Kulakçayırı Gölü'nün doğal radyoaktivite ve ağır metal kirliliğinin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, İstanbul ili Arnavutköy ilçesinde bulunan Kulakçayırı Gölü'nden sondaj yöntemi ile alınan farklı derinliklerdeki (SK-1=5-5,5 m, SK-2=10-10,5 m, SK-3=15-15,5 m) karot sediment numunelerinin doğal ve yapay radyonüklit dağılımı, iz elementleri, göl ve çevresindeki gama doz hızı değerleri tespit edilmiş, XRD analizleri ve SEM görüntüleri kullanılarak mineralojik ve dokusal özellikleri belirlenmiştir. Ayrıca radyokarbon tarihleme yöntemi ile bölgedeki sedimanların yaşları bulunmuş ve sedimantasyon hızları hesaplanmıştır. Radyoaktivite konsantrasyonunun hesaplanması için numuneler HPGe dedektörü ile sayılmıştır. Analiz sonuçlarına göre numunelerin K-40 konsantrasyonları sırasıyla 325±18 Bq/kg, 353±19 Bq/kg ve 367±19 Bq/kg hesaplanırken, Th-232 konsantrasyonları 38±6 Bq/kg, 43±6 Bq/kg ve 42±6 Bq/kg olarak hesaplanmıştır. Bunun yanında Ra-226 konsantrasyonları sırasıyla 29±5 Bq/kg, 26±5 Bq/kg ve 26±5 Bq/kg hesaplanırken üç numunenin de Cs-137 konsantrasyonları ≤MDA olarak hesaplanmış ve oldukça düşük konsantrasyonlarda var olduğu görülmüştür. Ortalama aktiviteleri hesaplanan numunelerin K-40 izotopu için 348±186, Th-232 izotopu için 41±6,3, Ra-226 izotopu için ise 27±5,1 ortalamaya sahip oldukları gözlenmiştir. Karasal kökenli radyasyonun çevreye yaydığı etkilerini belirlemek için göl ve çevresinde 12 km aralıklarla yirmi noktada ölçüm yapılarak gama doz hızları belirlenmiştir. Zemin seviyesinden 1 metre yükseklikte havadaki açık gama dozları, taşınabilir ESP-2 (Eberline Smart Portable) sintilatör cihazı kullanılarak ölçülmüştür. Ölçümler saatte 1 kere olmak üzere 20 noktada yapılmış ve değerlerin ortalaması 37,5 nGy/h olarak bulunmuştur. İz element analizlerinde WDXRF spektrometresi kullanılarak on dokuz ayrı element ile kalsiyum oksit (CaO), titanyum oksit (TiO2) ve hematit (Fe2O3) konsantrasyonları belirlenmiştir. Elementel analiz sonucunda sedimentlerin yapısında kobalt, nikel, bakır, kurşun ve krom gibi ağır metaller ile uranyum ve toryum gibi radyoaktif elementler tespit edilmiştir. Özellikle SK-1 numunesinde, kurşun konsantrasyonu yüksek çıkmıştır. Bu yüksek değer doğal nitelikte olan göl çevresindeki sediment yapısından kaynaklanmaktadır. Numunelerin XRD analizleri, Bruker D8 Advantage, Panalytical X'Pert Powder ve Philips PW 1830 marka model cihazlar ile yapılmıştır. XRD analizleri ile mineralojik bileşimleri belirlenen numunelerin SEM görüntüleri, JEOL JSM-6390LAV cihazı ile tanımlanmıştır. Sedimentlerin standart malzemeler olmayıp çeşitli organik ve inorganik bileşiklerden oluşması nedeniyle SEM görüntüleri karmaşık bir yapı sergilemiştir. XRD analizlerinde ise çeşitli minerallere karşılık gelen çok sayıda pik elde edilmiştir. Tespit edilen piklerin, minerallerden hematit (Fe2O3), kuvars (SiO2), kalsit (CaCO3) ve korendona (Al2O3) karşılık geldiği görülmüştür. Radyokarbon tarihlendirme yöntemi için AMS spektrometresi kullanılmıştır. Numunelere ait sonuçlara göre; SK-1 numunesinde sediment çökelimi 5599 yılda gerçekleşirken SK-2'de 7596 yılda, SK-3'te ise 8060 yılda gerçekleşmiştir. Sedimantasyon hızları ise; SK-1>SK-2>SK-3 olarak sıralanmaktadır. Elde edilen verilerden sedimantasyon hızının farklı derinliklerde farklı oranlara sahip olduğu gözlenmiştir.