Anlatı derlemesi incelemesi

Derin Deniz Madenciliğinin Gelişimi ve Çevresel Etkileri Üzerine Bir Derleme

Karada yer alan mineral kaynaklarının küresel sanayileşme ve yüksek tüketim oranları nedeniyle hızla tükenmesi, kamu otoritelerini ve araştırmacıları alternatif kaynak olarak derin deniz madenciliğine yöneltmiştir.

Makalenin anahtar kelimeleri

Yazar: Wen Yao et al.
Yayın: Frontiers in Marine Science
Tarih: 2025-05-26
DOI: 10.3389/fmars.2025.1598584

Makalenin Kapsamı ve Akademik İçeriği

Küresel sanayileşme ve teknolojik gelişmeler, karasal maden rezervlerinin hızla tükenmesine yol açarken modern toplumların yüksek metal ihtiyacı gözleri okyanus tabanlarına çevirmiştir. Dünya yüzeyinin yaklaşık yüzde yetmişini kaplayan okyanuslar; polimetalik nodüller, masif sülfitler ve kobaltça zengin kabuklar şeklinde muazzam bir mineral rezervi barındırmaktadır. Örneğin Pasifik Okyanusu'ndaki Clarion-Clipperton Bölgesi'nde yer alan polimetalik nodül rezervlerinin karasal rezervlerin beş ila ten katı büyüklükte olduğu tahmin edilmektedir. Bununla birlikte, 4.000 ila 6.500 metre arasındaki derin deniz ekosistemleri yüksek biyolojik çeşitliliğe, karmaşık ekolojik ilişkilere ve oldukça hassas bentik habitatlara sahiptir. Karbon tutulumu ve besin döngüsü gibi kritik ekosistem hizmetleri sunan bu ortamlar, madencilik faaliyetlerinin oluşturacağı fiziksel ve kimyasal bozunmalara karşı son derece savunmasızdır. Bu durum, derin deniz madenciliğinin endüstriyel boyut kazanması sürecinde çevresel sürdürülebilirliğin ve ekolojik dengelerin korunmasının en temel belirleyici faktör haline gelmesine neden olmuştur.

Bu derleme çalışması, derin deniz madenciliği alanındaki mevcut teknolojik gelişmeleri ve bu faaliyetlerin deniz ekosistemleri üzerindeki çok boyutlu çevresel etkilerini kapsamlı bir literatür taraması aracılığıyla sentezlemeyi amaçlamaktadır. Araştırmacılar, Web of Science Core Collection veritabanı üzerinden 1 Ocak 1971 ile 31 Aralık 2024 tarihleri arasında yayımlanan bibliyografik verileri inceleyerek konunun tarihsel gelişim trendlerini ortaya koymuştur. İncelemede, üç temel derin deniz mineral kaynağının jeolojik dağılımları ve geçirdiği teknolojik evrim çözümlenmiştir. Derin deniz madencilik sistemleri; su altı toplama aracı, hidrolik veya pnömatik boru hattı kaldırma sistemi ve yüzey destek platformu olmak üzere üç ana bileşen altında teknik olarak sınıflandırılmıştır. Ayrıca makalede, madencilik araçlarının yürüttüğü kazma, parçalama ve toplama işlemlerinin yanı sıra yüzey gemilerinden geri salınan atık suların deniz tabanı, su kolonu ve deniz yüzeyi katmanlarında yarattığı etkiler sistematik bir yapı içinde incelenmiştir.

