Süleyman Demirel Üniversitesi
12 Temmuz 2007
SÃœLEYMAN DEMÄ°REL ÃœNÄ°VERSÄ°TESÄ°
FEN EDEBÄ°YAT FAKÃœLTESÄ°
BİYOLOJİ BÖLÜMÜ
HAVA KİRLİLİĞİ
Danışman
Doç. Dr. Hasan ÖZÇELİK
Hazırlayan
Esen ÇİMEN
9421303013
ÖNSÖZ
22. yüzyıla yaklaşırken dünyada çevre sorunları gün geçtikçe büyümektedir. 1940’lı yıllarda 3 milyar olan dünya nüfusu bugün iki kat artarak 6 milyara yaklaşmıştır. Enerji üretiminin ise bu zaman zarfında dört kat arttığı görülmüştür. Bu durum sınırlı olan doğal kaynakların korunmasının önemini çarpıcı bir şekilde ortaya koymaktadır. Bu gerçeğin ışığında fosil yakıtların sebep olduğu kirlenme şeklinin pek çok ülkenin çevre politikalarında anahtar rol oynadığını bilmekteyiz.
Ülkemizde ise Batı ülkelerine göre daha geç başlayan endüstriyel faaliyetlerin çevre boyutu ile birlikte gözönüne alındığını söylemek oldukça zordur. Bunun yanısıra çarpık şehirleşme, başta büyük şehirlerde olmak üzere çevre sorunlarının yoğunlaşmasına yol açmıştır.
Hava kirliliği bugün ülkemizde birinci derecede önemli bir çevre sorunu haline gelmiştir. Birçok şehrimizde hava kalitesi standartlarının birkaç kat aşılması ise artık olağan bir durumdur. Yakıt kullanımına yönelik çalışmaların ne kadar yetersiz olduğu da yaşanan hava kirliliği ile açıkça görülmektedir. Örneğin İstanbul’da bazı bölgelerde yüksek basıncın da hakim olduğu günlerde, acil tedbirlerin alınması gereken “episod” değerlere ulaşılmaktadır.
Bu tezde, hava kirliliğinin genel şekli, kaynakları, etkileri, bölgelere göre değerlendirilmesi, hava kalitesi standartları konuları incelenmiştir.
Bu çalışma sırasında değerli yardımlarını esirgemeyen, her zaman destek olan Hocam Doç. Dr. Sayın Hasan ÖZÇELİK’e teşekkürlerimi sunarım.
Isparta – 2001 Esen ÇİMEN
SEMBOLLER
Konsantrasyon
CT2
Sıcaklık yapı parametresi
Buhar basıncı
Coriolis parametresi
Yer çekimi ivmesi
Atmosferik sınır tabakanın t ‘ya göre yüksekliği
hQ
Atmosferik sınır tabakanın Q’ya göre yüksekliği
Mekanik karışma yüksekliği
Ku
Momentum için alış-veriş katsayısı
K0
Isı için alış-veriş katsayısı
Monin-Obukhov uzunluÄŸu
Kararlılık parametresi (boyutsuz)
Atmosferik basınç
Qo
Isı akısı
Emisyon ÅŸiddeti
Re
Reynolds sayısı (boyutsuz)
Rt
Richardson sayısının akı formu (boyutsuz)
Rl
Richardson sayısının gradyan formu (boyutsuz)
Potansiyel sıcaklık
?*
Sıcaklık ölçeği
?Â’
Potansiyel sıcaklığın çalkantı bileşeni
Sıcaklık
Tv
Virtüel sıcaklık
To
Yüzey tabaka sıcaklığı
Zaman
? *
Sürtünme hızı
Hızın x bileşeni
Hız bileşeni
Hızın y bileşeni
Ses hızı
Düşey hız
x, y, z
Karteziyen koordinatlar (x, yüzey rüzgarı boyunca; z düşey)
z0
Pürüzlülük uzunluğu
z1
Planeter sınır tabakanın üst sınırı
WÂ’ ?Â’, wÂ’vÂ’
Düşey türbülanslı momentum akı büyüklükleri
wÂ’?Â’
Türbülanslı ısı akısı
Kayma gerilmesi
t 0
Yüzey kayma gerilmesi
µh
Havanın viskositesi
Karman sabiti
Oy
Yatay dispersiyon katsayısı
Oz
Düşey dispersiyon katsayısı
Øu
Üniversal hız fonksiyonu (boyutsuz)
İÇİNDEKİLER
ÖNSÖZ i
SEMBOLLER ii
İÇİNDEKİLER iii
1. GÄ°RÄ°Åž 1
1.1. Hava Kirliliğinin Tanımı ve Tarihsel Geçmişi 2
2. ATMOSFER VE HAVA KÄ°RLETÄ°CÄ°LER 5
2.1. GiriÅŸ 5
2.2. Atmosfer Tabakaları 6
2.3. Havanın Doğal Kompozisyonu ve Hava Kirleticiler 11
3. HAVA KİRLİLİLİĞİ KAYNAKLARI 14
3.1. GiriÅŸ 14
3.2. Doğal Hava Kirliliği Kaynakları 14
3.2.1. Volkanlar 14
3.2.2. Tozlar 15
3.2.3. Orman Yangınları 15
3.2.4. Okyanus Spreyleri 15
3.2.5. BuharlaÅŸma 16
3.3. Antropojenik Hava Kirliliği Kaynakları 16
3.3.1. Motorlu Araçlar 17
3.3.2. Endüstri 19
3.3.2.1. Demir çelik ve metal endüstrisi 19
3.3.2.2. Maden endüstrisi 19
3.3.2.3. Kimya endüstrisi 19
3.3.2.4. Petrol endüstrisi 20
3.3.2.5. Kağıt endüstrisi 20
3.3.2.6. Tekstil endüstrisi 20
3.3.2.7. Lastik endüstrisi 20
3.3.2.8. Cam endüstrisi 20
3.3.2.9. Çimento endüstrisi 20
3.3.3. Enerji Santralleri 21
3.3.3.1. Asit yağmurları 21
3.3.4. Konutların Isıtılması 22
3.4. Antropojenik Emisyonların Önlenmesi İçin Çareler 24
4. HAVA KÄ°RLETÄ°CÄ°LER 25
4.1. Birincil Kirleticiler 25
4.1.1. Kükürt Oksitler 25
4.1.2. Azot Oksitler 29
4.1.3. Karbon Monoksit 30
4.1.4. Hidrokarbonlar 31
4.1.5. Partiküller 31
4.2. Ä°kincil Kirleticiler 33
4.2.1. Fotokimyasal OluÅŸumlar ve Ozon 33
5. HAVA KİRLİLİĞİNİN ETKİLERİ 40
5.1. GiriÅŸ 40
5.2. Görünürlüğün Azalması 40
5.3. Malzeme Ãœzerine Zararlar 41
5.4. Zirai Zararlar 41
5.5. Fizyolojik Etkiler 43
5.6. Ä°klim Ãœzerine Etkiler 45
5.6.1. Karbon Dioksit ve Küresel Isınma 45
6. BÖLGELERDE YAPILAN ÇALIŞMALAR 47
6.1. Doğu Anadolu Bölgesi 47
6.1.1. Genel Olarak 47
6.1.2. Erzurum 48
6.2. Güneydoğu Anadolu Bölgesi 50
6.2.1. Elazığ 50
6.2.3. Diyarbakır 51
6.3. Karadeniz Bölgesi 51
6.3.1. Genel Olarak 51
6.3.2. Murgul (Göktaş) 51
6.3.3. Zonguldak Metropolitan Alanı 52
6.3.4. Samsun 52
6.3.5. Trabzon 54
6.4. Akdeniz Bölgesi 55
6.5. İç Anadolu Bölgesi 55
6.5.1. Genel Olarak 55
6.5.2. Kayseri 55
6.5.3. Sivas 56
6.5.4. EskiÅŸehir 57
6.5.5. Konya 57
6.5.6. Ankara 58
6.6. Ege Bölgesi 61
6.6.1. Genel Olarak 61
6.6.2. Ä°zmir 61
6.6.3. Kütahya 62
6.7. Marmara Bölgesi 62
6.7.1. Genel Olarak 62
6.7.2. Ä°stanbul 62
6.7.3. Bursa 64
7. HAVA KİRLİLİĞİ STANDARTLARI 65
7.1. Emisyon Standartları 65
7.2. Hava Kalitesi Standartları 65
8. KAYNAKLAR 67
1. GÄ°RÄ°Åž
Çevre sorunları, yaşadığımız yüzyılın en önemli problemi olarak ekvatordan kutuplara kadar her bölgede kendisini göstermektedir. 22.ci yüzyıla yaklaşırken her geçen gün büyüyerek artan ve doğal kaynakları kullanılamaz hale getiren çevre sorunları, dünyanın geleceğini ciddi bir şekilde tehdit etmektedir. 1940’lı yıllarda 3 milyar civarında olan dünya nüfusu bugün 6 milyara ulaşmıştır. Ancak yaklaşık 50 yıllık bu süre içerisinde dünya nüfusunun iki kat artmasına karşın enerji üretimi dört kat artmıştır. Bu örnek enerji üretiminin ve üretim şeklinin dünyamız için gelecekte ne kadar önemli olduğunu vurgulamaktadır.
Çevre boyutuna yeterince önem verilmemesi dünyamızı ekolojik tehlikelerle yüzyüze getirmiştir. Bu konuda en önemli göstergelerden biri de fosil yakıtların yanması sonucu çıkan atmosferdeki CO2 miktarıdır. Bugün, dünyamızda sera gazlarının konsantrasyonlarındaki artışın iklim üzerine etkileri hakkında hâlâ önemli belirsizlikler mevcuttur (Böttcher, 1993). Ancak atmosferde CO2 ‘nin yanı ıra diğer sera gazlarında da artış bulunduğu, sera gazlarının moleküllerinin kızıl ötesi radyasyonu absorbladığı, artan kızılötesi absorbsiyonun da atmosferde su çevrimini, hava sirkülasyonunu ve ısı taşınımını etkilediği de kabul edilen temel gerçeklerdendir.
