Ayyıldız2 | 2008 TR Yapısı • 1-99 Orta Emek Destan • Oto Avsız • 10 Temmuz 21:00 HEMEN TIKLA!
Araştırılması planlanan jeotermal alanda daha önceden yapılan jeolojik ve hidrojeolojik çalışmalarda belirlenmiş ve haritalanmış olan bütün sıcak ve soğuk su noktalarından örnekler alınarak kimyasal analizleri yaptırılır. Kimyasal analiz için (sayısal olarak) belirli bir sınırlama varsa, örneklenecek su nektarları alanı en iyi karakterize edecek şekilde seçilerek belirlenmelidir. Eğer koşullar uygunsa ve projede belirli kaynak varsa örneklemeler birer ay ara ile en az bir hidrolojik yıl boyunca olacak şekilde periyodik olarak seçilmelidir. Örnekleme sıklığı araştırma amacına göre de değişebilir. Örneğin yeni açılmış bir kuyuda pompayla çekim aşaması boyunca akifer kimyasındaki değişmeleri araştırmak için günlük, saatlik ve hatta dakika ölçeğinde bile örnekleme yapılabilir. Araştırılacak parametreler başlıca çözünmüş iyon ve bileşikler, ikincil olarak çözünmüş iyon ve bileşikler ve az çözünmüş bileşikler olarak sınıflanabilir (t0C, EC, Eh, pH, TDS, Na, K, Ca, Mg, Cl, Alkalinite-HCO3 olarak, SO4, N, N2, NO2, NH4, NO3, NH3, H2S, SiO2, B, F, Al, Fe, Li, Sr, Ba, Br, Mn, P, Pb, Zn, As, Cd, ….). Arazide amaca uygun olarak örneklenecek su noktası seçiminde her arazinin kendine göre değişik özellikleri (jeolojik ve hidrojeolojik koşulları) dikkate alınmalıdır. Örneklemelerde en iyi yorum yapabilmek
için yöredeki değişik su türlerinden (karşılaştırmak amacıyla) örneklemeler yapılmalı ve gerekirse şahit örnekler seçilmelidir. Örneğin denize yakın bir alanda bulunan sıcak su noktası için (kaynak veya kuyu) bu sıcak su noktasına ilaveten hem yöredeki soğuk yeraltı suları, hem de deniz suyu örneklenerek analizleri yapılmalıdır. Ayrıca, suların fizikokimyasal özelliklerinde zamana bağlı parametre değişimleri incelenmelidir. Jeotermal akışkanların (termal ve mineral suların) hidrojeokimyasal değerlendirilmesi için çözünmüş iyon ve bileşiklerin termodinamik davranışlarının bilinmesi gerekir. Tüm çözeltilerde olduğu gibi jeotermal akışkanların içindeki bir bileşiğin termodinamik hareketi ise bu bileşiğin derişimi (konsantrasyonu) yerine etkinliğiyle belirlenmektedir. Çözünmüş bir iyon veya bileşiğin etkinliğini laboratuvarda ölçmek olası değildir. Laboratuarda kimyasal analiz sonucunda ölçülen iyon ve bileşikler çoğu kez litrede miligram (mg/l), 1 kilogramda miligram (mg/kg), milyonda bir kısım (ppm=part per million) olarak belirlenir. Sulu çözeltilerde bu derişim birimleri yaklaşık özdeştir. Bir çok hidrojeokimyasal değerlendirme çözünmüş her bir iyonun eş değer ağırlığının (mili ekivalan değerinin=mek/l) ve yüzdelerinin belirlenmesi ile molaritelerinin (su için molalite=molarite) hesaplanması ile yapılmaktadır. Kısaca mek/l ve M olarak belirtilen bu kavramlar
mek/l = Ci/Pi/Zi ………..(1)
ve molarite de
Mi = Ci/Pi x 1000 ...........(2),
denklemleriyle tanımlanır. Bağıntılardaki simgeler aşağıda belirtilmiştir.
