okyanuslar gibi su ortamlarında yaşayan tüm su canlıları için hayati önem taşır. Su sıcaklığı, türbülans, fotosentetik aktivite ve yeraltı suyu girişi gibi çeşitli faktörler, bir su kütlesindeki çözünmüş oksijenin genel miktarını etkiler.
Çözünmüş Oksijen ve Su Kalitesi
Hızlı akan su ile durgun suyun karşılaştırılması:
- Hızlı akan su: Dağ dereleri veya büyük nehirler gibi hızlı akan sular genellikle bol miktarda çözünmüş oksijen içerir. Hava ve su arasındaki temasın artması, bu gibi ortamlarda oksijen transferini hızlandırır.
- Durgun su: Göller, göletler ve baraj gölleri gibi durgun sular ise daha az çözünmüş oksijene sahiptir. Bu ortamlarda oksijen yenilenmesi daha yavaş gerçekleşir.
Organik madde ve oksijen tüketimi: Sudaki bakteriler, organik maddelerin ayrışması sırasında oksijen tüketir. Göllerde ve nehirlerde aşırı organik madde, oksijensiz bir ortam yaratarak su kütlesinin “ölmesine” neden olabilecek ötrofikleşmeye yol açabilir. Bu durum, özellikle yaz aylarında (çözünmüş oksijen konsantrasyonu su sıcaklığıyla ters orantılıdır), çözünmüş oksijen seviyeleri mevsimsel olarak düşük olduğunda sucul yaşam için tehdit oluşturur.
Sıcaklık ve oksijen dağılımı:
- Epilimnion: Gölün yüzeyine yakın olan epilimnion tabakası genellikle daha sıcaktır. Bu durum, suda yaşayan organizmalar için uygun habitat koşullarını sınırlayabilir.
- Hypolimnion: Gölün dibine yakın bulunan hypolimnion tabakası ise daha soğuktur. Ancak bu katmanda çözünmüş oksijen seviyesi de durgun su nedeniyle genellikle düşüktür.
Sıcak ve durgun hava dönemlerinde göl ekosistemlerinde oksijen eksikliği ciddi bir sorun haline gelebilir. Bu durum, özellikle yaz aylarında sıklıkla duyulan balık ölümlerinin ana nedenlerinden biridir.
Özetle:
- Yüksek akış hızına sahip su kaynakları genellikle daha fazla çözünmüş oksijene sahiptir.
- Durgun sularda oksijen yenilenmesi daha yavaş gerçekleşir ve organik madde birikimi gibi faktörler oksijen seviyelerini düşürebilir.
- Mevsimsel sıcaklık değişimleri ve su tabakaları arasındaki farklılıklar, suda yaşayan organizmaların yaşam alanlarını etkiler.
- Düşük oksijen seviyeleri, su canlılığı için zararlıdır ve su kütlesinin sağlığını tehdit eder.
Çözünmüş Oksijen, Sıcaklık ve Su Yaşamı
Grafikte de gösterildiği gibi, yüzey suyundaki çözünmüş oksijen konsantrasyonu, sıcaklıktan etkilenir ve hem mevsimsel hem de günlük bir döngüye sahiptir. Soğuk su, sıcak suya göre daha fazla çözünmüş oksijen tutabilir. Su sıcaklığının düşük olduğu kış ve ilkbahar aylarında çözünmüş oksijen konsantrasyonu yüksektir. Su sıcaklığının yüksek olduğu yaz ve sonbahar aylarında ise çözünmüş oksijen konsantrasyonu genellikle daha düşüktür.
Yüzey suyunda çözünmüş oksijen, tüm sucul yaşam formları tarafından kullanılır. Bu nedenle, bu bileşen tipik olarak göllerin ve akarsuların “sağlığını” değerlendirmek için ölçülür. Oksijen, bir akarsuya atmosferden ve yeraltı suyuu deşarjından girer. Bununla birlikte, yeraltı suyu deşarjından gelen oksijen katkörük katkısı, ancak yeraltı suyunun buzul birikintileri alanları gibi önemli bir bileşen olduğu alanlarda önemlidir. Fotosentez, çözünmüş oksijen/sıcaklık ilişkisini etkileyen birincil süreçtir. Bu anlamda, su berraklığı, güneş ışığının gücü ve süresi de fotosentez hızını etkiler.