1880’li yıllarda dünyadaki CO2 konsantrasyonları 275 ppm Olarak belirlenmiş iken, 1980’de 339 ppm ve bugün ise 360 ppm’yi aşmıştır. Eğer fosil yakıt kullanımında bir değişiklik olmadığı takdirde, 2050’li yıllarda CO2 konsantrasyonunun 400 ppm’i aşacağı tahmin edilmektedir. Arz atmosferinin ısınmasına yol açan bu olumsuz durum özellikle 1970’li yıllardan itibaren dünya ülkelerini yeni çevre politikaları üretmeye zorlamıştır. 1985 Helsinki protokolu, 1987 Montreal protokolu, 1990 Londra anlaşması ve son olarak 3-4 Haziran 1992 tarihlerinde Brezilya’da yapılan konferanslar çevrenin önemini vurgulayan toplantılar olmuştur. Rio’da yapılan birleşmiş Milletler Çevre ve Gelişme Konferansı sonrasında yayınlanan bildiri “Ormanlar geleceğin kapitalidir” sözü ile son bulmaktadır (Rio Decleration, 1992). Bu anlamlı sözün yanısıra 21. yüzyılda dünya için yeni bir çevre sloganı hakim olacaktır. Bu ise bireysel çevre sorumluluğunu yerleştirecek olan “Global düşün, lokal hareket et” ilkesidir.
İşte görülüyor ki nefes alma ihtiyacını ve yaşamın gereği aktiviteler için gerekli ortamı sağlayan yeryüzü atmosferi ve burada oluşan hava kirlenmesi, çevre kirliliği içerisinde fevkalade önemli yer tutmaktadır.
Hava kirliliği nedeniyle yaşamın temel kaynağı olan suyun ve dolayısıyla içme suyu kaynaklarının geleceği de tehlike altındadır. Bu konuda en son örneği İskandinav ülkeleri oluşturmaktadır. İsveç’te bulunan 85.000 civarındaki gölün %16’sı hava kirliliği nedeniyle asitleşmeye maruz kalmıştır (Enviro, 1992). EMEP (European Air Pollution Monitoring Program) raporuna göre İsveç’te biriken kükürt ve azot bileşiklerinin %90’ı yabancı orijinlidir. Bu kaynak bölgeleri başlıca olarak Almanya, İngiltere ve Polonya’dır (Agren, 1991).
1.1. Hava Kirliliğinin Tanımı ve Tarihsel Geçmişi
Hava kirlenmesi çeşitli şekillerde tanımlanmaktadır. Bu tanımlardan birine göre hava kirlenmesi, genel şekli ile insanların çeşitli aktivitelerinden doğan ve sağlıklarının yanısıra kaynakların da kirlenmesine sebebiyet veren kirleticilerin atmosfere karışmasıdır. Diğer bir deyişle de hava kirlenmesi atmosferde canlıların sağlığına zarar verecek miktar ve sürede kirleticilerin birinin yada daha fazlasının bir arada bulunması şeklinde tanımlanır.
Yaşamın gereği aktiviteler için bir ortam olarak hizmet veren yerküre ve üzerindeki atmosferin kompozisyonu, iki milyar yıldan bu yana değişikliğe uğramış ve halen de uğramaktadır. Diğer bir deyişle yerkürenin gaz zarfının kompozisyonunda, insanoğlunun çevresi ile ilişkileri ve yaşayan canlı organizma ile atmosferin girişimleri sonucunda değişiklikler meydana gelmiştir. İşte hava kirlenmesi kavramı da böylece ortaya çıkmıştır. Jeolojik çağlarda yanardağ patlamaları ile başlayan doğal kirlenme daha sonraları insan aktiviteleri ile büyük boyutlara ulaşmıştır. İnsanoğlunun doğrudan ürettiği kirliliğin ateşin bulunmasıyla başladığını söylemek ise bir kehanet değildir. Ateşin bulunuşu, ısıtma ve ısınmanın başlangıcını oluşturmuştur. Bu konuda, literatürde belirgin hava kirliliğinin Milattan 500 yıl önceleri Pers mezarlarının bulunduğu türbelerde petrol yakılması suretiyle meydana geldiği belirtilmektedir. Ünlü şair Horace ise Roma tapınaklarında Milattan 100 yıl önceleri tütsü yapıldığını şiirlerinde konu etmiştir.
Atmosferin kompozisyonundaki değişikliklerin 20. yüzyılın başlarından itibaren görülmeye başladığı bilinmektedir. Özellikle 1940’lı yıllardan sonra endüstri ve teknolojide başlayan ilerlemeler, kirlenme olaylarını beraberinde getirmiştir. Bununla beraber yanma olayından kaynaklanan hava kirliliğinin ilk ortaya çıkışı 13. yüzyılda İngiltere’de olmuştur. Kral I. Edward, 1301 yılı kışında Londra’da aşırı bir şekilde duman ve kokuya sebep olduğu için ısınma için kömür yakılmasını yasaklamıştır.
Hava kirlenmesi üzerine yazılan ilk kitap ise Johm Evelyn tarafından İngiltere’de 1661 yılında basılmıştır. Aslında bu kitap insanların çevre problemlerine duyduğu ilginin ancak yaşanılan çevrenin bozulması sonucunda başladığının bir kanıtı olmuştur. 1875 yılında yine İngiltere’de hava kirliliği episodları sonucunda ölüm olaylarında büyük artışlar görülmüştür.
1930 yılında Belçika’nın Meuse Vadisi’nde meydana gelen trajik ölümler, 1948 yılında ABD Pennsylvania eyaleti Donora şehrinde yaşanan hava kirliliği sebebiyle olan ölümler bu konuda yaşanan en ilginç tarihsel olaylardır. 1948 yılında ABD Pennsylvania eyaletinde bir heri vadisinde bulunan Donora şehrinde 5 gün süre ile yaşanan durgun antisiklonik basınç paterninin yeryüzü üzerinde sebep olduğu şiddetli enverziyon, bu nehir vadisinde faaliyette bulunan sülfürik asit, çinko, çelik tel fabrikalarından çikan SO2 ve partikül emisyonlarını hapsederek 14 saat süre içerisinde 17 kişinin ölümüne sebep olmuştur (Bach, 1972; Perkins, 1974; Seinfeld, 1975). 1952 yılında Londra’da meydana gelen smog olayının sonrasında ise SO2 konsantrasyonunun 0,5 ppm’e, partikül madde konsantrasyonunun ise 4 mg/m3’e ulaştığı görülmüştür.bu şekilde ölümlere sebebiyet veren hava kirliliği olaylarının ard arda yaşanması, ülkeleri bu konuda yasal önlemler almaya zorlamıştır. Bu amaçla ilk yasal düzenlemenin ABD’de 1955 yılında Temiz Hava Yasası (Clean Air Act) adıyla yapıldığı, daha sonra ise 1956 yılında İngiltere’de ilk yasal düzenlemelere gidildiği görülmektedir. Dünya ülkeleri günümüzde emisyon indirimine gitmek üzere çeşitli anlaşmalar yapmaktadır. Hava kirlenmesi olayının bu tarihsel geçmişi esnasında ortaya çıkan klasik hava kirliliğine, fotokimyasal smog gibi daha ziyade araç emisyonlarının sebebiyet verdiği, modern sayılabilecek farklı bir kirlilik türü ilave olmuştur. Günümüzde, gelişmiş ülkelerde 2 veya 3 kişiye bir aracın düştüğü gözönüne alınırsa kontrolsüz araç emisyonlarının meydana getireceği kirliliğin önemi ortaya çıkmaktadır.
Çevre sorunları sosyal yaşamımıza artık öylesine yerleşmiştir ki günlük yaşamımızın terminolojisi içerisine sıcaklık enverziyonu, yüksek basınç alanı, sera etkisi, ozon tabakası vb. gibi kavramlar sık sık telaffuz edilir hale gelmiştir.
Böylesine güncelleşen hava kirlenmesi olayının incelenmesi ancak geniş akademik disiplin içeren özel eğitilmiş personeli de gerektirmektedir. Bu konuda yapılan çalışmaların birinde; fizik, biyoloji, tıp, mühendislik ve sosyal bilimlerin çevre probleminin çözümlerini bulmada araştırıcı bilim dalları olarak kabul edildiği ifade edilmiştir (Bach, 1972). Buna göre, fizikçiler ve araştırma mühendisleri yeni enerji kaynakları bulmak, geliştirmek; çevre mühendisleri, endüstriyel bacalar, araçlar, enerji santralleri gibi kirlilik kaynaklarından çıkan emisyonları önleyebilmek amacıyla kontrol teknikleri üzerinde çalışmalar yapmak; kimya mühendisleri, havadaki çeşitli kirleticileri tanıtmak, ölçme yöntemlerini geliştirmek, kirleticilerin arıtılması konusunda yöntem ve teknikler oluşturmak üzere çalışmalar yaparlar.
Hava kirliliği probleminin çözülmesi konusunda meteorolojistler, atmosfere ait bilgileri kullanarak kısa ve uzun mesafelerde kirletici konsantrasyon öngörülerini yapmak üzere matematik modeller geliştirirler. Hava kirliliğinin eğilimini, hava kirlenmesine yol açabilecek çeşitli ölçeklerdeki iklim olaylarını araştırırlar.