Ci = Her bir iyonun derişimi (mg/l, mg/kg veya ppm)
Pi = Her bir iyonun formül gram ağırlığı
Zi = Her bir iyonun değerliği (+ veya – yük sayısı)
Bir iyonun etkinliği (ai)
ai=Mi . γi………………(3) (γi = iyon etkinlik katsayısı)
bağıntısıyla hesaplanır.
İyon etkinliği çözeltideki iyonların tepkimelerdeki hareketinin miktarını açıklamaktadır.
Yani sudaki iyonun analiz edilen derişiminin gerçek derişime dönüştürülmesinin bir
ifadesidir. Laboratuarda analiz edilen değerler o iyon veya bileşiğin gerçek görünümünü
yansıtmazlar. Bu nedenle mg/l ve benzeri analiz derişim birimleri iyonun görünür (zahiri) derişimini, iyon etkinliği ise gerçek derişimini tanımlamaktadır. İyon etkinlik katsayısı (γi) derişimin gerçek değerlerden sapmasının bir ölçüsüdür ve tuzluluk ile yakın ilişkilidir. Seyreltik çözeltilerde etkinlik katsayısı 1 e eşit olup, tuzluluk arttıkça etkinlik katsayısı da 1 den farklı (daha düşük) değerler alır. Tuzlulukla ilişkili termodinamik bir terim olan İyonlaşma Gücü veya İyonik kuvvet (I);
(I):0.5 ΣCiZi
2………….(4)
(C = her bir iyonun molarite olarak derişimi, Zi = Her bir iyonun değerliği) bağıntısıyla
tanımlanır.
Seyreltik suların iyonlaşma güçleri düşük, derişik sularınsa yüksek değerdedir. Örneğin deniz sularının iyonlaşma gücü 0.7 (mol) civarında iken, seyreltik tatlı sular (göl suyu, akarsu, yeraltı suyu vb) 0.003-0.01 (mol) gibi değerler alabilmektedirler.
Çözünmüş bileşiklerin iyon etkinlik katsayılarının (γ nın) hesabı için iyonlaşma gücü 0.1 ile 0.5 arasında değişen derişik sularda;
Davies Bağıntısı : [log γi = -A Zi
2 ( I0.5 / 1+ I0.5 – 0.2 I)] ………………….(5)
kullanılır. 0.5 den yüksek olan aşırı derişik sularda ve salamuralarda Pitzer denklemleri
kullanılmalıdır. Ancak hidrojeolojik incelemelerin çoğu konusunu oluşturan sular
genellikle 0.5 den düşük iyonlaşma gücüne sahiptir. Deniz suyu bu sınırın biraz
yukarısında kaldığından zaman zaman deniz suyu için de Davies bağıntısı kullanılabilir.
İyonlaşma gücü (molarite olarak) 0.1 den düşük olan tüm diğer sularda
Debye-Hückel Bağıntısı : [log γi = -A Zi
2 I0.5 / 1 + Bro I0.5) ………...……(6)
kullanılır. 5 ve 6 nolu bağıntılardaki A ve B sabitleri sıcaklık ve basınca bağlı parametreler
olup, yapılan hesaplamalarda suların sıcaklıklarına uygun parametreler kullanılmalıdır.
Örneğin 20 0C sıcaklıklı sular için A=0.505, B=0.3276 olarak alınmalıdır (Çizelge 2).
Çizelge 2. A ve B katsayılarının çeşitli sıcaklıklara göre değişimi (Helgeson vd., 1981)
t0C A B t0C A B t0C A B
0 0.4913 0.3247 100 0.5998 0.3422 200 0.8099 0.3655
10 0.4976 0.3261 110 0.6158 0.3443 210 0.8387 0.3681
20 0.5050 0.3276 120 0.6328 0.3465 220 0.8697 0.3707
30 0.5135 0.3291 130 0.6507 0.3487 230 0.9030 0.3734
40 0.5231 0.3307 140 0.6697 0.3510 240 0.9391 0.3762
50 0.5336 0.3325 150 0.6898 0.3533 250 0.9785 0.3792
60 0.5450 0.3343 160 0.7111 0.3556 260 1.0218 0.3822
70 0.5573 0.3362 170 0.7336 0.3580 270 1.0699 0.3855
80 0.5706 0.3381 180 0.7575 0.3605 280 1.1238 0.3889
90 0.5848 0.3401 190 0.7829 0.3629 290 1.1850 0.3926
Hidratlaşma yarıçapı olan r0 ise K+ ve Cl- için 3, Na+, HCO3
- ve SO4
= için 4, CO3
= için 4.5,
Ca++ için 6 ve Mg++ için 8 olarak alınmalıdır.
