Müsilajda Bakteri Düzeyleri; İstanbul İli Marmara Denizi Ön Çalışma Örneği

Organik maddenin parçalanmasında önemli rolü olan bakteriler deniz ekosisteminin en önemli bileşenleridir. Bakterilerin çevresel değişikliklere verdikleri metabolik cevaplar ekosistemin sürdürülebilir kullanımını etkileyecek süreçleri belirlemektedir. Sağlıklı bir deniz ekosistemi sağlıklı bir mikroflora ile tanımlanabilmektedir. Bu nedenle müsilaj içinde yer alan bakterilerin ortamdaki çözünmüş karbonhidrat düzeyi ile ilişkilendirilmesi biriken organik maddenin bakteriyel tüketimine yönelik bağlantılar kurulması bakımından önem taşımaktadır. Bu çalışmada, Nisan- Mayıs 2021 döneminde Marmara Denizi İstanbul ili kıyısal alanında farklı noktalardan alınan müsilaj ve müsilajı çevreleyen deniz suyu örneklerinde yapılan bakteriyolojik analizlerin ön verileri sunulmuştur. Yayma plak tekniği kullanılarak belirlenen toplam heterotrofik aerobik bakteri (HAB) düzeyi müsilaj örneklerinde ortalama olarak 63x1012± 1.6/ml iken, en yüksek HAB düzeyi 74x1014±1.24/ml olarak kaydedilmiştir. Patojen bakteri varlığına işaret eden indikatör bakteriler tüm örneklerde sınır değerlerin üzerinde bulunmuştur. Müsilaj ve çevresindeki deniz suyundan alınan örneklerde ortalama toplam çözünmüş karbonhidrat (TDC) düzeyi sırasıyla 68±0.5 ve 29.5 ±00.3 mg/L olarak kaydedilmiştir. Ön bakteriyolojik veriler 2007 ve 2010 yıllarında Marmara Denizi’nde gözlenen müsilajdan elde edilen bakteriyolojik verilerimizle karşılaştırılarak müsilaj örneğinde deniz suyundan daha yüksek tespit edilen heterotrofik bakteri seviyeleri, müsilajdaki yoğun polisakkarit içeriğine bakteriyel afinite olarak değerlendirilmiştir. Ön bulgularımız birikmiş/yavaş bozunan organik maddenin sebep olduğu müsilajın bakteriyel tüketiminin biyokütledeki diğer bileşenlerle birlikte ele alınmasının gerektiğini göstermektedir.

Marmara Denizi’nde Müsilaj Sorunu ve Çözüm Yöntemleri

Marmara Denizi’ne akan atıksuların taşıdığı besin maddelerinden dolayı denizde alg ve diğer fitoplanktonlar da ciddi bir çoğalma meydana gelmiştir. Alg ve diğer fitoplanktonlara bağlı olarak da Marmara Denizi’nde deniz salyası meydana gelmiş ve etkisini halen sürdürmektedir. Deniz suyunun, toplam karbon, inorganik karbon, toplam organik karbon ve toplam azot değerleri analiz edilmiştir. Deniz salyasının da toplam karbon, inorganik karbon, toplam organik karbon ve toplam azot değerleri saptanmıştır. Müsilajın pH değeri 6,70-6,94 arasında, deniz suyunun pH değeri ise 7,97-8,15 arasındadır. Müsilajın asidik, deniz suyunun ise bazik olduğu görülmektedir. Yapılan azot+fosfor deneyinde deniz suyunun pH değeri 7,13-7,25’e kadar düştüğü, müsilajda ise 6,4’e düşerek ortamın asitleştiği görülmüştür. Deniz suyunun asitliğin artışıyla birlikte elektrik iletkenliği de artmıştır. Deniz salyasının çözünmüş oksijen miktarı ölçülemeyecek kadar küçük olup, %25 tatlı su katılması durumunda oksijen değeri 1,21- 1,22 ppm’e kadar yükselmektedir. Deniz ekosisteminin korunması için denize arıtılmamış sular atılmamalı, bunun aksine Marmara Denizi’ne tatlı su veya oksijeni yüksek deniz sularının katılması, deniz ekosisteminin korunmasına katkı yapacaktır.

