BÖLÜM 3. EMİSYON ENVANTERİ VE KOCAELİ İLİ İÇİN YAPILAN
3.1. Emisyon Envanteri
Hava kirliliğinin belirlenmesi ve kontrolünde, kirletici türlerinin ve bunların emisyonlarının bilinmesi gereklidir. Kirletici kaynakların atmosfere birim zamanda verdiği kirletici miktarı olarak tanımlanan emisyon; atmosferdeki kimyasal reaksiyonlardan, meteorolojik ve topografik koşullara kadar çeşitli faktörlerden etkilenir. Bir bölgede kirletici kaynakların hava kirlenmesine katkılarının belirlenmesi amacıyla bu kaynaklarla ilgili bilgilerin ve emisyon değerlerinin sistematik bir şekilde toplanması ve değerlendirilmesine emisyon envanteri denir. Emisyon envanterinin yapısını kirletici kaynaklar ve bunların neden olduğu kirlilik miktarları oluşturur. Kirlilik miktarları belirlenirken kirletici kaynağa ait pek çok bilgilerden yararlanılır. Kirletici kaynak sayısı, coğrafi dağılımı, proses türü, hammadde türü, yakıt türü ve sarfiyatı, kullandığı hava kirliliği kontrol teknolojisi gibi.
Emisyon envanteri hazırlama çalışmaları uzun vadeli çalışmalardır ve genellikle küresel, bölgesel ve yerel olmak üzere üç farklı ölçekteki bölgelerde gerçekleştirilmektedir. Genellikle birkaç ülkeyi veya bir kıtayı içine alacak büyüklükteki coğrafi alanları kapsayan emisyon envanterleri, küresel ölçekte hazırlanan emisyon envanterlerdir. Bölgesel ölçekteki emisyon envanterleri, adlarından da anlaşılacağı gibi genellikle hava kirliliği potansiyeli bakımından önemli bir bölgeyi, hatta tüm bir ülkeyi kapsayabilir. Emisyon envanterleri için en küçük ölçek ise yerel ölçektir ve genellikle küçük endüstriyel alanları veya kentleri kapsar.
Emisyon envanterleri sürekli güncel tutulan çalışmalardır. Yeni veriler elde edildikçe, mevcut envantere hemen ilave edilir ve envanter bu son değişikliğe göre güncel tutulur. Aksi taktirde envanter, kısa bir süre içinde geçerliliğini kaybeder.
3.1.2. Bir emisyon envanterinin hazırlanma aşamaları
Literatürde hangi ölçekte olursa olsun bir emisyon envanterinin dört ana aşamada hazırlandığı ifade edilmektedir. Bunlar sırasıyla aşağıda anlatılmıştır.
3.1.2.1. Planlama
Tüm planlama işlemlerinin gerçekleştiği bu aşamada çalışmayı gerçekleştirecek olan araştırıcı kurum veya kişi öncelikle envanteri hangi amaçla hazırlayacağına karar verir. Karardan sonra çalışmanın amacına bağlı olarak envanterin kapsayacağı coğrafi alan, içereceği kirletici ve kirletici kaynak türleri belirlenir. Elde edilen sonuçların nasıl kullanılacağı ve hangi düzende sunulacağı bu aşamada planlanır.
3.1.2.2. Veri toplama
Emisyon envanterlerinin kalitesi, kirletici kaynaklar hakkında toplanan bilgilerin miktarı ile doğru orantılıdır. Bu yüzden, envanter çalışmalarında kirletici kaynaklar hakkında mümkün olduğunca çok ve detaylı bilgi toplanmalıdır. Emisyon envanterlerinde genelde kirletici kaynaklar üç grupta toplanır. Bunlar:
Noktasal kaynaklar (genellikle sanayiler),
Alansal kaynaklar (genellikle evsel ısınma),
Çizgisel kaynaklar (trafik)’dır.
3.1.2.3. Veri analizi ve emisyon tahmini
Bir önceki aşamada elde edilen ham veriler bu aşamada iyice analizlenerek emisyonların tahmininde kullanılacak bilgilere dönüştürülür ve daha sonra ifade edilecek metodlardan biri kullanılarak emisyon tahmini yapılır. Emisyon tahmini için
kullanılan en yaygın metod, bu çalışmada da uygulanan, emisyon faktörlerinin kullanılmasıdır. Emisyon faktörü üretmek zor bir iş olduğundan genellikle hazır veri tabanlarının kullanılması yoluna gidilmektedir. Böyle bir hazır veri tabanı kullanırken dikkat edilecek husus, bu veri bankasından temin edilen emisyon faktörlerinin güvenirliliğinin ve çalışmanın hazırlandığı bölge karakteristiklerini temsil edip etmediğinin tespit edilmesidir. Bu veri tabanının sürekli güncelleştiriliyor olması da aranan diğer bir özelliktir.
3.1.2.4. Rapor hazırlama
Bu aşamada elde edilen sonuçlar, planlama aşamasında belirlenen hedefler doğrultusunda sunulur. Envanter sonuçları yeterince açık ve çarpıcı olmalıdır.
3.1.3. Emisyon envanterlerinde emisyon tahmini
Emisyon envanterlerinde emisyonların tespiti üç yöntem ile yapılır.
Yerinde ölçüm,
Madde dengesi,
Emisyon faktörü yöntemleridir.