Suların kimyasal analizlerinde yapılabilecek hatalar anyon katyon dengesinden
e = [(Σ Katyon - Σ Anyon) / Σ iyon] x 100 (mek/l) ………………..……(7)
bağıntısıyla hesaplanabilir. Pozitif değerler katyon fazlalığını, negatif değerler ise anyon fazlalığını gösterir. Hata yüzdesinin genellikle % 5 den düşük olması istenir. Ancak suların analizi sırasında yapılan hatalar dışında da bu oran bazen (özellikle seyreltik sularda) % 5 den yüksek olabilir. Bu durumda sularda analizi yapılmamış olan iyon türlerinden bazılarının suda baskın olduğu yorumu yapılabilir (Ford ve Williams, 1989).
Tüm hidrojeolojik çalışmalarda kullanılan geleneksel su kimyası değerlendirmeleri
araştırıcının alışkanlıkları ve alanın özgün koşullarına göre veya jeotermal akışkanların kullanma amacına göre uygulanabilir. Örneğin bir termal su aynı zamanda bir mineral su kaynağı (yani maden suyu) olarak şişelenmekteyse, içme sularına yönelik hidrojeokimyasal değerlendirmeler yapılmalıdır. Eğer termal su kaynağı tarımsal sulamada da kullanılıyor veya tarımsal sulamada kullanılan yüzey veya yeraltı sularını etkiliyorsa sulama amaçlı kullanılan hidrojeokimyasal değerlendirmeler de yapılmalıdır. Hidrotermal suların mineral çökeltme özelliklerinin belirlenmesi de hemen her su noktası için çok önemli parametrelerden birisidir. Özellikle en çok çökel ürünü olarak gözlenen kalsit, dolomit ve jips doygunluk indeksleri hesaplanarak mineralin çökelebilme özellikleri de araştırılmalıdır. İleriki bölümlerde daha ayrıntılarıyla belirtileceğinden burada yalnızca ismen bahsedilmiştir. Pozitif doygunluk indeksi çökeltici özelliğe, negatif doygunluk indeksi ise çözündürücü özelliğe karşılık gelir. Buna göre bu yukarıda kısaca anlatılan bazı temel hidrojeokimyasal bağıntılar Excel bilgisayar paket programına uyarlanarak, çalışmalara hız ve kolaylık sağlanabilir. Laboratuardan mg/l olarak elde edilen kimyasal analiz sonuçları girilerek, bütün hidrojeokimyasal hesaplamalar her bir su noktası için çizelgeler olarak doğrudan elde edilebilir. Burada Gülbahçe Kaplıcası (Urla-İzmir) sularının hidrojeokimyasal değerlendirilmesi örnek olarak verilmiştir (Çizelge 3). Bu çizelgedeki hidrojeokimyasal hesaplamalar 25 0C ve 1 atm basınç koşullarında yapılarak aşağıda kısaca belirtilmiştir. Çizelgenin oluşturulmasında kullanılan bazı bağıntılar, parametreler ve termodinamik denge sabitleri (yukarıda özetlenen) Helgeson vd., (1981), Ford ve Williams (1989), Şahinci (1991a) ve Fetter (1994)’den derlenerek alınmıştır.
