HAVA KİRLİLİĞİ VE KONTROLÜ

Transkript

1

2 HAVA KİRLİLİĞİ VE KONTROLÜ Prof. Dr. Sücaattin KIRIMHAN Mart Ankara

3 ii Çevre Yönetimi Dizisi No:3 ISBN Basım, Mart 2006 HAVA KİRLİLİĞİ VE KONTROLÜ Prof.Dr.Sücaattin KIRIMHAN Copyright 2006 Bu kitabın bütün hakları yazarına aittir. Yazarının yazılı izni olmaksızın, kitabın tümünün veya bir kısmının elektronik, mekanik ya da fotokopi yoluyla basımı, yayımı, çoğaltılması ve dağıtımı yapılamaz. Dağıtım: Baskı ve Cilt: Turhan Kitabevi Ofset Matbaacılık Tesisleri Tel: KÜTÜPHANE BİLGİ KARTI Kırımhan, Sücaattin Hava Kirliliği ve Kontrolü 1.Baskı, 400 s, 160x240 mm Kaynakça var ISBN Hava Kirliliği, 2. Hava Kirliliği Kontrolü, 3. İklim Değişikliği

4 Her ilkbaharda yenilenen doğaya, Tüm çiçeklere, Dünyaya gelen her çocuğa, Babama ve rahmetli anneme armağan ediyorum. iii

5 iv H 2 SO 4 HNO 3 CO CFC PAN O 3 NO x C x H y SO x CO 2 NH 3 PM CH 4 SO = 4 HCl

6 v İÇİNDEKİLER Sayfa ÖNSÖZ vii 1. BÖLÜM GİRİŞ BÖLÜM HAVA KİRLİLİĞİNİN KAYNAKLARI VE KİRLETİCİ MADDELER BÖLÜM HAVA KİRLİLİĞİ METEOROLOJİSİ BÖLÜM HAVA KALİTESİ STANDARDLARI, ÖLÇÜM VE ANALİZ BÖLÜM HAVA KİRLETİCİ GAZLARIN LABORATUARDA İNCELENMESİ BÖLÜM HAVA KİRLİLİĞİNİN ETKİLERİ BÖLÜM HAVA KİRLİLİĞİNİN KONTROLÜ BÖLÜM TÜRKİYE DE HAVA KALİTESİ YÖNETİMİ BÖLÜM TÜRKİYE DE HAVA KİRLİLİĞİ KONTROLÜ MEVZUATI BÖLÜM KAYNAKLAR 385

7 vi 4207 Sayılı Tütün Mamullerinin Zararlarının Önlenmesine Dair Kanun Madde 2. Sağlık, eğitim-öğretim ve kültür hizmeti veren yerler ile kapalı spor salonlarında ve toplu taşımacılık yapılan her türlü nakil vasıtaları ve bunların bekleme salonlarında, kamu hizmeti yapan kurum ve kuruluşlardan beş veya beşten fazla kişinin görev yaptığı kapalı mekanlarda tütün ve tütün mamullerinin içilmesi yasaktır.

8 vii ÖNSÖZ Hava kirliliği, çevre sorunlarının en önemli unsurlarından biridir. Önceleri yerel boyutta fark edildi, daha sonra ülkeler boyutunda değerlendirildi, günümüzde de uluslararası bir sorun olarak karşımıza çıktı. İnsan, hayvan ve bitki sağlığı üzerinde oldukça önemli olumsuz etkileri izlendi. Sosyal sorunlar ekonomik sorunlara dönüştü. Küresel boyutta ekolojik etkileri görüldü. Ulusal sınırları aşan kirletici maddeler uluslararası sorunlar oluşturdu. Küresel ısınma, iklim değişiklikleri, ozon tabakasının incelmesi, ormansızlaşma, kuraklık, asit yağışlar, su ve toprak kirliliği, biyolojik çeşitliliğin azalması gibi sorunlar hep hava kirliliğine neden olan kirletici maddelerin etkisi olarak gündeme geldi. Sorunun çözümü için ulusal ve uluslararası çalışmalar başlatıldı. Anlaşmalar imzalandı. Protokoller yapıldı. Her ülke kendine uygun yasal düzenlemeler geliştirdi. Ancak, bütün bu çabalara karşın sorun hala karşımızda durmaktadır. Uygulamalar yetersiz kalmaktadır. Var olan yasal düzenlemelere yeterince uyulmamaktadır. Avrupa Birliği nin oluşmasını izleyen dönemde, Avrupa da hava kirliliği konusunda çok iyi gelişmelerin olduğu açık olarak görülmektedir. Özellikle Kyoto Protokolü ne uyum çalışmaları gelecek için umut vermektedir. Ülkemizde ilk hava kirliliği olayları 1960 lı yıllara kadar geri gitmektedir. Sanayileşmeye geçiş döneminde, siyasetçiler fabrikaları seçmenlerine yakın kurdurmayı tercih ettiler ve fabrikaların bacalarının tütmesini alacakları oy sayıları ile eşdeğerde gördüler. Yanlış yer seçimi, uygun olmayan teknolojilerin kullanımı, çevre koruma önlemlerine yer verilmemesi gibi olumsuz etmenler tüm fabrikaların çevresinde önemli hava kirliliği olaylarının meydana gelmesine neden oldu. Daha sonra, düzensiz kentleşme, hızlı nüfus artışı, köyden kente göç, ısınmada uygun olmayan yakıt ve teknoloji kullanımı yerleşim yerlerinde, özellikle kış aylarında, önemli hava kirliliği sorunlarına yol açtı. Ülkemizin birçok kentinde bu sorun yoğun bir şekilde yaşandı. Buna ek olarak, trafiğe çıkan motorlu kara taşıtlarının sayısındaki önemli artış da hava kirliliğinin giderek artmasına neden oldu. Isınmadan kaynaklanan hava kirliliğinin giderilmesinde, tamamen dışa bağımlı ve stratejik bir öneme sahip olan doğal gaz tercih edildi. Siyasi nedenlerle dikkatleri üzerinde toplayan doğal gaz dış alımları, hava kirliliğini azaltırken sosyal, politik ve ekonomik sorunları da beraberinde getirdi. Ülkemizdeki hava kirliği sorunu üzerinde ilk çalışmalarım 1970 li yıllarda başladı. Atatürk Üniversitesi bünyesinde 1978 yılında kurduğum ve

9 viii Erzurum dan ayrıldığım Eylül 1985 ayına kadar müdürlüğünü yürüttüğüm Çevre Sorunları Araştırma Merkezi nde ilk araştırma konusu Erzurum kentinin hava kirliği olmuştur. Kentin değişik yerlerinde kurulan sabit istasyonlarda ve gezici ölçüm aracı ile günlük ve saatlik hava kirliliği ölçümleri yapılarak değerlendirilmiş, hava kirliliği konusunda konferanslar verilmiş, kaloriferci-ateşçi eğitimleri sürdürülmüş, hava kirliliğinin kar yığınlarına, kent içi yeşil alanlara, metalik çatı kaplamalarına etkileri araştırılmış, kirliliğin önlenmesi için yerel yöneticilerle işbirliği çalışmaları sürdürülmüş, bacalardan salınan is ve kurumu tutmak amacıyla kurum tutucu siklonlar ve ıslak yıkama sistemleri geliştirilmiştir. Hava kirliliği başta olmak üzere diğer çevre sorunlarını da kapsayan konularda yapılan araştırma çalışmaları, 1979 yılından başlanmak üzere 1985 yılına kadar, her yıl ulusal boyutta düzenlenen çevre sempozyumlarında katılımcıların bilgilerine sunulmuştur. Sempozyumlarda sunulan bildiriler kitaplar haline yayınlanmıştır. Bu faaliyetler kapsamında, bir zamanlar endüstriyel hava kirliliği konusunda ülkemizin gündemini işgal eden Murgul Bakır İşletmeleri nde incelemelerde bulunulmuş, Konya-Seydişehir Alüminyum Fabrikası ndan salınan hidrojen flüorürün topraklar üzerindeki etkisi araştırılmış, Erzincan Kenti nde hava kirliliği incelenmiş, Atatürk Üniversitesi yerleşkesindeki bazı kapalı ortamlarda yaşam kalitesini ve insan sağlığını etkileyen parametreler araştırılmıştır. Daha sonra görev aldığım İnönü, Fırat ve Pamukkale Üniversiteleri nde de benzer konulardaki çalışmalarım devam etmiş, araştırma faaliyetlerim yüksek lisans tezi yöneticiliği halinde yürütülmüştür. Bu çalışmalarımda, Atatürk Üniversitesi nin var olan olanaklarından yararlanmamı sağlayan ve sürekli olarak destekleyen hocam ve o günlerin saygın rektörü Prof.Dr.Sayın Hurşit ERTUĞRUL u ve kendisi ile yakın bir işbirliği içerisinde çalışmaktan her zaman büyük bir mutluluk duyduğum, bilgi ve deneyimlerinden yararlandığım, değerli hocam Prof.Dr. Sayın Nazmi ORUÇ u en içten ve samimi duygularımla, saygıyla anmayı bir görev biliyor ve kendilerine teşekkür ediyorum. Ayrıca, emeklilik nedeniyle devlet memurluğundan ayrılan ve halen, başta Atatürk Üniversitesi olmak üzere, diğer üniversitelerimizin değişik birimlerinde görevlerini sürdürmekte olan, o günlerdeki özverili çalışma arkadaşlarıma ayrı ayrı teşekkür ediyor, sevgi ve saygılarımı sunuyorum. Hava Kirliliği ve Kontrolü kitabım, Çevre Yönetimi adlı dizinin üçüncü kitabını oluşturmaktadır. İyi ya da kötü, bu ürünler 35 yıllık bir birikimin sonucudur. Kitabın Kaynaklar bölümünde de görüleceği gibi, yazılan her bölüm, geçmişte yapılan ve yayınlanan araştırmalarla

10 desteklenmiştir. Diğer kitaplarda olduğu gibi, bu kitabın kapağını da kendim tasarladım. Arka kapağın üzerinde bana ait olan ortadaki fotoğrafı tarihinde oturduğum dairenin penceresinden çektim. Ankara da inversiyonun olduğu bir kış günü sabahı görülen hava kirliliği olayını çok açık biçimde yansıtmaktadır. Kentte doğal gaz tüketimi ısınmadan kaynaklanan hava kirliliğini azaltmış olmasına karşın egzoz kirliliğinin ne boyutta olduğunu vurgulamak amacıyla bu fotoğrafı kapağa yerleştirdim. Bu kitabı, başta Çevre Mühendisliği Bölümü öğrencileri olmak üzere, ilgili herkese yardımcı olmasını düşünerek yazdım. Çevreyi yönetmek onu tanımadan mümkün olmuyor. Belki mümkün oluyor gibi görünüyor ise de doğru olmuyor. Çoğu bilimsel ve yönetimle ilgili toplantılarda da sıklıkla vurguladığım gibi, bu ülkede artık çevre mühendisleri var, onlar dört veya beş yıllık lisans öğrenimleri boyunca bu mühendislik dalına özgü dersleri alırlar, projeler hazırlarlar, sınavlarına girerler, başarırlar ve genç çevre mühendisleri olarak mezun olurlar. Kendi çalışma alanlarında iş bulma ve iş kurma sıkıntısı çekerler. İnsan kaynakları gelişmekte olan ülkelerin en önemli zenginliğidir. Adama iş değil, işe adam ilkesinin özenle dikkate alınması zorunludur. Günümüzdeki yasal düzenlemelerle, çok doğru bir yaklaşım olarak, pek çok uygulamada olduğu gibi, çevrenin korunması ve geliştirilmesinde yerel yönetimlere önemli görevler verilmiştir. Özellikle belediye başkanlarımızın, bu zor görevi yerine getirebilmeleri için, çalışma arkadaşlarının arasındaki teknik kadrolarda, yeterli sayıda çevre mühendisi de istihdam etmeleri bir zorunluluk haline gelmiştir. Diğer taraftan, değişik sektörlerdeki özelleştirme çalışmaları giderek artmaktadır. Bir zamanlar çevreyi en fazla kirleten kamu yatırımları zamanla el değiştirdi. Özel sektörün mevcut çevre koruma mevzuatına uyum içinde faaliyet sürdürebilmesi yine çevre mühendisi istihdamı ile yakından ilgilidir. Özellikle Avrupa Birliği uyum sürecinde, çevre koruma önlemleri ve yatırımları, bu tesislerin bilinçli işletilmesi daha da önemli duruma gelmektedir. Umarım bu düşünceler kısa zamanda gerçekleşir. Bu duygularla, Hava Kirliliği ve Kontrolü kitabımın okuyuculara yararlı olmasını ve temel insan hakları kapsamında, daha temiz bir çevrede sağlıklı, mutlu ve barış dolu gelecekler dilerim. Saygılarımla, Prof.Dr.Sücaattin KIRIMHAN 28 Şubat Ankara ix

11 x

12 1. BÖLÜM GİRİŞ Hava kirliliği; herhangi bir atmosferik ortamda, havanın doğal olarak içerdiği madde miktarının çeşitli nedenlerle artarak çevredeki canlı ve cansız varlıklara zarar verecek düzeye ulaşması olarak tanımlanabilir. Hava kirliliğine neden olan faktörler; doğal olaylar ve insan faaliyetleri olmak üzere iki grup altında toplanabilir. Örnek olarak, yıldırımların neden olduğu orman yangınları, toz fırtınaları, polen dağılımı ve volkan patlaması gibi olaylar sonucu önemli miktarda

13 2 kirletici madde atmosfere yayılır. Ancak, bu şekilde ortaya çıkan hava kirliliği sorunu insan faaliyetleri ile meydana gelen kirlenme ile karşılaştırılacak olursa, çevredeki canlı ve cansız varlıklar üzerindeki etkisinin daha az olduğu görülür. İnsan faaliyetlerine bağlı olarak atmosfere salınan kirletici maddelerin en önemli kaynakları arasında; fabrikalar, enerji üretim tesisleri, motorlu ulaştırma taşıtları sayılabilir. Hava kirliliği, üç esas bileşenden oluşan bir sistem olarak düşünülebilir. Bu bileşenlerden birincisi kirletici kaynaktır. Kirletici kaynaktan çevreye salınan gaz ve parçacık durumundaki kirletici maddeler atmosfer içerisinde; radyasyon, nisbi nem, hava sıcaklığı, atmosfer basıncı ve hava akımları gibi atmosferik faktörlerin etkisi ile hava karışımına katılarak ve bir kısım kimyasal değişmelere uğrayarak yayılırlar. Bu yayılma ve taşınmada etkili olan ortam atmosferdir. Sistemin üçüncü bileşeni ise, çevrenin canlı ve cansız varlıklarından oluşan ve hava kirliliğinden etkilenen alıcı ortamdır. Hava kirliliği sisteminin iyi bir şekilde analiz edilmesi; kaynaktaşıyıcı ortam-alıcı ortam arasındaki ilişkilerin ortaya konulması, kirleticilerin çevresel etkilerinin belirlenmesi, hava kirliliğinin önlenmesi ve denetlenmesi amacıyla alınması gereken önlemlerin bir bütün halinde incelenmesi ile mümkün olacaktır (Çizim 1.1). KİRLETİCİ KAYNAK (1) TAŞIYICI ORTAM (2) ALICI ORTAM (3) Çizim 1.1. Hava kirliliği sisteminde ortamlar Hava Kirliliği ve Kontrolü adını taşıyan bu kitapta, kirletici maddeler, özellikleri ve kaynakları, hava kirliliği meteorolojisi, hava

14 3 kirliliğinin kimyası, atmosferdeki yayılım esasları, kirletici maddelerin çevredeki etkileri, hava kirliliğinin ölçüm yöntemleri, hava kalitesi standardları ve hava kirliliği denetimi gibi konular incelenecektir Hava Kirliliğinin Tarihçesi İnsan faaliyetlerine bağlı olarak meydana gelen hava kirliliği sorunu, oldukça eski tarihlere kadar gerilere gider. Belki de bu sorun insanlık tarihi ile eş yaşlıdır. Özellikle ateşin kullanılmağa başladığı tarihten günümüze kadar, hava kirliliği gittikçe büyüyen bir sorun haline gelmiştir. Geçmişte daha çok endüstriyel alanların çevresinde görülen hava kirliliği sorunu, daha sonraları yerleşim yerlerinin büyümesi ve nüfus yoğunluğunun artışı ile orantılı olarak ısıtma amacıyla kullanılan fosil kökenli yakıtların artışına bağlı olarak yerleşim yerlerinde de önemli artış göstermiştir. Hava kirletici maddeler çevreye yayıldığı ülkelerin ulusal sınırları da aşarak uluslararası ve hatta kıtalar arası bir yayılım göstermişlerdir. Sonuçta uluslararası bir sorun haline gelmiş olan hava kirliliğinin etkileri yıllarca önce ortaya konulmuştur. Hava kirliliği tarihinde önemli olarak nitelendirilen olayların, daha çok kömürün ısıtma amacıyla ve enerji üretiminde kullanılması ile meydana gelmiş olduğu eski kayıtlardan anlaşılmaktadır. Ünlü filozof Seneca (M.Ö. 3-M.S. 65) M.S.61 yılında, Roma da bacalardan yayılan duman ve is nedeniyle havanın ağırlaştığını, çevreye yayılan pis kokunun ve zehirin zararlı olduğunu ifade etmiştir. İngiltere'de, Nottingham da Tutbury Şatosu nda yakılan odun dumanından şikâyetçi olan II.Henry nin eşi 1157 yılında şatodan taşınmıştır. I. Edward döneminde ( ) asilzadelerin, kullanılmakta olan kömürün kokusundan şikâyetçi oldukları ve bu durumu Kıral a iletmiş oldukları bilinen tarihi gerçekler arasında ilk belgeleri oluşturmaktadır. Daha sonra, II.Edward döneminde ( ) kömürlerin yakılması sonucu meydana gelen kokunun rahatsız edici etkisi nedeniyle, koku yayılmasının denetlenmesi ile ilgili olarak önlemlerin alınmış olduğu ve bu önlemlerin artırılarak IİI.Richard ( ) ve V. Henry ( ) dönemlerinde de sürdürüldüğü belirtilmektedir. Londra da V.Henry döneminde kömür yakımı üzerinde ciddi bir şekilde durulmuş ve yakımı izne bağlanmıştır. Daha sonraki 250 yıllık dönemde de zaman zaman alınan kararlarla hava kirliliğinin denetlenmesine çalışılmıştır. Bu dönem içerisinde, 1661

15 4 yılında II.Charles tarafından yayınlanan bir genel emir, bu konuda ne kadar ciddi davranıldığını gösteren örnekler arasındadır. Daha çok kirli sis olarak ifade edilen, kömür dumanının meydana getirmiş olduğu hava kirliliği sorunu 19. yüzyılda artarak devam etmiştir. İngiliz parlamentosunda oluşturulan özel bir komisyon tarafından 1819 yılında, yine kömürün neden olduğu hava kirliliği sorunu üzerinde bir rapor hazırlanarak alınması gereken önlemler belirtilmiştir (Foto 1.1). Londra kirli sis olayından sürekli etkilenmiştir. Yukarıda açıklanan olaylara benzer olayların daha önceki yıllarda da meydana gelmiş olduğu eski kayıtların incelenmesi ile anlaşılmaktadır. Örnek olarak, 1873 yılında meydana gelen olaydaki ölüm sayısı kesin olarak bilinmemekle beraber oldukça ciddi olduğu ifade edilmiştir. Bunun yanında, 1911 yılında görülen hava kirliliği olayı ile kişinin hayatını kaybetmiş olduğu belirtilmiştir. Benzer olaylar ve kış ayları için de rapor edilmiştir. Bu raporu takip eden 133 yıllık dönemde çok sayıda rapor hazırlanmış ve öneriler ileri sürülmüş ise de uygulamadaki eksiklikler nedeniyle, Londra da 5-9 Aralık 1952 tarihleri arasında meydana gelen ve bir kaç gün içerisinde kişinin ölümü ile sonuçlanan hava kirliliği olayının önüne geçilememiştir. Bu tarihler arasındaki soğuk ve yüksek basınç koşulları, sisli ve durgun hava ortamında bacalardan yayılan dumanın kent üzerinde birikmesine yol açmıştır. Bacalardan yayılan parçacık miktarı, WHO tarafından verilen 24 saatlik ortalama sınır olan µg/m 3 değerini önemli ölçüde aşarak µg/m 3 e yükselmiştir. Benzer şekilde, kükürt dioksit miktarları da WHO tarafından belirlenen sınır değerini (24 saatlik ortalama µg/m 3 ) aşarak µg/m 3 e ulaşmıştır. Kükürt dioksitin sülfürik asite dönüşmesi ile havada asılı durumdaki asit damlacıklarının ph değerleri 1,4-1,9 arasında tahmin edilmiştir. Görüş mesafesi 5 m ye kadar düşmüştür. Londra daki toplu taşıma araçları yolu görebilmek için farlarını yakmak durumunda kalmıştır (Foto 1.2. ve Foto 1.3.). Londra ve çevresinde etkili olan zehirli sis 50 km yarıçapındaki bir alanı 5 gün boyunca etkisi altında tutmuştur. Sonuçta, normal ölümlere göre daha fazla ölüm görülmüştür. Ölenlerin çoğu solunum yolları sorunları olan yaşlı ve hasta insanlar olmuştur. Bazı araştırmacılar bu sayının gerçeklerin çok altında olduğunu ifade etmiş, etkilenmeyi takip eden günlerde zaman içerisinde en az kişinin yaşamını kaybetmiş olacağını ileri sürmüşlerdir. Çizim 1.2. de Londra da Aralık 1952

16 ayındaki hava kirliliğinin ulaştığı boyutlar ve artan ölümler gösterilmektedir. İngiliz parlamentosu bu istenmeyen olaylar karşısında, 1956 yılında Temiz Hava Kanunu nu kabul etmiş ve kömür yakımına önemli sınırlamalar getirmiştir. Kömür kullanımına dayalı olarak sürdürülen endüstriyel üretimin Avrupa nın diğer ülkelerinde ve Amerika Birleşik Devletleri nde de yaygınlaştırılması ile hava kirliliği sorunu daha da büyümüştür. A.B.Devletleri Pennsylvania eyaletinin nüfuslu endüstri kasabası Donora da, Ekim 1948 tarihleri arasında meydana gelen ve 20 kişinin ölümüne ve kişinin hastanelik olmasına neden olan tipik hava kirliliği olayı tarihe geçen önemli olaylar arasındadır. Hava kirliliği 28 Ekim 1948 tarihinde en üst düzeye ulaşmış, tarihe Donora Zehirli Sis Faciası olarak geçmiştir (Foto 1.4.). Monongahela Nehri nin kıyısında yer alan Donora da bulunan çinko, demir ve sülfürik asit fabrikalarından salınan ağır metal parçacıkları, karbon monoksit ve kükürt dioksit antisiklonik koşullar nedeniyle dar bir nehir vadisindeki kent atmosferinde yoğunlaşmış, beş gün boyunca etkisini sürdürmüş, ölüm vakalarını artırmış, nüfusun % 43 ünün hastalanmasına neden olmuştur. Havanın karışımındaki kükürt dioksit miktarı μg/m 3 e ulaşmıştır. Olayın giderek büyümesi üzerine Donora Çinko İşletmesi nin faaliyeti durdurulmuş ve ertesi gün yağan yağmur zehirli sisi dağıtmıştır. Donora daki hava kirliliği, yakınında yer alan başka bir yerleşim yeri olan Webster i de etkilemiştir. Aslında buna benzer bir olay da 1918 yılında görülmüş, hava kirliliğinden etkilenen Donora ve Webster sakinleri şikâyetçi olmuş ancak gerekli önlemler alınmamıştır. Yerleşim yeri sakinleri ve çiftçiler, hem kendi sağlıklarına ve hem de hayvanlarına zarar verildiği için 1920 li yıllarda sürekli olarak şikâyetçi olmuşlar, bunun üzerine 1926 yılında hava örneklerinin toplanmasına ve analizine başlanmış, ancak işletmenin faaliyetleri 1935 yılında durdurulmuştur. Fabrika sahipleri yasal cezalarını ödeyerek faaliyetlerini sürdürmüşlerdir. Bu olayı takiben, St.Louis, Cincinnati ve Pittsburgh gibi şehirlerde de hava kirliliği önemli boyutlara ulaşmış ve halk tarafından protesto edilmiştir (Foto 1.5.). Daha sonra, 1955 yılında Temiz Hava Kanunu kabul edilmiştir yılında Donora Çinko İşletmesi tamamen kapatılmıştır. Pensilvanya da günümüzde görülen zehirli sis Donora daki zehirli sisten farklıdır. Bugün görülen zehirli sisin nedeni azot oksitler, 5

17 6 uçucu organik bileşikler ve ozon oluşumudur. Foto 1.1. Londra da hava kirliliği, 1849 Foto 1.2. Londra da hava kirliliği (7 Aralık 1952)

18 7 Foto 1.3. Londra da hava kirliliği (7 Aralık 1952) Foto 1.4. ABD de, Donora, PA da 28 Ekim 1948 tarihinde öğle saatlerinde caddelerden görüntüler Meksika'da, Meksika Körfezi ndeki nüfuslu Poza Rica da, doğal gazdan kükürt elde edilen bir fabrika 24 Kasım 1950 tarihinde meydana gelen bir kaza sonucu, 25 dakika boyunca havaya kükürtlü hidrojen gazı yayılmıştır. İnversiyon olayına bağlı sisli günde, kükürtlü hidrojen gazı 22 kişinin ölümüne ve 320 kişinin de hastalanmasına neden olmuştur.

19 8 Çizim 1.2. Londra da 1952 yılında görülen hava kirliliği olayında parçacık ve kükürt dioksit miktarının neden olduğu ölümler Diğer taraftan, Avrupa'nın bir başka ülkesinde de benzer olaylar görülmüştür. Belçika'nın 25 km uzunluğundaki Meuse (Valley) vadisinde, kok fırınları, demir fabrikası, maden eritme ocakları, çinko işletmeleri, cam fabrikaları ve sülfürik asit fabrikasından kaynaklanan kükürt dioksit, ağır metal tozları ve duman inversiyonun etkisi ile vadide yoğunlaşmıştır. Kükürt dioksit miktarının havadaki karışımı μg/m 3 e ulaşmıştır. Havada asılı olarak sülfürik asit damlacıkları oluşmuştur. Hava kirliliği nedeniyle, 1-5 Aralık 1930 tarihleri arasında 600 kişi hastalanmış ve 63 kişi yaşamını kaybetmiştir.

20 9 Foto 1.5. ABD de, Pittsburg da duman bacaları (1906) A.B.Devletleri'nin New York kentinde, Kasım 1966 tarihleri arasında meydana gelen olayda, duman ve kükürt dioksit gazının etkisi sonucu 168 ölüm olayı görülmüştür. Cincinnati, Ohio da, 25 Ağustos 1968 tarihinde bir kimyasal madde üreten fabrikanın kükürt dioksit borusu patlamış ve havaya 8 saat boyunca kg dolayında gaz salınmıştır. 200 m mesafedeki yerleşimlerde halk koku nedeniyle uykusundan uyanmış, solunum sıkıntısı çekmiş, ancak herhangi bir ölüm olayı olmamıştır. Benzer bir örnek oluşturması bakımından Şili nin Santiago kentinde yaşanan hava kirliliği olayı Foto 1.6. da gösterilmiştir. Tarih boyunca görülen ve önemli olaylar olarak nitelendirilen hava kirliliği olayları ve etkileri Çizelge 1.1. de verilmiştir. Bu önemli hava kirliliği olayları, kısa süre içerisinde ve daha çok meteorolojik özel durumlar nedeniyle yoğunlaşan kirletici gaz ve parçacıkların etkileri ile meydana gelmiştir.

21 10 Foto Şili nin Santiago kentinde hava kirliliği Hava kirliliğinin insan sağlığı üzerindeki etkisini artıran en önemli olay, atmosfere salınan kirleticilerin, durgun ve sisli atmosfer ortamında birikmesi, bir kısım kimyasal olaylarla daha zararlı kimyasal bileşiklere dönüşmesidir. Türkçe karşılığı olarak, zehirli sis diyebileceğimiz smog sözcüğü; smoke-duman ve fog-sis sözcüklerinden, 1905 yılında Dr.Harold Antoine des Voeux tarafından türetilmiştir. Bunların dışında, insan sağlığını olumsuz yönde etkileyen kirletici maddeler nedeniyle, her yıl, dünya genelinde binlerce insan hastalanmakta, tedavi görmektedir. Ayrıca çok sayıdak insanın da yaşamını kaybettiği bilinmektedir. Örnek olarak, A.B. Devletleri nde, her yıl kişinin değişik kaynaklı hava kirliliği sonucunda hayatını kaybetmekte olduğu belirtilmektedir. Sağlık istatatistikleri düzgün olmayan ülkelerde hava kirliliğinin neden olduğu ölüm olayları kesin olarak bilinmemektedir. Hava kirliliği tarihinde yer alacak olan en önemli olaylardan biri de, 2-3 Aralık 1984 gecesi Hindistan'da Bhopal kentinde meydana gelen kişi etkileyen, kişi hastalanmasına ve kişinin ölümüne neden olan, Union Carbide pestisid fabrikasından 27 ton dolayında öldürücü zehirli gaz (metil izosiyanat) sızıntısıdır.

22 11 Çizelge 1. Dünya genelinde önemli hava kirliliği olayları (Seinfeld, 1975). Yer Tarih Kirletici Belirtiler ve Etkileri Belçika, Meuse Valley 1-5 Aralık 1930 SO 2 (9,6-38,4 ppm) Göğüs ağrısı, öksürme, göz ve genizde tahriş, bütün yaşlardaki insanları etkilemiş, 63 ölüm olmuştur. A.B.D. Donora, Pennsylvania 26-31Ekim 1948 SO 2 ve parçacık (0,5-2 ppm) Göğüs ağrısı, öksürme, göz ve geniz "tahrişi, daha çok yaşlı insanlarda etkili olmuş ve 20 kişi ölmüştür. Meksika, Poza Rica 24 Kasım, 1950 H 2 S Her yaştaki insanları etkilemiş, 320 kişi tedavi altına alınmış ve 20 kişi ölmüştür. İngiltere, Londra 5-9 Aralık 1952 SO 2 ve parçacık kişinin ölümü ile sonuçlanmıştır A.B.D. New York Kasım 1966 S0 2 ve Parçacık 168 kişinin ölümüne neden olmuştur Ayrıca; 26 Nisan 1986 tarihinde, SSCB sınırları içerisinde, Ukrayna nın Pripyat yerleşim bölgesinde, Çernobil kentinin 18 km kuzeybatısında, Ukrayna ve Belarus arasındaki sınıra 16 km mesafede bulunan Çernobil Nükleer Santralinde meydana gelen patlamayı takiben kişi doğrudan etkilenmiştir. Patlamayı takiben 203 kişi hastaneye kaldırılmış, bunların 31 i yaşamını kaybetmiştir. Yaşamını kaybedenlerin 28 inin akut radyasyona maruz kaldığı bildirilmiştir. Belarus ve Ukrayna da etkili olan radyoaktif serpinti, rüzgar ve yağışlarla daha geniş alanlara yayılmış ve Avrupa ya kadar ulaşmıştır. Radyoaktif

23 12 çökelmenin % 60 ının Belarus da meydana geldiği rapor edilmiştir. Patlamadan yıllar sonra yapılan değerlendirmelerde radyoaktivite nedeniyle çok sayıda insanın kansere yakalanarak yaşamını kaybettiği ve çoğu insanın da sakat kaldığı belirtilmiştir. İnsan sağlığı yanında diğer canlıların da etkilendiği ifade edilmiştir (Foto 1.7.). Günümüzde, 2006 yılı itibariyle yapılan açıklamalarda, Çernobil Nükleer Santrali Kazası nı takiben, doğrudan ve dolaylı olarak en az on bin kişinin yaşamını kaybettiği ileri sürülmektedir. Foto 1.7. Kazadan sonra Çernobil Nükleer Santrali (1986) Isınmadan ve sanayiden kaynaklanan hava kirliliği yanında, motorlu kara, deniz ve hava taşıtlarının salımları da önemli ölçüde hava kirliliğine neden olmaktadır. Bu atıklar gaz veya parçacık halinde olmaktadır. Yine durgun hava koşullarında ve sisli günlerde bu atıkların

24 atmosferde birikmesi ile önemli hava kirliliği sorunları yaşanmaktadır. Özellikle trafik yoğunluğu ile ortaya çıkan sorun, ölüm vakalarını artırmakta insanların hastalanmasına yol açmaktadır. Londra da, Aralık 1991 tarihinde, antisiklonik hava durumu ve yer seviyesindeki soğuk durgun hava koşullarını meydana getirmiş, motorlu taşıtların egzozunun yayılmayarak birikmesine neden olmuştur. Güneş ışınlarının sağladığı enerji kimyasal reaksiyonları hızlandırmış, bunun sonucu olarak da cadde seviyesindeki azot dioksit miktarı 809 μg/m 3 e ulaşmıştır. Bu gibi durumlar için WHO tarafından verilen üst sınır değer 400 μg/m 3 dür. Bu olay sonucunda normal ölüm vakaları 160 artış göstermiştir Haziran 1994 tarihinde, yüksek basınçlı sıcak hava, İngiltere nin çoğu kentinde, trafik yoğunluğuna bağlı olarak fotokimyasal sis oluşuma neden olmuştur. Yer seviyesindeki ozon miktarında önemli artışlar görülmüştür. Özellikle astımlı hastalar etkilenmiş, 30 hastaneye kişi başvurmuştur. Diğer taraftan, hava kalitesinin iyi olmaması yanında bu mevsimdeki polen yayılımı da sağlık riskini artırmıştır. Gelişmekte olan ülkelerde, nüfus ve trafik yoğunluğu, yakıt kalitesinin uygun olmayışı ve iklim faktörlerinin etkisiyle büyük yerleşim yerlerinde önemli hava kirliliği sorunları yaşanmaktadır. Bunlara en iyi örnekler olarak Delhi (Hindistan), Kahire (Mısır) ve Sao Paulo (Brezilya) kentleri sayılabilir. Ancak, dünyanın 20 mega kenti birlikte değerlendirildiğinde hava kirliliği bakımından en kirli kentin Mexico City olduğu görülmektedir. Bunun en önemli nedenleri arasında; 3 milyon taşıt, açık ve güneşli günler, yüksek oranda güneş ışığı, dağlarla çevrili bir topoğrafya ve m nin üzerindeki yükselti sayılmaktadır. Bu kentte temel ulaşım araçları motorlu taşıtlardır. Eski model ve bakımsız araçlar daha fazla yakıt tüketmekte, ayrıca kentin yükseltisi nedeniyle oldukça zengin yakıt karışımı gerekmektedir. Buna bağlı olarak da, fazla miktarda yanmamış hidrokarbonlar atmosfere salınmaktadır. Sonuçta ozon, parçacıklar, karbon monoksit, kurşun ve kükürt dioksit salımı artmaktadır. Örnek olarak, 1992 yılının 358 gününde karbon monoksit, parçacık ve ozon miktarı sınır değerlerin üzerinde görülmüştür. Ekim 1992 ayında yer seviyesindeki ozon miktarı μg/m 3 e ulaşmıştır. WHO tarafından verilen saatlik sınır değer μg/m 3 dür. Bunun sonucu olarak 2 milyon insanın hava kirliliğinden rahatsız olduğu ileri sürülmüştür. Hindistan ın Delhi kentinde hava kirliliği sorunun görülmesini 13

25 14 takiben kentteki kurşunlu benzin satışı durdurulmuş, tüm akaryakıt satış istasyonlarında kurşunsuz benzin ve düşük kükürtlü dizel satışı sağlanmıştır. Ancak yeterli önlem alınmadığı için atmosfere benzen salımı giderek artmış, Mart ve Haziran 1999 aylarında, 180 noktada yapılan ölçüm sonuçlarına göre, benzen miktarı dünya standardlarına göre müsaade edilebilen sınır değerin 100 kat üzerinde bulunmuştur. Bu sınır değer 30 mg/m 3 olmasına karşın ölçülen değerler mg/m 3 arasında görülmüştür. Bunun yanında, kent havasındaki parçacık, karbon monoksit ve kükürt dioksit miktarının da müsaade edilebilen sınır değerlerinin üzerinde olduğu ifade edilmiştir. Hava kirliliğinin neden olduğu sorunların ortaya çıkmasını takiben, ulusal ve uluslararası boyutta alınan önlemlerle sorunun boyutları önemli ölçüde azaltılmıştır. Isınmadan kaynaklanan hava kirliliğinin azaltılmasında, düşük kaliteli katı yakıtlar yerine kirleticilik özellikleri daha az ve ısıl değeri daha yüksek olan kömürlerin seçilmiş olması, yakıt tüketiminde doğal gaz oranının artırılması, yakma yöntemlerinin geliştirilmesi, soba ve kazanlarda ısı veriminin artırılması etkili olmuştur. Sanayide, merkezi güç üretimine gidilmesi, yakıtın iyileştirilmesi, yanmadan önce ve yanma sonrası teknik önlemlerin alınması, kükürt giderimi gibi işlemler kirleticilerin salımını azaltmıştır. Küresel boyutlu hava kirliliği sorunları ile de karşı karşıya kalınmaktadır. Kirletici maddeler atmosfere salındıkları kaynaktan itibaren, başta atmosferik olaylar olmak üzere, birçok faktörün etkisi ile uzun mesafelere taşınmakta ve olumsuz etkilerini ulaştıkları noktalarda göstermektedir. Örnek olarak; savaşlarda yakılan petrol kuyularından ve orman yangınlarından kaynaklanan gaz ve parçacık halindeki kirleticiler, rüzgarlarla taşınan ince kum ve toz parçacıkları, yoğun endüstri bölgelerinden atmosfere salınan kirleticiler, ulusal sınırlara takılmadan bir ülkeden diğerine ve hatta bir kıtadan diğer bir kıtaya yayılabilmektedir. Şubat 1991 deki Körfez Savaşı nda Irak ordusu tarafından Kuveyt teki petrol kuyusunu ele geçirmesini takiben Mart 1991 ayında meydana gelen petrol kuyusu yangınlarında yanan petrol miktarı bir günde 4 milyon varile ulaşmıştır (Foto 1.8.). Bu miktardaki petrol dünya genelinde tüketilen günlük petrolün % 10 u kadardı. Duman km ye yayıldı. Dumanın etkilediği alan Kuveyt in kendi yüzölçümüne eşit olacak şekilde km 2 ye ulaştı. Dumanın parçacık yoğunluğu

26 15 0,5-1 g/m 3 olarak verildi. Duman troposferin ilk yarısına kadar, m kadar yükseldi. Dumanın karışımında kükürt dioksit, azot oksitler, yanmamış hidrokarbonlar ve toplam yıllık salımın % 3 ü kadar karbon dioksit yer almaktaydı. Çevresel etkisi oldukça önemli boyutlarda görüldü. Güneşten gelen 800 W/m 2 lik kısa dalga radyasyon sıfıra kadar azaldı. Gündüz saatleri sıcaklığı 10 o C azaldı. Mart-Eylül 1991 döneminde aylık ortalama sıcaklıkta 0,8-2,4 o C lik azalma görüldü. Kuveyt ten km uzaklarda da sıcaklık azalması 1-2 o C yi buldu. Kuveyt ten km uzaklıktaki Pakistan dağlarına ve Kashmir e siyah kar yağdı. Petrol yanması ile oluşan is ve kurum birkaç ay sonra Japonya, Kuzey Amerika ve Havai de fark edildi. Yanmamış petrol damlaları kuyulardan onlarca kilometre uzaklıktaki yerlere yağdı, insanların, hayvanların, bitkilerin, su kaynaklarının, binaların üzerine bulaştı. Parçacıklar akut ve kronik sağlık sorunlarına neden oldu, özellikle çocuklarda ve yaşlılarda solunum sorunlarına yol açtı. Akut sorunlar arasında baş ağrısı ve mide bulantısı yaygın olarak görüldü. Komşu ülkelerde ph sı 3,0-3.6 ya kadar düşen asit yağışlar meydana geldi. Foto 1.8. Kuveyt te petrol kuyularında yangın (1991) ABD nin Teksas Eyaleti nde 18 Ağustos 2002 tarihinde Houston Fuel Oil Terminali ndeki yakıt tankının patlaması ve patlamayı takiben meydana gelen akaryakıt yangınında binlerce ton gaz ve parçacık halindeki kirletici madde atmosfere salınmıştır (Foto 1.9.). Küresel boyuttaki hava kirliliğine diğer bir örnek Eylül-Ekim 1997 aylarında Endenozya da meydana gelen orman yangınlarıdır (Foto 1.10.). Kalimantan (Borneo), Sumatra ve Irian Jaya (New Guinea) de olağan yıllık bitki örtüsü yakımı ile birlikte El Nino vakasının birlikte

27 16 etkisi ile oluşan aşırı kuraklık aşırı orman yangınları ile sonuçlandı. Yanan alanlardan muazzam dumanlar yükseldi. Duman fotokimyasal sis oluşumu ile birlikte komşu ülkeler Malezya ve Singapur da dahil olmak üzere tüm bölgeyi kapladı. Yaklaşık 70 milyon insan etkilendi. Eylül 1997 ayının sonlarına doğru, çoğu çocuk ve yaşlı olmak üzere, Malezyalı ve Endenozyalı dumandan rahatsızlandı. Görüş mesafesinin kısalması sonucu Endenozya Hava Yolları na ait bir uçak düştü ve 234 kişi yaşamını kaybetti. Foto 1.9. ABD, Teksas da Houston Fuel Oil Terminali ndeki yakıt tankında patlama ve yangın sonucu atmosfere kirletici salımı Dünya genelinde meydana gelen depremlerde yıkılan binalardan çevreye yayılan kirleticilerin ve daha sonra görülen yangınların da hava kirliliğinde etkili olduğu bilinmektedir. ABD nin San Francisco kentinde 20 Nisan 1906 tarihinde meydana gelen depremden hemen sonra oluşan yangınlar birçok binanın yanmasına neden olmuş, atmosfere önemli ölçüde kirletici madde yayılmıştır.

28 17 Foto Endenozya da orman yangını (1997) Deprem sonrası yangınlarla ilgili diğer bir örnek Kobe depremidir. Japonya nın önemli limanlarından biri olan Kobe yi etkileyen Richter ölçeğine göre 7,2 büyüklüğündeki deprem, 17 Ocak 1995 tarihinde meydana gelmiştir. O günlerde nüfusu 1,5 milyon olan Kobe kenti 20 saniye boyunca sarsılmıştır. Deprem kişinin ölümüne yol açmıştır bina hasar görmüştür. Depremi takiben 350 dolayında irili ufaklı yangın meydana gelmiş, bina yanmıştır. Sadece yanarak ölenlerin sayısı 500 ü bulmuştur (Foto 1.11.). Ülkemizde, 17 Ağustos 1999 tarihinde meydana gelen Marmara Depremi nde ortaya çıkan TÜPRAŞ yangını da önemli boyutta çevre ve hava kirliliğine neden olmuştur. Bu yangının uydudan çekilen fotoğrafı ve uçaklar eşliğinde sürdürülen yangın söndürme faaliyetleri Foto de verilmektedir. Yoğun çalışmalar sonucunda, çevresel boyutta çok büyük bir olumsuz etki gösterebilecek yangın söndürülmüştür. Avrupa da, sanayileşme dönemini takiben hava kirliliğinin en önemli kaynakları endüstriyel üretim birimleri olmuştur. Bunun nedeni kirlilik özelliği fazla olan kömürlerin yakılması ve kirliliği önleyici tedbirlere yeterince yer verilmemesidir. Ancak hava kirliliğinin giderek yoğunlaşması, yerel ölçekli etkileri yanında ulusal ve uluslararası boyutta da etkili olması ile sonuçlanmıştır. Örneğin, asit yağışlar insan sağlığı yanında bitki örtüsü, su kaynakları ve cansız varlıklar üzerinde de etkili olmuştur. Diğer taraftan, kirletici maddeler ulusal sınırları aşarak diğer ülkelere de zarar vermeye başlamıştır.

