Hava kirliliği parametrelerini değerlendirirken hava kirliliği kaynakları, hava kalitesi sınır değerleri ve hava kirletici maddeler irdelenmiştir. Hava kirliliğine neden olan kirleticiler, kaynaklarına göre sınıflandırıldığında; doğal olaylardan meydana gelen kirleticiler ve insan faaliyetleri sonucu oluşan suni kaynaklardan meydana gelen kirleticiler olmak üzere iki sınıfa ayrılır.
Toz, duman, polen ve rüzgârla sürüklenen tozlar, orman yangınları ve volkanlar doğal hava kirleticileridir. Bu tez çalışmasında hava kirliliği; tabii kirlilik kaynaklarından çok insan faaliyetlerinden, suni kaynaklardan meydana gelen, özellikle büyük yerleşim merkezleri ve sanayi alanlarındaki hava kirliliği olarak değerlendirilmektedir. İnsan faaliyetleri sonucu oluşan kirlilik kaynakları ise ulaşım, katı yakıtlar, elektrik santralleri, endüstri ve ısınma için kullanılan yakıtlar ve endüstriyel işlemler şeklinde sayılabilir.
42
Şekil 4.1 Hava kirliliği kaynakları
Çarpık ve hızlı kentleşme hava kirliliğinin artmasının nedenlerinden birisidir. Kentlerdeki kirliliğin de büyük ölçüde ısıtma sistemlerinde, yakma tekniği ve yakıt kalitesinden, ayrıca motorlu taşıtlardan kaynaklandığı bilinmektedir. Bunlar yanında da kentlerin meteorolojik ve topografik şartlara göre yanlış yer seçimi ve yeşil alanların azlığı kirliliğe etki etmektedir.
Sanayi kaynaklı kirlilik, bir yandan endüstri kuruluşlarının yanlış yer seçimine, diğer yandan da üretim süreçleri ve yanma sonucu ortaya çıkan atık gazların yeterli teknik önlemler alınmadan havaya bırakılmasına bağlanabilir. Eski teknolojilerin kullanıldığı fabrikalar, önemli kirletici kaynaklarıdır. Kükürt oranı yüksek ve düşük kaliteli yakıtların kullanıldığı yakma tesislerinden yayılan kükürtdioksit atıkları havayı kirletmektedir. Hava kirliliğine neden olan bazı önemli sanayi sektörlerini şu şekilde sıralamak mümkündür: Petrol Rafinerileri, Petrokimya Entegre Tesisleri, Kimya Sanayi ve Tarımsal Mücadele İlaçları, Enerji Üretimi (Termik Santrallar), Selüloz ve Kağıt Sanayi, Demir- Çelik Sanayi, Çimento Sanayi, Gübre Sanayi, Şeker Sanayi, Deri Sanayi, Taş-Toprak Sanayi, Tekstil Sanayi, Lastik Sanayi vb [107].
43
“Kirleticilerin atmosferde taşınmasında, periyodik rüzgârlar, bölgenin özellikleri ve diğer meteorolojik şartlar son derece etkilidir. Örneğin karaların su yataklarına nazaran erken ısınıp, erken soğumaları neticesinde, sahil bölgelerinde sürekli rüzgârlar meydana gelir. Sahil rüzgârları geceleri denize doğru, gündüzleri ise denizden sahile doğru eser. Büyük şehirlerde binalar ve diğer beton yapılar gündüzleri ortamdaki ısıyı absorbe ederek bünyelerinde tutarlar. Bu olay geceleyin daha sıcak bir bölge olarak ısı adacıklarını ortaya çıkarır. Isı adacığı üzerindeki hava bir takke gibi bölgenin atmosferini kaplar ve kararlı bir durum alır. Bu durumdaki atmosferdeki kirleticiler ortamı terk edemez ve bölge uzun süre bu kirleticilere maruz kalır” [108].
Havadaki kirleticiler çökme, çözünme ve adsorpsiyon gibi işlemlerle suya ve toprağa ulaşmakta ve kirletmektedir. Bugün çok önemli bir çevre problemi olan ve özellikle insan sağlığını etkileyen hava kirliliği ilk olarak atmosfer bileşiklerinin değişmesiyle başlamaktadır. Atmosfer, genellikle içerisine karışan toksinli maddeleri eriterek etkisiz hale getirmesine rağmen meteorolojik ve topografik şartlara bağlı olarak devamlı bir şekilde kirlenmektedir.
