Toplam Askıdaki Katı Maddeler

Toplam askıdaki katı maddeler (TSS), suda askıda bulunan parçacık maddeleri içerir; toprak ve çamur gibi inorganik sedimentler ile alg, bakteri ve çürüyen madde gibi organik materyalleri kapsar; bunlar analiz sırasında laboratuvar filtresinde tutulur.^[1]^[2] Bu katılar tipik olarak 0,45 ila 2 mikrometre gözenek boyutlu filtrelerde tutulmalarıyla operasyonel olarak tanımlanır; filtrelerden geçen çözünmüş katılardan ayırt edilir.^[3]^[4]

TSS konsantrasyonu gravimetrik olarak belirlenir; iyi karıştırılmış bilinen hacimdeki su örneği filtrelenir, tutulan kalıntı 103–105°C’de kurutulur ve tartılır; sonuçlar miligram/litre (mg/L) olarak ifade edilir. EPA Method 160.2 gibi standart protokollerde içme suyu, yüzey suları ve 20.000 mg/L TSS’ye kadar atıksular için uygulanır.^[5]^[6] Su kalitesinin temel göstergesi olarak yüksek TSS seviyeleri bulanıklıkla ilişkilidir; akuatik ekosistemlerde ışık penetrasyonunu azaltır ve fotosentezi engeller; balık solungaçları ile omurgasız habitatlarını fiziksel olarak aşındırır veya boğar.^[7]^[8]

Çevresel yönetimde TSS izleme fırtına suyu akış kontrolleri, atıksu deşarj limitleri ve erozyon değerlendirmelerini bilgilendirir; temiz akarsularda doğal temel değerler nadiren 50 mg/L’yi aşarken inşaat veya tarımsal akış gibi olaylarda binlere ulaşabilir.^[7]^[1] ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) gibi düzenleyici çerçeveler nehir ve rezervuarlarda aşağı akış sedimentasyonunu azaltmak için TSS eşiklerini belirler; hidrolojik ve biyolojik bütünlüğün sürdürülmesindeki rolünü vurgular.^[9]^[10]

Tanım ve Temeller

Çekirdek Tanım

Toplam askıdaki katı maddeler (TSS), iyi karıştırılmış bilinen hacimdeki su örneğinden yaklaşık 2 mikrometre nominal gözenek boyutlu cam elyaf filtrede tutulan çözünmemiş parçacık maddenin kuru kütlesi olarak tanımlanır; kalıntı 103–105°C’de sabit kütleye kadar kurutulur.^[5] Bu ölçüm çamur, kil, alg, bakteri ve filtrenin etkili tutma eşiğinden büyük diğer askıdaki kalıntılar gibi inorganik ve organik parçacıkları kantitatifleştirir; sonuçlar miligram/litre (mg/L) biriminde ifade edilir.^[11] Çözünmüş katılar filtreden geçerken TSS filtre gözeneklerinden küçük kolloidal materyalleri hariç tutarak su bulanıklığına ve optik berraklığa katkıda bulunan yerleşmeyen katıları yakalar.^[8]

Standart gravimetrik prosedür (EPA Method 160.2 ve Standard Methods 2540D’de belirtildiği üzere) filtrenin ön tartımı, 100–1000 mL örnek filtrasyonu (doğruluk için 2–200 mg kalıntı verecek şekilde ayarlanır), filtrenin durulanması, fırında kurutulması (ardışık iki tartım 0,5 mg veya %4’ten az fark gösterene kadar) ve TSS konsantrasyonunun kütle farkının örnek hacmine bölünmesiyle hesaplanmasını içerir.^[5]^[12] Sabit kütle organik maddenin uçucu hale gelmeden nemin uzaklaştırılmasını sağlar; uçucu askıdaki katılardan ayırt etmek için 550°C’de yakma gereklidir.^[13] Filtre seçimi kritiktir; Whatman 934-AH gibi cam elyaf türleri (1,5–2,0 μm tutma) parçacık boyut dağılımından kaynaklanan değişkenliği minimize eder.^[4]

TSS toplam katıların (TS) hızla çözünmeyen veya çökmeyen fraksiyonunu temsil eder; filtre gözeneklerinden küçük kolloidal materyalleri hariç tutar; bunlar bulanıklığa katkıda bulunabilir ancak doğrudan TSS kütlesine etki etmez.^[9] Çevresel izlemede 10 mg/L altı TSS seviyeleri berrak su gösterirken 80 mg/L üzeri akuatik ekosistemleri ışık penetrasyonu ve oksijen seviyelerini azaltarak bozabilir.^[14] Bu parametre sediment yükü ve kirletici taşıma için vekil görevi görür; parçacıklar sıklıkla ağır metaller, besin maddeleri ve patojenleri adsorbe eder.^[11]

Tarihsel Gelişim ve Standardizasyon

Toplam askıdaki katı maddelerin (TSS) gravimetrik filtrasyonla ölçümü 20. yüzyıl başlarında su ve atıksudaki parçacık maddeleri kantitatifleştirme ihtiyacıyla ortaya çıkmıştır; tedavi etkinliğini ve kirlilik seviyelerini değerlendirmek amacıyla.^[15]^[16] Erken analitik çabalar çözünmemiş parçacıkları filtrasyon ve kurutma yoluyla ayırmaya odaklanmış; miligram/litre konsantrasyonları tartımla belirlenmiştir. Bu yaklaşım başlangıçta ilkel tedavi sistemlerinde çökelme ve berraklaştırma süreçlerini doğrudan etkileyen askıdaki maddeyi değerlendirmek için atıksu örneklerine uygulanmıştır.

TSS prosedürlerinin standardizasyonu 1905’te American Public Health Association (APHA), American Water Works Association (AWWA) ve Water Environment Federation (WEF) öncüllerince ortaklaşa geliştirilen Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater’ın ilk baskısıyla başlamıştır; askıda fraksiyonlar için filtrasyon dahil temel katı analizi tekniklerini özetlemiştir. Sonraki baskılar gravimetrik yöntemi geliştirmiş; cam elyaf filtreler, vakum desteği ve 103–105°C’de sabit kütleye kurutma belirtmiştir; 20. yüzyıl sonlarında Method 2540D’de detaylandırılmıştır. Bu protokoller reprodüksiyonu vurgulamış; beklenen katı konsantrasyonuna göre tipik 100–1000 mL örnek hacimleri ile filtre tutma değişkenliğinden kaynaklanan hataları minimize etmiştir.^[17]^[13]

Düzenleyici benimsenme 1970 sonrası ABD Temiz Su Yasası ile hızlanmış; Çevre Koruma Ajansı (EPA) TSS ölçümünü Method 160.2’de (1971) kodifleştirmiş; Standard Methods’i yansıtmış ancak efülan izleme ve izin uyumu için uyarlamıştır. Bu pre-tartılmış filtreler (1,5 μm veya daha ince gözenek), uçucu fraksiyonlar için kalıntı yakma ve filtre edilemeyen kalıntıyı TSS olarak raporlamayı içerir. Uluslararası kuruluşlar (örneğin Uluslararası Standardizasyon Örgütü – ISO) ISO 11923 (1995)’te benzer gravimetrik ilkelerle su kalitesi askıdaki katılar için uyum sağlamış; küresel karşılaştırılabilirliği sağlarken organik floklar gibi matris özgül girişimlere dikkat etmiştir. Yüksek bulanıklıklı örnekler için varyasyonlar devam etse de çekirdek standardizasyon ampirik kütle dengesine öncelik verir; optik vekiller yerine yük değerlendirmelerinde nedensel doğruluk sağlar.^[18]^[19]