Marmara Denizindeki Müsilaj Olayının Uzaktan Algılama Teknolojileri ile Tespiti ve İzlenmesi

Küresel ısınmanın karasal alanlarda olduğu gibi denizlerde de doğal dengeyi bozan etkileri bulunmaktadır. Adriyatik ve Tiren denizlerinde 200 yılı aşkın süredir sıklıkla yaşanan müsilaj olayları, Marmara Denizinde ilk kez 2007 yılında gözlemlenmiş, 2021 yılı mayıs ayından itibaren ise tekrar yoğun şekilde ortaya çıkarak doğal bir felakete dönüşmüştür. Deniz yüzeyinde geniş alanlar kaplayan müsilaj, deniz altındaki canlı hayatını da ciddi şekilde tehdit etmektedir. Müsilajın alansal büyüklüğünün, yoğunluğunun, zamansal hareketinin ve deniz suyu ile arasındaki ısı farkının takibi ve sahada yürütülen temizlik çalışmalarının etkilerinin tespiti için uzaktan algılama teknolojileri etkin bir çözümdür. Periyodik olarak üretilen müsilaj dağılım haritaları, deniz yüzeyindeki toplam müsilaj hacminin hesaplanması, rehabilitasyon çalışmalarının yürütülmesi ve alınacak önlemlerin belirlenmesi başta olmak üzere birçok faaliyet için temel altlık konumundadır. Bu çalışmada, Sentinel-2 uydu görüntüsünün dört spektral bandı arasındaki ilişkiyi kullanan ‘müsilaj indeksi’ ile müsilaj kaplı alanların tespiti hedeflenmiştir. Bu indeksten faydalanılarak 14, 19 ve 24 Mayıs 2021 tarihli uydu görüntüleri için müsilaj indeks haritaları oluşturulmuştur. Sentinel-2 için tanımlanan müsilaj indeksi ile müsilaj oluşumlarının hızlı bir şekilde tespit ve analizinde önemli bir veri seti oluşturulabileceği görülmüştür. Ayrıca 17 Mayıs 2021 tarihli Landsat-8 termal uydu görüntüsü yardımıyla temiz deniz yüzeyi ve müsilaj oluşumlarının yüzey sıcaklıkları analiz edilmiştir. Sonuç olarak, müsilaj alanlarının yüzey sıcaklığının ortalama deniz yüzey sıcaklığına göre 3°C’ye kadar daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen bulgular, uzaktan algılamanın erken uyarı ve hazırlık çalışmalarındaki etkinliğini ve afet riski yönetiminde vazgeçilmez bir araç olduğunu ortaya koymuştur.

Marmara Denizi’nin Geçirdiği Biyojeokimyasal Değişimler Bağlamında 2021 Müsilaj Patlaması, Güncel Baskılar ve Çözüm Önerileri

ODTÜ Deniz Bilimleri Enstitüsü’nün son 40 yılda R/V Bilim-2 gemisi ile topladığı veriler Marmara Denizi’nin organik madde ve besin tuzları açısından giderek zenginleştiği ve oksijen azlığı (hipoksia) çekmeye başladığını göstermiştir. Marmara Denizi’nin iki tabakalı sistemini oluşturan üst 25-30 metredeki Karadeniz ve altındaki Akdeniz kaynaklı sular, oşinografide haloklin adı verilen keskin bir tuzluluk geçişi ile ayrılmıştır. Haloklin altı sularda özellikle Doğu Marmara›da ciddi hipoksia görülmekte ve artan azot ve fosfor tuzu girdileri ile Marmara Denizi aşırı üretkenlik- ötrofikasyon baskısı çekmektedir. 2021 yılındaki müsilaj patlamasının da temel nedeni Marmara Denizi’nin bu yeni biyojeokimyasal durumu sayılmalıdır. ODTÜ Deniz Bilimleri Enstitüsü koordinasyonunda T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı desteği ile yürütülen MARMOD projesi (2017-devam) ile Marmara besin bütçesinde en büyük payın sıra ile yayılı yükler, noktasal deşarjlar ve Karadeniz suyu olduğu sonucuna varılmıştır. MARMOD modelleme sonuçlarına göre karasal girdilerde en az yüzde 40’lık bir azot-fosfor yükü azalımı ile sistem hipoksia eşiğini en az 5-6 yılda aşabilir. Bir başka deyişle, son derece kırılgan bir ekosistem durumuna gelen Marmara Denizi için geriye dönüş mümkündür. Bu nedenle beklenmeden tüm kaynaklarda en güçlü efor ile yük azaltım önlemleri alınmalı ve denize ek besin yükü getirecek her türlü yeni uygulamadan kaçınılmalıdır.