Derlenen veriler ve saha deneylerinin sonuçları, derin deniz madenciliğinin okyanus ekosisteminde derin ve kalıcı izler bıraktığını göstermektedir. Deniz tabanında hareket eden Paletli veya çekilen madencilik araçları, doğrudan mekanik ezme ve sıyırma yoluyla süngerler ve mercanlar gibi sesil bentik canlıların ölümüne yol açmakta, nodüllere tutunarak yaşayan türlerin yaşam alanlarını yok etmektedir. 1989 yılında gerçekleştirilen DISCOL simülasyon deneyinin yapıldığı alan yirmi altı yıl sonra yeniden incelendiğinde, araç izlerinin halen silinmediği ve biyolojik çeşitliliğin bozulmamış komşu alanlara kıyasla belirgin şekilde düşük kaldığı tespit edilmiştir. İkinci temel bulgu, araçların ve kaldırma sistemlerinin oluşturduğu su altı tortu bulutları ve gürültü kirliliğidir. Madencilik araçlarının oluşturduğu tortu bulutlarının tabandan metrelerce yukarıya tırmandığı ve çökelme sürelerinin saatlerce sürerek süzücü canlıların solunum ve beslenme organlarını tıkadığı belirlenmiştir. Ayrıca operasyonel gürültü ve yapay ışıklandırma, deniz memelilerinin ve balıkların iletişim, yön bulma ve biyolüminesans davranışlarını ciddi şekilde aksatmaktadır.

Çalışmanın tartışma ve sonuç kısmında yayımlanan bulgular, Uluslararası Deniz Yatağı Otoritesi (ISA) tarafından yürütülen çevresel etki değerlendirmesi ve uyum izleme protokolleri çerçevesinde değerlendirilmiştir. Yazarlar, derin deniz madenciliğinin çevresel risklerini azaltmak için toplama araçlarının palet tasarımının optimize edilmesi, bulanıklığı hızla çöktürecek topaklaştırıcı kimyasalların kullanımı ve atık suların derin katmanlara geri deşarj edilmesi gibi teknik öneriler getirmektedir. Buna karşın, derin deniz ekosistemlerine ait temel ekolojik verilerin ve tür dağılımı bilgisinin henüz yetersiz olması, madencilik etkilerinin mekânsal ve zamansal boyutunu tam olarak öngörmeyi zorlaştırmaktadır. Literatür taramaları açısından bu çalışma, mühendislik yaklaşımları ile ekolojik koruma ilkelerini bir araya getirerek araştırmacılara derin deniz madenciliğinin risklerini bütüncül bir perspektifle analiz etme ve geleceğe yönelik saha izleme modelleri geliştirme konusunda güçlü bir kaynak sağlamaktadır.

Araştırmanın amacı

Bu derleme çalışmasının temel amacı, derin denizde bulunan üç ana mineral kaynağının türlerini ve coğrafi dağılımlarını, kullanılan madencilik sistemlerini ve bu faaliyetlerin deniz tabanı, su kolonu ve deniz yüzeyi üzerindeki olası çevresel risklerini bütüncül bir yaklaşımla incelemek ve gelecekteki araştırmalar ile sürdürülebilir endüstriyelleşme için yol haritası sunmaktır(Yao et al., 2025).

İnceleme ve modelleme yöntemi

Bu derleme çalışması, derin deniz mineral kaynaklarının türlerini, dağılımlarını ve madencilik teknolojilerini ele alırken, bunların bentik ve pelajik deniz ekosistemleri üzerindeki doğrudan ve dolaylı çevresel etkilerini bütüncül bir yaklaşımla sentezlemektedir. Çalışmada ayrıca Web of Science Core Collection veri tabanından elde edilen 9.650 bibliyografik kayıt analiz edilerek konunun tarihsel gelişim eğilimleri ortaya konmuştur(Yao et al., 2025).

Kuramsal ve kavramsal çerçeve

Çalışma, derin deniz ekosistemlerinin kırılganlığı ve ekosistem hizmetlerinin korunması ilkelerine dayanan sürdürülebilir kalkınma ve bütüncül çevresel etki değerlendirmesi kuramsal çerçevesine oturmaktadır. Birleşmiş Milletler Deniz Hukuku Sözleşmesi kapsamında derin deniz kaynaklarının insanlığın ortak mirası olduğu ilkesi ile koruma-kullanma dengesi kuramsal zemin olarak ele alınmaktadır.

Makalenin ele aldığı literatür

Derleme, 1971-2024 yılları arasında Web of Science veritabanında yayımlanmış deniz mineral kaynakları literatürünü, DISCOL gibi uzun süreli simülasyon deneylerini (Thiel vd., 2001; Sharma, 2011), bentik organizmalar üzerindeki fizyolojik ve habitat tahribatlarını (Vonnahme vd., 2020; Weaver vd., 2022) ve tortu bulutlarının su kolonundaki yayılım mekanizmalarını (Muñoz-Royo vd., 2022) inceleyen geniş bir literatür birikimini kapsamaktadır.