Diğer Su Kalitesi Parametreleriyle İlişki

Toplam askıdaki katı maddeler (TSS) bulanıklıkla güçlü pozitif korelasyon gösterir; her ikisi de sudaki parçacık varlığını yansıtır ancak farklı özellikleri ölçer: TSS filtrede tutulan kuru kütleyi (>2 μm tipik), bulanıklık ise nefelometrik bulanıklık birimleri (NTU) ile parçacıkların ışık saçılımını değerlendirir.^[20] Çeşitli su kütlelerinde ampirik çalışmalar lineer ilişkileri doğrular; regresyon katsayıları sıklıkla R² = 0,8 üzerindedir; gerçek zamanlı izlemede bulanıklığın TSS tahmini için vekil olarak kullanılmasını sağlar; ancak parçacık bileşimi, boyutu ve şekil varyasyonları nedeniyle yer özgül kalibrasyon gereklidir.^[21]^[22]

TSS toplam katıların (TS) çözünmüş katılar (TDS) ile birlikte fraksiyonunu oluşturur; toplam katılar TSS + TDS eşittir; askıdaki parçacıkları filtrelerden geçen çözünmüş iyon ve moleküllerden ayırt eder.^[8] Kaynak çıkarım bağlamlarında TSS yükü TDS’yi dolaylı etkileyebilir (örneğin TDS/TSS oranları yoluyla); ancak bu yaklaşımın güvenilirliği yerel jeokimyaya bağlıdır; yüksek sedimentli ortamlarda korelasyon zayıflar.^[23]

Yüksek TSS seviyeleri özellikle askıdaki katılar organik madde içerdiğinde daha yüksek biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOD) ve kimyasal oksijen ihtiyacı (COD) ile ilişkilidir; parçacıklar kirleticileri ve oksijen tüketen mikropları adsorbe eder.^[24] Laboratuvar ve saha verileri bazı atıksu akımlarında COD tahmini için bulanıklık (TSS ile ilişkili) yüksek regresyon sadakati (örneğin R² > 0,9) gösterir; ancak inorganik baskın TSS daha zayıf ilişki verir.^[25]

Yüksek TSS çözünmüş oksijen (DO) konsantrasyonlarını birden fazla mekanizmayla düşürür: güneş radyasyonu absorpsiyonuyla su sıcaklığını artırarak ve akuatik bitki ile alglerin fotosentetik oksijen üretimini kısıtlayarak ışık penetrasyonunu azaltır.^[14] Nehir ve akarsularda yüksek akış sırasında TSS zirveleri DO minimumlarıyla çakışır; hipoksik koşulları şiddetlendirir.^[20] TSS ayrıca yüklü parçacıklar taşıyarak veya iyon değişimini etkileyerek iletkenlik ve pH’yi dolaylı etkiler; yüzey suyu analizleri kalsiyum ve manganez gibi ilişkili mineraller yoluyla TSS’yi optimal pH aralıklarıyla bağlar.^[26]

Ölçüm Yöntemleri

Gravimetrik Standart Prosedür

Toplam askıdaki katı maddelerin (TSS) gravimetrik standart prosedürü iyi karıştırılmış su örneğinin ön tartılmış cam elyaf filtreden süzülmesini, tutulan kalıntının sabit kütleye kadar kurutulmasını ve filtrelenen hacme göre katı konsantrasyonunun hesaplanmasını içerir.^[5] EPA Method 160.2 (1999 revize), Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 2540D (APHA vd., çeşitli baskılar) ve ASTM D5907 (2018 son) tarafından kodifiye edilen bu yöntem içme, yüzey, tuzlu, evsel ve endüstriyel sularda TSS kantitatifleştirmesi için kesin laboratuvar referansıdır; filtrede 2,5-200 mg kalıntı veren örneklerle sınırlıdır.^[5]^[27]^[28]

Cihaz hazırlığı günlük standart tartılarla (örneğin 100 mg, 1 g, 100 g) kalibre edilen analitik teraziyi, vakum kaynağıyla filtrasyon aparatını ve nominal 1,5 μm gözenek boyutlu cam elyaf filtreleri (örneğin Whatman 934-AH veya eşdeğeri, 47 mm çap) gerektirir.^[5] Filtreler yeni ise üç 20 mL distile suyla durulanır, 103–105°C’de 1 saat kurutulur, desikatörde 15–30 dakika soğutulur ve ardışık iki tartım 0,5 mg veya %4’ten az fark gösterene kadar sabit kütleye getirilir.^[5]^[28] Örnekler temiz kaplarda toplanır, 4°C ± 2°C’de saklanır ve toplama sonrası 7 gün içinde (veya sözleşmeli laboratuvarlar için alım sonrası 5 gün) analiz edilir; alt örnekleme öncesi kuvvetli çalkalanır.^[5]

Çekirdek filtrasyon adımı beklenen TSS’ye göre 100–1000 mL alikot kullanır (optimal doğruluk için 1–200 mg kalıntı verecek şekilde; örneğin yüksek TSS’li atıksuda 100 mL); ön tartılmış filtreyle vakum destekli filtrasyon ünitesine dökülür, filtre gözenek boyutundan büyük parçacıkları tutmak için hafif vakum uygulanır; çözünmüş katı geçişi minimize edilir.^[5]^[27] Filtrasyon sonrası filtre ve kalıntı 103–105°C’de sabit kütleye kadar kurutulur (tipik 1–2 saat, tekrarlanan döngülerle doğrulanır), desikatörde oda sıcaklığına soğutulur ve yeniden tartılır.^[5]^[28]

TSS konsantrasyonu şu şekilde hesaplanır:

$$ \text{TSS (mg/L)} = \frac{(A – B) \times 1000}{V} $$

burada A son kuru tartım (mg), B başlangıç filtre tartımı (mg) ve V filtrelenen örnek hacmi (mL)’dir.^[5]^[29] Sonuçlar 100 mg/L altı konsantrasyonlar için iki anlamlı rakama, 100 mg/L ve üzeri için üçe rapor edilir; yuvarlama standart kurallara göre yapılır.^[5]

Kalite kontrol 20 örnek partisi başına bir metot blank, bir duplikat ve bilinen mineral ilavesi gerektirir; duplikatlar için göreli yüzde fark kritik raporlama tespit limitinin (CRDL, tipik 5–10 mg/L) beş katından büyükse %20 altı, aksi takdirde CRDL içinde olmalıdır; blanklar CRDL altı ve örnekler blankın en az 10 katı olmalıdır; uçucu organikler, tuzlar veya kurutma sırasında uçucu veya çözünen biyolojik floklar gibi girişimlerden kaçınmak için.^[5]^[27] Bulanıklık veya yüksek çözünmüş katılar örnek seyreltme veya alternatif ön işlemlerle ele alınmazsa sonuçları yukarı yönlü yanlı yapabilir; yöntemin kesin kütle dengesine bağımlılığını vurgular.^[5]

Varyasyonlar ve Alet Temelli Alternatifler

Toplam askıdaki katı maddelerin (TSS) gravimetrik belirlenmesindeki varyasyonlar esas olarak standart protokol farklarından kaynaklanır; örneğin EPA Method 160.2 1,5 μm nominal gözenek boyutlu filtrasyonu, 103–105°C’de sabit kütleye kurutmayı (ardışık ölçümler 0,5 mg veya %4’ten az fark gösterene kadar) ve kütle farkının hacme bölünmesiyle mg/L hesaplamayı belirtir.^[5] Buna karşılık Standard Methods 2540D benzer süreç önerir ancak optimal doğruluk için 2–200 mg kalıntı verecek örnek hacimlerine vurgu yapar; yüksek bulanıklıklı örnekler için seyreltme veya daha küçük hacimlerle ayarlanır.^[6] NF EN 872 ve ASTM D3977 gibi diğer protokoller alt örnekleme teknikleri (doğrudan vs. alikot filtrasyon), filtrasyon sırasında vakum basıncı ve filtre ön koşullandırmada (yakma veya durulama) varyasyonlar getirir; karşılaştırmalı çalışmalarda alp nehirlerinden yüksek konsantrasyon aralıklarına kadar %20’ye varan uyuşmazlıklara yol açar; alt örnekleme sırasında parçacık çökelmesi ve düzensiz dağılımdan kaynaklanır.^[30] Bu prosedür farkları özellikle heterojen örneklerde reprodüksiyonu etkiler; >50 μm iri parçacıklar tam tutulmazsa veya evaporasyon çözünenleri filtrede konsantre ederse eksik tahminlere yol açar.^[30]

