Suyun Rengi

Suyun rengi, temel olarak görünür ışıkla etkileşimi tarafından belirlenir; küçük miktarlarda renksiz ve şeffaf görünmesine rağmen, su molekülleri tarafından daha uzun dalga boylu ışığın (kırmızı ve turuncu gibi) seçici olarak soğurulması ve daha kısa dalga boylu mavi ışığın saçılması nedeniyle büyük hacimlerde mavi bir ton sergiler.^[1] Bu içsel özellik, suyun kırmızı dalga boylarını daha kolay soğurması, mavi ışığın ise daha derinlere nüfuz etmesine ve gözlemciye geri yansımasına izin vermesi nedeniyle ortaya çıkar; bu etki, yeterli ışık etkileşiminin gerçekleştiği birkaç santimetreden daha derin sularda fark edilebilir hale gelir.^[2] Saf suyun mavi görünümü gökyüzünün renginden bağımsız olsa da, çözünmüş mineraller, asılı parçacıklar veya biyolojik maddeler (fitoplankton gibi) gibi çevresel faktörler bu tonu değiştirebilir; bu da kıyı bölgelerinde yeşil veya tortu yüklü nehirlerde kahverengi gibi varyasyonlarla sonuçlanır.^[3]^[4] Okyanuslarda, en derin mavi tonlar, mavi ışığın saçılmadan önce en uzağa seyahat ettiği berrak ve derin sularda ortaya çıkar; bu da suyun güneş ışığı spektrumunun hem soğurucusu hem de dağıtıcısı olarak rolünü vurgular.^[4]

Optik Temeller

Saf Suyun İçsel Rengi

Saf su, bir bardak veya sığ bir kap gibi ince tabakalarda gözlemlendiğinde renksiz görünür, çünkü kısa optik yollar üzerindeki seçici ışık soğurumu ihmal edilebilir düzeydedir. Ancak, daha kalın örneklerde veya daha uzun yollarda, spektrumun kırmızı ve yakın kızılötesi bölgelerindeki daha uzun dalga boylarının tercihli soğurumu nedeniyle hafif bir mavi ton sergiler ve daha kısa mavi dalga boylarının daha kolay iletilmesine izin verir. Bu içsel ton, elektronik geçişlerden ziyade titreşimsel geçişlerden kaynaklanan, sıvı su moleküllerinin temel bir özelliğidir.^[5]

Görünür aralıkta (380–700 nm) saf suyun soğurma spektrumu, mavi bölgede yaklaşık 418 nm’de minimum 0.0044 m⁻¹ değeriyle genel olarak çok düşük bir soğurma gösterir ve kırmızı uca doğru kademeli olarak artar. Bu artış, hidrojen bağından etkilenen O–H bağlarının üst ton (overtone) ve kombinasyon titreşim modlarıyla ilişkili olan, 760 nm civarında merkezlenmiş daha güçlü bir soğurma bandının kısa dalga boyu kuyruğundan ve 660 nm ile 605 nm’deki daha zayıf omuzlardan kaynaklanır. 20°C’de, soğurma katsayısı 550 nm’de yaklaşık 0.02 m⁻¹’ye ve kırmızıda daha yükseğe çıkar; bu da, kırmızı ışık tükenirken mavi (400–500 nm) baskın hale geldiğinden, birkaç metreyi aşan yollar için camgöbeği-mavi bir iletimle sonuçlanır. Bu ölçümler, 22°C’de ultra saf su üzerinde entegre kavite teknikleri kullanılarak elde edilmiştir.^[6]^[5]

Bu içsel rengin deneysel gösterimleri, soğurma etkilerini izole etmek için saflaştırılmış sudan oluşan uzun sütunlar boyunca beyaz ışık iletiminin gözlemlenmesini içerir. Örneğin, nanosaflaştırılmış su ile doldurulmuş 3 metre uzunluğunda, 4 cm çapında bir cam tüp kullanan düzeneklerde, iletilen ışık, maviye kıyasla 660 nm’de yaklaşık %30 iletim ile belirgin bir mavi kayma gösterir. 10 metrelik optik yollardaki benzer gözlemler, saçılma veya safsızlıklardan katkı olmaksızın rengi doğrulayan belirgin bir camgöbeği-mavi ton verir. Bu modern laboratuvar deneyleri, ince mavi tonu ortaya çıkarmak için cam tüplerde damıtılmış su kullanan 19. yüzyıl çalışmalarına dayanmaktadır.^[5]

Suyun içsel mavi rengi, moleküler titreşimlerdeki ve hidrojen bağındaki termal değişikliklerle soğurma bantları kaydığı için hafif bir sıcaklık bağımlılığı da sergiler. 0°C’ye yakın düşük sıcaklıklarda, kırmızı bölgedeki soğurma mütevazı bir şekilde artar, bu da mavi ışığın göreceli iletimini artırır ve 25°C civarındaki daha sıcak koşullara kıyasla daha derin bir mavi görünümle sonuçlanır. Bu etki, yakın kızılötesi soğurma zirvesinin (20°C’de ~760 nm’den sıcaklık arttıkça daha kısa dalga boylarına doğru) maviye kaymasından ve görünür spektrum kuyruğunu değiştirmesinden kaynaklanır. 15–65°C arasındaki ölçümler, 970 nm bandının daraldığını ve yoğunlaştığını, bunun da görünür tonu dolaylı olarak etkilediğini göstermektedir.^[7]^[8]