Araştırma Tasarımı

Evren veya inceleme alanı: 1971-2024 yılları arasında Web of Science Core Collection veri tabanında 'ocean mineral sources' anahtar kelimesi altında indekslenmiş 9.650 geçerli bibliyografik kayıt ve derin deniz madenciliği alanındaki mevcut literatür.
Örneklem veya araştırma materyali: Web of Science veri tabanından elde edilen 9.650 akademik yayın ve derin deniz madencilik teknolojileri ile bunların çevresel risklerini inceleyen öncül bilimsel araştırmalar.
Veri toplama süreci: Web of Science veri tabanında 'ocean mineral sources' anahtar kelimesiyle yapılan tarama ve derin deniz ekosistemleri, madencilik ekipmanları ve çevresel izleme planlarına ilişkin literatürün sistematik olarak derlenmesi.
Veri analiz yöntemi: Bibliyografik kayıtların yıllık yayın hacmine göre üç dönemsel evrede incelenmesi ve madencilik teknolojileri ile çevresel etkilerin (deniz tabanı, su kolonu, deniz yüzeyi) tematik olarak sentezlenmesi.

polimetalik nodüllermasif sülfitlerkobalt açısından zengin kabuklarboru hattı kaldırma sistemlerisediment plumes (tortu bulutları)gürültü ve ışık kirliliğiatık boşaltımı (tailings discharge)çevresel etki değerlendirmesi

Araştırmanın Bulguları

Polimetalik nodüller, Pasifik, Atlantik ve Hint Okyanuslarının 4.000 ila 6.500 metre derinliklerinde yer alan, Fe, Mn, Ni, Cu ve Co okyanus kaynaklı mineralleridir ve çok yavaş büyümektedirler(Yao et al., 2025).

Derin deniz madenciliğinde kullanılan boru hattı kaldırma sistemleri, su altı toplama sistemi, mineral kaldırma sistemi ve yüzey platformu olmak üzere üç temel bileşenden oluşmaktadır(Yao et al., 2025).

Çıkarılan her bir ton polimetalik nodül için okyanus tabanındaki yaklaşık 2,5 ila 5,5 ton sediment rahatsız edilerek askıda kalmakta ve çevre ekosistemde geniş çaplı tortu bulutları oluşturmaktadır(Yao et al., 2025).

Prototip nodül toplayıcı araçlarla yapılan saha denemeleri, madencilik faaliyetleri sonuçu oluşan tortu bulutlarının okyanus derinliklerinde hızla dağılmadığını ve saatler sonra bile tespit edilebildiğini göstermektedir(Yao et al., 2025).

Bulguların Tartışılması ve Araştırmanın Sonucu

Bulguların Yazarlar Tarafından Yorumlanışı

Derin deniz madenciliği faaliyetleri, okyanus tabanından mineral eldesi sürecinde kaçınılmaz olarak büyük miktarda sediment bozulmasına ve askıda katı madde oluşumuna yol açmaktadır. Çalışmada elde edilen veriler, özellikle polimetalik nodül çıkarma esnasında üretilen her ton cevher için okyanus tabanında tonlarca sedimentin harekete geçtiğini ve okyanus sularında asılı kaldığını net bir şekilde ortaya koymaktadır.

Okyanus tabanında askıda kalan bu sedimentler, maden toplama araçlarının hidrolik jetleri ve paletli mekanizmaları sebebiyle okyanus tabanının hemen üzerinde yoğun bir bulut katmanı oluşturmaktadır. Yazarlar, bu tortu bulutlarının okyanus akıntılarıyla taşınarak çok geniş alanlara yayıldığını, bentik filtre besleyicilerin solunum organlarını tıkadığını ve habitat kaybı yaratarak ekolojik çökmeye zemin hazırladığını açıklamaktadır.