Çizelge 3. Gülbahçe Kaplıcası (Urla-İzmir) Sularının Bazı Hidrojeokimyasal Özellikleri
(Ham veriler Tarcan 2001a dan alınmıştır) [C:molarite, Z:değerlik, F:iyon
etkinlik katsayısı (açıklamalar için metne bakınız), AC: C (mol/l) x F]
Örnek Adı: Gülbahçe Kaplıcası Lab no. DEÜ 3 pH = 6,75
Örnekleme Tarihi: 25.05.1999 Sıcaklık 37 oC EC(μmho/cm) 58400
İYON mg/l meq/l % meq/l % mg/l C (mol/l) .5CZ2 γ AC
Na+ 11200 487,17 77,83 82,3 0,48717 0,2436 0,69 0,3356
K+ 470 12,05 1,93 3,5 0,01205 0,0060 0,69 0,0083
Ca++ 1015 50,65 8,09 7,5 0,02532 0,0506 0,23 0,0057
Mg++ 925 76,07 12,15 6,8 0,03803 0,0761 0,23 0,0086
Cl- 18890 532,43 90,00 86,8 0,53243 0,2662 0,69 0,3668
HCO3- 195 3,20 0,54 0,9 0,00320 0,0016 0,69 0,0022
SO4= 2685 55,94 9,46 12,3 0,02797 0,0559 0,23 0,0063
Toplam Katyon Miktarı (meq/l) 625,937 Toplam Katyon Miktarı (mg/l) 13610,0
Toplam Anyon Miktarı (meq/l) 591,562 Toplam Anyon Miktarı (mg/l) 21770,0
Toplam İyon Miktarı (meq/l) 1217,499 Toplam İyon Miktarı (mg/l) 35380,0
İyonlaşma Gücü (mol/l) 0,700 % e (Hata Yüzdesi) 2,82
SAR (Sodyum Ad. Oranı) (%) 61,203 Sertlik (Fr) 633,59
rCl / (rSO4+rHCO3) Oranı 9,004 rCa/rMg Oranı 0,67
SIc (Kalsit Doygunluk İndeksi) 0,079 SIj(Jips Doygunluk İndeksi) 0,17
SId(Dolomit Doygunluk İndeksi) 0,557 LogPCO2(CO2) Kısmi Basıncı) -1,56
Fo (Köpürme Katsayısı) 31144,4 SiO2 (mg / l ) 33,00
Hidrokimyasal fasiyes tipi: Na-Cl B+++ (mg / l )
Çizelge 3 de belirtilen diğer hidrojeokimyasal değerlendirmeler ve simgeler aşağıda kısaca belirtilmiştir. Suların kaynarken köpürme katsayısı
(Fo) = 62 rNa+ + 78 rK+ ...................................……...(8)
(r = meq / l) bağıntısıyla bulunur (Şahinci, 1991a dan alınmıştır).
Fo, <60 ise kaynarken köpürmeyen su, 60<200 ise kaynarken köpüren su ve Fo>200 ise kaynarken çok köpüren su özelliğini yansıtır. Sulama amaçlı sodyum tehlikesi;
SAR = Na+ / [(Ca++ + Mg++) / 2)0.5] ..............………..(9)
bağıntısıyla bulunur. Suların sertliği; Toplam Fransız Sertliği olarak tanımlanmış olup,
pratik olarak Toplam Sertlik = 5 (rCa++ + rMg++) …….............…(10)
bağıntısıyla (r=mek/l) bulunabilir. Suları birbiri ile karşılaştırmak, iyonlar arası
etkileşimlerini araştırmak ve diyagramlara işlenmesindeki hesaplamaları kolaylaştırmak için hesaplanan iyonik oranlar, anyonlarla katyonların ayrı ayrı % mek/l ve % mg/l değerleri ile IAH (Uluslararası Hidrojeologlar Birliği) sınıflamasına göre belirlenen hidrokimyasal fasiyes tipi diğer hidrojeokimyasal değerlendirmeler arasındadır. Hidrokimyasal fasiyes kavramı ilk olarak suların üçgen diyagramlardaki izdüşüm yerine göre Back (1966) tarafından geliştirilmiştir. Buna göre suda çözünen başlıca iyonlardan anyonlar ve katyonlar ayrı ayrı olmak üzere mek/l cinsinden % 50 den fazla olan iyonlar hidrokimyasal fasiyes tipini belirtmektedir. Eğer iyonların hiçbirisi miktar olarak % 50 yi geçmiyorsa karışık su tipini belirtmektedir. Uluslararası Hidrojeologlar Birliği sıcak ve mineralli sular komisyonu çalışma raporunda belirtilen sınıflamada ise suda çözünmüş başlıca iyonlar anyon ve katyonlar ayrı ayrı olmak üzere yine mek/l olarak % 20 den fazla çözünmüş bulunan iyonlar (önce katyonlar sonra anyonlar sırasıyla yazılarak) su tipini belirlemektedir (Başkan ve Canik, 1983). Bu örnekte belirtilen hidrokimyasal fasiyes kavramı IAH sınıflamasına göre uyarlanarak kullanılmıştır.