29 18 Foto Japonya nın Kobe Liman kentinde meydana gelen deprem sonrası yangınlar (1995) Foto Ağustos 1999 Marmara Depremi nde meydana gelen TÜPRAŞ yangınının uydu fotoğrafı ve söndürme faaliyetleri Bunun en belirgin örneği, endüstrileşmiş Batı Avrupa ülkelerindeki fabrikaların bacalarından atmosfere salınan asidik özellikli

30 (SO x, NO x ) gazlarının atmosferin üst katmanlarındaki hava akımları ile İskandinav ülkelerine ulaşarak asit yağışlara dönüşmesi ve başta Norveç ve İsveç olmak üzere çökeldiği bölgelerde zararlı olmasıdır. Hava kirliliği sorununun ulusal ve uluslararası boyutta önemli bir sorun olması üzerine, hava kirliliğinin denetimine ilişkin önemli yasal düzenlemeler getirilmiş, uluslararası boyutta anlaşmalar gündeme gelmiştir. Bu uygulamalara bağlı olarak hava kirletici maddelerin salımında önemli azalmalar izlenmiştir. Avrupa Birliği nin oluşmasını izleyen dönemlerde alınan kararların etkisi ile kirletici salımlarındaki azalmalar daha dikkat çekici duruma gelmiştir. Avrupa Çevre Ajansı (EEA) tarafından 2003 yılında yayınlanan ve yılları arasında Avrupa da hava kirliliğini değerlendiren raporda belirtilen hususlar şöyle özetlenebilir: Hava kirliliğine neden olan yakıtlar yerine daha uygun yakıtların tüketilmesi, baca gazı arıtımı, daha az kükürt ihtiva eden yakıtların kullanımı, otomobillerde katalitik konvertörlerin (dönüştürücü) kullanımı gibi önlemlerle, azot oksitler % 27, kükürt dioksit % 60, metan dışı uçucu organik bileşikler % 29, ince parçacık madde salımı % 34 ve özellikle enerji üretimine bağlı PM 10 salımı % 46 oranında azalmıştır. Metan dışı uçucu organik bileşikler ve azot oksit salımları İspanya, Yunanistan ve Portekiz de, 1990 yılı salımlarına oranla artış göstermesine karşın, diğer AB ülkelerinde önemli azalmalar görülmüştür. En fazla salım azalması Almanya ve İngiltere de izlenmiştir. Tüm AB ülkelerinde, 1990 yılı salımlarına oranla 2010 yılı için salım azaltma hedefleri belirlenmiştir. Bu oranlar Yunanistan için % 5, Almanya için % 65, diğer ülkeler için de % arasında değişmektedir yılları arasında kirletici salımlarının azaltıldığı sektörler, enerji endüstrisi, ulaştırma ve tarım olmuştur. Salımlardaki azalma; karbon monoksitte % 35, metan dışı uçucu organik bileşiklerde % 29, azot oksitlerde % 26, metanda % 20 olarak gerçekleşmiştir. Bu kirleticilerin yanında ince parçacık madde salımı da önemli ölçüde azaltılmıştır. Almanya ve İngiltere de bu azalma % 50 nin üzerinde gerçekleşmiştir. Bunun aksine Yunanistan ve Portekiz de % 10 oranında artış izlenmiştir. Genel olarak, PM 10 salımı % 18, azot dioksit eşdeğeri olarak azot oksitler % 26, kükürt dioksit % 60 ve amonyak salımı % 7 azalmıştır. Bu azalmaların en fazla görüldüğü sektörler enerji üretimi, sanayi ve ulaştırma olmuştur. Yerleşim yerleri, kırsal alan ve trafikte geçerli olan kirleticiler 19

31 20 için müsaade edilebilen sınır değerler (standardlar) giderek aşağı çekilmiş, hava kalitesinin gelişmesi sağlanmıştır. Yakın tarihimizde önemli olaylardan biri de, ABD de New York ta Dünya Ticaret Merkezi (WTC) ikiz kulelerine uçakla yapılan saldırı ve sonuçlarıdır. 11 Eylül 2001 tarihinde kaçırılan uçaklarla kuzey ve güney kulelere doğrudan çarpmak suretiyle yapılan saldırıda, en az kişi yaşamını kaybetmiş, kişi hastanelik olmuş, birçok insan sakat kalmış ve işini kaybetmiştir. Bunun yanında, başta ABD olmak üzere dünya ekonomisi üzerinde milyarlarca dolar zararla sonuçlanan ekonomik kayıplar meydana gelmiştir. Diğer taraftan, doğrudan çarpma sonucu oluşan patlama ve daha sonra gelişen yangınlarla önemli çevre sorunları görülmüştür. Çevreye yayılan kirletici maddelerin neden olduğu hava kirliliği yakın ve uzak çevrede kendini göstermiştir. Patlamada litre jet yakıtının yandığı, meydana gelen yangınlarla atmosfere önemli miktarda parçacık madde ve gaz yayıldığı yapılan çalışmalarla ortaya konulmuştur. Çevreye yayılan kirletici maddeler, New York ta, daha çok Manhattan ve Broorklyn i etkisi altına almıştır. Foto de uçakların ikiz kulelere çarpması ve çarpmadan sonra meydana gelen patlama ve yangınlar görülmektedir. Faciadan kısa bir süre sonra olay yerinde yoğun araştırma çalışmaları başlatılmıştır. Bu çalışmalardan bir bölümü de facianın çevresel etkisi üzerinde yoğunlaşmıştır. Farklı meslek dallarından bir grup araştırmacının görev aldığı Dünya Ticaret Merkezi Faciasının Sağlık ve Çevre Yönünden Araştırılması konulu çalışmaların raporu Mayıs 2004 tarihinde yayınlanmıştır. Bu rapora göre, faciayı izleyen 12 saat içerisinde jet yakıtı yanmaya devam etmiş, yangınlar meydana gelmiş ve ikiz kulelerin çöküşü izlenmiştir. Birinci ve ikinci günlerde, jet yakıtının yanması devam etmiş, binalardaki çökmeleri takiben toz yığınları çevreye dağılmıştır. Üçüncü ve on üçüncü günler arasında alevsiz duman yayılımı izlenmiştir. On dördüncü gün alevsiz duman yayılımı devam etmiş, enkaz kaldırmaları esnasında çalışan kamyon ve diğer araçlar tozumaya yol açmıştır.jet yakıtının yanması ve binalarda çıkan yangınların sonucu, yüksek sıcaklıkta yanabilen maddelerin özelliklerine bağlı olarak çok değişik yanma ürünleri çevreye yayılmıştır. Binalardaki çökmelere bağlı olarak toz yayılımı çok büyük boyutlara ulaşmıştır. Çökelen tozlarda yapılan analizler sonucunda; tozun ph değerinin oldukça alkali (ph 9-11) düzeyde olduğu, çimento tozu, asbest, odun, kağıt, pamuk lifleri, cam elyafı, değişik yapı malzemesi

32 21 parçacıkları (demir, alüminyum, kurşun, çinko, kalsiyum, titanyum, antimon) tespit edilmiştir. Toz içersindeki asbest miktarı % 0,8-3 arasında görülmüştür. Toplanan hava örneklerinde yapılan analizlerde, yanma sonucu oluşan kirleticilere ek olarak dioksin, polisiklik aromatik hidrokarbonlar (PAHs), poliklorürlü bifeniller (PCBs), poliklorürlü furan ve değişik özelliklerdeki pestisidler saptanmıştır. Hava kirletici parçacık halindeki maddelerde PM 2,5 ve PM 10 miktarlarında önemli artışlar görülmüştür. Atmosfere salınan gaz ve parçacık halindeki kirleticilerin büyük bir bölümünün kanserojen olarak bilinmesi olayın ciddiyetini daha da artırmıştır. Ayrıca, serpintiler arasında bir kısım radyoaktif maddenin de bulunduğuna dikkat çekilmiştir. Bu kadar büyük bir facianın etkilerinin kısa bir süre içerisinde geçmesi mümkün değildir.olayın sosyal, ekonomik ve ekolojik etkilerinin uzun bir süre devam edeceği görülmektedir. Gerçek dünya barışının sağlanması ile bu gibi olayların önüne geçmek mümkündür Türkiye'de Hava Kirliliği Türkiye'deki hava kirliliği olaylarının, 1950 li yıllarda başlayan sanayileşme eğilimleri ve hızlı kentleşmeye bağlı olarak bir sorun haline geldiği söylenebilir. Ancak, bu tarihlerde, insan faaliyetleri daha çok insan ihtiyaçlarının temini amacıyla yoğunlaştırılmış, toplumdaki modernleşme eğilimleri bu sorunlarının varlığını veya ilerideki yıllarda görülebileceği gerçeğinin düşünülmesine imkan vermemiştir. Sanayileşme ve hızlı kentleşmeye bağlı olarak, meteorolojik, jeolojik ve yerleşim yerlerinin konum özelliklerinin de etkisiyle önemli boyutlara ulaşan hava kirliliği sorunları dikkati çekmeğe başlamıştır. Türkiye'de sanayi kaynaklı hava kirliliği sorunlarının belirgin ilk örnekleri, daha çok endüstriyel üretimin yoğun olduğu bölgelerde görülmüştür. Murgul Bakır İşletmeleri bu örneklerin başında yer almaktadır. Diğer taraftan yerleşim yeri kaynaklı hava kirliliğinin tipik ilk örnekleri Ankara ve Erzurum başta olmak üzere birçok kentteki hava kirliliğidir. Zamanla bu kentlerimize yeni eklenmeler olmuş ve Ankara, Erzurum, Kayseri, Malatya, Erzincan, Eskişehir ve Zonguldak gibi kentlerimizde hava kirliliği insan sağlığını tehdit eder seviyeye ulaşmıştır.

33 22 Foto ABD de, New York taki Dünya Ticaret Merkezi nin ikiz kulelerine 11 Eylül 2001 tarihinde yapılan saldırılar

34 23 Bu kentlerimizdeki hava kirliliğinin büyük ölçüde ısıtma sistemlerinden kaynaklandığının belirlenmesi üzerine, ısıtma amacıyla kullanılan yakıtların iyileştirilmesine gidilmiş, daha kaliteli kömür, uygun özellikteki sıvı kalorifer yakıtı ve daha sonra da doğal gaz kullanımı ile kirlilik önemli ölçüde azaltılmıştır. Bu iyileştirmenin ilk örneği de Ankara olmuştur. Dış kaynaklı doğal gaz temin edilmiş ve kalorifer sistemleri doğal gaza dönüştürülmek suretiyle hava kirliliği önemli ölçüde azaltılmıştır. Doğal gaz ve daha iyi kaliteli sıvı ve katı yakıtların kullanılması ile diğer kentlerimizde de hava kirliliğinde belirli oranlarda azalma gözlenmiştir. Motorlu taşıtlarda kurşunsuz benzin uygulaması başlatılmış, yeni model motorlarda yakma veriminin daha fazla olması karbon monoksit yayılımını azaltmış, yıllık egzoz gazı analizleri zorunlu hale getirilmiş ve yapılan diğer düzenleme ve denetimlerle kirletici maddelerin salımı azaltılmıştır. Bu gelişmelere karşın, hava kirliliğinin denetiminde yeterli olduğu söylenemez. Türkiye'de endüstriyel üretime bağlı hava kirliliği, genel olarak yanlış yer seçimi ve atık gazların yeteri kadar teknik önlem alınmaksızın atmosfere salınması sonucu meydana gelmektedir. Diğer taraftan bir kısım tesislerde, üretim teknolojisi uygun olmadığı için de kirletici madde miktarının salımı artmaktadır. Ülkemizde sanayileşmenin yoğunlaşmış olduğu İstanbul-İzmit kentleri arası, Adapazarı, Samsun, Murgul, İzmit, Adana, Tarsus, Kırıkkale, Karadeniz Ereğlisi, Karabük gibi yöreler endüstri kaynaklı hava kirliliğinin etkili olduğu yörelerdir. Ülkemizde, endüstriyel üretime bağlı olarak görülen en eski hava kirliliği olayı, Murgul da Bakır İşletmeleri'nden atmosfere salınan kükürt dioksit gazının etkisi ile meydana gelen çevre kirliliğidir. Artvin ilinin Borçka ilçesi sınırları içerisinde, zengin bakır yataklarına sahip olan Murgul (Göktaş) yöresinde 1907 yılında işletmeye açılan tesislerin faaliyeti I.Dünya Savaşı zamanında durdurulmuş ve 1951 yılında Etibank tarafından izabe tesisleri kurularak yeniden işletmeye açılmıştır. Bu dönemde, tesisin bacasından çevreye yayılmakta olan kükürt dioksit gazının çevredeki zararlı etkisini azaltmak ve aynı zamanda ekonomik bir değeri olan sülfürik asit üretmek amacıyla kurulan asit fabrikası gaz salımını % 25 oranında giderebilmiştir. Bu durumun uzun yıllar boyunca devam etmesi sonucu atmosfere salınan kükürt dioksit nedeniyle başta orman dokusu olmak üzere, doğal çevre tahrip olmuş ve tarımsal üretim önemli ölçüde etkilenmiştir. Gaz yayılımına bağlı olarak, fabrikada

35 24 çalışan işçilerde ve yörenin sakinlerinde önemli sağlık sorunları görülmüştür. Zonguldak-Kozlu-Kilimli-Çatalağzı yöresinde, vadi içerisinde kurulmuş bulunan tesisler ve Çatalağzı termik santrali nedeniyle çevrede önemli bir hava kirliliği sorunu yaşanmıştır. Maden (Elâzığ) yöresinde 1939 yılında kurulmuş bulunan Bakır İşletmeleri tesislerinden atmosfere salınan kükürt dioksit gazı çevrenin doğal bitki örtüsünü tahrip etmiş ve insan sağlığını önemli ölçüde etkilemiştir. Tarım alanlarındaki bitkisel üretimi önemli ekonomik kayıplar meydana getirecek şekilde etkileyen hava kirliliği sorunu uzun bir süre devam etmiştir. Belirtilen bu yörelerimizin dışında, yurdumuzun diğer taraflarında üretim faaliyetlerinde bulunan çimento ve şeker fabrikaları, tekstil fabrikaları, petrol rafinerileri, petrokimya tesisleri, tarımsal mücadele ilaç fabrikaları, demir ve çelik endüstrisi tesisleri, kağıt ve selüloz fabrikaları ve termik santrallerimiz önemli kirletici kaynaklardır. Önemli boyutta hava kirliliğine neden olan termik santrallere örnek gösterilebilecek Yatağan Termik Santrali günümüzde de ciddiyetini sürdürmektedir (Foto 1.14.). Düşük vasıflı linyit yakarak elektrik enerjisi üreten tesisten atmosfere salınan kirletici maddeler, özellikle kükürt dioksit, yörede yaşayan insanların sağlığını tehdit ettiği gibi, orman ağaçlarını da olumsuz yönde etkilemektedir. Özellikle havanın durgun olduğu günlerde atmosferde dağılmadan biriken kirletici maddeler daha belirgin olarak etkisini göstermektedir. Foto Yatağan Termik Santrali

36 25 Yatağan Termik Santrali nin çevresel etkisi çok sıklıkla gündeme gelmektedir. Örnek olarak, Hürriyet Gazetesi nin Internet üzerindeki 26 Mayıs 2001 tarihli ve Yatağan Cehennemi başlıklı bir haber aşağıda verilmiştir: Yatağan Cehennemi Hüseyin KOCABIYIK Cem KAYTAN / MUĞLA, DHA Havadaki kükürtdioksit oranı, dün saat sıralarında 3000 mikrogram/metreküp olarak belirlendi. İnsanlar yine soluk alamaz hale geldi. Santral devre dışı bırakıldı. Belediye hoparlöründen yapılan anonslarla halkın zorunlu olmadıkça sokağa çıkmaması istendi. Yatağan, termik santral bacalarından çıkan kükürtdioksitin kentin üzerine çökmesi yüzünden yine zehire boğuldu. Baca gazı arıtma tesislerinin arıza nedeniyle devre dışı olduğu sırada yaşanan inversiyon, halkı soluksuz bıraktı. Santral devre dışı bırakıldı. Belediye hoparlöründen yapılan anonslarla halkın zorunlu olmadıkça sokağa çıkmaması istendi. Yatağan da havadaki kükürtdioksit oranı, dün saat sıralarında 3000 mikrogram/metreküp olarak belirlendi. İnversiyonun yol açtığı yoğun kirlilik, vatandaşları soluk alamaz hale getirdi. Sıcak havanın yükseleceği yerde alçalması, atmosfere karışan kükürtdioksitin de bu meteorolojik olayla kente çökmesi üzerine, Yatağan Kaymakamlığı, santralın faal 2 ünitesini saat te devredışı bıraktırdı. Santralda 24 Nisan da devreye alınan üçüncü üniteye ait bacagazı arıtma tesisiyle 15 Mayıs ta faaliyete geçirilen ikinci üniteye ait arıtma tesisinin, hafta başından bu yana arızalar nedeniyle sık sık devre dışı kaldığı, inversiyonun da arıtmaların devrede olmadığı sırada meydana geldiği öğrenildi. Santralın birinci ünitesinde ise bakım çalışmasından dolayı enerji üretimine daha önce ara verilmişti. Muğla Valiliği nin çıkardığı, Yatağan ın özel koruma bölgesi ilan edilmesiyle ilgili tebliğe göre, santralın arıtma tesisleri tam olarak devreye girinceye kadar, Yatağan

37 26 ve çevresinde kirlilik oranının 500 mikrogramın üzerine çıkması durumunda, ünitelerde önce güç düşürmeye gidiliyor. Meteorolojik veriler doğrultusunda kirlilik artış eğilimi gösterirse santral tamamen devre dışı bırakılıyor. Yatağan Termik Santralı, 2000 in sonbaharından bu yana, inversiyon nedeniyle sürekli gündemde kaldı. Muğla da çevre yarası açan üç termik santraldan Yatağan Termik Santralı nın bacalarından püskürttüğü kükürtdioksit, hayatı işkenceye çevirdi de üretime geçen santralın baca gazı arıtma tesislerinin yapımı gibi, devreye alınması da yılan hikayesine döndü. Havadaki kükürtdioksit oranının tehlike sınırının 400 mikrogram/metreküp olduğunu belirten uzmanlar, Ancak değerler 700 mikrogram/metreküpü aştığında kükürtdioksit insan ve çevre sağlığını ciddi şekilde tehdit etmeye başlar dedi. Belediye hoparlörlerinden yapılan yayınlarla vatandaşlar uyarılarak, zorunlu olmadıkça sokağa çıkılmaması istendi. Duyuruda, özellikle yaşlıların ve çocukların sokağa kesinlikle çıkmamaları gerektiğine dikkat çekildi. Okullarda sınıf pencereleri kapatıldı. Öğrenciler teneffüse çıkarılmadı sıralarında çıkan rüzgar kükürtdioksiti dağıttı, yaşam normale döndü. 2 ünite tekrar devreye alındı. Diğer taraftan, 2 Eylül 2005 tarihinde, Internet üzerindeki Kent Haber sitesinde yayınlanan bir haberde, Yatağan Termik Santrali nden salınan kirletici maddelerin, Yatağan İlçe Merkezi ile Muğla Kent Merkezi ndeki durumunu izlemek üzere, her iki yerleşim yerinde de birer adet hava kirliliği sabit ölçüm istasyonu kurulduğu ifade edilmiştir. Bu sabit istasyonlardan birine ait fotoğraf Foto de verilmiştir. Foto Yatağan İlçe Merkezi nde kurulan hava kirliliği sabit ölçüm ve izleme istasyonu

38 Yerleşim alanlarındaki insan faaliyetleri sonucu meydana gelen hava kirliliğinin tipik ilk örneğinin Ankara kentinde görülen hava kirliliği olduğu daha önce de belirtilmişti. Bu kentimizdeki hava kirliliği sorununa, daha ilk zamanlarında, 1927 yılında hazırlanmış bulunan bir raporda işaret edilmiştir. Kış aylarında yoğun sis olaylarının görüldüğü bu yerleşim yerinde, kentsel gelişmenin önemli hava kirliliği olayına neden olacağı belirtilmiştir. Ancak, başkent oluşundan hemen sonra başlayan hızlı kentleşme faaliyetleri arasında bu saptamalar dikkate alınmadığı için kısa süre içerisinde hava kirliliği önemli boyutlara ulaşmıştır. Yaklaşık olarak her 10 yıl içerisinde nüfusu iki katına çıkmakta olan Ankara'da 1960 yılından sonra, kaloriferli binaların inşasındaki hızlı artış, sobalarda yakılan kirleticilik özelliği çok az olan kok kömürü yerine linyit ve fuel-oil gibi daha fazla kirletici madde yayan yakıtların kullanımı yaygınlaşmıştır. Kış aylarında görülen sis olayı ile birlikte, bacalardan atmosfere salınan kirletici gaz ve parçacıklar çevre faktörlerinin de etkisi ile yoğunlaşarak kent üzerinde yığılıp kalmıştır. Bu kirletici maddelere ilave olarak, hızlı bir şekilde artmakta olan motorlu kara taşıtlarının egzozları ve kent içerisindeki endüstriyel birimlerden salınan kirleticiler hava kirliliğini önemli ölçüde artırmıştır. Ankara'da hava kirliliği ölçümleri 1969 yılında, NATO/GGMS çalışmaları ile başlatılmış ve 1972 yılına kadar 13 istasyonda sürdürülmüştür. Daha sonra, Hıfzısıhha Enstitüsü Hava Kirliliği Laboratuarı tarafından sürdürülen ölçümlerde kükürt dioksit ve duman miktarının kış aylarında arttığı ve yaz aylarında azaldığı ortaya konulmuştur. Özellikle, Aralık, Ocak ve Şubat aylarındaki hava kirliliğinin, kitlesel ölümlere neden olabilecek seviyeye ulaştığı ifade edilmiştir (İleri, 1980). Son yıllarda ısıtmada doğal gaza geçilmesi, kalitesiz kömür satışlarının ve yakımının önlenmesi ve denetimlerin sıkılaştırılması ile ısınmadan kaynaklanan hava kirliliğini önemli ölçüde azaltmıştır. Ancak, ısınmadan kaynaklanan hava kirliliği belirli ölçüde azaltılmış olmasına karşın, trafikteki motorlu kara taşıtlarının artışına bağlı olarak egzoz kirliliği giderek artmaktadır. Buna bağlı olarak, Ankara kentindeki hava kirliliği günümüzde de zaman zaman önemli boyutlara ulaşmaktadır. Örneğin, tarihindeki durgun hava koşullarına bağlı olarak oluşan inversiyonla birlikte ortaya çıkan hava kirliliği Foto da tüm açıklığı ile görülmektedir. 27

39 28 Foto Ankara da hava kirliliği ( ) Ülkemizde Ankara dan sonra, hava kirliliğinin en yoğun olarak hissedildiği kentimiz Erzurum olmuştur. Kentte, ısıtma amacıyla 1978 yılına kadar kok kömürü kullanılmakta iken, bu yıldan sonra kok kömürünün tahsisinin durdurulması ve yerine kirleticilik özelliği fazla olan linyit ve asfaltitlerin tahsis edilmesine bağlı olarak hava kirliliği sorunu gündeme gelmiştir kış döneminde ilk kez görülen hava kirliliği sorunu, daha sonraki yıllarda artarak devam etmiştir. Erzurum'daki hava kirliliği sorunu, 1978 yılında tarafımdan kurulan, Atatürk Üniversitesi Çevre Sorunları Araştırma Enstitüsü (daha sonra Araştırma Merkezi) çalışmaları kapsamında, 20 Şubat 1979 tarihinden itibaren izlenmiştir. Bu amaçla kentin muhtelif yerlerinde oluşturulan ölçüm istasyonlarında kükürt dioksit ve duman ölçümleri yapılmıştır. Kent merkezindeki ölçüm sonuçlarına göre 1 Mart 1979 tarihinde kükürt dioksit miktarı μg/m 3 e ulaşmıştır. Kentte yaşayan insanların aşırı derecede tedirgin olduğu bugünde inversiyon, sis, durgun hava koşulları ve aşırı soğuk kükürt dioksitin yoğunlaşmasına neden olmuştur. İnversiyon olayı ve yoğun kirlilik kent dışından çekilen fotoğraflarla da tespit edilmiştir (Foto 1.17.). Bu tarih Erzurum kenti için hava kirliliği bakımından önemli bir gün olarak kaydedilmiştir. Mart

40 ayına ait ortalama günlük kükürt dioksit miktarı 381 μg/m 3 olarak belirlenmiştir. Mart 1979 ayında birçok gün WHO tarafından verilen sınır değerlerin üzerinde seyretmiştir. Erzurum daki hava kirliliği olayının kış döneminde itibaren görülmesinin en önemli nedeni, daha önce kentte kok kömürünün yakıt olarak kullanılmasına karşın, bu kış döneminden başlanarak kok kömürünün sanayiye tahsis edilmesi ve ısıtmada kullanımının sınırlandırılması olmuştur (Kırımhan,1980). Yüksek ısıl değerli ve kirleticilik özelliği en az olan kok kömürü yerine fazla miktarda kirletici yayan asfaltit ve düşük kaliteli linyit kullanımı hava kirliliğini dayanılmaz düzeye ulaştırmıştır. Daha sonra da, kömürlü kalorifer tesislerin büyük bir bölümü fuel-oil e dönüştürülmüş ve bu tesislerde çok fazla miktarda yanar kükürt içeren fuel-oil yakımı sürdürülmüştür. O tarihlerde fuel-oil ile çalışan kalorifer tesislerinden ve merkezi sistemle çalışan ısı ve buhar tesislerinden atmosfere önemli miktarda yanmamış hidrokarbon ve kükürt dioksit salınmıştır. Bunlara bir örnek olması bakımından o tarihlerdeki Atatürk Üniversitesi Merkezi Isıtma Tesisi ne ait bir görüntü Foto de verilmiştir. Kükürt dioksit miktarının, günlük ortalamalar olarak, Aralık 1979 ayında 519 μg/m 3 ve Ocak 1980 ayında 655 μg/m 3 değerlerine ulaştığı izlenmiştir. Nisan ayında 62 μg/m 3 e düşmüştür. Aralık 1979 ayı içerisindeki bazı günlerde, değişik ölçüm istasyonlarında kükürt dioksitin günlük miktarı μg/m 3, μg/m 3 ve μg/m 3 olarak izlenmiştir. Kükürt dioksit, azot dioksit ve parçacık ölçüm sonuçlarına göre, kış aylarında hava kirliliğinin en fazla olduğu aylar, Kasım, Aralık, Ocak ve Şubat ayları olarak belirlenmiştir. Ölçümü yapılan kirleticilerin miktarlarına göre sıralaması, kükürt dioksit, parçacıklar ve azot oksitler olarak görülmüştür (Kırımhan, 1991). Alınan önlemlerle, hava kirliliği kış döneminde % 60 oranında azaltılmıştır. Ancak, bu yüksek orandaki azalmağa rağmen, hava kirliliği WHO (Dünya Sağlık Teşkilatı) tarafından verilen sınır değerlerin üzerinde olmuştur. Erzurum kentindeki hava kirliliğinde, yakılan yakıtın kirleticilik özelliği yanında, yakma yöntemi, meteorolojik faktörler, topoğrafik özellikler ve kentin konumu da etkili olmuştur. Yakıtın iyileştirilmesi ve yakma yönteminin geliştirilmesi ile hava kirliliğinde önemli oranda bir azalma saptanmıştır. Ancak alınan önlemlerin sürekliliği sağlanamadığı için sorun tekrarlanmıştır.

41 30 Foto Erzurum kentinde hava kirliliği (01 Mart 1979) Foto Atatürk Üniversitesi Merkezi Isıtma Tesisi nden duman yayılımı(1983)

42 31 Türkiye de yeterli ve çok düzenli olmamasına karşın, kentsel yerleşim merkezlerinin bazılarında hava kalitesini belirlemek amacıyla ölçümler yapılmaktadır. Bu ölçümlerin çoğu, herhangi bir ölçüm ağı oluşturulmaksızın, sadece parçacık ve kükürt dioksit ölçümünü kapsamaktadır. Hava kirliliği ölçümlerinden elde edilen veri toplanarak Devlet İstatistik Enstitüsü (TİK, Türkiye İstatistik Kurumu) tarafından yayımlanmaktadır. Bu bağlamda yayınlanan 2004 yılı istatistiklerine göre, yıllık ortalama parçacık ve kükürt dioksit miktarları esas alınarak yapılan sıralama sonuçları Çizelge 1.2. ve Çizelge 1.3. de verilmiştir. Çizelge 1.2. Parçacık miktarlarının (μg/m 3 ) yıllık ortalama değerlerine göre en kirli yerleşim yerleri Yıllar Kütahya 111 Kütahya 89 Kütahya 95 Kayseri 88 Balıkesir 76 Balıkesir 84 Rize 83 Kayseri 72 Çorum 81 Çorum 82 Çorum 68 Kayseri 77 Sivas 79 Gaziantep 68 Gaziantep 63 Denizli 77 Bingöl 61 Bursa (Orhangazi) 58 Balıkesir 75 Ankara 56 Kastamonu 56 Isparta 73 Antalya 56 Aksaray 54 Ankara 68 Bursa 54 Antalya 52 Konya 63 Sivas 52 Bingöl 52 TİK tarafından yayınlanan Hava Kirliliği Haber Bültenleri nden alınan bilgiye göre; 2004 yılında yıllık kükürt dioksit (SO 2 ) ortalamalarının en yüksek bulunduğu il merkezleri kirlilik sırasına göre; Kütahya, Erzurum, Çanakkale, Çorum ve Bingöl'dür. Aynı dönemde parçacık madde (duman) ortalamalarının en yüksek bulunduğu il merkezleri ise kirlilik sırasına göre; Kütahya, Balıkesir, Çorum, Kayseri ve Gaziantep tir yılı kükürt dioksit (SO 2 ) ortalamalarında bir önceki yıla göre en çok artış görülen il ve ilçe merkezleri; % 51 ile Çanakkale, % 29 ile Bilecik, % 25 ile Uşak, %20 ile Kayseri ve % 16 ile Kastamonu ve Kocaeli (Gölcük) dür. Aynı dönemde en çok azalış görülen il ve ilçe

43 32 merkezleri ise; % 70 ile Samsun, % 49 ile Balıkesir, % 47 ile Edirne, % 38 ile Yozgat ve % 32 ile Niğde (Bor)'dur. Çizelge 1.3. Kükürt dioksit miktarlarının (μg/m 3 ) yıllık ortalama değerlerine göre en kirli yerleşim yerleri Yıllar Yozgat 152 Kütahya 128 Kütahya 145 Kütahya 144 Tekirdağ 117 Erzurum 132 Çorum 134 Bingöl 110 Çanakkale 107 Edirne 119 Edirne 110 Çorum 101 Erzurum 119 Çorum 96 Bingöl 98 Samsun 119 Samsun 94 Bursa 95 Denizli 99 Bursa 84 Tekirdağ 95 Bingöl 90 Gaziantep 84 Elazığ 84 Ağrı 88 Niğde 82 Kayseri 84 Kayseri 87 Manisa 81 Gaziantep yılı parçacık madde (duman) ortalamalarında bir önceki yıla göre en çok artış görülen il ve ilçe merkezleri; % 65 ile Samsun, % 60 ile Bursa (İnegöl), % 47 ile Kastamonu, % 44 ile Uşak ve % 24 ile Niğde dir. Aynı dönemde en çok azalış görülen il ve ilçe merkezleri ise % 36 ile Bolu, %31 ile Yozgat, % 28 ile İzmir, % 21 ile Edirne ve % 20 ile Manisa dır. Hava kirliliği ölçümleri yapılan yerleşim merkezleri bazında, 2003 ve 2004 yıllarına ait parçacık madde ve kükürt dioksit ölçüm sonuçları, karşılaştırmalı olarak, sırasıyla Çizim 1.3. ve Çizim 1.4. de grafik olarak gösterilmiştir yılında Ankara ve İzmir il merkezleri ile İzmir (Bergama) ve İzmir (Ödemiş) ilçe merkezlerinde ölçüm yapılan istasyonlardan elde edilen kükürt dioksit ortalamaları incelendiğinde, Hava Kalitesinin Korunması Yönetmeliği nde verilen Hedef Sınır değeri Ankara'da Küçükesat'da aşılmış olduğu görülmüştür. Kısa Vadeli Sınır (KVS) değeri ve 1. Uyarı Kademesi Sınır (1.UKS) değeri ölçüm yapılan hiçbir istasyonda aşılmamıştır.

44 mg/m Kütahya Balıkesir Çorum Kayseri Gaziantep Bursa Kastamonu Aksaray Antalya Bingöl (Orhangazi) (..) Çizim 1.3. Türkiye de bazı yerleşim merkezlerinde yıllara göre parçacık madde miktarının değişimi mg/m Kütahya (..) Erzurum Çanakkale (Merkez) Çorum Bingöl Bursa Tekirdağ Elazığ Kayseri Gaziantep (Merkez) Çizim 1.4. Türkiye de bazı yerleşim merkezlerinde yıllara göre kükürt dioksit değişimi Aynı dönemde parçacık madde ortalamaları incelendiğinde, Hedef Sınır değeri Ankara da Bahçelievler, Cebeci, Demetevler, Küçükesat, Sıhhiye ve Yenidoğan'da aşılmıştır. Kısa Vadeli Sınır (KVS) değeri ve 1.Uyarı Kademesi Sınır (1.UKS) değeri ise, Ankara ve İzmir il merkezleri ile İzmir (Bergama) ve İzmir (Ödemiş) ilçe merkezlerinde

45 34 ölçüm yapılan hiçbir istasyonda aşılmamıştır kış sezonunda kükürt dioksit (SO 2 ) ortalamalarının en yüksek bulunduğu il ve ilçe merkezleri kirlilik sırasına göre; Kütahya, Çanakkale, Kayseri, Uşak ve Tekirdağ dır. Aynı dönemde parçacık madde (duman) ortalamalarının en yüksek bulunduğu il ve ilçe merkezleri ise kirlilik sırasına göre; Kütahya, Kayseri, Zonguldak, Isparta ve Bursa (Orhangazi) dır kış sezonu kükürt dioksit (SO 2 ) ortalamalarında bir önceki yılın aynı dönemine göre en çok artış görülen il ve ilçe merkezleri; % 144 ile Bursa (İnegöl), % 77 ile Niğde (Bor), % 74 ile Kayseri, % 49 ile Kırıkkale ve % 45 ile Samsun dur. Aynı dönemde en çok azalış görülen il ve ilçe merkezleri ise; % 50 ile Konya, % 49 ile Bolu ve Kocaeli (Gebze), % 47 ile Kocaeli (Gölcük), % 46 ile Kocaeli, % 30 ile Manisa'dır kış sezonu parçacık madde (duman) ortalamalarında bir önceki yılın aynı dönemine göre en çok artış görülen il ve ilçe merkezleri; % 90 ile Erzurum, % 86 ile Samsun, % 33 ile Niğde, % 31 ile Çanakkale ve % 25 ile Kayseri'dir. Aynı dönemde en çok azalış görülen il ve ilçe merkezleri ise % 47 ile Bolu, % 44 ile İzmir, % 41 ile Çorum, % 35 ile Balıkesir ve % 31 ile Bursa (İnegöl) dür. Türkiye de, ve kış dönemlerinde, bazı yerleşim yerlerindeki parçacık madde ve kükürt dioksit değişimleri Çizim 1.5. ve Çizim 1.6. da verilmiştir kış sezonunda (Ekim-Mart) Ankara ve İzmir il merkezlerinde ölçüm yapılan istasyonlardan elde edilen kükürt dioksit ortalamaları incelendiğinde, Kısa Vadeli Sınır (KVS) değeri ölçüm yapılan hiçbir istasyonda aşılmamıştır. Aynı dönemde parçacık madde miktarlarının ortalamaları incelendiğinde, Kısa Vadeli Sınır (KVS) değeri Ankara da Cebeci'de aşılırken, İzmir il merkezinde ölçüm yapılan istasyonda aşılmamıştır. Türkiye de kış döneminde kükürt dioksit ve parçacık madde miktarlarının en fazla olduğu yerleşim yerleri Çizelge 1.4. de gösterilmiştir. Diğer taraftan, kış döneminde, yerleşim yerlerine göre, Hava Kalitesi Kontrol Yönetmeliği nde verilen kısa vadeli sınır değerlerin aşıldığı gün sayıları; parçacık madde için, Kütahya 24, Erzurum 5, Bursa (Orhangazi) 4, Kayseri 3, Isparta 2 ve Zonguldak 1,

46 35 kükürt dioksit için, Kütahya 18, Tekirdağ 13, Kayseri 6, Çanakkale 4 ve Erzurum 2 gündür mg/m Kütahya Kayseri Zonguldak Isparta Bursa Çorum Erzurum Balıkesir Sivas Aksaray (Orhangazi) Çizim 1.5. Türkiye de bazı yerleşim yerlerinde ve kış döneminde parçacık madde miktarının değişimi mg/m Kütahya Çanakkale (Merkez) Kayseri Uşak Tekirdağ Erzurum Çorum Kırıkkale Bingöl Bursa (İnegöl) Çizim 1.6. Türkiye de bazı yerleşim yerlerinde ve kış döneminde kükürt dioksit miktarının değişimi

47 36 Sonuç olarak, Türkiye de görülen hava kirliliği olaylarının büyük bir bölümü kış döneminde, ısınma amacıyla yakıt tüketiminden kaynaklanmaktadır. Ayrıca, egzoz kirliliği giderek artmaktadır. Noktasal kirletici kaynak olarak, daha çok güç üretimi yapan termik santraller önem taşımaktadır. Bunların yanında, fabrikalar, petrol rafinerileri, organize sanayi bölgeleri, düzgün depolanmayan katı atık yığınları hava kirliliği bakımından riskli görülmektedir. Çizelge 1.4. Türkiye de kış döneminde kükürt dioksit ve parçacık madde miktarlarının ortalamalarının en yüksek olduğu yerleşim yerleri μg/m 3 (mikrogram/metreküp) Kükürt dioksit (SO 2 ) Parçacık Madde (Duman) Kütahya 234 Kütahya 182 Çanakkale (Merkez) 152 Kayseri 125 Kayseri 151 Zonguldak 109 Uşak 143 Isparta 108 Tekirdağ 137 Bursa (Orhangazi) 101 Erzurum 132 Çorum 96 Çorum 131 Erzurum 93 Kırıkkale 130 Balıkesir 78 Bingöl 111 Sivas 76 Bursa (İnegöl) 105 Aksaray Hava Kirliliğinin Etkileri Hava kirliliğinin etkileri; kirletici kaynaktan atmosfere salınan kirletici maddenin cinsine, miktarına, meteorolojik faktörlere bağlı olarak yayılımına, atmosfer içerisindeki kimyasal değişimlere, alıcı ortamın özelliklerine ve alınan önlemlere bağlı olarak derişmektedir. Genel anlamda hava kirliliğinin etkileri; atmosferik olaylar, cansız varlıklar, doğal bitki örtüsü ve tarımsal alanlardaki bitkisel üretim, yabanıl ve evcil hayvanlar ve insanlar üzerinde görülmektedir. Hava kirliliğinin atmosferik olaylar üzerindeki etkileri daha çok yerleşim alanlarında dikkati çekmektedir. Bu etkiler; ısı adası oluşumu,

48 görüş uzaklığının azalması, smog (zehirleyici sis) oluşumu, güneş ışınlarının azalması, sıcaklık ve hava akımlarındaki değişme şeklinde izlenmektedir. Atmosfere yayılan parçacıklar ve renkli gazlar görüş mesafesini azaltarak trafik kazalarında riski artırmakta ve kazaların meydana gelmesine neden olmaktadır. Diğer taraftan, güneşten gelen ışınları tutarak radyasyon miktarını azaltmakta, bunun sonucunda da kent içerisinde güneş enerjisi ile çalışmakta olan tesislerde verim düşüklüğüne neden olmaktadır. Özellikle son yıllarda, fosil kökenli yakıtların kullanılması sonucu atmosfere yayılan karbon dioksit gazına bağlı olarak, havanın normal karışımında bulunan miktarın hızlı bir artış gösterdiği, bunun sonucu olarak atmosferde karbon dioksit miktarının arttığı ileri sürülmekte ve bu iddialar ölçümlerle de gösterilmektedir. Aynı kaynaklar, karbon dioksit derişiminin artışına bağlı olarak hava sıcaklığının gittikçe artmakta olduğunu, bunun bir sonucu olarak, kurak alanlarda çölleşme olaylarının görüleceğini, yarı kurak bölgelerin kurak duruma geleceğini, sıcaklık artışı ile buzullarda erimenin hızlanacağını ve bu nedenle deniz seviyelerinde bir yükselmenin meydana gelebileceğini ileri sürmektedir. Hava kirliliğinin diğer bir etkisi, ekonomik kayıplara yol açacak şekilde, cansız varlıklar üzerinde görülmektedir. Örnek olarak, bazı gazların korozif (aşındırıcı) etkisi ile metaller aşınmakta, asit yağışlar nedeniyle tarihi eserler ve yapı malzemeleri tahrip olmakta, otomobil lastikleri hava kirliliğinden etkilenmektedir. Hava kirliliğinin doğal yaşam üzerindeki etkisi; türlerin azalması, ekolojik dengenin bozulması ve estetik görünümün etkilenmesi şeklinde görülmektedir. Örnek olarak, atmosfere bol miktarda kükürt dioksit salan bir kirletici kaynağın çevresindeki ve hatta bu kaynağın uzağındaki ortamlarda bitki örtüsü tahrip olmakta, toprak çıplaklaştığı için erozyon olayı başlamakta, ormanlar yok olmakta, bu ortamların barındırdığı yaban hayvanları gittikçe azalmaktadır. Kirletici maddeler tarımsal üretimi de etkileyerek önemli ölçüde ekonomik kayıplara neden olmaktadır. Özellikle bitkilerin yapraklarını tahrip ederek bitkinin fotosentez ve solunun olayını etkileyen kirletici gaz ve parçacıklar, toprakların fiziksel ve kimyasal özelliklerini de etkilemektedir. Belirtilen bu etkilerin yanında, insan sağlığı da hava kirliliğinin tehdidi altında bulunmaktadır. Doğal olarak insan vücudunun sürekli 37

49 38 olarak hava ile temasta bulunan organları daha fazla etkilenmektedir. Ellerde ve yüzde, ciltte görülen sertleşme, gözlerin tahrişi, göz sulanması, ağız ve boğazda hissedilen yanma hava kirliliğinin başlangıçta görülen tipik etkileridir. Bunun yanında, kirletici maddelerin cinsine ve miktarına bağlı olarak, özellikle solunun sisteminde önemli hastalıkların görülmesine ve mevcut hastalıkların artarak sağlığı tehdit etmesine neden olmaktadır. Bunun yanında, hava kirliliği, sindirim, dolaşım ve sinir sistemleri üzerinde de etkili olmaktadır Gelecekte Hava Kirliliği Sorunu Hava kirliliğinin günümüzdeki durumu dikkate alınacak olursa; hızlı nüfus artışına bağlı olarak yerleşim alanlarının gittikçe büyümesi, insan ihtiyaçlarının artışına bağlı olarak endüstriyel üretimdeki artış, enerji ihtiyacının karşılanabilmesi için daha düşük vasıflı ve kirlilik etkisi fazla olan yakıtların tüketimindeki artış kirletici madde miktarının artışına neden olabilecek faktörler arasında bulunmaktadır. Bunun yanında, gelecekte teknolojik olanaklardaki artışın da dikkate alınarak, kirletici madde miktarlarının yayılmasına neden olan kaynaklar yerine daha temiz teknolojilerin getirilebileceği olasılığı üzerinde de durmak gerekir. Örnek olarak, motorlu kara taşıtlarının egzozlarından, fabrika ve termik santrallerin bacalarından atmosfere yayılan kirletici maddelerin daha etkili filtre veya denetim sistemleri ile azaltılması mümkün olabilir. Bu iki farklı düşünceye rağmen, günümüzdeki hava kirliliği olayının giderek artmakta olduğu bir gerçektir. Özellikle 1974 yılında belirgin olarak ortaya çıkan petrol krizi, insanları enerji üretimi amacıyla yeniden kömür kaynakları üzerinde düşünmeğe yönlendirmiştir. Düşük vasıflı linyit kaynaklarının enerji üretimi amacıyla, termik santrallerde kullanılması ve yerleşim yerlerinde ısı üretimi amacıyla yakılması hava kirliliği sorunun büyümesine neden olmuştur. Değişik kaynaklardan çevreye yayılan kükürt dioksit ve azot oksit gazlarının meydana getirmiş olduğu asit yağışların etkisi, artık ulusal sınırları da aşarak uluslararası sorun durumuna gelmiştir. Örnek olarak, Batı Avrupa ülkelerindeki yoğun endüstri bölgelerinden kaynaklanan asidik özellikli gazların oluşturduğu asit yağışların, İskandinav ülkelerinde önemli doğal varlık tahribatına neden olduğu artık bilinmektedir. Bunun yanında, fosil yakıtların kullanımına bağlı olarak artış gösteren

50 atmosferik karbon dioksit miktarının daha fazla artmayacağını söylemek fazlaca iyimserlik olur. O halde bu gazın artışına bağlı olarak, alışılmışın aksine yeni durumlarla karşılaşılması kaçınılmazdır. Belirtilen bu örneklere başkalarını da eklemek mümkündür. Bu nedenle, gelecekte ortaya çıkabilecek daha ciddi boyutlardaki hava kirliliği olayları için şimdiden önlem almak ve bu önlemleri sorunlar meydana gelmeden önce uygulama zorunluluğu vardır. Gelecekte görülmesi muhtemel hava kirliliği sorunlarının belirlenmesi ve mevcut sorunlara çözüm araştırılması amacıyla, günümüzde yoğun faaliyetler sürdürülmektedir. Bu amaçla yeni araştırma birimleri oluşturulurken, eski kuruluşların bu yeni araştırma konularına göre teşkilatlanmasına ve donatılmasına çalışılmakta, hava kirliliği konusundaki eğitim çalışmalarına yer verilmekte, bu konuda uzmanların yetiştirilmesine çaba gösterilmekte ve uluslararası işbirliği oluşturulmasına gayret edilmektedir. Bu çabaların istenilen düzeyde gerçekleştirilebilmesi için, yaşamakta olan tüm insanların kendilerine düşen görevi yerine getirmesi bir insanlık görevi olarak değerlendirilmektedir. 39

51 40

52 41 2. BÖLÜM HAVA KİRLİLİĞİNİN KAYNAKLARI ve KİRLETİCİ MADDELER Hava kirliliğine neden olan kaynakları, öncelikle doğal olaylar ve insan faaliyetleri olarak iki gruba ayırmak mümkündür. Geçmiş tarihi dönemlere bakıldığında, hava kirliliğine neden olan doğal olayların başında yanardağ (volkan) püskürmelerinin geldiği görülmektedir. Bu püskürmelerle atmosfere hem parçacık ve hem de gaz halindeki kirleticiler yayılmaktadır. Bunların çok sıcak olduğu da dikkate alınacak olursa ne derecede önemli hava kirliliği ve çevre yıkımı meydana getirdiği kolayca anlaşılmaktadır. Çok yüksek sıcaklıkta erimiş katı maddelerin akışı (lav) çevredeki her türlü maddeyi eriterek veya yakarak ilerlerken yanardağın atmosfere saldığı zehirli gaz ve parçacıklar ölüm saçmıştır. Atmosferde asılı olarak kalan koyu renkli gaz ve parçacıklar güneşten gelen ışınları kapattığı için gündüz saatlerinde karanlık

53 42 olmuştur. Yine bunun sonucu olarak güneş ışınlarının engellenmesi ile ani soğumalar ve yaz aylarında kar yağışları görülmüştür. Çok değişik özellikteki gazlar, örneğin SO x, NO x, CH 4, CO 2 ve yanmamış hidrokarbonlar çevresel etkilerini yanardağın yakın çevresinde olduğu kadar uzak mesafelerde de göstermiştir. Doğal bitki örtüsü yanında tarım alanları tahrip olmuş, orman yangınları meydana gelmiş, su ve toprak kaynakları kirlenmiş ve yerleşim yerleri boşaltılmıştır (Foto 2.1.). Foto 2.1. ABD de Mt. St. Helens yanardağı ve çevresel etkisi Hava kirliliğine neden olan doğal olayların diğer bir grubu da, doğal orman ve bitki örtüsü yangınlarıdır. Her yıl binlerce hektarlık alanda orman ve bitki örtüsü yangınları meydana gelmekte, ekonomik etkilerinin yanında daha da önemlisi etkilerinin ekolojik olumsuz etkileri görülmektedir. Milyonlarca ağaçla beraber, orman ekosistemi içerisindeki hayvansal ve bitkisel canlılarla birlikte doğal yaşam ortamları da yok olmaktadır. Bu bitki yangınları ile binlerce ton SO x, NO x, CO, CO 2 ve yanmamış hidrokarbon atmosfere salınmaktadır (Foto 2.2.).

54 43 Çok kuvvetli rüzgarların neden olduğu toz fırtınaları da doğal kirletici kaynaklardır. Hem doğal ortamları ve hem de tarımsal alanları etkileyen kuvvetli rüzgarlar toprağı aşındırarak kopardıkları parçacıkları bulundukları yerlerin çok uzaklarına taşıyarak zarar vermektedir. Bunun sonucu olarak yaban yaşam, yollar, su kanalları ve tarım alanları tahrip olmakta, topraklar verimsizleşmekte, yerleşim alanlarındaki insanlar önemli sağlık riski ile karşı karşıya kalmaktadır. Özellikle kurak ve yarı kurak bölgelerde meydana gelen toz fırtınalarının olumsuz etkileri tarih boyunca görülmüştür (Foto 2.3.). Foto 2.2. Bir orman yangını ve çevresel etkisi Polen yayılımı doğal bir olay olmasına karşın özellikle alerjik özelliği nedeniyle bir kirlilik olayı olarak değerlendirilmektedir. Korunmak amacıyla polen yayılımının yoğun olduğu günlerde dışarıya çıkılmaması veya polen maskesi takılması önerilmektedir (Foto 2.4.). İnsan faaliyetlerine bağlı olarak meydana gelen hava kirliliği başlangıçtan günümüze kadar artarak gelmiştir. Özellikle yerküre üzerindeki insan sayısının çok hızlı bir şekilde artışına paralel olarak ihtiyaçların artması hava kirliliğinin artmasında önemli olmuştur. İhtiyaçların daha yeterli karşılanması amacıyla doğal kaynak ekonomisi ve ekolojik varlığı dikkate alınmaksızın veya bu değerler ihmal edilerek sürdürülen üretim sonucu atmosfere salınan kirletici miktarı giderek artmıştır.