Çözünmüş Oksijen, Sıcaklık ve Su Yaşamı Arasındaki Bağlantı
- Soğuk Suyun Avantajı: Soğuk su sıcak suya göre daha fazla çözünmüş oksijen tutabilir. Bu, özellikle kış ve ilkbahar aylarında oksijene bağımlı su canlıları için daha uygun bir ortam sağlar.
- Mevsimsel Değişim: Yaz aylarında artan sıcaklıklar çözünmüş oksijen seviyelerinin düşmesine neden olur. Bu, balıklar ve diğer organizmalar için stresli durumlara yol açabilir.
- Fotosentezin Önemi: Fotosentez, su bitkileri ve alglerin güneş enerjisiyle karbondioksit ve sudankullanarak şeker ve oksijen üretmesi sürecidir. Bu süreç, çözünmüş oksijen seviyelerini artırmadaönemli bir rol oynar. Güneş ışığının yoğunluğu ve süresi, fotosentez hızını ve dolayısıyla çözünmüş oksijen miktarınıdoğrudan etkiler.
- Su Kalitesinin İzleyicisi: Çözünmüş oksijen konsantrasyonu,su ekosistemlerinin sağlığının değerlendirilmesinde temel bir göstergedir. Düşük oksijen seviyeleri,kirlilik veya ötrofikasyon gibi sorunların habercisi olabilir.
Çözünmüş oksijen seviyeleri, sıcaklığa ve diğer çevresel faktörlere bağlı olarak değişir. Yüzey sularındaki bu oksijen konsantrasyonunun anlaşılması, su kalitesini izlemek ve korumak için çok önemlidir.
Hipoksi ve “Ölü Bölgeler”
Muhtemelen Louisiana’nın güneyindeki Körfez bögesinde, Mississippi ve Atchafalaya Nehirleri’nin boşaldığı yerlerdeki Meksika Körfezi’nde oluşan bir “ölü bölge” hakkında bir şeyler duymuşsunuzdur. Ölü bölge, yüzey altı suları çözünmüş oksijenden yoksun bırakıldığında ve su canlılarının çoğunu destekleyemediğinde, Meksika Körfezi’nin kuzeyinde mevsimsel olarak oluşur. Bölge, Louisiana’daki Mississippi Deltası’nın batısında ve bazen de Teksas kıyılarında kıta sahanlığı boyunca oluşur. Oksijen tükenmesi ilkbaharın sonlarında başlar, yazın artar ve sonbaharda sona erer.
Oksijen açısından fakir yüzey altı sularının oluşumu, Mississippi ve Atchafalaya Nehirleri’nden gelen besin açısından zengin (azot ve fosfor) deşarjla ilişkilendirilmiştir. Deşarjdaki biyolojik olarak bulunabilen besinler, ölen ve bakteriler tarafından yenen, böylece yüzey altı suyundaki oksijeni tüketen alg patlamalarınıtetikleyebilir. Yazın normal tuzluluğa sahip yüzey sularının oksijen içeriği tipik olarak litre başına 8 miligramdan (8 mg/L) daha fazladır. Oksijen konsantrasyonları 2 mg/L’den az olduğunda, su hipoksik olarak tanımlanır (CENR, 2000). Hipoksi,kaçamayan birçok organizmayıöldürür ve bu nedenle hipoksik bölge gayri resmi olarak “ölü bölge” olarak bilinir.
Meksika Körfezi’nin kuzeyindeki hipoksik bölge, verimli ve değerli bir balıkçılık alanının merkezindedir. Hipoksik bölgelerin artan sıklığı ve genişlemesi, ticari ve eğlence amaçlı balıkçılık yapanlar içinönemli bir ekonomik ve çevresel sorun haline gelmiştir.