Biyologlar, hava kirlenmesinin bitkiler ve hayvanlar üzerindeki olumsuz etkilerini; tıp bilimcileri hava kirliliğinin sebep olduğu akut ve kronik sağlık problemleri üzerinde incelemeler yaparlar. Ekonomistler ise hava kirlenmesinin zararları sonucunda kontrol aygıtlarının optimum kullanımını hesaplayan maliyet-fayda modelleri hakkında; hukukçular ise kirliliğin önlenmesi konusunda gerekli yasaların düzenlenmesi üzerinde çalışmalar yaparlar.
Sonuç olarak hava kirlenmesi karmaşık bir olaydır. Bütün boyutları ile olayı bir kitapta ele almak olanaklı değildir. Bu nedenle bu kitapta, hava kirlenmesi; hava kirletici emisyon kaynakları ve envanterleri, hava kirleticiler, hava kirliliğinin global ve çeşitli etkileri, hava kirliliği meteorolojisi, hava kirliliğinin modellenmesi, hava kalitesi standartları konularını kapsayacak tarzda incelenmiştir.
2. ATMOSFER VE HAVA KÄ°RLETÄ°CÄ°LER
2.1. GiriÅŸ
Atmosfer, gezegenimizin çevresini saran ve büyük miktarını azot ile oksijenin oluşturduğu bir gaz kütlesidir. Bileşimindeki azot ve oksijen bu kütlenin %99’unu oluşturur. Bilindiği gibi atmosferdeki tüm hava hareketlerinin kaynağı da elektromagnetik dalgalar yayan güneştir. Yaklaşık 150 milyon kilometre uzaklıktaki güneşten dünyamıza gelen bu enerji tüm güneş enerjisinin %20’si kadardır. Bu enerji daha ziyade görünür ve kısa dalga radyasyon şeklindedir. Dünyadan geri dönen enerji ise uzun dalgalı kızıl ötesi radyasyon şeklindedir. Güneş ışınları atmosfer sınırında bir radyant akı oluşturmaktadır. Güneş ışınlarının atmosferin tepesinde birim yüzeye dik bir şekilde meydana getireceği bu akıya güneş sabiti adı verilir. Güneş sabitinin değeri yaklaşık olarak 2.0 Kalcm-2 dak-1 yada 1353 watt m-2 ‘dir. Diğer bir deyişle bu sabit sayı, bir gram suyun sıcaklığını sıfır dereceden 2 dereceye yükseltmeye eşdeğer ısı miktarına karşı gelmektedir. Güneş radyasyonu bir elektromagnetik dalga hareketidir. Bu nedenle güneşin neşrettiği çeşitli dalga uzunluklarındaki ışınların tümü güneşin elektromagnetik spektrumu ile gösterilir. Şekil 2.1. güneşin spektrumundaki bu enerji dağılımını lineer bir frekans ölçeği üzerinde göstermektedir. Bu şekilden görüleceği üzere birim frekans başına en büyük şiddet yaklaşık 0,85 metrelik bir dalga uzunluğuna sahiptir. Bunların dışında dünyamızdan ve bulutlardan dışarı doğru giden radyasyon ise bir siyah cisim radyasyonu olarak kabul edilmektedir. Yer-atmosfer sisteminde eşdeğer siyah cisim sıcaklığı 252 K olarak belirlendiğine göre arz radyasyonunun en büyük şiddeti yaklaşık olarak 11.5µ’a yakın bir bölgede meydana gelir.
Sonuç olarak atmosferdeki tüm hareketlerin kaynağı olan güneşten gelen bu enerji arzın yüzeyine atmosfer içerisinden geçerek ulaşır. İşte bu geçiş esnasında çok az bir enerji absorblanır ve bu da atmosferin ısınmasına yol açar. Ancak enerjinin çoğu yer yüzeyinde absorblanır. Bunun sonucunda arzın yüzeyi atmosfer için temel bir ısınma kaynağı haline gelir. Isının miktarı ise çoğunlukla yüzeyin tipine bağlı olup yersel ve zamansal olarak da değişiklik gösterir. Isının eşit dağılmaması ise yatay hareketlere yol açar. Örneğin rüzgar bu yatay hareketlerin bir neticesidir. Ayrıca düşey hareketler de bulutları ve yağışı oluşturur. Netice olarak güneşten alınan enerji çeşitli aktiviteler içerisinde yer almakta ve daha sonra da atmosfer içerisinden tekrar uzaya dönmektedir.
Böylece dünyanın her bölgesinde gelen ve giden radyasyon bir denge içerisinde bulunmamaktadır. Radyasyon dengesi kuzey ve güney enlemleri için 400 enlemleri civarında oluşmaktadır. Diğer bir deyişle bu enlemin aşağısında gelen gidenden fazla, yukarısında ise tersi söz konusudur. Atmosferin genel sirkülasyonu, fırtınalar ve okyanus akıntılarının meydana getirdiği transformasyonlar ve alış-verişler atmosfer ve yer yüzeyi arasında enerjiyi dağıtmakta ve yer küre üzerinde bir denge oluşturmaktadır.
2.2. Atmosfer Tabakaları
Güneş ve dünya arasındaki ısı alış verişleri sonucunda atmosferin aldığı enerji kadar kaybetmekte olduğu da görülmektedir. Eğer gelen radyasyon giden radyasyondan daha fazla olsaydı dünyamız her geçen gün ısınacaktı. Bunun tersi durumun söz konusu olması halinde ise dünyamızın her geçen gün soğuması gerekecekti. Buradan da görülüyor ki atmosfer dünya çevresini bir örtü gibi sarmaktadır. Saydam olmayan atmosfer ışınları absorblayarak güneşten gelen enerjinin tamamının geri gitmesine mani olmaktadır. Böylece, atmosferin iç kısımları dışına oranla daha fazla ısınmakta ve tabakalı bir yapılaşma ortaya çıkmaktadır. Bu tabakalı yapı çeşitleri fiziksel büyüklükler gözönünde tutularak isimlendirilmiştir. Bunlardan en çok kullanılanı sıcaklık profiline göre olan tabakalaşmadır. Sıcaklık özelliğine göre atmosfer, yeryüzünden itibaren birbiri üstüne gelen ve birinden diğerine özellikleri farklı olan ardışık tabakaların bir süper pozisyonu görünümündedir. Bu yapıdaki atmosfer yukarıdan aşağıya doğru termosfer, mezosfer, stratosfer ve troposfer tabakalarından oluşur. Şekil 2.2. bu tabakaları göstermektedir. Buna göre atmosferin en üst tabakası termosferdir. UV radyasyonu, azot ve oksijen moleküllerinin ayrışması bu tabaka içerisinde meydana gelmektedir. Termosferin hemen aşağısında yer alan mezosfer ise 50 ile 85 km. yükseklikler arasında bulunur. Bu tabaka boyunca sıcaklık yükseklikle doğrusal bir şekilde düşerek 85 km.’de 175 K derecesine ulaşır. Bu atmosfer içerisindeki en düşük sıcaklık derecesidir.
106 m
105 m
Alçak frekans {
104 m
103 m
Yüksek frekans {
102 m
Çok yüksek frekans {
10 m
Ultra yüksek frekans
1 m
10 cm
1 cm
Kızıl Ötesi
01 cm
10-2 cm
10-3 cm
Görünür {
10-4 cm
Mor ötesi(UV) {
10-5 cm
X ışınları
10-6 cm
10-7 cm
10-8 cm
Gama ışınları
10-9 cm
10-10 cm
10-11 cm
Kozmik ışınlar
10-12 cm
Åžekil 2.1. Elektromagnetik Spektrum.
Stratosfer ise troposferin üst sınırından ~50 km.’ye kadar olan bir bölgedir. Bu tabakanın en üst sınırındaki sıcaklığın yer yüzü değerine yaklaştığı görülür. Atmosferin en önemli tabakası olarak bilinen troposfer ise yer yüzeyi üzerinde 8-17 km. yükseklikler arasında bulunur. Özetle, atmosfer içerisinde, ortalama sıcaklık profilinin gözönüne alındığı radyasyonun doğrudan absorblandığı üç sıcak bölge dikkati çekmektedir. Bunlar yer yüzeyi, stratosfer ve termosferdir. Bu bölgelerde görünür ve kızıl ötesine yakın radyasyon yüzeyde absorblanmakta, aşağı stratosferde ozon tarafından absorbsiyon ve termosferdeki foto iyonizasyonun yol açtığı yüksek enerji absorbsiyonu meydana gelmektedir.
İklim ile ilgili tüm olaylar ise yer yüzeyi ve aşağı stratosfer arasında cereyan etmektedir. Bu aktif bölge, atmosfer kütlesinin yaklaşık %80’ini oluşturur. Bu nedenle de troposfer, meteorolojik olaylar bakımından atmosferin en önemli tabakası olarak bilinir. Bu tabaka içerisinde sıcaklığın yükseklikle azalmasının sebebi ise yer yüzeyinin güneş radyasyonunu absorblaması ve radyasyonun yerden tekrar yayılmasıdır. Bu tabakanın tepe yüksekliğine tropopoz adı verilmiştir. Tropopoz, yılın mevsimine ve enlemlere bağlı olarak değişiklik gösterir. Buna göre tropopoz, ekvatorda en yüksek ve kutuplara doğru en düşük olarak 8 ila 17 km. arasında yer alır. Bu yükseklik içerisinde sıcaklık yukarıda açıklanan sebepler sonucu yerden itibaren belirli bir düzen içerisinde azalma gösterir. Bu azalma miktarı nemli atmosfer halinde 0,64 0C/100 metre; kuru atmosfer hali için ise 0,98 0C/100 metredir. Bunun sonucunda tropopoz seviyesindeki sıcaklık yaklaşık olarak 217 K derecesine kadar düşer. Bu noktadan sonra da sıcaklık tropopozu takip ederek stratosferin üst sınırına kadar yükseklikle artmaya başlar.