55 44 Foto 2.3. ABD de 1930 lu yıllarda Great Plains de toz fırtınaları Foto 2.4. Çam ağaçlarının polenleri alerjik etkiye sahiptir

56 45 İnsan faaliyetlerine bağlı olarak atmosfere salınan kirletici maddeleri kaynaklarına göre; endüstriyel, enerji üretimi, ulaşım, yerleşim yeri ve tarımsal kaynaklı kirleticiler olarak gruplandırabiliriz. Endüstriyel üretime örnek olarak, daha yaygın olan demir-çelik fabrikaları, çimento fabrikaları, bakır fabrikaları, selüloz ve kağıt fabrikaları, tekstil fabrikaları sayılabilir. Bu endüstriyel üretim birimlerinde, hammadde kaynağından üretim sürecinin değişik kademelerinde hava kirletici maddelerin salımı söz konusudur. Enerji üretiminde kullanılan yakıtın özelliğine bağlı olarak termik santraller önemli kirletici kaynaklardır. Nükleer santraller radyasyon yayma riski ve atıkların giderilmesindeki zorluklar bakımından duyarlı kamuoyunun dikkatini çekmektedir. Elektrik enerjisi iletim sistemlerine, yüksek gerilim ağları boyunca oluşan magnetik alan ve ozon oluşumu (korona olayı) hava kirliliği bakımından dikkate alınmaktadır. Hava ulaşımda kullanılan uçak ve helikopterler, deniz ulaşımında kullanılan vapur, gemi ve tankerler, kara ulaşımında kullanılan tır, kamyon, kamyonet, otobüs, minibüs ve otomobil, raylı taşımacılıkta trenler az veya çok, değişik miktar ve özelliklerde kirletici madde yaymaktadır. Yerleşim yerlerinde ısı üretmek amacıyla sıvı, gaz ve katı yakıtların kullanılması sonucu kirletici madde salımı olmaktadır. Tarım alanlarında anız yakımı, kimyasal ilaç kullanımı, toprak işleme ve hasat işlemlerinde atmosfere önemli miktarda kirletici madde yayılmaktadır. Bu insan faaliyetleri, daha çok insanın yaşam düzeyini ve rahatlığını artırmak amacıyla sürdürülen ekonomik faaliyetlerdir. Bunların dışında, nedeni ne olursa olsun, daha olumlu sosyal yaklaşımlarla çözümü mümkün olabilen ulusal veya uluslararası boyutlu sorunların yol açtığı savaşlar insan yaşamını yok ettiği gibi, ekonomik ve ekolojik yıkımlara da neden olmaktadır. Günümüzde en son olarak izlenen ve sıcaklığını hala devam ettirmekte olan Irak Savaşı nda olduğu gibi, savaş boyunca hem doğal yaşam ortamları ve hem de yerleşim yerleri tahrip edilmekte, kültür birikimleri yok olmaktadır. Irak ın başkenti Bağdat ta bombalanan alanlardan çevreye yayılan kirletici maddeler bunun en belirgin yakın örneğidir (Foto 2.5.). Yerküre üzerindeki en önemli yaşam ortamlarından biri olan atmosferdeki yaşamı hava sağlamaktadır. Atmosfer tabakası çeşitli katmanlardan meydana gelmiştir. İçerisinde bulunduğumuz katman troposfer olarak adlandırılmaktadır. Yeryüzünden itibaren kalınlığı

57 46 ekvatorda 15 km ve kutuplarda 10 km dolayında bulunan troposfer katmanındaki hava, çeşitli gazların karışımından oluşmaktadır. Bu karışım içerisinde bulunan gazların bir kısmının miktarı genel olarak sabit olmasına rağmen, bir kısmının miktarı da çevre koşullarına bağlı olarak değişmektedir. Bu nedenle, hava karışımında yer alan gazlar, miktarları değişmeyen gazlar ve miktarları değişen gazlar olarak iki grup altında toplanabilmektedir (Çizelge 2.1.). Bu çizelgenin incelenmesiyle görüleceği gibi; Azot (N 2 ) gazının hava karışımı içerisindeki payı, hacimsel olarak % 78 'dir. Miktar bakımından ikinci sırada bulunan Oksijen (O 2 ) % 21 ve üçüncü sırada yer alan Argon (Ar) % 1 dolaylarındadır. Bu üç gazın yanında, miktarları değişmeyen gazlar arasında az miktarda Neon (Ne), Helyum (He), Kripton (Kr), Hidrojen (H 2 ), Nitroz Oksit (N 2 O) ve Xenon (Xe) gibi gazlar da bulunmaktadır. Miktarı değişmeyen gazlardan, oksijen ve azot, yaşam için mutlak gerekli olan gazlardır. Atmosferde, miktarı en fazla değişmeye uğrayan gaz su buharıdır. Diğer taraftan, fosil kökenli yakıtların kullanılmasına bağlı olarak karbon dioksit (CO 2 ) miktarında da önemli değişmeler izlenmektedir. Özellikle son yıllarda karbon dioksit miktarındaki artış nedeniyle, iklimlerde değişmelerin meydana geldiği ileri sürülmektedir. Atmosferdeki karbon dioksit gazı fotosentez olayındaki görevi nedeniyle özel bir öneme sahiptir. Miktarı değişen gazlardan bir bölümü hem doğal olaylar ve hem de insan faaliyetleri sonucu atmosfere yayılmaktadır. Ancak, insan faaliyetleri ile çevreye yayılan gazların büyük bir kısmı kirletici özelliktedir.bunlar, karbon monoksit (CO), kükürt dioksit (SO 2 ), azot oksitler (NO x ) ve hidrojen sülfür (H 2 S) gibi gazlardır. Metan (CH 4 ) ve amonyak (NH 3 ) gazlarının çevreye yayılımı daha çok doğal yollarla olmaktadır. Belirtilen bu gazların yanında, havada asılı olarak hareket eden, farklı fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerdeki parçacıklar da mevcuttur. Bu parçacıkların kaynakları doğal olaylar ve insan faaliyetleri olabilmektedir. Parçacıkların büyüklükleri gaz moleküllerinden daha fazladır. Gaz moleküllerinden daha ağır olan parçacıklar, atmosfere salınmış oldukları kaynakların hemen yakınlarına çökelebilmekte veya daha küçük parçacıklar da havada asılı olarak rüzgarların etkisiyle uzaklara taşınabilmektedir.

58 Foto 2.5. Savaşta bombalanan Bağdat ta, gelecek nesillerin emaneti yanarken, atmosfere salınan kirleticiler küresel boyutta çevresel etkiye neden olmaktadır 47

59 48 Bazı kirletici maddeler için gaz veya parçacık ayırımı yapmak güçtür. Çünkü, atmosfere salındığı kaynağı gaz olarak terk eden kirletici maddelerin bir bölümü, atmosferde, çevre koşullarına bağlı olarak sıvı veya katı faza dönüşebilmektedir. Çizim 2.1.'de verilen Venn Diyagramı'nda kirletici maddelerin bir bölümünün gaz ve parçacık durumlarındaki değişmeler gösterilmektedir. Doğrudan doğruya parçacıklar grubuna giren kirleticilere örnek olarak atmosferde asılı olan patojenler verilmektedir. Bunun yanında, karbon monoksit de yalnızca gaz fazda gösterilmektedir. Ancak, kükürt oksitler, azot oksitler, pestisidler, radyoaktif serpintiler, ağır metaller ve hidrokarbonlar hem gaz ve hem de parçacık grubunda yer almaktadır. Kirletici maddelerden gaz halinde olanların miktarları ise hacım esasından % (yüzde), ppm (milyonda kısım), ppb (milyarda kısım) ve ağırlık/hacım esasından µg/m 3 olarak gösterilmektedir. Bazı araştırma makalelerinde pphm gibi birimlere de rastlanmaktadır. Bu birim, yüz milyonda kısım olarak ifade edilmiştir. Genel gaz kanunlarına göre; normal şartlar (0 o C ve 760 mmhg) altında bir molekül gazın kaplamış olduğu hacım cm 3 (22,4 L) dür. Bu hacım standart şartlar (25 C ve 760 mmhg) için; V 1. P 1 / T 1 = V 2. P 2 / T 2... (2.1) eşitliğinden yararlanılarak cm 3 (24,451 L) olarak hesaplanır. Bu eşitlikte, T = C dir. Buna göre; hava kirliliği için standart olarak kabul edilen ortamda, bir molekül gazın kaplamış olduğu hacım cm 3 dür. Hacım esasından, ppm (milyonda kısım) cm 3 /m 3 olacağından, 1 cm 3 gazın ağırlığı, gazın molekül ağırlığının cm 3 e bölünmesiyle elde edilecektir. O halde; 1 cm 3 (gaz) = (Gazın Molekül Ağırlığı / ) x 10 6 µg..(2.2) yazılabilir. Bu eşitlikten yararlanılarak 1 cm 3 /m 3 (ppm) oranı, ağırlık/hacım şeklinde yazılarsa 2.3 eşitliği elde edilir. 1 ppm (gaz) = (Gazın Molekül Ağırlığı / ) x 10 6 µg/m 3.(2.3) Aynı eşitlik, 1 µg/m 3 için aşağıdaki şekilde yazılabilir:

60 49 Çizelge 2.1. Deniz seviyesinde kuru havanın karışımında bulunan gazlar ve miktarları (Seinfeld, 1975) GAZLAR Kimyasal Sembol % Hacım ppm (cm 3 /m 3 ) Değişmeyen Gazlar Azot N 2 78, Oksijen O 2 20, Argon Ar 0, Neon Ne 18 Helyum He 5 Kripton Kr 1 Hidrojen H 2 0,5 Nitroz Oksit N 2 O 0,3 Xenon Xe 0,09 Değişen Gazlar Su Buharı H 2 O 0, Karbon Dioksit CO 2 0, Metan CH 4 1,5 Karbon Monoksit CO 0,1 Ozon O 3 0,02 Amonyak NH 3 0,01 Azot Dioksit NO 2 0,001 Kükürt Dioksit SO 2 0,0002 Hidrojen Sülfür H 2 S 0,0002

61 50 SO x NO x Radyoaktiflik PARÇACIKLAR Ağır Metaller Patojenler Pestisidler C x H x CO Çizim 3.1. Hava kirletici maddelerin gaz ve parçacık durumlarının değişimi (Venn Diyagramı). 1 µg/m 3 = ((ppm x ) / Molekül Ağırlığı) x (2.4) Verilen bu eşitlikler genelleştirilirse; µg/m 3 = ((ppm x Molekül Ağırlığı) / ) x (2.5) ppm = (µg/m 3 x ) / Molekül Ağırlığı) x (2.6) elde edilir.

62 51 Değişik bir ifade ile; ve 1 ppm = 40,9 x Molekül Ağırlığı µg/m 3 1 µg/m 3 = 24,451/ Molekül Ağırlığı ppm olarak yazılabilir. Kirletici gazların molekül ağırlıkları ve yukarıda verilen son iki eşitlik esas alınarak gazların standart koşullardaki (25 o C ve 760 mmhg) birim dönüşüm çarpanları Çizelge 2.2. de verilmiştir. Kirletici maddelerin bir bölümü doğrudan doğruya herhangi bir kaynaktan salınarak çevresini etkiler. Bu kirletici maddeler birincil (primer) kirleticiler olarak adlandırılır. Karbon monoksit (CO), kükürt dioksit (SO 2 ), is parçacıkları gibi kirletici maddeler birincil kirleticiler için verilebilecek en uygun örneklerdir. Diğer taraftan, atmosfere yayılan birincil kirleticiler ile havanın karışımında bulunan maddeler arasındaki kimyasal reaksiyonlarla atmosferde oluşan kirletici maddeler de ikincil (sekonder) kirleticiler olarak bilinmektedir. Kükürt trioksit (SO 3 ), azot oksitlerin bir bölümü, atmosferik sülfürik asit (H 2 SO 4 ) ve nitrik asit (HNO 3 ) ikincil kirletici maddeler için tipik örneklerdir (Çizim 2.2.). Atmosferik ozon (O 3 ) doğrudan doğruya atmosferde oluşan ikincil bir kirleticidir. Ozon'un doğrudan doğruya yayılımına neden olan belirgin bir kaynak bulunmamasına karşın, atmosferdeki derişimi zaman zaman 0,5 ppm e kadar yükselebilmektedir. Hava kirliliğinde açıklanması gereken terimlerden bazıları toz, duman ve sistir. Toz, parçacık halindeki katı maddelerin gaz faz içerisinde bulunmasıdır. Örnek olarak, rüzgarların etkisiyle toprak yüzeyinden kopan parçacıkların hava içerisine karışmış olması toz olarak bilinir ve önemli ölçüde hava kirliliğine neden olur. Duman ise daha küçük parçacıkların bir ortam içerisinde yoğunlaşması olarak tanımlanmaktadır. Örnek olarak, fosil yakıtların yakılması sonucu bacadan yayılan koyu renkli hidrokarbon parçacıkları duman olarak adlandırılır.

63 52 Çizelge 2.2. Bazı kirletici gazların molekül ağırlıkları ve birim dönüşüm çarpanları Kirleticiler Molekül Ağırlığı ppm den µg/m 3 e dönüşüm çarpanı µg/m 3 den ppm e dönüşüm çarpanı Amonyak (NH 3 ) ,44 Karbon dioksit (CO 2 ) ,56 Karbon monoksit (CO) ,87 Klor (Cl 2 ) ,34 Etilen (C 2 H 4 ) ,87 Hidrojen klorür (HCl) 36, ,67 Hidrojen flüorür (HF) ,22 Hidrojen sülfür (H 2 S) ,72 Metan (CH 4 ) ,53 Azot dioksit (NO 2 ) ,53 Azot oksit (NO) ,81 Ozon (O 3 ) ,51 Peroksiasetilnitrat (PAN*) ,20 Kükürt dioksit (SO 2 ) ,38 Kükürt trioksit (SO 3 ) ,31 *PAN (Peroksiasetilnitrat) C 2 H 3 O 5 N Sis, bir gaz ortamında buharın yoğunlaşması ile meydana gelen ve bu faz içerisinde asılı olarak bulunan sıvı damlacıkların oluşturduğu olaydır. Atmosfer ortamında su buharının yoğunlaşması sis için tipik bir örnektir. Bunların dışında, hava kirliliğinde önemli bir yere sahip bulunan diğer bir olay smog olarak adlandırılan, fotokimyasal sis veya dumanlı sis olarak da bilinen, çevre sağlığını önemli ölçüde tehdit eden olaydır. Bu olay, değişik kaynaklardan atmosfere yayılan kirletici maddelerin atmosferdeki bir seri fotokimyasal olaylar sonucunda değişimi ile meydana gelmektedir. Smog oluşumu daha sonraki kısımlarda ayrıntılı olarak açıklanacaktır.

64 53 Çizim 2.2. Kirletici kaynaklar ve kirletici maddeler Günümüzde hava kirliliği konusunda sık sık kullanılan diğer bir terim de asit yağışlardır. Atmosfere yayılan asit oluşturabilen gazların (SO x ve NO x ) meydana getirmiş olduğu bu olay, kirletici madde salım kaynaklarının yakın çevresinde ve çok uzak mesafelere taşınmak suretiyle, zararlı etkisini kaynağın çok uzağında da gösterebilmektedir. Asit yağışlar hakkında ayrıntılı bilgi ilerideki konular arasında verilecektir. Buraya kadar verilen genel bilgilerden sonra, kirletici maddelerin ayrıntılı olarak incelenmesi gerekmektedir. Bu amaçla kirletici maddeleri gaz ve parçacıklar olmak üzere iki grup altında inceleyebiliriz Gazlar Hava kirliliğinde etkili olan gazlar, genel olarak, kükürtlü gazlar, azotlu gazlar, karbon oksitler, hidrokarbonlar ve diğer gazlar olmak üzere beş grup altında toplanabilir.

65 Kükürtlü Gazlar Atmosferde bulunan en önemli kükürtlü gazlar; kükürt dioksit (SO 2 ), kükürt trioksit (SO 3 ) ve hidrojen sülfür (H 2 S) dir. Bu gazların yanında, atmosferde bulunan sülfürik asit (H 2 SO 4 ) ve sülfat (SO = 4 ) tuzları da kükürtlü bileşikler arasında yer almaktadır. Atmosferdeki kükürtlü bileşiklerin kaynakları; fosil kökenli yakıtların yakılması, organik maddenin yakılması ve mikrobiyolojik yollarla ayrışması, kuvvetli rüzgarlarla okyanus ve deniz suyunun püskürmesi sonucu sudaki sülfatlı tuzların atmosfere karışması, volkan patlaması ve kükürt ihtiva eden madenlerin ergitilmesi veya işlenmesi esnasında kükürtlü bileşiklerin çevreye salınmasıdır. Bu kaynaklardan atmosfere yayılan kükürtlü bileşikler, ıslak veya kuru çökelme yolu ile yeniden yeryüzüne dönebilmektedir li yılların başında yapılan tahminlere göre; bir yıl içerisinde atmosfere salınan toplam kükürt miktarı 200 x 10 6 ton dolayındadır. Bunun 75 x 10 6 ton'luk bölümünün kaynağını insan faaliyetleri oluşturmaktadır. Bu miktarın her yıl % 4 oranında bir artış gösterdiği de tahmin edilmiştir. Çizelge 2.3.'de, 1970 li yılların başında, bir yıl içerisinde insan faaliyetlerine bağlı olarak çeşitli kaynaklardan atmosfere salınan kükürt dioksit miktarı verilmiştir. Çizelgenin incelenmesiyle görüleceği gibi; yıllık kükürt dioksit salımının büyük bir bölümünü kömür yakınıma bağlı olarak atmosfere yayılan kükürt dioksit oluşturmaktadır. İkinci sırayı ise, petrol rafinerisi ve petrol ürünlerinin kullanımı esnasındaki kükürt dioksit yayılımı almaktadır. Cevher işlemesine bağlı olarak yayılan kükürt dioksit miktarı ise 16 x 10 6 ton dolayındadır. Bu miktarların 1980 li yıllar içerisinde, toplam olarak 200 x 10 6 ton'a yükseleceği tahmin edilmiştir. Doğal olaylar veya insan faaliyetleri sonucunda atmosfere salınan kükürtlü bileşikler, atmosferde bir kısım kimyasal reaksiyonlarla değişikliklere uğrayarak, yağışlarla yeryüzüne iner, toprak ve bitkiler tarafından tutulabilir, yüzey su kaynaklarına karışabilir. Bir kısım sülfatlı bileşik de atmosferden kuru çökelme yolu ile kuru sülfat tuzları halinde yeryüzüne dönebilirler. Çizim 2.3.'de görüldüğü gibi, atmosfere salınan kükürtlü bileşikler atomik oksijen, oksijen ve ozonla oksitlendikten sonra, atmosferdeki bir kısım maddelerle fotokimyasal veya kimyasal yollarla yeni bileşiklere dönüşebilmektedir. Bu çevrim nedeniyle, değişik

66 55 kaynaklardan çevreye yayılan kirletici maddeler su-toprak-atmosfer ortamları arasında sürekli olarak döngü içerisine girer. Çizelge li yıllarda, insan faaliyetlerine bağlı olarak değişik kaynaklardan bir yıl içerisinde atmosfere salınan kükürt dioksit miktarı (Seinfeld, 1975) Kaynak Kükürt Dioksit (10 6 ton) Kömür yakımı 102,0 Petrol rafinerisi ve petrol ürünleri yakımı 28,5 Ergitme İşlemleri Bakır 12,9 Kurşun 1,5 Çinko 1,3 TOPLAM 146,2 Kükürtlü gazların temiz bir hava içerisinde bulunabilecek en düşük miktarını vermek oldukça güçtür. Bu miktar; çevredeki kirletici kaynakların varlığına, kirletici kaynağın uzaklığına, çevrenin meteorolojik özelliklerine bağlı olarak önemli oranda değişiklik göstermektedir. Ancak, genel anlamda bir değer vermek gerekirse, kükürt dioksit miktarı 0,002-0,01 ppm, hidrojen sülfür 0,002-0,02 ppm ve sülfat tuzları da yaklaşık olarak 2 µg/m 3 dolaylarındadır Azotlu Gazlar Atmosferde bulunan azotlu bileşikler, diazot oksit (N 2 O), azot monoksit (NO), azot dioksit (NO 2 ) ve amonyak (NH 3 ) gibi gazlar ve nitrat (NO 3 - ) ve amonyum (NH 4 + ) tuzlarıdır. Bu bileşiklerden N 2 O renksiz bir gaz olup doğal kaynaklardan atmosfere yayılmaktadır. Genel olarak topraklardaki bakteri faaliyeti ve atmosferin üst kesimlerinde azotun (N 2 ), oksijen ve ozon ile reaksiyonu sonucu meydana gelmektedir. Bu gaz, pratikte anestezik olarak kullanılmakta ve güldürücü gaz olarak da bilinmektedir. Normal

67 56 sıcaklıklarda inert bir özellik gösterir. Genel anlamda kirletici özellikte bir gaz değildir. O, O 2 ve O 3 ile oksidasyon H 2S SO 2 Su damlaları içerisinde O 2 tarafından NH 3 ile oksidasyon, hidrokarbonlar ve O 3 ile gaz faz reaksiyonu, fotokimyasal oksidasyon İnsan faaliyetleri Parçacık halindeki sülfatlar Yağmurla yıkanma ve ıslak çökelme Doğal kaynaklar (Biyosfer) SO 2 absorbsiyonu ve yıkanması Deniz püskürmesi Çizim 2.3. Atmosferdeki kükürtlü bileşiklerin dönüşümü, (Seinfeld, 1975). Nitrik oksit veya azot monoksit olarak bilinen (NO), hem doğal olaylar sonucu ve hem de insan faaliyetlerine bağlı olarak çevreye yayılmaktadır. Fosil yakıtların yüksek sıcaklıklarda yakılması esnasında, bacadan önemli miktarda NO çıkışı olmaktadır. Azot dioksit (NO 2 ), nitrik oksit ile birlikte yayılır. Bunun yayılan miktarı daha azdır. Ancak NO atmosfere yayıldığında, havadaki oksijenle reaksiyona girerek hemen NO 2 'ye dönüşür. Bu iki gaz da önemli kirletici gazlardır. Azot'un diğer oksitleri, örnek olarak N 2 O 3, N 2 O 4, NO 3 ve N 2 O 5 atmosferde çok az miktarlarda bulunur. Bu gazlar kirletici gazlar arasında düşünülmez. Azotlu gazların diğeri amonyak (NH 3 ) dır. Bu gaz kirletici özelliktedir. Daha çok doğal olaylar sonucu atmosfere yayılır. Ancak, insan faaliyetlerine bağlı olarak çevreye yayılan miktarı da önemlidir. Belirtilen bu gazların atmosfer içerisindeki kimyasal dönüşümü sonucunda, nitrat ve amonyum tuzları meydana gelmekte ve bu tuzlar

68 57 kuru veya ıslak çökelme yolu ile yeryüzüne dönmektedir. Azot oksitler (NO x ) asit yağışların oluşumunda da etkili olmaktadır. Daha çok biyolojik ayrışma sonucu meydana gelen amonyak, atmosferde bir kısım değişimlere uğramaktadır. Ortama bağlı olarak; ıslak yüzeyler tarafından NH + 4 formunda absorbe edilebilir, gaz veya amonyum durumunda asitlerle reaksiyona girebilir veya nitrata dönüşebilir. Bunlardan ilk ikisi % 75 ve üçüncüsü ise % 25 oranında gerçekleşmektedir. Atmosfere daha çok gaz halinde yayılan azotlu bileşikler, atmosferi parçacık durumunda terk ederler. Atmosferde nitrit veya nitratlı bileşiklere dönüşen azot oksitler, azot çevriminde önemli bir yere sahiptir. Çizim 2.4.'de hava kirliliğinde önemli bir etkiye sahip olan azot çevrimi görülmektedir. Yerleşim yerlerindeki hava kirliliği olayında büyük bir öneme sahip olan azot oksitlerin ve diğer azotlu bileşiklerin değişik kaynaklardan yayılma durumlarına göre, çevredeki normal derişimleri ve kalıcılık süreleri Çizelge 2.4.'de verilmiştir. Bu çizelgenin incelenmesiyle görüleceği gibi, azot oksitler daha çok fosil yakıtların yakılmasına bağlı olarak atmosfere yayılırken, amonyak biyolojik ayrışma, nitratlı bileşikler azot oksitlerin atmosferdeki oksidasyonu ve amonyum tuzları da amonyağın kimyasal dönüşümü ile meydana gelmektedir. Azot oksitlerin 1965 yılı verilerine göre, atmosfere yayılan miktarı 48 x 10 6 ton olarak tahmin edilmiştir. Bu miktarın çok büyük bir bölümünün fosil kökenli yakıtların yakımı sonucu meydana geldiği Çizelge 2.5.'de görülmektedir. Azotlu ve kükürtlü gazların atmosferdeki veya biyolojik yolla oksidasyonu genel olarak aşağıdaki reaksiyonlarla meydana gelmektedir: NO + ½ O 2 NO 2 4 NO H 2 O + O 2 4 HNO 3 H 2 S + 3/2 O 2 SO 2 + H 2 O SO 2 + ½ O 2 SO 3 SO 3 + H 2 O H 2 SO 4

69 58 Atomik oksijenle oksitlenme (üst troposfer ve stratosferde) N 2 O NO+NO 2 Su ile oksidasyon, Fotokimyasal oksidasyon, Ozonla oksidasyon Nitrit ve Nitratlı bileşikler Doğal Kaynaklar İnsan Faaliyetleri NH 3 Doğal Kaynaklar Yağışla yıkanma Çizim 2.4. Hava kirliliğinde etkili olan azotlu bileşiklerin kaynakları ve çevrimi (Seinfeld, 1975) Karbon Oksitler Kirletici gazlardan karbon oksitler bölümüne girenler karbon dioksit (CO 2 ) ve karbon monoksit (CO) dir. Normal olarak atmosferde % 0,03 oranında bulunan karbon dioksit, biyosferdeki karbon çevriminin en önemli elemanıdır. Fotosentez olayındaki rolü nedeniyle, karbon dioksit bitkisel üretim ve bitkisel üretime bağlı canlı varlığı için mutlak gerekli olan bir gazdır. Bu nedenle, genel anlamda karbon dioksit kirletici bir gaz olarak düşünülmemektedir. Ancak, son yıllarda artan enerji ihtiyacı nedeniyle petrol, kömür ve doğal gaz gibi fosil yakıtların yakılmasıyla atmosfere bol miktarda karbon dioksit yayılmaktadır.

70 59 Çizelge 2.4. Atmosferik azotlu bileşiklerin kaynakları, çevredeki normal derişimleri ve kalıcılık süreleri (Seinfeld, 1975) Azotlu Bileşikler Kaynak Normal Derişimi Kalıcılık Süresi NO Yanma NO 2 Yanma 1,0 ppb (NO 2 ) 5 gün NO 2 Biyolojik NH 3 Biyolojik 6,0 ppb 2 hafta - NO 3 NO 2 oksidasyonu 0,2 µg/m 3 + NH 4 NH 3 dönüşümü 1,0 µg/m gün Çizelge 2.5. Azot oksitlerin 1965 yılı verilerine göre kaynaklara bağlı olarak salımı (Seinfeld, 1975). Kaynak Salım, NO ton Kömür Yakımı 24,4 Petrol İşlemleri ve Yakımı 20,2 Doğal Gaz Yakımı 1,9 Diğer Kaynaklar 1,5 TOPLAM 48,0 Yapılan tahmin ve ölçüm sonuçlarına göre; hacım esasından, 1700 lü yıllarda 276 ppm olan CO 2 in atmosferdeki derişimi, 1950 yılında 310, 2000 yılında 369 ve 2003 yılında 375 ppm e yükselmiştir. Bu artış nedeniyle, özellikle iklim değişiklikleri başta olmak üzere önemli çevresel etkilerin ortaya çıkabileceği ileri sürülmektedir. Bu

71 60 etkilerin neler olabileceği ilerideki kısımlarda ayrıntılı olarak açıklanacaktır. Karbon kaynağı olan kömür, petrol ve doğal gazın iyi havalanan ortamlarda tam yanması ile karbon dioksit ve diğer bileşikler meydana gelirken enerji açığa çıkar. Bu enerji değişik amaçlarla insan ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla kullanılır. Aşağıdaki kimyasal reaksiyonlarda tam yanma olayında karbon dioksit çıkışı gösterilmektedir. C + O 2 CO 2 + Enerji (Kömür Yakımı) CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O + Enerji (Doğal Gaz Yakımı) C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + Enerji (Solunum) Doğal olarak atmosferik karbon dioksitin fotosentez olayındaki kullanımı da aşağıdaki kimyasal reaksiyonda gösterilmiştir. Işık 6CO 2 + 6H 2 0 C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Glikoz (Fotosentez) Tam olmayan yanma olaylarında, karbon dioksit ile birlikte veya tamamen karbon monoksit gazı açığa çıkabilir. Karbon monoksit atmosferin alt kesimlerinde görülen en önemli kirletici maddelerden biridir. 2 C + O 2 2 CO + Enerji (Yetersiz Yanma) Karbon monoksit salımının en önemli kaynağını doğal mikrobiyolojik ayrışma ile oluşan metan (CH 4 ) oluşturur. Fosil yakıtlarda olduğu gibi, metanın da yetersiz havalanma şartlarında oksidasyonu ile karbon monoksit meydana gelmektedir. 2 CH 4 + 3O 2 2CO + 4H 2 O + Enerji

72 61 Dünya genelinde karbon monoksit yayılımının en önemli kaynağı doğal olaylar olmasına rağmen, büyük yerleşim yerlerinde ve trafik yoğunluğunun fazla olduğu yollarda ve çevresinde de motorlu kara taşıtlarıdır. Yerleşim yerlerinde ısınma ve diğer amaçlı yakıt kullanımına bağlı olarak da meydana gelen karbon monoksit nedeniyle, yerleşim yerlerindeki derişimi genel olarak normal atmosferik miktarın katına yükselebilmektedir. Çizelge 2.6.'da, 1970 yılı tahminlerine göre, bir yıl içerisinde atmosfere yayılan karbon monoksit miktarı ve kaynakları gösterilmektedir. Çizelge 2.6. İnsan faaliyetleri sonucunda 1970 yılında atmosfere salınan karbon monoksit miktarı (Seinfeld, 1975) Kaynaklar CO, 10 6 ton Motorlu taşıtlar 222 Diğer hareketli kaynaklar 25 Kömür yakımı 11 Fuel-oil yakımı 40 Endüstriyel işlemler 22 Petrol rafinerileri 5 Katı atık giderimi 23 Diğer (tarımsal atıkların yakımı gibi) 23 TOPLAM 371 Büyük yerleşim alanları içerisindeki trafik yoğunluğuna bağlı olarak karbon monoksit yayılımını gösteren en tipik örnek A.B.Devletleri'nde New York kentinin Manhattan bölgesinde izlenmiştir. Çizim 2.5.'de görüldüğü gibi, sabah erken saatlerinde trafik yoğunluğu oldukça azdır. Trafik yoğunluğu saat 6.00 'dan sonra artmağa başlarken, buna paralel olarak karbon monoksit miktarı da artış göstermektedir. Saat arasında ppm'e yükselen karbon monoksit derişimi saat 20.00'den sonra 5 ppm'in altına düşmektedir. Motorlu kara taşıtlarının egzozlarında yapılan analizlerde, egzoz içerisindeki karbon monoksit miktarının % 3 veya ppm'e kadar

73 62 yükseldiği görülmüştür. Egzozlardan yayılan bu zehirli, renksiz ve kokusuz gaz, yerleşim alanlarında birikerek insan sağlığını olumsuz yönde etkilemektedir. Kalabalık kentlerdeki karbon monoksit değişimini gösteren diğer bir örnek, Londra'da Ekim 1956-Ekim 1957 arasında soğuk bir günde karbon monoksit miktarının 360 ppm'e kadar yükselmesidir. A.B.Devletleri nde beş büyük şehirde yıllarında yapılan ölçümlerde elde edilen karbon monoksit miktarları Çizelge 2.7.'de verilmiştir. Bu değerler incelendiğinde, büyük kentlerdeki CO miktarının zaman zaman insan sağlığını tehdit edebilecek seviyeyi aştığı açık olarak görülmektedir. Karbon Monoksit, ppm Saatlik Araç Sayısı Çizim 2.5. A.B.Devletleri'nde New York-Manhattan kent merkezinde günün saatlerine göre saatlik trafik yoğunluğu ve karbon monoksit derişimi (USDHEW, 1970) Kalabalık kentlerdeki karbon monoksit değişimini gösteren diğer bir örnek, Londra'da Ekim 1956-Ekim 1957 arasında soğuk bir günde karbon monoksit miktarının 360 ppm'e kadar yükselmesidir. A.B.Devletleri nde beş büyük şehirde yıllarında yapılan ölçümlerde elde edilen karbon monoksit miktarları Çizelge 7'de verilmiştir. Bu değerler incelendiğinde, büyük kentlerdeki CO miktarının

74 63 zaman zaman insan sağlığını tehdit edebilecek seviyeyi aştığı açık olarak görülmektedir. Atmosfere değişik kaynaklardan salınan CO, bu ortam içerisinde bazı doğal olaylar sonucunda, yayılmış olduğu miktarı değişebilmektedir. Karbon monoksit, daha çok atmosferik oksijenle oksitlenerek karbon dioksite dönüşmektedir. Daha sonra da karbonatlar halini alabilmektedir (Çizim 2.6.) Hidrokarbonlar Daha önceki açıklamalarda gaz halindeki kirletici maddelerin isimleri ayrı ayrı verilmiş, özellikleri kısmen belirtilmiş ve tek tek olarak salım kaynakları ifade edilmiş olmasına rağmen, aynı işlemi hidrokarbonlar için yapmak mümkün olamamaktadır. Bu nedenle, bu başlık altında hidrokarbonlardan gaz fazda bulunanların tümünü kapsayacak şekilde bilgi verilecek, parçacık halindeki hidrokarbonlar ise daha sonra açıklanacaktır. Çizelge 2.7. A.B.Devletleri'nde, yıllarında beş büyük kentte ölçülen CO miktarının 8 saatlik ve 5 dakikalık en yüksek ortalamaları (Seinfeld, 1975) KENT 8 saatlik CO, ppm 5 dakikalık CO, ppm Chicago Denver Los Angeles Philadelphia Washington Tüm yerkürede, 1965 yılı içerisinde atmosfere salınan toplam hidrokarbon miktarı 1.684x10 6 ton olarak tahmin edilmiştir. Çizelge 2.8.'in incelenmesiyle görüldüğü gibi, bu miktarın 80x10 6 ton'luk bölümünün salım nedeni insan faaliyetleridir. İnsan faaliyetlerine bağlı olarak yayılan bu miktarın faaliyet kollarına göre dağılımı da Çizelge 2.9.'da verilmiştir.

75 64 Açık Yangınlar CO İçten Yanmalı Motorlar Oksitlenme Yakma HAVA SU Yıkanma ve TOPRAK Yüzey Akış Karbonatlar (Yağışla) Çizim 2.6. Karbon monoksitin ortamdaki değişimi Görüldüğü gibi, benzin kullanımına bağlı olarak hidrokarbon yayılımı diğer faaliyet kollarından daha fazladır. İkinci sırayı da katı artıkların yakımı almaktadır. Bu iki kaynak genelde büyük yerleşim alanlarının içerisinde veya yakın çevresinde bulunmaktadır. Bunun bir sonucu olarak da, yerleşim alanları içerisindeki hidrokarbon miktarı kırsal alanlardan daha fazladır. Çizelge 2.8. Yerkürede 1965 yılında atmosfere yayılan hidrokarbon miktarı (Seinfeld, 1975) Hidrokarbon Kaynak Salım, 10 6 ton Metan Doğal Olaylar Terpenler Bitkiler 154 Karışık İnsan Faaliyetleri 80 Toplam 1.684

76 65 Çizelge 2.9. İnsan faaliyetlerine bağlı olarak 1965 yılı tahminlerine göre atmosfere yayılan hidrokarbonların kaynakları (Seinfeld, 1975) Kaynaklar Salım, 10 6 ton Kömür Termik santraller 0,1 8 Endüstri 0,6 3 Ulaşım ve Nakliye 1,8 0 Petrol Rafineriler 5,7 0 Benzin 30, 80 Buharlaşma 7,1 0 Diğer 0,4 0 Çözücü (solvent) kullanımı 9,1 0 Katı atıkların yakımı 22, 60 Odun yakımı 1,7 0 Toplam 80, 10 Hidrokarbonların bulunduğu ortamın özelliklerine bağlı olarak, azot oksitlerin varlığı halinde diğer organik bileşiklere dönüşümler olmaktadır. Bu dönüşümlerle ilgili ayrıntılı bilgi ilerideki bölümlerde verilecektir.

77 66 Çoğu ölçüm sonuçlarına göre, atmosferdeki metan miktarı 1,2-1,5 ppm arasında değişmektedir. Verilen değişime rağmen, atmosferdeki CH 4 miktarı 1,5 ppm olarak kabul edilmektedir. Bu genel kabule karşın, yerleşim alanları içerisindeki miktar bunun çok üzerine çıkmaktadır yılında yapılan ölçüm sonuçlarına göre atmosferdeki metan gazı derişimi 1,7 ppm e yükselmiştir. Metan gazı da karbon dioksite benzer şeklide, yıllar ilerledikçe atmosferdeki birikimi artmaktadır. Metan da atmosferde sera etkisi gösteren en önemli gazlardan biridir. Metan yanında, özellikle yerleşim alanları içerisinde 56 adet değişik hidrokarbonun bulunduğu araştırmalarla ortaya konulmuştur. Ancak bunların büyük bir bölümü oldukça düşük derişimdedir Diğer Gazlar Belirli gruplar altında toparlanamayan kirletici gazların bir bölümü de bu alt başlık altında açıklanacaktır. Bu gazların başında ozon ( O 3 ) gelmektedir. Ozon, normal bir ortamda havanın karışımında çok az miktarda (0,02 ppm) bulunan bir gazdır. Hava karışımı içerisinde bulunan bu miktar zararlı değildir. Ancak, karışım içerisindeki miktarı arttıkça zararlı olur. Doğal olarak atmosfer içerisindeki elektriksel boşalımlarla stratosfer tabakası içerisinde oluşan ozon, düşey doğrultudaki hava akımları ile troposfere taşınır. Aslında düşey doğrultudaki ozon taşınması fazla olmamakla birlikte yine de troposferdeki miktarını önemli ölçüde değiştirir. İnsan faaliyetlerine bağlı olarak atmosfere yayılan azot oksitler ve hidrokarbonların atmosferdeki fotokimyasal reaksiyonları sonucu ozon oluşur ve çevreye yayılır. Bu insan faaliyetlerinin başında, motorlu taşıtların egzozları ve ısı üretimi amacıyla fosil yakıt kullanımı gelmektedir. Atmosferdeki oksitleyici gazların % 90'ını ozon oluşturur. Bu gazın oluşumu güneş ışınına bağlı olduğundan, güneşin en güçlü olduğu öğlen saatlerinde ve mevsimlerde ozon miktarı daha fazladır. Geceleri ve kış mevsimlerinde en düşük düzeye iner. Atmosfer içerisinde ozonun oluşum reaksiyonu çok basit bir şekilde; Güneş Işını O 2 + O + M O 3 + M

78 olarak gösterilebilir. Bu kimyasal reaksiyonda yer alan ve M ile gösterilen maddeler, değişik kaynaklardan atmosfere yayılmış olan azot oksitler ve gaz durumundaki hidrokarbonlardır. Diğer gazlar grubu içerisinde incelenmesi gereken diğer bir kirletici gaz hidrojen flüorür (HF) dir. Bu gaz daha çok endüstriyel üretime bağlı olarak atmosfere yayılır ve bu nedenle de zararlı etkisi daha çok kaynak çevresinde görülür.hidrojen flüorür gazının salımına neden olan önemli kirletici kaynaklar; süper fosfat gübre fabrikaları, alüminyum fabrikaları, demir-çelik fabrikalarıdır. Bunların yanında, cam sanayi, çömlek, tuğla, seramik imalatına ait tesislerden de bir kısım flüorür yayılımı olmaktadır. Yerleşim yerlerinde ısı üretimi amacıyla kullanılan kömürün özelliklerine bağlı olarak, atmosfere hidrojen flüorür gazı yayıldığı da bilinmektedir. Aynı şekilde, kömürle çalışan termik santrallerin çevresinde de HF'nin zararlı etkisi izlenmektedir. Burada belirtilmesi gereken diğer kirletici gazlardan bazıları da hidrojen klorür (HCl), klor (Cl 2 ), Peroksiasetilnitrat (PAN) olarak sayılabilir. Daha önce de kısmen belirtildiği gibi; değişik kirletici kaynaklardan atmosfere salınan hava kirletici maddeler ki, bunlar SO x, NO x gibi asidik gazlar, CO ve CO 2, bu gazların yanında yanmamış hidrokarbonlar (C x H x ) birincil kirleticilerdir. Bu kirletici gaz ve parçacıklar, atmosferik ortamda, başta su buharı olmak üzere bir kısım diğer gazlarında etkisi ile, güneş ışınlarının kimyasal reaksiyonları hızlandırıcı etkisine bağlı olarak, daha karmaşık kimyasal yapıdaki ikincil kirleticilere dönüşürler. Bu arada atmosferik oksijenin bir kısmı da ozona dönüşür. Ozonun kuvvetli oksitleyici etkisi ile durum biraz daha karmaşık hal alır. Sonuçta, atmosferde, fotokimyasal sis (smog) oluşumu gerçekleşir (Çizim 2.7.). Bu şekilde oluşan yoğun kirlilik birincil kirleticilerin meydana getirdiği zararlı etkiden çok daha fazladır. Fotokimyasal sisin kısmen koyu renkli olması görüş mesafesini de önemli ölçüde azalır. Bu olay güneş ışınlarının varlığı ile yakından ilgili olduğu için, Çizim 2.8. de görüldüğü gibi, gün içerisinde güneş ışınlarının daha fazla olduğu saatlerde meydana gelir. Bu olay inversiyonla bir araya geldiğinde kirletici Maddelerin atmosferdeki birikimi daha da artar. 67

79 68 Çizim 2.7. Fotokimyasal sis oluşumu Çizim 2.8. Gün içinde fotokimyasal sis oluşumunun değişimi

80 Parçacıklar Hava kirlenmesine neden olan maddelerden bir bölümü de atmosferde asılı olarak hareket eden, salındığı kaynağın çevresinde veya hava akımları ile taşınmış olduğu ortamlarda çökelebilen parçacıklardır. Bunların büyüklükleri yanında fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikleri de hava kirlenmesinde önemlidir. Çizim 2.9.'da atmosferik parçacıkların bir kısmının büyüklükleri verilmiştir. Parçacıkların büyüklükleri, atmosferden yeryüzüne çökelmelerinde oldukça önemli bir özelliktir. Gaz halindeki kirleticilerde olduğu gibi, parçacıkların yayılmış olduğu kaynaklar da; doğal olaylar ve insan faaliyetleri olarak iki bölüm altında toplanabilir. Çizelge incelendiğinde, 1968 yılı tahminlerine göre, atmosfere yayılan yıllık parçacık miktarının % 10'unu insan faaliyetleri oluşturmaktadır. Diğer büyük bölümü ise doğal olaylar sonucu atmosfere yayılmaktadır. Salınan bu parçacıkların bir bölümü yayıldığı kaynağı terk ettiği an kirletici durumdadır. Bu parçacıklar sıvı veya katı fazda olabilirler. Böyle parçacıklar birincil veya primer parçacık halindeki kirleticiler olarak adlandırılmaktadır. Diğer bir kısım parçacıklar da atmosfere yayılmış olan gazlardan, atmosferdeki bir kısım kimyasal reaksiyonların dönüştürücü etkisiyle meydana gelir. Sonradan meydana gelen ve yine sıvı veya katı durumda olabilen kirletici maddeler de ikincil veya sekonder parçacıklar olarak adlandırılmaktadır. Atmosfere yayılan kirletici maddelerden bazıları cansız olduğu halde, doğal olaylar sonucu yayılan canlı haldeki kirleticiler de vardır. Bunlar; polenler, bakteriler, mantarlar ve küfler, sporlar ve küçük böceklerdir. Parçacıkların yayılım kaynaklarını gösteren Çizelge 2.10.'un incelenmesiyle, doğal kaynaklar arasında deniz ve okyanuslardan rüzgarların etkisi ile atmosfere yayılan tuzların en büyük paya sahip olduğu görülmektedir. İnsan faaliyetlerine bağlı olarak en fazla yayılım da kömür yakınıma bağlı olmaktadır.

