Akademik Veri Yönetim Sistemi
V. Ulusal Deniz Bilimleri Konferansı, Trabzon, Türkiye, 1 - 03 Haziran 2022, ss.83-84
Karadeniz, kendine özgü fiziksel ve biyo-kimyasal özelliklere sahip tipik bir kapalı denizdir. Karadeniz derin basenindeki kalıcı tuzluluk tabakalaşması sonucu, yüzeyden haloklin alt derinliklerine fiziksel prosesler yoluyla oksijen girdisi çok düşüktür; bunun sonucu olarak, haloklin alt sularında suboksik/anoksik (redox) geçiş tabakası oluşmuştur. Derinlik sınırları basen boyunca değişen haloklin içinde Karadeniz’e özgü belirgin kimyasal özellikler (nutriklin, NOx maksimum, suboksik bölge, P-minimum ve maksimum, Mn maksimum) oluşmuş ve kalıcı hale gelmiştir. Bu yapıların oluşması karmaşık biyo-kimyasal tepkimelerin sonucudur. Haloklin altındaki tuzlu sularda (>150-200m ) kalıcı anoksik (oksijensiz, hidrojen sülfürlü) ortam vardır. Haloklin içinde oluşan belirgin kimyasal özellikler, insan kaynaklı karasal baskılara ve iklim değişikliklerine duyarlıdır. Haloklin içinde oluşan oksiklin sınırları, yüzeydeki organik madde bolluğuna ve alt tabakaya çökelme miktarına göre zaman-mekan ölçekli değişim gösterir. Karadeniz havzasında 1970'lerde hızla artmaya başlayan sanayileşme, kentleşme ve tarımsal faaliyetler ve iklimsel etkiler sonucu Karadenize büyük nehirlerle ulaşan besin elementleri (reaktif azot, fosfor) girdi yükleri aşırı artmış ve nehir sularının N/Si/P molar oranları değişmiştir. Akarsuların taşıdığı aşırı artan azot ve fosfor yükleri ve değişen N/i/P oranları, kuzeybatı geniş sahanlığı ve açık deniz dahil olmak üzere tüm Karadeniz'de ötrofikasyon olarak tanımlanan aşırı plankton (organik madde) üretimi ve reaktif POM bolluğu Karadeniz -ekolojik (biyo-optik ve kimyasal) özelliklerini çok olumsuz etkilemiştir. Aşırı NOx ve PO4 girdileri, Karadeniz üst tabakasındaki doğal silikat stokunu kısa sürede tüketiş; haloklin üst bölgesinde nitrat stoku ise 1980’li yıllarda 2-4 kat artmıştır. Yüzeyden haloklin içine çökelen organik madde miktarı oksijen taşınım hızını aşması sonucu haloklin içindeki oksiklin alt sınırı sığlaşmış ve ara geçiş tabakasındaki suboksik (oksijence fakir) bölge de yüzey doğru genişlemiştir. Sonuçta oksijenli yaşamın sürdüğü üst tabaka havza boyunca en az 10-15 metre incelmiştir. Haloklin alt sınırındaki sülfürlü su (H2S < 1.0 μM) sınırında belirgin değişim gözlenmese de; suboksik/anoksik geçiş (redoks) tabakası genişlemiştir. Suboksik-anoksik geçiş tabakasında oksijen eksikliğine (redoks potansiyeli) duyarlı elementlerin biyo-kimyasal oksidasyon-indirgeme tepkimeleri ve tipik profil derinlikleri (su yoğunluğuna göre) derin bölgelerde uzun dönemli kalıcı değişimler göstermiştir. Örneğin, oksiklin alt sınırı ve nitrat maksimum, derin basende gözlenen fosfat minimum derinliği ve çözünmüş mangan iyonlarının ilk görünüm derinlikleri 1980’li yıllarda başlayarak yukarıya (yüzeye) doğru kaymıştır.
Anahtar Kelimeler: Ötrofikasyon, Karadeniz, Haloklin, Anoksiya, suboksik.
The Black Sea (BS) is a typical enclosed sea with distinctly different physical and bio-chemical properties. The water exchanges with the salty Mediterranean take places through the narrow and shallow Bosphorus Strait via the Sea of Marmara. Its saltier deep water is separated from the brackish upper layer by a permanent halocline limiting the ventilation of subhalocline waters and thus leading to the formation of redox-dependent chemocline in the suboxic/anoxic interface and permanent anoxia in the salty lower layer waters below 150-200m over the deep basin. Distinct chemical features (nutricline, NOx maximum, suboxic zone, P-minimum and maximum, Mn maximum) formed in the permanent halocline are dominated by complicated bio-mediated chemical processes. These vertical features are sensitive to human induced (excel N, P loads of industrial, municipal and agricultural origins) pressure and climatic changes. The BS upper layer (winter mixing zone + halocline upper depths) is ventilated by winter mixing and partly by lateral inputs of oxygen by Bosphorus plumes. However, ample loads of nutrient inputs by the major rivers with modified N/Si/P molar ratios since the 1970’s, have resulted in severe eutrophication (excess POM production export below the euphotic zone), leading to dramatic changes in both biological and chemical properties of the whole Black Sea, for example leading to excess POM production in the surface layer, have enhanced nitrate stock in the upper layer by 2-4 times as the natural silicate stock of BS upper layer has been utilized completely. Development of intense eutrophication in the NW BS shelf and Rim Current has led to enlargements of the suboxic zone within the halocline by at least 10-15m over the deep basin, whereas the sulphide-bearing water (H2S < 1.0 μM) boundary has remained unchanged due to limited ventilation of the halocline upper depths in winter. However, the depths and oxidation-reduction rates of redox-sensitive elements in the suboxic/anoxic transition (redox) zone have changed over the deep basin and NW wide shelf. For example, the oxycline lower boundary and nitrate max, phosphate minimum depth in the deep basin and first appearance of dissolved Mn shifted upwards, displaying spatio-temporal variations. Keywords: Eutrophication, Black Sea, Halocline, Anoxia, sub-oxic