Işık Soğurumu ve Saçılma Mekanizmaları

Saf suyun ışığı soğurması, H₂O molekülünü içeren kuantum mekaniksel süreçlerden kaynaklanır; burada elektronik geçişler ultraviyole bölgesinde meydana gelir, ancak görünür soğurmaya O-H gerilmesi ve bükülmesi gibi titreşim modlarının zayıf üst tonları (overtones) ve kombinasyon bantları hakimdir.^[9] Hidrojen bağıyla kayan bu titreşimsel üst tonlar, enerjinin elektronik temel durumdaki temel ve uyarılmış titreşim durumları arasındaki farkla eşleşmesiyle kırmızı ışığın (dalga boyları >600 nm) seçici olarak soğurulmasına yol açar.^[10] Soğurma katsayısı α(λ) bu süreci nicelendirir ve mavi-yeşil görünür aralıkta düşük değerler sergilerken yakın kızılötesine doğru keskin bir şekilde artar; örneğin, daha uzun dalga boylarında daha güçlü titreşimsel etkileşimler nedeniyle α(λ) 600 nm’de ≈ 0.04 m⁻¹ iken 900 nm’de yaklaşık 6.9 m⁻¹’ye yükselir.^[9]

Sudaki saçılma mekanizmaları, özellikle moleküler ölçekteki etkileşimlerin hakim olduğu berrak koşullarda, ışık yayılımını daha da modüle eder ve gözlemlenen renklere katkıda bulunur. Rayleigh saçılması saf suda baskındır; burada su molekülleri küçük saçıcılar (görünür dalga boylarından çok daha küçük) olarak hareket eder ve yoğunluğu 1/λ⁴ ile orantılı olacak şekilde daha kısa mavi dalga boylarının tercihli saçılmasına neden olur.^[11] Bu dalga boyu bağımlılığı, moleküldeki indüklenmiş dipol salınımından kaynaklanır ve soğurmanın yanı sıra çoklu saçılma olaylarının etkiyi artırdığı 10 metreyi aşan derinliklerde gökyüzüne benzer bir mavi tona yol açar.^[12] Tek bir molekül için Rayleigh saçılma tesir kesiti σ şu şekilde verilir:

$$ \sigma = \frac{8\pi}{3} \left( \frac{2\pi}{\lambda} \right)^4 \left( \frac{\alpha^2}{6} + \frac{\beta^2}{6} \right) $$

Burada α skaler polarizasyon yeteneğidir ve β, moleküler anizotropiyi hesaba katarak mavi ışığı destekleyen güçlü λ⁻⁴ ölçeklemesini vurgular.^[12]

Buna karşılık, Mie saçılması, daha büyük parçacıklar (örneğin, dalga boyuyla karşılaştırılabilir veya onu aşan boyutlara sahip mikroplar veya asılı tortular) mevcut olduğunda meydana gelir ve tüm görünür dalga boylarında ileriye dönük saçılma üretir, ancak Rayleigh’e kıyasla azaltılmış bir dalga boyu bağımlılığına sahiptir.^[12] Nispeten saf koşullarda, parçacıklar mikron altı boyuttaysa Mie etkileri yine de mavi saçılmayı artırabilir, ancak genel renk değişimi bulanık ortamlara göre daha incedir.^[13] Birleşik Rayleigh-Mie etkileşimi net optik davranışı belirler: Saf suda, Rayleigh saçılması mavide (370-450 nm) toplam zayıflamanın yaklaşık %20-25’ini sağlayarak içsel mavi tonları oluşturmak için soğurmayı tamamlarken; bulanık suda, Mie hakimiyeti saçılmayı nötr veya ileriye dönük desenlere kaydırarak dalga boyu seçiciliğini seyreltir.^[11] Bu mekanistik ayrım, parçacık boyutunun dalga boyuna duyarlı (Rayleigh) rejimden daha izotropik (Mie) saçılma rejimlerine geçişi nasıl yönettiğini vurgular.^[14]

Doğal Ortamlarda Renk

Okyanuslar ve Denizler

Okyanusların ve denizlerin yüzeyi, Dünya atmosferindeki daha kısa mavi dalga boylarının Rayleigh saçılmasından kaynaklanan dağınık gök ışığının yansıması nedeniyle sıklıkla camgöbeği görünür. Bu yansıma, suyun mavi gökyüzü için bir ayna görevi görerek arayüzdeki camgöbeği tonunu artırdığı sakin koşullarda özellikle belirgindir.^[15]

Güneş ışığı su sütununun derinliklerine nüfuz ettikçe, karakteristik derin mavi renk, saf deniz suyunun daha uzun kırmızı dalga boylarını tercihen soğurmasından kaynaklanır; bu, ilk 10-20 metrede hızla gerçekleşirken, mavi ışık daha az zayıflama ile berrak suda 200 metreye veya daha fazlasına kadar çok daha derinlere nüfuz eder. Kıyı bölgelerinde, fitoplankton kaynaklı klorofilin varlığı, kırmızı ışığı soğurarak ve yeşil bir bileşen katarak genel tonu mavi-yeşile kaydırarak bunu daha da değiştirir. Fitoplanktonlar bu etkiyi, fotosentez sırasında öncelikle kırmızı ve sarı dalga boylarını soğurarak ve böylece mavi-yeşil ışığı sudan geçirerek elde ederler.^[16]^[17]^[18]