Kaynakça
Prof. Dr. Gültekin Tarcan /
JEOTERMAL SU KİMYASI
Dokuz Eylül Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü,
için yöredeki değişik su türlerinden (karşılaştırmak amacıyla) örneklemeler yapılmalı ve gerekirse şahit örnekler seçilmelidir. Örneğin denize yakın bir alanda bulunan sıcak su noktası için (kaynak veya kuyu) bu sıcak su noktasına ilaveten hem yöredeki soğuk yeraltı suları, hem de deniz suyu örneklenerek analizleri yapılmalıdır. Ayrıca, suların fizikokimyasal özelliklerinde zamana bağlı parametre değişimleri incelenmelidir. Jeotermal akışkanların (termal ve mineral suların) hidrojeokimyasal değerlendirilmesi için çözünmüş iyon ve bileşiklerin termodinamik davranışlarının bilinmesi gerekir. Tüm çözeltilerde olduğu gibi jeotermal akışkanların içindeki bir bileşiğin termodinamik hareketi ise bu bileşiğin derişimi (konsantrasyonu) yerine etkinliğiyle belirlenmektedir. Çözünmüş bir iyon veya bileşiğin etkinliğini laboratuvarda ölçmek olası değildir. Laboratuarda kimyasal analiz sonucunda ölçülen iyon ve bileşikler çoğu kez litrede miligram (mg/l), 1 kilogramda miligram (mg/kg), milyonda bir kısım (ppm=part per million) olarak belirlenir. Sulu çözeltilerde bu derişim birimleri yaklaşık özdeştir. Bir çok hidrojeokimyasal değerlendirme çözünmüş her bir iyonun eş değer ağırlığının (mili ekivalan değerinin=mek/l) ve yüzdelerinin belirlenmesi ile molaritelerinin (su için molalite=molarite) hesaplanması ile yapılmaktadır. Kısaca mek/l ve M olarak belirtilen bu kavramlar
mek/l = Ci/Pi/Zi ………..(1)
ve molarite de
Mi = Ci/Pi x 1000 ...........(2),
denklemleriyle tanımlanır. Bağıntılardaki simgeler aşağıda belirtilmiştir.
Ci = Her bir iyonun derişimi (mg/l, mg/kg veya ppm)
Pi = Her bir iyonun formül gram ağırlığı
Zi = Her bir iyonun değerliği (+ veya – yük sayısı)
Bir iyonun etkinliği (ai)
ai=Mi . γi………………(3) (γi = iyon etkinlik katsayısı)
bağıntısıyla hesaplanır.
İyon etkinliği çözeltideki iyonların tepkimelerdeki hareketinin miktarını açıklamaktadır.