Marmara Denizi’nde Deniz Salyası/Müsilajı Oluşturan Sebepler

Jelimsi canlılar veya denizanaları yüksek düzeyde bozulmuş sistemlerin göstergeleri olarak kabul edilmesine rağmen, organik madde ve mikro planktonun filtrasyonundan trofik seviyenin üst segmentlerine kadar önemli rol oynadıklarından, pelajik sistemin anahtar türleridir. Genel olarak ani ve aşırı artışları, ötrafikasyonu, kıyı dolgusu, avcılık gibi yerel ekosistem dengelerinin ani bozulması yanı sıra, iklim değişikliğine bağlı olarak tür dağılımının genişlemesi ve üreme potansiyelinin artışı ile de ilişkilendirilmektedir. Yerli olmayan jelimsi türlerin bozulmuş ekosistemlere kazara girmesi, aşırı çoğalarak ciddi sonuçlara neden olabilir. Bunu 2007’de Liriope tetraphylla türlerinin oluşturduğu ekosistem hasarı ile gördük. Günümüzde pelajik sistemin tekrar çökmesinde ise yerler türler rol oynamıştır. Yerli türlerin aşırı artışlarında rol oynayan ana etken küçük pelajik üzerindeki aşırı avcılık baskısı ve besin bolluğudur. 2018’de kaydedilen aşırı avcılığın ardından, Marmara Denizi’nde önce Salpa kolonileri ardında Rhizostoma pulmo ve Aurelia aurita türlerinde aşırı artışlar, fitoplankton ve zooplankton yoğunluğunda ise belirgin düşüş gözleniyor. Sonuç olarak, plankton üstünden beslenen balık türleri tür çekilince yerini yine plankton üstünde beslenen jelimsi canlılar alıyor. Kasım aralık ayında balıkçıların salya dedikleri oluşum başlıyor ve ardından yoğun nanoplankton çoğalması izleniyor. Böylece Marmara Denizi pelajik sistem besin akışı tamamen değişiyor. Yapılan aylık gözlemlemelerde musilaj oluşumunu tetikleyen sistemin ortamdaki jelimsi canlıların artışı ile kuvvetli ilişkisi vardır.

Müsilaj ve Potansiyel Kullanım Alanları

Marmara Denizi 2021 yılında çok yoğun bir müsilaj olayı ile karşı karşıya kalmıştır. Müsilaj oluşumunun bazı fitoplanktonik canlılar tarafından salgılanan hücre dışı polisakkaritler ile başladığı düşünülmektedir. Ayrıca kirlilik baskısı ile ılıman kışları takip eden, sıcak bahar ve yaz aylarının; durgun su koşulları ile düşük oksijen seviyelerinin müsilaj oluşumunu tetiklediği düşünülmektedir. Marmara Denizinde müsilajın deniz yüzeyi, su kolonu ve sedimandaki yoğunluğu balıkçılık faaliyetlerini etkilemiş; halk arasında tedirginliğe yol açmıştır. Dolayısıyla devlet kurumlarının çabasıyla Marmara Denizinden binlerce metreküp müsilaj toplanmıştır. Bu çalışma kapsamında Mudanya kıyılarından toplanan müsilaj örneğinin yapısında karbonhidrat, protein ve lipidlerin olması bu atığın değerli bir ürüne dönüştürülebileceğini düşündürmüştür. Ayrıca elementel analiz sonuçları müsilajın yapısında değişen oranlarda C, H, N ve S elementlerinin olduğunu göstermiştir. İncelenen sınırlı sayıda müsilaj örneğinde potansiyel toksik algler veya insan hücre hatlarına karşı toksisite görülmemiştir. Tuzu uzaklaştırılan müsilaj tarımda toprak özelliklerini iyileştirme ve tarımsal verimi artırma potansiyeline sahiptir.