Troposferin yer yüzeyine bitişik olan ve yüksekliği 1500 m’ye kadar değişebilen, bazı hallerde karışma yüksekliği olarak nitelenen kısmı ise hava kirliliği potansiyelini yönlendirmesi bakımından incelenmesine ihtiyaç duyulan en önemli bir tabakadır. Kirletici kaynakların gerek bu yükseklik içerisinde yer alması, gerekse de kirleticilerin difüzyon, dispersiyon ve taşınım gibi işlemlerin bu tabakada meydana gelmesi karışma yüksekliği bilgisini hava kirliliği model çalışmalarında önemli bir giriş büyüklüğü haline getirmiştir. Zira bu tabakanın büyüklüğü hava kirleticilerin içerisinde yer alacağı hacmi tayin etmektedir.
Atmosfer, sıcaklık profili yanısıra moleküler kompozisyon bakımından da bölgelendirilmektedir. Buna göre atmosfer iki genel bölgeye ayrılmıştır. Bunlar homosfer ile heterosferdir (Şekil2.3.). Homosfer tabakasının yüksekliği yer yüzeyinden itibaren 85-110 km.ye kadar çıkmaktadır. Ayrıca atmosfer, bu tabaka içerisinde kimyasal bileşimi bakımından homojen kabul edilmektedir. Bu durum büyük ölçüde atmosferin aşağı bölgelerindeki rüzgarlar ve türbülanslı hareketler sonucudur. Homosferin üzerinde yer alan heterosferde ise atmosferin bileşiminde çeşitli değişikler meydana gelmektedir. Bu bölgede OH, NO ve O3 gibi serbest elektron taşıyan kimyasal bakımdan etkin moleküller vardır. Bu moleküller absorbladıkları enerjiyi başka bir dalga boyunda geri gönderme özelliğine sahiptirler. Böylece heterosfer tabakası güneşten gelen yüksek enerjili fotonların şiddetlerindeki farklılıklar nedeniyle dört ayrı bölümde bulunur. Bunlar; sırasıyla 200 km.ye kadar ulaşan ve heterosferin en alt tabakasında yer alan moleküler azot hakimiyetinin görüldüğü tabaka; bunun üzerinde yaklaşık 1000 km.ye kadar da atomik oksijen tabakası; helyum bakımından zengin olup 3000 km.ye kadar uzanan üçüncü bir tabaka ile hidrojen tabaka adıyla bilinen dördüncü bir tabakadır. Bu son tabakanın yüksekliği ise 10000 km.ye kadar çıkmaktadır. Bununla beraber bu yüksekliğe ulaşabilmesine rağmen heterosferin, atmosfer kütlesinin %0,01’den daha azını oluşturduğu bilinir. Bütün bunların dışında heterosfer, güneş ışınlarının yüksek enerji taşıyan kısımlarını süzgeçlemesi nedeniyle yeryüzündeki yaşama önemli katkılarda bulunur.
Atmosfer bütün tabakalarında fotokimyasal reaksiyonlar gözönüne alınarak da incelenmektedir. Bu tür bir incelemede iki farklı kimyasal reaksiyon şekli söz konusudur. Bunlar normal gaz fazında meydana gelen reaksiyonlar ve fotokimyasal reaksiyonlardır. Gaz fazında meydana gelen kimyasal reaksiyonlar, stratosferden başlayarak termosferin alt bölümlerini içeren bir tabakada meydana gelir. 110 km.ye kadar ulaşan bu tabakaya kemosfer adı verilmiştir.
Atmosferin bütün tabakalarında fotokimyasal reaksiyonlar meydana gelebilmektedir. Bunun da sebebi fotokimyasal reaksiyon hızlarının sıcaklığa bağlı olmamasıdır. Atmosferin mezosfer ve termosferi içine alan bölgesinde fotokimyasal reaksiyonlar sonucunda oluşan çok sayıda elektron ve iyonların bulunduğu radyo dalgalarının yayılması bakımından önemli olan iyonosfer bölgesi de mevcuttur.
İyonosfer kendi içerisinde birim hacim başına düşen elektron sayısına göre çeşitli bölgelere ayrılmıştır. Bunlar D, E ve F bölgeleridir. Ancak bu bölgeler arasında kesin sınırlar bulunmamaktadır. Bu bölgeler arasındaki kalitatif farklılıklar atmosfer bileşenlerinin foto iyonizasyonuna dayanmaktadır. Örneğin azotmonoksit bileşenlerinin fotoiyonizasyonu D bölgesinde, oksijen moleküllerinin fotoiyonizasyonu E bölgesinde ve oksijen ile azotun fotoiyonizasyonu da F bölgesinde cereyan etmektedir.
140 -
120 - Termosfer
100 -
80 -
Mezosfer
60 -
40 -
Stratosfer
20 -
Troposfer
0 100 200 300 400 500
Şekil 2.2. Atmosferde Sıcaklığın Yüksekliğe Bağlı Olarak Değişimi
2.3. Havanın Doğal Kompozisyonu ve Hava Kirleticiler
Tablo 2.1.’de temiz ve kuru havanın doğal kompozisyonu bileşenlerin hacimsel yüzdesi ve konsantrasyon miktarları ile birlikte verilmiştir.
Tablo 2.1. Temiz ve Kuru Havanın Doğal Kompozisyonu
BileÅŸen
Hacim (%)
(ppm)
Azot
78.09
780900
Oksijen
20.94
209400
Argon
0.93
9300
Karbondioksit
0.0318
318
Su buharı
0.02
200
Neon
0.0018
18
Helyum
0.00052
5.2
Metan
0.00015
1.5
Kripton
0.0001
Hidrojen
0.00005
0.5
Azot monoksit
0.000025
0,25
Karbon monoksit
0.00001
0.1
Ksenon
0.000008
0.08
Ozon
0.000002
0.02
Amonyak
0.000001
0.01
Azot dioksit
0.0000001
0.001
Bu tablonun birinci sırasında yer alan ve iki atomlu bir molekülden oluşan azot gazı hacim olarak atmosferde %78,09 oranında bulunmaktadır. Azot belirli bir enerji eşiğinin aşılması gibi özel durumlarda reaksiyona girebilen bir gazdır. Orman yangınları gibi yüksek sıcaklık ve basıncın söz konusu olduğu şimşek gibi doğal atmosfer olayları esnasında ve ayrıca da yanma sonucunda meydana gelir. Oksijen ise atmosferde ikinci olarak bulunan bir gazdır. Hacimce atmosferin %20,94’ünü ve ağırlıkça da %23.21’ini kaplar. Oksijen azottan farklı olarak çok reaktiftir. Bunların dışında kalan gazlar atmosferde %1’den daha azdır. Bunlardan tek atomlu olan argon, atmosferde bulunan üçüncü gazdır. Aynı zamanda atmosferde en bol bulunan asal gazdır.
Helyum, neon, kripton ve ksenon gazları argon gibi ataletli gazlardandır. Ksenon asal gazlar içerisinde en kolay bileşik veren gazdır. Bu gazın çok sayıda bileşiği bulunur. Xe F2 (diflorür), Xe Fe (tetraflorür) bu bileşiklerden birkaçıdır. Ozon ise sıvı halde mavi-lacivert, katı halde mor-siyah ve gaz halde iken mavi renktedir. Kararsız bir bileşik olan ozon kolayca O2’ye dönüşebilmektedir. 200-230 nm UV ışığın taşıdığı enerji bu dönüşümü sağlayabilmektedir. CO ise renksiz kokusuz zehirli bir gazdır. Atmosferde karışan CO2’nin geri dönmesine karşılık CO geri dönemez. Troposferdeki su buharı miktarı ise çok değişkendir. Coğrafik duruma, su yüzeylerine yakınlığına ve hava sıcaklığına bağlıdır. Kurak bölgelerde 200 ppm, sıcak nemli iklimlerde ise 60000 ppm değerlerinde bulunabilmektedir.
Renksiz karakteristik kokulu bir gaz olan amonyak ise atmosferde çok küçük oranda bulunur. Amonyak, aynı zamanda ilkel atmosferin de ana bileşeni olarak kabul edilmektedir. NH3 suda çözülebildiği ve daha ziyade yer yüzeyi civarında bulunduğu için atmosferdeki ömrü oldukça kısa olup bir hafta mertebesindedir. Amonyakın yıllık üretim miktarının 10563.109 kg. olduğu hesaplanmıştır (Butler, 1979).
Temiz havaya ait özelliklerin yanısıra kirlenmiş bir şehir atmosferinin bileşenleri incelendiğinde bu bileşenlerin yüksek değerlere ulaştığı görülebilir. Tablo 2.2. kirlilik özellikleri farklı olan Chicago ve New Orleans gibi iki A.B.D. şehrine ait SO2, NO2 ve CO değerlerini göstermektedir (Stern, 1977).
Tablo 2.2. Chicago ve New Orleans Şehirlerinde Kirlilik Konsantrasyonları
Konsantrasyon (ppm)
Åžehir
Geçerli Veri (gün)
2 Yıllık Ortalama
Günlük Maks.
Kükürt Dioksit (SO2)
Chicago
New Orleans
618
472
0.135
0,010
0,79
0,06
Azot Dioksit (NO2)
Chicago
New Orleans
646
525
0,042
0,019
0,13
0,05
Karbon Monoksit (CO)
Chicago
New Orleans
244
53
7,6
4.4
19
13
Böylece kirli atmosfer ile temiz bir atmosfer kıyaslandığında aşağıdaki tablo ortaya çıkmaktadır. Tablo 2.3. bu farkı oransal şekilde açıklamaktadır.
Tablo 2.3. Kirli Atmosfer İle Temiz Atmosfer Halinin Kıyaslanması
Kirletici Oran
Temiz Hava DeÄŸeri (ppm)
Kirli Hava DeÄŸeri (ppm)
Oran
CO2
318
400
1.3
CO
0,1
40-70
400-700
SO2
0,0002
0,2
1000
CH4
1,5
2,5
1,3
NOx
0,001
0,2
200
NH3
0,01
0,002
Kirli ve temiz hava örneklerinin birbirlerine oranlarına bakıldığında en büyük değerin kükürt dioksit üzerinde olduğu görülmektedir. SO2 için 1000’e ulaşan bu oran, CH4 ve CO2 için 1,3 ‘e kadar düşebilmektedir.