“Saf hava”, basta azot ve oksijen olmak üzere argon, karbon dioksit, su buhari, neon, helyum, metan, kripton, hidrojen, azot monoksit, karbon monoksit, ksenon, ozon, amonyak ve azot dioksit gazlarının karışımından meydana gelmiştir [109].
Çizelge 4.1’de verilen gazların temiz havayı teşkil ettiği kabul edilirse, bu çizelgede bulunmayan herhangi bir maddenin atmosferde bulunması kirlilik olarak adlandırılabilir.
Çizelge 4.1’de verilen bileşenler dışında havada; %1-3 oranında su buharı ve çok düşük konsantrasyonlarda kükürtdioksit, formaldehit, iyot, sodyum klorür, amonyak, karbon monoksit, toz ve çiçek tozları da bulunur.
44
Çizelge 4.1 Temiz kuru havanın doğal bileşimi [110]
Hava kirliliğinin ortaya çıkması ve değerlendirilmesinde 3 faktör etken olarak rol oynar. Bunlar; kaynak, ortam ve alıcıdır. Hava kirliliğinin değerlendirilmesi hava kirliliği sınır değerleri1 ile karşılaştırılarak yapılmaktadır.
Hava kirliliği için referans değerler, hem ulusal hem de uluslararası düzeydeki sınır değerler aşağıdaki gibidir:
Çizelge 4.2 Kükürtdioksit ve partikül madde açısından hava kalitesi sınır değerleri
SINIR
DEĞERİ KOYAN OTORİTE
KÜKÜRTDİOKSİT SO2 PARTİKÜL MADDE PM10
Günlük (24 saat) Ortalama Sınır Değer (KVS) Kış Sezonu Ortalama Sınır Değeri (Ekim-Mart) Yıllık Ortalama Sınır Değer (UVS) Günlük (24 saat) Ortalama Sınır Değer (KVS) Kış Sezonu Ortalama Sınır Değer (Ekim-Mart) Yıllık Ortalama Sınır Değer (UVS) WHO (1) 125 - 50 - - - EPA (2) 365 - 80 150 - 50 EU (3) 125 - 20 50 - 40 BENELUX (4) 400 - - - - - HKKY (5) 400 250 150 300 200 150 Birim : (mq/m³ )
Endüstriyel faaliyet türlerine göre etkili olan hava kirliliği parametreleri;
1
Hava kalitesi sınır değerleri, hava kirleticilerin düşük miktarlarının uzun sürede solunmasıyla ortaya çıkan kronik etkiler için verilen üst sınır değerleri gösteren “uzun vadeli sınır değerler” (UVS) ve kısa sürede hava kirleticilerin yüksek derişimlerinin solunmasıyla ortaya çıkan kısa süreli akut etkiler için verilen sınır değerleri gösteren “kısa vadeli sınır değerler” (KVS) olmak üzere iki başlık altında değerlendirilmektedir.
45
Çizelge 4.3 Endüstriyel faaliyet türlerine göre etkili olan hava kirliliği parametreleri [111]
Hava kirleticiler başlıca altı grupta sınıflandırılır: Ulaşımdan Kaynaklanan Hava Kirliliği
Hava kirliliğini oluşturan kaynakların başında ulaşım gelmektedir. Ulaşımdan kaynaklanan kirlilik; kara, deniz, hava taşıtlarının egzoz gazlarıdır. Ulaşımdan kaynaklanan hava kirliliğinin değerlendirmesinde araştırma alanında ulaşım yolları güzergâhları çevresindeki hava kalitesi ölçümleri kullanılmaktadır.
Karayolu Ulaşımı
Benzin ve dizel taşıtların çıkardığı egzoz gazlarında bulunan zararlı maddelerin özellikle nüfus ve trafiğin yoğun olarak yaşandığı kent merkezinde çevreye ve insan sağlığına verdiği zararlar oldukça fazladır. Tüm karbon monoksit (CO) emisyonlarının % 70 - 90’indan, azotoksit (NOx) emisyonlarının % 40 - 70’inden, hidrokarbon (HC)
emisyonlarının yaklaşık % 50’sinden ve şehir bazında kurşun emisyonlarının % 100’ünden özellikle motorlu taşıtlar sorumludur [112].