81 70 Çizim 2.9. Havadaki küçük parçacıklar ve çökelme hızları Çizelge Değişik kaynaklardan atmosfere salınan kirletici maddelerden parçacık durumunda olanların 1968 yılı tahminlerine göre miktarı (Seinfeld, 1975). Kaynaklar Yayılım, 10 6 ton Doğal Olaylar İnsan Faaliyetleri

82 71 Birincil Parçacıklar: Kömür yakımına bağlı uçucu kül Demir ve Çelik Endüstrisi atıkları Fosil olmayan yakıtlar (odun gibi) Petrol yanması Organik artıkların yakımı Tarımsal alanlardan yayılım Çimento üretimine bağlı yayılım Diğer kaynaklar Deniz tuzları Toprak tozları Volkanik parçacıklar Orman yangınları Alt Toplam İkincil Parçacıklar (Gaz-parçacık dönüşümü) H 2 S'den oluşan sülfatlar SO 2 'den oluşan sülfatlar NO x 'den oluşan nitratlar NH 3 'den oluşan amonyum tuzları Hidrokarbonlardan oluşan parçacıklar Alt Toplam 1.000,0 200,0 4,0 200, ,0 202,0 430,0 269,0 198, ,0 36,0 9,0 8,0 2,0 4,0 10,0 7,0 16,0 92,0 147,0 30,0 27,0 204,0 Genel Toplam 2.503,0 296,0

83 72 3. BÖLÜM HAVA KİRLİLİĞİ METEOROLOJİSİ Herhangi bir kaynaktan atmosfere salınan kirletici maddeler, bu ortamın özelliklerine bağlı olarak ya bir kısım değişikliklere uğrayarak veya salındıkları gibi özelliklerini değiştirmeden kaynağın çevresine veya uzaklarına birikir ya da taşınırlar. İşte, kirletici maddelerin değişikliğe uğramasında ve taşınmasında atmosferin özellikleri önemli rol oynar. Bu nedenle, atmosferde meydana gelen meteorolojik olaylar ile hava kirliliği arasındaki ilişkinin incelenmesi gerekmektedir. Atmosferin önemli özelliklerinden olan enerji dengesi, radyasyon, atmosferde düşey doğrultudaki sıcaklık değişimleri, hava akımları, atmosferin nem durumu, yağışlar gibi meteorolojik faktörlerin

84 73 incelenmesiyle hava kirliliğinin daha anlaşılır duruma getirilmesi mümkündür Atmosferde Enerji Dengesi Yerkürenin temel enerji kaynağını güneş oluşturur. Güneşten gelen ışınların atmosfer veya yer tarafından tutulması veya tekrar atmosfere doğru kaybı, yeryüzünün sıcaklığını ve iklim özelliklerini belirleyen faktörlerin başında gelir. Güneşten gelen ve tekrar uzaya yansıyan enerji arasındaki ilişki, atmosferik enerji dengesi olarak tanımlanır. Güneş ışınlarının yoğunluğu, birim zaman içerisinde birim alana ulaşan enerji miktarı ile ölçülmektedir. Bu birim, genel olarak, cal/cm 2 /dak şeklinde kullanılmaktadır. Güneş ışınları dalgalar halinde yeryüzüne ulaşmaktadır. Bu ışınların dalga boyları λ ve frekansları v ile gösterilecek olursa; v = c / λ ilişkisi vardır. Bu eşitlikteki c, ışık hızını ifade etmekte ve 2,998 x cm/sn olarak bilinmektedir. Güneş ışınlarının dalga boyu genel bir alışkanlık olarak mikrometre (µm), 10-4 cm, veya angström (Ǻ), 10-8 cm olarak ifade edilir. Güneşten gelen ışınların dalga boyları birbirlerinden oldukça farklıdır. Bu durumda, ışınların dalga boylarına göre tanımlanması gerekir. Elektromagnetik spektrum incelendiğinde güneş ışınlarının sağlamış olduğu enerjinin daha çok görülebilir ışınlar olan Ǻ ışınlar çevresinde yer almakta olduğu görülmektedir. Daha düşük bir enerji seviyesine bir elektronun düşmesi ile radyasyon yayılır. Başlangıç ve son durumdaki enerji farklılığı, Δε, yayılan ışınların frekansı ile ilgilidir. Bu ilişki Planck Kanunu na göre aşağıdaki şekilde gösterilir. Δε = hv = hc / λ.. (3.1) Verilen bu eşitlikte h = 6,63 x joule-sn dir. İki enerji seviyesi arasında bir elektronun nakli ile yayılan elektromagnetik dalga, bir foton olarak adlandırılır. Enerji farklılığı fazla ise (Δε), yayılan fotonun frekansı yüksek (çok kısa dalga boylu) ve radyasyon x-ışınları veya gama ışınları bölgesindedir. Planck Kanunu, moleküller tarafından foton enerjisi absorpsiyonu için de kullanılır. Böylece, eğer radyasyonun

85 74 dalga boyu iki enerji düzeyi arasındaki farklılıkla uyuşum gösterirse, molekül ışınım enerjisi absorbe edebilir. Enerjiler arasındaki farklılık, moleküllerin şekil ve yapılarının farklılığına bağlı olarak değiştiğinden absorbe edilen enerjinin spektrumdaki yeri de farklı olacaktır. Bir cisimden yayılan enerjinin miktarı, o cismin daha çok sıcaklığı ile ilgilidir. Deneysel olarak yapılan çalışmalarda, verilen bir sıcaklıkta cismin yaydığı enerji izlenmiş ve en yüksek seviyedeki ışınımlar saptanmıştır. Belirli bir sıcaklıkta yayılan en yüksek radyasyon, siyah cisim radyasyonu olarak tanımlanmıştır. Aynı şekilde, belirli bir sıcaklıkta en yüksek ışınım veren cisim de siyah cisim olarak adlandırılmıştır. Buna göre, siyah cisim olarak adlandırılan her cismin özelliğine bağlı olarak yayılan radyasyon miktarı farklılık gösterecektir. Siyah cisim, cisimlerinin renkleri ile ilgili bir terim değildir. Bir siyah cismin yaydığı radyasyonun yoğunluğu, dalga boyu, sıcaklık ve yüzey genişliğin bir fonksiyonudur. Dünyanın enerji kaynağı olan güneş, K sıcaklıkta bir siyah cisim olarak kabul edilebilir. Güneşin dış tabakası olan fotosfer 400 km kalınlığındadır. Bu katmanın sıcaklığı, tabanda K ve yüzeyde K olarak değişmektedir. Belirtilen bu sıcaklık durumu, gerçek bir siyah cisimden beklenen termodinamik dengeye sahip değildir. Bu yüzden güneş spektrumu tam bir siyah cisim spektrumu özelliğini göstermez. Mevcut radyasyonun maksimum intensitesi görülebilir spektrum olan takriben Ǻ civarındadır. Bunun yanında yeryüzünün sıcaklığı genel olarak 300 K olarak kabul edilirse, bu sıcaklıktaki siyah cismin spektrumunda maksimum radyasyon Ǻ dur. Bu dalga boyu görülmeyen durumdaki kızılötesi (infrared) durumdadır. Güneşten gelen radyasyon 1,92 cal/cm 2 /dak dır. Bu değer güneş sabiti olarak bilinmektedir. Gazlar tarafından radyasyonun absorbe edilmesi hem yerkürenin meteorolojisi ve hem de atmosfer kimyası yönünden en önemli faktördür. Gaz molekülleri, elektromagnetik enerjiyi titreşim, dönüşüm ve elektronik enerjiye çevirerek absorbe ederler. Yüksek enerjili bir foton bir elektronu dışarıya atarak molekülü pozitif yüklü hale getirebilir. Hatta daha yüksek enerjinin bir foton molekülü tamamen ayırabilir. Örnek olarak, N 2,O 2 ve O 3, radyasyon altında farklı dalga boylarında ayrılır. N 2 + hv N + N <1.200Ǻ

86 75 O 2 + hv O + O O 3 + hv O + O 2 <2.400Ǻ Ǻ < λ <1.200Ǻ Atmosfer içerisinde radyasyonun absorbsiyonunda en önemli maddeler; oksijen, ozon, su buharı, karbon dioksit ve tozdur. Bu maddelerin, ışınları absorblamadaki önemleri; özelliklerine, molekül yapılarına ve şekillerine bağlı olarak değişmektedir. Atmosferin üst kesimlerinde bulunan ozon, Ǻ dan daha kısa olan radyasyonu absorbe etmektedir. Ozonun, atmosferin alt kesimini oluşturan ( km kalınlığında) troposfer katmanındaki derişimi 0,03 ppm dolayındadır. Ancak bu miktar fotokimyasal sisin oluştuğu dönemlerde 0,5 ppm e kadar yükselebilmektedir. Bu durumda ozon kirletici bir gaz halini almaktadır. Atmosferin üst kesimlerinde meydana gelen reaksiyonların sonucu, ozon miktarı 0,2 ppm e kadar yükselmektedir. Ancak, atmosferin bu kesiminde ozon miktarının artışı bir kirlenme olayı olarak düşünülemez. Aksine bu mutlak gerekli bir durumdur. Çünkü, ozon güneşten gelen zararlı kısa dalga radyasyonun yeryüzüne ulaşmasını engeller. Atmosferin üst kesimlerinde ozon miktarının fazla oluşu hem fotokimyasal ve hem de termal reaksiyonlarla açıklanabilmektedir. Bu atmosfer kesiminde oksijen Ǻ den daha kısa radyasyon almasıyla ayrışmakta, meydana gelen atomik oksijenler molekül halindeki oksijenle birleşerek ozonu oluşturmaktadır. Bu olay aşağıdaki reaksiyonlarla gösterilebilmektedir. O 2 + hv O + O λ < Ǻ O + O 2 + M O 3 + M İkinci reaksiyonda yer alan M, üçüncü bir maddeyi göstermektedir. Bunun diğer bir oksijen molekülü olması da mümkündür. Üçüncü maddenin görevi, reaksiyonun meydana gelebilmesi için dengeyi sağlamaktır. Başlangıç reaksiyonda ortaya çıkan fazla enerjiyi absorbe ederek bu görevi yerine getirir. Aslında ikinci reaksiyon iki kademeli olarak yazılabilir. Birinci kademede meydana gelen ozon yeterince

87 76 dengeli değildir. İkinci kademede ozon, üçüncü madde (M) tarafından dengeye getirilmektedir. O + O 2 O 3 * O 3 * + M O 3 + M Atmosferin 20 km'lik yükseltilerinde ozon konsantrasyonu en yüksek seviyeye ulaşır. Daha yükseklerde, yerden 100 km yükseklikte, molekül halindeki oksijen, birinci reaksiyon nedeniyle oldukça azdır. Bunun sonucu olarak ikinci reaksiyonun meydana gelebilmesi için atomik oksijenlerin molekül haline geçmesi gerekir. Bu reaksiyon sonucu meydana gelen oksijen molekülü ikinci reaksiyonun devamını sağlar. Bu sınırlı durum nedeniyle atmosferin daha üst kesimlerinde ozon miktarı azdır. O + O + M O 2 + M Atmosferin alt katmanlarında da ikinci reaksiyon çok az olarak meydana gelebilir. Bunun nedeni birinci reaksiyondaki atomik oksijenlerin meydana gelebilmesi için Ǻ dan daha kısa dalga boyundaki ışınlara ihtiyaç duyulması ve bu ışınların da bu katmanlara yeteri miktarda ulaşamamasıdır. Yeryüzünün veya atmosferin herhangi bir noktasındaki sıcaklığı tayin eden faktörler oldukça karmaşıktır. Yeryüzünün yüzey özellikleri, gaz moleküllerinin ve parçacıkların karakterleri, gelen radyasyon miktarı, absorbe edilen, yansıyan ve yayılan radyasyon bu faktörlerden en önemli olanlarıdır. Güneşten gelen ışınların % 3'e yakın bir bölümü stratosfer tabakasındaki ozon tarafından absorbe edilir. Atmosferin alt katlarına doğru yoluna devam eden radyasyonun bir bölümü atmosferdeki su buharı tarafından absorbe edilir, bir bölümü de bulutlar ve atmosferde asılı olarak bulunan parçacıklar tarafından yansıtılarak uzaya geri gönderilir. Gazlar, parçacıklar ve bulutlar tarafından absorbe edilen güneş ışınlarının miktarı, gelen ışınların % 20'si kadardır. Atmosfer ve yeryüzünden yansıyan ışın miktarı da, gelen miktarın % 30-50'si kadardır. Absorpsiyon dikkate alınmadığı taktirde, radyasyonun yansıma

88 ve dağılma yolu ile geri dönen miktarı % 34 dolaylarındadır. Cisimlerin güneş ışınlarını yansıtma oranları "albedo" olarak tanımlanmaktadır. Albedo miktarı, yeryüzünün yüzey özelliklerine bağlı olarak önemli ölçüde değişiklik göstermektedir. Örnek olarak kutup bölgelerinde, yeryüzü buz ve karlarla örtülü olduğu için yüzeyin yansıtma oranı oldukça fazladır. Halbuki ekvator bölgesinde, okyanuslarla kaplı olan yüzeylerde yansıma oldukça azdır. Bu nedenle enerjinin büyük bir bölümü okyanuslar tarafından emilmekte ve sıcaklık yükselmektedir. Özet olarak, güneşten gelen enerji miktarı 100 birim olarak kabul edilirse, bunun % 47'si yeryüzü tarafından absorbe edilmekte, % 34'ü uzaya geri gönderilmekte ( % 25'i bulutlar tarafından yansıtılmakta, % 7'si atmosferde yayılmakta, % 2'si yeryüzünden yansımakta) ve % 19'u da atmosfer tarafından absorbe edilmektedir. Yeryüzü sıcaklığı o K olan bir siyah cisim olarak kabul edilirse, buradan yayılan ışınımın maksimum intensiteye sahip olan dalga boyu 10 5 Å dur. Atmosfer bu dalga boyundaki ışınımı sürekli olarak yeryüzünden saklayarak absorbe eder. Uzun dalga olarak bilinen bu ışınım, atmosferde CO 2 ve H 2 O molekülleri tarafından tutulur. Bazı durumlarda bu ışınım yeniden yeryüzüne dönmektedir. Dolayısıyla, güneşten yeryüzüne ulaşan kısa dalga ışınım ile yeryüzünden atmosfere dönen uzun dalga ışınım arasında bir ilişki mevcuttur. Bu ilişkinin durumuna bağlı olarak da yeryüzünün ısınması ve soğuması meydana gelmektedir. Daha öncede belirtildiği gibi, güneşten gelen kısa dalga radyasyon, yeryüzünün özelliklerine bağlı olarak atmosfere yeniden yayılır ve bu uzun dalga radyasyon karbon dioksit ve su buharı tarafından absorbe edilerek, toprak yüzeyine yakın bir yükseltide tutulur. Bu durum sera etkisi olarak adlandırılmaktadır. Bu olayda, su buharının katkısı karbon dioksite oranla daha fazladır. Bunun nedeni atmosferdeki karbon dioksit miktarının su buharına oranla daha az oluşudur. Buraya kadar yapılan açıklamalardan görüldüğü gibi, atmosferik enerji dengesi üzerinde ozon, su buharı ve karbon dioksit önemli bir role sahiptir. İklimde meydana gelebilecek ilerideki değişiklikler bu gazların miktarlarının derişmesi ile yakından ilgili olacaktır. Örnek olarak, 1880 yılında 300 ppm dolayında bulunan atmosferdeki karbon dioksit miktarı 1970 yılında 330 ppm e yükselmiştir. Karbon dioksit gazı sera etkisinde önemli bir yere sahip olduğuna göre, bu iki tarih arasındaki dönemde 77

89 78 yeryüzünün sıcaklığında bir artışın beklenmesi normal bir olay olarak görülmektedir. Bu durum daha sonra ayrıca incelenecektir Atmosferde Sıcaklık Değişimi Atmosfer, değişik özellikleri dikkate alınarak amaca uygun olarak katmanlar şeklinde olduğu var sayılabilir. Örnek olarak, atmosferin sıcaklık, yoğunluk ve kimyasal özelliklerine bağlı olarak katmanlara ayrılması ve bu katmanların isimlendirilmesi mümkündür. Hava kirliliği olayında, kirletici maddelerin yayılımı dikkate alındığında, sıcaklık yönünden sınıflandırma daha uygun görülmektedir. Buna göre, atmosferin alt kesimlerinden başlamak üzere üst katlarına doğru sıcaklık değişimi göz önüne alınarak, atmosfer; Troposfer, Stratosfer, Mezosfer ve Termosfer olarak dört farklı katman halinde düşünülmektedir (Çizim 3.1.). Bu katmanların özellikleri özlü olarak şöyledir: Troposfer: Yeryüzüne en yakın olan atmosfer katmanıdır. Yeryüzünden itibaren kalınlığı, ekvator yöresinde 15 km ve kutuplarda 10 km dolayındadır. Bu katmanda sıcaklık yerden yükseldikçe 6,5 C/km lik bir azalma göstermektedir. Bu özelliği nedeniyle hava karışımı oldukça homojendir. Stratosfer: Yerden yüksekliği 50 km ye kadar ulaşır. Kalınlığı ise 40 km dolayındadır. Bu katmanın alt tarafında sıcaklık oldukça sabittir. Ancak daha üst katlarda bulunan ozon katmanı tarafından kısa dalga güneş ışınlarının absorpsiyonu ile sıcaklık yükselir. Stratosferin en üst kesiminde sıcaklık 270 o K 'e ulaşır. Stratosferdeki düşey karışım oldukça azdır. Mezosfer: Atmosferin en soğuk katmanı olan mezosfer yerden itibaren 50. ve 85. kilometreler arasında yer alır. Bu katmanın sıcaklığı üst kesimlerde 175 o K e kadar düşer. Termosfer: Bu katmandaki sıcaklık 1000 K'e kadar yükselir. Termosfer katmanındaki molekül yoğunluğu molekül/cm 3 dür. Deniz seviyesindeki molekül yoğunluğunun 5 x molekül/cm 3 olduğu dikkate alınacak olursa, bu katmanın yoğunluğunun oldukça düşük olduğu görülür. Termosferdeki yoğun çok kısa dalgalı ışınım nedeniyle N 2 ve O 2 ayrışması gerçekleşir. Hava kirliliği olayı daha çok atmosferin en alt kesimi olan

90 79 Troposfer içerisinde meydana geldiği için bu katmanın daha ayrıntılı olarak tanıtılması gerekmektedir.atmosferdeki sıcaklık değişimini Troposfer de diğer katmanlara oranla daha önemli bir özelliğe sahiptir. Sıcaklık normal durumlarda yükselti ile azalmaktadır. Bazı kaynaklar bu azalmayı (termal gradyant) 6,5 o C/km olarak, bir kısım kaynaklar da 1 C/100 m olarak ifade etmektedir.hava ideal bir gaz olarak düşünüldüğünde, atmosferin herhangi bir noktasındaki basınç, p = ρ. R. T / M a... (3.2) olarak yazılabilir. Burada, ρ havanın kütle yoğunluğu (kg/m 3 ), R üniversal gaz sabiti (8,134 joule/ K-mol) ve M a havanın molekül ağırlığıdır (28,97). Çizim 3.1. Atmosferik katmanlarda yükselti ile sıcaklık değişimi Atmosferdeki herhangi bir noktadaki basınç, o noktanın üzerindeki havanın ağırlığına bağlıdır. Dolayısıyla herhangi bir noktadaki

91 80 basınç o noktanın yükseltisi ile yakından ilgilidir. Diğer bir ifade ile, basınç yükseltiye bağlı olarak değişmektedir. dp(z) / dz = - ρ.g... (3.3) Yukarıda verilen bu iki eşitlik birlikte dikkate alınırsa; herhangi bir z yükseltisindeki basınç ve sıcaklık arasındaki ilişki, dp(z) / dz = - (g. M a. p) / (R.T).(3.4) yazılabilir. Eğer, T yükselti ile değişmiyor sabit kalıyor ise, herhangi bir yükseltideki basınç; p(z) = p o. e -g.m.z/ R.T a.. (3.5) elde edilir. Bu eşitlikte, p o yeryüzündeki basıncı ifade etmektedir. Ortalama deniz seviyesi basıncı 1,013 x 10 5 newton/m 2 veya 1,013 x 10 6 din/cm 2 dir. Çizim 3.1.'de görüldüğü gibi, troposfer tabakasındaki sıcaklık yükseltiye bağlı olarak değişmektedir. Bu değişim, Çizim 3.2.'de daha açık olarak gösterilmiştir. Yükseltiye bağlı olarak basınçtaki değişim, p(z), sıcaklık değişimindeki değişimle ilişkili olmaktadır. Troposfer içerisindeki sıcaklık profilinin gerçek durumu ortaya konulabilir. Bu katman içerisindeki bir hava paketinin veya belirli bir miktarının varlığını düşünelim. Bu belirli hacım atmosferin üst kısımlarına doğru yükselirken sıcaktır ve yükseldikçe sıcaklığının bir miktarını kaybeder. Aynı sıcaklığa ulaştığında, bulunduğu yükselti içerisinde yükselmeden kalır. Bu nedenle, hava paketinin yükselmesi doğrudan doğruya çevresindeki havanın sıcaklığına bağlıdır. Bunun, sonucu olarak da, atmosfere salınan kirletici maddelerin yükselmesi çevre sıcaklığı ve atmosferdeki sıcaklık değişimi ile yakından ilgilidir. Kuru bir hava paketinin yükselerek soğuması, sabit sıcaklık demişimi ile olur. Bu durum genel olarak, adiabatik değişim oranı olarak adlandırılır. Bu sıcaklık değişim oranını ortaya koymak amacıyla, ideal gaz kanunu ve termodinamiğin birinci kanunundan yararlanılır. Termodinamiğin birinci kanununa göre;

92 81 du = dq dw. (3.5) yazılır. Burada; du, sistemin iç enerjisindeki artış, dq sisteme giren enerji ve dw sistemin enerji kaybıdır. Enerji kaybı, sistemin hacminin değiştirilmesinde kullanılan enerjidir. Bu enerji, p dv olarak gösterilir. İç enerjinin değişimi du, C v. dt değerine eşittir. Burada, C v, sabit hacımdaki sistemin ısı kapasitesidir. Çizim 3.2. Troposfer tabakasında sıcaklığın yükseltiye bağlı olarak değişimi İdeal gaz kanundan yararlanılarak pv= mrt/m a yazılabilir. Burada m değeri, havanın kütlesini ifade etmektedir. Bu eşitlikler biraraya getirilirse; d (pv) = (m. R. dt)/ M a = p dv + V dp... (3.6)

93 82 elde edilir. Bu eşitlik, adiabatik durum dq = 0 ile birlikte düşünülerek, termodinamiğin birinci kanunu, C v. dt = V. dp (m. R. dt)/m a = ((m. R. T)/M a ). (dp/p) - (m. R. dt)/m a...(3.7) yazılır. Bu eşitliğin düzenlenmesi ile; dt/dp = (m. R. T / M a. p)/ (C v + m. R / M a )....(3.8) elde edilmektedir. Yükselti (z) ile T ve p arasındaki ilişkilere dayalı 3.4 ve 3.8 numaralı eşitlikler birleştirilirse; dt/dz = - (m.g) / (C v + m. R / M a ) = - g/ (Ĉ v + R / M a ).. (3.9) Bu eşitlikte, Ĉv birim hava kütlesinin sabit hacımdaki ısı kapasitesidir. Birim hava kütlesinin sabit basınçtaki ısı kapasitesi Ĉ p = C v + R / M a olarak yazılırsa; dt/dz = - g / Ĉ p....(3.10) Bu eşitlik, adiabatik olarak yükselmekte olan kuru bir hava paketinin yükseltiye bağlı olarak sıcaklık değişimini göstermektedir. Eşitliğin sağ tarafı kuru hava için sabit olup, 1 C/102,39 m veya 0,986 C/100 m dir. Bu sabit değer, kuru hava için sabit sıcaklık değişim oranı olarak adlandırılarak Γ olarak sembolize edilmektedir. Havayı her zaman için kuru olarak düşünmek mümkün değildir. Bu nedenle, eğer hava belirli miktarda nem ihtiva ediyor ise Ĉ p değerinin düzeltilmesi gerekir. Bilinen bir hava hacmi için, su buharı miktarının kuru hava miktarına oranı ω ise, düzeltilmiş Ĉ p değeri; Ĉ p = (1- ω) Ĉ phava + ω Ĉ psubuharı... (3.11) olarak yazılır. Belirli bir miktarda su buharı ihtiva eden atmosferik ortamdaki yükseltiye bağlı olarak sıcaklık azalması kuru havaya oranla

94 83 daha azdır. Örnek olarak, atmosfer basıncının % 3'ü kadar su buharı ihtiva eden bir atmosferik ortamda -dt/dz = l C/10 3 m dir. Eğer hava paketi su buharı ihtiva ediyorsa, su buharının kısmi basıncı doygun su buharı basıncına ulaşıncaya kadar soğuyarak yükselecektir. Eğer uygun bir çekirdek mevcut ise yoğunlaşma ve yağış meydana gelecektir. Bu durunda artık adiabatik şartlar yoktur. Yoğunlaşan su buharı çevreye ısı yaydığı için, sabit sıcaklık değişim oranı etkilenecektir. Su buharının yoğunlaşmasına, bağlı olarak ısı yayılımı dq = - Δ H. dω. (3.12) eşitliği ile gösterilirse; - Δ H. dω/dz = Ĉ p. dt/dz V.dp/dz.. (3.13) elde edilir. Daha önce verilen 3.4 numaralı eşitliğin kullanılması ile, doygun şartlar için değişim oranı eşitliği geliştirilebilir. Bu eşitlik; - dt/dz = g / Ĉ p + ΔH/ Ĉ p. d ω/dz...(3.14) Su buharı kütlesinin hava kütlesine oranının değişimi, dω/dz, su buharının yoğunlaşması nedeniyle yükselen hava paketi için negatiftir. Verilen bu son eşitlikteki son terim pozitiftir. Böylece, nemli bir hava paketinin yükselirken soğuması kuru havanın soğuma hızından daha yavaştır. Doygun su buharı basıncı sıcaklıkla önemli ölçüde değişiklik gösterdiğinden, dω/dz oranı sıcaklıkla önemli ölçüde değişmektedir. Buna göre, nemli ortamlarda yükseltiye bağlı olarak sıcaklık değişim oranı sabit değildir. Sıcak tropik havanın, nemli adiabatik değişim oranı kuru adiabatik değişim oranının üçte biri dolayındadır. Ancak, bu değişim soğuk kutup bölgelerinde oldukça azdır. Bir atmosferik ortamda iki farklı yükseltide sıcaklık ve basınç arasındaki ilişki 3.8 numaralı eşitliğin kullanılması ile elde edilebilir. İdeal gaz ilişkisi Ĉ p = Ĉ v + R/M a ve γ= Ĉ p / Ĉ v tanımlaması kullanılarak, 3.8 numaralı eşitliğin bu iki nokta arasındaki integrasyonu sonucu, T(z 2 ) / T(z 1 ) = [p(z 2 ) / p(z 1 )] (γ 1)/ γ.. (3.15)

95 84 elde edilir, örnek olarak, eğer z 1 yeryüzü seviyesi olarak alınırsa, kuru havanın sıcaklığının T olması halinde θ sıcaklığı p ve p o durumuna göre değer alacaktır. θ = T (p/ p o ) -(γ 1) / γ.. (3.16) 3.16 numaralı eşitlikte verilen θ sıcaklığı potansiyel sıcaklık olarak adlandırılmaktadır. Gerçek atmosferik ortamda adiabatik durum ender olarak görüldüğünden potansiyel sıcaklığın belirtilmesine gerek duyulmuştur. Potansiyel sıcaklığı esas alan adiabatik sıcaklık profili, z ve θ değerlerinin işlendiği bir grafik üzerinde düşey yönde görülür. θ sıcaklığının z 'ye bağlı olarak değişimi, mutlak sıcaklık T ve adiabatik değişim oranı Γ ile ifade edilebilir numaralı eşitlikten yararlanılarak aşağıdaki eşitlik yazılabilir. (1/ θ).(dθ/dz) = (1/T).(dT/dz) (γ-1/ γ). (1/p). (dp/dz) = (1/T).((dT/dz) + Γ ) (3.17) Bu eşitlikte, p o yüzey basıncı olarak alınırsa z=0 durumunda θ = T olur. Gerçekte θ sıcaklığı T değerine çok yakın olduğundan, dθ/dz = (dt/dz) + Γ...(3.18) yazılabilmektedir. Böylece dθ/dz adiabatik durumdan gerçek sıcaklık profiline geçişin bir ölçüsüdür numaralı eşitlikten θ = T + Γ z. (3.19) elde edilir. Atmosferdeki sıcaklık değişiminde adiabatik değişimin her zaman sabit olmamasının nedeni; rüzgarlar, dünya yüzeyine güneşten gelen ışınların değişimi ve diğer çevre faktörleridir. Bu faktörlerde meydana gelen değişmeler sıcaklık profilini etkilemektedir. Atmosferin alt katlarındaki sıcaklık değişimi düşey hava hareketinden önemli ölçüde etkilenmektedir. Eğer ortamda adiabatik değişim oranı varsa, hava paketi çevredeki sıcaklıkla denge haline

96 gelinceye kadar yükselir. Bu durumda düşey doğrultudaki hava hareketi çevre kuvvetleri tarafından etkilenmemektedir. Bu durum doğal denge veya nötr denge olarak adlandırılır. Ancak, yeryüzünde meydana gelen ısınmalar ve yöresel iklim etkileri nedeniyle adiabatik sıcaklık profili bozulur. Bu durumda, ya düşey hareketi yukarı doğru hızlandıran dengesiz (durgun olmayan) veya düşey hareketi ters yönde etkileyen dengeli (durgun) şartlar oluşur. Atmosferdeki nem miktarının değişimi de bu şartların oluşmasını etkileyen önemli faktörler arasındadır. Çizim 3.3.'de atmosferin alt katlarında meydana gelen sıcaklık değişmelerine bağlı olarak ortaya çıkan durumlar özetlenmiştir. Hava kirliliği yönünden inversiyon (sıcaklık terselmesi) olayı büyük önem taşımaktadır. Bu şartlarda sıcaklık yukarıya doğru çıkıldıkça artış gösterdiğinden oldukça dengeli ve durgun bir atmosfer olduğundan kirletici maddelerin yukarıya doğru yükselmesi ve atmosfer içerisinde yayılması mümkün olamamaktadır. Bunun sonucu olarak da kirleticiler atmosferin alt katlarında yoğunlaşarak zararlı olmaktadır. Çizim 3.3.'de görülen inversiyon olayı genellikle ya alttan başlayan soğuma veya üstten başlayan ısınma sonucu oluşmaktadır. Gece yer yüzünün soğumağa başlaması nedeniyle bu olay daha çok gece meydana gelir. Bir hava kütlesinin sıcak bir yüzeyden (kara) soğuk bir yüzeye (su) doğru yatay hareketi sonucunda da inversiyon olayı meydana gelmektedir. Bu şekilde oluşan inversiyon olayları yüzey veya yer inversiyonu adını almaktadır. Aynı yolla veya diğer faktörlerin etkisi ile inversiyon olayı bazı durumlarda da atmosferin belirli bir katmanında oluşur. Bu şekilde görülen inversiyon da tabaka inversiyonu olarak adlandırılır (Çizim 3.4. ve Çizim 3.5.). İnversiyon olayı gün içerisindeki sıcaklık değişimi ile büyük ölçüde etkilenmektedir. Örnek olarak sabaha karşı saat 4 civarında yeryüzü atmosfere doğru sıcaklık yaymış olduğundan atmosferin alt kesimleri soğuk, üst kısımlar ise daha sıcaktır. Bu durumda inversiyon olayı görülür. Güneşin yükselmesi ile yavaş yavaş yer ısınır ve sabahleyin saat 9-10 civarında kısmen subadiabatik bir durum görülür. Isınmanın devam etmesi ile saat 14 dolaylarında süperadiabatik ve daha sonra soğumanın başlaması ile saat 16 civarında adiabatik durum meydana gelir. 85

97 86 Çizim 3.3. Atmosferde sıcaklık değişimi (Seinfeld, 1975). 1.Adiabatik : Hava sıcaklığı üst katmanlara çıkıldıkça azalır. Bu azalma oranı l C/100 m dolaylarındadır. Bu durum doğal denge hali olarak bilinir. 2.Süperadiabatik : Yükselti ile meydana gelen sıcaklık azalması adiabatik duruma oranla daha fazladır. Dengesiz durumdur. 3.Subadiabatik : Yükselti ile sıcaklık azalması adiabatik duruma oranla daha azdır. Dengeli durumdur. 4.Eşsıcaklık (İzotermal) : Yükselti ile sıcaklık değişimi meydana gelmez, sıcaklık sabittir.dengeli durumdur. 5.Sıcaklık Terselmesi (İnversiyon) : Sıcaklık yükselti arttıkça artar. Oldukça dengeli durumdur.

98 87 Çizim 3.4. Yüzeyde ve belirli bir yükseklikte oluşan inversiyon Çizim 3.5. İnversiyon (sıcaklık terselmesi) olayının şematik görünümü

99 88 Tabaka inversiyonun oluştuğu durumlarda kirli hava belirli bir yükseltiye kadar yayılır, bu seviyede çevredeki sıcaklık ile dengeye ulaştığından daha fazla yükselme meydana gelmez ve kirletici madde yoğunluğu artar. Bu olayın meydana gelişi ve kirletici maddelerin yükselmesi üzerindeki etkisi Çizim 3.6.'da ayrıntılı olarak görülmektedir. (a) (b) Çizim 3.6. Sıcaklık İnversiyonu: (a) Sıcak hava yukarıya doğru yükseldiğinden beraberinde kirletici maddeleri de üst kesimlere taşır ve kirletici maddelerin atmosferde dağılımı sağlanır, (b) Sıcaklık inversiyonu nedeniyle, kirleticilerin yoğun olarak bulunduğu soğuk hava tabakasının üzerinde yer alan sıcak katman kirleticilerin yükselerek dağılmasına karşı koyar. İnversiyon olayının kent ortamında meydana gelmesi hava kirliliği sorununu daha da artırmaktadır (Çizim 3.7.). Bu durumlarda, özellikle küçük çocuklar ve yaşlı insanlar daha fazla etkilenmektedir. İnversiyon olayının görüldüğü saatlerde bu insanların ve özellikle hasta yaşlıların dışarıya çıkmamaları gerekmektedir. Bir yerleşim yeri içerisinde bacalardan atmosfere yayılan sıcak duman, otomobil egzozlarının sıcaklığı, binalardan ısı kaybı, yapı elemanlarının ve malzemesinin güneş ışınlarını tutarak yavaş yavaş salması, soğuk rüzgarların kent içerisine kolayca sızamaması gibi

100 89 nedenlerle, kent havasının sıcaklığı aynı andaki çevre havasından daha fazladır. Bu durumda kent içerisinde bir ısı adası oluşumu söz konusudur. Bu ısı adası inversiyon olayının olumsuz etkisini daha da artırmaktadır. Çizim 3.7. Kent ortamında görülen inversiyon olayı Çizim 3.7. de görüldüğü gibi, herhangi bir nokta kaynaktan salınan kirletici maddelerin yayılmasında düşey sıcaklık farklılığı oldukça önemlidir. Doğal olarak kirletici maddelerin yayıldıkları ortamdaki hava sıcaklığına oranla daha sıcak olduklarından, soğuk hava içerisinde yukarıya doğru yükselecektir. Bu yükselme hava sıcaklığı ile duman sıcaklığının eşit olduğu (Δt = 0 o C) yükseltiye kadar devam edecektir. Bu esnada herhangi bir yönden esen rüzgarın etkisi de dikkate alınacak olursa, dumanın yayılımı iki kuvvetin bileşkesi doğrultusunda gerçekleşecektir. Dumanın yayılımı devam ederken kaynağa en yakın mesafede en iri parçacıklar çökelecektir. Parçacıkların çökelme hızı parçacığın büyüklüğü ve yoğunluğu ile doğru orantılıdır. Kirletici kaynaktan uzaklaştıkça parçacıkların büyük bir bölümü çökelir, çok ince parçacıklarla gaz molekülleri oldukça uzak mesafelere taşınabilir. Kirletici kaynak çevresinde inversiyon olayının varlığı halinde, sıcaklık terselmesinin meydana geldiği hava katmanına, sıcaklık değişim oranına ve rüzgar durumuna bağlı olarak dumanın yayılma şekli değişir. Kaynaktan sonraki herhangi bir uzaklıkta duman içerisindeki gaz ve

101 90 parçacıkların derişimi üç boyutlu bir koordinat sisteminde incelenir (Çizim 3.8.). Çizim 3.8. Herhangi bir nokta kaynaktan salınan kirleticiler hava koşullarına bağlı olarak kaynaktan uzaklaşırlar. Bu çizimde yeryüzünden yukarıya doğru sıcaklık değişimindeki farklılığın baca dumanının yayılışını nasıl etkilediği görülmektedir.

102 Rüzgarlar Yeryüzüne gelen ve dönen enerji arasında genellikle bir denge olmasına rağmen, bu denge sürekli değildir. Yeryüzüne güneşten gelen enerji miktarı yüzey özelliklerine (kara, deniz gibi), bulutluluk durumuna, enlem derecesine bağlı olarak değişiklik gösterir. Bunun sonucunda yerküre üzerinde farklı derecede ısınmalar meydana gelir ve hava akımları oluşur. Hava akımları yatay olduğu gibi düşey doğrultularda da görülür. Gelen ve dönen enerji miktarları arasındaki ve bölgeler arasındaki enerji farklılıkları nedeniyle hava hareketleri meydana gelir. Ayrıca, gece ile gündüz arasındaki ve mevsimlere bağlı olarak görülen ısınma farklılıklarına göre hava akımlarının yönü ve hızı değişiklik gösterir. Yerkürede oluşan alçak ve yüksek basınç alanlarına göre rüzgârların genel durumu Çizim 3.9. da gösterilmiştir. Yeryüzü hava akımları yüzey pürüzlülüğünden önemli derecede etkilenir. Bunun sonucu olarak yüzey rüzgârlarının hızı, daha üst kesimdeki rüzgârların hızından azdır. Bu ilişki; v(z) = v(z a ) (z/z a ) p.. (3.20) olarak verilmektedir. Bu eşitlikte; v(z), z yüksekliğinde rüzgar hızı, v(z a ) rüzgar hızının ölçüldüğü yükseklikteki hız, p de genel olarak 0,1-0,4 arasında değişen bir sayıdır. Rüzgârların hızı, esme süresi, esme zamanı ve bunlara bağlı olan rüzgâr kuvveti, değişik kaynaklardan çevreye yayılan kirletici maddelerin atmosfer içerisinde üst katlara doğru yayılması ve kaynaktan uzaklara taşınması ile yakından ilgilidir. Bu nedenle hava kirliliği olayında rüzgârların iyi bir şekilde etüt edilmesi gerekir (Kırımhan, 1979). Atmosfere salınan kirletici maddelerin yayılımında en önemli etkenlerden birisi yatay rüzgârlardır. Rüzgârların hızı, yönü ve esme süreleri bir kaynaktan yayılan kirletici maddelerin uzun mesafelere taşınmasında önemli etkiye sahiptir. Rüzgâr hızı arttıkça kirleticiler daha hızlı bir şekilde yayılmakta ve herhangi bir noktadaki kirletici madde birikimi azalmaktadır.

103 92 Herhangi bir yönden esen rüzgarların hava kitlelerini etkileyen kuvveti; rüzgar hızının üçüncü kuvveti ve esme süresinin tüm yönlerdeki rüzgârların toplam esme sürelerine oranı ile doğru orantılıdır. Çizim 3.9. Yerkürede Ocak ve Temmuz aylarında basınç ve yüzey rüzgarların değişimi

104 93 Bu bağıntı aşağıdaki gibi gösterilmektedir. r j = v j 3. fj....(3.21) Bu eşitlikte; v, j yönünden esmekte olan rüzgarın ortalama hızı (m/sn) ve f, j yönünden esen rüzgarın toplam esme süresi içerisindeki yüzde değeridir. f değeri esme süresine bağlı olarak 3.22'de verilmiştir. f = (N.100)/ N.... (3.22) Herhangi bir noktaya gelen rüzgârların on altı farklı yönden (yönler arası 22,5 o ) estiği kabul edilirse, rüzgârların oluşturduğu toplam etkileyici kuvvet (F T ), aşağıdaki eşitlikle gösterilebilir. F T = r j = v 3 j. f j... (3.23) F T değeri bir noktayı 16 farklı yönden etkileyen rüzgârların toplam kuvvetidir. Ancak atmosfere salınan kirletici maddelerin taşınması toplam kuvvetten daha çok, bir doğrultudaki kuvvetlerin toplamı, diğer bir ifade ile kuvvetlerin bileşkesi ile ilgilidir. Çoklu bir koordinat sistemi üzerinde, sistemin orijininden geçen bir doğrultuyu seçerek, rüzgâr kuvvetlerinin bu doğrultu üzerindeki izdüşümlerini alırsak, her yön için izdüşüm kuvveti (r j ) 3.24 eşitliği şeklinde yazılır. Bu eşitlikteki ø açısı, seçilen doğrultu ile herhangi bir yön arasındaki açıdır. r j = r j. cos ø j.(3.24) Seçilen doğrultu üzerinde, on altı yönden esen rüzgar kuvvetlerinin izdüşümleri toplanacak olursa, bu doğrultuya paralel kuvvetler toplamı, FP, elde edilir. FP = r j = r j. cos ø j... (3.25) Aynı doğrultu üzerindeki rüzgarların etkisini ortaya koymak amacıyla mutlak değerler alınmıştır numaralı eşitlikte görüldüğü gibi, seçilen

105 94 doğrultuya paralel kuvvetlerin toplamı bu doğrultunun konumuna göre değişir. Çoklu koordinat sistemi üzerinde, başlangıç noktası olarak kabul edilen N-S (kuzey-güney) doğrultusu ile seçilen doğrultu arasındaki açının θ olması halinde, FP kuvvetler toplamını yeniden yazmak mümkündür. Seçilen doğrultu ile rüzgârın esme yönü arasındaki açı, ø, aşağıdaki şekilde yazılırsa; ø j = (j-1) 22,5 θ...(3.26) 3.25 numaralı eşitlik aşağıdaki duruma dönüştürülebilir FP = r j cos ((j-1) 22,5 θ (3.27) Yukarıdaki açıklamalara benzer olarak, seçilen doğrultuya dik durumda olan rüzgarların toplam kuvveti 3.28' de gösterildiği gibi yazılabilir. FR = r j sin ((j-1) 22,5 θ (3.28) Yukarıda verilen FP ve FR eşitlikleri birbirlerine oranlanacak olursa, belirli bir doğrultuya paralel olan rüzgâr kuvvetleri ile bu doğrultuya dik durumdaki rüzgâr kuvvetleri toplamının oranı (R) elde edilir. R = ( r j cos ((j-1) 22,5 θ ) / ( r j sin ((j-1) 22,5 θ )..(3.29) Bu eşitlikte (3.29) görüldüğü gibi, R değerini en büyük yapacak oran; R = FPmax / FR min... (3.30) şeklinde yazılabilir. Buna göre; FPmax değeri, rüzgarın etkili olduğu doğrultudaki rüzgârların toplam kuvveti, FRmin de etkili doğrultuya dik doğrultudaki rüzgâr kuvvetlerinin toplamıdır (Kırımhan, 1979). Herhangi bir kirletici kaynaktan çevreye yayılan kirleticilerin kaynaktan uzaklaşması, yayılması ve dağılması gibi durumlar doğrudan doğruya rüzgârın yönüne ve kuvvetine bağlı olduğundan rüzgarların özelliklerinin bilinmesinde büyük yarar vardır. Bu nedenle, rüzgârların ölçülebilen özellikleri kaydedilerek rüzgâr gülleri oluşturulur ve bu rüzgâr güllerinden yararlanılarak kirletici maddelerin yayılımı hakkında

106 95 fikir yürütülür. Örnek olması bakımından bir rüzgâr gülü Çizim 3.10.'da verilmiştir. Bu çizimde görüldüğü gibi, rüzgâr gülü üzerine, her yön için rüzgâr hızı ve frekansları işlenmiştir. Çizim Bir yörede esen rüzgarların onaltı farklı yöne göre hızları ve frekansları esas alınarak değerlendirilmesi (rüzgar gülü) Çizimde görüldüğü gibi, rüzgâr güllerinin hazırlanmasında rüzgârların onaltı farklı yönden esmekte olduğu kabul edilmektedir. Her yön arasındaki açı ise 360/16= 22,5 derecedir. Herhangi bir gözlem istasyonuna ait bu rüzgâr gülünden, NE yönündeki rüzgârların daha etkili olduğu anlaşılmaktadır. Diğer çevre faktörlerinin herhangi bir etkisinin olmadığı düşünülecek olursa, rüzgâr gülünün temsil ettiği yörede,

107 96 herhangi bir kirletici kaynaktan atmosfere salınan kirletici maddeler NE- SW doğrultusunda hareket edecektir. Herhangi bir kaynaktan salınan kirletici maddelerin yayılımı birçok faktöre bağlıdır. Bunlar; kirletici gaz ve parçacıkların cinsi ve özellikleri, miktarı, salım noktasının yerden yüksekliği (baca yüksekliği gibi), hava durumu (sıcaklık, düşey sıcaklık değişimi, rüzgarların hızı ve yönü, atmosfer basıncı, nisbi nem, yağışlar, sis) olarak sıralanabilir. Koordinat sistemi üzerinde, kirletici maddelerin salındığı noktadan itibaren herhangi bir noktadaki derişimi değişik dispersiyon (yayılım) modelleri ile belirtilmektedir. Bunlardan en çok bilinen Gaussian Denklemi dir. Kirletici kaynaktan rüzgar doğrultusunda x uzaklıkta, duman huzmesi ekseninden y yan uzaklıkta ve yine eksenden z düşey uzaklıktaki bir noktadaki (x,y,z) kirletici derişimi bu denklemle hesaplanabilmektedir. Herhangi bir nokta kaynağın (0,0,H) koordinatlarında bulunmasına göre duman yayılımı Çizim de görüldüğü gibidir. Çizim Herhangi bir nokta kaynaktan duman yayılımı

108 97 C = Q. (1/u). (g 1 /σ y 2π). (g 2 /σ z 2π).(3.31) Bu denklemde; C, derişim, g/m 3 Q, salım hızı, g/sn u, rüzgar hızı, m/sn σ y, yatay yayılım halindeki duman derişimin standard sapması, m σ z, düşey yayılım halindeki duman derişimin standard sapması, m L, karışım yüksekliği, m h s, bacanın fiziksel yüksekliği, m H, salımın etkili yüksekliği, m x, bacadan rüzgar doğrultusundaki uzaklık, m y, duman huzmesi ekseninden yatay uzaklık, m z, yerden yükseklik, m g 1 = exp (-0,5 y 2 /σ 2 y) (3.32) g 2 = exp [-0,5 (z - H) 2 / σ 2 z) ] + exp [-0,5 (z + H) 2 / σ 2 z) ] (3.33) Eğer y = 0 veya z = 0, ya da hem z ve hem de 0 ise denklem daha basit bir hal alacaktır. Baca dumanın ulaştığı en yüksek derişim; C max = (2Q /π u e H 2 ). (σ z /σ y )..(3.34) olacaktır. Derişimin en yüksek olduğu uzaklık, σ z = H / 2 olduğu uzaklıktır. Bu denklemin geçerliliği atmosferik denge durumu ile yakından ilgilidir. Rüzgar hızının ve yönünün, düşey sıcaklığın ani değişmeleri denge durumunu değiştireceği için sonuçlar yeterince güvenilir olmayabilir. Diğer taraftan, baca dumanı sıcaklığı ve kirletici miktarlarındaki değişim de tahminleri yanıltabilir. Dispersiyon (yayılım) denkleminin daha gerçekçi sonuçlar verebilmesi için atmosferik denge durumun bilinmesi gerekir. Bu da A,B,C,D, E ve F harfleri ile belirtilen denge sınıfları altında değerlendirilmektedir. Çizelge 3.1. de verilen koşullara uygun olarak bir atmosferik denge sınıfı belirlendikten sonra, rüzgar doğrultusundaki mesafeler dikkate alınarak Çizim ve Çizim den yatay ve

109 98 düşey doğrultulardaki standard sapmalar bulunarak asıl denklemde yerine konularak denklem çözülür. Bu dispersiyon (yayılım) denkleminde görüldüğü gibi etkili baca yüksekliği oldukça önemlidir. H yüksekliğinin mümkün olduğu kadar fazla olması için fiziki baca yüksekliğinin de fazla olması gerekir. Bu nedenle yerden 300 m yükseklikte bacalar inşa edildiği de bilinmektedir. Günümüzde bu düşünce yerini kaybetmiştir. Önemli olan, bacalardan atmosfere kirletici salımından önce gerekli önlemlerin alınarak hava kalitesinin korunmasıdır. Çizelge 3.1. Rüzgar hızı ve diğer atmosfer özelliklerine göre denge durumu sınıfları Yüzey Rüzgar Güneşlenme (Gelen güneş ışınları) Gece (Karanlık) Hızı, Kuvvetli Orta Önemsiz Az Çok bulutlu m/sn bulutlu 2 A A-B B A-B B C E E 3-5 B B-C C D D 5-6 C C-D D D D 6 C D D D D A-B için, A ve B ye verilen değerlerin ortalaması alınır Gaussian Denklemi nin çözümüne bir örnek olarak; 40 m etkili yüksekliği olan bir kirletici kaynak bacasından 0,37 g/sn lik kirletici salımı ve 2 m/sn rüzgar hızı olması halinde, duman derişiminin en fazla olacağı yatay uzaklığı ve atmosferdeki denge durumunun B sınıfında bulunduğu ortamda bu noktadaki duman derişimini tahmin ettiğimizde; en yüksek duman derişimine ulaşıldığında σ z = H/ 2 olacağından,σ z = 40/ 2 = 28,3 m bulunur. Çizim den, bu standard sapmaya karşı gelen yatay mesafe 0,28 km olarak elde edilir. Çizim 3.12 den bu nokta için σ y değeri 49 m olarak bulunur. Bu verilen ve çizimlerden elde edilen değerler 3.34 numaralı eşitlikte yerine konulduğunda; C = ((2(0,37))/(π.2.e.40 2 ))(28,3/49) = 1, g/m 3 olarak en yüksek derişim hesaplanır.