Gravimetrik TSS ölçümüne alet temelli alternatifler hızlı, yerinde veya çevrimiçi tahmin sağlar ancak ışık saçılımı veya zayıflama gibi dolaylı vekillere dayanır; parçacık boyutu, şekli, bileşimi ve renginden etkilenerek ayarlanmadan %30 üzeri hata verebilir.^[31] EPA Method 180.1 altında standartlaştırılan turbidimetri ve nefelometri nefelometrik bulanıklık birimleri (NTU) ile askıdaki parçacıklardan ışık saçılımını ölçer; özgül su matrisleri için doğrulanmış lineer regresyon modelleriyle NTU değerlerini TSS konsantrasyonlarına ilişkilendirir; NTU-TSS ilişkileri değişir (örneğin tekdüze killerde R² > 0,9 ancak organik floklarda düşük).^[32] Lazer kırınımı veya kızılötesi zayıflama cihazları gibi gelişmiş optik sensörler gerçek zamanlı parçacık boyutlandırma ile bu yaklaşımı genişletir; atıksu proses kontrolünde yararlıdır ancak yüksek organik veya floklu süspansiyonlarda gravimetrik doğruluğa göre zayıf performans gösterir.^[33]

Akustik ve ultrasonik sensörler askıdaki parçacıklardan ses dalgalarının zayıflaması veya Doppler kaymalarını analiz ederek başka bir alternatif sunar; renkli veya bulanık sularda optik yöntemlerin başarısız olduğu çamur susuzlaştırma gibi yüksek katılı ortamlarda uygundur; parçacık yoğunluğu ve boyut dağılımı için ampirik kalibrasyon gerektirir; kanalize edilmemiş atıksu çalışmalarında TSS ile korelasyon (R² ≈ 0,85) gösterir.^[34] Termogravimetrik analizörler kızılötesi ısıtma ve terazi entegrasyonuyla kurutma ve tartımı otomatikleştirir; laboratuvar ortamlarında manuel hatayı azaltır ve gravimetrik ilkeleri korur; ancak sürekli optik/akustik sistemlerin aksine toplu işleme sınırlıdır.^[35] Uydu multispektral görüntüleme (örneğin 550–860 nm yansımaya duyarlı Landsat bantları) gibi uzaktan algılama teknikleri büyük su kütlelerinde TSS tahminini genişletir; radyatif transfer modellerini saha gravimetrik verileriyle kalibre ederek hiperspektral verilerle makine öğrenimi birleştirerek öngörülü haritalama sağlar; kıyı bölgelerinde 10–20 mg/L hata ile doğrulanmıştır ancak atmosferik girişim ve düşük konsantrasyonlarda (<50 mg/L) zayıf çözünürlük sorunludur.^[36] Genel olarak bu aletler gravimetriyle elde edilemeyen yüksek frekanslı izlemeyi sağlar; ancak evrenselliği ampirik korelasyonlara bağımlılığıyla sınırlıdır; çeşitli parçacık bileşimlerine karşı gravimetrik yöntemler düzenleyici referans olarak korunur.^[33]

Ölçüm Doğruluğunu Etkileyen Faktörler

Toplam askıdaki katı maddelerin (TSS) ölçüm doğruluğu, özellikle APHA Standard Methods 2540 D’de özetlenen standart gravimetrik yöntemde çeşitli prosedür ve örnek ilişkili faktörlerden etkilenir. Gravimetrik yaklaşımda iyi karıştırılmış bilinen hacimdeki örnek pre-tartılmış cam elyaf filtreden (tipik 1,5–2,0 μm nominal gözenek) süzülür, kalıntı 103–105°C’de sabit kütleye kurutulur ve kütle farkı litrede mg olarak TSS konsantrasyonunu verir. Doğruluk tekrarlanan kurutma-soğutma-tartım döngüleriyle sabit kütleye ulaşmaya bağlıdır; 0,1 mg veya daha iyi hassasiyetli analitik terazilerle; terazi kalibrasyonu veya ortam nemindeki sapmalar higroskopik parçacıklarda nem adsorpsiyonuyla hata yaratabilir.^[6]^[5]

Pozitif hatalar parçacık agregatlarında veya inorganik katılardaki kristalleşme sularında tutulan oklüde suyun kurutma sırasında tam buharlaşmamasından kaynaklanır; negatif hatalar ise öngörülen sıcaklıkta organik maddenin termal ayrışması veya uçuculaşmasından doğar; gerçek kuru kütleyi eksik tahmin eder.^[6] 105°C üzeri aşırı ısıtma özellikle yüksek organik içerikli örneklerde uçucu kayıpları artırır; yetersiz kurutma nem tutar ve sonuçları şişirir. Filtre hazırlığı kritiktir: filtreler ön durulanır, sabit kütleye kurutulur ve desikatörde saklanır; yanlış kullanım düşük TSS’li örneklerde (±5–10%) sapmalara yol açar.

Örnekleme tutarsızlıkları heterojen sularda (fırtına suyu gibi) değişkenlik yaratır; otomatik örnekleyiciler borularda parçacık çökelmesi veya daha ince fraksiyonlara eğilim nedeniyle temsilci alikot yakalayamaz. Saha çalışmaları bu örnekleme artefaktlarının katı konsantrasyonunda %20–50 hata yaratabileceğini rapor eder; >63 μm iri parçacıklar laboratuvar buharlaştırma ile elde edilen askıdaki sediment konsantrasyonu (SSC) yöntemlerine göre orantısız eksik temsil edilir.^[37]

Analitik yanlılıklar sorunları daha da artırır: yüksek konsantrasyonlarda (>1000 mg/L) tıkanıklık daha küçük örnek hacimleri gerektirir ve doğruluk düşer; iri kum boyutlu parçacıklar (>50 μm) tam tutulmaz ve filtreyi aşırı yükler; doğal sularda paired TSS-SSC örneklerinin USGS analizleri bulanık akımlarda TSS için ortalama negatif yanlılık %15–30 gösterir; filtrasyon sırasında iri, yoğun parçacık kaybından kaynaklanır.^[37] Örnekleme cihazlarında santrifüj etkileri boyuta ve yoğunluğa göre parçacıkları ayırarak yanlılık yaratır; çekim noktaları değişirse doğruluk düşer.^[38]

Optik bulanıklık probları veya TSS analizörleri gibi alet temelli alternatiflerde doğruluk kalibrasyon kayması, biyokirlenme veya yağlardan sensör kirlenmesi ve matris girişimlerinden etkilenir; bulanıklık-TSS korelasyonları (kontrollü sularda sıklıkla R² >0,8) parçacık kırılma indisi, şekil veya bileşim değişimleriyle (örneğin kil vs. organik flok) zayıflar; yer özgül kalibrasyon olmadan %15–30 hata verir. Tuzluluk, sıcaklık ve çözünmüş organikler ışık saçılımını kütleden bağımsız etkiler; nefelometrik okumaları bozar.^[39]^[33] Genel olarak gravimetrik TSS için raporlanan doğruluk replikat analizlerde tipik ±5–15% relatif standart sapmadır; matris spike ve duplikat gibi sıkı kalite kontrollerle iyileşir; ancak yer özgül parçacık özellikleri farklı su tiplerinde evrenselliği temel olarak sınırlar.^[37]