“Egzoz emisyon kontrol sistemi bulunmayan bir taşıtın 50 litrelik benzin sarfiyatı ile 5- 7,5 kg CO, 0,15-0,3 kg HC, 15 gr SO2, 30 gr inorganik katı madde ve 12 gr asidi
atmosfere bıraktığı yapılan deneyler ile tespit edilmiştir. Bir insanın günde yaklaşık 15 m³ lük taze havaya ihtiyacı olduğu düşünülürse, sadece tek bir araç 15 dakikalık süre içerisinde bu havayı teneffüs edilmesi sakıncalı hale getirebilir” [113].
46
Çizelge 4.4 Benzinli motorda egzoz gazı bileşenleri [114]
Çizelge 4.5 Egzoz gazında bulunan kirleticilerin yüzdeleri [114]
Çizelge 4.5’te de görüldüğü gibi içten yanmalı motorlu araçların egzoz gazlarında en fazla miktarda bulunan kirletici gaz CO’dur.
Egzoz emisyonlarındaki değişimler ayrıca aracın hızına bağlıdır.1
Motorlu taşıt araçlarından kaynaklanan hava kirliliği bileşenleri
Motorlu taşıtlardan kaynaklanan çevre kirleticilerini şöyle özetleyebiliriz *115+;
Nitrojen oksitler (NOx): Nitrojen oksitlerin kirliliğinin %50’si taşımacılıktan kaynaklanmaktadır ve bu oksitler asit yağmurlarının ana nedenidir. Karayolu taşıtları bu oranın hemen hemen tamamını üretmektedir ve bu oranın yüzde 80’i kentiçindedir. Araçların yaydığı NOx miktarını etkileyen çok çeşitli faktörler vardır.2 NO ve NO2 gün
boyunca güneş radyasyonu, meteorolojik şartlar ve trafik yoğunluğuna bağlı olarak değişiklikler gösterir.3
1
Motor hızı arttığında egzoz gazındaki HC konsantrayonlarında azalma meydana gelmektedir. Motorlu kara taşıt araçlarının egzozlarından atık gaz çıkışları yer seviyesine çok yakındır. Bu nedenle atmosfere atık gaz emisyonu yapan diğer kirletici kaynaklara kıyasla çok daha büyük zararlara yol açarlar. Karayollarında ulaşılan tipik atık gaz seyrelme oranları 1/1000 iken, konut bacalarından çıkan gazlar için seyrelme oranları 1/50000, endüstriyel kuruluşların bacalarından çıkan atık gazlar için ise 1/1000000 seviyesindedir. [116]
2
NOx yanma boyunca oluşan kimyasal reaksiyonlar sonucu meydana gelir. Aracın hızlandığı anda, yüksek basınç ve sıcaklıkta, azot
ve oksijen atomlarının reaksiyonu sonucu oluşur ki bunlara termik azot oksitler adı verilir. Azot oksit konsantrasyonları hızlanma ve seyir esnasında en yüksek değerlere ulaşmaktadır.
3
Gün ışımadan önce NO ve NO2 konsantrasyonu nispeten düşük seviyeli ve kararlı haldedirler. Güneş ışığı arttıkça, özellikle
otomobiller kullanılmaya başlandıkça NO konsatrasyonu hızla artar. Güneş ışınları arttıkça aşağıdaki reaksiyonlar meydana gelir. (Peavy, 1985) Bunun sonucunda NO2 konsantrasyonu en yüksek seviyeye ulaşır. Daha sonra foto kimyasal oksidantlar birikmeye
başladığı için azalır. Foto kimyasal oksidantlar (özellikle O3) öğlen vakti en yüksek değere ulaşır. Maksimum NO konsantrasyonu
genellikle sonbahar sonlarında ve kış aylarında oluşur. Bunun nedeni ısıya ihtiyaç duyulduğu için sabit yakma sistemlerinin fazlaca kullanılmasıdır. Ayrıca bir diğer etki ise rüzgâr hızının düşük ve güneş radyasyonunun az oluşudur *113+. Araçlardan kaynaklanan azot oksitler güneş ışığının etkisiyle özellikle yaz aylarında reaksiyona girerek fotokimyasal smog oluşumuna neden olurlar.