110 99 Çizim Yatay yayılım (dispersiyon) katsayısı (σ y ) Çizim Düşey yayılım (dispersiyon) katsayısı (σ z )

111 Hava Kirliliği ve İklim Değişimi İklim değişiklikleri üzerinde, başka faktörlerin yanında atmosfere yayılan kirletici maddelerin de etkili olduğu bilinmektedir. Doğal bir kirletici olan volkan patlamalarından sonra yörenin ikliminde önemli değişmeler olduğu yapılar araştırmalarla kesin olarak ortaya konulmuştur. Bir taraftan koyu renkli parçacıklar güneşten gelen ışınların yeryüzüne ulaşmasını engelleyerek soğumağa neden olurken, bir yandan da bir kısım gaz halindeki kirleticiler yeryüzünden geri yansımayı tutularak daha fazla ısı birikimine yardımcı olmak suretiyle yeryüzünde sıcaklığın artmasını sağlamaktadır. Bölgesel olarak meydana gelen iklim değişmeleri yanında yerkürenin tümünü etkileyen iklim değişmeleri de ortaya çıkmaktadır. Bu gibi iklim değişmesinde en önemli faktör, fosil yakıtların kullanımına bağlı olarak atmosfere yayılan karbon dioksit gazı ve bu gazın atmosferdeki derişiminin gün geçtikçe hızlı bir şekilde artışıdır. Karbon dioksitin hava sıcaklığını artırıcı etkisi "sera" etkisi olarak bilinmektedir. Güneşten gelen kısa dalga boylu ışınlar atmosfer tabakasını geçerek yeryüzüne ulaşmakta, ancak uzun dalga boylu ışınlar halinde yeryüzünden geriye yansıyan ışınlar karbon dioksit tarafından engellenerek ısının kaybını engellemektedir. Bu nedenle atmosferdeki karbon dioksit miktarının zamana bağlı olarak değişimi önem kazanmaktadır. Çizim 3.14'de görüldüğü gibi, 1880 yılından 1970 yılına kadar, atmosferdeki karbon dioksit miktarı sürekli olarak artarken, dünya sıcaklığında da önemli değişmeler izlenmiştir. Atmosferdeki karbon dioksit miktarı 1950 yılı itibariyle, hacım olarak 306 ppm olarak belirlenmiştir. Tüm atmosfer kütlesi 5,14x g olduğuna göre, bu tarihteki CO 2 miktarı 2,39 x g olarak tahmin edilmektedir. Aynı yıl içerisinde fosil yakıtlara bağlı olarak atmosfere yayılan karbon dioksit miktarı da 0,67 x g olarak tahmin edilmiştir yılında CO 2 miktarı 313 ppm e yükselmiştir. Bu durumda atmosferik karbon dioksit miktarı 2,44 x g dır yılları arasındaki on yıllık dönemde, atmosfere eklenen karbon dioksit miktarı 8,24 x g dır. Verilen bu miktarın % 50'ye yakın kısmının fosil kökenli yakıtların yakımına bağlı olarak atmosfere yayılan karbon dioksitin oluşturduğu tahmin edilmektedir. Kullanılan fosil yakıtların miktarındaki yıllık % 4'lük artış

112 101 dikkate alınacak olursa, karbon dioksit miktarının 2000 yılında 379 ppm'e yükseleceği tahmin edilmiştir. Çizim 3.14'deki 1950 yılından sonra görülen sıcaklık azalması, atmosferdeki koyu renkli parçacıkların artışına bağlanmaktadır. Çizim 3.15'de bir başka kaynak tarafından verilen, yılları arasındaki karbon dioksit değişimi görülmektedir. Yapılan tahminlere göre son on yıl içerisindeki karbon dioksit artış hızı 1 ppm /yıl dır. Çizim Yıllara göre CO 2 derişimi ve dünyanın yıllık ortalama sıcaklığındaki değişme (Seinfeld, 1975). Görüldüğü gibi, atmosferdeki karbon dioksit miktarı ile enerji üretimi için kaynak kullanımı arasında önemli bir ilişki bulunmaktadır. Bu nedenle de fosil kaynaklar yerine diğer enerji kaynaklarının kullanımı önerilmektedir. Aslında iklim değişiklikleri sadece karbon dioksitin artışına bağlı değildir. Başta metan (CH 4 ) gazı olmak üzere, diğer gazların atmosferdeki derişimlerinin artışı, sera etkileri nedeniyle iklim değişimleri üzerinde etkilidir. İklim değişimleri üzerinde metan gazının etkisi karbon dioksite oranla daha fazladır.

113 102 Çizim Atmosferik karbon dioksit derişiminin yıllara göre değişimi 3.5. Hava Kirliliğinde Önemli Meteorolojik Ölçümler Hava kirliliği ile yörenin iklim özellikleri arasında önemli ilişkiler mevcuttur. Diğer faktörler aynı olmasına rağmen, iklim farklılıkları bir yörenin hava kirliliğinden daha fazla etkilenmesine neden olabilmektedir. Örnek olarak; atmosfer basıcı, günlük sıcaklık değişimi, radyasyon miktarı, nisbi nem, rüzgâr hızı ve yönü, sis ve yağış gibi meteorolojik parametreler hava kirliliği yönünden oldukça önemlidir. Bu nedenle hava kirliliği değişkenleri ile birlikte meteorolojik değişkenlerin de uygun yöntem ve araçlarla ölçülmesi ve izlenmesi gerekmektedir. Herhangi bir kaynaktan atmosfere salınan kirleticilerin yayılması; kirletici maddelerin özelliği yanında diğer çevre faktörlerinin de etkisindedir. Çevrenin topoğrafik özellikleri ile birlikte en etkili olan faktör ise rüzgârlardır. Rüzgârların hızı ve yönü, ayrıca türbülans durumu bu etkinin boyutlarını belirleyen değişkenlerdir. Rüzgârların yönlerinin belirlenmesinde kullanılan aletler, belirli

114 103 bir yöne sıfırlanarak, esen rüzgârların yönü, seçilen sabit yön ile esme yönü arasındaki açı olarak belirlenir. Genel olarak sabit yön kuzey (N) olarak seçilir. Rüzgâr hızı, genel olarak, m/sn olarak ölçülerek değerlendirilmektedir. Bu iki ölçüm, yani, rüzgâr yönü göstericisi ile rüzgâr hızı ölçen anemometreler birlikte kullanılarak bir bilgisayar aracılığı ile kayıtlar tutularak değerlendirilebilmektedir. Atmosferdeki sıcaklık değişimleri ve nem miktarı da hava kirliliği olayında önemli olduğundan, bu iklimsel değişkenler de meteorolojik ölçümler arasında yer almaktadır. Bu iki değişken ayrı ayrı ölçülebildiği gibi, birleştirilmiş bir cihazla da ölçülebilmektedir. Higrotermograf adı verilen bu özel cihazla ölçülen sıcaklık ve nisbi nem miktarları günlük, haftalık ve aylık olarak grafiklerle gösterilebilmektedir. Kirletici maddelerin atmosfer içerisindeki oksidasyonunda önemli bir etkiye sahip olması nedeniyle, güneşten gelen ışınların ölçümüne de ihtiyaç duyulmaktadır. Bu amaçla piranometre, aktinometre veya solarimetre adı verilen cihazlar kullanılmaktadır. Ölçüm sonuçları cal/cm 2 /dak veya watt/m 2 /saat olarak alınmaktadır. Bu cihazların bir bölümü ölçüm sonuçlarını doğrudan doğruya verebildiği gibi, bazıları da zamana bağlı olarak grafikle gösterebilmektedir. Belirtilen bu ölçümlerin yanında yağmur ve kar halindeki yağışların miktarı, görüş mesafesi, atmosfer basıncı, güneşlenme süresi, hava kirliliği meteorolojisinde önemli olan değişkenlerdir. Ölçümler istenilen yüksekliğe yerleştirilen platformlarda yapılarak, sonuçlar telefon üzerinden veya özel veri hattı veya diğer kitle iletişim araçları ile istenilen yere ulaştırılabilmektedir. Foto 3.1.'de, çoğu meteorolojik değişkenleri ölçebilen, gerekli enerjisini güneş pilleri ile karşılayabilen ve toplanan veriyi belirli zaman aralıklarında gönderebilen, taşınabilir meteoroloji istasyonu görülmektedir. Herhangi bir yörede hava kirliliğinin özellikleri ve değişimi belirlenirken, meteorolojik ölçümlerle birlikte kirleticilerin miktarları da ölçülür. Bu nedenle iki grup ölçüm işlemi birlikte sürdürülür. Elde edilen veri zamana bağlı olarak istatistiksel olarak değerlendirilerek, meteorolojik değişkenlerin hava kirliliğini nasıl etkilediği veya bunun tersi olarak hava kirliliğinin meteorolojik değişkenleri etkileyip etkilemediği veya nasıl etkilediği ortaya konulur. Bu işlem bir ölçüm ağı oluşturularak genişletilir. Zamana bağlı olarak hava kirliliği haritaları çıkarılır. Haritalar üzerinde değerlendirmeler yapılır.

115 104 Foto 3.1. Çoğu meteorolojik değişkenleri ölçebilen taşınabilir meteoroloji istasyonu örnekleri

116 105 Hava kirliliği modelleri sorunların çözümünde önemli araçlardır. Bu fotoğraf yıllarca önce, Times ın Beverly (MA) fotoğrafçısı Ralph Turcotte tarafından, bir soğuk Şubat günü sabahında, Salem, Massachusetts de çekildi. Yerden 75 m yükseklikteki yan yana üç baca ve yerden 150 m yükseklikteki bir bacadan duman yayılımı görülmektedir. Rüzgar ve düşey sıcaklık farklılığı nedeniyle ortaya çıkan bu görüntü oldukça ilginçtir (Kaynak: Seinfeld, 1986).

117 BÖLÜM HAVA KALİTESİ STANDARDLARI VE ÖLÇÜM VE ANALİZ YÖNTEMLERİ Kentsel ve kırsal alanlarda hava kalitesinin korunması ve geliştirilmesi, insan, hayvan ve bitki sağlığı bakımından olduğu kadar tabiat ve kültür varlıklarının korunması ve yabanıl yaşam bakımından da önemlidir. Hava kirliliğinin önlenerek hava kalitesinin korunması ve iyileştirilmesi çalışmaları 1970 li yılların başından itibaren küresel boyutta dikkatleri çeker duruma gelmiştir. Bazı ülkeler ve uluslararası kuruluşlar kendi koşullarına uygun, uygulanabilir ve sürdürülebilir hava kalitesi standardları geliştirmiştir. Bu standardlar, kirletici maddelerin belirli zaman aralıklarındaki müsaade edilebilir ortalama değerleri ile kısa süreler için ulaşabilecekleri en fazla miktarları kapsar. Başlangıçta, kirletici maddelerin miktarları daha fazla tutulmuş olmasına karşın, zaman içerisinde hava kalitesindeki iyileşmelere bağlı olarak sınır değerler daha aşağıya çekilmiştir. Standardlardaki sınır değerlerin başlangıçta çok düşük tutulmaması, ekonomik ve teknolojik zorluklar nedeniyle uygulanabilir olmayışından kaynaklanmıştır. Standardlar kapsamında, sadece kirleticiler ve bunların sınır

118 107 değerleri yoktur. Bunlarla birlikte, kirleticilerin örnekleme, ölçüm ve analiz yöntemleri ve birimleri de yer almaktadır. Ayrıca, hangi atmosfer basıncında ve hangi sıcaklık derecesine göre verilmeleri gerektiği de belirtilmektedir. Bilindiği gibi, normal şartlar 0 o C ve 760 mmhg basıncıdır. Aksine bir durum olmadıkça, kirleticilerin miktarları standard şartlar olarak tanımlanan 25 o C ve 760 mmhg basıncına göre düzeltilerek verilmektedir. Kirleticilerin hava karışımı içerisinde çok veya az bulunuş miktarlarına göre; %, g/m 3, mg/m 3, μg/m 3, ppm (milyonda kısım ) ve ppb (milyarda kısım) olarak verilmeleri tercih edilmektedir. Çevresel hava kalitesini belirleyen standardlar yanında, çevre kirliliğini önlemek amacıyla belirlenmiş kirletici kaynaklardan salımı sınırlayan standardlar da vardır. Bunlar emisyon veya salım standardları olarak adlandırılmaktadır. Örneğin, belirli bir kapasitedeki ısı santralinin bacasından salınan parçacık ve gazların üst sınırı bu standardlarla verilmektedir. Bunlar da ilgili mevzuatta yer almaktadır. Hava kalitesinin korunması veya iyileştirilmesi amacıyla geliştirilen standardlara örnek olarak, Avrupa Komisyonu nun 2003 yılında yayınlanan Avrupa Birliği (EU) direktiflerine göre, Avrupa Birliği ülkeleri için geçerli olan, hava kirletici maddelerin çevre havasının karışımında müsaade edilen sınır değerleri ve uygulanacağı hedef yıllar Çizelge 4.1. de verilmiştir. Bu standardlar, WHO (Dünya Sağlık Teşkilatı) tarafından 2000 yılında yayınlanan hava kalitesi standardları ile karşılaştırıldığında, NO 2 ve O 3 için verilen sınır değerler aynıdır. WHO standardlarından farklı olarak, SO 2 için yıllık sınır değer 50 μg/m 3 ve 10 dakikalık ortalama değer 500 μg/m 3 olarak verilmektedir. Ayrıca, inorganik cıva buharı olarak, cıva için getirilen sınır değer yıllık ortalama olarak 1 μg/m 3 dür. Hava kirliliğine ait sınır değerler verilirken, kirletici maddelerin belirlenmesinde ve miktarlarının analizinde hangi analiz yöntemlerinin kullanıldığının da belirtilmesi gerekmektedir. Az da olsa analiz yöntemlerinin farklılığından kaynaklanan değişiklikler olabilmektedir. ABD için verilen standard analiz yöntemleri; ozon için ultraviyole fotometri, parçacıklar için tartım, karbon monoksit için NDIR (dispersif olmayan infrared fotometre), azot dioksit için gaz faz chemiluminescence metodu, kükürt dioksit için ultraviole flüoresans veya spektrofotometre (pararosaniline metodu), kurşun için atomik absorpsiyon, sülfatlar için iyon kromatografi, hidrojen sülfür için ultraviole flüoresans, vinil klorür için gaz kromatografi analiz yöntemleridir. Ayrıca analiz ve ölçüm

119 108 sonuçları, standard koşullar olan 25 o C ve 760 mmhg basıncı için düzeltilmektedir. Çizelge 4.1. Avrupa Biriliği nde hava kirliliği sınır değerleri ve hedefler Kirletici Madde PM 10 (1.Kademe) PM 10 (2.Kademe) NO 2 Sınır / Hedef Değerler Açıklama Hedef Yılı 40 μg/m μg/m 3 Bir yılda 35 gün 2005 bu değer aşılabilir Yıllık ortalama Günlük ortalama Yıllık ortalama Günlük ortalama Yıllık ortalama Saatlik ortalama 20 μg/m 3 50 μg/m 3 Bir yılda 7 gün bu değer aşılabilir 40 μg/m μg/m 3 Bir yılda 18 saat bu değer aşılabilir O 3 8 saatlik ortalama 120 μg/m 3 Bir yılda 25 gün bu değer aşılabilir SO 2 Günlük ortalama 125 μg/m 3 Bir yılda 3 gün bu değer aşılabilir Saatlik ortalama 350 μg/m 3 Bir yılda 24 saat bu değer aşılabilir 2005 CO 8 saatlik ortalama 10 mg/m Pb Yıllık ortalama 0,5 μg/m Benzen Yıllık ortalama 5 μg/m ABD de Federal Yönetim ve Kaliforniya Eyaleti standardları dikkate alındığında Çizelge deki durum görülmektedir. AB ve ABD için verilen sınır değerler yanında, ülkemizde 2872 sayılı Çevre Kanunu nu takiben çıkarılan ve tarih ve sayılı Resmi Gazete de yayımlanan Hava Kalitesini Koruma Yönetmeliği nde verilen sınır değerler oldukça yüksektir. Yönetmelikte verilen Hava Kalitesi Sınır Değerleri, insan sağlığının korunması, çevrede, kısa ve uzun vadeli olumsuz etkilerin ortaya çıkmaması için atmosferdeki hava kirleticilerin, bir arada bulunduklarında, değişen zararlı etkileri de göz önüne alınarak tespit edilmiş derişim birimleriyle ifade edilen seviyelerdir. Uzun Vadeli Sınır Değerleri (UVS), aşılmaması gereken,

120 109 bütün ölçüm sonuçlarının aritmetik ortalaması olan değerleri, Kısa Vadeli Sınır Değerleri (KVS), maksimum günlük ortalama değerler veya istatistik olarak bütün ölçüm sonuçları sayısal değerlerinin büyüklüğüne göre dizildiğinde, ölçüm sonuçlarının % 95 ini aşmaması gereken değerler olarak ifade edilmektedir. Çöken tozlar için farklı olarak aşılmaması gereken maksimum aylık ortalama değerdir. UVS ve KVS değerler için öngörülen süreler, bazı durumlarda farklılıklar gösterse de, genellikle bir yıllık periyotları kapsamaktadır (Çizelge 4.3.). Çizelge 4.2. ABD de Kaliforniya Eyaleti ve Federal Yönetim tarafından verilen hava kirliliği standardları Kirletici Madde Süre ABD Kaliforniya ABD Federal Ozon (O 3 ) 1 saatlik ortalama 8 saatlik ortalama 180 μg/m μg/m μg/m 3 Parçacık (PM 10 ) 24 saatlik ortalama Yıllık ortalama 50 μg/m 3 20 μg/m μg/m 3 50 μg/m 3 Parçacık (PM 2,5 ) 24 saatlik ortalama Yıllık ortalama - 12 μg/m 3 65 μg/m 3 15 μg/m 3 Karbon monoksit (CO) 8 saatlik ortalama 1 saatlik ortalama 10 mg/m 3 23 mg/m 3 10 mg/m 3 40 mg/m 3 Azot dioksit (NO 2 ) Yıllık ortalama 1 saatlik ortalama μg/m μg/m 3 - Kükürt dioksit (SO 2 ) μg/m 3 Yıllık ortalama 24 saatlik ortalama 3 saatlik ortalama 1 saatlik ortalama 80 μg/m μg/m μg/m μg/m 3 Kurşun 30 günlük ortalama 1,5 μg/m 3 - (Pb) 4 aylık ortalama - 1,5 μg/m 3 Sülfatlar 24 saatlik ortalama 25 μg/m 3 - Hidrojen sülfür 1 saatlik ortalama 42 μg/m 3 - (H 2 S) Vinil klorür 24 saatlik ortalama 26 μg/m 3 - Kış aylarında, binaların ısıtılmasıyla ortaya çıkabilen hava kirlenmelerine yol açan hava kirleticiler için Ekim-Mart ayları arasında yerleşim bölgelerinde yapılan ölçümlerin ortalamaları, aşılmaması

121 110 gereken kış sezonu ortalaması UVS sınır değerleri ile mukayese edilir (Çizelge 4.4.). Çizelge 4.3. Türkiye de çeşitli hava kirletici maddeler için uyulması gereken uzun ve kısa vadeli sınır değerler Kirletici Maddeler Birim UVS KVS Kükürt Dioksit (SO 2 ) Kükürt Trioksit (SO 3 ) Dahil a) Genel (μg/m 3 ) (900) b) Endüstri Bölgeleri (μg/m 3 ) (900) Karbon Monoksit (CO) (μg/m 3 ) Azot Dioksit (NO 2 ) (μg/m 3 ) Azot Monoksit (NO) (μg/m 3 ) Klor (Cl 2 ) (μg/m 3 ) Klorlu Hidrojen (HCl) ve Gaz Halde Anorganik Klorürler (Cl ) Florlu Hidrojen (HF) ve Gaz Halde Anorganik Flüorürler (F ) Ozon (O 3 ) Fotokimyasal Oksitleyiciler (μg/m 3 ) (μg/m 3 ) - 10 (30) (μg/m 3 ) - (240) Hidrokarbonlar (HC) (μg/m 3 ) (280) Hidrojen Sülfür (H 2 S) (μg/m 3 ) - 40 (100) Havada Asılı Partikül maddeler (PM) (10 Mikron ve Daha Küçük Partiküller) a) Genel (μg/m 3 ) b) Endüstri Bölgeleri (μg/m 3 ) PM içinde Kurşun (Pb) ve (μg/m 3 ) 2 - bileşikleri PM İçinde Kadmiyum (Cd) ve bileşikleri 0,04 -

122 111 Çöken Tozlar (10 mikrondan büyük partiküller dahil) (mg/m 2 gün) a) Genel b) Endüstri Bölgeleri Çöken Tozlarda Kurşun ve bileşikleri Çöken Tozlarda kadmiyum ve bileşikleri Çöken Tozlarda Talyum (Tl) ve bileşikleri (mg/m 2 gün) (mg/m 2 gün) 7,5 - (mg/m 2 gün) 10 - NOT: Parantez içindeki rakamlar referans maksimum saatlik sınır değerlerdir. Çizelge 4.4. Kış sezonu hava kalitesi standardları Kirletici Maddeler Kış Sezonu Ortalaması Sınır Değerleri Kükürt Dioksit 250 (μg/m 3 ) Havada Asılı Parçacık Madde 200 (μg/m 3 ) Yönetmelikte, hava kalitesi sınır değerlerinin zaman içerisinde düşürülerek, daha temiz hava kalitelerine ulaşmak için, yaygın olarak ortaya çıkan hava kirleticilere ait, hedeflenmiş sınır değerlerin belirleneceği, kükürt dioksit ve havada asılı parçacık maddeler için aşağıdaki hedef sınır değerlerin tespit edildiği ifade edilmiştir. Bu hedeflere mümkün olan en yakın zamanda ulaşmak için programlar geliştirileceği vurgulanmıştır. Hedef alınan sınır değerler Çizelge 4.5. de verilmiştir. Çizelge 4.5. Hedeflenen hava kalitesi standardları Hedef Sınır Değerler SO 2 (μg/m 3 ) PM (μg/m 3 ) Yıllık Aritmetik Ortalama Kış Sezonu (Ekim-Mart) Ortalaması Maksimum 24 Saatlik Değer Saatlik Değer 450 -

123 112 Özellikle hassas hayvan, bitki ve eşyayı hava kirliliğinin zararlı etkilerinden korumak için özel koruma alanlarında kükürt dioksit, gaz halinde anorganik klor ve flor bileşikleri, çöken tozlarda kurşun ve kadmiyum miktarları için Çizelge 4.6. deki özel sınır değerler uygulanır. Çizelge 4.6. Hassas bölgeler için hava kalitesi standardları Kirletici Maddeler Birim UVS Kükürt Dioksit μg/m 3 60 Gaz Halinde Anorganik Klor Bileşikleri μg/m 3 60 Gaz Halinde Anorganik Flor Bileşikleri μg/m 3 0,3 Kurşun μg/m 2 gün 250 Kadmiyum μg/m 2 gün 2,5 Hava Kalitesinin Korunması Yönetmeliği ne göre, alt sınırı yerden 700 metreden daha az olan bir hava tabakası mevcut ve hava sıcaklığı bu yükseklikte en azından 2 C artıyorsa, rüzgâr hızı 12 saatlik ortalama olarak 1,5 m/sn den az ise bu durum kritik meteorolojik durum olarak adlandırılmaktadır. Yönetmelikte sıcaklık terselmesinin (inversiyon) olup olmadığını tespit için, Meteoroloji Genel Müdürlüğü tarafından, kirlenme bölgesini temsil edebilecek bir yerde, yerden en az m yükseklikte atmosferin dikey sıcaklık profilinin belirleneceği ifade edilmektedir. Yönetmeliğe göre, hava kirliliğinin çok hızlı artış gösterdiği durumlarda uyarı kademelerinin uygulanması gerekmektedir. Uyarı kademeleri, kükürt dioksit ve parçacık maddelerden ileri gelen hava kirlenmeleri için Çizelge 4.7. deki gibidir. Çizelge 4.7. Hava kirliliğinde uyarı kademeleri Kademeler SO 2 (μg/m 3 ) Havada Asılı Parçacık Madde (μg/m 3 ) 1. Kademe Kademe Kademe Kademe Not: Verilen değerler 24 saatlik ortalamalardır.

124 113 Hava kalitesi sınır değerleri aşılarak, hava kirliliği bu kademelere ulaştığında, bölge özelliklerine göre alınacak tedbirler Valiliklerce tebliğ halinde yayımlanır. Valilikler bu tedbirleri belirlerken Çevre ve Orman Bakanlığı nın görüşünü alırlar. Her kademe için alınacak tedbirler düzenlenirken meteorolojik veriler göz önüne alınır. Sis, sıcaklık terselmesi (inversiyon), durgun meteorolojik koşullar ve izotermal durumlarda bir sonraki kademenin tedbirleri veya ilave tedbirler uygulanabilir. Nisbi nem miktarının % 90 ın üzerine çıkması halinde yukarıdaki uyarı kademelerindeki kirlilik derecelerinin % 10 eksiğinde bile ilgili kademenin tedbirleri uygulanır. Hava Kalitesinin Korunması Yönetmeliği nde, hava kalitesini etkileyen kirletici maddelerin ölçüm ve analiz yöntemleri aşağıda gösterilmiştir: 1 Kükürt Dioksit 1) Test çözeltisinde Redoks 2) Konduktometrik Metod 3) Alev Fotometrik Metod (FPD) 4) Tetrakloro Merkürat (TCM) Metodu 2 Karbon Monoksit 1) İnfrared (Kızılötesi) Absorpsiyonu 3 Azot Dioksit 1) Fotometrik Metod 2) Salzman Reaktifi ile Fotometrik Metod 3)Kemiluminessans (Kimyasal Işıma Metodu) 4 Klor 1) Gümüş Nitratla Potansiyometrik Titrasyon 2) Cıva Rodanürle Fotometrik Tayin Metodu 3) Infrared (Kızıl ötesi) Absorpsiyonu 5 Flor ve Gaz Halindeki Anorganik Flor Bileşikleri 1) Gümüş Küre Metodu 2) Destilasyon metodu 6 Ozon 1) Kemiluminessans (kimyasal ışıma metodu) 2) Potasyum İyodür Metodu 7 Toplam Hidrokarbon 1) Alev İyonizasyon Dedektörü (FID)

125 114 8 Hidrojen Sülfür 1) Test Çözeltisinde Redoks 9 Havada Asılı Parçacık Maddeler 1) Filtre sisteminde kütle konsantrasyonu 2) Filtre Sistemli á ışınları kırınımı Metodu 3) Optik metodlar 10 PM`de kurşun 1) X ışınları Floresans Metodu 2) Atomik Absorpsiyon Metodu 11 Çöken tozlar 1) Bergerhoff Metodu. Hava kalitesi ölçümleri veya örneklemeleri kural olarak, yer seviyesinden, 1,5-4,0 m arasındaki yüksekliklerde ve binadan en az 1,5 m uzakta tutularak yapılmalıdır. Diğer ayrıntılar yönetmelikte yer almaktadır. Hava kalitesinin belirlenmesinde yapılacak örnekleme ve ölçümler, sabit istasyonlarda yapılabildiği gibi gezici araçlarla gerekli görülen yerlerde de yapılabilir. Yerleşim yerlerinde, endüstri bölgelerinde veya kırsal alanlarda hava kalitesinin sürekli olarak izlenmesi gerekiyorsa en doğru olan uygun aralıklarda sabit örnekleme veya ölçümanaliz istasyonlarının oluşturulmasıdır. Verinin güvenilir olması çok önemlidir. Bunu etkileyen faktörler arasında, sabit istasyon için seçilen yerin hava kalitesini temsil etmesi, topoğrafik koşullar, kirletici kaynaklara yakınlığı veya uzaklığı, meteorolojik etmenler, örnekleme, ölçüm ve analiz yöntemleri sayılabilir. Hava kalitesi veya kirliliğinin değerlendirilmesinde meteorolojik değişkenler çok önemlidir. Bu nedenle, kirletici madde ölçümleri ile eş zamanlı olarak meteorolojik değişkenlerin de ölçülmesi gerekmektedir. Hava kirliliği değerlendirmelerinde dikkate alınması gereken meteorolojik değişkenler; atmosfer basıncı, sıcaklık, nisbi nem, güneş ışınlarının şiddeti, güneşlenme süresi, rüzgar yönleri ve hızları, yağışlar, sis olarak sıralanabilir. Sabit istasyonlarda kirletici ölçümleri yerinde yapılamıyorsa, uygun yöntemlerle örnekleme yapılarak hava örnekleri laboratuara getirilir ve gerekli fiziksel ve kimyasal analizler laboratuarlarda yapılabilir. Foto 4.1. de sabit istasyonlardan alınan hava örneklerinin analiz edildiği iyi donanımlı bir laboratuar görülmektedir. Örneklerin

126 115 analizinde kullanılan cihazlar bilgisayarlara bağlıdır ve sonuçlar istenildiğinde rakamsal veya grafikler halinde alınabilmektedir. Foto 4.4. İyi donanımlı bir hava kirliliği laboratuarından görünüm Hava kalitesini veya hava kirliliğinin ulaştığı boyutları belirlemek için gezici ölçüm veya laboratuar araçları da kullanılmaktadır. Bu araçlarda, hava kirliliği ile birlikte, eş zamanlı olarak meteorolojik değişkenlerin ölçümü de yapılabilmektedir. Gezici araçlarda, sabit istasyonlarda olduğu gibi örnekleme veya otomatik cihazlarla ölçümler gerçekleşebilmektedir. Çoğu kez elde edilen veri bir mikro bilgisayara yüklenmekte ve değerlendirilmektedir. Foto 4.2. de değişik görünümdeki gezici iki araç görülmektedir. Foto 4.3. de de daha küçük, fakat iyi donanımlı diğer bir gezici hava kirliliği ölçüm ve izleme aracı verilmektedir. Hava kalitesi ölçümleri zaman zaman kapalı ortamlarda da yapılmaktadır. Örneğin, işçi sağlığı bakımından fabrika benzeri işyerlerinde, maden ocaklarında, hastane, okul, alışveriş merkezi, sinema, tiyatro ve toplantı salonları, kapalı spor salonları gibi topluca bulunulan yerlerde kapalı ortam hava kalitesinin belirlenmesi gerekmektedir. Özellikle, hasta bina sendromunun yaşandığı büyük kapalı binalarda insan sağlığı bakımından önem arbeden, sıcaklık, nisbi nem, CO, CO 2, gerekli görülen kirletici gazlar, radon, radyoaktivite ve mikrobiyolojik ölçüm ve analizlerinin yapılması gerekmektedir.

127 116 Bu ölçümlerin bazıları için görülmektedir. kullanılan bir cihaz Foto 4.4. de Foto 4.2. Hava kalitesi ve meteorolijik ölçümlerde kullanılmakta olan iki farklı özellikteki gezici ölçüm araçları görülmektedir

128 Foto 4.3. Hava kirliliği ve meteorolojik değişkenlerin ölçümünü yapan bir gezici araç ve donanımları 117

129 118 Foto 4.4. Kapalı ortamlarda hava kalitesinin belirlenmesi amacıyla bazı değişkenlerin ölçümümde kullanılan bir cihaz Herhangi bir nokta kaynaktan atmosfere salınan kirletici maddenin cins ve miktarının belirlenmesi amacıyla özel ölçüm ve analiz cihazları kullanılmaktadır. Bu cihazlara bağlı problar bacanın uygun bir yüksekliğindeki gözlem ve ölçüm penceresine yerleştirilerek ölçümler yapılmaktadır. Kirletici parçacık madde miktarlarının yanında, baca gazları, baca dumanının debisi, duman sıcaklığı vb ölçümü yapılan değişkenler arasındadır. Bu ölçümler özellikle emisyon (salım) izinlerinin verilmesinde ve gerekli denetimlerin yapılmasında kullanılmaktadır. Nokta kaynak özelliğindeki tesislerde baca dumanı ölçümlerinde kullanılan iki farklı model cihaz Foto 4.5. de görülmektedir. Benzer şekilde, motorlu taşıtların egzoz analizleri de yapılmaktadır. Bu amaçla, sabit istasyonlar veya gezici araçlar

130 119 kullanılmaktadır. Foto 4.6. da motorlu kara taşıtlarında egzoz analizi yapan bir cihaz verilmektedir. Foto 4.5. Baca gazı ölçümlerinde kullanılan iki farklı model cihaz Foto 4.6. Motorlu araçlarda egzoz ölçümünde kullanılan bir cihaz

131 120 Ülkemizde hava kirliliği araştırmalarında ilkler arasında yer alan ve ilk aşamada yılları arasında sürdürülen Erzurum Kentinde Hava Kirliliği Araştırmaları konulu TÜBİTAK tarafından desteklenen araştırma projesinde, hava kirliliği ölçümlerinde sabit istasyonlarla birlikte gezici laboratuar aracı da kullanılmıştır (Kırımhan,1991). Bu amaçla, bir minibüs özel tasarımla gezici laboratuar haline getirilmiştir. Dış havanın örneklenmesi, parçacık maddelerin tutulması ve değişik gazların yıkanması amacıyla özel düzenekler araç içerisine yerleştirilmiştir. Bu düzeneklere ait şematik görünün Çizim 4.1. de ve araç içerisindeki görünümü Foto 4.8. de verilmiştir. Çizim 4.1.Dış havanın örneklenmesi, parçacık tutulması ve gaz yıkamasında kullanılan düzeneğin şematik görünümü Foto 4.7. Gezici laboratuar aracı içerisindeki örnekleme ve ölçüm düzenekleri

132 121 Bu amaçla kullanılan hava kirliliği izleme aracı Foto 4.8 de verilmiştir. Gezici laboratuar aracı hem hava kirliliği değişkenlerinin örnekleme, ölçüm ve analiz düzeneklerini ve hem de meteorolojik değişkenlerin ölçüm ve analizlerinde kullanılan otomatik meteoroloji cihazı ile donatılmış, meteorolojik değişkenlere ait veri zamana bağlı olarak bir bilgisayarda (Foto 4.9.) toplanmış ve değerlendirilmiştir. Kentte hava kirliliği araştırmaları, önceleri değişik binalara yerleştirilen on ve daha sonra beş sabit istasyonda sürdürülürken, gezici araçla daha çok saatlik değişimler izlenmiştir. Foto 4.8. Erzurum kentinde hava kirliliği ve meteorolojik değişkenlerin ölçüm ve analizinde kullanılmış olan gezici laboratuar (1983) Erzurum kentinde hava kirliliği değişkenlerinin ölçümleri izleyen veri değerlendirmelerine örnek olarak, ve kış dönemlerindeki Aralık,Ocak, Şubat aylarına ait günlük ortalama kükürt dioksit miktarlarının dağlımı Çizim 4.2. ve Çizim 4.3. de verilmiştir.

133 122 Foto 4.9. Araç içerisinde meteorolojik değişkenlere ait veriyi zamana bağlı olarak kaydeden bilgisayar Çizim 4.2. Erzurum kentinde kış dönemimde (Aralık-Ocak- Şubat) günlük ortalama kükürt dioksit dağılımı (Kırımhan, 1991 )

134 123 Çizim 4.3. Erzurum kentinde kış dönemimde (Aralık-Ocak- Şubat) günlük ortalama kükürt dioksit dağılımı (Kırımhan, 1991) Günümüzde, hava kirliliği değişkenlerinin ölçüm ve izlenmesinde oldukça gelişmiş cihazlar kullanılmakta, bu cihazlar bir set haline getirilerek bilgisayar sistemi ile desteklenmekte, ölçüm ve izleme ağları oluşturulmaktadır. Çizim 4.4. de oluşturulan bir ağ ve Foto da bu ağda yer alan sabit istasyonlarda kullanılan cihazlara ait bir set görülmektedir. Sabit veya gezici istasyonlardan oluşturulan ölçüm ağında, elde edilen hava kirliliği ve meteorolojik değişkenlere ait veri, uygun yazılımlar altında bilgisayarlarda toplanarak değerlendirilmektedir. Değerlendirmelerde; hava kirletici maddelerin cins ve miktarları ile meteorolojik değişkenler arasındaki ilişkiler, kirliliğin zamana göre değişimi, verilen standard sınır değerlerle karşılaştırılması, ortalama, en düşük ve en yüksek değerler, hava kirliliği haritaları, kirletici maddelerin yayılımı dikkate alınır. Diğer taraftan, alansal, çizgisel veya noktasal kaynaklarının hava kirliliğindeki önemi ortaya konulur. Bu ölçüm ve değerlendirmelere bir örnek, bilgisayar çıktısı olarak Çizim 4.5. de verilmiştir.

135 124 Foto Sabit istasyonlarda hava kirliliği değişkenlerinin ölçümünde kullanılan cihazlardan oluşan bir set Hava kirliliği ve meteorolojik değişkenlerin istatistiksel olarak değerlendirilmesi ile değişik matematiksel modeller ortaya konulabilmektedir. Örneğin, Erzurum da, yılları arasında sürdürülen hava kirliliği araştırmalarında 24 saatlik ve saatlik ölçüm ve analizlerden elde edilen verinin istatistiksel olarak değerlendirilmesi ile meteorolojik değişkenlerle kirleticilerin ve kirletici maddelerin kendi aralarında istatistiksel olarak önemli ilişkiler belirlenmiştir (Kırımhan,1991). Meteorolojik değişkenler olarak atmosfer basıncı (mb), hava sıcaklığı ( o C), nisbi nem (%), rüzgar hızı (m/sn), rüzgar yönü (16 farklı yön), güneş ışınları şiddeti (cal/cm 2 /dak), güneşlenme süresi (dak/gün) ve hava kirliliği değişkenleri olarak kükürt dioksit (SO 2 ), azot dioksit (NO 2 ) ve parçacık madde ölçümleri yapılmıştır. Kirletici madde miktarları μg/m 3 olarak 25 o C ve 760 mmhg ye göre düzeltilmiştir. Örnek olarak, saatlik ölçüm sonuçlarının değerlendirilmesi ile, kükürt

136 125 dioksit miktarının hava sıcaklığına bağlı olarak değişimi SO 2 (μg/m 3 ) = 211,9 55,4 T ( o C) eşitliği ile gösterilmiştir. Bu eşitlik, korelasyon katsayısının (r = - 0,921) incelenmesiyle, istatistiksel olarak % 1 hata düzeyinde önemli bulunmuştur. Çizim 4.4. Hava kirliliği ölçüm ve izleme ağı ile sabit istasyonlarındaki verinin toplanması

137 126 Çizim 4.5. Hava kirliliği ve meteorolojik verilerin değerlendirilmesi Bu ilişkiler o ölçüm istasyonu ve değişkenlerin ölçülen miktarlarının aralıkları için geçerlidir. Benzer ilişkiler NO 2 ve parçacık madde için de elde edilmişidir. Sonuçta, hava sıcaklığının azalmasına bağlı olarak kirletici madde miktarlarındaki artışın önemli olduğu ortaya konulmuştur. Bu ilişkilerin bir bölümü doğrusal, bazıları da doğrusal olmayan ilişkiler olarak görülmüştür. Bu araştırmada kullanılan matematiksel modeller aşağıda gösterilmiştir. Burada Y bağımlı değişken, X bağımsız değişken olarak tanımlanmıştır. Y = a + bx doğrusal regrasyon Y = a. e bx eksponansiyal regrasyon Y = a + b. ln X logaritmik regrasyon Y = a. X b üstlü regrasyon Y = a + b X + c X 2 kuadratik regrasyon Y = a + b X 1 + c X m X n çoklu regrasyon

138 127 Hava kirliliğinin zamana bağlı olarak değişimi bir grafik yazılımı ile değişik şekil modelleri kullanılarak gösterilebilir. Hava kirliliği ve meteorolojik değişkenlerinin değerlendirilmesi amacıyla ticari olarak hazırlanan ve satışı yapılan yazılımlarından yararlanmak mümkündür. Bu yazılımlar temin edilemediğinde Microsoft Excel programı rahatlıkla kullanılabilir. İstatistiksel analizlerde varyans analizi (ANOVA), regrasyon ve korelasyon, F ve T testleri gibi yöntemlerin kullanılması gerekebilir (Kırımhan,1991; Kırımhan, 1995). Bu amaçla ilgili yazılımlardan yararlanılabilir. Kirleticilerin bir alan üzerindeki dağılımını görebilmek için en uygun yöntem, kirlilik izleme istasyonlarında ölçülen değişkenlerin bir harita üzerinde gösterilmesidir. Bu amaçla, haritacılıkta kullanılan eş yükselti eğrilerini çizen yazılımlardan yararlanılabilir (Çizim 4.6.). Çizim 6.4. Hava kirliliğine neden olan kirleticilerin dağılımı

139 BÖLÜM HAVA KİRLETİCİ GAZLARIN LABORATUARDA İNCELENMESİ Havanın kirlenmesine neden olan gazların örnekleme ve ölçümlerinin yanında, bu gazlardan bazılarının laboratuarlarda elde edilmeleri, özellikleri ve tanınmaları hakkında, kısa da olsa, bilgi edinilmesi yararlı olacaktır. Bu amaçla; bu bölümde önemli görülen bazı gazların laboratuarlarda bulunan bir kısım cam malzeme ve kimyasal maddeden yararlanılarak elde edilişleri hakkında bilgi verilecek, bu amaçla kullanılabilecek basit düzenekler çizimleri ile gösterilecek ve elde edilen gazların özellikleri ve tanınmaları açıklanacaktır (Alpar, Hakdiyen ve Bigat, 1971; Hogg, Alley and Bickel,1957; Goddard and Hutton, 1964; Handbook of Chm. And Pys., 1975).

140 Karbon Oksitler Bu grup içerisinde karbon dioksit ve karbon monoksit gazlarının laboratuar şartlarındaki hazırlanışları, özellikleri ve tanınması gözden geçirilecektir Karbon Dioksit, CO 2 Daha önceki bölümlerde de belirtilmiş olduğu gibi, karbon dioksit gazı, atmosferdeki karbon döngüsünün en önemli elemanıdır. Temiz bir hava karışımındaki miktarı ppm dolaylarındadır. Son yıllarda fosil kökenli yakıtların fazlaca kullanılması sonucu atmosfere yayılan karbon dioksit araştırmacıların ve bilim adamlarının dikkatini üzerinde toplamıştır. Karbon dioksit gazının laboratuarda elde edilişinde, genel olarak, kalsiyum karbonat üzerine asit ilâvesi yöntemi kullanılmaktadır. Çizim 5.1. 'de görüldüğü gibi, 1+3 oranında sulandırılan hidroklorik asit bir cam balon içerisinde bulunan kalsiyum karbonat üzerine dökülmektedir. Reaksiyon sonucunda oluşan gaz ise yine camdan yapılmış bir kavanoz içerisinde toplanmaktadır. Karbon dioksit renksiz, kokusuz ve havadan 1,5 kat ağır olan bir gazdır (mol. ağırlığı 44). Yanma olayı sonucu meydana gelen karbon dioksit yanıcı değildir. Havadan ağır oluşu ve yanmayışı gibi özellikleri nedeniyle yangın söndürücü olarak kullanılmaktadır. Hava karışımı içerisindeki miktarı % 5'e ulaştığında toksik etki göstermektedir. Ca CO 3 + 2HCl Ca Cl 2 + H 2 O + CO 2 Karbon dioksit gazının herhangi bir atmosfer ortamındaki varlığı, havanın kalsiyum hidroksit veya baryum hidroksit çözeltisinden geçirilmesi ile kolayca anlaşılır. Karbon dioksit gazının varlığı halinde kalsiyum hidroksit çözeltisinde beyaz renkli kalsiyum karbonat oluşur ve dibe çöker. Çözeltiden geçen karbon dioksit miktarı fazla olursa, suda çözünebilen kalsiyum bikarbonat meydana gelir ve beyaz renkli çökelek kaybolur. Ancak, çözelti ısıtılacak olursa, karbon dioksitin fazlası gaz halinde ortamdan ayrılır ve yine kalsiyum karbonat çökeleği görülür.

141 130 Çizim 5.1. Karbon dioksit gazının laboratuarda hazırlanmasında kullanılan düzenek Ca (OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2 O CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Ca (HCO 3 ) 2 Ca (HCO 3 ) 2 CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Karbon dioksit gazının varlığı halinde baryum hidroksit çözeltisi içerisinde baryum sülfat meydana gelir ve çözelti süt rengine dönüşür. Ba (OH) 2 + CO 2 BaCO 3 + H 2 O Karbon dioksit gazı sodyum hidroksit ve potasyum hidroksit çözeltilerinde de absorbe edilebilir Karbon Monoksit, CO Laboratuarda saf haldeki karbon monoksit gazının elde edilmesinde formik asit veya oksalik asit kullanılır. Bu amaçla Çizim5.2. 'de verilen düzenekten yararlanılır.

142 131 İçerisinde 20 g formik asit veya 10 g oksalik asit bulunan cam bir balona bağlanan huniden yararlanılarak 20 ml sülfürik asit damla damla boşaltılır. Gaz üretiminde oksalik asit kullanılırsa, eşit hacimlerde karbon dioksit ve karbon monoksit meydana gelir. Karbon dioksitin ortamdan ayrılması için, çıkan gaz karışımı bir sodyum hidroksit çözeltisinden geçirilir. Saf hale gelen karbon monoksit ise bir şişede toplanır. H 2 C 2 O 4.2H 2 O + H 2 SO 4 H 2 SO 4. 3H 2 O + CO + CO 2 Çizim 5.2. Oksalik asit kullanılarak laboratuarda karbon monoksit elde edilişi Formik asit kullanıldığında karbon dioksit gazı çıkışı olmayacağından, düzeneğe sodyum hidroksit çözeltisi ilavesi gerekmez. HCOOH + H 2 SO 4 H 2 SO 4. 3H 2 O + CO Laboratuar koşullarında karbon monoksit elde edilmesinde yararlanılan diğer bir yöntem de, karbon dioksit gazının Çizim 5.3. 'de verilen düzenekten yararlanılarak karbon monoksite dönüştürülmesidir.