Yani sudaki iyonun analiz edilen derişiminin gerçek derişime dönüştürülmesinin bir
ifadesidir. Laboratuarda analiz edilen değerler o iyon veya bileşiğin gerçek görünümünü
yansıtmazlar. Bu nedenle mg/l ve benzeri analiz derişim birimleri iyonun görünür (zahiri) derişimini, iyon etkinliği ise gerçek derişimini tanımlamaktadır. İyon etkinlik katsayısı (γi) derişimin gerçek değerlerden sapmasının bir ölçüsüdür ve tuzluluk ile yakın ilişkilidir. Seyreltik çözeltilerde etkinlik katsayısı 1 e eşit olup, tuzluluk arttıkça etkinlik katsayısı da 1 den farklı (daha düşük) değerler alır. Tuzlulukla ilişkili termodinamik bir terim olan İyonlaşma Gücü veya İyonik kuvvet (I);
(I):0.5 ΣCiZi
2………….(4)
(C = her bir iyonun molarite olarak derişimi, Zi = Her bir iyonun değerliği) bağıntısıyla
tanımlanır.
Seyreltik suların iyonlaşma güçleri düşük, derişik sularınsa yüksek değerdedir. Örneğin deniz sularının iyonlaşma gücü 0.7 (mol) civarında iken, seyreltik tatlı sular (göl suyu, akarsu, yeraltı suyu vb) 0.003-0.01 (mol) gibi değerler alabilmektedirler.
Çözünmüş bileşiklerin iyon etkinlik katsayılarının (γ nın) hesabı için iyonlaşma gücü 0.1 ile 0.5 arasında değişen derişik sularda;
Davies Bağıntısı : [log γi = -A Zi
2 ( I0.5 / 1+ I0.5 – 0.2 I)] ………………….(5)
kullanılır. 0.5 den yüksek olan aşırı derişik sularda ve salamuralarda Pitzer denklemleri
kullanılmalıdır. Ancak hidrojeolojik incelemelerin çoğu konusunu oluşturan sular
genellikle 0.5 den düşük iyonlaşma gücüne sahiptir. Deniz suyu bu sınırın biraz
yukarısında kaldığından zaman zaman deniz suyu için de Davies bağıntısı kullanılabilir.
İyonlaşma gücü (molarite olarak) 0.1 den düşük olan tüm diğer sularda
Debye-Hückel Bağıntısı : [log γi = -A Zi
2 I0.5 / 1 + Bro I0.5) ………...……(6)
kullanılır. 5 ve 6 nolu bağıntılardaki A ve B sabitleri sıcaklık ve basınca bağlı parametreler
olup, yapılan hesaplamalarda suların sıcaklıklarına uygun parametreler kullanılmalıdır.
Örneğin 20 0C sıcaklıklı sular için A=0.505, B=0.3276 olarak alınmalıdır (Çizelge 2).
Çizelge 2. A ve B katsayılarının çeşitli sıcaklıklara göre değişimi (Helgeson vd., 1981)
t0C A B t0C A B t0C A B
0 0.4913 0.3247 100 0.5998 0.3422 200 0.8099 0.3655
10 0.4976 0.3261 110 0.6158 0.3443 210 0.8387 0.3681
20 0.5050 0.3276 120 0.6328 0.3465 220 0.8697 0.3707
30 0.5135 0.3291 130 0.6507 0.3487 230 0.9030 0.3734
40 0.5231 0.3307 140 0.6697 0.3510 240 0.9391 0.3762
50 0.5336 0.3325 150 0.6898 0.3533 250 0.9785 0.3792
60 0.5450 0.3343 160 0.7111 0.3556 260 1.0218 0.3822
70 0.5573 0.3362 170 0.7336 0.3580 270 1.0699 0.3855
80 0.5706 0.3381 180 0.7575 0.3605 280 1.1238 0.3889
90 0.5848 0.3401 190 0.7829 0.3629 290 1.1850 0.3926
Hidratlaşma yarıçapı olan r0 ise K+ ve Cl- için 3, Na+, HCO3
- ve SO4
= için 4, CO3
= için 4.5,
Ca++ için 6 ve Mg++ için 8 olarak alınmalıdır.
Suların kimyasal analizlerinde yapılabilecek hatalar anyon katyon dengesinden
e = [(Σ Katyon - Σ Anyon) / Σ iyon] x 100 (mek/l) ………………..……(7)
bağıntısıyla hesaplanabilir. Pozitif değerler katyon fazlalığını, negatif değerler ise anyon fazlalığını gösterir. Hata yüzdesinin genellikle % 5 den düşük olması istenir. Ancak suların analizi sırasında yapılan hatalar dışında da bu oran bazen (özellikle seyreltik sularda) % 5 den yüksek olabilir. Bu durumda sularda analizi yapılmamış olan iyon türlerinden bazılarının suda baskın olduğu yorumu yapılabilir (Ford ve Williams, 1989).