Tropikal ve kutup okyanusları arasındaki su berraklığındaki değişim, algılanan renk yoğunluğunu etkiler; daha düşük partikül ve fitoplankton konsantrasyonlarına sahip tropikal sular, azalan saçılma nedeniyle daha derin, daha canlı bir mavi sergiler. Bu ortamlardaki ışık zayıflaması, üstel bozunma denklemini izler:

$$ I(z) = I_0 e^{-K_d z} $$

Burada I(z), z derinliğindeki ışık yoğunluğu, I₀ yüzey yoğunluğu ve K_d, su berraklığına bağlı olarak mavi ışık için 0.02 ile 0.2 m⁻¹ arasında değişen dağınık zayıflama katsayısıdır. Örneğin, Sargasso Denizi’nin yoğun mavisi, olağanüstü saflığından ve minimum partikül maddesinden kaynaklanırken, asılı tortuların kırmızımsı tonlar verdiği bulanık kıyı sularıyla tezat oluşturur.^[19]^[20]^[21]

Göller, Nehirler ve Buzullar

Tatlı su göllerinde renk değişimleri büyük ölçüde besin seviyeleri ve berraklık tarafından belirlenir. Düşük besin konsantrasyonları ile karakterize edilen oligotrofik göller, sularının derinliği ve şeffaflığı nedeniyle çarpıcı bir mavi ton sergiler; burada ışık penetrasyonu, daha kısa mavi dalga boylarını saçarken daha uzun dalga boylarının seçici olarak soğurulmasına izin verir.^[22] Örneğin, dünyanın en derin ve en berrak göllerinden biri olan Rusya’daki Baykal Gölü, saf su sütunlarındaki saçılmadan kaynaklanan canlı mavi görünümünü artıran 30 metreyi aşan görüş derinliklerine ulaşır.^[23] Buna karşılık, daha yüksek besin yüküne sahip ötrofik göller, bol miktarda alg büyümesini ve tortu birikimini destekler; bu da klorofil pigmentlerinden yeşil tonlar veya organik madde ve asılı parçacıklardan kahverengi tonlar oluşmasına neden olur.^[22]^[24]

Nehirler, kapalı göl sistemlerinden belirgin şekilde farklılaşarak, akış dinamikleri ve karasal girdilerden etkilenen renkler sergiler. Amazon Havzası’ndakiler gibi bulanık nehirler, And Dağları erozyonundan kaynaklanan ağır asılı mil yükleri taşır ve ışık penetrasyonunu azaltıp sucul habitatları değiştiren “beyaz su” olarak bilinen sarımsı-kahverengi veya süt beyazı bir görünüm verir.^[25]^[26] Kar erimesi veya minimum tortulu kaynaklarla beslenen berrak dağ akıntıları, sığ ve hızlı akışlarda saf suyun doğal saçılma özellikleri nedeniyle genellikle mavi-yeşil görünür.^[22]

Buzullar, yoğun buz oluşumlarında derin mavi tonların ortaya çıktığı su renginin benzersiz bir donmuş tezahürünü sunar. Ardışık kar katmanları zamanla sıkıştıkça hava kabarcıkları dışarı atılır ve kristal yapı içindeki çoklu yollardan mavi dalga boylarını iletip dahili olarak yansıtırken kırmızı ve sarı ışığı tercihen soğuran kabarcıksız bir buz oluşturur.^[27] Bu, hapsolmuş hava cepleri tarafından dağınık saçılma nedeniyle beyaz kalan yüzey karıyla tezat oluşturur. Mavi rengin yoğunluğu 10 metreden fazla buz kalınlığıyla güçlenir, çünkü daha uzun ışık yolları seçici soğurmayı artırır; örneğin, Arjantin’deki Perito Moreno Buzulu, buz derinliklerinin 170 metreye ulaştığı daha kalın ön bölümlerinde bu derin maviyi sergiler.^[27]^[28]

Mevsimsel dinamikler, buzul göllerinde ve dışa akış nehirlerinde renkleri daha da modüle eder. Bahar erimesi sırasında artan akış, alttaki berraklığı gizleyen ve sezonun ilerleyen dönemlerinde tortulaşma gerçekleşene kadar devam eden gri veya sütlü tonlar veren buzul unu (ince öğütülmüş kaya mili) getirir.^[29]^[30]

İnsan ve Çevre Etkileri

Safsızlıklar, Kirleticiler ve Biyolojik Faktörler

Safsızlıklar ve kirleticiler, saçılmanın öncelikle moleküler etkileşimlerden kaynaklandığı saf suyun içsel özelliklerinden sapan şekillerde ışığı soğuran veya saçan maddeler ekleyerek suyun rengini önemli ölçüde değiştirir. Çürüyen bitki örtüsünden türetilen hümik ve fulvik asitler gibi çözünmüş organik maddeler, suya sarı-kahverengi bir ton vererek genellikle bataklık göllerinde ve turbalık akıntılarında gözlemlenen karakteristik “çay rengi” görünümle sonuçlanır. Bu bileşikler, ışığı mavi ve ultraviyole spektrumunda soğurarak, sarımsı ila kahverengimsi görünen daha uzun dalga boylarının iletimini artırır. Örneğin, distrofik göllerde, yüksek hümik madde konsantrasyonları su berraklığını azaltan derin bir kahverengi renklenme yaratır. Benzer şekilde, demir açısından zengin minerallerin oksidasyonu yoluyla oluşan çözünmüş demir oksitler, ferrik iyonlar kırmızı ışığı saçan hidratlı oksitlere çökeldiğinden, etkilenen sularda kırmızımsı veya paslı tonlar üretir.^[31]^[32]^[33]^[34]^[35]