3. HAVA KİRLİLİLİĞİ KAYNAKLARI
3.1. GiriÅŸ
Hava kirliliğine yol açan kaynaklar temel özellikleri göz önüne alınarak iki ana grupta değerlendirilmektedir. Bunlar; doğal hava kirliliği kaynakları ve antropojenik hava kirliliği kaynaklarıdır.
Bu iki temel kaynak türü içerisinde insan yapımlı olan antropojenik kaynaklar en etkin olanıdır. Bununla beraber doğal kaynakların da emisyon miktarları bakımından dünya genelinde hiç de küçümsenmeyecek bir paya sahip olduğu da bir gerçektir.
3.2. Doğal Hava Kirliliği Kaynakları
Doğanın kendisinde bulunan hava kirliliği kaynakları; başlıca olarak volkanlar, tozlar, orman yangınları, okyanus spreyleri ve buharlaşmadır. Bu beş temel kaynak elemandan oluşan kaynaklardan atmosfere çeşitli miktarlarda gaz ve partikül halinde emisyonlar yayılmaktadır. Aktif yanardağlardan, ormanlarda çıkan yangınlardan, çöllerde rüzgarlarla taşınan tozlardan ve büyük su yüzeylerinden atmosfere her gün milyonlarca ton emisyon neşrolmaktadır. Tablo 3.1. doğal hava kirliliği kaynaklarından atmosfere yayılan partikül emisyonların tahmini miktarlarını vermektedir.
Tablo 3.1. Bazı Doğal Hava Kirliliği Kaynaklarından Atmosfere Neşredilen
Tahmini Partikül Emisyon Miktarları
Kaynak
Tahmini Emisyon
(Milyon ton/yıl)
Volkanlar
25 – 150
Orman Yangınları
1 – 50
Okyanus Spreyleri
300
3.2.1. Volkanlar
Yer kabuğundaki değişimlerle ortaya çıkan volkanik faaliyetler esnasında meydana gelen gaz ve partiküller atmosferde fon kirliliği denilen seviyeleri oluşturur. Volkanlar, rasgele zamanlarda yada sürekli bir şekilde önemli miktarlarda kükürt dioksit ve partiküler madde neşreden birer kaynak olma özelliğine sahiptirler.
Atmosferin radyasyon dengesini olumsuz yönde etkileyebilecek özellikleri nedeniyle volkanlar doğal hava kirliliği kaynakları içerisinde ön planda yer alırlar. Tablo 3.1; global olarak volkanlardan atmosfere günlük olarak neşredilen emisyonların yaklaşık 10.000 ton civarında olduğunu göstermektedir.
3.2.2. Tozlar
En büyük partikül kaynaklarından biri olan çöl bölgelerinde kalın kum tabakaları rüzgarlarla taşınabilmektedir. Kuzey Afrika üzerinde meydana gelen kum fırtınalarının büyük ölçekli hareketlerle Orta Avrupa’ya kadar taşındığı uydu fotoğrafları ile kolaylıkla izlenebilmekte, alıcı bölgelerde yüksek miktarlarda toz konsantrasyonlarının ölçülmesi ile de bu taşınma açık bir şekilde belirlenebilmektedir. Yine sinoptik ölçekli sistemlerle Afrika’dan Karayipler’e kadar taşınan tozların yıllık miktarının 300-400 megaton mertebesinde olduğu tahmin edilmektedir. Bunların yanısıra toz konsantrasyonlarının yıl içerisindeki değişimleri de ilginç sonuçlar vermektedir. Örneğin, Barbados’un doğu sahillerinde alınan toz örnekleri Haziran ve Ağustos ayları arasında en yüksek konsantrasyonlara ulaşmaktadır. Bunun da sebebinin kuzeydoğu Alize rüzgarları ile Afrika’dan taşınma olduğu bilinmektedir (WMO, 1985). Bu faktörlerin dışında kuru hava esnasında tozların rüzgarlarla savrulmasına toprak erozyonu da neden olmaktadır. Sadece bu şekilde dünya üzerinde üretilen tozların günlük miktarlarının 20.000 ton ile bir milyon ton arasında değişmekte olduğu tahmin edilmektedir.
3.2.3. Orman Yangınları
Orman yangınlarının asılı partiküler madde olarak en önemli durağan kaynaklardan olduğu bilinir. Bu yangınlar yoluyla atmosfere büyük miktarlarda duman ve eser gazlar neşrolur. Orman yangınları yoluyla atmosfere neşredilen emisyonların günlük değerinin 400.000 ton civarında olduğu bulunmuştur. Bununla beraber ormanların yanması insan kaynaklı olduğu gibi yıldırım gibi doğal etkiler sonucu da olabilmektedir.
3.2.4. Okyanus Spreyleri
Okyanuslar ve denizler üzerinde tuz spreyleri şeklindeki oluşumlar, buharlaşma ve rüzgarlarla atmosfere transfer edilirler. Hava-deniz etkileşimini sağlayan mekanizma bu spreylerin meydana gelişini ve hareketini düzenlemektedir.
3.2.5. BuharlaÅŸma
Eser gazların önemli bir kısmı okyanus ve büyük su yüzeylerinden buharlaşma yolu ile atmosfere transfer olurlar. Okyanusların önemli elemanlarından biri olan plankton bitkileri okyanusları CO2 için birer kuyu bölgeleri olsalar dahi plankton bitkilerin gelişimleri esnasında CO2 kaynağı durumunda olacaktır. Bunların dışında orman alanlarının, fotokimyasal reaksiyonlar esnasında buharlaşma özelliğine sahip hidrokarbonları atmosfere terk etmesi de, ormanları hidrokarbonlar bakımından birer kaynak durumuna getirmektedir.
3.3. Antropojenik Hava Kirliliği Kaynakları
İnsanoğlu tarafından oluşturulan hava kirliliği kaynakları çeşitli şekillerde sınıflandırılmaktadır. Kaynakların konumlarına göre yapılan sınıflandırma üç gruptan oluşur. Bunlar;
Noktasal kaynaklar,
Alansal kaynaklar ve
Çizgisel kaynaklardır.
Bu sınıflandırmaya göre enerji santralleri, petrol rafinerileri ve uzun bacalı tüm fabrikalar noktasal kaynaklar grubu içerisinde değerlendirilirler. Yerleşim bölgeleri, iş merkezleri, hastaneler ve okullar gibi daha ziyade ısınma ağırlıklı kaynak özelliği gösteren birimler ise alan kaynaklarına aittir. Üçüncü kaynak türü olan çizgisel kaynaklar ise araç emisyonlarının sebep olduğu trafik yüklerine karşı gelir. Yukarıdaki sınıflandırmanın dışında hava kirleticileri temel kaynak özellikleri itibariyle de gruplandırılmaktadır. Kalitatif olarak daha etkin olan bu tür bir sınıflandırmada motorlu araçlar, endüstriyel tesisler, enerji birimleri ve konut ısıtılması ile ortaya çıkan emisyonlar bu tür bir sınıflandırmanın temel elemanları olarak kabul edilir. bir örnek olarak A.B.D.’de sadece birincil kirletici kaynaklar itibariyle meydana gelen hava kirliliği emisyonlarının bir istatistiği Tablo 3.2.’de verilmiştir. Bu tabloya göre en etkin emisyonları motorlu araçlar tarafından oluşturulmaktadır. Toplam yüzde 60 olan motorlu araçları, %17 ile endüstri, %14 ile enerji tesisleri ve %6 ile de konutların ısıtılmasından doğan emisyonlar izlemektedir.
Bununla beraber bu tablo ülkeden ülkeye değişebildiği gibi aynı ülkenin şehirleri arasında da farklılık gösterebilir. Ülkelerin gelişme düzeyleri, teknolojik ilerlemeler vb. faktörler bu tablonun değişmesine etki yapar.
Tablo 3.2. A.B.D.’de Hava Kirletici Emisyonların Birincil Kaynakları
(Milyon ton / yıl) (Bach, 1976)
Kaynak
Karbon Monoksit (CO)
Kükürt Oksitler ( SOx)
Hidro Karbonlar (HC)
Azot Oksitler (NOx)
Par.
T.
Top. Y. (%)
Motorlu Araçlar
66
12
86
60
Endüstri
23
17
Enerji Santrali
12
20
14
Konut Isıtılması
DiÄŸer
Toplam
72
26
19
13
12
142
100
3.3.1. Motorlu Araçlar
Tablo 3.2.’ye göre karbon monoksit, hidrokarbon ve azot oksitler bakımından en yüksek emisyonlar araçlar tarafından oluşturulmaktadır. Örneğin, karbon monoksit üreten başlıca kirletici kaynaklar arasında motorlu araçlar %66 ile birinci sırada yer almaktadır. Motorlu araçlar %12 ile en yüksek hidrokarbin emisyonuna ve %6 ile de en yüksek azot oksit emisyonuna sahip bulunmaktadır. Bunlardan başka özellikle otomobillerin sebep olduğu kurşun, arsenik ve aldehitler motorlu araç emisyonları içerisinde ön plandadır. 1991 kayıtlarına göre dünyadaki toplam 431 milyon otomobilin %68’i A.B.D., Japonya, Almanya, İtalya, Fransa ve İngiltere’de bulunmaktadır. A.B.D. 190 milyon otomobil ile birinci sırada yer alırken nüfus bakımından dünya ülkeleri arasında 17.ci sırada olan Türkiye otomobil sayısı bakımından 30.cü sırada bulunmaktadır.