Söz konusu ekolojik yıkım, geçmişte yürütülen DISCOL ve diğer bilimsel simülasyon deneylerinin sonuçlarıyla da paralellik göstermektedir. Literatürdeki çalışmalarla yapılan karşılaştırmalar, madencilik kaynaklı yapay bozulmaların ardından geçen onlarca yıla rağmen bentik toplulukların ve mikroorganizma popülasyonlarının eski canlılığına ve biyoçeşitlilik düzeyine geri dönmekte son derece yetersiz kaldığını doğrulamaktadır.

Gelecekte derin deniz madenciliğinin sürdürülebilir bir sanayiye dönüşebilmesi, yalnızca teknolojik verimliliğe değil, acne ekolojik etkilerin minimize edilmesine bağlıdır. Bu bağlamda, flokülant kullanımı gibi tortu çökelmesini hızlandırıcı kimyasal önlemlerin pratik uygulamalarının araştırılması ve derin deniz habitatlarına dair kapsamlı ekolojik referans veri tabanlarının acilen oluşturulması gerekmektedir.

Bulguların Önceki Araştırmalarla Karşılaştırılması

Yazarlar, Almanya'nın 1989'daki DISCOL deneyine atıfta bulunarak, yapay bozulmadan altı ay sonra bile askıda kalan katı maddelerin organizmaların organlarında biriktiğini ve sesil canlıların neredeyse tamamen yok olduğunu Sharma ve ark. (2001) bulgularıyla karşılaştırarak açıklamaktadır(Yao et al., 2025).

Makalede, çıkarılan her bir ton polimetalik nodül için okyanus tabanında askıda kalan 2,5 ila 5,5 ton tortunun çevresel yayılımı değerlendirilirken, Amos ve Roels (1977) tarafından ortaya konan klasik sediment taşınım tahminleriyle uyumlu sonuçlar tartışılmaktadır(Yao et al., 2025).

Sonuç Bölümünün Sunduğu Çıkarımlar

Yazarlar, derin deniz madenciliğinin sunduğu yüksek ekonomik potansiyele rağmen, bentik ekosistemlerdeki biyoçeşitlilik, biyokütle ve fonksiyonel çeşitliliğe dair temel referans verilerinin ciddi şekilde eksik olduğunu, bu eksikliğin madenciliğin yaratacağı mekansal ve zamansal ekolojik etkilerin doğru analiz edilmesini zorlaştırdığını belirterek, çevre dostu maden toplama araçlarının geliştirilmesini ve uzun vadeli in-situ izleme modellerinin kurulmasını önermektedir(Yao et al., 2025).

Literatür Taraması İçin Sunduğu Çerçeve

Bu çalışma, okyanus tabanindan mineral cikarma teknolojilerinin gelişimini ve bu süreçlerin deniz ekosistemleri üzerindeki doğrudan ve dolayli olumsuz etkilerini bütüncül bir yaklaşimla ele alan guncel bir derleme islevi gormektedir. Literatüre genellikle tekil madencilik yöntemleri ya da sınırli bölgesel ekolojik testler bazinda yapilan çalışmalari bir araya getirerek, polimetalik noduller, masif sulfitler ve kobaltca zengin kabuklarin kuresel dagilimlari ile bunlari cikarma tekniklerini karşılaştırmali bir bicimde sunar. Ayrıca deniz tabani, su kolonu ve deniz yuzeyindeki ekolojik bozulmalari farklı katmanlarda analiz ederek madencilik faaliyetlerinin cok boyutlu çevresel risklerini ortaya koyan sistematik bir sentez sunmaktadir.

Çalışma, önceki araştırmalarda ortaya konulan teknik madencilik parametreleri ile ekolojik verileri birlestirerek aralarindaki ilişkiyi genisletmektedir. Özellikle 1989 yilinda gerceklestirilen DISCOL gibi uzun donemli bilimsel bozulma simulasyonlarindan elde edilen tarihsel bulgulari, gunumuzun modern boru hattı kaldirma ve paletli kendinden tahrikli su alti toplama sistemlerinin yaratacagi yeni risklerle ilişkilendirmektedir. Önceki çalışmalarin daha cok derin deniz ekosistemindeki mikro-fauna üzerindeki etkilerine odaklandigi noktada, bu çalışma deniz memelileri ve baliklar üzerindeki gurultu ve yapay isik kirliligi gibi az çalışilmis antropojenik etkileri de entegre ederek literatürde kapsamli bir derinlesme sağlamaktadir.