Toprak erozyonundan kaynaklanan kil ve mil dahil olmak üzere asılı partiküller, bulanıklığı artırarak ve güçlü seçici soğurma olmaksızın görünür spektrum boyunca ışığı saçarak gri veya çamurlu bir görünüme katkıda bulunur. Bu dağınık saçılma, şeffaflığı azaltır ve şiddetli yağışlar veya tarımsal akış sırasında nehirlerde yaygın olarak görülen opak, tortu yüklü bir görünüm verir. Endüstriyel kirleticiler bu etkileri daha da kötüleştirir; örneğin, madencilik veya üretim deşarjlarından kaynaklanan bakır iyonları, bakırın organik ligandlar veya karbonatlarla reaksiyona girdiği kirlenmiş akarsularda gözlemlendiği gibi, suyu yeşilimsi renge boyayan mavi-yeşil kompleksler veya çökeltiler oluşturur.^[36]^[37]^[38]^[39]

Biyolojik faktörler, özellikle mikrobiyal aktivite, pigmentasyon ve alg patlamaları yoluyla su rengini çarpıcı bir şekilde değiştirebilir. Yeşil algler gibi klorofil içeren fitoplanktonların hakim olduğu alg patlamaları canlı bir şekilde yeşil görünür çünkü klorofil-a, yaklaşık 430 nm (mavi) ve 660 nm’de (kırmızı) güçlü bir şekilde soğurma yaparken 550 nm civarındaki yeşil dalga boylarını iletir ve yansıtır. Buna karşılık, Florida Körfez Kıyısı’ndaki Karenia brevis gibi dinoflagellatların neden olduğu kırmızı gelgitler (red tides), mavi-yeşil ışığı soğuran peridinin pigmenti nedeniyle kırmızımsı-kahverengi renklenmeler üretir; 2021’den 2025’e kadar süren kalıcı olaylar da dahil olmak üzere 2020’lerdeki patlamalar, yaygın balık ölümlerine ve turizm ve balıkçılık gelirlerinde milyonları aşan ekonomik kayıplara yol açmıştır. Mor tonlar, kızılötesi ve yeşil bölgelerde soğurma yapan bakteriyoklorofil ve karotenoidler içeren Rhodobacter ve Rhodopseudomonas cinslerindekiler gibi fototrof mor kükürt olmayan bakterilerin oluşturduğu bakteriyel örtülerden kaynaklanır ve mor ışığı yansıtır; bu örtüler atık su hendeklerinde ve aşırı tuzlu ortamlarda belgelenmiş olup pembe-mor yüzey katmanları yaratır. Çin’deki Yangtze gibi nehirlerdeki ağır metal kirliliği, endüstriyel atıklardan kaynaklanan demir ve krom bileşikleri yoluyla turuncu tonları daha da yoğunlaştırarak yerel su estetiğini ve ekolojisini değiştirebilir.^[40]^[41]^[42]^[43]^[44]^[45]^[46]^[47]

İklim Değişikliğinin Su Rengi Üzerindeki Etkileri

İklim değişikliği; sıcaklık artışı, değişen yağış modelleri ve biyojeokimyasal kaymalar gibi mekanizmalar yoluyla dünya çapındaki su kütlelerinin rengini derinden değiştirerek, buzullardan okyanuslara ve nehirlere kadar sucul ortamlarda gözle görülür değişikliklere yol açmaktadır. Bu dönüşümler sadece ekolojik bozulmaları yansıtmakla kalmaz, aynı zamanda ısınmayı şiddetlendiren geri besleme döngüleri de yaratır. Örneğin, daha koyu su yüzeyleri daha fazla güneş radyasyonu soğurarak buz erimesini ve 2000’lerin başından beri uydu izlemelerinde gözlemlendiği gibi daha fazla renk değişimini hızlandırır.^[48]

Buzul bölgelerinde, artan sıcaklıklar nedeniyle geri çekilen buzlar, tonunu yoğun buz kristalleri içindeki ışık saçılmasından alan canlı mavi buzun maruziyetini azaltırken, kaya unu olarak bilinen ince mil parçacıklarıyla yüklü sütlü eriyik suyu akışını artırır. İlerleyen ve geri çekilen buzulların altında ana kayanın öğütülmesiyle üretilen bu buzul unu, eriyik suyunda asılı kalarak ışığın daha kısa dalga boylarını saçan bulanık, grimsi-beyaz veya opak bir görünüm yaratır ve genellikle buzul önü akarsularına ve göllerine sütlü turkuaz bir renk verir. Grönland’da buzul erimesi, rüzgarla taşınan kurum, toz ve buz yüzeylerinde çoğalan koyu pigmentli alglerin karartıcı etkileriyle birleşmiştir; bu durum yüzey albedosunu düşürür ve etkilenen bölgelerde erime oranlarını %13’e kadar artırır. Daha sıcak koşullarda gelişen bu algler, daha fazla güneş ışığı soğuran kahverengimsi biyofilmler oluşturarak, hızlanan erimenin alg büyümesi için daha fazla substratı açığa çıkardığı bir geri beslemeye katkıda bulunur.^[49]^[50]^[51]