Tüm hidrojeolojik çalışmalarda kullanılan geleneksel su kimyası değerlendirmeleri
araştırıcının alışkanlıkları ve alanın özgün koşullarına göre veya jeotermal akışkanların kullanma amacına göre uygulanabilir. Örneğin bir termal su aynı zamanda bir mineral su kaynağı (yani maden suyu) olarak şişelenmekteyse, içme sularına yönelik hidrojeokimyasal değerlendirmeler yapılmalıdır. Eğer termal su kaynağı tarımsal sulamada da kullanılıyor veya tarımsal sulamada kullanılan yüzey veya yeraltı sularını etkiliyorsa sulama amaçlı kullanılan hidrojeokimyasal değerlendirmeler de yapılmalıdır. Hidrotermal suların mineral çökeltme özelliklerinin belirlenmesi de hemen her su noktası için çok önemli parametrelerden birisidir. Özellikle en çok çökel ürünü olarak gözlenen kalsit, dolomit ve jips doygunluk indeksleri hesaplanarak mineralin çökelebilme özellikleri de araştırılmalıdır. İleriki bölümlerde daha ayrıntılarıyla belirtileceğinden burada yalnızca ismen bahsedilmiştir. Pozitif doygunluk indeksi çökeltici özelliğe, negatif doygunluk indeksi ise çözündürücü özelliğe karşılık gelir. Buna göre bu yukarıda kısaca anlatılan bazı temel hidrojeokimyasal bağıntılar Excel bilgisayar paket programına uyarlanarak, çalışmalara hız ve kolaylık sağlanabilir. Laboratuardan mg/l olarak elde edilen kimyasal analiz sonuçları girilerek, bütün hidrojeokimyasal hesaplamalar her bir su noktası için çizelgeler olarak doğrudan elde edilebilir. Burada Gülbahçe Kaplıcası (Urla-İzmir) sularının hidrojeokimyasal değerlendirilmesi örnek olarak verilmiştir (Çizelge 3). Bu çizelgedeki hidrojeokimyasal hesaplamalar 25 0C ve 1 atm basınç koşullarında yapılarak aşağıda kısaca belirtilmiştir. Çizelgenin oluşturulmasında kullanılan bazı bağıntılar, parametreler ve termodinamik denge sabitleri (yukarıda özetlenen) Helgeson vd., (1981), Ford ve Williams (1989), Şahinci (1991a) ve Fetter (1994)’den derlenerek alınmıştır.
Çizelge 3. Gülbahçe Kaplıcası (Urla-İzmir) Sularının Bazı Hidrojeokimyasal Özellikleri
(Ham veriler Tarcan 2001a dan alınmıştır) [C:molarite, Z:değerlik, F:iyon
etkinlik katsayısı (açıklamalar için metne bakınız), AC: C (mol/l) x F]
Örnek Adı: Gülbahçe Kaplıcası Lab no. DEÜ 3 pH = 6,75
Örnekleme Tarihi: 25.05.1999 Sıcaklık 37 oC EC(μmho/cm) 58400
İYON mg/l meq/l % meq/l % mg/l C (mol/l) .5CZ2 γ AC
Na+ 11200 487,17 77,83 82,3 0,48717 0,2436 0,69 0,3356
K+ 470 12,05 1,93 3,5 0,01205 0,0060 0,69 0,0083
Ca++ 1015 50,65 8,09 7,5 0,02532 0,0506 0,23 0,0057
Mg++ 925 76,07 12,15 6,8 0,03803 0,0761 0,23 0,0086
Cl- 18890 532,43 90,00 86,8 0,53243 0,2662 0,69 0,3668
HCO3- 195 3,20 0,54 0,9 0,00320 0,0016 0,69 0,0022
SO4= 2685 55,94 9,46 12,3 0,02797 0,0559 0,23 0,0063