Ölçüm metodu, gelişmiş ekipman ve yüksek maliyet gerektirdiğinden uygulamada her zaman mümkün olmayabilir. Özellikle ülkemizdeki ekipman ve deneyimli eleman sayısı gözönüne alındığında, her kirletici kaynakta birebir ölçüm yapmak olanaksızdır. Bu durumlarda kullanılabilecek en iyi yöntem emisyon faktörleridir. Emisyon faktörü, her ne kadar madde dengesi yönetimini esas alsa da birtakım hazır rakamlardan oluşması, kullanımını diğer yöntemlere oranla üstün ve kolay kılmaktadır (Ölmez, 1998; Argün, 2000).
Emisyon envanteri çalışmaları genelde emisyon faktörlerinin belirlenmesi, dönüştürülmesi ve kullanılması yoluyla sürdürülür. Bu bakımdan emisyon
faktörlerinin doğruluğu ile doğrudan ilgilidir. Dolayısı ile envanter çalışmalarının ağırlık merkezini, emisyon faktörlerinin oluşturulması teşkil eder (Tünay ve Alp, 1995).
Emisyonların öngörülmesinde kullanılan genel formül:
Emisyon = Eylem x Emisyon Faktörü x (1-Kontrol Düzeyi) (3.1)
şeklindedir (Placet et al., 2000).
3.1.3.1. Emisyon faktörleri
Emisyon faktörleri, yanan yakıtın kütlesi başına (mass-based) ya da yapılan faaliyet başına (task-based) oluşan kirletici miktarı olarak tanımlanır. Mass-based emisyon faktörü birimi kg/ton ya da kg/m3’tür. Task-based emisyon faktörü birimi ise işin tanımına bağlıdır. Örneğin, bir güç tesisi tarafından enerji üretimi söz konusu ise, emisyon faktörü birimi g/MJ’dur. Ya da bir araç tarafından mesafe almak söz konusu ise bu durumda emisyon faktörü birimi g/km’dir (Nurrahim and Sakugawa, 2004; Romano et al., 2004; Mitra et al., 2002; Zhang and Morawska, 2002). Mass-based emisyon faktörü ve task-based emisyon faktörü gerekli parametreler biliniyorsa birbirlerine dönüştürülebilir. Örneğin bir buhar kazanı için, mass based emisyon faktörü ve task-based emisyon faktörü matematiksel olarak aşağıdaki eşitlikle dönüştürülebilir (Mitra et al., 2002).
η H E E m e = (3.2) Burada:
Ee : task-based emsiyon faktörü (g/MJ),
Em : mass based emisyon faktörü (g/kg),
H : yakıtın kalorifik değeri (kcal/kg), η : buhar kazanının termal verimi (%).
Emisyon faktörleri aktiviteye bağlı olarak kullanılmaktadır. Yaygın aktiviteleri, endüstriyel kaynaklar için; yakıt tüketimi, ürün üretimi veya materyal girişi, mobil kaynak emisyonları için; araç sürüş mesafesi, yakıt tüketimi, araç kayıtları, alansal kaynaklar için; yakıt tüketimi, konut sayısı, populasyon yoğunluğudur. Bu veriler sayım istatistiklerinden, trafik kayıtlarından, vergi kayıtlarından vs. elde edilebilir.
Genelde ilk yaklaşım olarak kullanılmalarına rağmen, bir kaynak tipi ya da alan için derlenen emisyon faktörleri diğer alanlardaki benzer kaynaklardan oluşan gerçek emisyonları, bir ülke için oluşturulan faktörler de diğer ülkelerde oluşan emisyonları kesin olarak temsil etmez (Moschandreas et al., 2002).
Temelde kütlesel emisyonları, kaynaktaki birim üretim ile veya kaynaktaki birim yakıt tüketimi ile ilgilendirmek gereklidir. Özellikle yakıt tüketimi ile ilişkilendirildiğinde kaynaktaki yakma teknolojisine de aynı oranda dikkat etmek gereklidir. Zira aynı yakıtı kullanan fakat farklı yakma teknikleri kullanan kaynaklarda ölçme yoluyla belirlenen emisyonlar arasında büyük farklar görülmektedir.
Araçlardan oluşan emisyonlarda ise, aracın özellikleri (aracın cinsi, yaşı, motor ve kirlilik önleme teknolojisi gibi) ve sürüş koşulları (kent içi-dışı, otoban, yol durumu, hız gibi) önemli olmaktadır (Rabl, 2002).
3.1.3.2. Emisyon faktörü veri tabanları
Günümüzde, özellikle Avrupa’da pek çok emisyon faktörü veri tabanı bulunmaktadır. Bunların içinde en kapsamlı olanı CORINAIR emisyon faktörü veri tabanıdır. En az CORINAIR veri tabanı kadar zengin olan diğer bir veri tabanı da Amerika’daki EPA emisyon faktörü veri tabanıdır (Ölmez, 1998; Argün, 2000).
Emisyon envanteri çalışmasında bilgi toplama ve değerlendirme en önemli adımı teşkil eder. Bu bilgiler ve kullanım şekilleri Şekil 3.1’de görüldüğü gibidir.
Şekil 3.1: Emisyon envanteri akım şeması (Müezzinoğlu, 2004)