Okyanus suları, pH seviyelerini düşüren ve uzaktan algılama verilerinde gözlemlenen mavi-yeşil tonlardan sorumlu fitoplankton topluluklarını bozan asitleşmenin neden olduğu renk değişimleri yaşamaktadır. Asitleşme, klorofil ve fotokoruyucu karotenoidler gibi fitoplankton pigment konsantrasyonlarını değiştirerek, tür kompozisyonu daha az pigmentli veya farklı şekilde soğuran taksonlara kaydıkça mavi-yeşil tonların canlılığını potansiyel olarak azaltır. Bu durum, okyanus renginin 2000 yılından bu yana daha yeşile doğru bir eğilim gösterdiği tropikal bölgelerde belirgindir ve fitoplanktonlarda azalmış kalsifikasyon dahil olmak üzere daha geniş ekosistem değişikliklerine işaret eder. Bu etkileri tamamlayan ve deniz ısı dalgaları tarafından tetiklenen yaygın mercan ağarması, resiflerin beyaz kalsiyum karbonat iskeletlerini açığa çıkararak kıyı suyu berraklığını ve rengini canlı mercanlardan soluk, tortu yüklü beyazlara keskin bir şekilde değiştirir. İklim ısınması altında giderek sıklaşan bu tür ağarma olayları, Mart 2025 itibarıyla küresel resiflerin %84’ünü etkileyerek resif ekosistemlerini görsel olarak dönüştürmüştür.^[52]^[48]^[53]^[54]

Daha sıcak yüzey sıcaklıkları, tatlı su sistemlerinde zararlı alg patlamalarının sıklığını ve yoğunluğunu artırarak, yoğun fitoplankton birikimleri nedeniyle gölleri ve kıyı sularını berrak mavilerden opak kırmızılara, yeşillere veya kahverengilere dönüştürmektedir. Göllerin halihazırda %5,0 ile küresel olarak en yüksek medyan yıllık patlama sıklığını sergilediği Avrupa’da, iklim kaynaklı ısınma ötrofikasyonu yoğunlaştırmış; 2023 ve 2024 yıllarında Konstanz Gölü ve Baltık Denizi girişleri gibi büyük su kütlelerini etkileyen önemli olaylarda, uzun süreli ısı altında siyanobakteriyel patlamalar ve yeşil örtüler çoğalmıştır. Gözlemlenen eğilimler, patlama sıklığının son yirmi yılda (2003–2022) özellikle ılıman bölgelerde yıllık %1,8 arttığını göstermektedir.^[55]^[56]

Arktik’teki permafrostun çözülmesi, eski organik maddeleri ve mineralleri nehirlere taşıyarak, çözünmüş organik karbon (DOC) ve demir gibi metaller maruz kaldıkça oksitlendiğinden suların giderek kahverengileşmesine veya paslanmasına neden olmaktadır. Genellikle tanen açısından zengin olan bu salınan DOC, çay benzeri kahverengi bir ton verirken, demir çökeltileri paslı turuncu tonlar yaratır; bu durum, su berraklığının belirgin şekilde azaldığı 2010’lardan bu yana 75’ten fazla Alaska akarsuyunda görülmektedir. İklim modelleri, 2050 yılına kadar Arktik nehir ağlarında önemli bir kararma öngörmekte olup, erimeye karşı savunmasız havzalarda artan DOC ihracatı ışık penetrasyonunu ve sucul verimliliği değiştirecektir.^[57]^[58]

Bu renk değişiklikleri; ister buz üzerindeki alg filmlerinden, okyanuslardaki daha yeşil fitoplankton kaymalarından, isterse kahverengileşmiş nehirlerden kaynaklansın, daha koyu suların albedoyu düşürdüğü ve ısı soğurumunu artırdığı, böylece erimeyi ve ısınmayı daha da hızlandırdığı kritik geri besleme döngüleri oluşturur. 2000 yılından bu yana MODIS araçlarından yapılan uydu gözlemleri bu eğilimleri küresel olarak belgeleyerek, izlenen alanların %56’sında daha yeşil okyanus tonlarına doğru net bir kayma ve kutup ile boreal sularda artan bulanıklık olduğunu ortaya koymuş ve renk değişimlerinin iklim dinamiklerindeki artırıcı rolünün altını çizmiştir.^[59]^[48]

