Partiküller, hava kirleticileri içerisinde önemli bir yere sahiptir. Partiküler madde (PM) tanım olarak, atmosferde standart şartlarda katı haldeki parçacıklara ve sıvı olarak bulunan damlacıklara denilir. Bunlar 0,1 ile 100 μ arasında değişen boylarda bulunurlar. Partikül boyutu genellikle aerodinamik çap olarak ifade edilir ve birkaç
15
nanometreden (nm) onlarca mikrometre (μm) çap aralığında değişim gösterir. 2,5μm çaptan daha büyük çaplı “kaba partiküller”, 2,5 μm den daha küçükler “ince partiküller” ve 100 nm çaptan daha küçük olanlar ise “çok ince partiküller” olarak adlandırılırlar. Genel olarak katı ve sıvı yakıtların yanmasında, motorin ve kurşunlu benzin kullanan taşıtlardan, termik santraller gibi yanma işlemlerinden ve bazı endüstriyel aktivitelerden kaynaklanır. İlaveten atmosferik gazların dönüşümüyle oluşurlar. Kaba partiküller genellikle mekanik yollarla üretilirler. Çekirdek aerosoller, buhar yoğunlaşması veya gaz-partikül dönüşümü boyunca oluşurken, birikme modu partikül maddeler, çekirdek partiküllerin koagülasyonu veya buhar yoğunlaşması yoluyla oluşurlar (Atımtay ve diğ., 2010).
Partiküller, gaz moleküllerinden binlerce defa daha büyük olduklarından, er veya geç tekrar yeryüzüne dönerler. Atmosfer kirliliği söz konusu olduğu zaman, partikül kelimesinden başka bir de aerosol kelimesi kullanılır. Aerosol, bir katı veya sıvının bir gaz içinde çok küçük parçacıklar halinde dağılmış şeklidir. Çeşitli partiküllerden söz edilir ve başlıcaları şunlardır; sis veya pus (havadaki çok küçük su kürecikleridir), duman (inorganik ve organik buharların havada yoğunlaşması sonucu meydana gelen parçacıklardır), toz (büyük katı maddelerin ufalanmaları sonucu meydana gelen parçacıklardır) ve is (yanma sonucu meydana gelen siyah parçacıklardır).
Atmosfere, orman yangınlarından, volkanik hareketlerden ve antropojenik kaynaklardan çok büyük miktarlarda partikül girer. Bu şekilde atmosfere giren partiküllere birincil partiküller denir. Çeşitli kaynaklardan atmosfere giren terpenler, SOx, H2S, NOx, NH3 gibi gazlar su buharı toplayarak partiküller (aerosoller) meydana getirirler. Bu şekilde meydana gelen partiküllere ikincil partiküller denir. Bunların atmosferdeki yıllık miktarının 1,1 milyar ton kadar olduğu tahmin edilmektedir (Taş, 2006).
Partikül maddelerin fiziksel özellikleri yanında kimyasal kompozisyonu da sağlık açısından oldukça önemlidir. Partikül maddeler civa, kurşun, kadmiyum gibi ağır metaller ile kanserojenik kimyasalları bünyelerinde bulundurabilmekte ve sağlık üzerinde önemli tehdit oluşturabilmektedirler. Bu zehirli ve kanser yapıcı kimyasallar, nemle birleşerek aside dönüşmektedir. Kurum, uçucu kül, benzin ve
16
dizel araç egzoz partikülleri, benzo(a)piren gibi kanser yapıcı maddeler içerdiğinden bunların uzun süre solunması kansere sebep olmaktadır (Pope ve diğ., 2002).
Havadaki partikül madde, insan sağlığını etkileyen en önemli kirleticilerden biridir. Partikül boyutu ile sağlık üzerindeki olumsuz etkisi direkt olarak bağlantılıdır. Partikül çapı küçüldükçe, yüzey alanı artmakta ve partiküllerin olumsuz etkileri artmaktadır. Solunum yollarına alınan PM’nin 10 mikrondan büyük kısmı burun ve nazofarenkste tutulmaktadır. 10 mikrondan küçük kısmı bronşlarda birikirken, 1 - 2 mikron çapındakiler alveollerde toplanmaktadır. 0,5 mikron çapındaki partiküllerden; özellikle 0,1 μm çapında olanlar, alveollerden intrakapiller aralığa difüze olmaktadır. Alveolo-kapiller bariyeri geçen partiküller, başta kardiyak fonksiyonlar olmak üzere diğer sistemleri olumsuz etkileyebilmektedir (Bayram ve diğ., 2006).
1.3.5. Hidrokarbonlar (HC)
Hidrokarbonlar, hidrojen ve karbondan oluşan bileşiklerdir. Hidrokarbonlar, kömür, petrol, doğal gaz ve benzinin yanmasından ve endüstriyel solventlerden meydana gelmektedir. Atmosferde bulunan hidrokarbonların büyük miktarı doğal kaynaklıdır. Bu kaynakların en önemlisi mikrobiyal bozunmalarda oluşan biyolojik reaksiyonlardır. Katran, zift gibi sıvı - katı fazlarda olan yanmamış hidrokarbonlar ve aromatik hidrokarbonların kanser yapıcı etkileri vardır.