47
Gaz Haline Gelen Organik Bileşimler (VOCS) : Karayolu taşıtlarınca hidrokarbonların %37’si yayılmaktadır. Güneş ışığının eşliğinde bu VOCS’ler NOx ile etkileşime
(reaksiyona) geçerek bir tür ozon oluşturmaktadır.1
Karbonmonoksit (CO) : Karayolu taşıtları karbon monoksitlerin yaklaşık yüzde 90’ını yaymaktadır. Egzoz gazındaki CO miktarını etkileyen birçok faktör vardır. Bu faktörler; yol, hava ve araç motorunun verimli çalışma durumu ile ilişkilidir.2
Karbondioksit (CO2 ) : CO2 hacim olarak sera etkisine neden olan en önemli gazdır.
Karayolu taşımacılığı bu gazın oluşumunun yaklaşık yüzde 20’sinden ve de son yıllardaki hızlı artışından doğrudan sorumludur.
Zerreler (partiküller) : Büyük bir bölümü dizel yakıtının yanmasıyla ortaya çıkan zerreler bina yüzeylerinin kirlenmesine neden olmakta, yüksek düzeylere çıktığında da kanserojen etkisi yaratmaktadır.
Diğer kimyasal kirleticiler : Bu kirleticiler dizellerin yanmasıyla ortaya çıkan sülfür dioksit, kanserojen benzen, özellikle küçük çocukların beyinlerine zarar veren kursun olarak sıralanabilir. Gelişmiş ülkelerde kurşunsuz benzinin piyasaya çıkartılması ile kursun emisyonunda azalma görülmektedir.
Egzoz kaynakli kirleticilerden hidrokarbonlar3, azot oksit4, karbon monoksit5, karbon dioksit, kükürt dioksit6 ve katı parçacıkların7 insan sağlığı üzerinde önemli etkileri vardır. Bir örnek vermek gerekirse: yapılan bir matematiksel model bir saatte trafiğin yoğun olduğu bir caddede CO konsantrasyonunun 48 mg/m³ (55 ppm) değerine kadar ulaşabileceğini göstermiştir. Böyle bir yolda bir insan bir saat kadar kaldığında kandaki
1
Bu ozonun belirli bir düzeyin üstüne çıkması ile solunum sorunlarının ortaya çıktığı, hassas sebzelerin bozulduğu görülmektedir.
2
Araç ilk kalkışta ve rölanti durumunda çalışırken çok fazla CO üretir. Bu sebeple gidilen yol üzerindeki sinyalizasyon sistemi egzoz gazındaki CO miktarını arttırır. Soğuk havalarda araç çalıştırıldığında motor ısınıncaya kadar belirli bir süre geçer. Bu aşamada CO miktarı yine fazladır. Ayrıca yüksek hızda yapılan ani ivmelenmeler CO miktarını arttırmaktadır.
3
Yer seviyesi ozonunun oluşması, birçok sağlık problemine, madde bozulmalarına, canlı ve bitki örtüsünde zararlara sebebiyet vermektedir
4
NOx canlılar için zehirlidir. Göz ve kulak rahatsızlığı yapar, sinir sistemini etkiler [110].
5
Kapalı bir ortamda çalışan bir otomobilin egzozundan çıkan karbon monoksit orada bulunanlar için öldürücüdür. Karbon monoksit, kanda oksijeni bağlayan ve dokulara taşıyan hemoglobin ile kalıcı bileşikler oluşturur *110+.
6
Egzoz gazlarında bulunan partiküllerle beraber etkisi güçlenerek, solunum yollarında tahribata ve gözlerde yanmalara neden olmaktadır. Özellikle yeşil yapraklı bitkiler kükürt dioksite karşı çok duyarlıdır *114+.
7
Küçük boyutlu partiküller, nefes alındığında derinlere gider ve birikirler, solunum yolu ile akciğere kadar giderek orada yerleşirler.Solunum yolları duyarlılığında artış, bronş artması ve kronik solunum yolları hastalıklarına neden olurlar. Özellikle dizel motorlarda görülür *114+.
48
COHb seviyesi %2-3 değerine yaklaşır. Bu oran merkezi sinir sistemini etkiler, zamanı algılama, görme duyusunu azaltır [110].