Uygulamada Kullanım Alanları

Atıksu ve Efülan Arıtma

Toplam askıdaki katı maddeler (TSS) atıksu arıtmada kritik parametredir; alıcı sularda çevresel bozunmayı önlemek ve deşarj standartlarına uyumu sağlamak için azaltılması gereken parçacık yükünün göstergesidir.^[40] İşlenmemiş atıksuda yüksek TSS konsantrasyonları (belediye kanalizasyonda sıklıkla 200-400 mg/L) bulanıklığa, ilişkili organik içerik yoluyla oksijen tükenmesine ve akuatik organizmaların bentik topluluklarını boğarak habitat bozulmasına katkıda bulunur.^[11] Birincil sedimentasyon genellikle %50-70 TSS giderimi sağlar; yerçekimi altında daha ağır parçacıkların çökmesine izin verir; standart mühendislik uygulamalarında belgelenmiştir.^[41]

Aktif çamur gibi ikincil biyolojik arıtma birincil berraklaştırma ile birleştirildiğinde genellikle %90 üzeri toplam giderim sağlar; mikrobiyal flokları çökeltir.^[42] Alum veya demir klorür gibi koagülantlarla koagülasyon-flokülasyonu takiben filtrasyon veya çözünmüş hava flotasyonu (DAF) gibi tersiyer süreçler kalan ince parçacıkları hedefler; gelişmiş tesislerde efülan TSS seviyelerini 10-20 mg/L altına indirir.^[43] Bu yöntemler kolloidlerin fizikokimyasal destabilizasyonuna dayanır; koagülantlar yüzey yüklerini nötralize ederek agregasyonu teşvik eder; endüstriyel efülan saha uygulamalarında kanıtlanmıştır.^[44] Mikrofiltrasyon gibi membran teknolojileri inatçı katılar için daha yüksek doğruluk sağlar ancak kalıcı TSS’den kaynaklanan kirlenme riskleri nedeniyle daha yüksek işletme maliyeti getirir.^[45]

Düzenleyici çerçeveler efülan kalitesini korumak için TSS limitleri uygular; ABD EPA ikincil arıtma standartları belediye arıtma tesisleri için aylık ortalama 30 mg/L ve haftalık ortalama 45 mg/L zorunlu kılar; girişten %85 minimum giderimle.^[46] Temiz Su Yasası altında endüstri özgül efülan yönergeleri sektöre göre değişir; örneğin cevher madenciliği ve hazırlama için belirli alt kategorilerde günlük maksimum 30 mg/L TSS deşarjı sınırlar.^[40] Uyumsuzluk EPA Method 160.2 veya eşdeğerleriyle grab veya kompozit örnekleme ile izlenir; cezalar veya işletme zorunluluklarıyla sonuçlanır; TSS’nin katılarla ilişkili bulanıklık ve sedimentasyon gibi bozulmalar için doğrulanabilir vekil rolünü vurgular.^[47] ABD tesislerinden ampirik veriler TSS kontrolünün uyumsuzlukları azalttığını gösterir; yüksek seviyeler havalandırma havuzlarında çamur üretimi ve enerji taleplerini artırır.

Doğal Su Kütlelerinde İzleme

Nehir, göl ve akarsular gibi doğal su kütlelerinde toplam askıdaki katı maddelerin (TSS) izlenmesi toprak erozyonu, alg patlamaları ve atmosferik birikim gibi kaynaklardan parçacık maddeleri kantitatifleştirir; akuatik organizmalar için habitat uygunluğunu değerlendirmede temel olan sedimentasyon oranları ve genel su berraklığı göstergeleri sağlar.^[14] Yüksek TSS seviyeleri ışık penetrasyonunu bozar; batık bitki ve fitoplanktonda fotosentetik aktiviteyi azaltır; birincil üretimi ve besin zincirlerini kesintiye uğratır.^[48] ABD havzalarındaki saha çalışmalarında ortalama TSS konsantrasyonları 0,3 ila 7.060 mg/L arasında değişir; genel medyan yaklaşık 24 mg/L’dir; akış rejimleri ve arazi kullanımına bağlı değişkenlik gösterir; örneğin fırtına gibi olaylarda sediment mobilizasyonuyla yüksek değerler ilişkilidir.^[49]

Doğal sularda TSS izleme için standart protokoller laboratuvar gravimetrik analizi takiben grab örnekleme vurgular; filtresiz su pre-tartılmış 0,45 mikrometre filtreden geçirilir, kalıntı 103–105°C’de kurutulur ve kütle farkı mg/L konsantrasyon verir; ancak ABD Jeolojik Araştırmalar Kurumu (USGS) bulanık, sediment yüklü akımlarda 2 mm üzeri parçacıkları hariç tuttuğu için askıdaki sediment konsantrasyonu (SSC) analizi için eşzamanlı toplama önerir; yükleri eksik tahmin edebilir.^[50]^[15] Yerinde bulanıklık sensörleri yer özgül kalibrasyonlarla TSS vekili olarak sürekli izleme sağlar; ancak parçacık boyutu ve bileşimiyle değişen ampirik korelasyonlar USGS verilerinde yüksek sedimentli örneklerde SSC’nin TSS’den 1,1 ila 3,0 kat fazla olduğunu gösterir.^[37] Çevre Koruma Ajansı (EPA) Toplam Maksimum Günlük Yük (TMDL) değerlendirmeleri gibi programlar bozulmuş sularda sediment hedefleri belirlemek için TSS verilerini entegre eder; antropojenik girdileri doğal temellerden ayırt etmek için SSC’ye öncelik verir.^[51]

Ekolojik izleme uygulamaları somonid habitatlardaki etkileri değerlendirmeyi içerir; taş ocağı yakınlarında 40–250 mg/L TSS bentik omurgasız driftini %25–90 artırır; yavru somonidlerin yem kullanılabilirliğini azaltır. Pasifik Kuzeybatı akarsularında yaklaşık 70 NTU bulanıklık (yaklaşık 300 mg/L TSS) yavru coho somonunda önemli habitat kaçınmasına yol açar; 10 NTU’da bile yemleme verimliliği azalır. Bu saha verileri kronik düşük seviyeli TSS’nin (uzun süreler için 1,5–6 mg/L) solungaç hiperplazisi ve büyüme geriliği yarattığı, akut zirvelerin (örneğin 336 saat için 84 mg/L) çelikbaş ve chinook yavrularında büyüme oranlarını bozduğu daha geniş desenlerle uyumludur.^[52]

Midye popülasyonlarında doğal gradyanları simüle eden havuzlarda kalibre edilmiş deneyler üreme eşiklerini TSS ile ilişkilendirir. Ligumia subrostrata için 8 mg/L üzeri temizleme oranları keskin düşer; daha yüksek seviyelerde yumurtlama oranı neredeyse sıfır olur; yumurta döllenmesi etkilenmez (%98–99). Bu girişim muhtemelen pseudofeces bağlanması veya gamet karşılaşma azalmasından kaynaklanır; sediment stresli tatlısu sistemlerinde rekrutman başarısızlığının doğrudan nedeni olarak TSS’yi vurgular. Chesapeake Körfezi havzasında 84 akarsu USGS izlemesi (1985–1996) gelişmiş alanlarda yıllık 1.220 lb/acre TSS verimi rapor eder; tarımsal bölgelerde kalıcı yükseklerle akuatik biyota için habitat bozulması ilişkilendirilir.^[53]^[54] Doğal sistemlerde TSS/SSC ayrımı kritiktir; USGS analizleri TMDL tahsislerini çarpıtabileceği ve aşağı akış rezervuar ile haliçlere riskleri eksik tahmin edebileceği için dinamik doğal sistemlerde toplam askıdaki yükü TSS’nin eksik temsil ettiğini gösterir.^[55]