Ülkemizde 1991 kayıtları itibariyle 1.650.000 otomobil düşmektedir. Yaklaşık üç milyarlık nüfusu ile dünya nüfusunun %56’sını bulunurken dünyadaki tüm otomobillerin %38.8’i Avrupa ülkelerinde bulunduğu görülmektedir. Araç sayısı bakımından Avrupa’yı %36 ile Kuzey Amerika izlemektedir.
Dünyada nüfusa oranla otomobil sayısı en az olan ülke Bangladeş’tir. Bu ülkede bin kişiye ancak 0,34 otomobil düşmektedir (Statistical Yearbook, 1992). A.B.D.’de 1950 yılında eyaletler arasında yollar henüz inşa edilmeden önce ülkedeki motorlu araç sayısı 49 milyon ve 62 milyon da ehliyetli sürücü bulunmaktaydı. 1990 yılında durum tersine dönmüş ve motorlu araç sayısı 190 milyona ulaşırken ehliyetli sürücü sayısı 167 milyonda kalmıştır. Yani karayollarında 23 milyon daha fazla araç seyahat etmektedir (Chafee, 1992). Şehir içi toplu taşımacılığı ile ilgili olarak da A.B.D. ile Avrupa ülkeleri arasında farklılık vardır. Avrupa’da şehir içinde taşımacılık %50 oranında toplu taşımacılık ve bisiklet gibi araçlarla yapılırken A.B.D.’de bu oran %15 civarındadır (Chafee, 1992).
Motorlu araçlar nedeniyle meydana gelen en önemli emisyonlar sırasıyla CO, HC ve azot oksitlerdir. Bunların yanısıra benzinli araçlarda çıkan kurşun kalıcılığı nedeniyle üzerinde en çok durulan bir kirletici olmaktadır. Bu nedenle dünya ülkeleri araç emisyonlarının miktarını ve tehlikesini azaltmak üzere çalışmalar yapmaktadır. 1974 dünya petrol krizi sonrasında daha az yakıt kullanan araç yapımı ön plana çıkınca karbüratör sistemlerinde devrim niteliğinde gelişmeler meydana gelmiştir. 1989 yılında üretilen EC-1 isimli yeniden formule edilmiş benzinde kurşun tamamen yok edilmiş ve bunun yerine bir başka oktan zenginleştirici olan MTBE (Metil butil eter) kullanılmıştır. MTBE performansı arttırmakta ve daha temiz bir karışım meydana getirmektedir. Ayrıca aromatikler %50 oranında düşürülmüş, kükürt miktarı da %80 azaltılmıştır. Yüksek performasyonla araçlar için ise EC-P (premium) isimli formul ARCO firmasınca 1990 yılı sonlarında satışa sunulmuştur. EC-P testler geleneksel yakıtlara göre EC-P CO’yu %28 oranında azaltmıştır. Egzost hidrokarbonlarının ise %21 oranında azaldığı bulunmuştur. Bu suretle Güney Kaliforniya’da hava kirliliği emisyonlarının günde yaklaşık 150 ton azaldığı tahmin edilmektedir.
Alternatif yakıtlardan metanol ise çeşitli sorunlara neden olmaktadır. Kokusuz, tatsız ve toksit olan bu gaz yer altı suları için tipik bir kirletici olarak kabul edilir.
Metanol, alevle yanar ve çok miktarda formaldehitin çıkmasına neden olur. Bununla beraber formaldehit’in ne kadar etki yaptığı ise henüz belirlenmemiştir. A.B.D.’nin Kaliforniya eyaletinde yapılan planlamaya göre 1998 yılından itibaren yeni araçların %2’si sıfır emisyonla olacaktır. 2003 yılından itibaren de bu oranın %10’a çıkarılması planlanmıştır (Williams, 1992).
3.3.2. Endüstri
Hava kirliliği içerisinde endüstrinin payı ülkeden ülkeye değiştiği gibi ülkelerin endüstride kullandığı teknolojiye göre de değişkenlik göstermektedir. Tablo 3.2.’ye dikkat edildiğinde A.B.D. örneğinde hava kirliliği içerisinde endüstrinin payı %17’yi bulmaktadır. Bu payın genel olarak içeriğini net bir şekilde görebilmek için endüstriyel kirliliği oluşturan temel elemanlar ile ve bu kaynaklardan çıkacak emisyonları incelemek faydalı olacaktır.
3.3.2.1. Demir çelik ve metal endüstrisi
Bu endüstri içerisinde meydana gelen başlıca kaynaklar; yüksek fırınlar, çelik fırınları, tasfiye fırınları ile metal kaplama ve ocaklardır. Bu fırınlardaki erime işlemleri sonucunda ise CO, toz, kül, metal oksit ve metal fümeler çıkar. Ayrıca metalin cinsine göre de ergime işlemi sonucunda SO2, kurşun ve fümeler çıkacaktır. Kaplama işlemlerinde ise çoğunlukla mist ve buharın meydana geldiği görülür.
3.3.2.2. Maden endüstrisi
Maden endüstrisinde önemli emisyon kaynakları, fırın9lama işlemlerinde kullanılan sistemlerdir. Bunların başında fırınlar ve kurutucular gelir. Bu işlemlerde ise duman ve fümeler ile madenin türüne göre de toz SO2 yada CO gazı oluşur.
3.3.2.3. Kimya endüstrisi
Bu endüstriye ait en temel kaynak kimyasal termik işlemlerdir. Kimya endüstrisinin hemen her çeşit hava kirliliğine sebep olması bu termik işlemler nedeniyledir. Bu işlemler esnasında tozlar ve fümeler de çıkar. Bu kimyasal maddelerin emisyonu proseslerin çeşitli safhalarında meydana gelebilmektedir.
3.3.2.4. Petrol endüstrisi
Rafinerilerdeki buharlaşma, parçalanma gibi işlemler petrol endüstrisindeki başlıca emisyon kaynaklarını oluşturur. Bu nedenle petrol rafinerilerinde her türlü hava kirlenmesi olayı meydana gelir. Petrol ürünlerinin buharlaşma sonucunda, çamurdan meydana gelen kül, buharlar ve parçalanma işlemleriyle oluşan koku, toz ve mistler, ısıtma tesislerinde yakıtların yanmasından oluşan SO2 ve duman petrol endüstrisinin tipik kirlilik türlerindendir.
3.3.2.5. Kağıt endüstrisi
Kağıt endüstrisinde kullanılan kağıt hamurunun işlenmesi esnasında yüksek miktarlarda buhara gereksinme duyulur. Buharın elde edilmesinde kullanılan fosil yakıtlar nedeniyle de SO2 kirliliği söz konusudur. Kağıt hamuru ve benzer ürünlerin kaynağı olan bu endüstride diğer önemli emisyon kaynakları ise kireç fırınları ile ergitme tanklarıdır. Dolayısıyla yanma sonucunda çıkan emisyonlara ilave olarak kağıt-baskı gibi işlemler nedeniyle oluşan organik çözeltiler, kimyasal tozlar ve kurşun oksitler de bu sektördeki başlıca kirliliği oluştururlar.
3.3.2.6. Tekstil endüstrisi
Tekstil endüstrisinden çıkan en önemli kirleticiler çoğunlukla kumaş üzerindeki işlemler esnasında çıkmaktadır. Kumaş üzerinde yapılan çeşitli işlemler ise tozlar, SO2, organik buharlar ve mistlerin çıkmasına sebebiyet verir.
3.3.2.7. Lastik endüstrisi
Kaplama ve karıştırma işlemlerinin hakim olduğu bu endüstriden çıkan ve önemli hava kirleticiler toz ve karbon siyahı emisyonları ile organik buharlardır.
3.3.2.8. Cam endüstrisi
Cam fırınları ve cam yünü üretimi emisyon kaynakları olup bu endüstriden ise H2SO4 mistleri, toz, alkali oksitleri ve reçine aerosolleri kirletici olarak çıkar.
3.3.2.9. Çimento endüstrisi
Çimento endüstrisinde hakim kirletici partikül olup bunun yanısıra yakıt kullanımı nedeniyle de kükürt, azot ve karbonlu oksitler kirlilik yaratmaktadırlar. Döner fırınlar, kurutucular bu endüstri tipinin başlıca emisyon kaynağını oluştururlar.
Bu nedenle de proses ve alkali tozlar da başlıca kirleticilerdir. Çimento tanecikleri küçük boylu olmaları nedeniyle solunum sistemi için büyük bir tehlikedir. 1 milyon ton/yıl kapasiteli bir çimento fabrikasında baca gazlarının 1 saatte taşıdığı toz miktarının yaklaşık 15 ton olması bu fabrikaların yaratacağı tehlikenin bir göstergesidir. Bu nedenle çimento fabrikalarının baca gazlarının tutulmasında mutlak suretle yüksek verimli filtrelere yer verilmelidir. Elektrofiltreler bu konuda en iyi çalışan sistemler olarak kabul edilmektedir.
3.3.3. Enerji Santralleri
Günümüzde elektrik enerjisinin üretiminde kullanılan yakıtlar içerisinde en ön planda kömür ve petrol gibi fosil yakıtlar gelmektedir. Örneğin, A.B.D.’de elektrik enerjisinin %90’ından fazlası kömür ve petrolden elde edilir. bu yakıtlar içerisinde bulunan en önemli elemanın kükürt olması sebebiyle enerji santralleri, yüksek miktarlarda yakıt kullanmaları nedeniyle en fazla SO2 kirlenmesine yol açan kirletici kaynaklar olmaktadır. Bütün dünyada enerji ihtiyacının giderek artış göstermesi ve fosil yakıt kullanımından vazgeçmeyen politikalar nedeniyle kükürt bileşikleri bakımından dünyamızın geleceğini tehdit etmektedir. Bunun sonucu olarak, kükürt dioksit ve azot oksitler toprak ve suyun asitleşmesine sebep olan elemanlar olmaktadır. Bu nedenle enerji santralleri hava kirleticilerin uzun menzil taşınımına yol açmaları bakımından günümüzün en kritik hava kirliliği yaratan kaynakları olmuş ve olmaya da devam etmektedir.