Marmara’da Deniz Salyası Sorunu: Tanımı, Sebepleri, Boyutları, Değerlendirme ve Çözüm Önerileri

Bu makalede deniz salyası oluşum mekanizmaları ve olası etkenler özetlenerek Marmara Denizi’nde geçmişte yaşanan deniz salyası vakalarıyla ilgili çalışmalar kısaca irdelenmiştir. Ayrıca salya oluşumunu etkileyen hidrodinamik/oşinografik unsurlar bağlamında, Marmara Denizi’ndeki durum tanımlanmış, su bütçeleri yansıtılmış ve havzaya taşınan deşarj oranları özetlenmiştir. Havzadaki deniz suyu taşınımı ile akıntı durumu irdelenmiş, yüzey akıntılarının çok düşük olduğu su kütlelerinin bulunduğu bölgeler belirtilmiştir. Marmara Denizi ve Karadeniz arasındaki kirlilik yükü taşınımları bağlamında Karadeniz’den Marmara’ya üst akımla ve İstanbul Boğazı’ndan Karadeniz’e alt akımla taşınan kirlilik yükleri hesaplanmış, Karadeniz’deki yüksek birincil üretimi destekleyen besi maddesi (N, P) girdilerinin esasen üst tabakaya ulaşan nehir deşarjlarından kaynaklandığı ve Marmara katkısının sınırlı olduğu değerlendirilmiştir. Buna mukabil, Marmara Denizi’ne ulaşan besi maddesi/kirletici yüklerinin iki ana kaynağının Karadeniz’den gelen üst akım ve başta İstanbul olmak üzere havzadaki kentlerden yapılan atıksu deşarjları olduğu, bunların yarısından fazlasında da deşarj öncesi arıtmanın ön arıtma ile sınırlı kaldığı tespitleri yapılmıştır. Marmara Denizi su kalitesi ve ekolojik durumuyla ilgili öngörülen “daha az sıkı su kalitesi” hedefine ulaşabilmek için havzaya ulaşan kirlilik yüklerinin ulaşılabilir en yüksek düzeyde azaltımının gerekli olduğu, ötrofikasyon kontrolü için havzadaki bazı bölgelerin dikkatli izlemeye alınması ve İstanbul Boğazı hariç Marmara’ya yapılacak tüm noktasal atıksu deşarjları öncesi biyolojik C, N ve P giderimli arıtma uygulamasının gerektiği değerlendirilmiştir. Son olarak, Marmara Denizi’nde “İyi Su Durumu”nun gerektirdiği ölçüde kirlilik azaltımına yönelik çözüm önerilerine yer verilmiştir.

Deniz Müsilajının Oluşumu, Önlenmesi ve Olası Değerlendirilmesi

Sucul ekosisteme büyük hasar veren, tür çeşitliliğini azaltan ve balıkçılık ekonomisini tahrip eden denizel müsilaj bir kez ortaya çıktığında kimyasal ve bakteriyel parçalanmaya dirençli polimerik bir örgü yapısı oluşturur; bu nedenle polimerleşme öncesi kaynağında engellenmelidir. Bu çalışmada, literatürde tam olarak bilinmeyen denizel müsilajın oluşum mekanizması için bir hipotez ortaya atılmış ve bu hipoteze bağlı olarak müsilaj oluşumunun bölgesel ekolojik bir probleme yol açmadan oluşum evresinde önlenmesi için düşük maliyetli ve pratik bir yol önerilmiştir. Öngörülen yol, tuzluluğun daha düşük olduğu termoklin tabakasında durağan ortamda cereyan eden yavaş polimerizasyon-agregasyon reaksiyonlarına olanak vermemek için bu suları, daha açık denizden alınacak tuzlu sularla karıştırmaktır. Bu karıştırma (sahil açıklarından tuzluluğu yüksek nispeten derin sulardan deniz suyu pompalama) işlemi sürecin başladığı süt kıvamında beyaz koloidal görüntülerin görüldüğü her yerde yapılabilir. Bu yolla müsilajın zemini olan koloidal agregatlar oluşum evresinde dağılacak ve kısmen çözünecektir. Müsilajın biyogübre, biyoyakıt ve biyoarıtım adsorbanı olarak değerlendirilmesi tartışmalarına da ayrıca değinilmiştir.