143 132 Çizim 5.3. Karbon dioksit gazının karbon monoksit gazına dönüştürülmesi Bu amaçla, kalsiyum karbonat üzerine sulandırılmış hidroklorik asit dökülmesi ile elde edilen karbon dioksit gazı, içerisinde odun kömürü bulunan ve alttan kuvvetli bir şekilde ısıtılmakta olan bir demir borudan geçirilir. Bu esnada karbon dioksit gazı karbon monoksit gazına dönüşür. Karbon dioksitin bir kısmı karbon monoksite dönüşmeden ısıtılmış boruyu terk edebilir. Bu gazın karbon monoksitten ayrılabilmesi için yine sisteme bir sodyum hidroksit çözeltisi bağlanır. Karbon monoksit çok zehirli bir gaz olduğundan bu çalışmaların bir çeker ocak altında veya çok iyi havalanabilen bir laboratuarda yapılması gerekir. Karbon monoksit renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır. Suda çok az miktarda çözünür. Mavi bir alevle yanarak karbon dioksite dönüşür. 2 CO + O 2 2 CO 2 Hava içerisinde kolayca yayılabilen karbon monoksit çok zehirli bir gazdır. Hava karışımındaki miktarı % 0,1 oranına ulaştığında 30 dakika içerisinde öldürücü etkiye sahiptir. Renksiz ve kokusuz olduğundan ortamdaki varlığı hissedilemez. Hava içerisinde 10 ppm gibi az miktarlarda bulunuşunda bile insan sağlığını olumsuz yönde etkileyebilmektedir.

144 133 Laboratuarda elde edilen gazın teşhisinde, düzenekte toplanan gaz dar ağızlı bir boru ile dışarı çıkarılırken yakılır. Eğer soluk mavi bir alevle yanıyorsa çıkan gaz karbon monoksittir Kükürtlü Gazlar Kükürtlü gazlar içerisinde hava kirliliğinde en önemli yere sahip olanlar kükürt dioksit, kükürt trioksit ve kükürtlü hidrojen gazlarıdır Kükürt Dioksit, SO 2 Kükürt dioksitin laboratuarda hazırlanmasında iki basit yöntem kullanılabilir. Birinci yöntem, sodyum sülfit üzerine sülfürik asit damlatılması ile kükürt dioksit gazının üretilmesidir. Bu işlemde kullanılabilecek bir düzenek Çizim 5.4. 'de verilmiştir. Geniş bir test tüpü içerisine 10 g sodyum sülfit konularak üzerine damlalar halinde 5 ml sülfürik asit dökülmektedir. Kuvvetli bir reaksiyon sonucunda meydana gelen kükürt dioksit gazı bir cam şişede toplanmaktadır. Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 O + SO 2 Çizim 5.4. Laboratuarda sodyum sülfit kullanılarak kükürt dioksit gazının hazırlanışı

145 134 İkinci yöntem, bakır talaşı üzerine sülfürik asit dökülerek kükürt dioksit üretimidir. Çizim 5.5. de gösterildiği gibi, cam bir balon içerisine konulan 25 g bakır talaşı üzerine derişik sülfürik asit dökülmekte ve bu esnada cam balon alttan hafif bir alevle ısıtılmaktadır. Kimyasal reaksiyon sonunda oluşan gaz bir cam silindirde toplanmaktadır. Bu yöntemde kimyasal reaksiyon iki aşamada tamamlanmaktadır. Birinci aşamada, sülfürik asit, bakırı bakır okside oksitlemekte ve sülfürik asitin kendisi sülfüro asite (SO 2 +H 2 O) indirgenmektedir. İkinci aşamada ise, bakır oksit geri kalan sülfürik asit ile yeniden reaksiyona girmekte ve bakır sülfat ile su meydana gelmektedir. Cu + H 2 SO 4 CuO + H 2 SO 3 (Birinci reaksiyon) CuO + H 2 SO 4 CuSO H 2 O (İkinci reaksiyon) İki aşamada tamamlanan reaksiyon aşağıda gösterildiği gibi birleştirilebilir. Cu + 2H 2 SO 4 CuSO 4 + H 2 O + SO 2 Çizim 5.5. Bakır talaşı ile sülfürik asit reaksiyonu sonucunda kükürt dioksit elde edilişi.

146 135 Kükürt dioksit renksiz, havadan 2,2 kat ağır (molekül ağırlığı 64) ve keskin kokulu bir gazdır. Solunum yoluyla alındığında boğazın arka kısmında hissedilen yakıcı etkisiyle kolayca teşhis edilir. Bu yakıcı etkisi nedeniyle, aynı özelliğe sahip olan hidrojen klorür gazı ile karıştırılabilmektedir. Kükürt dioksit gazı oldukça zehirli bir gazdır. Laboratuarda üretilen kükürt dioksit su içerisinden geçirilirse, su asidik bir özellik alır. Brom krosel yeşili ve metil kırmızısı karışık indikatörü ile başlangıçta yeşil renk veren su, gaz geçirildikten sonra kırmızı bir renk alır. Normal olarak kükürt dioksitin suda çözünmesi sonucunda sülfüroz asit meydana gelmektedir. Bu asit dengesiz bir asit olduğundan, ısıtılması ile kükürt dioksit yeniden serbest hale geçebilmektedir. SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 Kükürt dioksit gazının teşhisinde kullanılabilen bir diğer yöntem, fuksin çözeltisine daldırılarak renklendirilmiş filtre kağıtlarının kullanılmasıdır. Bu şekilde hazırlanan filtre kağıdı gaza maruz bırakıldığında renk kaybolmaktadır. Bunun yanında, kükürt dioksit gazı portakal renkli potasyum dikromat (K 2 Cr 2 O 7 ) çözeltisinden geçirildiğinde çözeltinin rengi yeşile dönmektedir. Bu test, kükürt dioksit için verilen standard bir uygulamadır Kükürt Trioksit, SO 3 Kükürt trioksit gazı, platinin katalizatörlüğü altında, kükürt dioksit ile oksijenin doğrudan doğruya reaksiyonu sonucu elde edilir. 2 SO 2 + O 2 2 SO 3 Bu amaçla Çizim 5.6.'da verilen düzenekten yararlanılır. İçerisinde 2,5 cm derinliğinde derişik sülfürik asit bulunan cam şişeye kükürt dioksit ve oksijen gazları bağlanır. Bu gaz karışımı sülfürik asit içerisinden geçirilerek kurutulur. Yukarıda verilen kimyasal reaksiyon ile kükürt dioksit gazı elde edilir.

147 136 Bu kimyasal reaksiyonun arzu edilen şekilde sonuçlanabilmesi için, kükürt dioksit gazı miktarının oksijen miktarının iki katı olması gerekir. Kurutulmuş gaz karışımı, aleve dayanıklı iki ucu cam yünü ile kapalı içerisinde platinli asbest bulunan cam borudan geçirilir. Meydana gelen beyaz dumanlı kükürt trioksit gazı bir soğutucu içerisinde sıvı halde toplanır. Düzenekte yer alan platinli asbestin hazırlanışında, lif halindeki asbest platin klorür çözeltisine daldırılarak ıslatılır ve daha sonra kuvvetli bir alev altında kurutulur. Soğutucu içerisinde sıvı halde tutulan kükürt trioksit renksizdir. Kaynama noktası 45 C ve erime noktası 15 C dir. Su ile reaksiyona girmesi sonucu sülfürik asit meydana gelir. SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 Çizim 5.6. Platin katalizatörlüğünde kükürt trioksit hazırlanışı Bu reaksiyonun varlığı nedeniyle, düzenek içerisinde kükürt trioksit sülfürik asite dönüşmüş olabilir. Kükürt tri oksit su tarafından kolaylıkla absorbe edilemediğinden sülfürik asit damlacıklarının neden olduğu sisli bir görünün meydana gelebilir. Molekül ağırlığı 80 olan kükürt dioksit gazı havadan 2,7 kat ağırdır.

148 Kükürtlü Hidrojen (hidrojen sülfür) H 2 S Kükürtlü hidrojen veya hidrojen sülfür renksiz, çok zehirli ve bozulmuş yumurta kokusunda bir gazdır. Molekül ağırlığı 34 olan kükürtlü hidrojen havadan 1,18 kat ağırdır. Bu gaz, kükürdün hidrojen gazı eşliğinde 300 C'de ısıtılması ile elde edilebilir. Reaksiyon sıcaklığının istenilen düzeye ulaşmaması halinde herhangi bir reaksiyon görülmez. Laboratuar şartlarında kükürtlü hidrojen gazı elde etmenin en uygun yolu; metal sülfürler üzerine seyreltik asit uygulamasıdır. Bu amaçla kullanılabilecek en uygun metal sülfür ise demir sülfür dür. Çizim 5.7'de gösterildiği gibi, bir düzenek hazırlanarak cam balon içerisine bir miktar demir sülfür (FeS) konulur ve üzerine seyreltik hidroklorik asit veya sülfürik asit dökülür. Her iki asitin kullanılmasıyla da aşağıda verilen kimyasal reaksiyonların sonucunda kükürtlü hidrojen gazı meydana gelir ve bu gaz çıkışı kokusuyla kolaylıkla anlaşılır. FeS + 2 HCl FeCl 2 + H 2 S FeS + H 2 SO 4 FeSO 4 + H 2 S Çizim 5.7. Demir sülfür kullanılarak kükürtlü hidrojen gazının elde edilişi Kurşun asetat çözeltisi emdirilmiş bir filtre kağıdı, gazın depolandığı cam silindirin üzerine kapatılacak olursa, beyaz renkli filtre

149 138 kağıdı kısa süre içerisinde kahverengimsi siyah bir renk alır. Bunun nedeni kağıdın gaz ile temas eden yüzeyinde kurşun sülfür oluşmasıdır. Bu yöntem kükürtlü hidrojen gazı için standard teşhis yöntemi olarak kullanılmaktadır. PbA 2 + H 2 S PbS + 2 HA (A asetat ) Hidrojen sülfür gazı havada mavi bir alevle yanarak kükürt dioksite dönüşür. Kararsız bir gaz olan H 2 S ısıtıldığında kolaylıkla ayrışır. 2 H 2 S + 3 O 2 2 H 2 O + 2 SO 2 H 2 S H 2 + S Hidrojen sülfür, alışılmış sıcaklıklarda, gümüşten daha az aktif olan metaller dışında, bütün metallerle reaksiyona girer. Örnek olarak; hava karışımında çok az miktarda bulunursa gümüş eşya üzerinde kahverengimsi siyah renkte gümüş sülfür tabakasının meydana gelmesine neden olur. Yanabilen bu gazın hava içerisindeki karışımı % 4,5-45,5 oranında olduğu zaman patlayıcıdır. Çok zehirli olan kükürtlü hidrojenin hava karışımı içerisinde müsaade edilebilen en yüksek miktarı 20 ppm dir. Gazın zehirleyici etkisi, önce koku alma sinirlerini felce uğratması ile görülmektedir. Hava içerisindeki miktarı 800 ppm e ulaştığı zaman, merkezi sinir sistemi felcine neden olarak insan ve hayvanların ölümüne sebep olmaktadır. Hidrojen sülfür, su içerisinde çözünerek hidrosülfürik asite dönüşür. Çok zayıf bir asit olan hidrosülfürik asitin iyonizasyonu aşağıdaki gibidir. H 2 S 2 H + + S 5.3. Azotlu Gazlar Bu grupta bulunan gazlar içerisinde etkili olanlar amonyak, azot monoksit ve azot dioksit gazlarıdır. Ancak, bu gruba giren kirletici

150 139 özellikteki azotlu gazların oluşumunda atmosferdeki serbest azotun önemli bir etkisi bulunduğundan azot gazı da ele alınmaktadır. Diğer taraftan, diazot oksit gazının laboratuar şartlarında elde edilme tekniği de açıklanmaktadır Azot, N 2 Deniz seviyesindeki kuru bir havanın karışımında % 78 civarında azot gazı bulunur. Bu gaz doğal olarak gerekli olan bir gazdır ve tek başına hava kirliliğinde herhangi bir etkiye sahip değildir. Ancak, daha önceki bölümlerde belirtildiği gibi, atmosferdeki serbest azotun çeşitli yollarla oksidasyonu sonucu oluşan azot oksitler hava kirlenmesinde oldukça etkilidir. Laboratuarda saf azot elde edilmesinde Çizim 5.8.'de verilen düzenek kullanılabilir. Bu amaçla, düzenekteki cam balon içerisine 15 g sodyum nitrit ve 10 g amonyum klorür karışımı konulur ve cam balon alttan hafif bir alevde ısıtılır. Isı artırılırsa reaksiyonun hızı çok fazla miktarda artmaktadır. Reaksiyonun hızlı olmasından dolayı meydana gelen tehlikeli durumu önlemek amacıyla, cam balon, daha önceden hazır olarak bulundurulan soğuk su küvetine daldırılmalıdır. Çizim 5.8. Laboratuarda saf azot hazırlanışı

151 Amonyak, NH 3 Amonyak renksiz ve keskin kokulu bir gazdır. Hava karışımı içerisindeki miktarı fazla olduğunda zehirleyicidir. Alkali özellikteki bu gaz ph indikatörlerinde bazik karakterli renk verir. Örneğin, kırmızı renkli litmus kağıdını mavi renge dönüştürür. Molekül ağırlığı 17 olan amonyak havadan hafiftir. Su içerisinde fazla miktarda çözünür. Laboratuar şartlarında amonyak gazının hazırlanışı Çizim 5.9'da gösterilmiştir. Ağırlık esasına göre, iki kısım amonyum sülfat ve bir kısım kalsiyum hidroksit kuru olarak bir test tüpüne konulur ve tüp hafif bir şekilde ısıtılır. Bu esnada oluşan amonyak gazı, düzenekteki şişenin içerisinde toplanır. Ca (OH) 2 + (NH 4 ) 2 SO 4 CaSO 4 + H 2 O + 2 NH 3 Amonyak gazının elde edilmesinde amonyum sülfat yerine amonyum klorür kullanılması da mümkündür. Ca (OH) NH 4 Cl Ca Cl H 2 O + 2 NH 3 Çizim 5.9. Laboratuarda amonyak hazırlanışı

152 Diazot Oksit, N 2 O Diazot oksit veya nitrous oksit renksiz, hafif kokulu, soğuk su içerisinde çok fazla çözünen, ancak sıcak suda çözünmeyen bir gazdır. Kolaylıkla sıvılaşan bu gaz, oksijenle birlikte anestezik olarak (protoksit) ameliyatlarda kullanılmaktadır. Azot oksidul olarak da bilinen gaz yanıcı değildir. Ancak yanmakta olan bir maddenin hava içerisindeki yanmasını hızlandırır. Bunun nedeni, ısı aldığı zaman kendisini meydana getiren azot ve oksijene kolaylıkla ayrışması ve ortama bol miktarda oksijen sağlamasıdır. 2 N 2 O 2 N 2 + O 2 Molekül ağırlığı 44 olan diazot oksit gazı güldürücü gaz olarak da bilinir. Havadan 1,5 kat ağırdır. Bu gazın laboratuar şartlarında elde edilmesinde kullanılan düzenek Çizim 5.10'da gösterilmiştir. Düzenekte verilen cam balonun içerisine 5 g amonyum nitrat konulur ve hafif bir alevde ısıtılır. Meydana gelen gaz, soğuk su içerisinde fazlaca çözündüğünden, sıcak sudan geçirilir ve bir şişede toplanır. Cam balonun ısıtılması esnasında dikkatli olunması gerekir. Zira, yüksek sıcaklıklarda nitrous oksit patlayıcı bir reaksiyonla ayrışır. NH 4 NO 3 N 2 O + 2 H 2 O Çizim Laboratuarda diazot oksit elde edilmesi

153 Azot Monoksit, NO Nitrik oksit olarak da bilinen bu gaz, renksiz ve suda az çözünen bir gazdır. Azot monoksit gazının laboratuar şartlarında elde edilmesinde Çizim 5.11'de verilen düzenekten yararlanılır. Düzenekte gösterilen cam balon içerisine 10 g bakır talaşı konularak üzerine 50 ml sulandırılmış (25 ml su + 25 ml derişik asit) nitrik asit boşaltılır. Eğer reaksiyon hızı yeterli görülmezse, cam balon hafif bir alevde ısıtılabilir. Reaksiyon esnasında cam balon içerisinde kahverengi bir gazın meydana geldiği görülür. Ancak toplama şişesinde biriken gaz, renksiz azot monoksittir. Şişenin ağzı açılarak hava ile teması sağlanırsa yeniden kahverengi gaz meydana gelir. Bu gaz azot dioksittir. Görüldüğü gibi, azot monoksit hava ile temas ettiğinde, hava karışımındaki oksijenle reaksiyona girerek azot dioksite yükseltgenmektedir. Bu nedenle şişede oluşan azot monoksit gazını koklayarak kokusu hakkında fikir edinmek mümkün olamamaktadır. Çizim Laboratuar koşullarında azot monoksit hazırlanışı Azot monoksitin hazırlanışındaki kimyasal reaksiyon burada belirtilmeğe çalışıldığından daha karışıktır. Başlangıçta oluşan bakır

154 143 oksit, geri kalan nitrik asit ile yeniden reaksiyona girerek bakır nitrata dönüşür. Dolayısıyla iki aşamalı bir kimyasal reaksiyon meydana gelir. 3 Cu + 2 HNO 3 3 CuO + H 2 O + 2 NO 3 CuO + 6 HNO 3 3 Cu (NO 3 ) H 2 O Bu iki aşamalı reaksiyon bir arada gösterilecek olursa, 3 Cu + 8 HNO 3 3 Cu(NO 3 ) H 2 O + 2 NO eşitliği yazılır. Molekül ağırlığı 30 olan azot monoksit havadan daha ağırdır. Atmosferik oksijenle reaksiyona girerek kahverengi azot dioksite dönüşür. 2 NO + O 2 2 NO Azot Dioksit, NO 2 Azot dioksit; kahverengi, çok zehirli ve klor kokusuna benzer kokulu bir gazdır. Molekül ağırlığı 46 olduğundan havadan 1,6 kat ağırdır. Azot dioksitin en önemli özelliklerinden biri renginin sıcaklık ile değişmesidir. Sıcak ortamlarda koyu kahverengi olan gaz, ortamın soğutulması ile sarı bir renge dönüşür. Bu renk farklılığı, sıcaklığın etkisiyle molekül yapısındaki dizilişin değişmesi sonucu meydana gelmektedir. Genel olarak ortam sıcaklığının 140 o C olması halinde kahverengi olan azot dioksit, ortam sıcaklığı 0 o C ye düşünce sarı olmaktadır. Bu iki sıcaklık arasındaki ortamlarda NO 2 ve N 2 O 4, karışımı şeklinde bulunmaktadır. N 2 O 4 2 NO 2 (Soluk Sarı) (Kahverengi) Azot dioksit gazının laboratuarda hazırlanmasında genel olarak kurşun nitrat kullanılmaktadır. Bir test tüpüne konulan 5 g kurşun nitrat orta derecede bir alevde ısıtılır. Çıkan gaz azot dioksittir. Bu gaz bir tüp içerisinde biriktirilebildiği gibi, soğutucudan geçirilerek sıvı hale de

155 144 dönüştürülebilir. Elde edilen sıvı açık sarı renklidir. Bu kimyasal reaksiyon sonucu meydana gelen oksijen su içerisinden geçirilerek toplanabilir. Eğer azot dioksit gaz olarak gerekiyorsa bir miktar sıvı azot dioksit başka bir tüpü aktarılarak gaz haline geçmesi sağlanabilir. Azot dioksit elde edilmesi ile ilgili düzenek Çizim 5.12'de verilmiştir. 2 Pb(NO 3 ) 2 2 PbO + 4 NO 2 + O 2 Azot dioksit asidik bir özelliğe sahiptir. Suda çözünürken reaksiyona girer. Eğer su soğuk ise nitrik ve nitrous asitlerin karışımı bir asit meydana gelir. H 2 O + 2 NO 2 HNO 3 + HNO 2 Eğer su normal oda sıcaklığında ise, dengesiz olan nitrous asit oluşmaz, nitrik asit ve azot monoksit meydana gelir. H 2 O + 3 NO 2 2 HNO 3 + NO Çizim Laboratuarda azot dioksit gazının hazırlanışı Bu özelliği nedeniyle azot dioksit gazı sağlık yününden çok zararlıdır. Solunum yolu ile alındığında akciğerlerde nitrik asitin meydana gelmesine ve ciğer dokusunun tahriş olmasına neden olur.

156 145 4 NO H 2 O + O 2 4 HNO 3 Azot oksit gazının tanınmasında iyotlu nişasta kağıdı kullanılır Diğer Gazlar Hava kirlenmesinde etkili olan diğer gazlar klor, hidrojen klorür, hidrojen flüorür ve ozon gibi gazlardır Klor, Cl 2 Molekül ağırlığı 71 olan klor havadan 2,5 kat ağır, zehirli, yeşilimsi sarı renkli ve keskin kokulu bir gazdır. Basınç altında kolaylıkla sıvılaştırılabilen klor, çelik silindirlerde depo edilmekte veya taşınmaktadır. Bakterileri etkilemesi nedeniyle içme sularının dezenfekte edilmesinde oldukça yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Çok zehirli olan klor ile çalışılırken özel gaz maskelerinin kullanılması gerekmektedir. Hava içerisindeki çok az miktardaki klor dahi boğaz tahrişine, sürekli ve kuvvetli öksürüğe neden olmaktadır. Klor gazının laboratuar şartlarında hazırlanmasında yararlanılabilecek iki yöntem vardır. Bunlardan biricisi, mangan dioksit üzerine hidroklorik asit dökülerek klor gazı elde edilmesidir. Bu yöntemle ilgili düzenek Çizim 5.13.'de gösterilmiştir. Bu amaçla 5 g mangan dioksit üzerine 10 ml derişik hidroklorik asit dökülür, reaksiyon hızını artırmak için cam balon hafif bir alevde ısıtılabilir. Meydana gelen gaz, önce sudan geçirilerek hidrojen klorür gazı tutulur. Daha sonra klor gazı derişik sülfürik asitten geçirilerek kurutulur ve depo edilir. Klor gazı çok zehirli olduğundan bu çalışmanın bir çeker ocak altında yapılması gerekir. MnO HCl MnCl H 2 O + Cl 2 Laboratuarda klor elde edilmesinde kullanılabilecek ikinci yöntem, potasyum permanganat üzerine hidroklorik asit dökülmesidir. Bu yöntemle ilgili düzenek Çizim 5.14.'de verilmiştir. 2 KMnO HC1 2 KCl + 2 MnCl H 2 O + 5 Cl 2

157 146 Klor oldukça fazla reaktif bir gazdır. Altın ve platin dahil bütün metallerle ve oksijen, azot, karbon dışında, bütün metal olmayan elementlerle reaksiyona girer. Örnek olarak sodyum ile reaksiyona girerek parlak bir alevle yanar. 2 Na + Cl 2 2 NaCl Isıtılmış bir demir parçası klor içerisinde yanarak kahverengi demir klorüre dönüşür. Benzer şekilde, metal haldeki bakır, klor ile reaksiyona girerek bakır klorürü meydana getirir. 2 Fe + Cl 2 2 FeCl 3 Cu + Cl 2 CuCl 2 Klor, güneş ışığı altında hidrojenle de reaksiyona girer. Klor ve hidrojen gazları eşit miktarda karıştırılarak bir araya getirilirse normal oda sıcaklığında yavaş ve sessiz bir şekilde birleşirler. Bu gaz karışımı yoğun bir güneş ışığına maruz bırakılacak olursa reaksiyon kuvvetli bir patlama ile sonuçlanır. H 2 + Cl 2 2 HCl Çizim Mangan dioksit kullanılarak laboratuarda klor hazırlanışı

158 147 Çizim Potasyum permanganat kullanılarak laboratuarda klor hazırlanışı Klor suda çözünür ve aynı zamanda su ile reaksiyona girer. Bu reaksiyonun sonucunda önemli bir renk ağartıcı ve dengesiz olan hipoklorür asiti (HOCl) meydana gelir Hidrojen Klorür, HCl Hidrojen klorür gazı gerek laboratuar ve gerekse endüstride klorür tuzlarının derişik sülfürik asitle reaksiyonu sonucu elde edilir. Çizim 5.15.'de gösterilen düzeneğin kullanılmasıyla, 10 g sodyum klorür üzerine damla damla 5 ml derişik sülfürik asit dökülür. Çıkan gaz doğrudan doğruya bir şişe içerisinde toplanabildiği gibi, bir başka şişedeki sülfürik asitten geçirilerek kurutulduktan sonra da toplanabilir. Bu ikinci durumda meydana gelen kabarmalardan gazın çıkış hızı da izlenebilir. Bu reaksiyon iki aşamada tamamlanır. İlk olarak meydana gelen sodyum bisülfat ikinci aşamada yeniden sodyum klorür ile reaksiyona girerek daha fazla gaz çıkışı sağlar. İkinci reaksiyon çoğu kez laboratuar şartlarında gerçekleştirilemez. Bu ikinci reaksiyonun meydana gelmesi için yüksek derecede ısıtılması gerekir.

159 148 Çizim Laboratuarda hidrojen klorür hazırlanışı NaCl + H 2 SO 4 NaHSO 4 + HCl NaCl + NaHSO 4 Na 2 SO 4 + HCl Molekül ağırlığı 36,5 olan hidrojen klorür havadan daha ağırdır. Renksiz olan gaz, boğucu ve asit özelliklidir. Amonyak ile reaksiyona girdiğinde beyaz renkli bir duman meydana gelir. HCl + NH 3 NH 4 Cl Hidrojen klorür hava içerisinde yanmadığı gibi, yanmayı da hızlandırıcı bir özelliği yoktur. Su içerisinde çok fazla miktarda çözünür ve hidroklorik asite dönüşür. Doygun durumdaki asit çözeltisinde, ağırlık olarak takriben % 40 oranında hidrojen klorür bulunur. Derişik hidroklorik asitteki HCl oranı % 35'dir Hidrojen Flüorür, HF Bütün metaller flüorin tarafından etkilenir. Çelik, flüorin

160 149 tarafından etkilendiğinde yüzeyinde demir flüorür meydana gelir ve daha sonraki etkilenmelere karşı çeliği korur. Bu nedenle flüorin gazının depolanmasında çelik silindirler kullanılmaktadır. Flüorürlü bileşiklerin tümü zehirlidir. Örnek olarak, sodyum flüorür böcek öldürücü (insektisid) olarak kullanılır. Flüorürler içerisinde en önemlisi hidrojen flüorürdür. Hidrojen flüorür, fluospar (kalsiyum flüorür) ile derişik sülfürik asitin reaksiyonu sonucu elde edilir. CaF 2 + H 2 SO 4 CaSO HF Hidrojen flüorür camı ve porseleni etkilediğinden bu reaksiyon için kurşun bir küvet kullanılır. Camın ana maddesi olan silika (SiO 2 ) ve silikatlar (örnek olarak sodyum silikat Na 2 SiO 3 ) hidrojen flüorür ile reaksiyona girer. Bu reaksiyonlarla meydana selen silikon tetrafluorür gaz ve sodyum flüorür ise suda çözünebilen bir tuzdur. Camın yapısındaki maddelerin hidrojen flüorürden etkilenmesinden yararlanılarak cam üzerine işleme yapılır. SiO HF 2 H 2 O + SiF 4 Na 2 SiO HF 2 NaF + 3 H 2 O + SiF 4 Bu nedenle hidrofluorik asitin depolanmasında ve taşınmasında plastik kaplar kullanılmaktadır Ozon, O 3 Karakteristik bir kokuya sahip olan ozon havadan ağırdır. Ozon, oksijenin oksitlenmesi ile elde edilebilir. Ancak laboratuar şartlarında hazırlanması bu amaçla yapılmış bir ozon üretecinin mevcudiyetinde mümkündür. Bu amaçla, cam bir tüp üzerine sarılan bir direnç teline voltluk bir elektrik akımını uygulamak suretiyle, tüpün bir ucundan verilen saf oksijenin ozona yükseltgenmesi sağlanabilir. 3 O 2 + enerji 2 O 3

161 150 Ozon un tanınmasında mangan klorür çözeltisine daldırılmış filtre kağıdı kullanılır. Ozon un varlığında kağıdın rengi kahverengine döner. Fazla konsantrasyondaki ozon zehirli mavi bir gazdır. Ancak laboratuarda hazırlanışında zehirleyici seviyeye yükselmez ve renksizdir. Su içerisindeki çözünürlüğü oksijenden çok fazladır. Kuvvetli bir oksitleyici olan ozon içme sularının dezenfeksiyonunda kullanılmaktadır. Isıtıldığı zaman kolaylıkla oksijene dönüşmektedir. O 3 O 2 + O Ozon, hidrojen peroksit gibi, koyu renkli kurşun sülfürü beyaz renkli kurşun sülfüre dönüştürür. PbS + 4 O 3 PbSO O 2 Laboratuarda elde edilme yolları, tanınmaları ve özellikleri verilen gazların diğer bazı özellikleri toplu olarak Çizelge 5.1.'de verilmiştir. Bu çizelgenin incelenmesiyle görüleceği gibi, gazların sudaki çözünürlükleri farklı olduğu gibi, çözündükleri suyun sıcaklığına da bağlı olarak değişmektedir. Genel bir kural olarak suyun sıcaklığı arttıkça gazların çözünürlüğü azalmaktadır. Herhangi bir kaynaktan atmosfere yayılan kirletici gazların giderilmesi bölümünde de görüleceği gibi, gazların sudaki çözünürlükleri giderilmelerinde gerekli olan sistemlerin planlanmasında önemli bir role sahiptir. Diğer taraftan, hava içerisinde kolaylıkla yayılan, havanın yoğunluğuna yakın yoğunluktaki gazlar, örneğin karbon monoksit kapalı ortam zehirlenmelerinde önemlidir. Durgun hava koşullarında, soba veya şofben bacalarının yeterince çekmemesi sonucu, karbon monoksit gazı kapalı ortam havasına karışır, giderek miktarı artar ve öldürücü derişime yükselir. Her yıl çok sayıda insan bu nedenle yaşamını kaybetmektedir. Diğer taraftan, havadan daha ağır olan gazlar, kapalı ortamlarda yükselmeden tabana yakın bir yükseklikte birikir. Klor ve kükürtlü hidrojen gazlarının etkisi bu şekilde görülmektedir. Gazların diğer bir özelliği de, atmosferik ortamda, güneş ışınlarının etkisine bağlı olarak reaksiyonlarındaki artıştır. Ayrıca, atmosferik ortamda, suda kolaylıkla çözünen asidik gazlar asit yağışlarının oluşumunu sağlar. Ya da asit damlacıkları halinde atmosferde asılı olarak kalır. Havanın soğuması ile

162 151 yoğunlaşır. Atmosferdeki karbon dioksit gazının temiz bir hava karışımındaki miktarı, basınç ve sıcaklığa bağlı olarak değişmekle birlikte, 350 ppm dolayındadır. Bu miktardaki gaz yağmurda çözündüğünde, zayıf bir asit olan karbonik asit (H 2 CO 3 ) meydana getirir, bu yağışın ph sı 5,6 dolayındadır. Yani zayıf bir asit reaksiyonu gösterir. Bu durum normaldir. Ancak herhangi bir yağışın ph değerinin altına düşmesi onun asit yağış olduğunu gösterir. Bu durum havanın karışımında fazla miktarda kükürt dioksit veya azot oksitlerin bulunduğuna işaret eder. Çizelge 5.1. Hava kirliliğinde etkili olan bazı gazların özellikleri Kimyasal Sembolü Mol.Ağr. Yoğunluğu g/l Özgül Ağırlığı Sudaki Çözünürlüğü g/100 ml CO 2 44,00 1,800 1,519 0,35 (0 o C); 1,15 (25 o C) CO 28,01 1,146 0,967 3,5 ml (0 o C); 2,3 ml (20 o C) SO 2 64,06 2,620 2,211 22,8 (0 o C); 0,58 (90 o C) SO 3 80,06 3,275 2,763 Çok Fazla H 2 S 34,08 1,394 1, ml (0 o C); 186 ml(40 o C) NH 3 17,03 0,696 0,588 89,9 (0 o C); 7,4 (100 o C) NO 30,01 1,227 1,036 7,34 ml (0 o C); 2,37 ml (60 o C) NO 2 46,01 1,882 1,588 Çözünür Cl 2 70,91 2,900 2, ml (10 o C);177 ml (30 o C) HCl 36,46 1,491 1,258 82,3 (0 o C); 56,1 (60 o C) HF 20,01 0,818 0,691 Çok Fazla O 3 48,00 1,963 1, ml (0 o C) Hava 28,96 1,185 1,000 Not: 25 o C ve 760 mm Hg atmosfer basıncındaki standard şartlara göre verilmiştir. Standard şartlardaki havanın yoğunluğu esas alınmıştır.

163 BÖLÜM HAVA KİRLİLİĞİNİN ETKİLERİ Hava kirliliğinin çevresel etkisi oldukça değişkendir. Bu değişkenlik; kirletici kaynağın özelliklerine, kirletici maddelerin cins ve miktarına, taşıyıcı ortama ve alıcı ortamın özelliklerine bağlıdır. Herhangi bir kirletici kaynaktan atmosfere salınan, gaz, sıvı ve katı haldeki kirletici maddelerin çevresel etkisi birincil kirleticilerin ikincil veya üçüncül kirleticilere dönüşmesiyle de yakından ilgilidir. Alıcı ortamlar esas alınarak bir değerlendirme yapılacak olursa, hava kirliliği, kirletici kaynağın yakın çevresinden başlayarak, birkaç yüz metre

164 153 uzaklıktan yüzlerce kilometre uzaklığa kadar canlı ve cansız varlıkları etkilemektedir. Herhangi bir kirletici kaynaktan atmosfere salınan kirletici maddelerin derişimi kaynaktan uzaklaştıkça seyrelerek azalmasına ve zarar verebilecek eşik düzeyin altına inmesine karşın, atmosfer ve meteorolojik koşullara bağlı olarak kaynaktan çok uzak mesafelerde de zararlı etkilerini sürdürebilmektedir (Çizim 6.1. ve Çizim 6.2.). Bu nedenle hava kirliliği yerel, bölgesel, ulusal ve uluslararası boyutta çevresel etkiye sahiptir. Genel olarak hava kirliliğinin çevresel etkisini; insan sağlığı ve refahına etkisi, bitkilere ve hayvanlara etkisi, malzeme ve yapılar üzerindeki etkisi, atmosfer, toprak ve su kaynakları üzerindeki etkisi başlıklarında toplayabiliriz. Çizim 6.1. Normal hava koşullarında hava kirletici maddeler salındıkları kaynaktan itibaren seyrelerek yayılmaya devam eder 6.1. İnsan Sağlığına ve Yaşam Kalitesine Etkisi Hava kirliliğinin insan sağlığı üzerindeki etkisi vücudun hava ile temasta olduğu organları ile başlamakta, hemen hemen insanın tüm organlarını ve ruhsal sağlığını etkilemektedir. Öncelikle, ciltle temas eden kirletici maddeler fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerine bağlı olarak cildi etkilemekte ve ciltle ilişkili sağlık sorunlara neden olmaktadır. Ciltte tahriş, kaşıntı ile başlayan etki

165 154 kirleticilerin cins ve miktarı yanında maruz kalınan süreye bağlı olarak giderek artmaktadır. Yine hava ile temasta bulunan saçlar hava kirliliğinden fazlaca etkilenmektedir. Gözlerde tahriş, yanma, kaşıntı ve göz sulanması kirletici maddelerin genel etkileri arasındadır. Cilt, saç ve gözler üzerinde özellikle asidik özellikli gazlar daha etkilidir. Çizim 6.2. Belirli bir rüzgar hızı etkisinde baca dumanı içindeki gaz ve parçacıkların dağılım (Stern, 1962). Solunum sistemi hava kirliliğinden doğrudan etkilenmektedir. Ağız ve burun yolu ile alınan havanın karışımına girmiş olan kirletici maddelerin solunum yolu üzerindeki tahriş edici etkisi hastalık yapıcı mikroorganizmaların vücuda kolaylıkla yerleşmesine yardımcı olmaktadır. Hava kirliliğinin solunum yolu ile insan sağlığı üzerindeki etkisinin daha iyi anlayabilmek için solunum sisteminin gözden geçirilmesi gerekmektedir. Solunum iki anlamda kullanılabilir. Birincisi, hücre kapsamında, hücresel oksidatif metabolizma anlamındadır. İkincisi, organizma kapsamında, gaz değişim yüzeylerinin, yani akciğerlerin atmosfer havası ile havalanması demektir. Solunum sistemi, dolaşım sisteminin atmosferle olan bağlantısını sağlar. Solunum hastalıkları genellikle, soluk havasının ya sigara dumanı ya da kirli hava ile kirlenmesinden kaynaklanır. Solunum sistemi burun, ağız, farinks (yutak), larinks (gırtlak), trakea (soluk borusu), bronşlar, bronsioller ve alveollerden oluşur (Çizim

166 ). Trakeadan sonra ilk dallanan yapılara bronşlar, broşlardan sonraki daha dar çaplı yapılara da bronsioller denilmektedir. Bronşlar, bronsioller ve terminal bronsiollerde gaz alışverişi olmaz, bu kanallar anatomik ölü boşluk olarak adlandırılır. Anatomik ölü boşlukta bulunan hava hacmi 150 ml dir. Gaz değişimi yapılan alanlar ise respiratuvar bronsiol, duktus alveolaris ve alveol keseleridir. Anatomik ölü boşluk nedeni ile her bir solunum ile akciğerlere alınan 500 ml havanın 350 ml sinde gaz değişimi yapılır. Gerek akciğerlerde gerekse hücre düzeyinde gaz alışverişi diffüzyon yolu ile olmaktadır. Bu diffüzyon pasif bir olaydır, yani gazlar derişim farkları doğrultusunda diffüzyona uğrar. Bir sıvıda çözünmüş olan gazın derişimi o gazın kısmi basıncı ile ifade edilir. Gazın kısmi basıncı büyüdükçe, derişimi de artmaktadır. Akciğerlere gelen venöz kanda, alveol içindeki atmosfer havasına oranla, CO 2 basıncı daha yüksek, O 2 basıncı ise daha düşüktür. Bu nedenle, CO 2 alveol içine verilirken, O 2 de kana geçer. Kanda oksijenin % 97 si eritrositler içinde hemoglobine bağlı olarak taşınır, geri kalan % 3 ise plazmada fiziksel olarak çözünmüş halde taşınmaktadır. Karbon dioksit ise 4 şekilde taşınır. % 70 oranında plazmada HCO - 3 iyonu seklinde taşınır. Hücrelerde oluşan CO 2, kana geçtiği zaman eritrositler içine alınır. Eritrositler içinde CO 2, karbonik anhidraz enziminin etkisiyle H 2 O ile birleşir. CO 2 + H 2 O HCO H + Yukarıdaki reaksiyonda ortaya çıkan hidrojen iyonları hemoglobin molekülüne bağlanır, bikarbonat iyonları ise eritrositlerden plazmaya çıkar ve akciğerlere kadar plazmada gelir. Kan akciğerlere gelince, bikarbonat iyonlarının eritrositler içine girmesi ile reaksiyon tersine döner, sonuçta su ve karbon dioksit oluşur ve solunum yoluyla dışarı atılır. Karbon dioksitin % 70 i bu yolla taşınır. Karbon dioksitin bir kısmı doğrudan hemoglobin molekülüne bağlanarak taşınır. Çok az bir kısmı plazmada fiziksel olarak çözünmüş halde taşınır. Az bir kısmı da plazma proteinleri ile karboamino bileşikleri oluşturarak taşınır. Solunum sisteminin fonksiyonları; oksijen temin etmek, karbon dioksiti atmak, kanın hidrojen iyonu derişimini (ph sını) düzenlemek, konuşmak için gerekli sesleri üretmek, mikroplara karşı vücudu savunmak, kan pıhtısını tutmak ve eritmek olarak sıralanmaktadır.

167 156 Solunum sisteminin kapsamında, sağ ve sol olmak üzere iki akciğer vardır. Akciğerler esas olarak alveol denilen içi hava dolu küçük keseciklerden oluşur. Alveol kanla, atmosfer havasının gaz değiştirdikleri yerdir ve her bir akciğerde yaklaşık 150 milyon alveol vardır. Havayolu dış ortamla alveol arasında havanın geçtiği tüm tüplere verilen isimdir. Inspirasyon soluk alma demektir ve solunum sırasında dış ortamdan, havanın havayolları aracılığı ile alveollere hareket etmesidir. Ekspirasyon ise soluk verme demektir ve havanın alveollerden dış ortama, yine havayolu aracılığı ile verilmesi demektir. Soluk alıp verme sırasında, 1 dakikada yaklaşık 4 litre hava alveollere girip çıkarken, alveollerin çevresindeki kılcal damarlardan ise 1 dakikada 5 litre kan geçer. Ağır egzersiz sırasında hava akışı kat artabilirken, kan akımı da 5-6 kat artabilir. Her zaman için alveole giren hava ile alveol çevresindeki kılcal damarlar içindeki kan birbiriyle orantılı olmalıdır. Alveoler hava ile kılcal damarlardaki kan birbirinden çok ince bir zar ile ayrılmıştır, bu zar oksijen ve karbondioksitin diffüze olmasına olanak tanır. Soluk alma sırasında, hava ya ağızdan ya da burundan farenkse geçer, farenks hem yiyecekler hem de hava için ortak bir geçiş yoludur. Farinks iki tüpe ayrılır, birisi özafagustur (yemek borusu) ki buradan yiyecekler mideye geçer, diğeri ise larinks dir ki, bu havayolunun bir parçasıdır. Ses telleri larinkste bulunur, geçen havanın bu telleri titretmesi ile ses oluşur. Larinks trakea denilen uzun bir tüpe açılır. Trakeada iki bronşa dallanır. Bir bronş sağ akciğere bir bronş da sol akciğere girer. Trakea ve bronşların duvarları kartilaj denilen kıkırdak dokusu içerir ve kartilaj bu yapılara esneklik ve dayanıklılık verir. Akciğerler içerisinde bronşların dallanması devam eder, her bir dallanma daha dar, daha kısa ve daha çok sayıda tüp oluşması ile sonuçlanır. Bu dallanmalar sırasında kartilaj içermeyen ilk dallanmalardaki tüplere bronsiyol denir. Alveoller, respiratuvar bronsiyollerden itibaren görülmeye başlar. Havayolları larinksten itibaren iletici kısım ve respiratuvar kısım olarak iki bölüme ayrılır. İletici kısımda hiç alveol olmadığı için bu kısımda gaz değişimi olmaz. Respiratuvar kısım ise respiratuvar bronsiollerden itibaren başlar. Bu kısımda gaz değişimi olur. Farinksten, respiratuvar bronsiollerin sonuna kadar tüm havayolu boyunca, epitelyal yüzeyler silya içerir. Tüm havayolu boyuna ayrıca mukus salgılayan epitel hücreleri ile çeşitli bezler bulunur. Silyalar sürekli olarak farinkse doğru hareket halindedir.

168 157 Bu yapı mukustan yapılmış bir yürüyen merdivene benzetilebilir. Bu yürüyen merdiven sayesinde solunum havasındaki toz mukusa yapışır ve yavaş ama sürekli hareket halindeki silya hareketleriyle farinkse doğru iletilir ve farinkse varınca, burada yutulur. Bu mukus yürüyen merdiveni akciğerleri temiz tutmak için çok önemlidir. Silyer aktivite zararlı pek çok etkenle inhibe edilebilir. Çizim 6.3. İnsana ait solunum sistemi

169 158 Örneğin sigara içmek silyaları saatlerce immobilize eder. Silyer aktivitenin azalması akciğer enfeksiyonu ile ya da atılamayan mukusun havayolunu tıkamasıyla sonuçlanabilir. İkinci koruma mekanizması fagositlerdir. Tüm havayolu ve alveoller boyunca bulunan fagositler solunumla alınan küçük parçacıkları ve bakterileri fagosite ederek bunların öteki akciğer hücrelerine ya da kan dolaşımına geçmesini önlerler. Alveoller küçük, içi hava dolu keseciklerdir. Alveol duvarının havaya bakan iç yüzleri yalnızca bir hücre kalınlığındadır. Bu iç yüzey epitel hücreleri tarafından bir sıra olarak oluşturulmuştur. Alveollerin duvarları aynı zamanda kılcal damarları da içerir. Kılcal (kapiller) damarların endotel hücreleri, alveol endotel hücrelerinden çok az bir interstisiyel sıvı ve bir bazal membranla ayrılmıştır. Sonuç olarak kılcal damarlardaki kan, alveollerdeki havadan yalnızca 0,2 mm kalınlığında bir bariyerle ayrılmıştır. Ortalama bir eritrositin çapının 7 mm olduğunu düşünürsek, 0,2 mm lik bir bariyerin ne kadar ince olduğu çok açıktır. Kılcal damarlar ile temas eden alveol yüzeyinin toplam alanı 75 m 2 dir ki bu bir tenis kortunun alanına eşittir, ya da bir diğer deyişle, vücut dış yüzeyinin 80 katıdır. Bu kadar ince ve büyük bir alan olması dolayısıyla oksijen ve karbon dioksit büyük miktarlarda hızlıca değişmektedir. Hava karışımı içerisinde CO bulunması halinde, hemoglobinin bileşiminde bulunan demir, oksijen yerine 210 kat daha fazla olarak CO i tercih etmekte ve kanda karboksihemoglobin (COHb) oluşumuna yol açarak kanın oksijen taşıma kapasitesini azaltmaktadır. COHb oluşumu havadaki CO miktarına ve maruz kalma süresine bağlı olarak değişmektedir (Çizim 6.4.). Çizim 6.5. de de görüldüğü gibi, baş ağrısı ve mide bulantısı ile başlayan karbon monoksitin etkisi koma haline ve ölüme kadar götürmektedir. Karbon monoksit gazının renksiz ve kokusuz olması nedeniyle farkına varılamayışı ölümleri artırmaktadır. Çoğu kış aylarında, yetersiz havalandırma ve bilinçsizlik nedeniyle soba ve şofben kullanımına bağlı olarak karbon monoksit zehirlenmelerine sıklıkla rastlanmaktadır. Hava kirliliğinin insan sağlığı üzerindeki etkisini konu alan çok sayıda bilimsel araştırma ve yayın yapılmıştır. Bu çalışmaların sonuçlarına göre, hava kirliliğinden en fazla etkilenenler, bebekler, çocuklar ve yaşlı insanlardır. Özellikle solunum yolu ve kalp hastası olan insanlarda hava kirliliğinin etkisi daha fazla görülmektedir. Sigara

170 159 alışkanlığı dış ortam hava kirliliğinin insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkisini daha da artırmaktadır. Çizim 6.4. Karbon monoksit derişimi ve maruz kalma süresinin karboksihemoglobin oluşumuna etkisi (USDHEW, 1970) İnsan sağlığının bozulması ruhsal sağlığını da önemli ölçüde etkilemekte, tedavi giderleri ekonomik durumu sarsmakta ve ayrıca hastalık durumu iş ve iş gücü kayıplarına yol açmaktadır. Dış ortam hava kirliliğinde olduğu gibi kapalı ortamlardaki hava kirliliği de insan sağlığını etkilemektedir. Bu nedenle kapalı ortamlarda da hava kalitesinin korunması ve geliştirilmesi önem taşımaktadır.