Motorlu araç egzozlardan çıkan yarı yanmış ya da yanmamış hidrokarbonlar, benzin istasyonlarında benzin doldururken ve boşaltırken havaya karışan doymuş hidrokarbonlar, metal, boyama işleri, kuru temizlemede kullanılan hidrokarbon içerikli organik çözücüler ve petrol rafinerisi gibi kimyasal imalat yapan fabrikalardan çıkan organik ürünler, buharlaşarak atmosfere girerler.
Hidrokarbonların kendileri zararlı değildir. Ancak, fotokimyasal reaksiyonlarla kirletici ve zehirli maddelere dönüşerek duman (smog) denilen olayı meydana getirirler. Hidrokarbonların karbon sayısı 1 - 4 arasında olanlar normal şartlarda gaz, daha yukarı olanlar ise sıvıdır.
Atmosfer kirlenmesine, gaz halinde olanlar ile buhar basıncı düşük olup, kolay buharlaşabilen hidrokarbonlar sebep olmaktadır. Benzin ve diğer petrol ürünlerinin
17
en önemli kimyasalları olan hidrokarbonlar, alifatik ve aromatik olmak üzere iki temel sınıfa ayrılırlar.
Alifatik hidrokarbon grubu; alkanlar, alkenler ve alkinleri içermektedir. Alkanlar; doymuş hidrokarbonlar (örneğin; metan) olup, fotokimyasal reaksiyonlarda aktif değildirler. Alkenlere daha çok olefinler denilmektedir, doymamıştırlar ve atmosferik fotokimyasal olaylarda oldukça fazla reaktiftirler. Etilen gibi alkenlerin kimyasal reaksiyona girme yeteneği, hava kirliliği açısından onları alkanlara göre çok daha önemli kılar. Güneş ışığının az olması halinde azot oksitle yüksek derişimlerde reaksiyona girerek peroksiasetil nitrat gibi ikincil derece kirliliği oluşturur. Bu arada ozon da oluşur. Ozon, atmosferin doğal bileşiminde bulunan, stratosfer tabakasında pik derişimlere ulaşan oldukça reaktif bir gazdır. Ozon suda çözünmediğinden solunum sisteminin derinliklerine ulaşarak, akciğerlerdeki olumsuz etkilerini gösterir (Bayram, 2006). Troposferde antropojenik aktiviteler sonucu üretilir. Kentsel ve kırsal atmosferde NO2’nin ve güneş ışığının varlığında gerçekleşen fotokimyasal süreçlerden oluşur. 1950’lerde Los Angeles atmosferinde fark edilmeye başlanmıştır. Stratosferden taşınım da yaşadığımız atmosferdeki O3’nun artışına katkıda bulunsa da büyük oranda atropojenik kaynaklardan üretilir (Atımtay, 2010).
Alifatiklerin üçüncü serisi alkinler, her ne kadar çok reaktif iseler de çok ender bulunduklarından hava kirliliği çalışmalarında önemli bir yerleri yoktur. Alkenlerin ilk üyelerinden olan etilen, bitkilerde hasar meydana getiren bir kaç hidrokarbondan biridir. İnsan ve hayvanlarda yapılan deneysel testler, alifatik hidrokarbon derişiminin 326,5 mg/m3
(500 ppm)’e kadar zararlı bir etkisinin olmadığını göstermiştir.
Aromatik hidrokarbonlar, biyokimyasal ve biyolojik olarak aktiftirler ve bazıları oldukça kanserojendirler. Tüm aromatikler ya benzenden türetilmişlerdir ya da benzenle bağlantıları vardır. Her ne kadar aromatikler doymamış alifatik hidrokarbonların reaksiyona girme özelliklerine uymasalar da aromatik hidrokarbonların polisiklik gurupları bu bileşiklerin çoğunun kanserojenik özellik göstermesinden dolayı her türlü hava kirliliği çalışmalarının en önemli kaygı konusunu oluşturmaktadır. Yerleşim bölgelerindeki akciğer kanserindeki artışın en
18
önemli sebebinin otomotiv egzoz emisyonunun polisiklik hidrokarbonları olduğu ileri sürülmektedir (Taş, 2006).
Atmosferik koşullarda hidrokarbonların canlılar ve eşyalar üzerinde herhangi bir toksik etkisi doğrudan saptanmamıştır. Ancak hidrokarbon üretilen ve kullanan emdüstrilerde yapılan araştırmalarda 25 ppm hidrokarbon bulunan bir hava ortamında herhangi bir etki saptanmazken, 500 ppm Benzen bulunan bir çalışma ortamında insanlar ancak bir saat dayanabilmektedir. 600 ppm Toluen bulunan bir atmosferde ise insan 8 saatte zehirlenmektedir. Diğer taraftan, hidrokarbonların atmosferde oluşturdukları oksidanlar hem eşyalara, hem de canlılara doğrudan etki etmektedir (Bayat, 2001).