Ölçüm ve Kalite Değerlendirmesi

Renk Ölçekleri ve Standartları

Hazen veya APHA ölçeği olarak da bilinen Platin-Kobalt ölçeği, su dahil olmak üzere berrak sıvılardaki sarı-kahverengi renklenmeyi, potasyum kloroplatinat ve kobalt klorür referans çözeltisi kullanarak nicelendirir.^[60] Ölçek, 0 birimden (renksiz, damıtılmış suya eşdeğer) 500 birime (koyu sarı-kahverengi) kadar değişir ve her birim referans çözeltideki milyonda bir kısım platine karşılık gelir.^[61] 1892’de kimyager Allen Hazen tarafından tanıtılan bu ölçek, çözünmüş renklendiricileri değerlendirmek için görsel veya enstrümantal bir karşılaştırma sağlar.^[62] Hazen birimlerinin spektrofotometrik tespiti tipik olarak 455 nm’de absorbansın ölçülmesini içerir; burada birimler, referans standartlarla uyum sağlamak için numune seyreltmesi ayarlanarak, 1 cm’lik bir yol uzunluğu için absorbans değerinin yaklaşık 500 katı olarak hesaplanır.^[63]

Forel-Ule ölçeği, doğal su kütleleri için, özellikle oşinografide görsel bir sınıflandırma sunarak, 1’den (açık okyanus suyunun göstergesi olan çivit mavisi) 21’e (kıyı veya ötrofik suların tipik özelliği olan zeytin yeşili-kahverengi) kadar indeksler atar.^[64] 1890’da François-Alphonse Forel tarafından geliştirilen ve 1892’de Willi Ule tarafından genişletilen bu ölçek, doğal ışık altında su tonunu eşleştirmek için batık bir beyaz hedef (örneğin bir Secchi diski) üzerinden görüntülenen el tipi bir karşılaştırıcı disk kullanır.^[65] Bu ölçek, biyolojik ve partikül etkileri nedeniyle deniz rengindeki değişiklikleri izlemek için bir yüzyılı aşkın süredir devam eden tarihsel veri setleri ile su optiğinin uzun vadeli izlenmesini sağlamıştır.^[66]

Modern uygulamalarda, CIE L*a*b* renk uzayı, tristimulus değerlerinden türetilen açıklık (L*) ve kromatisite koordinatlarını (kırmızı-yeşil için a*, sarı-mavi için b*) temsil ederek hassas su rengi ölçümü için cihazdan bağımsız bir çerçeve sağlar.^[67] 1976’da Uluslararası Aydınlatma Komisyonu tarafından tanımlanan bu uzay, insan algısını yaklaştırır ve özellikle spektral geçirgenlik verilerini L*a*b* değerlerine dönüştürerek su örneklerindeki şeffaflığı nicelendirmek için kullanışlıdır; burada daha düşük b*, çözünmüş maddelerden kaynaklanan azalmış sarılığı gösterir.^[68] Bu tristimulus yaklaşımı, genellikle rengi saçılma etkilerinden izole etmek için soğurma spektrumlarıyla bütünleşerek cihazlar arasında standartlaştırılmış karşılaştırmalara izin verir.^[69]

Spektrofotometreler, doğru renk değerlendirmesi için gereklidir ve gerçek rengi (filtrelenmiş numunelerde ölçülen çözünmüş maddelerden) görünür renkten (filtrelenmemiş numunelerde asılı parçacıklar dahil toplam) ayırt eder.^[62] ISO 7887 standardı, görsel karşılaştırma (görünür renk için Yöntem A), optik enstrümantasyon (ham ve içilebilir suda gerçek renk için Yöntem B) ve platin-kobalt eşdeğerlerini hesaplamak için spektrofotometrik teknikler (436 nm, 525 nm ve 620 nm kullanarak Yöntem B; 410 nm’de Yöntem C) dahil olmak üzere su inceleme yöntemlerini ana hatlarıyla belirtir.^[70] Bu cihazlar, bulanıklığı gidermek için filtrasyondan sonra Hazen birimlerinde rapor edilen gerçek renk ile tekrarlanabilirliği sağlar.^[71]

Pratik uygulamalarda, şişelenmiş su standartları, içilebilir kaynaklar için ABD EPA ikincil düzenlemeleri ve Dünya Sağlık Örgütü yönergelerine göre estetik berraklığı sağlamak için rengi 15 Hazen biriminin altında sınırlar.^[72] 2020’lerdeki son gelişmeler, bu ölçekleri uzaktan algılama için uyarlamış; NASA’nın okyanus rengi programındakiler gibi uydular, küresel su tonu değişikliklerini ölçekli olarak izlemek için multispektral görüntülerden Forel-Ule indeksleri türetmiştir.^[73]

Su Kalitesi Göstergeleri

Su rengi, içilebilirlik ve çevre sağlığının değerlendirilmesi için bir vekil gösterge görevi görür; yüksek seviyeler genellikle hümik maddeler gibi çözünmüş organiklerin veya demir ve manganez gibi metallerin varlığına işaret eder. Dünya Sağlık Örgütü (WHO) yönergelerine göre, 15 gerçek renk birimini (TCU) aşan içme suyu çoğu tüketici için estetik açıdan kabul edilemezdir ve yüksek organik içerikten dezenfeksiyon yan ürünlerinin potansiyel oluşumu dahil olmak üzere altta yatan kirlenme risklerini gösterebilir. Ancak, görünür rengin olmaması güvenliği garanti etmez, çünkü berrak su yine de tek başına görme yoluyla tespit edilemeyen zararlı patojenler veya kimyasal kirleticiler içerebilir.^[74]