171 160 Çizim 6.5. Değişik derişimlerdeki karbon monoksite maruz kalma süresinin insan sağlığına etkisi (Seinfeld, 1975). 6.2 Bitkiler ve Hayvanlar Üzerindeki Etkisi Hava kirliliğinin tarımsal üretimdeki bitkisel ve hayvansal canlılar üzerindeki etkisi yanında, yaban ortamlardaki bitkiler ve hayvanlar üzerindeki etkisi de önemlidir. Bu nedenle olumsuz etkiler ekonomik olduğu kadar ekolojik olarak da önemlidir. Küresel boyutta biyolojik çeşitliliğin ve zenginliğin azalması üzerindeki değişik kaynaklı olumsuz etki giderek artarken, hava kirliliğinin de önemli boyutta etkisinin olduğunu vurgulamak gerekmektedir. Sera gazlarının neden olduğu iklim değişiklikleri, ozon tabakasındaki ozon derişimini azaltan gazların etkisi ile yeryüzüne daha fazla mor ötesi ışının ulaşması, kirletici gazların, sıvı ve katı formlardaki parçacıkların doğrudan etkileri, asit yağışlar doğal yaşam ortamlarında olduğu kadar insan yönetimindeki bitkisel ve hayvansal üretimi etkilemektedir.

172 161 Bitkiler ve hayvansal yaşam üzerindeki olumsuz etkiler bu canlıların beslenme düzenlerinin bozulması ve yaşam ortamlarındaki alışılmış sürecin değişimi ile yakından ilgilidir. Örneğin, asit yağışların etkisi ile bitki besin elementleri yıkanmış olan verimsiz toprakta bitkisel yaşam gerilemekte ve hatta yok olmaktadır. Yine asit yağışların etkisi ile kurumuş ağaçlardan oluşan bir ormanlık alanda hayvansal yaşamın sağlıklı olmasını düşünmek mümkün değildir. Hava kirletici maddeler bitki dokuları üzerine ıslak veya kuru olarak çökelebildikleri gibi, dokulara gaz alış verişi yolu ile girebilmektedir. Bitkiler, alt ve üst yüzeylerindeki gözenekler (stomat) yolu ile gaz alış verişi yaparlar. Solunum için oksijen ve fotosentez için karbon dioksit alımı ile birlikte solunum sonucu oluşan karbon dioksit atımı bu yolla olmaktadır (Çizim 6.6.). Aynı yol gaz halindeki kirletici maddeler için de açık olduğundan kirleticiler bu yolla bitki dokusuna girebilmektedir. C 6 H 12 O O 2 6 H 2 O + 6 CO 2 (Solunum) 6 CO H 2 O C 6 H 12 O O 2 (Fotosentez) Yaprak dokusu içerisine giren gaz halindeki kirleticiler dokudaki su ile reaksiyona girerek asit damlacıklarını oluşturmaktadır. Doğrudan doğruya katı parçacıkların bir bölümü gözenekleri tıkarken, suda çözünebilenler sıvı haldeki kirleticiler gözeneklerden girebilmektedir. Kirletici maddelerin bitkiler üzerindeki zararlı etkisi kirleticinin cins ve miktarı ile maruz kalma süresine bağlı olarak değişmektedir. Çizim 6.7. de fotokimyasal sisin (smog) bitki yaprağı üzerindeki etkisi görülmektedir. Gözeneklerden yaprak içerisindeki hava boşluklarına giren kirleticiler sünger parankima hücrelerine zarar vermekte, bunun sonuca olarak yaprak özelliğini ve işlevini kaybetmektedir. Çizim 6.8. de, hava karışımı içerisine girmiş bulunan kükürt dioksit gazının hem geniş yaprak ve hem de iğne yapraktaki etkisi verilmiştir. Olumsuz etki palisat ve sünger parankima hücrelerinde görülmektedir. Yaprakta klorofil oluşumu da engellenmektedir.

173 162 Daha çok endüstriyel üretimden kaynaklanan hidrojen flüorür, kaynak çevresindeki bitkiler üzerinde olumsuz etkiye sahiptir. Çizim 6.9. da bu gazın yaprak dokusu üzerimdeki etkisi görülmektedir. Hava karışımında ozon miktarının artışına bağlı olarak, daha çok kent içerisindeki yeşil alanlarda bulunan yeşil bitkiler zarar görmektedir. Yaprak dokusunun bozulması ile yaprak üzerinde kuru ölü noktalar dikkati çekmektedir (Çizim 6.10.). Çizim 6.6. Normal bir yaprak ve kesiti (Stern, 1962)

174 163 Çizim 6.7. Fotokimyasal sisin bitki yaprakları üzerindeki etkisi (Stern, 1962) Çizim 6.8. Kükürt dioksitin bitki yaprakları üzerindeki etkisi (Stern, 1962)

175 164 Çizim 6.9. Flüorürün bitki yaprakları üzerindeki etkisi (Stern, 1962) Çizim Ozonun bitki yaprakları üzerindeki etkisi (Stern, 1962)

176 165 Hava kirletici maddelerin bitkiler üzerindeki etkisi daha belirgin olarak Foto 6.1., Foto 6.2., Foto 6.3. ve Foto 6.4. de verilmiştir. Bu fotoğraflarda da görüldüğü gibi, hava kirletici maddeler bitkileri olumsuz yönde etkileyerek ekonomik ve ekolojik kayıplara neden olmaktadır (Kırımhan, 1978). Hava kirliliği, özellikle biyolojik çeşitlilik üzerindeki baskısı ile yabanıl yaşamı da etkilemekte, türlerin azalmasına ve hatta yok olmasına yol açmaktadır. Foto 6.1. Patates yaprağı üzerinde ozonun zararlı etkisi görülmektedir. Yaprakların üst ve alt yüzeylerinde kahverengi ölü noktalar vardır.

177 166 Foto 6.2. Ozon gazının pamuk bitkisinin yaprağındaki etkisi, kızarıklıklar ve kırmız renkli kuru noktalar halinde görülmektedir Foto 6.3. Ozon gazının çam ağaçlarının yaprakları üzerindeki etkisi. yaprak uçlarda kuruma ve genelde renksizleşme halinde görülmektedir

178 167 Foto 6.4. Solda normal bir çam ağacı ve sağda kükürt dioksit gazından etkilenmiş bir çam ağacı görülmektedir Otlak ve çayırlıklardaki bitkilerde ağır metal birikimleri bitkilerin gelişmesi üzerinde etkili olduğu gibi, gıda zinciri kapsamında bu bitkileri yiyerek beslenen hayvanların sağlığını da olumsuz yönde etkilemektedir. Bunun tipik örneği olarak kurşun gösterilebilir. Özellikle benzine katılan kurşun bileşiklerinin kurşun oksitler halinde egzoz gazları arasında dışarı atılması ile yol kenarlarında toprakta ve bitkilerde kurşun birikimi oldukça yaygın olarak görülür. Diğer taraftan, alüminyum ve gübre fabrikalarının çevresindeki otlaklarda, toprakta ve bitki bünyesinde biriken flüorürlü bileşikler hayvanların iskelet sistemi üzerinde tahrip edici etkiye sahiptir. Özellikle eklem bölgelerinde kemiklerde meydana gelen gevşek yapı dolayısıyla hayvanlar yürüyemez hale gelmektedir Malzeme ve Yapılar Üzerindeki Etkisi Hava kirliliği her türlü malzemeyi ve yapıyı etkileyerek sanat eserlerini bozar, estetik ve ekonomik değer kaybına neden olur. Örneğin kireç taşından yapılmış ve günümüze yakın bir zamana kadar sanat

179 168 değerini koruyarak gelmiş birçok değerli sanat eseri asit yağışların etkisi ile zarar görmüştür. Çoğu tarihi değeri olan sanat ve kültür yapıları kirlenmiş ve görselliğini kaybetmiştir (Foto 6.5.). Metal yapıtlar oksitlenmiş ve dayanıklılığını yitirmiştir. Foto Almanya da Ruhr Bölgesi nde 1702 yılında kumtaşından yapılmış bir heykelin 1908 ve 1969 yıllarında çekilmiş fotoğrafları Sanat ve kültür eserlerinin yanında, yakın zaman önce yapılmış veya inşa edilmiş olan yapılar da hava kirliliğinden etkilenmiştir. Metalik çatı malzemeleri asidik gazların ve asit yağışların etkisi ile korozyona uğramış ve işlevlerini kaybetmiştir. Özellikle yerleşim yerleri içerisindeki hava kirliliği nedeniyle, binalar kirlenmekte, otomobil boyaları ve lastikleri yıpranmakta, yapı malzemeleri normal koşullara oranla dayanıklılıklarını kaybetmektedir (Kırımhan ve ark., 1985) Atmosfer, Toprak ve Su Kaynakları Üzerindeki Etkisi Atmosfer, toprak ve su olağan doğal yaşam ortamlarıdır ve bu yaşam ortamları arasında, yaşamın olmazsa olmazı olan madde döngüleri vardır. Bu ortamlardan herhangi birinin olumsuz yönde etkilenmesi veya belirli özelliklerinin zamanla değişmesi ile doğal yaşamın çok önemli boyutta etkileneceği bir gerçektir. Örneğin oksijen, karbon, azot ve su döngüsü yanında kısmen bu döngüleri de kapsayan enerji döngüsü yaşam için mutlak gereklidir. Bu döngülerin kopması ile yeterli oksijen, yeterli ve temiz su ve yeterli gıda maddesi sağlanması olası değildir.

180 169 Değişik kaynaklardan atmosfere salınan kirletici maddeler, cins ve miktarlarına bağlı olarak öncelikle olumsuz etkilerini atmosferin özellikleri üzerinde gösterir. Her şeyden önce atmosferi oluşturan havanın karışımında önemli farklılıklar meydana gelir. Kirletici kaynaktan salınan asidik SO x ve NO x gazları, atmosferde değişikliklere uğrayarak asit yağışları oluşturur (Çizim 6.11). Asit yağışlar ekolojik dengeyi olumsuz yönde etkiler (Çizim 6.12.). Kirletici maddeler nedeniyle atmosferin doğal gaz dengesi bozulur. Örneğin karbon dioksit ve metan gibi gazların miktarındaki artışlar sera etkisi ile hava sıcaklığının artışına neden olur. Hava sıcaklığının artışı ile bitkilerin su tüketimi ve kullanımı (transpirasyon ve evapotranspirasyon) artar, topraktan ve serbest su yüzeylerinden daha fazla buharlaşma meydana gelir, yarı kurak alanlarda kuraklık, kurak alanlarda çölleşme görülür. İklim değişiklikleri alışılmış doğal yaşam koşullarını önemli ölçüde bozar, beklenmeyen fırtınalar ve seller meydana gelir. İnsan eli ile yapılmış çoğu yapı ve tesis zarar görür. Küresel ısınmaya bağlı olarak buzullardaki erime deniz seviyesinin yükselmesine, deniz düzeyine yakın yükseltilerdeki tarım topraklarının, tatlı su kaynaklarının ve yerleşim yerlerinin tuzlu su baskınlarına maruz kalmasına neden olur (Foto 6.6.). Çizim Atmosferdeki kükürt dioksit miktarı ile sülfürik asit oluşumu arasındaki ilişki nisbi nem miktarına bağlı olarak değişmektedir

181 170 Çizim Atmosferde asit yağış oluşumu ve etkisi Foto 6.6. Sera etkisine bağlı olarak hava sıcaklığındaki artışlar buzulların erimesine neden olmaktadır

182 Hava Kirliliği ve Küresel Boyutlu Asitleşme Hava kirliliğinin uluslararası boyutta ele alınması daha eski yıllara kadar geri giderse de, bu konuda ilk önemli uluslararası ilişkilerin başlangıcı 1970 li yılların başı olduğu bilinir. Aradan geçen 30 yılı aşkın bir süre boyunca, Birleşmiş Milletler Çevre Programı (UNEP) başta olmak üzere, gelişmiş Kuzey Amerika ve Avrupa ülkeleri sorunun önemi üzerine yoğun bir şekilde eğilmiş, birçok uluslararası bilimsel toplantı ile birlikte, devlet ve hükümet temsilcilerinin katıldığı zirve toplantıları gerçekleştirilerek, protokoller ve sözleşmeler imzalanmıştır. Diğer bir anlatımla, sorun hem bilimsel ve hem de siyasi otoriteler tarafından dünya kamuoyunun gündemine taşınmıştır. Dünyanın hangi bölgesinde, hangi devletin sınırları içerisinde ve hangi kaynaktan salınırsa salınsın, hava kirletici maddelerin, gaz ve parçacıklar halinde atmosfere salımının önlenmesi amacıyla alınan yaptırımcı kararların uygulamaya sokulması sonucu, küresel boyutta salımların bir miktar azalmış olduğu, yapılan izleme çalışmalarının sonuçlarından anlaşılmaktadır. Ancak, bu sonuçların yeterli olduğunu söylemek olası değildir. Avrupa Birliği ne aday ülkelerden biri olarak Türkiye nin de taraf olduğu uluslararası anlaşmalar vardır. Bu anlaşmalar uyarınca, ülkemizde de atmosfere salınan kirletici maddelerin denetlenmesi ve denetim sonuçlarının ortaya konulabilmesi için izleme çalışmalarının yapılması gerekmektedir. Özellikle AB ye giriş sürecinde bu çalışmalar daha da önem kazanmaktadır. Bu nedenle, ülkemizdeki tüm kamu kurum ve kuruluşları ile özel sektörün ve sivil toplum kuruluşlarının duyarlılığı yanında, çevre gönüllü kuruluşlarının da, özellikle bilinçli bir kamuoyu oluşturulması bakımından, duyarlı olmaları gerektiği herkes tarafından çok iyi bir şekilde bilinmektedir. Gönüllü kuruluşlarda bilinçli duyarlılık anlayışı çok önemlidir. Bunun sağlanabilmesi için, gönüllü kuruluş içerisinde bulunan bireylerin, ilgili konularda bilgilendirilmesi gerekir. Yakın geçmişte, 2003 Mayıs ayında, Avrupa Çevre Dairesi (European Environment Agency-EEA) tarafından, Birleşmiş Milletler Avrupa Ekonomik Komisyonu (UNECE) himayesinde Kiev de gerçekleştirilen Bakanlar Toplantısı için hazırlanan Avrupa nın Çevresi: Üçüncü Değerlendirme Raporu nda; Avrupa Birliği nin çevre

183 172 mevzuatının uygulanmasındaki kararlılığa bağlı olarak alınan önlemler sonucunda, iklim değişikliklerine, stratosferik ozon derişiminin azalmasına ve hava kirliliğine neden olan salımların önemli miktarda azaldığı ve bu azalmanın devam etmekte olduğu vurgulanmıştır. Bu konuda başarıya ulaşılmasında, mevzuatın yürürlülüğe girmesi ve var olan mevzuata uyum önemli görülmüştür. Çevre gönüllü kuruluşlarının şemsiyesi altında, bilinçli kamuoyu oluşturulmasına katkı sağlamak amacıyla, Hava Kirliliğinin Uluslararası Önemi başlıklı bu yazı dizisinde, birinci bölüm olarak Hava Kirliliği ve Asitleşme konusu gündeme getirilmiştir. Konunun tanıtımında, sorunu tüm doğal ekosistemleri üzerinde birebir yaşamış olan İskandinavya ülkelerinin deneyimleri esas alınmıştır. Asitleşmenin Nedenleri Avrupa daki asitleşme olayı ciddi boyutlarda hissedildiğinde, kritik yük ifadesi ortaya atılmış, bu amaçla Avrupa nın bir asitlik haritası hazırlanarak SO x ve NO x kaynakları ve alıcı ortamlar belirlenmiştir. Bunun sonucunda asidik gazların salımının azaltılması amacıyla çalışmalar yapılmıştır. Alplerin kuzeyindeki Avrupa nın çoğu alanında, 1980 yılına oranla % oranında azalma olmuştur. Hava Kirliliğinin Sınırlar Ötesi Uzun Menzilli Taşınımı Sözleşmesi bu gerçeği gündeme getirmiştir. Salım miktarının azaltılması oranları, kabul edilebilir ve uygulanabilir olmalıdır. Prensip olarak, 1972 yılında Stockholm de ve 1992 yılında Rio da ortaya konulan esaslar, kirletici yayan ülkelere sorumluluk yüklemiştir. Kirleten öder prensibi, asitleşmenin önlenmesinde, özellikle doğu ve orta Avrupa ülkelerine önemli mali yükler getirmiştir yılına göre karşılaştırıldığında, resmin parlak yüzü, atmosferik ozon ve asitleşme ile ilgili olarak, Avrupa da ve Kuzey Amerika da sorumluluğun kabul edilmemesiydi. Bunun yanında sorunları azaltacak yeterli teknik de bilinmemekteydi. Resmin karanlık yüzü de bu önlemlerin alınmasını takiben karşılaşılacak ekonomik, sosyal ve politik zorluklardı li yıllarda, doğa bilimciler İskandinavya nın güneyindeki göllerde balık yaşamının giderek azalmakta olduğuna dikkatleri çekmişlerdi. Bazı yerlerde balıkların tamamen yok olduğu ifade ediliyordu. Ancak, 1960 lı yıllara kadar bilim adamları bunun özel bir etkinin sonucunda meydana geldiği konusunda ilişki kuramamışlardı.

184 173 Daha sonra bunun çok uzaklardan gelen atmosferik kirleticilerden kaynaklandığını ortaya koymuşlardı. İskandinavya da on binlerce göl ve akarsu asitleşmenin etkisinde kalmıştı. Ayrıca, milyonlarca kişinin içme suyu kaynaklarını oluşturan yer altı suyunun da asidik duruma geldiği, bunun sonucu olarak da su içerisinde zararlı metal miktarının giderek artmakta ve sağlık riski yaratmakta olduğu biliniyordu. Yine bilinen diğer bir gerçek, orta Avrupa da ve İskandinavya da ormanların aşırı biçimde hasar görmesiydi. Bunun nedeninin de hava kirliliği olduğu biliniyordu. Hava kirliliği doğrudan doğruya insan sağlığını etkilediği gibi bitki örtüsünü de etkiliyordu. Kentlerde ve yol boylarında zarar görmüş ağaçlar bazı şeylerin yanlış gittiğinin açık göstergesiydi. Dünya genelinde, endüstri alanlarından ve kentlerde, motorlu taşıtlardan, fabrikalardan ve yakma tesislerinden kaynaklanan kirleticilerle karşı karşıya gelinmişti li yıllarda, hava kirliliğinin ormanlar üzerindeki etkisi üzerinde dikkatler yoğunlaşmaya başladı. Tehlike sinyalleri özellikle Batı Almanya dan geliyordu. Bu ülkede hava kirliliğinin etkisi ile ormanlar giderek artan bir hızda tahrip olmaktaydı. Topraklar giderek asitleşiyordu. Hava kirleticilerinin herhangi bir kaynaktan atmosfere salımını izleyen süreçte, kirletici maddeler farklı kimyasallara dönüşerek daha zararlı olmaktaydı ve bu konuda araştırmalar yoğunlaştırılmıştı. Kükürtlü ve azotlu gazlar asitlere dönüşürken, azot oksitler ve hidrokarbonlar, başta ozon olmak üzere, fotokimyasal oksitleyicilere dönüşmekteydi. Ozon bitkiler için çok tehlikeli bir oksitleyiciydi. Fotokimyasal oksitleyiciler asidik olmadıkları için, orman tahribatı sadece asitleşmeden meydana gelmiyordu, fotokimyasal oksitleyicilerin de önemli payı vardı. Daha doğrusu, asitleşme ve fotokimyasal oksitleyicilerin birlikte etkisi daha fazlaydı. Bu gerçeklerin saptanmasını takiben, hava kirletici maddelerin kaynakları ve uzun menzilli taşınımları üzerinde araştırmalar planlandı ve gerçekleştirildi. Yüzlerce ve hatta binlerce kilometre uzaklardaki kirletici kaynaklardan atmosfere salınan kirletici maddeler rüzgarlarla taşınıyor, ormanların üzerinde yoğunlaşarak çökeliyor ve ormanlara zarar veriyordu. Avrupa da bazı ülkeler kirletici yayan, bazıları da kirleticilerden etkilenen alıcı ortam durumundaydı. Bu genelleme ile, asit yağışların, asitleşmenin ve hava kirliliğinin uluslararası boyutu vurgulanıyordu. Hava kirliliğinden sadece bir ülke sorumlu değildi. Tüm

185 174 ülkelerin ayrı ayrı kendi atmosferlerini temiz tutması arzu ediliyordu. Dolayısıyla, hem kendi ülkelerindeki öz kaynaklarına ve hem de diğer ülkelerin doğal kaynaklarına zarar verilmeyecekti. Bu yapılabilirdi. Hem yaşamakta olan ve hem de gelecekte bu ortamlarda yaşayacak insanlık için bu gerekliydi. Ulaşılan bilgi ve teknolojik düzey buna olanak sağlıyordu. Ancak, sorunun çözümü biraz ekonomikti. Ek masraflar gerektiriyordu. Sorunun ortaya konulmasında ve çözüm önerilerinin geliştirilmesinde, bu sorundan en fazla etkilenen İskandinavya ülkelerinin öncülük ettiği bir gerçektir. Bu ülkelere göre beş temel sorunun cevaplandırılması gerekiyordu. Bunlar; 1. Asitleşme nedir? Neden kaynaklanmaktadır? 2. Asitleşmenin bilinen ve gelecekte karşılaşılabilecek çevresel etkisi nedir? 3. Asitleşmenin önlenmesi için neler yapılabilir? 4. Asitleşme sorunu neden uluslararası ilgi ve sorumluluk gerektirmektedir? 5. Asitleşmenin önlenmesi için bugüne kadar neler yapılmıştır, gelecekte neler yapılabilir? Hava kirletici maddeler çevre üzerinde doğrudan etkiye sahiptir. Kükürt dioksit (SO 2 ) ve azot oksit gazları (NO x ) atmosferde, havanın karışımında yüksek derişimde bulunduğunda, ağaçlara ve likenlere zarar verir, insan sağlığını olumsuz yönde etkiler, yapı malzemelerini aşındırır. Bu nedenle çevresel etkileri ekolojik ve ekonomiktir. Doğrudan etkiler daha çok kirletici kaynaklara yakın alanlarda görülür. Bu iki gaz grubu, kükürtlü ve azotlu gazlar, atmosferdeki değişik süreçleri takiben sülfürik asit ve nitrik aside dönüşerek, kaynaklarının çok uzağına rüzgarlarla taşınır ve zararlı etkilerini oralarda gösterir. Bu asitler ikincil kirleticilerdir. Yağmur ve kar suyu ile birlikte toprak ve su kaynaklarının asitleşmesine neden olurlar. Toprak ve su kaynaklarının asitleşme miktarı, asidik maddelerin etkisine karşı koyma potansiyellerine göre değişir. Kükürtlü Bileşikler Toprak ve su kaynaklarının asitleşmesinde etkili olan gazlar kükürt dioksit ve azot oksitlerdir. Kükürtlü bileşikler yağışların asitleşmesinde 2/3, azotlu bileşikler de 1/3 oranında sorumludur.

186 175 Kükürtlü gazlardan, kükürt dioksit (SO 2 ) genel olarak petrol ürünlerinin ve kömürün yakılmasından kaynaklanmaktadır. Bu fosil kökenli yakıtlar, birkaç yüz milyon yıl öncesinden başlayan süreçlerle bu güne gelmişlerdir. Organik maddenin yapısında değişik miktarlarda kükürt bulunması doğal bir sürecin gereğidir. Ham petrol ve kömürüm kükürt içeriği oldukça büyük farklılıklar gösterir. Ancak, az veya çok, petrol ve kömürde değişik miktarlarda kükürt bulunmaktadır. En az kükürt, bazen sıfıra yakın miktarda, yine bir fosil yakıt olan doğal gazda bulunur. Petrol ve kömürdekine oranla yok denecek kadar azdır. İşte, petrol ve kömürlerin yakılması sonucu, atmosfere salınan kükürt dioksitin kaynağı bu organik maddenin yapısında yer alan kükürttür. Değişik amaçlarla bugüne kadar yakılmış olan fosil kökenli yakıtlardan atmosfere aşırı miktarda kükürt dioksit yayılmıştır ve halen de bu salım devam etmektedir. Dünya üzerinde halen çok miktarda petrol ve kömür varlığının olduğu bilindiğine göre, bu yakıtların yakılmasına bağlı olarak, gerekli önlemler alınmadığı taktirde, kükürt dioksit salımı artan bir hızla devam edecektir. Dünya üzerindeki ülkeler dikkate alındığında, ülke bazında atmosfere salınan kükürt miktarı oldukça büyük farklılıklar göstermektedir. EMEP (European Monitoring and Evaluation Programme) Avrupa İzleme ve Değerlendirme Programı- verilerine göre, Avrupa genelinde, yıllık kükürt salım miktarı 1980 yılında ton ve 1990 yılında ton dur. Buna göre, alınan önlemlerim sonucunda on yıl içerisinde kükürt salımı % 29 oranında azaltılmıştır. Yine 1990 yılı verilerine göre, atmosfere en fazla kükürt salımı yapan ülkeler, eski Sovyetler Birliği ( ton S), eski Doğu Almanya ( ton S), İngiltere ( ton S), Polonya ( ton S), eski Çekoslovakya ( ton S), İspanya ( ton S), İtalya ( ton S) ve Bulgaristan ( ton S) olarak verilmiştir. Aynı yıl için Türkiye nin kükürt salımı ton olarak verilmektedir ki, bu miktar Avrupa kaynaklı toplam salımın % 1 inin altındadır. Avrupa da, İkinci Dünya Savaşı nı izleyen dönemde, atmosfere kükürt yayılımında çok hızlı bir artış görülmüştür. Bunun nedeni, nerede ise her yıl % 10 oranında artış gösteren petrol yakılması olmuştur yılında, 1945 yılına oranla 15 kat daha fazla petrol tüketilmiştir. Eski Sovyetler Birliği dikkate alınacak olursa, 1990 yıllarının ilk

187 176 yarısında atmosfere salınan kükürt miktarı, yıllık olarak, 20 milyon ton dolayındadır. Bunun % 80 i fosil kökenli yakıtlardan, geri kalanı endüstriyel işlemlerden kaynaklanmıştır. Batı Avrupa da en fazla kükürt salımı, bu dönemde, Federal Almanya ve İngiltere, Doğu Avrupa da ise eski Sovyetler Birliği ve Polonya dır. Alınan bir seri önlem sonucu, Avrupa da kükürt salımı yıllara göre azalma eğilimi göstererek devam etmektedir lı yıllarda, Kuzey Amerika da yıllık kükürt salımı 12 milyon tondur, bunun 10 milyon tonu ABD ye aittir. Dünya genelinde, insan faaliyetlerine bağlı olarak atmosfere salınan yıllık kükürt miktarı 80 milyon ton olarak tahmin edilmektedir. Kükürt salımı sadece insan faaliyetlerine bağlı kalmamaktadır. Aslında, doğal bir süreç olan küresel madde döngüsü kapsamında da doğal kükürt salımı vardır. Ayrıca, volkan patlamaları, denizler ve okyanuslar, tatlı su ortamları doğal kükürt salımının kaynakları arasındadır. Doğal olarak atmosfere yayılan kükürt miktarı insan faaliyetleri sonucunda salınan kükürt miktarına yakındır. Burada en önemli olan bir husus, küresel boyutta bir yıl içerisinde atmosfere salınan kükürt miktarının % 90 a yakın bir bölümünün Avrupa ve Kuzey Amerika nın endüstrileşmiş bölgelerinden kaynaklanmasıdır. Bu miktar doğal olarak tüketilebilecek atmosferik kükürt miktarının 10 katından fazladır. Avrupa da yağışların kimyasal özellikleri çok önceden başlatılan çalışmalarla ölçülmektedir. Bu analizlerin sonuçlarına göre, 1950 li yılları takiben kükürt miktarlarında artışlar olduğu, 1970 li yıllarda oldukça yüksek ve sabit değerlere ulaştığı ve daha sonraki yıllarda azalma eğilimi gösterdiği saptanmıştır. Azotlu Bileşikler Kükürtlü bileşiklerle birlikte, toprak ve su kaynaklarının asitleşmesine neden olan diğer grup, azotlu bileşikler ve özellikle azot oksitler (NO x ) dir. Bu grupta yer alan gazlar azot monoksit (NO) ve azot dioksit (NO 2 ) gazlarıdır. Azot oksitler her türlü yanma sonucu oluşur. Kükürt dioksitin oluşumundan farklı olarak, atmosferdeki azot gazının oksijenle yaptığı bileşiklerdir. Atmosferde, solumakta olduğumuz katmandaki hava karışımında bulunan hava % 78 azot ve % 21 oranında oksijen içermektedir. Bu karışım ısıtıldığında, azot ve oksijen birleşerek azot oksitleri oluşturmaktadır. Yakma sıcaklığı arttıkça azot oksitlerin oluşumu artmaktadır. Bunun yanında, yakıtlarda, organik maddenin yapısında bulunan azotun yanmasıyla da azot oksitler oluşmaktadır. Bir

188 177 çok ülkede azot oksitlerin en önemli kaynağı motorlu taşıtların egzozudur. İskandinavya da motorlu taşıtlardan kaynaklanan azotlu gazların toplam miktar içerisindeki payının 2/3 olduğu bilinmektedir. Kükürtlü gazlara oranla, azot oksitlerin salım miktarını tahmin etmek daha zordur. Buna rağmen, 1960 lı yıllarda, azot oksitlerin salımının daha önceki yıllara oranla iki kat arttığı tahmin edilmiştir. Yapılan bu tahminlere göre, Avrupa da her yıl atmosfere salınan azot oksit miktarı, NO 2 eşdeğeri olarak, 22 milyon ton dolayındadır. Trafik yoğunluğunun giderek artması bu artışta önemli etken olmuştur yılındaki artış, 1980 yılına göre % 3,5 olmuştur. Kükürt salımının denetim altına alınması çabaları, asitleşmede azot oksitlerin önemini giderek artırmaktadır. EMEP verilerine göre, 1990 yılında en fazla azot oksit salımına neden olan ülkeler, eski Sovyetler Birliği ( ton NO 2 ), İngiltere ( ton NO 2 ), Batı Almanya ( ton NO 2 ), İtalya ( ton NO 2 ), Fransa ( ton NO 2 ) olarak belirtilmektedir. Türkiye için bu miktar ton NO 2 olarak verilmektedir. Atmosferik azot kirliliğinde, tarımsal amaçlarla kullanılmakta olan kimyasal gübreler de önemli bir yer tutmaktadır. Ayrıca, hayvan gübresinin mikrobiyolojik ayrışmasına bağlı olarak atmosfere fazla miktarda amonyak (NH 3 ) salımı olmaktadır. Amonyak gerçekte yağışların ph sını bir miktar yükseltmesine karşın, yağmur ve kardaki amonyum iyonu (NH + 4 ) toprak mikroorganizmaları tarafından dönüştürülerek etkisi giderilmektedir. Aşırı miktarlarda kullanılan azotlu gübreler, topraktan yüzey akış suları ile uzaklaştırılarak yüzey su kaynaklarına ulaştırılmakta ve başka kaynaklardan gelen fosforla birlikte toplam etki oluşturarak önemli su kirliliği (ötrifikasyon) sorunları oluşturmaktadır. Bunun dışında, derine yıkanan azotlu bileşikler yer altı sularının kirlenmesine de neden olmaktadır. Diğer Kirleticiler Havanın normal karışımı içerisinde fazla miktarda bulunmasına karşın, insan faaliyetleri sonucu giderek artmakta olan karbon dioksit (CO 2 ) sera etkisi oluşturması bakımından dikkate alınmakta ve salımının denetlenmesi gereği üzerinde durulmaktadır. Atmosfere salınan hidrokarbonlar da oldukça önemlidir. Bunlar atmosfere girmelerini takiben değişik süreçlerin etkisi ile en az on farklı

189 178 yeni bileşiğin meydana gelmesine neden olarak hava kirliliğinde etkili olmaktadır. Otomobil egzozları, boya atölyeleri ve petrokimya tesislerinden yayılan hidrokarbonlar atmosferde güneş ışığının katalitik etkisi ile fotokimyasal oksitleyicilere dönüşürler. Önemli bir oksidant olan ozon un miktarı, 1950 li yıllardan bu yana Kuzey Avrupa da giderek artmıştır. Bunun en önemli nedeni, motorlu kara taşıtlarının yoğunluğundaki artışa bağlı olarak hidrokarbonların ve azot oksitlerin artışıdır. Ozon (O 3 ) en önemli fotokimyasal oksitleyicilerden biridir. Diğer PAN (peroksi asetil nitrat) gibi oksidantlar bitkilere zarar vermektedir. Asitleşme Kükürt dioksit ve azot oksitler su ile temas ettiklerinde kuvvetli asitler olan sülfürik asit ve nitrik aside dönüşürler. Bu durum atmosferdeki su damlaları içerisinde oksitlerin çözünmesiyle meydana gelir. Oluşan asit damlaları yere ulaştıklarında yağmur veya kar şeklinde bitkilerle temas eder. Ancak, asidik oksitler doğrudan doğruya gaz halinde de bitki örtüsü ile temas edebilir veya havada asılı olarak bulunan kuru parçacıklara da bağlanabilirler. Asidik gazların bu şekilde çökelmesi kuru çökelme, yağışlarla birlikte çökelmesi ise ıslak çökelme olarak adlandırılmaktadır. Kuru çökelme ile çökelen asidik gazlar su ile temas edince yine asitler meydana gelir. Asitlerin tipik özellikleri, ortama hidrojen (H + ) iyonlarını salmalarıdır. Asitleşme miktarı salınan hidrojen iyonlarının miktarına bağlıdır. Herhangi bir çözeltideki asitlilik, hidrojen iyonlarının derişiminin bir göstergesidir. Asitlilik ph olarak ifade edilir. ph = - log [H + ] şeklinde formüle edildiğinden, asitlilik arttıkça ph değeri düşer. Diğer bir ifade ile ph değerinin düşük olması asitliliğin veya hidrojen iyonlarının fazlalığına işaret eder. Nötr ph 7 dir. Bu değerin altında olması asidik, üzerinde olması alkalilik olarak ifade edilir. ph değişimi logaritmik ölçekte olduğu için, ph değerindeki bir birimlik azalma, hidrojen iyonu miktarında 10 kat artışı gösterir. Örneğin, ph sı 6 olan bir çözeltideki hidrojen iyonlarının miktarı, ph sı 7 olan bir çözeltideki hidrojen iyonları miktarından 10 kat fazladır. Toprak ve su ortamlarındaki kimyasal ve biyolojik süreçler ortamın ph değeri ile yakından ilgilidir. ph nın ani değişikliklerine karşı, toprak ve su ortamlarında doğal

190 179 bir mekanizma vardır. Buna, ortamın tamponlama kapasitesi adı verilmektedir. Doğal bir göl suyunda tamponlama işlevi, suda çözünmüş olarak bulunan bikarbonat (HCO 3 ) iyonları tarafından sağlanmaktadır. Kireççe zengin olan göl sularında bol miktarda bulunan bikarbonat iyonları nedeniyle bu göllerin asitleşmesi (suyun ekşi tat alması) belirli bir noktaya kadar önlenir. İskandinavya da doğal göllerin sadece küçük bir bölümü yeterince kireçlidir. Danimarka ve İsveç ile Norveç te Oslo dolaylarındaki bazı göller bu bağlamda nispeten kireçli sayılabilir. Bu alanların dışındaki göller yeterince bikarbonat iyonuna sahip değildir. Bunun sonucu olarak da asitleşmeye karşı oldukça duyarlıdırlar. Bu göl sularına dışarıdan asidik maddeler karıştığında suyun ph değeri önemli ölçüde azalmaktadır. Topraklardaki ph ölçümü sudaki ölçümlere oranla karmaşıktır. Toprağın kendisi homojen bir yapı ve özelliğe sahip olmadığından, ayrıca toprak içerisindeki kimyasal ve biyolojik süreçler devam etmekte olduğundan, ph ölçümlerinde dikkatli olunması gerekmektedir. Ölçüm şekline göre farklı değerler elde edilmemesi için, en uygun yöntem olarak önerilen, toprak örneğinin belirli miktardaki saf su ile karıştırılması, zaman zaman çalkalanarak en az bir saat kadar bekletildikten sonra ph sının ölçülmesidir. Topraklarda ani ph değişimini önleyen birkaç süreç vardır. Toprak, farklı mineralleri ihtiva eden kayaların aşınması ile meydana gelmiş olduğundan, oldukça farklı mineralleri bünyesinde bulundurur. Toprakta kalkerli-kireçli- mineraller varsa, toprak ph sı yüksektir. Bu topraklarda kirecin bulunuşu, ortama dışarıdan gelen asidik maddelerin ph yı aniden düşürmesine karşı koyar. Ancak asit birikiminin miktarı ve sürekliliğine bağlı olarak ph da azalma görülebilir. Bunun sonucu olarak, bazik-alkali- ph değerlerinde toprakta çözünmeden bulunan metalik bileşikler ph nın düşmesi ile çözünmeye başlar ve metaller toprak çözeltisine geçer. Buna tipik örnek alüminyumdur. Serbest hale geçen alüminyum bitki köklerine zarar verir. Toprak derinliklerine doğru hareket halinde olan su ile yer altı suyuna ulaşır. Benzer şekilde yüzey sularına da karışır. Bu durumda göllerde varlığını sürdürmekte olan balıklar başta olmak üzere diğer canlılar da etkilenir. Asitleşmenin Çevresel Etkisi Göller ve Akarsular Üzerine Etkisi İskandinavya da asitleşme olayı önce göllerde kendisini

191 180 göstermiştir. Bu nedenle asitleşmenin göl ve akarsulardaki etkisi çok iyi bilinmektedir. Yüzeysel su ortamlarının asitleşmesi, bu su kaynakları ile bağlantılı olan topraklarla yakından ilgilidir. Göl ve akarsuları oluşturan suyun % 90 ı toprak kaynaklarını geçerek bu ortamlara ulaşmaktadır. Suyun, % 10 u da doğrudan doğruya su yüzeylerine atmosferden düşen yağmur veya kar suyudur. Asitleşmenin ilk görüldüğü göller, çevresindeki toprak kaynakları yeterli tamponlama kapasitesine sahip olmayan, kireçsiz topraklardır. Bu nedenle, göl suyunun tamponlama kapasitesi de yetersiz olduğundan asitleşme gerçekleşmektedir. Norveç in güneyinde, geçtiğimiz yüzyılın ikinci ve üçüncü on yıllarında da akarsularda balık ölümleri görülmüştür. İsveç in güneyinde bulunan daha hassas göller, 1950 ve 1970 yılları arasındaki aşırı kükürt salımına bağlı olarak asitleşmişlerdir. Başlangıçta asitleşmeye karşı koyuş nedeniyle asitleşme yavaş seyretmiş, ancak tamponlama özelliği kaybolunca asitleşme hızlanmıştır. Belirli bir süre boyunca ph azalması devam etmiş ve daha sonra asidik denge durumuna gelmiştir. Hayvanlar ve Bitkiler Üzerine Etkisi Asitleşmiş göllerin suyu aldatıcı bir şekilde, temiz, parlak ve berrak görünür. Korkutucu yanı sudaki canlıların yok oluşudur. Asitliğin etkisi ile balıklar kaybolur, diğer bitkisel ve hayvansal canlı varlığında önemli azalma görülür. Sudaki planktonlar yok olduğu ve su içerisindeki humus gölün tabanına çöktüğü için su berraktır. Asitleşmiş göllerde çoğu su bitkisi olumsuz yönde etkilenir. Bu sonuç, sadece doğrudan suyun ph sındaki azalıştan kaynaklanmaz. Suyun ph sının düşmesi ile serbest hale gelen alüminyumun zararlı etkisi görülür. Balıkların yok olmasında da, ph nın düşmesiyle birlikte alüminyumun serbest hale geçmesi etkili olmuştur. Benzer şekilde, sudaki kadmiyum, çinko, kurşun miktarı da zamanla artmaktadır. Bunlar da, alüminyumda olduğu gibi, su içerisindeki derişimleri belirli bir düzeye ulaştığında bitkisel ve hayvansal canlılar için zararlı olmaktadır. Herhangi bir gölde meydana gelen bu istenmeyen kimyasal maddeler, su akıntıları ile bir gölden diğer bir göle de taşınabilmektedir. Suyun kimyasal özelliklerinde ortaya çıkan bu değişiklikler biyolojik özelliklerini de etkiler. Balıkların yok olması ile bazı böcek varlığında artış olur. Bunun nedeni, böceklerle beslenen balıkların azalması veya yok oluşudur. Bu nedenle, bir bakıma, asitleşmiş göller biyolojik olarak ölü göller değildir.