Önemli Noktalar
- Ölü Bölgelerin Nedeni: Ölü bölgeler, aşırı besin kirliliğinden (azot ve fosfor) kaynaklanır. Bu kirlilik, alg patlamalarını tetikler ve alglerin ölmesinin ardından gerçekleşen bakteri aktiviteleri oksijeni tüketir.
- Hipoksik Alanlar: Oksijen seviyesinin litre başına 2 miligramın altında olduğu bölgeler “hipoksik” olarak tanımlanır.
- Etkileri: Hipoksi deniz yaşamı için yıkıcıdır ve balık popülasyonları ile ticari balıkçılığı etkiler.
- Ölü Bölgelerin Konumu: Meksika Körfezi’nin kuzeyi, dünyanın en büyük ölü bölgelerinden birine ev sahipliği yapar. Ancak ölü bölgeler, dünya genelinde birçok kıyı bölgesinde giderek artan bir sorundur.
Ölü bölgeler, ekosistemlerin insan kaynaklı kirlilikten aldığı zararın ciddi göstergeleridir. Besin kirliliğini azaltmak yönetiminde etkin adımlar atılmazsa bu bölgelerin genişlemesi ve olumsuz etkilerinin artması kaçınılmazdır.
Çözünmüş Oksijen Ölçümü
Çözünmüş oksijeni ölçmek için saha ve laboratuvar metreleri uzun süredir kullanılmaktadır. Bu resimde görüldüğü gibi modern sayaçlar küçük ve oldukça elektroniktir. Hala kablonun ucunda bulunan bir prob kullanıyorlar. Çözünmüş oksijen sıcaklığa bağlıdır (ters bir ilişki), bu nedenle sayaç her kullanımdan önce doğru şekilde kalibre edilmelidir.
Yerel su kalitenizi test etmek ister misiniz?
Dünya Çapında Su İzleme Mücadelesi (WWMC), dünya çapında su kaynaklarını korumada halkın bilincini ve katılımını artıran uluslararası bir eğitim ve sosyal yardım programıdır. Öğretmenler ve su bilimi meraklıları: Yerel sularda temel su kalitesi testlerini gerçekleştirebilmek ister misiniz? WWMC, sıcaklık, pH, bulanıklık ve çözünmüş oksijen için kendi testlerinizi yapabilmeniz için ucuz test kitleri sunar.
Çözünmüş Oksijen Ölçümünün Önemi
Çözünmüş oksijen, su ekosistemlerinin sağlığı için hayati bir göstergedir. Ölçümlerini yapmak bize şu konularda yardımcı olur:
- Su canlılarının devamlılığı: Çözünmüş oksijen, balıklar ve diğer sucul organizmaların hayatta kalabilmesi için gereklidir. Yeterli bir konsantrasyon seviyesi olmadan yaşamı sürdürmeleri mümkün olmaz.
- Kirliliğin izlenmesi: Düşük çözünmüş oksijen seviyeleri, aşırı besin kirliliği gibi su kalitesi sorunlarının varlığına işaret edebilir.
- Restorasyon çabaları: Düzenli çözünmüş oksijen ölçümleri, su ekosistemleri için iyileştirme çabalarının etkin değerlendirmesinde kullanılabilir.
Ölçüm Yöntemleri
- Yerinde ölçüm: Taşınabilir sayaçlar, oksijen seviyelerini doğrudan su ortamında tespit edebilir. Bu sayaçlar genellikle bir prob ve dijital okuyucuya sahiptir.
- Laboratuvar Analizi: Su örnekleri, kontrollü bir ortamda daha hassas analizler için laboratuvara götürülerek oksijen seviyeleri ölçülebilir.
Su Kalitesini Korumaya Katkıda Bulunun
Yerel su kalitenize dahil olarak çevreci bir adım atabilir ve ekosistemlerin sağlığını korumada rol alabilirsiniz. WWMC gibi kuruluşların sunduğu su test kitleri, çevrenizdeki suyun durumunu anlamanın kolay ve erişilebilir bir yoludur.