Endüstriyel ve Tarımsal Bağlamlar

Endüstriyel ortamlarda toplam askıdaki katı maddeler (TSS) imalat, madencilik, gıda işleme ve kimyasal üretim gibi proseslerden kaynaklanan atıksuyun birincil bileşenidir; ham madde, yan ürün ve aşınmadan gelen parçacıklar arıtma öncesi efülan yüklerine 100 ila 10.000 mg/L üzeri katkıda bulunur.^[11] Sedimentasyon ve çözünmüş hava flotasyonu gibi birincil arıtma yöntemleri 2 mikrondan büyük parçacıkları agregatlayıp çökelterek %60 veya daha fazla TSS giderimi sağlar; bulanıklığı azaltır ve aşağı akış ekipman kirlenmesini veya düzenleyici ihlalleri önler.^[41] Optik sensörler veya gravimetrik analizle sürekli gerçek zamanlı TSS izleme tesislerde efülan kalitesini doğrular; TSS seviyelerini işletme verimliliği ve ABD Çevre Koruma Ajansı standartları altında uyumla ilişkilendirir; ihlaller cezalar veya proses ayarlamaları tetikler.^[56]

Tarımsal bağlamlarda sürüm, hasat ve yağış akışı sırasında toprak erozyonundan yüksek TSS görülür; tarım arazisi bozulmaları akarsu konsantrasyonlarını olaylarda 50-500 mg/L veya üzerine çıkarır; bulanıklık ve besin taşımasını şiddetlendirir.^[57] Sıfır sürüm uygulamaları geleneksel sürüme göre TSS’yi %20-50 azaltır; toprak yapısını koruyarak ve yüzey akış hızını düşürerek; Tennessee saha çalışmalarında örtü ile sediment verimleri ilişkilendirilmiştir.^[58] Kansas gibi bölgelerde askıdaki katılar hacimce baskın su kirleticisidir; erozyona uğramış üst topraktan kaynaklanır; fosfor gibi adsorbe kirleticileri taşır; aşağı akış ekosistemlerini sedimentasyon ve ışık zayıflamasıyla bozar.^[59] Tarımsal akışta TSS izleme vejetatif tamponlar gibi en iyi yönetim uygulamalarını bilgilendirir; boreal mineral toprak ihracatında su erozyonunun önemli organik karbon ve azot tesliminden sorumlu olduğu belgelenmiştir.^[60]

Çevresel ve Ekolojik Etkiler

Akuatik Ekosistemler Üzerindeki Etkiler

Su kütlelerinde yüksek toplam askıdaki katı madde (TSS) konsantrasyonları bulanıklığı artırır; ışık penetrasyonunu azaltarak batık bitki ve fitoplanktonda fotosentezi bozar. Örneğin 1344 saat boyunca 10 mg/L maruziyet alg biyokütlesini %40 düşürebilir; 200 mg/L birincil üretim oranlarını yarıya indirebilir.^[61] Bu kesinti besin zincirlerinde yankılanır; otçullar ve üst trofik seviyeler için enerji kullanılabilirliğini sınırlar; birincil üretimi akuatik ekosistemlerin temeli oluşturur.^[61]

TSS’nin doğrudan fiziksel etkileri balık ve omurgasızlarda solunum ve beslenme yapılarının aşınması ve tıkanmasını içerir. Somonidlerde 1152 saat gibi uzun süreler için yaklaşık 47 mg/L kronik maruziyet yumurtalarda %100 mortaliteye yol açar; spawning reddlerde oksijen değişimini azaltır ve solungaç hasarı yaratır.^[61] Benzer şekilde ince parçacıklar balık solungaçlarını aşındırır; hastalık duyarlılığını artırır ve büyümeyi bozar; çökelebilir katılar 9000 mg/L üzeri konsantrasyonlarda balık yumurtalarını boğar ve döllenme başarısını %80 azaltır.^[61]^[14]

Bentik makroomurgasızlar ve diğer dip organizmaları TSS çökelmesinden habitat değişikliği ve gömülme ile karşı karşıya kalır; popülasyon düşüşlerine yol açar; örneğin 2400 saat boyunca 62 mg/L popülasyonları %77 azaltır; 300 mg/L chironomid bolluğunu %90 düşürür.^[61] Omurgasızlarda 2,5 saat gibi kısa süreler için 8 mg/L düşük eşiklerde drift oranları artar; aşındırma ve azaltılmış yem kaynaklarından kaynaklanan stresi işaret eder.^[61]

Topluluk düzeyinde kalıcı TSS yükselmeleri balık topluluklarını değiştirir; hassas somonidleri (yaklaşık 30-37 NTU bulanıklığa kaçınan) creek chub gibi toleranslı nonsalmonid türler lehine kaydırır.^[52] Kronik seviyelerde (yaklaşık 55 mg/L) yemleme verimliliği ve büyümede subletal etkiler ortaya çıkar; yırtıcı-av dinamiklerini değiştirir ve genel biyoçeşitliliği etkiler.^[52]^[61] Bu etkiler TSS besin veya toksin vektörü olduğunda şiddetlenir; ancak katılar kendileri birincil fiziksel ve optik stres etkenlerini sürdürür.^[61]

Doğal ve Antropojenik Kaynaklar

Akuatik ortamlarda toplam askıdaki katı maddelerin (TSS) doğal kaynakları doğrudan insan müdahalesi olmadan parçacıkları mobilize eden jeolojik, atmosferik ve biyolojik süreçlerden kaynaklanır. Bunlar yağış, rüzgar ve akarsu kıyılarını aşındıran akışla sürüklene toprak erozyonu; soğuk bölgelerde buz erime suyundan glacial çamur; heyelan ve kütle atık olayları; riparian bölgelerden fitoplankton patlamaları, çürüyen akuatik bitki ve organik detritus gibi biyojenik katkıları içerir.^[14]^[48] Bozulmamış havzalarda bu süreçler temel TSS seviyelerini korur; temiz nehirlerde tipik 1-50 mg/L aralığında; jeoloji ve hidrolojiyle değişir.^[14]

Antropojenik kaynaklar ise arazi değişikliği ve kirletici deşarjlarla TSS’yi artırır; sıklıkla doğal temellerin çok üzerine çıkarır. Başlıca katkılar inşaat alanlarında çıplak toprak maruziyetinden hızlanan erozyon (bitki örtülü alanlara göre sediment verimlerini 10-100 kat artırır); sürümlü tarımdan çamur taşıyan tarımsal akış; geçirimsiz yüzeylerden yol tozu, lastik aşınması ve çöp taşıyan kentsel fırtına suyu; atıksu arıtma tesisleri, endüstriyel operasyonlar ve madencilikten noktasal efülanlardır; ince parçacık ve organik katılar getirir.^[14]^[48] Gelişmiş havzalarda bu girdiler baskındır; kentsel nehirlerde fırtına olaylarında insan kaynaklı erozyon TSS’nin %75’ine kadar katkıda bulunur.^[62]

Doğal ve antropojenik TSS ayrımı ekolojik değerlendirmelerde önemlidir; insan kaynaklı parçacıklar sıklıkla ağır metaller ve besinler gibi adsorbe kirleticileri taşır; doğal kökenlerden kütle yükünün ötesinde toksisiteyi artırır. Doğal TSS mevsimsel olarak yağış ve biyota döngüleriyle dalgalanırken antropojenik baskınlık arazi kullanım yoğunluğuyla ilişkilidir; gelişme sonrası temel seviyelerin ikiye veya üçe katlandığı endüstriyel havzalarda izleme verileriyle kanıtlanmıştır.^[14]^[48] Bu ayrım izotopik veya izleyici analizler gerektirir; birçok bozulmuş su kütlesinde havza alanının %10-20 üzeri geçirimsiz örtü ve habitat parçalanmasından dolayı antropojenik fraksiyonların baskın olduğunu ortaya koyar.^[63]