3.3.3.1. Asit Yağmurları
Asit yağmurları, dünya üzerindeki endüstriyel faaliyetler ve enerji tesislerinin artışı ile birlikte ortaya çıkan bir sonuçtur. Bu oluşum, insan sağlığına, toprak asidifikasyonu suretiyle doğal bitki örtüsü, göller, nehirler gibi yüzeysel su kaynakları üzerinde kendisini hissettirmektedir. Kükürt bileşiklerinin yağmur suyunun asitleşmesindeki payı 2/3’tür. 1/3 oranında ise azot bileşikleri sorumludur. Bu suretle kükürtten gelen kirlenme tehlikesi daha büyük olacaktır. Asitleşme esasen kükürt ve azot kirleticilerin endirekt bir etkisidir. Ayrıca, sülfat, nitrat ve hidrojen iyonları yer yüzeyine ulaştıklarında ıslak birikmeye uğrarlar. Enerji santrallerinden neşredilen SO2, NOx ve HC atmosferde kimyasal bir dönüşüme uğramadan da yüzeyde birikebilirler. Bu kirleticiler yağış ile reaksiyona girerek asit yağmurlarına yol açarlar.
Asit yağmurlarının geçmişine bakıldığında bunların daha çok 20. yüzyılın ikinci yarısından itibaren dünyanın birçok bölgesinde etkili hale geldiği görülür. Aslında bu konu ilk kez 1853 yılında bir İngiliz kimyacısı tarafından tespit edilmiştir. R.A. Smith, Manchester şehri çevresinde asit yağmurları hakkındaki bulguları bir raporla da yayınlamıştır (Seinfeld, 1986).
Günümüzde asit yağmurları sonucunda meydana gelen zararlar, ülkeler arasında da ciddi sorunların doğmasına da yol açmaktadır. A.B.D.-Kanada; İskandinav Ülkeleri-İngiltere arasında Doğu Avrupa ülkeleri ile çevre ülkeler arasındaki ihtilaflar bunlardan sadece birkaçıdır. Örneğin, İskandinavya’da onbinlerce gölün asitleşmesinin yanısıra Orta Avrupa’da orman alanları da asit yağmurlarından kötü bir şekilde etkilenmektedir. Bunlardan flora ve faunaya olan zararlar kabul edilemeyecek kadar yüksektir. Bunun yanısıra milyonlarca insanın içme suyunun sağlandığı yer altı suları dahi asidik olmakta ve metal konsantrasyonların dünyanın bir çok bölgesinde tehlike sınırlarını aştığı ortaya çıkmaktadır. Eğer kirlenmenin bugünkü seviyede devam etmesine izin verilirse yakın gelecekte tolere edilemeyen kayıplara ulaşmamız kaçınılmaz olacaktır.
İşte bu nedenlerden dolayı yüksek miktarlarda fosil yakıt kullanan termik santrallerin risk analizleri ve yer seçimi planlaması büyük önem kazanmaktadır. A.B.D.’de Çevre Koruma Dairesi (EPA) termik santrallerin yer seçiminde uygulanması gereken yöntem ve kuralları belirlemiştir.
Sonuç olarak yüksek bacalardan çıkan emisyonların sebep oldukları asit yağmurları yanısıra atmosfer – bitki örtüsü – toprak yüzeyleri arasındaki kuru ve yaş birikme yolu ile taşınma işlemleri son yıllarda ön planda yer alan araştırma konuları arasındadır.
3.3.4. Konutların Isıtılması
Konut ısıtılmasında ve enerji temininde kullanılan fosil yakıtlar içerisinde en büyük pay kömür ve petrole aittir. Kullanılan yakıtın kalitesi bu tür kaynaklardan gelen hava kirliliği üzerine çok fazla etki yapmaktadır. Son yıllarda özellikle kış mevsimlerinde başta büyük şehirlerimiz olmak üzere çok sayıdaki çarpık yerleşimin hakim olduğu, endüstri ağırlıklı şehirlerde SO2, TAP (Toplam asılı partikülar madde) konsantrasyonlarının hava kalitesi standartlarının birkaç katını aşması olağan hale gelmiştir.
Dünyanın çeşitli bölgelerinde çıkarılan ham petrol kükürt yüzdesi bakımından farklılıklar göstermektedir. Tablo 3.3. kükürt içeriği itibariyle en kaliteli petrolün Cezayir’de bulunduğu ve kükürt yüzdesi bakımından en kötü ham petrolün ise Kuveyt ile en yüksek ihracatçı ülke olan Suudi Arabistan’da olduğunu görmekteyiz. Kömür bakımından ise durum oldukça farklıdır. Avrupa’da kömür üreticisi ülkeler içerisinde ise en yüksek kükürt içerikli kömür üreticisi %5-6 ile Yugoslavya’dır (Agren, 1991).
Tablo :3.3. Ham Petrol İhracatçısı Ülkeler ve Kükürt Özellikleri
Ãœlke
İhracat miktarı (M ton)
Kükürt Yüzdesi
S. Arabistan
146
1.8 – 2,9
Ä°ran
96
1,4 – 1,6
Libya
55
0,2 – 0,5
Nijerya
41
0,2 – 0,5
Irak
36
1,9 – 2,1
Kuveyt
36
2,5
Cezayir
16
0,14
B.A.E.
10
0,8
Katar
10
1,2
Venezuela
3,0
Rusya
1,7
K. Denizi
0,16 – 0,4
Tablo 3.4. Avrupa’da Başlıca Kömür Üreticisi Ülkeler
Ãœlke
Kükürt Yüzdesi (%)
Ä°ngiltere
1,6
Almanya
1,2
Polonya
1 – 2
Yugoslavya
5 - 6
3.4. Antropojenik Emisyonların Önlenmesi İçin Çareler
Antropojenik emisyonları yaratan gerek mobil (hareketli) ve gerekse durağan (hareketsiz) kaynaklardan yayılan kirleticiler belirli usullerle önlenmelidir. Bunları kısaca kaynak tipine göre özetleyelim:
Mobil Kaynaklar
Azot oksitler (NOx) hidrokarbonlar (HC) ve karbon monoksit araçlardan yayılan başlıca kirleticilerdir.
Bu emisyonların önlenmesi için iki temel yol önerebiliriz. Bunlar;
ulaşım tiplerinin değiştirilmesi, oto yollarda hız üst limitlerinin aşağı çekilmesi,
Egzost gazlarının temizlenmesi, üç yollu katalizörlerin kullanımına geçilmesi ve bu yönde motor tasarımlarının geliştirilmesidir.
DuraÄŸan Kaynaklar
Kükürt dioksit (SO2) ve azot oksitler (NOx) bu kaynaklardan yayılan başlıca kirletici emisyonlardır.
Bu emisyonların önlenmesi için de aşağıdaki yöntemlere ihtiyaç vardır. Bunlar;
Daha az kirleten yakıtların kullanılması (kömür ve sıvı yakıtlara desülfürizasyon uygulanması, doğal gaz kullanımı, düşük kükürtlü kömür ve sıvı yakıtlara yönelme),
Fosil yakıt kullanımının azaltılması (enerji tasarrufu, daha verimli enerji kullanımı, yenilenebilir enerjilere yönelme),
Yanmadan meydana gelen kirliliğin azaltılması (yanma veriminin artırılması),
Endüstriden kaynaklanan emisyonların azaltılması (yeni teknolojilerin kullanımı,
SO2 için desülfürizasyon, NOx için denitrifikasyon yapılması ve
Katı yakıtların gazlaştırılması, akışkan yatak gibi yanma teknolojilerine yönelmedir. Uygun büyüklükteki kömür taneciklerine akışkan özellikleri kazandırılarak Newtonian olmayan akışkan halindeki yakma işlemi diğer deyişle akışkan yatakta yakma, günümüzde en iyi yöntem olarak kabul edilmektedir (Ekinci, 1993).
4. HAVA KÄ°RLETÄ°CÄ°LER
Hava kirleticiler atmosferde çok değişik şekillerde bulunabilmektedir. Bu çeşitlilik sebebiyle kirleticilerin sınıflandırılmasına gereksinme duyulur. Bunlardan en önemlileri kirleticilerin atmosferde yer alış durumları ile fiziksel özelliklerine göre yapılan sınıflandırmalardır. Kirleticiler atmosferde yer alış durumlarına göre birincil ve ikincil kirleticiler şeklinde iki temel sınıfta toplanırlar.
Birincil kirleticiler kaynaklardan atmosfere doğrudan neşredilen kirleticilerdir. Oysa ikincil kirleticiler atmosferde bulunan birincil kirleticiler ile atmosferik özellikler arasındaki kimyasal girişimler sonucunda meydana gelirler.
Birincil kirleticiler içerisinde SO2, NO, CO ve H2S ve ardışık olarak da SO2, NO2, CO2, HF, NH3 ve Cl2 yer alırlar. Organik gazlar ise genel şekli ile hidrokarbonlar ve aldehitlerden oluşur. Hidrokarbonlar; alifatik, olefinik ve aromatik ve polisiklik aromatik şeklinde sıralanırlar (Warner, 1991). Hidrokarbonlar reaktiflik derecesine göre çeşitli gruplar içerisinde de sınıflandırılmaktadır. Bunlar içerisinde aromatik ve alifatik olmak üzere iki grup kirletici yer alır. Bunlar aromatik hidrokarbonlar reaktif olmayıp kanserojen özelliğine sahiptirler. Bunlara en iyi örnek PAN (Peroksiasetil nitrat) gösterilebilir. Pan klasik olarak peroksi karbonil şeklindeki oksitlenmiş hidrokarbonların NO2 ile reaksiyonundan meydana gelir (Warner, 1991). Alifatik hidrokarbonlar içerisinde Alkanlar doymuş yani reaktif değillerdir. Oysa alken ve alkinler ise doymamış hidrokarbonlardır. Partiküller ise, genel olarak katı ve sıvı şeklinde bulunurlar.