Toplam Katyon Miktarı (meq/l) 625,937 Toplam Katyon Miktarı (mg/l) 13610,0
Toplam Anyon Miktarı (meq/l) 591,562 Toplam Anyon Miktarı (mg/l) 21770,0
Toplam İyon Miktarı (meq/l) 1217,499 Toplam İyon Miktarı (mg/l) 35380,0
İyonlaşma Gücü (mol/l) 0,700 % e (Hata Yüzdesi) 2,82
SAR (Sodyum Ad. Oranı) (%) 61,203 Sertlik (Fr) 633,59
rCl / (rSO4+rHCO3) Oranı 9,004 rCa/rMg Oranı 0,67
SIc (Kalsit Doygunluk İndeksi) 0,079 SIj(Jips Doygunluk İndeksi) 0,17
SId(Dolomit Doygunluk İndeksi) 0,557 LogPCO2(CO2) Kısmi Basıncı) -1,56
Fo (Köpürme Katsayısı) 31144,4 SiO2 (mg / l ) 33,00
Hidrokimyasal fasiyes tipi: Na-Cl B+++ (mg / l )
Çizelge 3 de belirtilen diğer hidrojeokimyasal değerlendirmeler ve simgeler aşağıda kısaca belirtilmiştir. Suların kaynarken köpürme katsayısı
(Fo) = 62 rNa+ + 78 rK+ ...................................……...(8)
(r = meq / l) bağıntısıyla bulunur (Şahinci, 1991a dan alınmıştır).
Fo, <60 ise kaynarken köpürmeyen su, 60<200 ise kaynarken köpüren su ve Fo>200 ise kaynarken çok köpüren su özelliğini yansıtır. Sulama amaçlı sodyum tehlikesi;
SAR = Na+ / [(Ca++ + Mg++) / 2)0.5] ..............………..(9)
bağıntısıyla bulunur. Suların sertliği; Toplam Fransız Sertliği olarak tanımlanmış olup,
pratik olarak Toplam Sertlik = 5 (rCa++ + rMg++) …….............…(10)
bağıntısıyla (r=mek/l) bulunabilir. Suları birbiri ile karşılaştırmak, iyonlar arası
etkileşimlerini araştırmak ve diyagramlara işlenmesindeki hesaplamaları kolaylaştırmak için hesaplanan iyonik oranlar, anyonlarla katyonların ayrı ayrı % mek/l ve % mg/l değerleri ile IAH (Uluslararası Hidrojeologlar Birliği) sınıflamasına göre belirlenen hidrokimyasal fasiyes tipi diğer hidrojeokimyasal değerlendirmeler arasındadır. Hidrokimyasal fasiyes kavramı ilk olarak suların üçgen diyagramlardaki izdüşüm yerine göre Back (1966) tarafından geliştirilmiştir. Buna göre suda çözünen başlıca iyonlardan anyonlar ve katyonlar ayrı ayrı olmak üzere mek/l cinsinden % 50 den fazla olan iyonlar hidrokimyasal fasiyes tipini belirtmektedir. Eğer iyonların hiçbirisi miktar olarak % 50 yi geçmiyorsa karışık su tipini belirtmektedir. Uluslararası Hidrojeologlar Birliği sıcak ve mineralli sular komisyonu çalışma raporunda belirtilen sınıflamada ise suda çözünmüş başlıca iyonlar anyon ve katyonlar ayrı ayrı olmak üzere yine mek/l olarak % 20 den fazla çözünmüş bulunan iyonlar (önce katyonlar sonra anyonlar sırasıyla yazılarak) su tipini belirlemektedir (Başkan ve Canik, 1983). Bu örnekte belirtilen hidrokimyasal fasiyes kavramı IAH sınıflamasına göre uyarlanarak kullanılmıştır.
Kaynakça
Prof. Dr. Gültekin Tarcan /
JEOTERMAL SU KİMYASI
Dokuz Eylül Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü,