Saha Çalışmalarından Ampirik Kanıtlar

Tarımsal baş su akarsularında saha çalışmaları yüksek toplam askıdaki katı madde (TSS) konsantrasyonlarının balık topluluğu metrikleriyle negatif ilişkili olduğunu göstermiştir. Upper Big Walnut Creek ve Saint Joseph River havzalarında (Indiana, Michigan, Ohio) 25 noktada 2017–2018 anketinde ortalama TSS seviyeleri 3,20 ila 114,61 mg/L arasında değişir; fırtına olaylarında maksimum 829,29 mg/L’ye ulaşır. Çoklu lineer regresyon modelleri ortalama TSS’nin tür zenginliğinde düşüşün en güçlü öngörücüsü olduğunu gösterir (standartlaştırılmış katsayı -0,278, p<0,0001); maksimum TSS bazı bağlamlarda Shannon çeşitliliğini pozitif etkiler ancak genel yüksek değişkenlik topluluk yapısını bozar. Biyotik Bütünlük İndeksi puanları TSS ile ilişkili çamur/kil birikimiyle düşer; döşemeli drenajlı tarımsal peyzajlarda sedimentin ana stres etkeni olduğunu vurgular.^[57]

Somonid habitatlardaki gözlemler saha koşullarında TSS kaynaklı davranış ve hayatta kalma etkilerini ortaya koyar. Taş ocağı yakınlarında 40–250 mg/L TSS bentik omurgasız driftini %25–90 artırır; yavru somonidlerin yem kullanılabilirliğini azaltır. Pasifik Kuzeybatı akarsularında yaklaşık 70 NTU bulanıklık yavru coho somonunda önemli habitat kaçınmasına yol açar; 10 NTU’da bile yemleme verimliliği azalır. Bu saha verileri kronik düşük seviyeli TSS’nin (uzun süreler için 1,5–6 mg/L) solungaç hiperplazisi ve büyüme geriliği yarattığı, akut zirvelerin (örneğin 336 saat için 84 mg/L) çelikbaş ve chinook yavrularında büyüme oranlarını bozduğu daha geniş desenlerle uyumludur.^[64]

Midye popülasyonlarında doğal gradyanları simüle eden havuzlarda kalibre edilmiş deneyler üreme eşiklerini TSS ile ilişkilendirir. Ligumia subrostrata için 8 mg/L üzeri temizleme oranları keskin düşer; daha yüksek seviyelerde gravid dişi yokluğu görülür; yumurta döllenmesi etkilenmez (%98–99). Bu girişim muhtemelen pseudofeces bağlanması veya gamet karşılaşma azalmasından kaynaklanır; sediment stresli tatlısu sistemlerinde rekrutman başarısızlığının doğrudan nedeni olarak TSS’yi vurgular. Chesapeake Körfezi havzasında 84 akarsu USGS izlemesi (1985–1996) gelişmiş alanlarda yıllık 1.220 lb/acre TSS verimi rapor eder; tarımsal bölgelerde kalıcı yükseklerle akuatik biyota için habitat bozulması ilişkilendirilir.^[65]^[66]

Düzenleyici Çerçeveler

Uluslararası ve Ulusal Standartlar

Uluslararası Standardizasyon Örgütü (ISO) suyun toplam askıdaki katı maddelerini (TSS) ölçmek için standartlaştırılmış yöntemler sağlar; ISO 11923:1997 ham su, atıksu ve efülanlarda cam elyaf filtrelerle filtrasyonla belirlemeyi belirtir; 2 mg/L kadar düşük konsantrasyonlara uygulanabilir.^[67] Bu gravimetrik prosedür bilinen hacimdeki örneğin pre-tartılmış filtrelerden geçirilmesini, kalıntının 105°C’de kurutulmasını ve miligram/litre olarak TSS hesaplanmasını içerir; dünya çapında laboratuvar değerlendirmelerinde tutarlılık sağlar.^[68] Test ve Malzemeler için Amerikan Topluluğu (ASTM) D5907-18 ile tamamlar; su ve atıksuda filtre edilemeyen kalıntı (TSS) test yöntemlerini özetler; benzer filtrasyon ve yakma teknikleriyle askıdaki ve çözünmüş katıları ayırt eder.^[27]

Efülan sınırlamaları ve su kalitesi kriterleri için uluslararası yönergeler genellikle mutlak eşikler yerine göreli değişikliklere atıf yapar; TSS etkileri ekosisteme göre değişir; birçok protokol akuatik yaşamı korumak için antropojenik TSS veya bulanıklık artışlarının temel seviyelerin %10’unu aşmamasını önerir.^[69] Dünya Sağlık Örgütü (WHO) içme suyu için ilişkili bulanıklığa odaklanır; partikül ilişkili patojenlerden sağlık risklerini minimize etmek için 5 NTU altı (ideal 1 NTU altı) seviyeler önerir; ancak doğrudan TSS limitleri bağlama özgüdür ve evrensel zorunlu değildir.^[70]

Amerika Birleşik Devletleri’nde Çevre Koruma Ajansı (EPA) Temiz Su Yasası altında belediye atıksu arıtma tesisleri için ikincil arıtma standartları uygular; 30 günlük ortalama 30 mg/L TSS konsantrasyonu veya 7 günlük ortalama 45 mg/L zorunlu kılar; giriş seviyelerinden %85 minimum giderimle.^[71] Endüstriyel deşarjlar en iyi mevcut ekonomik teknoloji (BAT) veya en iyi geleneksel kirletici kontrol teknolojisi (BCT)’nden türetilmiş limitlerle karşılaşır; sektöre göre sıklıkla 20-50 mg/L aralığındadır; hassas alıcı sular için su kalitesi temelli ayarlamalarla.^[40] Bu teknoloji temelli standartlar ölçülebilir kirletici azaltımları hedefler; eyaletler yer özgül izinlerle uygular.

Avrupa Birliği yönergeleri Kentsel Atıksu Arıtma Yönergesi (91/271/EEC) altında bağlayıcı limitler belirler; 2.000 nüfus eşdeğeri üzeri aglomerasyonlar için ikincil arıtma zorunlu kılar; hassas alanlara deşarj için bir yıl boyunca alınan örneklerin %95’inde askıdaki katılar (TSS) 35 mg/L’yi aşmaz.^[73] İrlanda gibi üye devletler küçük ölçekli sistemler (500 nüfus eşdeğeri kadar) için ulusal kodlarla uyum sağlar; arıtma sonrası TSS’yi 35 mg/L altında hedefler.^[74] Uyum ISO 11923’e benzer uyumlaştırılmış yöntemlerle düzenli izlemeyi içerir; sınır ötesi raporlanan verilerde tutarlılık sağlar.