Bu makale, Turk ve uluslararasi araştırmacilarin derin deniz madenciligi alanindaki teknolojik ve ekolojik literatüru hizli bir sekilde kavramasina katkı sağlamaktadir. Derleme, okyanus tabanindaki sediment bozulmasinin ve tortu bulutlarinin yayilma dinamiklerinin fiziksel ve kimyasal mekanizmalarini sematize ederek karmasik süreçleri anlasilir kilmaktadir. Ayrıca, Uluslararasi Deniz Yatagi Otoritesi tarafindan hazirlanan taslak düzenlemeler ile Birlesmis Milletler Deniz Hukuku Sozlesmesi çerçevesindeki yasal yukumlulukleri ve çevresel etki değerlendirme süreçlerini sentezleyerek, araştırmacilara teknik, hukuki ve ekolojik boyutlari bir arada sunan kapsamli bir referans kaynagi sunmaktadir.

Kaynakça

Sharma, R., Nagender Nath, B., Parthiban, G., and Jai Sankar, S. (2001). Sediment redistribution during simulated benthic disturbance and its implications on deep seabed mining. Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, 48(17-18), 3363-3380. https://doi.org/10.1016/S0967-0645(01)00046-7
Amos, A. F., and Roels, O. A. (1977). Environment aspects of manganese nodule mining. Marine Policy, 1(2), 156-163. https://doi.org/10.1016/0308-597X(77)90050-1

Tez ve Makale Araştırmalarında Kullanım

Makalenin doğrulanmış yöntemi, bulguları ve kuramsal çerçevesi; tez ve makale çalışmalarında kullanılacağı bölümle birlikte aşağıdaki üç araştırma taslağına dönüştürülmüştür.

Tez veya makalede kullanım · literatüre-review

Derin deniz madenciligi faaliyetleri okyanus tabaninda genis capli habitat tahribatına ve tortu bulutlarinin olusmasina neden olarak bentik ekosistemlerin yapisini geri dondurulemez bicimde bozmaktadir.

Bu makale, okyanus tabanindaki paletli kendinden tahrikli araclarin ve hidrolik jetlerin sedimentleri nasıl harekete gecirdigini ve bu tortu bulutlarinin filtre besleyiciler üzerindeki tikanma etkilerini açıklamak için literatür taramasi bolumunde birincil kaynak olarak kullanılabilir(Yao et al., 2025).

Derin Deniz Polimetalik Nodul Madenciligi Tortu Bulutlarinin Dagilim Dinamiklerinin Bilgisayarli Akiskanlar Mekanigi ile Modellenmesi

Araştırma sorusu: Paletli kendinden tahrikli su alti toplama araclarinin farklı ilerleme hizlari ve hidrolik jet basinclari altinda okyanus tabaninda oluşturdugu tortu bulutlarinin mekansal ve zamansal dagilim modelleri nasıldir?
Yöntem taslağı: Çalışmada bilgisayarli akiskanlar mekanigi simülasyon yazilimlari kullanılarak okyanus tabanindaki sedimentlerin yoğunluk ve tane boyutu parametreleri tanımlanacaktir. Arac hizlari ve jet basinclari bagimsiz değişkenler olarak atanacak, tortu bulutunun uc boyutlu yayılımi ve cokelme sureleri sayisal analiz yöntemleriyle çözümlenecektir. Örneklem boyutu veri doygunluguna gore simule edilecektir.

Makaleyle bağlantısı: Yazarlar, madencilik araclarinin hareket ve hidrolik toplama yöntemlerinin farklı miktarlarda sediment bulutu oluşturduğunu, ancak bu plume yapilarinin okyanus akintilariyla yayilma mekanizmalarinin ve zamansal değişimlerinin hala tam olarak cozulemedigini ve sayisal simülasyonlarla desteklenmesi gerektigini belirtmislerdir(Yao et al., 2025).