Su arıtımında filtrasyon, görünür renge katkıda bulunan partikül maddeyi etkili bir şekilde giderirken, şap veya demir klorür gibi maddeler kullanan pıhtılaştırma (koagülasyon) süreçleri, organik maddeleri ve metalleri çökerten floklar oluşturarak çözünmüş renklendiricileri hedefler. WHO, içilebilir su için renk seviyelerini 15 TCU’nun altına düşürmek amacıyla bu geleneksel yöntemlerin optimize edilmesini, genellikle kalıcı organik tonlar için havalandırma veya aktif karbon ile desteklenmesini önerir. Örneğin, pH 4.5–5.5’te pıhtılaştırma, hümik maddeler açısından zengin yüzey sularında renk azaltımını artırır.^[74]^[75]

İçme suyundaki belirli renkler, konsantrasyona bağlı olarak belirli sağlık riskleri oluşturur. Demir veya manganezden kaynaklanan kahverengimsi renk değişikliği, öncelikle manganez için 0.05 mg/L’lik EPA ikincil standardının üzerindeki seviyelerde lekelenme ve metalik tat gibi estetik sorunlara neden olur, ancak kronik maruziyetten kaynaklanan potansiyel sağlık etkileri akut toksisiteden ziyade 0.3 mg/L’lik yaşam boyu sağlık tavsiyesinin üzerinde ortaya çıkabilir.^[76]^[77] Buna karşılık, bakır korozyonundan kaynaklanan yeşilimsi tonlar, 1.3 mg/L’yi aşan seviyeleri gösterebilir ve bu da mide-bağırsak rahatsızlığına ve uzun vadeli karaciğer veya böbrek hasarına yol açabilir.^[76]

Düzenleyici izleme, genel kalite için ikincil standartlar olarak su rengini bulanıklığa bağlar. ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA), 15 renk birimlik uygulanamaz bir renk sınırı ve numunelerin %95’inde 1 nefelometrik bulanıklık biriminin (NTU) altında bulanıklık belirler; 5 NTU üzerinde aşım olmamalıdır, çünkü yüksek bulanıklık genellikle berraklığı ve mikrobiyal korumayı etkileyen renkli partiküllerle ilişkilidir. Önemli bir vaka, demir boru korozyonundan kaynaklanan kırmızımsı-kahverengi renk değişikliğinin daha geniş kurşun sızıntısına işaret ettiği Flint su krizidir (2014–günümüz); 2015 yılına kadar bölge sakini örneklerinde 104 μg/L’ye varan kurşun ve 30 μg/L’lik bir 90. persentil görülmüş ve bu durum federal müdahaleyi tetiklemiştir.^[76]^[78]^[79]

Faydasıns rağmen su rengi, ek duyusal ipuçları olmadan nitratlar gibi kokusuz kimyasalları veya mikrobiyal patojenleri tespit edemediği için bir kalite göstergesi olarak sınırlamalara sahiptir. 2025 itibarıyla uzaktan algılamadaki son gelişmeler, klorofil ve asılı katılar gibi kalite parametrelerini çıkarmak için uydu görüntüleri aracılığıyla su renginin gerçek zamanlı izlenmesini sağlayarak uzak veya bulanık sularda büyük ölçekli değerlendirmeleri iyileştirmektedir.^[80]

Kültürel ve Dilsel Yönler

Renk İsimleri ve Terminoloji

İngilizcede “aqua” terimi, 16. yüzyıldan beri bu rengi tanımlamak için kullanılan ve Latince su (aqua) kelimesinden türetilen, berrak suyu andıran açık mavi-yeşil bir tonu ifade eder.^[81] Benzer şekilde “turkuaz”, genellikle sığ kıyı sularında gözlemlenen yeşilimsi-mavi tonu ifade eder; bu isim, değerli taşın tropikal denizleri çağrıştıran deniz benzeri rengine atıfta bulunan Fransızca turquois (Türk taşı) kelimesinden gelir.^[82] “Kırmızı gelgit” (red tide) ifadesi, deniz ortamlarında bu fenomeni yakalamak için 20. yüzyılın başlarında türetilen bir terim olup, yoğun alg patlamalarının neden olduğu suyun kırmızımsı renk değişikliğini spesifik olarak tanımlar.^[83]

Diller arasında, su renkleri için terminoloji kültürel ve algısal nüansları yansıtır. Antik Yunancada, Homeros’un oinops pontos (şarap rengi deniz) sıfatı, kelimenin tam anlamıyla “şarap yüzlü deniz” anlamına gelir ve İlyada ve Odysseia‘da denizin derin, parıltılı niteliğini çağrıştırmak için defalarca kullanılan deyimsel bir ifadedir; muhtemelen edebi tondan ziyade seyreltilmemiş şarabın koyu kırmızısına veya mitolojik çağrışımlara atıfta bulunur.^[84] Galcede glas terimi, tarihsel olarak denizlerin, gökyüzünün ve bitki örtüsünün renklerine uygulanan mavi, yeşil ve gri tonları içeren geniş bir spektrumu kapsar ve modern İngilizceye kıyasla mavi-yeşil ayrımlarının daha az farklılaşmış bir görünümünü vurgular.^[85]