Uyum Gereklilikleri ve Limitler

Amerika Birleşik Devletleri’nde Temiz Su Yasası Çevre Koruma Ajansı’na (EPA) Ulusal Kirletici Deşarjını Ortadan Kaldırma Sistemi (NPDES) altında toplam askıdaki katı maddeler (TSS) için teknoloji temelli efülan sınırlamaları belirleme yetkisi verir. İkincil arıtma sağlayan belediye atıksu arıtma tesisleri için federal düzenlemeler 30 günlük ortalama 30 mg/L TSS konsantrasyonu veya 7 günlük ortalama 45 mg/L zorunlu kılar; girişten %85 minimum giderimle.^[71] Endüstriyel deşarjlar en iyi mevcut ekonomik teknoloji (BAT) veya en iyi geleneksel kirletici kontrol teknolojisi (BCT)’nden türetilmiş limitlerle karşılaşır; sektöre göre sıklıkla 20-50 mg/L aralığındadır; hassas alıcı sular için su kalitesi temelli ayarlamalarla.^[40]

Uyum NPDES izni almayı zorunlu kılar; tesis büyüklüğü ve riske göre TSS limitleri, izleme protokolleri ve raporlama programlarını belirtir; genellikle büyük deşarjlar için günlük, küçükler için üç aylık EPA onaylı yöntemlerle (örneğin Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater) kompozit veya grab örnekleme gerektirir. İzin sahipleri en az üç yıl kayıt tutar, Elektronik Deşarj İzleme Raporları (DMR) sunar ve kendi denetimleri yapar veya ajans denetimlerine yanıt verir; ihlaller düzeltici eylemleri tetikler; 2025 enflasyon ayarlı ihlal başına günlük 68.919 $’ye kadar cezalarla.^[79]

Uluslararası olarak Avrupa Birliği Kentsel Atıksu Arıtma Yönergesi (91/271/EEC) 2.000 nüfus eşdeğeri üzeri tesisler için ikincil arıtma zorunlu kılar; bir yıl boyunca alınan örneklerin %95’inde TSS 35 mg/L’yi aşmaz; referans filtrasyon yöntemleri kullanır. Birçok ülke benzer standartlar benimser; örneğin Dünya Bankası/IFC endüstriyel operasyonlar için efülan deşarjında 30 mg/L TSS önerir; yüzey sularında sedimentasyonu önlemek için doğrulanabilir azaltımlar vurgular.^[75] Bu limitler optik vekiller yerine ampirik ölçümü önceliklendirir; ulusal izin kuruluşları ve akredite laboratuvarlarla uygulama deşarjlar ile aşağı akış bozulmaları arasındaki nedensel bağlantıları azaltır.^[42]

İzin Verme ve Uygulamada Rolü

Toplam askıdaki katı maddeler (TSS) atıksu deşarjları için çevresel izin süreçlerinde kritik parametredir; özellikle ABD Temiz Su Yasası altında Ulusal Kirletici Deşarjını Ortadan Kaldırma Sistemi (NPDES) izinlerinde alıcı sularda katı yükünü minimize etmek ve su kalitesi standartları ihlallerini önlemek için efülan sınırlamaları belirler.^[76] İzinler tipik olarak TSS konsantrasyon limitleri belirtir (örneğin ikincil arıtma tesisleri için 30 günlük ortalama 30 mg/L ve 7 günlük ortalama 45 mg/L; girişten %85 minimum giderimle); 40 CFR Part 133 altında EPA efülan sınırlama yönergelerinden (ELG) türetilir veya yer özgül bozulmalar için toplam maksimum günlük yüklerle (TMDL) ayarlanır.^[77]^[78] İzin verme sırasında düzenleyiciler tesis tasarım akışı, arıtma teknolojisi ve tarihsel verileri değerlendirerek teknoloji veya su kalitesi temelli TSS limitleri belirler; sıklıkla daha sıkı eşiklere uyum için 36 aylık uyum programları içerir.^[79]

Uygulamada TSS uyumu izin sahiplerinin zorunlu kendi raporlaması yoluyla izlenir; EPA onaylı yöntemlerle düzenli örnekleme ve analiz yapar; devlet veya federal makamlara deşarj izleme raporları (DMR) sunar.^[80] EPA bölgeleri ve yetkili eyaletler bu raporları üç aylık veya aylık değerlendirir; ihlaller soruşturma tetikler; örneğin TSS limit ihlalleri 40 CFR §123.45 altında EPA yıllık kamu raporlarında uyumsuzluk özetlerine katkıda bulunur; tesisler arası izleme ve uygulama trendlerini takip eder.^[81] Uygulama eylemleri ihlal bildirimlerinden idari emirlere, 2024 ayarlı ihlal başına günlük 66.712 $’ye kadar sivil cezalar veya yargı çarelerine yükselir; ampirik veriler belediye tesislerinin yaklaşık %98’inin aylık TSS standartlarını karşıladığını gösterir; ancak hedefli denetimler denetimlerden kaynaklanan aşırı uyum etkileri verir.^[82]^[83] Sürekli TSS izleme (örneğin dekantasyon operasyonlarında) izinlerde zorunlu olabilir; gerçek zamanlı uyum sağlar; bulanıklık ve sedimentasyon gibi katılarla ilişkili bozulmalar için uygulanabilir vekil olarak TSS’nin rolünü vurgular.^[84]

Sınırlamalar ve Eleştiriler

Metodolojik Tutarsızlıklar

Toplam askıdaki katı maddelerin (TSS) standart gravimetrik yöntemi (EPA Method 160.2’de özetlendiği üzere) bilinen hacimdeki su örneğinin ön tartılmış cam elyaf filtreden (nominal 1,5 μm gözenek) süzülmesini, kalıntının 103–105°C’de sabit kütleye kurutulmasını ve kütle farkının filtrelenen litre başına mg olarak konsantrasyon hesaplanmasını içerir.^[5] Ancak bu prosedür filtre tipi ve gözenek boyutu farklarından değişkenlik yaratır; cam elyaf filtreler yaygın olsa da selüloz ester alternatifleri 1 μm altı ince parçacıklar için farklı tutma verimlerinden dolayı tutarsız sonuçlar verir.

Örnekleme tutarsızlıkları analitik hataları artırır; özellikle fırtına suyu gibi heterojen sularda otomatik örnekleyiciler borularda parçacık çökelmesi veya daha ince fraksiyonlara eğilim nedeniyle temsilci alikot yakalayamaz. Saha çalışmaları bu örnekleme artefaktlarının katı konsantrasyonunda %20–50 hata yaratabileceğini rapor eder; >63 μm iri parçacıklar laboratuvar buharlaştırma ile elde edilen askıdaki sediment konsantrasyonu (SSC) yöntemlerine göre orantısız eksik temsil edilir.^[37]

Analitik yanlılıklar sorunları daha da artırır: pozitif hatalar parçacık agregatlarında veya inorganik katılardaki kristalleşme sularında tutulan oklüde suyun kurutma sırasında tam buharlaşmamasından kaynaklanır; negatif hatalar ise öngörülen sıcaklıkta organik maddenin termal ayrışması veya uçuculaşmasından doğar; gerçek kuru kütleyi eksik tahmin eder.^[85] 105°C üzeri aşırı ısıtma özellikle yüksek organik içerikli örneklerde uçucu kayıpları artırır; yetersiz kurutma nem tutar ve sonuçları şişirir. Filtre hazırlığı kritiktir: filtreler ön durulanır, sabit kütleye kurutulur ve desikatörde saklanır; yanlış kullanım düşük TSS’li örneklerde (±5–10%) sapmalara yol açar.