Tez veya makalede kullanım · Kavramsal çerçeve

Maden cikarma sonrasi gerceklestirilen desarj islemleri, deniz suyu sicakligini, tuzlulugunu ve cozunmus oksijen miktarini değiştirerek pelajik ekosistemlerde termoklin tabakasi dönüşumlerine yol acmaktadir.

Tezin kavramsal çerçevesinde derin deniz madenciliginin orta su ve yuzey ekosistemleri üzerindeki fizikokimyasal etkilerini modellemek amaciyla bu çalışmanın sundugu verilerden yararlanilabilir(Yao et al., 2025).

Derin Deniz Tortu Bulutlarinin Cokelme Hizini Artirmak Amaciyla Kullanılacak Organik Flokulantlarin Çevresel Toksisite Analizi

Araştırma sorusu: Tortu bulutlarinin hizli cokelmesini sağlamak için önerilen farklı organik flokulant konsantrasyonlarinin derin deniz model bentik organizmalari üzerindeki akut toksisite sınırlari nelerdir?
Yöntem taslağı: Laboratuvarda kontrollu hiperbarik kosullar altinda oluşturulan akvaryum ortamlarinda, derin deniz sediment suspansiyonlarina farklı organik flokulantlar ilave edilecektir. Belirlenen model bentik kabuklular ve yumusakcalar üzerindeki LC50 degerleri ve solunum organlarindaki tikanma duzeyleri histolojik ve biyokimyasal analizlerle incelenecektir. Örneklem buyuklugu guc analizi ile belirlenecektir.

Makaleyle bağlantısı: Yazarlar, tortu bulutlarinin yayılımini engellemek amaciyla kimyasal flokulant kullaniminin laboratuvar simulasyonlarinda basarili sonuçlar verdigini ancak bunlarin gercek derin deniz ekosistemlerinde yaratacagi ikincil çevresel toksisite etkilerinin kapsamli bir sekilde incelenmesi gerektigini belirtmislerdir(Yao et al., 2025).

Tez veya makalede kullanım · Tartışma

Derin deniz ekosistemlerinde gerceklestirilen yapay müdahalelerin ve sediment bozulmalarinin ardindan bentik mikroorganizma ve fauna topluluklarinin toparlanma süreçi onlarca yili bulmaktadir.

Tezin tartisma bolumunde, madencilik sonrasi ekolojik toparlanma hizi tartisilirken DISCOL deneyinin 26 yil sonraki bulgularını sunan bu çalışmanın verileriyle ampirik karşılaştırmalar yapilabilir(Yao et al., 2025).

Gurultu ve Yapay Isik Kirliliginin Derin Deniz Pelajik ve Bentik Turleri Üzerindeki Davranışsal Etkilerinin Izlenmesi

Araştırma sorusu: Derin deniz madencilik gemileri ve boru hattı kaldirma sistemlerinin urettigi düşük frekansli yapay gurultu ve yüksek yoğunluklu yapay isik, pelajik deniz memelilerinin ve bentik karideslerin dikey goc ve iletisim davranışlarini nasıl etkilemektedir?
Yöntem taslağı: Sınırli bir pilot sahada, uzaktan kumandali su alti araclari ve akustik izleme istasyonlari kurularak madencilik faaliyetini simüle eden yapay ses ve yapay isik kaynaklari konuslandirilacaktir. Canlilarin kacinma reaksiyonlari, dikey goc hareketleri ve biyoluminesans değişimleri yüksek hassasiyetli kameralar ve hidrofonlar aracıligiyla gozlemlenip istatistiksel olarak analiz edilecektir. Deneyler ampirik gozlemsel desende yurutulecektir.

Makaleyle bağlantısı: Yazarlar, madencilik araclarinin ve gemilerinin urettigi sürekli antropojenik gurultu ile yüksek yoğunluklu isigin, canlilarin iletisim, yon bulma ve dikey goc fonksiyonlarini bozdugunu, ancak bu gurultu ve isik kirliliginin baliklar ve omurgasizlar üzerindeki etkilerine dair literatürde derin bir bilgi boslugu bulundugunu vurgulamistir(Yao et al., 2025).