4.1. Birincil Kirleticiler
4.1.1. Kükürt Oksitler
Gaz halindeki kirleticiler arasında kükürt oksitler en çok bilinen birincil hava kirleticilerdendir. Bunlar çoğunlukla durağan kaynaklarda fosil yakıtların yanması sonucunda meydana gelirler. Antropojenik kükürt oksitlerin %80’inden fazlasının durağan kaynaklardan meydana geldiği bilinmektedir (Masters, 1991). Bu emisyonların dünya üzerindeki durumuna bakıldığında en büyük payın Avrupa’nın endüstrileşmiş bölümü ile Kuzey Amerika olduğu görülür.
Petrol ve kömür gibi fosil yakıtlar kabaca %0,5 ile 6 arasında kükürt içerirler. Dolayısıyla bu yakıtların yanması sonucunda kükürt çoğunlukla SO2 şeklinde atmosfere neşrolur. Atmosferde kükürdün yoğunlaşma fazındaki şekli ise SO42- dir. Tablo 4.1. ‘de SO2’nin fiziksel özellikleri verilmiştir. Kükürt dioksit yanıcı olmayan renksiz bir gazdır. Atmosferde kalıcılık süresi 40 günü bulmaktadır. SO2’nin sayısal değerleri incelendiğinde, bütün dünyada her yıl neşredilen global emisyonların 132 milyon tonu, antropojenik emisyonların ise 50-75 milyon tonu bulduğu tahmin edilmektedir (Butler, 1979). Avrupa’da ise her yıl yaklaşık 20 milyon tonun üzerinde kükürdün deşarj edildiği bilinmektedir (Agren, 1987). Tablo 4.2. EMEP (Avrupa Ölçme ve Değerlendirme Programı) çerçevesinde yıllık tahmini emisyon miktarlarını göstermektedir.
Bu tabloya göre Avrupa’nın en büyük kükürt emisyon üretici ülkesi eski adıyla Sovyetler Birliği’dir. En az emisyonun da İzlanda’ya ait olduğu görülmektedir.
Tablo 4.1. Kükürt Dioksidin Fiziksel Özellikleri
Molekül ağırlığı
64,06
YoÄŸunluÄŸu
2,927(00C, 1 atm)
Erime noktası, 0C
-75,46
Kaynama noktası, 0C
-10,02
Kritik sıcaklığı, 0C
157,2
Kritik basıncı, atm
77,7
Buharlaşma ısısı, Kcal/mol
5,96
Kükürt dioksit atmosfere neşrolduktan sonra bir dizi reaksiyona uğramaktadır. Bu reaksiyonlardan biri de OH serbest radikali ile olanıdır.
Tablo 4.2. EMEP Tahmini Kükürt Emisyon Değerleri (Agren, 1991)
Ãœlke
Emisyon (1000 ton)
Batı Almanya
1815
DoÄŸu Almanya
2000
Arnavutluk
50
Avusturya
215
Belçika
405
Bulgaristan
500
Çekoslovakya
1500
Danimarka
228
Finlandiya
270
Fransa
1800
Hollanda
240
Ä°ngiltere
2560
Ä°rlanda
88
Ä°spanya
1000
İsveç
275
İsviçre
58
Ä°talya
2200
Ä°zlanda
Lüksemburg
21
Macaristan
750
Norveç
76
Polonya
2150
Portekiz
84
Romanya
100
Sovyetler BirliÄŸi
8100
Türkiye
500
Yugoslavya
1475
Yunanistan
350
TOPLAM
28.816
Burada;
SO2 + OH › HOSO2
HOSO2 + O2 › SO3 + HO2
Meydana gelir. SO3 aşağıda görüldüğü gibi havadaki su buharı ile reaksiyona girerek asit yağmurlarının temel sebebi olan sülfirik aside dönüşür.
Böylece;
SO3 + H2O › H2SO4 olur.
Buna göre basit bir hesapla %1 kükürt içerikli 1 ton kömürün yanması sonucunda 10 kg. kükürt meydana gelecektir. SO2’nin (Hidrojen sülfit) ve H2SD4 (Sülfürik asit) yanısıra çeşitli sülfatlar halinde neşrolur. EMEP (Avrupa Ölçme ve Değerlendirme Programı) tarafından yayınlanan raporda Avrupa’nın tamamı gözönüne alındığında en büyük kükürt emisyonu üreticisi ülkenin Rusya olduğu belirtilmiştir. Yine bu rapora göre Batı Avrupa’da en büyük emisyon neşredici ülke ise 2.56 milyon ton ile İngiltere’dir.
EMEP raporuna göre 1980 yılı itibariyle hesaplanan Avrupa ülkelerinde üretilen kükürt emisyonları Tablo 4.2.’de gösterilmiştir. 1978 yılında 28,816 milyon ton, 1980 yılında 27,897 milyon ton olarak hesaplanan bu emisyonlar 1990 yılında 22,025 milyon tona düşmüştür (EMEP, 1991). Bu durum büyük ölçüde Avrupa Topluluğu ülkelerinin 1970’li yılların sonlarından itibaren uyguladığı emisyon stratejileri sonucunda meydana gelmiştir. Örneğin İngiltere, Avusturya, Belçika, Danimarka, Finlandiya, Almanya vb. ülkeler emisyonlarını aldıkları kararlar uyarınca önemli miktarlarda indirmişlerdir. Ancak sadece Doğu ve Güneydoğu Avrupa’da kükürt bileşiklerinin yıllık üretiminin 3 milyon tonu aştığı hesap edilmektedir. Bu bölgede eski teknoloji kullanımının hakim olması atmosferde yörünge hareketi gözönüne alındığında ülkemizin batı bölgesinin birinci derece alıcı bölge olarak zarar görmesi kaçınılmazdır. Günümüzde sadece New York şehrinin yılda 1,5 milyon ton kükürtü atmosfere neşrettiği A.B.D.’de yılda yaklaşık 26 milyon ton kükürt, İngiltere’de ise yılda yaklaşık 6 milyon ton SO2 ve tüm dünyada ise yılda yaklaşık olarak 80 milyon ton SOx atmosfere neşredilmektedir. Bütün dünyada neşrolunan SO2 emisyonları ise dünya SO2 konsantrasyonunu her yıl 0,006 ppm olarak artırmaktadır. Buna karşılık tüm asit ve sülfatlar yağış yolu ile ancak 43 günde atmosferden uzaklaştırılmaktadır.
4.1.2. Azot Oksitler
Partiküller ve kükürt oksitler gibi azot oksitler de yanma sonucunda meydana gelen en birincil kirleticilerdendir. Azot oksitler yanmanın tüm şekillerinde daima meydana gelmektedir. Örneğin motorlu araçlar ve enerji üretim istasyonları azot oksitlerin iki temel kaynağıdır. Azot oksit ailesinden yedi adedinin NO (azot monoksit), NO2 (azot dioksit), NO3 (azot trioksit), N2O (diazot monoksit), N2O3 (diazot trioksit), N2O4 (diazot tetraoksit) ve N2O5 (diazot pentaoksit) bilinmesine rağmen bunların tümü hava kirliliği bakımından önemli değildir. Hava kirliliği bakımından en önemli olan azot oksitler ise NO nitrik oksit (azot monoksit) ile NO2 azot dioksitdir. N2O diye bilinen nitroz oksit ise atmosferde bulunmasına rağmen bir kirletici olarak nitelendirilmemektedir. Nitrik oksit (NO) renksiz ve kokusuz, oldukça zararsız bir gazdır. Azot dioksit için oksitlendiği zaman sarı kahverengi keskin kokulu ve zararlı bir gaz haline gelebilmektedir. İnsan yapımlı NO2 ise gübreleme gibi hareketsiz kaynaklardan olduğu gibi araçlar gibi hareketli kaynaklardan da oluşmaktadır. NO ve NO2 şeklindeki atmosferik konsantrasyonların birleşik değeri NOx ile temsil edilir. Atmosferde kalıcılık süresi yaklaşık 1 gündür. Ancak NO + NO2’nin NOx bileşenlerinden N2O’nun atmosferde 10 yıl civarında kaldığı belirlenmiştir (Seinfeld, 1986). NOx ‘in en doğal kaynaklarından biri de topraktaki organik çürümelerdir. Ayrıca fotokimyasal olarak reaksiyona giremeyen NOx bileşenleri de bu miktarlar arasına dahil olacaktır. Azot dioksit seviyelerinin standartları aşan değerlerinin sağlığa olan ters etkilerinin yanısıra bu kirleticilerin SO2 ile birlikte yüksek oranda bulunması insan sağlığına yaptığı olumsuz etkiyi daha da şiddetlendirmektedir.
NO nitrik oksit renksiz, kokusuz bir gaz olup yüksek sıcaklık altında yanma işlemi sonucunda ortaya çıkar.
Buna göre;
N2 + O › NO + N
N + O2 › NO + O
ve ayrıca,
N2 + O2 › 2 NO
ÅŸeklinde azot monoksit meydana gelir.
Azot dioksit, görünür ışığın absorblayıcısı olması nedeniyle kırmızı portakal rengindedir. Malzemeler üzerinde korozif olan bu gaz aynı zamanda insan sağlığı için de toksik özellik taşır. İşte bu azot oksit, havanın oksijeni ile bileşerek azot dioksiti aşağıdaki şekilde meydana getirir:
2 NO2 + O2 › 2 NO2
global olarak her yıl atmosfere yaklaşık 150 milyon
Kategori: Biyoloji