Marmara Denizinde Müsilaj Oluşumu, Muhtemel Sebepleri ve Öneriler

Bu çalışmada Marmara Denizi’nde 2021 Haziran ayında yoğun olarak gözlenen müsilaj probleminin muhtemel oluşma sebepleri incelenmiştir. Müsilaj probleminin daha önce görüldüğü yerlerde oluşum sebepleri, çevreye, deniz ekosistemine, ekonomiye verdiği zararlar, bu tür çevre felaketlerinin oluşumunu tetikleyen bölgedeki kirlilik yükleri, Karadeniz’den gelen kirleticiler, havza dışından gelen kirleticiler, daha önceki çalışmalardan derlenmiştir. Kirleticiler içerisinde özellikle N, P gibi besi maddeleri, pestisitler, PCB’ler, PAH’lar, PBDE’ler, ağır metaller, mikroplastikler gibi mikrokirleticilerin muhtemel etkileri önemli bulunmuştur. Mikrokirleticiler besin zincirinde birikerek bazı türlerin üreme ve çoğalmalarını engelleyebilir veya yavaşlatabilir. Besin zincirinde özellikle fitoplanktonlarla beslenen deniz kabukluları ve küçük balıkların etkisinin azalması fitoplankton sayısının N, P bakımından zengin besi maddelerinin birikimi ve sıcaklığında artmasıyla kontrolsüz çoğalmalarına sebep olur. Ayrıca planktonlarla beslenen balıkların büyük miktarlarda avlanarak ortamdan çekilmesi bu durumun etkisini artıran bir faktördür.

Deniz Yüzeyine Uzaktan Algılama Yöntemleri ile Bakış

Doğal ve insan kaynaklı olan ve atmosferde sera etkisi yapan karbondioksitin %25’i denizler ve okyanuslarda çözünmektedir. Atmosfere oksijen sağlayan en önemli kaynaklar ise yine okyanuslar ve denizlerdir. Denizlerin sağlıklı kalması atmosferin de sağlıklı olması için önemlidir. Dünyanın akciğerleri olan denizler ve okyanuslar küresel iklim değişikliği ile beraber diğer doğal ve insan kaynaklı faaliyetlerden de olumsuz olarak etkilenmektedirler. Dünyanın %70’inden fazlasını kaplayan denizler tamamının sürekli olarak takip edilebilmesi ise yersel ölçümlerle mümkün olmamaktadır. Yer gözlemi olarak da adlandırılan uzaktan algılama (RS), nesne veya alan ile doğrudan temas kurmadan Dünya yüzeyindeki nesneler veya alanlar hakkında bilgi elde etmeyi ifade eder. Bu sebeple uydu uzaktan algılama yöntemleri büyük alanların gözlemlenmesi için kullanılmaktadır. Su kirliliği, büyük miktarlarda yabancı ve zararlı maddenin veya doğal temizlenme mekanizmaları yoluyla ortadan kaldırılamayan maddelerin suya karışmasıyla oluşur. Nehirlerin, göllerin ve kıyıların yakınında yerleşimlerin geliştiği her yerde, atık bertaraf alanlarından kayıpların ve sızıntıların olduğu varsayılabilir. Su cepheleri ve su yolları boyunca çöp, kanalizasyon ve diğer insan faaliyetinin kaynakları yerel olarak denizel alana taşınır ve yine yerel olarak alglerin ve suda yaşayan makrofitlerin büyümesine sebebiyet verir. Ötrofikasyon olarak adlandırılan, sucul ekosistemde fazla besin maddesi bulunması durumu büyümeyi tetikler ve bu büyüme hem oksijen miktarını azaltır hem de diğer etkileri ile uzun vadede ekosistemin tamamına zarar verir. Göllerin, nehirlerin, kıyı sularının, iç ve sığ denizlerin ayrıca havzaların kalitesi; çevre etkisi ile beraber ekolojik durum, rekreasyon faaliyetleri ve küresel ekonomik hizmetler üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir. Bu çalışmada, çevresel ve ekonomik açıdan büyük öneme sahip denizler ile ilgili olarak özellikle optik sensörlerle 2021 yılında Marmara Denizi’nde kirlenme ve su kalitesine bağlı bir çevre sorunu olarak ortaya çıkan müsilajın gözlemlenmesi ele alınmıştır. Çalışmada, uydu verilerinin yersel ölçümlerle desteklenerek, sürekli gözlemlerle su kalitesinin izlenmesini, çevre felaketleri ile ilgili bir erken uyarı sistemi geliştirilmesi önerilmektedir.