Bilimsel terminoloji, suyla ilgili renkler için genellikle doğal gözlemlerden yararlanan kesin terimler kullanır. “Camgöbeği” (Cyan), çıkarmalı karışımda birincil renk tonu olarak standartlaştırılmış parlak bir mavi-yeşil tonu belirtir. Canlı bir mavimsi yeşil olan “Viridian”, Latince viridis (yeşil) kelimesinden adlandırılmış ve 19. yüzyıldan beri pigment tanımlarında kullanılmıştır.^[86] Değerli taş terminolojisi de su renkleriyle bağlantılıdır; “akuamarin”, beril çeşidinin soluk ila orta mavisini tanımlar, saf okyanus suyunun berraklığını çağrıştırır ve isim Latince kökler olan aqua (su) ve marina (denize ait) kelimelerini birleştirir.^[87]

Su rengi terminolojisinin evrimi, Michel-Eugène Chevreul gibi akademisyenlerin 1839 tarihli uyum ve kontrast ilkeleri aracılığıyla, temel birincil renklerin ötesindeki tonları kategorize ederek, sulu tonlar da dahil olmak üzere doğal fenomenlerdeki ince renkleri ayırt ettiği 19. yüzyıl sistematik renk teorisiyle ilerlemiştir.^[88] Modern dijital bağlamlarda bu tonlar, camgöbeği için #00FFFF gibi RGB onaltılık kodlar kullanılarak temsil edilir ve bu da görsel medya ve simülasyonlarda su renklerinin hassas bir şekilde çoğaltılmasını kolaylaştırır.

Kültürel olarak Japon terminolojisi, huzuru simgeleyen ve Edo döneminde akan suyun ince tonlarını yakalamak için geleneksel estetikte tanıtılan soluk bir mavi ton olan mizu-iro‘yu (su rengi) içerir.^[89] Kuzey Amerika’daki Dene gibi Yerli halklar arasında su terimleri genellikle mevsimsel değişimleri entegre eder; dilsel ifadeler nehir tonlarını bahar erimeleri veya yaz berraklığı gibi çevresel döngülere bağlar, ancak belirli renk sözlükleri lehçeye göre değişir ve izole edilmiş gölgeler yerine ekolojik bağlamı vurgular.^[90]

Tarihsel ve Kültürel Algılar

Antik Yunan edebiyatında deniz, Homeros tarafından İlyada ve Odysseia‘da ünlü bir şekilde “şarap rengi” olarak tanımlanmıştır; her iki destanda da 17 kez geçen bu ifade, bunun şiirsel bir gelenek mi, antik renk kelime dağarcığındaki algısal farklılıklar mı yoksa belirli aydınlatma koşulları altında denizin gerçek gözlemleri mi olduğu konusunda akademisyenler arasında tartışmalara yol açmıştır.^[84] Benzer şekilde, Antik Mısır sanatında Nil Nehri, nehir tanrısı Hapi’nin bu yeşil canlılığı somutlaştırdığı mezar resimlerinde ve tapınak kabartmalarında görüldüğü gibi, doğurganlığı, yeniden doğuşu ve yıllık sellerden gelen hayat veren mili simgeleyen yeşil tonlarla tasvir edilmiştir.^[91]

17. yüzyıla gelindiğinde, Robert Boyle ve Robert Hooke gibi doğa filozoflarınınkiler gibi erken bilimsel deneyler, tuzlu çözeltilerle reaksiyonlar yoluyla sıvılardaki renklerin doğasını araştırmaya başladı.^[92]

19. ve 20. yüzyılın başlarında, Claude Monet gibi Empresyonist sanatçılar, atmosferik derinliği ve geçiciliği iletmek için kobalt ve ultramarini harmanlayarak, gökyüzünü ve ışığı yansıtan gölet yüzeyini çağrıştırmak için pigmentleri katmanlaştırdığı Nilüferler gibi seriler aracılığıyla sudaki değişen mavileri yakaladılar.^[93] Kültürel olarak mavi su, Hinduizm’de saflığı sembolize ediyordu; Vişnu gibi ilahi figürlerle ve suları ruhsal temizlik ve sonsuz yenilenme için saygı gören, genellikle safsızlıkları yıkamak için ritüellerde çağrılan kutsal Ganj ile ilişkilendirildi.^[94]

Modern medya, turkuaz lagünlerin kaçışı ve ütopyayı temsil ettiği Kumsal (2000) gibi filmlerde olduğu gibi, suyun kristal berraklığında mavi cennetler olduğu yönündeki pastoral algıları güçlendirdi ve ulaşılamaz uyumu sembolize etmek için okyanus dinginliği sinematik mecazlarından yararlandı.^[95] Amazon havzasındakiler gibi yerli topluluklar, yaklaşmakta olan seller veya mevsimsel değişimler için geleneksel sinyaller olarak su rengi değişikliklerinin (berraktan bulanığa) gözlemlerini uzun zamandır entegre ederek sürdürülebilir uygulamalara ve kaynak yönetimine rehberlik etmektedir.^[96]

21. yüzyılda, kirlilik konusundaki artan farkındalık bu algıları yeniden şekillendirdi; 2020’lerdeki aktivizm, kurumsal ihmali vurgulamak ve daha temiz ekosistemleri savunmak için “kirli suyun” (bulanık ve rengi bozulmuş nehirlerin) sosyal medya görsellerinden yararlandı; bu durum, Friends of the Earth gibi kuruluşların kentsel su yollarındaki kanalizasyon deşarjlarını hedef alan kampanyalarında görülmektedir.^[97]