Heterojen sularda (fırtına suyu gibi) yüksek konsantrasyonlarda (>1000 mg/L) tıkanıklık daha küçük örnek hacimleri gerektirir ve doğruluk düşer; iri kum boyutlu parçacıklar (>50 μm) tam tutulmaz ve filtreyi aşırı yükler; doğal sularda paired TSS-SSC örneklerinin USGS analizleri bulanık akımlarda TSS için ortalama negatif yanlılık %15–30 gösterir; filtrasyon sırasında iri, yoğun parçacık kaybından kaynaklanır.^[37] Örnekleme cihazlarında santrifüj etkileri boyuta ve yoğunluğa göre parçacıkları ayırarak yanlılık yaratır; çekim noktaları değişirse doğruluk düşer.^[38]

Laboratuvarlar arası ve projeler arası karşılaştırılabilirlik tutarsız uygulamadan etkilenir; değişken kurutma süreleri, soğutma protokolleri ve raporlama doğruluğu (100 mg/L altı için iki anlamlı rakam vs. daha yüksek için daha fazla) kontrollü koşullarda bile yaklaşık %10 reprodüksiyon sınırı yaratır.^[87]^[5] Fırtına suyu bağlamlarında TSS yatak yükü veya filtre edilemeyen fraksiyonları hesaba katmadığı için toplam katı yükünü sistematik eksik tahmin eder; yük tahmini için TSS yerine SSC ile eşleştirmeyi önerir.^[88]^[15] Bu metodolojik boşluklar dinamik sistemlerde TSS’nin kesin kantitatifleştirme için sınırlılıklarını vurgular; doğrudan buharlaştırma veya sürekli izlemeye karşı empirik doğrulama yüksek kesme ortamlarında %20 üzeri varyans ortaya koyar.^[89]

Politika ve Yorumda Aşırı Güven

Toplam askıdaki katı maddeler (TSS) ölçümleri belediye ayrı fırtına kanalizasyon sistemleri (MS4) için Ulusal Kirletici Deşarjını Ortadan Kaldırma Sistemi (NPDES) izinlerinde yaygın olarak kullanılır; TSS azaltımları fırtına suyu en iyi yönetim uygulamalarının (BMP) performansını değerlendirmede ve sediment ilişkili toplam maksimum günlük yüklerle (TMDL) uyumda birincil uç nokta görevi görür. Örneğin birçok TMDL bozulmuş sularda sedimentasyonu ele almak için temel koşullardan %50-80 TSS yük azaltımı hedefler; izinler inşaat fırtına suyu deşarjları için aylık ortalama 30 mg/L gibi izleme ve efülan limitleri gerektirir. Bu güven TSS’nin partikül ilişkili kirleticiler için uygun vekil rolünden kaynaklanır; kentsel akışta bulanıklık ve ilişkili kirleticilerle korelasyonu nedeniyle.^[90]

Ancak politika yorumunda TSS’ye aşırı güven çevresel riskin yanıltıcı değerlendirmelerine yol açabilir; standart TSS analitik yöntemleri (örneğin EPA Method 160.2 veya Standard Methods 2540D) daha kapsamlı askıdaki sediment konsantrasyonu (SSC) tekniklerine göre konsantrasyonları sistematik eksik rapor eder; özellikle iri kum ve çakıl içeren fırtına suyunda. USGS çalışmaları dinamik akış rejimlerinde TSS değerlerinin SSC eşdeğerlerinden 2 ila 5 kat düşük olabileceğini gösterir; filtrasyon ve yetersiz örnekleme sırasında iri parçacık kaybından kaynaklanır; düzenleyicilerin gerçek sediment yüklerini eksik tahmin etmesine ve aşağı akış habitat bozulmasını şiddetlendiren deşarjları onaylamasına yol açar.^[37] NPDES uygulamasında bu metodolojik yanlılık New Jersey Çevre Koruma Departmanı kütle temelli yakalama testi zorunlulukları gibi BMP sertifikasyonlarının maliyetli yeniden değerlendirilmelerine yol açmıştır; ekosistem izlemesinden kaynakları daha geniş izlemeye yönlendirir; altta yatan yanlışlıkları çözmeden.^[91]

Politika çerçeveleri TSS azaltımlarını bütüncül ekolojik iyileşme vekili olarak yorumlayarak sorunları daha da artırır; parçacık boyutu dağılımı ve bileşimi gibi nedensel faktörleri göz ardı eder; bunlar adsorbe toksinlerin (örneğin ince killerde ağır metaller) biyoyararlanımını ve balıklarda solungaç aşınması veya makroomurgasızların boğulması gibi özgül biyotik yanıtları belirler. USGS izlemeli havzalardan saha verileri TSS uyumu ile biyoindikatörler arasında tutarsız korelasyonlar gösterir; bazı noktalarda TSS hedeflerine rağmen kalıcı bozulmalar görülür; partikül dışı stres etkenleri (değişen hidroloji veya toplam TSS metrikleriyle yakalanmayan ince parçacık kalıcılığı) neden gösterilir.^[92] Sonuç olarak izin verme ve TMDL uygulamasında yalnızca TSS uç noktalarına odaklanma verimsiz kaynak dağılımı riski taşır; Minnesota gibi eyaletlerde bulanıklık için TSS vekillerinin hassas akuatik yaşamı korumada güvenilmez olduğu tartışmalarıyla habitat temelli kriterlere geçiş tartışılır.^[93] Bu yorum eksikliği sediment dinamikleriyle daha iyi uyum için düzenlemelerde entegre metrik gerekliliğini vurgular.

Kısıtlamaları Ele Alan Gelişmeler

Toplam askıdaki katı maddelerin (TSS) ölçümündeki son gelişmeler geleneksel gravimetrik filtrasyona özgü metodolojik tutarsızlıkları azaltmak için yerinde sensör teknolojilerine yönelmiştir; filtre gözenek boyutu, kurutma koşulları ve örnekleme tutarsızlıklarından değişkenlik yaratır. Nefelometri veya geri saçılım kullanarak bulanıklık korelasyonlarıyla TSS tahmin eden optik sensörler daha az emekle gerçek zamanlı izleme sağlar; ancak doğruluk için yer özgül parçacık özelliklerine kalibrasyon şarttır. Renk veya ışık absorpsiyonundan bağımsız parçacık konsantrasyonlarını tespit eden akustik geri saçılım kullanan ultrasonik sensörler aktif çamur proseslerinde gravimetrik yöntemlerle karşılaştırılabilirlik gösterir; optik yaklaşımların başarısız olduğu bulanık veya renkli sularda sağlamlık sunar.^[94]^[34]

Düşük maliyetli, otomatik izleme istasyonlarındaki gelişmeler uzak veya dinamik ortamlarda dağıtım zorluklarını ele alır; biyokirlenme ve sediment çökelmesi hatalarını minimize eden akış hücreli bulanıklık probları içerir. Örneğin 2024 prototipi 500 $ altı maliyetle laboratuvar TSS değerleriyle güçlü korelasyon (R² > 0,9) sağlayan entegre bulanıklık probları ve otomatik temizlemeyi kullanır; nadir grab örneklemeye bağımlılığı azaltır ve saha doğrulamayı genişletir. Landsat bantları gibi uydu multispektral görüntüleme ve Normalize Bulanıklık Fark İndeksi büyük havzalarda TSS tahminini genişletir; hiperspektral verilerle makine öğrenimi birleştirerek öngörülü haritalama sağlar; kıyı bölgelerinde 20 mg/L altı hata ile doğrulanmıştır.^[95]^[96]

Yerinde ve uzak veri setleriyle eğitilen derin öğrenme modelleri optik, akustik ve hidrolojik girdileri birleştirerek TSS tahminlerini daha da geliştirir; vekil parametrelere aşırı bağımlılığı ele alır; nehir sistemlerinde 2018-2023 izlemelerinde 5-15 mg/L mutlak hata sağlar. Hach’ın 2022 askıdaki katı monitörleri gibi ticari yenilikler gelişmiş bağlantı ve kendi kalibrasyonuyla bu teknolojileri entegre eder; atıksu uyumunda pilot testlerde susuzlaştırma enerji kullanımını %30 azaltır. Bu araçlar yüksek frekanslı veri sağlayarak örnekleme artefaktlarına daha az duyarlı hale getirir; TSS etkilerinde nedensel çıkarımı geliştirir; ancak çeşitli parçacık bileşimlerine karşı sürekli doğrulama kalan kalibrasyon yanlılıklarını karşılamak için gereklidir.^[97]^[98]^[34]