192 181 Göldeki asitlilik, gölü besleyen su kaynaklarına ve yağışlara bağlı olarak mevsimlik farklılıklar gösterir. Göl ve akarsuları asitliliklerinin en yüksek olduğu mevsim, karların erimesini takiben asidik suların göle karıştığı ilkbahardır. Bunun yanında, sonbahardaki yağmurlarla da suyun asitliliği artar. Cıva İsveç te, uzun bir zamandan beri cıva önemli bir sorundur lı yıllardan bu yana, balıklardaki cıva birikiminin sağlığa zarar verecek düzeye ulaşmış olması nedeniyle birçok göl kara listeye alınmıştır. Alınan önlemlerle göllere cıvalı atıkların boşaltılmasının önüne geçilmiş, böylece sorunun az veya çok çözüldüğü düşünülmüştür. Ancak, sonuç öyle olmamıştır. Aksine, özellikle besin maddesi bakımından yetersiz ve ph sı düşük olan göllerde cıva miktarı müsaade edilebilir değerlerin üzerine çıkmıştır. Bu cıva derişimi yüksek bulunan göllerin büyük bir bölümü atıksuların boşaltıldığı yerlerden oldukça uzakta bulunan göllerdir. Kara listeye alınan göllerdeki balıklar satılamaz ve dolayısıyla de yenilemez. Kara listeye alınan göller için belirlenen cıva miktarı sınır değeri, balıklarda 1 mg Hg/kg dır. Bu değer WHO standartlarına göre 0,5 mg Hg/kg dır lı yıllarda, İsveç te 200 göl bu nedenle kara listeye alınmıştır. Ayrıca, gölün de risk altında bulunduğu belirlenmiştir. Asitleşme sorunu görülmeyen bazı göllerde de, cıva düzeyleri kara listeye alınma sınırına yaklaşmıştır. Cıva, insanlarda, cenin durumunda iken beyin gelişmesini engellemektedir. Bunun anlamı, hamile kadınların cıvaya karşı daha fazla risk taşımasıdır. İsveçliler daha az tatlı su balığı tüketmelerine karşın yine de bu konuda duyarlıdırlar. Etinde yüksek oranda cıva birikmiş olan balıkların bulunduğu göl suları zararlı değildir. Bu sularda banyo yapılabilir ve hatta içilebilir. Burada akla gelen önemli bir soru, suların içilebilmesine karşın neden bu sulardaki balıkların yenmemesidir. Bunun nedeni, sudaki cıva göl ortamındaki canlılar tarafından alınarak depolanmaktadır. Sudaki bitkiler, fitoplanktonlar, zooplanktonlar ve böcekler cıvayı vücutlarında depolar. Bu canlılar daha büyük hayvanlar tarafından yenildiğinde gıda zinciri boyunca vücutlarında aşırı miktarda cıva birikmiş olur. Su ortamında daha çok balıklarda biriken cıva, balık yiyen insanlarda ve kuşlarda daha fazla zararlı etkiye sahip olmaktadır. Balıklar cıva birikiminden nadiren zarar görürler. Ancak, hemen belirtmek gerekir ki asitleşmiş göllerdeki balıklarda cıva birikimi daha

193 182 üst düzeylerdedir. Asidik topraklardaki cıva, diğer ağır metallere göre daha farklı bir davranış gösterir. Toprak çözeltisine salınması beklenirken, aksine toprağa, özellikle humusa, daha sıkı bağlanır. Humusla birlikte göl tabanına çökelebilir veya diğer göl ve akarsulara taşınabilir. Suların kireçlenmesi ile balıklardaki cıva birikimi azaltılabilir. Suyun ph değeri kireçleme ile artırıldığı için canlı türleri ve varlıkları giderek artar. Gölde daha önceden birikmiş olan cıvanın miktarı sabit olduğundan, göl ortamındaki canlı varlığının artması ile canlılardaki cıva birikimi her bir canlı için oransal olarak azalır. Bunun sonucu olarak da balıklardaki cıva birikimi sınır değerlerin altında kalabilir. Toprağın Asitleşmesi Toprağın asitleşmesi sonucunda bitkilerin besin maddesi alımı önemli ölçüde etkilenir. Asitleşme, aslında toprakta olağan bir süreçtir. Bitkiler topraktan kökleri ile pozitif değerlikli besin elementlerini alırken toprağa H + iyonları veririler. Ayrıca, toprakta bulunan organik maddenin mikrobiyolojik yolla ayrışması sonucunda da asidik maddeler oluşur. Özellikle iğne yapraklı ağaçlardan oluşan ormanlarda toprak üzerinde biriken bitki artıklarının ayrışması ile toprağa önemli miktarda hidrojen iyonu karışır. Ancak bunlar doğal süreçlerdir ve toprağın tamponlama kapasitesine bağlı olarak fazla asidik hal almazlar. Dışarıdan farklı kaynaklardan toprağa yeni asidik maddeler ulaşıncaya kadar bu denge devam eder. Toprağa asidik maddenin gelmesi ile, ph da, yine tamponlama özelliğine bağlı olarak, yavaş bir şekilde düşmeler meydana gelir. Asidik madde ilavesi devam ettiği taktirde tamponlama kapasitesi yeterli olamaz ve toprak asidik bir hal alır. Toprak ph sındaki düşüşe bağlı olarak, toprakta bulunan alüminyum ve diğer toksik metaller serbest hale geçer, toprak çözeltisindeki miktarları artar. Diğer taraftan, çözünürlüğün artışına bağlı olarak, potasyum, kalsiyum ve magnezyum gibi bitki besin elementleri de çözeltiye geçerek toprağın derinliklerine doğru yıkanırlar. Bitki kök bölgesinden uzaklaştıkları için artık bitkiler için yararlı durumdan çıkarlar. Bilim adamları, daha önceki yıllarda toprakların tamponlama özellikleri nedeniyle asitleşmenin mümkün olmayacağını söylemelerine karşın, İskandinavya da toprakların ph değerlerinde 0,3-1 birim azalma meydana gelmiştir. Bazı yerlerde bu azalma 1,5 birime kadar ulaşmıştır. Toprakların üst 1 m lik katmanı asidik duruma gelmiştir. Batı Almanya

194 183 ve Avusturya da, son yıl içerisinde, toprak ph sında 0,3-1,5 birimlik azalma olmuştur. Toprak ph sının düşmesinden toprak canlıları önemli ölçüde etkilenir. Toprak canlıları toprağa düşen organik artıkların ayrışmasında önemli görev üstlendiklerinden, bu canlıların azalması veya yok olması sonucu, toprağa düşen organik atıklar ayrışmadan uzun bir süre kalır ve birikim meydana gelir. Ayrışmanın azalması veya durması ile bitkiler için mineral besin maddesi temini de yavaşlar. Asidik topraklarda mantar varlığında artış görülür. Sudakine oranla topraklardaki asitleşme süreci daha yavaş olarak seyreder. Ancak zamanla toprakta ağır metal birikimi artar ve bitki besin maddeleri yıkanarak kaybolur. Bu sorunları gidermek oldukça zordur. Toprak kaynaklarının bu şekilde asitleşmesine neden olan asidik gazların salımı durdurulsa bile, toprakların eski hallerine döndürülmesi oldukça uzun zaman alır. Tarım Alanları ve Tarımsal Üretim Çoğu bitkiler toprak ph sının 6 nın üzerinde olması durumunda daha iyi gelişir. Bu ph değeri civarında, bitkilerin topraktan su ve besin maddesi alımları ve zararlı maddelerden korunmaları daha uygundur. Tarım topraklarında asitleşmeye neden olan tek faktör atmosferik çökelme değildir. Günümüzdeki tarımsal uygulamalar da topraklardaki hidrojen iyonlarının artmasına yol açmaktadır. Örneğin, toprağa bitki besin maddesi olarak azot ilavesinde amonyumlu kimyasal gübrelerlerin verilmesi sonucu, amonyumun nitrata dönüşümünde önemli miktarda hidrojen iyonu toprağa geçmektedir. Bu şekildeki gübreleme topraktaki asitleşmenin % sini oluşturmaktadır. Diğer taraftan hasatla topraktan uzaklaştırılan biyokütle ile birlikte aşırı miktarda bitki besin maddesi de topraktan uzaklaşmaktadır. Bunun sonucu olarak da toprakların tamponluk kapasitesi giderek azalmaktadır. Ancak topraklara kireç ilavesi ile ph düşüşleri önlenebilmektedir. Hava kirliliğinin bitkiler üzerindeki doğrudan etkisi nedeniyle de tarımsal üretim etkilenmektedir. Ozon, birçok bitkiye doğrudan zarar vererek tarımsal alanlardan alınan ürünün miktarını önemli ölçüde etkilemekte ve kalitesini bozmaktadır. ABD de 1970 li yılların başında yapılan tahminlere göre, ozon her yıl bitkisel üretimde 2-4 milyar dolarlık kayıplara neden olmuştur. Bunun anlamı, toplam bitkisel üretim gelirinde % 4-7 oranında azalmadır. Benzer hasar İsveç te rapor edilmiş, ürün

195 184 kaybının % 10 a kadar yükseldiği ifade edilmiştir. Ormanlar Hava kirliliğinin ormanlar üzerindeki etkisi oldukça farklılık göstermektedir. İskandinavya da başlıca iki tip orman toprağı vardır. En yaygın olanlar podzollar ve kahverengi topraklardır. Podzollar genel olarak iğne yapraklı ağaçlarla kaplıdır. Bu yöreler oldukça fazla miktarda yağmur alır. Kireç bakımından oldukça fakirdir ve bitki besin maddeleri topraktan giderek yıkanmıştır. Bu topraklar kısmen asidiktir. Bu nedenle asit yağışlara karşı oldukça duyarlıdır. Podzolların aksine, kahverengi toprakların ph sı daha yüksektir. Bitki besin maddesi bakımından daha zengindir. Bu topraklar genelde çayır ve yaprağını döken ağaçlarla kaplıdır. Kahverengi topraklar asit yağışlarla karşı karşıya geldiğinde, topraktaki kil minerallerine bağlı olan alüminyum serbest duruma geçer ve böylece toprak çözeltisindeki derişimi giderek artar. İğne yapraklı ağaçların dikilmesi ile kahverengi topraklar da zamanla podzola dönüşebilir. Bunun nedeni iğne yapraklı ağaçların asitleştirici etkisidir. Ormancılık faaliyetleri de toprakların asitleşmesine neden olabilmektedir. Ormandaki ağaç kesimleri ile birlikte, her türlü bitkisel ürünün orman ekosistemi dışına çıkarılması yoluyla bitki besin maddeleri de orman dışına çıkarılmaktadır. Bunun sonucu olarak, mineral madde teminindeki doğal süreç bozulmuş olur ve toprağın asitleşmeye karşı direnci azaldığı gibi kendiliğinden de asidik duruma gelir. Ayrıca tıraşlama ile orman toprağının üzeri bitki örtüsünden yoksun duruma getirildiğinde, toprağın yüzeysel su tutma kapasitesi azalacağından, yüzeysel sular çevredeki göl ve akarsulara ulaşarak onların da asitleşmesine neden olur. Ayrıca, ormanların geliştirilmesi amacıyla asidik özellikli kimyasal gübrelerin kullanılması ile de toprak asitliği artırılır. Orman topraklarının asitleşmesi ve birçok yörede ağaçların zarar görmüş olması modern ormancılık faaliyetlerinin etkisi ile açıklanamaz. Avrupa nın, özellikle orta kesiminde, yüksek miktardaki hava kirliliği, yoğun olarak kükürtlü ve azotlu bileşiklerin çökelmesi, hem ormanlara ve hem de topraklara önemli zararlar vermektedir. Avrupa da 1983 yılından beri orman tahribatı bazı ülkeler tarafından araştırılmaktadır yılından bu yana, çoğu Avrupa ülkesi uluslararası işbirliği ile bir çerçeve programı kapsamında sorunları ele almaktadır. Bu programın yürütülmesi Almanya nın sorumluluğuna verilmiştir. Yirmi üç Avrupa ülkesini

196 185 kapsayan programın beşinci aşaması 1990 yılında gerçekleştirilmiştir. Program kapsamında 130 milyon hektarlık ormanlık alan bulunmaktadır. Bu alan Avrupa daki tüm ormanların 2/3 ü içerisine almakta, eski Sovyetler Birliği nin Avrupa daki bölümünün büyük bir kısmını da kapsamaktadır. Yapılan etüt çalışmalarından elde edilen bilgiye göre, bu program kapsamındaki ormanlarda görülen hasar beş sınıf altında toplanmaktadır. Sınıflara göre hasar oranları, 0.Sınıf % 0-10, 1.Sınıf % 11-25, 2. Sınıf % 26-60, 3. Sınıf % 60 ın üzeri, 4. Sınıf ölü ağaçlardır yılları arasında gerçekleştirilen etütlerde, hasar düzeyleri ile ilgili olarak yıllık önemli farklılıklar izlenmiştir. Orman tahribatında, kuraklık, rüzgar, don gibi doğal olaylarla birlikte hava kirliliğinin etkili olduğu görülmüştür. Bir genelleme yapılarak, orman tahribatının daha çok yaşlı ağaçlar ve yüksek yerlerdeki ağaçlarda görüldüğü, Avrupa genelinde, en etkili faktörün hava kirliliğinin doğrudan veya dolaylı etkisi olduğu ifade edilmiştir. Herhangi bir olumsuz faktörün doğrudan veya dolaylı etkisi altında kalmış ağaçlardaki hasarın izleri ve belirtiler oldukça açık olarak görülür. Ancak bu zararın hangi faktörün etkisi ile meydana geldiğini söylemek çoğu kez kolay değildir. Herhangi bir olumsuzluk iklim, böcekler veya hava kirliliğinden kaynaklanmış olabilir. Kirli hava ağaçları doğrudan veya dolaylı olarak etkilemektedir. Doğrudan etki yapraklardaki zararlardır. Asit yağışlar, kükürt dioksitin kuru çökelmesi veya ozon, ağaç yaprağını koruyan mum tabakasını aşındırır, yaprak dokusundaki gözeneklerde hasara yol açar. Geniş ve iğne yaprakların iç dokusunda bulunan yarı geçirgen zarları tahrip ederek, ağacın gaz, su ve besin maddesi dengesini bozar. Dolaylı etki, toprakların asit yağışların etkisi ile asitleşmesi sonrasında görülür. Topraktaki besin maddesinin azalması nedeniyle ağaç yeterince beslenemez. Ayrıca, toprak çözeltisinde giderek artan, alüminyum gibi zehirli maddeler ağaca zarar verir. Ağaç kökleri hasar görür, kılcal kökler su ve besin maddesi alımını gerçekleştiremez. Bu şekilde giderek zayıf düşen ağaçlar, hastalık ve böceklere karşı dayanıksız hale gelir. Bunu takiben, bir-iki sıcak yaz mevsiminin kuraklık etkisi, zor kış koşulları ile de karşı karşıya gelirse ağaçlar kurur. Farklı ağaç türleri, hava kirliliğinin doğrudan veya dolaylı etkisinden farklı bir şekilde etkilenir. Yapraklarını döken ağaçlar, iğne yapraklı ağaçlara oranla daha az hassastır. Bunun nedeni, geniş yapraklı

197 186 ağaçların toplam yaprak yüzeyi genişliğinin iğne yapraklı ağaçlara oranla daha az olmasıdır. Ayrıca, her sonbaharda dökülen yapraklar nedeniyle hava kirleticilere daha az süre maruz kalmaktadırlar. İğne yapraklı ağaçlarda ibreler önce sarımsı bir renk almakta, daha sonra kahverengine dönüşerek kurumakta ve dökülmektedir. Bitki kökleri saçak kılcal uzantılarını kaybetmekte ve kök gelişmesi yavaşlamaktadır. Ağaçlardaki ibrelerin boyu kısalmakta, ağaç gövdesindeki yıllık halkalar daralmakta ve dallar kendini taşıyamaz duruma gelerek sarkmaktadır. İskandinavya daki ormanlar tüm batı Avrupa için önemlidir. Bu ormanlar bölgedeki odun menşeli endüstrinin ham maddesidir. İsveç ve Finlandiya da orman ürünlerinin % 80 i ihraç edilir. Başlıca pazarlar da İngiltere ve Almanya dır. İskandinavya daki ormanlar üretkenliklerini sürdüremedikleri taktirde, üretim ve işleme süreçlerinde önemli iş kayıpları meydana gelecek ve hem ulusal ve hem uluslararası ekonomilerde gerilemeler görülecektir. Bunun sonucu olarak sosyal ve siyasal çalkantılar ortaya çıkabilecektir. Ormanlar, ekonominin ötesinde, doğal varlıklar ve değişik ekosistemlerdir. Doğal yaşam ortamlarıdır. Binlerce böcek ve küçük hayvan türünü, sayısız bitki türünü, çok sayıda memeli hayvan türünü ve bu türlerin varlıklarını barındırırlar. İklimlerin oluşmasında, su kaynaklarının sürekliliğinde, toprakların erozyonla kaybolmasının önlenmesinde görev üstlenirler. İnsanlar için rekreasyon alanlarıdır. İsveç ve Çekoslovakya da kuruyan ağaçlar nedeniyle yok olan ormanların sonucunda toprak erozyonunun arttığı ifade edilmektedir. Bitkiler Üzerindeki Etkiler Hava kirliliğinden sadece ormanlar veya orman ağaçları zarar görmez. Diğer bitkisel canlılar da benzer şekillerde etkilenir. Yani, doğrudan hava kirletici maddelere, kükürtlü ve azotlu kirletici gazlara ve ozon a maruz kalarak veya dolaylı yolla, toprakların asitleşmesine bağlı olarak, zarar görürler. Bu etkilenmede en hassas olanlar, likenler ve yosunlardır. Bunun en önemli nedeni koruyucu parafin tabakasına sahip olmamalarıdır. Likenler hava kirliliğinin çok tipik göstergesidir. Özellikle kükürt dioksit gazının etkisinin belirlenmesinde çok iyi sonuç verirler. Likenler oldukça geniş bir yayılım alanına sahiptir. Ormanlarda, kırsal alanlarda, kentlerde ve endüstri bölgelerinde de belirli koşullarda varlıklarını sürdürebilirler. Ancak, kentlerde ve endüstri bölgelerinde hava kirliliğinden zarar görme oranına bağlı olarak kaybolurlar. Çiçek

198 187 açan bitkiler ve eğrelti otları hava kirliliğinden nispeten fazla etkilenmezler. Bunun yanında, atmosferik azotu alarak köklerindeki özel dokularında biriktiren baklagiller, hava kirliliğinden daha az etkilenirler. En azından toprakların asitleşmesi sürecinde kaybolan bitki besin maddesinin bir bölümünü kendileri karşılar. İsveç te yapılan araştırmalarda 150 bitki türünün asitleşme nedeniyle yok olma tehlikesi ile karşı karşıya kaldığı görülmüştür. Hayvanlar Üzerindeki Etkiler Asitleşmenin etkisinde kalmayan hayvan yok gibidir. Asitli göllerden sadece balıklar kaybolmaz. Kurbağalar da doğal dengenin bozulmasından önemli derecede etkilenir. Küçük kuşlar asitli sulardan uzaklaşır. Kuş yumurtalarının kabuklarında incelmeler görülür. Bunun nedeni böcek yiyen kuşlardaki alüminyum etkisidir. Asitli göllerde balık kalmadığı için balık yiyerek beslenen kuşların o yörede barınması mümkün değildir. Toprakların asitleşmesine bağlı olarak bitkilerde ağır metal birikimi görülür. Bu bitkilerle beslenen hayvanlarda da ağır metal birikimi kaçınılmazdır. Özellikle karaciğerlerinde ve böbrek dokularında kadmiyum birikimi oldukça yaygındır. Asitliliğin hayvanlar üzerindeki olumsuz etkisi, daha çok bitki örtüsünün etkilenmesi ile orantılıdır. Bitki örtüsünün çeşitliliği ve zenginliği önemlidir. Örneğin, ormanlar önemli derecede hasar görmüş ise bu ekosistemlerde barınmakta olan hayvan türleri de önemli ölçüde etkilenir ve ortamdan uzaklaşırlar. Sonuç olarak, ormanlardaki etkiye benzer şekilde, hava kirliliği dorudan ve dolaylı olarak tüm flora ve faunayı da etkilemektedir. Yeraltı Suyu Yağışların çok büyük bir bölümü yağmur ve kar şeklindedir. Yeryüzüne düşen yağışların bir bölümü değişik yollarla yeraltı suyuna ulaşır. Toprak yüzeyinin su sızdırma özelliğine ve toprak katmanlarının geçirgenliğine bağlı olarak, yeraltı suyuna ulaşan su miktarı değişir. Eğer topraklar yeterince geçirgen değilse, toprak yüzeyine ulaşan su, eğime bağlı olarak yüzey akışa geçer. Böylece, yeraltı suyundan daha çok akarsu ve göllere ulaşır. Yeraltı suyuna ulaşan su daha sonra yeraltı suyunu besleyerek önemli su kaynaklarını oluşturur. İsveç te yaklaşık olarak 8 milyon insan su ihtiyacını yeraltı su kaynaklarından karşılamaktadır. Bu yöredeki çok sayıda göl asidiktir. Toprak hem

199 188 fiziksel bir filtre görevini üstlenmekte ve hem de içerisinden aşağıya doğru süzülmekte olan suyu kimyasal olarak nötralize etmektedir. Bunun sonucu olarak da, yeraltı suları yüzey sularına oranla daha az asidiktir. Yeraltı suyunun asitleşmesi belirli durumlara bağlı olarak gerçekleşmektedir. En önemlisi toprağın asidik yağış suyunu nötralize edebilme yeteneği, içerdiği sülfat, kalsiyum ve potasyum miktarıdır. Toprağın tamponlama özelliği yeterli değilse veya zamanla azalmış ise, toprak yüzeyinden sızarak alt katmanlara doğru süzülen su asidik özelliğini sürdürdüğü için korozif (aşındırıcı) olabilir. Topraktaki bazı metalleri de çözerek yeraltı suyuna ulaşır. Bu şekilde yeraltı suyu da etkilenmiş olur. ph sı düşer ve kimyasal özellikleri değişir. Su korozif hale gelir. Hem içme suyu ve hem de kullanma suyu bakımından istenmeyen duruma gelir. İnsan Sağlığına Etkisi Asitli sular insan sağlığı bakımından risk oluşturur. Suyun asitlilik düzeyine bağlı olarak içerdiği zehirli metallerin, özellikle alüminyum ve kadmiyum miktarı da artar. İskandinavya da asit yağışların etkisinde kalmış suların ph sının 5,2-6,4 arasında değiştiği, bu sularda fazla miktarda kurşun, çinko ve kadmiyum görüldüğü rapor edilmiştir. Kadmiyum, oldukça hareketli bir ağır metaldir. Daha çok beyin zarında birikerek doku bozulmalarına neden olur. Vücudu çok yavaş olarak terk eder. İskandinavya da topraklardaki kadmiyum miktarı oldukça fazladır. Bunun en önemli nedeni asitleşme olmasına karşın, tarımsal amaçlarla kullanılan kimyasal gübreler de önemli kadmiyum kaynağıdır. Bakır, daha çok çocuklarda ishale neden olur. Su asidik duruma geldiğinde, bakır içeren boru ve benzeri araçları aşındırarak bakırı alır, böylece bakır suya karışmış olur. Alüminyum, yer yüzünün yapısında fazla miktarda bulunur. Toprakları oluşturan mineraller içerisinde oldukça sıkı bağlantılar halindedir. Ancak asitleşmeyi takiben toprak çözeltisine geçer. Buradan da su kaynaklarına ulaşır. Sudaki alüminyum, özellikle böbrekler üzerinde etkilidir. Diyalizle kana karışır. İskelet ve beyin dokusu üzerinde olumsuzluklar oluşturur. Zamanla vücuttaki birikimin artması ile Alzheimer ve Parkinson hastalıklarına da yol açtığı belirtilmektedir. Kurşun, benzer şekilde asitleşmenin sonucu olarak sulara karışır.

200 189 Özellikle çocukların sinir sistemi üzerinde etkilidir. Yeraltı suyunun asitleşmesi ile serbest hale gelen metallerin insan sağlığı üzerindeki etkisi, suyun metal içeriği ve suyun kullanılma miktar ve süresine bağlıdır. Korozyon Hava kirliliği çoğu metali etkiler. Bu etki doğrudan doğruya hava içerisinde bulunan asidik gazların etkisiyle, atmosferik korozyon (aşınma) veya toprak ve suyun asitleşmesi ile oluşur. Bazı yörelerdeki atmosferik korozyonun nedeni, yerel olarak hava kirletici maddelerin salımıdır. Bu durumlarda hava kirliliğinin etkisi, kırsal alanlardan daha çok, yerleşim veya endüstri bölgelerinde görülür. En etkili gaz kükürt dioksittir. Azot oksitler, ozon, asit yağmur ve asidik kar da metal veya malzeme aşınmasına ve bozulmasına neden olur. Demir, çinko, kum taşı, kireç taşı, plastikler, kağıt, deri ve dokumalar hava kirliliğinden etkilenen malzemelerdir. Çoğu materyal de hava kirliliğinin dolaylı etkisi altındadır. Asidik toprak ve su ile temasta bulunan demir borular, toprağa gömülü boru hatları, benzeri demir ve çelik yapılar, beton havuzlar korozyon etkisinde kalmaktadır. Korozyondan etkilenme oranı malzemenin aşınmaya karşı kaplanması ile azalmaktadır. Binalarda, asidik sular nedeniyle aşınan demir su borularında oluşan delikler nedeniyle borular su sızdırabilir, ıslak alanlarda kullanılan lavabo, küvet, klozet, sifon gibi gereçlerde bozulma ve renk değişikliği görülebilir. Renk değişikliğinin nedeni, suda çözünmüş olan demir ve bakır gibi metallerin çökelmesi ve oksidasyon süreçlerine bağlı olarak değişik renk almasıdır. Suyun içerdiği demir ve mangan miktarına bağlı olarak yıkanan çamaşırlarda da renkli lekeler oluşabilir. Korozyonun neden olduğu maddi zarar oldukça fazladır. Aynı zamanda sağlıklı yaşamı tehdit eder. Sanat eserlerine zarar vererek kültürel etki yapar. Sağlık Üzerinde Doğrudan Etki Genel olarak, kirli hava, insanın yaşam kalitesini bozar, sağlık sorunlarına ve ölümlere neden olur. Özellikle yerleşim yerlerindeki hava karışımı içerisinde çok sayıda ve miktarda kirletici madde bulunabilir. Hava kirliliği bu ortamlarda, astımlı insanları, çocukları ve yaşlıları daha fazla etkiler. Kalp ve dolaşım sistemi hastalıkları, solunum kapasitesinin azalması en önemli etkileri arasındadır. Hava içerisinde bulunan asidik kirleticiler öncelikle solunum sistemini tahriş eder, zamanla kronik etkiler

201 190 gösterir. Solunum güçlüğü çekilir ve değişik doku ve organlar da hasar görülür. Çevresel Etkinin Azaltılması Hava kirliliğinin çevresel etkisini en aza indirebilmek amacıyla yapılabilecekler, süre bakımından, kısa ve uzun dönem içerisinde gerçekleştirilebilir. Ancak kısa dönemde alınacak önlemlerle yeterli oranda başarıya ulaşmak mümkün değildir. Yüzey Suları Akarsu ve göllerdeki asitleşme ve etkisi, kısa dönem içerisinde, kireçleme yapılarak önlenebilir. Suya kireç ilavesi ile ph sı yükseltilebilir. Böylece suda çözünmüş olarak bulunan alüminyum ve diğer metaller çökelir, balıkların vücutlarında biriken cıva miktarı zamanla azalabilir. Asitleşmenin etkisi ile su ortamlarından uzaklaşmış olan bitkisel ve hayvansal canlılar zamanla yaşam ortamlarına geri gelebilirler. Gıda zinciri içerisinde, balıkların çoğalması ile su kuşları da çoğalır. Kurbağalar yaşamlarını sürdürmeye devam eder. Ancak sorun gölün dibine çökmüştür. Zararlı maddeler beklemeye alınmıştır. Bu nedenle asit yağışların devam ettiği süre boyunca kireçlemenin yapılması gerekir. Aksi halde dibe çökelmiş olan kirletici maddeler tekrar yukarı çıkarak suya karışabilirler. Kireçleme her 3-5 yılda bir yapılmaktadır yılında İsveç te kireçleme giderleri 28 milyon dolar olmuştur. İsveç ve Norveç bu amaçla oldukça fazla para harcamaktadır. Bu maddi harcamalara karşın, kireçlemenin, alüminyum ve ağır metallerin topraktan suya sızmasını önlemede sınırlı kaldığı bilinmektedir. Tarım Toprakları Gerek asit yağışlar ve gerekse topraklar üzerinde yetiştirilen bitkisel ürünlerin hasadı ile uzaklaştırılan bitki besin maddeleri ve asidik kimyasal gübrelerin kullanılması ile, tarım toprakları asitleşmektedir. Bu şekildeki asitleşmenin kısa dönem içerisinde önlenmesinin etkin yöntemi de kireçleme yapılmasıdır. Ormanlık Alanlar Tarım topraklarındakine benzer bir şekilde, asit yağışlarla birlikte orman ürünlerinin hasadı ile bitki besin maddelerinin uzaklaştırılması ve asidik kimyasal gübrelerin kullanımı ile asitleşmiş olan orman topraklarının da kireçlenmesi gerekmektedir. Federal Almanya da asitleşmenin etkisini azaltmak amacıyla yoğun kireçleme programları

202 191 uygulanmıştır. Aynı işlemler İsveç te gerçekleştirilmiştir. Bu uygulamaların maliyeti oldukça yüksektir. Güney İsveç te yer alan 1,4 milyon hektarlık alanda, ph sı 4,7 nin altında olan toprakların kireçlenmesi 400 milyon dolara mal olmuştur. Yeraltı Suyu Asidik yeraltı suyu, kuyu tabanına yerleştirilen filtrelerle iyileştirilebilmektedir. Diğer bir uygulama olarak, kuyu çevresindeki toprak kireçlenmektedir. Asidik yeraltı sularının kullanımı korozyona dayanıklı malzemeden yapılmış borularla sağlanmaktadır. Kirletici Maddelerin Salımının Denetlenmesi Kirletici maddelerin kaynakta denetlenerek salımlarının ve atmosferde yayılımlarının önlenmesi, uzun dönemde gerçekleştirilebilecek en uygun çalışmalardır. Bu amaçla, en uygun yakıt, en verimli yakma yöntemi, enerji tasarrufu, baca gazından kirleticilerin giderilmesi gibi önlemler gündeme gelmiştir. Avrupa genelinde, en önemli kükürt salım tesisleri petrol ve kömür yakan enerji santralleridir. Kirletici salımını azaltmak amacıyla, yakma öncesi, yakma esnasında ve yakma sonrasında alınabilecek önlemler vardır. Yakıt seçiminde, düşük kükürt değerine sahip olan yakıtlar tercih edilebilir. Piyasalarda % 0,5 oranında, oldukça az miktarda kükürt ihtiva eden kömürler vardır. Ancak bu gibi yakıtların doğal depolama miktarı sınırlıdır. Bu nedenle, teknik olarak yakıttan kükürt giderilmesi gündeme gelmektedir. Bir kükürt giderme yöntemi olarak, öncelikle kömür öğütülmekte, fiziksel olarak en hafiften en ağıra doğru ayrılmaktadır. Bu yöntemle kükürt miktarı yarı yarıya azaltılmaktadır. Petrolde de kükürt giderimi mümkündür. Kükürt miktarı % 3 den % 1 e indirildiğinde, uzaklaştırılan her ton kükürt başına maliyeti 700 dolara ulaşmaktadır. Diğer taraftan, kükürt, eski tip veya akışkan yataklı yakma tesislerinde kireç ilavesiyle de tutulabilmektedir. Kükürt ün büyük bir bölümü kireç tarafından tutulmakta ve külle beraber alınmaktadır. Bu yöntemde maliyet fazla değildir. Yanmış baca gazlarından kükürt giderilmesi amacıyla yeni teknikler geliştirilmiştir. Bunlar genel olarak ıslak/kuru yöntemlerdir. Asidik dumana ıslak kireç püskürtülmekte ve kuru olarak kükürt alınmaktadır. Kömür ve petrol tesislerinde kullanılabilen bu yöntem oldukça uygulanabilir ve pahalı olmayan bir yöntemdir. Bu işlemle

203 192 kükürt miktarı % 90 oranında azaltılabilmektedir. Yeni kurulan termik santrallerde mutlaka kükürt giderme işlemi uygulanmaktadır. Termik santrallerden atmosfere salınan azot oksit gazları yakma yönteminin iyileştirilmesi ile azaltılabilmektedir. Bunun için yakma süresinin ve yakma sıcaklığının azaltılması gerekmektedir. Böylece NO x salımı % oranında azalmaktadır. Bu amaçla Japonlar tarafından geliştirilen yeni teknolojik uygulamalarla azot oksitler % 85 oranında azaltılabilmektedir. Bu yöntem, azot oksit gazlarının azot ve suya dönüştürülmesini esas almaktadır. İskandinavya da azot oksit gazlarının % 60 ı motorlu taşıtlardan kaynaklanmaktadır. Trafik yoğunluğunun ve hız sınırının azaltılması, bu sınırlamaya uyum sağlanması, katalitik konvertörlerin (katalitik dönüştürücü) yaygın kullanımı ile azot oksit salımı azaltılabilmektedir. Ayrıca, uzun dönemde, enerji tasarrufu, enerji üretiminde verimliliğin artırılması, toplu taşımacılığın yaygınlaştırılması, enerji üretiminde temiz ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanım oranının artırılması ile asidik gazların salımı önemli ölçüde azaltılabilecektir. Kritik Kirlilik Yükü Son yıllarda, zararlı olma eşiği olarak kabul edilebilecek kirlilik miktarı ile ilgili seri çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalarla kritik kirlilik yükü terimi ortaya atılmıştır. Bu terim, kirleticilerin çevre, insan sağlığı ve diğer materyallere zarar vermeyen üst sınır olarak kabul edilmiştir yılının ilkbaharında, kritik kirlilik yükü ilgili iki uluslararası konferans düzenlenmiştir. Birinci konferansta kükürtlü ve azotlu çökelmeler ele alınmıştır. İkinci konferansta da kükürt dioksit, azot oksitler ve ozon un atmosferik düzeyi üzerinde durulmuştur. Kükürt çökelmeleri için kritik yük, en yüksek miktar olarak, 3 kg S/ha olarak belirlenmiştir. Eğer kükürt çökelmesi bunun üzerinde olursa, duyarlı çoğu orman toprakları ve yeraltı su sistemi uzun süreli asitleşme ile karşı karşıya kalmaktadır. Bu eşik düzey, İsveç in ormanlık alanlarına çökelen kg S/ha lık miktarla karşılaştırıldığında sorunun ne kadar önemli olduğu görülür. Kükürt çökelmelerinin en fazla olduğu orta Avrupa da bu miktar 100 kg S/ha a ulaşmıştır. Bu hassas alanların asitleşmenin etkisinden kurtarmak için çökelmenin % oranında azaltılması gerekmektedir. Azotlu bileşiklerin çökelmelerinde kritik yükün belirlenmesi oldukça zordur. Kritik azot yükü, ekosistemin üretim kapasitesine,

204 193 topraktaki mikroorganizmaların faaliyetine ve bitki örtüsünün çeşitliliğine ve miktarına bağlıdır. Bu karmaşık duruma rağmen, kritik azot yükü 3-15 kg N/ha/yıl olarak belirlenmiştir. Daha duyarlı ekosistemler için bu sınırlamanın 3-10 kg/ha olması kabul edilmiştir. Orta Avrupa ülkelerinde gerçek azot çökelmesi kg N/ha a ulaşmıştır. İsveç te bu miktar kg N/ha, Hollanda da iğne yapraklı ağaç ormanlarında 100 kg N/ha düzeyine çıkmıştır. Bu sınırlamalar dikkate alındığında, doğal alanlarda azot çökelmesinin % oranında azaltılması gerekmiştir. Kükürt dioksit için, havadaki kritik miktar, yıllık ortalama olarak µg/m 3, günlük üst sınır ise 70 µg/m 3 dür. Bitkiler ozonun zararlı etkisine karşı daha duyarlıdır. Bu nedenle bitki gelişme döneminde, yani yaklaşık olarak yılın altı aylık döneminde, O 3 miktarı 50 µg/m 3 değerini aşmamalıdır. Ozonun etkisi diğer gazlarda da olduğu gibi, havadaki karışımı ve maruz kalma süresi ile yakından ilgilidir. Ayrıca, diğer kirletici gazların ortamdaki varlıkları ve miktarları ozonun etkisini artırmaktadır. Azot oksitler, kükürt dioksit ve ozona oranla bitkiler için daha az zararlı olarak bilinir. Ancak, NO 2 (azot dioksit) NO ya (azot monoksit) oranla daha zararlıdır. Yıllık ortalama miktar 30 µg/m 3 ve 4 saatlik üst değeri de 90 µg/m 3 olarak belirlenmiştir. Verilen bu sınır değerlerine karşın, sürdürülmekte olan araştırma çalışmalarıyla bu kritik yüklerin daha aşağıya çekilmesi gereği görülmektedir. Uluslararası Boyutta Asitleşme ve Önlemler İskandinavya nın büyük bir bölümü oldukça ince ve kireç ihtiva etmeyen toprak tabakası ile kaplıdır. Bu nedenle toprak ve su kaynakları asitleşmeye karşı oldukça duyarlıdır. Daha çok batıdan ve güney batıdan esen rüzgarlar, kuzey Avrupa üzerinden geçerek bu bölgeye çok miktarda hava kirletici madde getirirler. Ancak asitleşme sadece bu yörenin sorunu değildir. İskoçya da, Hollanda da ve eski adı ile Batı Almanya da da asidik göller vardır. Orman tahribatı çoğu Avrupa ülkesinde de meydana gelmiştir. Kirli hava Venedik ve Londra gibi Avrupa kentlerindeki tarihi eserler üzerinde de etkisini göstermiştir. Hava kirliliğinin dünyanın sadece bir bölümünü etkilediğini söylemek mümkün değildir. Endüstrileşme ve yakıt tüketiminin giderek artması ile orantılı olarak kükürt salımı ve yayılımı artmıştır. Bu nedenle

205 194 hava kirliliği ve etkileri dünyanın birçok yöresinde hissedilmiştir. Brezilya da, Güney Afrika da, Hindistan da ve güney Asya da da hava kirliliğinin etkileri görülmüştür. Her hangi bir ülkenin hava kalitesi bir başka ülkeden salınan kirleticilerden etkilenir hale gelmiştir. Bu nedenle her ülkenin kendisine ait salımı denetlemesi ve azaltması gerekmektedir. Bunun için uluslararası işbirliği gerçek çözümü getirecektir lı yılların sonunda, İskandinavyalı bilim adamları kendi ülkelerinde zararlı etkileri olan kirletici maddelerin, özellikle kükürt dioksitin, orta Avrupa ve İngiltere den gelmiş olduğu konusunda aynı görüşteydiler yılında, Stockholm de gerçekleştirilen Birleşmiş Milletler İnsan Çevresi Konferansı nda İsveç Hükümeti tarafından hava kirletici maddelerin sınırlar ötesi taşınımı ile ilgili bir rapor sunmuştur. Bu rapor genel bir ilgi görmüştür. Konferansta herhangi bir ülkenin diğer ülkelere zarar vermeyecek şekilde faaliyetlerini düzenlemeleri gereği konusunda bir karar alınmıştır. Birleşmiş Milletler bu konuya giderek daha fazla önem vermiştir li yıllarda kirleticilerin uluslararası hareketi üzerine İskandinavya da yeni projeler ve araştırma programları geliştirilmiştir. Bunlardan biri, EMEP (European Monitoring and Evaluation Programme) idi. Birleşmiş Milletler Avrupa Ekonomik Komisyonu nda (ECE-United Nations Economic Comission for Europe) yer alan 25 ülkede 90 ölçüm istasyonu kurulmuştur yılında, önemli bir politik gelişme olmuştur. ECE ülkelerinin katılımı ile Cenevre de yapılan Çevre Bakanları toplantısında ilk önemli kararlar alınmıştır. Bu toplantıya ECE ülkelerinin temsilcilerinin yanında, Kuzey Amerika dan da katılımlar olmuştur. 34 ülkenin katıldığı bu toplantıda, Hava Kirliliğinin Sınırlar Ötesi Uzun Menzilli Taşınımı (Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution) anlaşması imzalanmıştır. Anlaşma, Aralık 1982 ye kadar yeterli sayıda ülke tarafından kabul görmemiştir. Ancak 16 Mart 1983 tarihinde uygulanabilir duruma gelebilmiştir. Bu anlaşma ülkelerin kirletici madde salımlarını azaltmalarını istemekteydi. Genel ilkeler olarak, ülkelerin bireysel sorumluluklarını öne çıkarmakta ve en uygun teknolojileri kullanmalarını önermekteydi yılının yazında, Stockholm de asitleşme ve etkileri üzerine bir uluslararası konferans düzenlendi. Bu konferansın temel amacı,

206 195 uluslararası boyutta bir koordinasyon oluşturulmasıydı. Aslında bu, aynı zamanda sürdürülen iki konferans halindeydi. Birincisi, farklı ülkelerden gelen bilim adamlarının toplantısı, ikincisi ise, ilgili değişik ülkeleri temsilen katılan bakan ve üst yöneticilerin toplantısı idi. Bu konuda ilk kez konferansa katılan bilim adamları, yöneticiler ve siyasetçiler arasında uyum sağlanıyor ve birlikte kararlar alınıyordu. Bu toplantılarda ulaşılan ortak görüşler: *Kükürt çökelmesi için sınır değer (kritik yük) 0,5 g S/m 2 /yıl (5 kg S/ha/yıl) olmalıdır, *Çökelmenin mümkün olduğu kadar azaltılması çevrenin korunması bakımından önemlidir, *Hava kirleticilerin salımını önleyecek teknikler ticari olarak mevcuttur, *Koordinasyon programlarının hazırlanmasında kükürt dioksitle birlikte azot oksitler de dikkate alınacaktır, * Mevcut olan en uygun teknik ve teknolojilerin kullanılması gerekmektedir. Bilim adamları ve araştırmacılar tarafından öne sürülen görüşler, tehlikenin ulaştığı boyutlar dikkate alınarak, toplantıya katılan politikacılar tarafından da kabul görmüştür yılının ilkbaharında, Stockholm Konferansı nın sonuçları dikkate alınarak, 4 Kuzey Avrupa ülkesi (İsveç, Norveç, Danimarka ve Finlandiya) birlikte bir proje önerisi sundular. Bu proje teklifi, ECE ülkelerinin 1980 yılı kükürt salımlarının esas alınarak 1993 yılına kadar salımlarının % 30 oranında azaltılmasını amaçlanmaktaydı. Bu teklif Batı Almanya, İsviçre, Avusturya ve Kanada tarafından desteklendi. Proje önerisini kabul eden ülkeler, daha sonra, Yüzde Otuz Kulübü olarak adlandırılmıştır. SO 2 Protokolü 1984 yılının yazında, ECE ülkelerinin çevreden sorumlu bakanları Münih te bir araya gelerek kükürt salımının % 30 oranında azaltılması için bir anlaşma yaptılar. Bir yıl sonra Helsinki de, 21 ülkenin çevre bakanları bu dokümanı imzaladılar. Diğer 14 ülke bu dokümanı imzalamadı. Polonya, İngiltere, ABD bu ülkeler arasındaydı. Polonya ve bazı güney Avrupa ülkeleri için ekonomik engeller vardı. Ancak, ABD ve İngiltere, başlangıçta aynı görüşlere katılmış olmalarına karşın, hava kirliliğinin yayılımı, çökelme etkileri, alınacak önlemler gibi konular

207 196 üzerinde daha fazla araştırma yapmanın gerektiğini ileri sürdüler. İngiltere biraz daha ileri giderek, hedeflenen indirim oranının ve zamanının bilimsel verilere dayanmadığını ileri sürmüştür. Daha sonra doküman 16 ülke tarafından da imzalanınca, kükürt protokolü 2 Eylül 1987 tarihinde yürürlüğe girmiştir. NO x Protokolü 1 Kasım 1988 tarihinde, 25 ülke Bulgaristan ın başkenti Sofya da NO x sınırlandırılması ile ilgili bir sözleşme imzaladılar. Bu protokolde, esas olarak, salınan NO x miktarının 1994 yılına kadar 1987 yılındaki salım düzeyinde tutulması istenmekteydi. Diğer bir ifade ile, gerçek bir azaltma yerine, 1987 yılına oranla artışın önlenmesi öneriliyordu. Bu işin ilk basamağıydı. İkinci basamak olarak, NO x miktarının 1987 yılındaki salıma göre azaltılması yoluna gidilecekti. Bu ikinci basamak çalışmaları 1996 yılından sonra ele alınacaktı. Yeterli sayıda ülkenin protokolü imzalamasıyla 14 Şubat 1991 tarihinde yürürlüğe girdi. NO x protokolünü imzalamalarına karşın 12 ülke, 1998 yılına kadar NO x miktarını % 30 oranında azaltabileceklerini taahhüt edemiyordu. Bu ülkeler; Avusturya, Belçika, Danimarka, Finlandiya, Fransa, Federal Almanya Cumhuriyeti, İtalya, Lihtenştayn, Hollanda, Norveç, İsveç ve İsviçre idi. Sofya toplantısının önemli olan diğer bir çıktısı, iki yeni çalışma grubunun oluşturulmasıdır. Birinci grup, hidrokarbonlardan (VOCvolatile organic compounds-uçucu organik bileşikler) sorumluydu. Bu grup VOC lerin salımını ve bununla ilgili olarak ozon gibi fotokimyasal oksitleyicilerin oluşmasını azaltmak amacıyla sözleşmeye esas olacak bir taslak protokol metni hazırlayacaktı. Diğer grup ise, azaltma stratejileri çalışma grubu idi. Böylece kritik yük yaklaşımının yaygınlaştırılması sağlanacaktı. Bu gruba verilen bir diğer görev de, 1993 yılından sonra süresi dolacak olan Helsinki kükürt protokolünün devamını sağlayacak, kükürt salımının azaltılmasını esas alan yeni bir protokol çalışmasını yapmaktı. Uçucu Organik Bileşikler (VOC) Protokolü Üç yıl süren görüşmeleri takiben, 19 Ekim 1991 tarihinde, Cenevre de 21 ülkenin imzalaması ile, uçucu organik bileşikler protokolü yürürlüğe girmiştir. Özellikle ozon un çevresel etkisinin en aza indirilmesi amaçlanmaktaydı. Protokolü imzalayan çoğu ülkeler, 1988 yılındaki seviyeyi esas alarak 1999 yılına kadar salımlarını % 30

208 197 oranında azaltmayı kabul ediyordu. Üç ülke (Norveç, Kanada ve Ukrayna) kendi ülkelerindeki bazı özel alanlarda -troposferik ozon yönetim alanları- azaltma oranını % 30 la sınırladılar. Az miktarda kirletici salımına neden olan bazı ülkeler bu sınırlamayı sadece soğutucu olarak kullanılmakta olan gaz salımları için uygulamayı kabul ediyordu. Ayrıca, 1988 yılı salım miktarları yerine en son salım miktarının esas alınmasını öneriyordu. Önlemlerle İlgili Çalışmaların Sonuçları Kükürt Dioksit 1993 yılına kadar, son on yıl içerisinde Avrupa da kükürt salımı % 25 oranında azaltılmıştır. Bunun sonucu olarak İskandinavya da kükürt çökelmesinde önemli miktarda azalma görülmüştür. Bazı Avrupa ülkeleri kükürt salımlarını azaltma konusunda duyarlı ve kararlıdır. Geri kalanlar ise öyle veya böyle kükürt salımlarını azaltma çabası içerisine girmiştir. Alınan kararlar uyarınca, ısıl gücü 50 MW dan daha büyük olan ısı santralleri, 1980 yılı esas alınarak, 1993 yılına kadar kükürt salımlarını % 23, 1998 e kadar % 42, 2003 e kadar % 58 oranında azaltabilecek planlamaları yapmışlardı. Gerçekten de 1980 yılına oranla 1990 yılı ortalarında, İskandinavya da kükürt çökelmesinin % 30 oranında azaldığı tahmin edilmiştir li yıllarda, Uluslararası Uygulamalı Sistem Analizleri Enstitüsü (The International Institute for Applied Systems Analysis- IIASA), Avusturya da RAINS (Regional Acidification Information and Simulation) olarak adlandırılan bir bilgisayar modeli geliştirerek Avrupa da asitleşme olayını araştırmıştır. Bu model, çoğu Avrupa ülkesi için, asitleşme üzerinde etkili olan, enerji kullanımı, salım faktörleri, denetim teknolojileri, taşınma, çökelme, kükürtlü ve azotlu bileşiklerin çevresel etkileri gibi faktörleri kapsamıştır. Bu çalışmaları takiben, kirletici maddelerin salımlarını azaltıcı senaryolar hazırlanmıştır. Bu senaryolardan biri, toplam olarak Avrupa için, 1980 yılına göre 2000 yılında SO 2 salımını % 18 oranında azaltabilmekteydi. Bu model, ülkelerden alınan verileri esas alarak çalışmaktaydı. Batı Avrupa daki bazı ülkeler güneydeki ve doğudaki Avrupa ülkelerine oranla SO 2 salımlarını daha fazla azaltabilecekti. Bazı ülkelerde ise, örneğin, Yunanistan, Türkiye, Yugoslavya ve Romanya da, bu senaryolara göre salımların artması bekleniyordu. Diğer bir senaryo da, her ülke için (The Best Available

209 198 Technology BAT) en uygun teknolojilerin kullanılması ile kükürt salımlarının azaltılması potansiyelini ortaya koymayı amaçlamıştı. Senaryonun uygulanmasını takiben, Avrupa nın kükürt salımının % 80 oranında azaltılabileceği görülüyordu. BAT senaryosunun uygulanması yıllık olarak 85 milyar DM gibi büyük bir harcamayı gerektiriyordu. İlk senaryo ise 12 milyon DM ye mal olmaktaydı. En iyi teknolojinin kullanılması ile elde edilecek sonuç oldukça başarılı olacaktı, ancak Avrupa da kişi başına 100 DM lik bir maliyet getirmekteydi. Azot Oksitler Daha önce de açıklandığı gibi, azot oksitlerin salımı konusunda yeterli veri yoktu. Ancak mevcut salımın % 50 sinin batı Avrupa ülkelerindeki benzin ve mazot yakan motorlu taşıtlardan kaynaklandığı tahmin ediliyordu. Enerji üretimi ile salım toplam miktarın % 30 u dolayındaydı. Bunun çoğu da kömür yakan tesislerden kaynaklanıyordu. Azot oksitlerin motorlu taşıt trafiğine bağlı olarak salımı ülkeden ülkeye değişmekteydi. Motor özellikleri, yakıt cinsi, egzoz gazının temizlenmesi için alınan önlemler azot oksit salımı üzerinde etkili olmaktadır. Düşük hızla seyreden otomobiller daha az azot oksit yayarlar. Ayrıca iki zamanlı motorların azot oksit salımı dört zamanlı motorlara oranla daha azdır. Bu sorunun azaltılması için silindir hacmi 2 litrenin üzerinde olan otomobillerde en iyi teknoloji uygulamaları kapsamında üç yollu katalitik konvertör kullanımı gerekecekti yılında, başta Danimarka olmak üzere Hollanda, Federal Almanya Cumhuriyeti, Yunanistan ve diğer bazı ülkelerin baskıları sonucu, EC ülkelerinin bakanları 1989 yılında daha etkili önlemlerin alınmasını ve standartların yürürlüğe girmesini kabul ettiler. Bu standartlar ancak 1993 yılında yürürlüğe girebildi. Mazotlu ağır vasıtalarda NO x salımını azaltılması için henüz etkili iyi bir yöntem yoktur. Ancak bu vasıtalarda da NO x salımının % 50 oranında azaltılabilmesi için turbo, iç soğutucu kullanımı ve motor değişikliği gerekmektedir. Kamyon ve otobüslerden salımların azaltılması için diğer yollar, yakıt kalitesinin geliştirilmesi, mazot yerine benzin, gaz veya alkol yakıtların kullanılması gereklidir. Bu yakıtları kullanan araçlar üç yollu katalitik konvertörlerle uyumlu olmalıdır. Model çalışmaları ile ortaya konulan diğer bir görüş, fabrikalarda, enerji üretim tesislerinde ve ulaşım hizmetlerinde daha uygun teknolojilerin kullanılmasıdır. Temiz yakıt tüketimi, temiz enerji

210 199 kaynakları, hız sınırının düşülmesi, demiryolu taşımacılığının geliştirilmesi, toplu taşımacılığın özendirilmesi gibi önlemlerle salımlar arzu edilen düzeylere indirilebilecektir. İnsan ihtiyaçlarının karşılanması ve yaşam kalitesinin giderek yükseltilmesi amacıyla, doğal kaynaklarının kullanımına bağlı olarak meydana gelen hava kirliliği sorunu, sadece bir ülkenin veya dünya coğrafyasında bir bölgenin sorunu olmaktan öteye önem taşımaktadır. Hava kirliliği sorunu dünya üzerinde yaşamakta olan tüm canlıların ve tüm varlıkların sorunu haline gelmiştir. Sorunun boyutları ve etkileri giderek artmaktadır. Bugüne kadar yapılan bilimsel çalışmaların sonuçları, tüm insanları ve devletleri, uluslararası kuruluşları bu konuda daha duyarlı olmaya davet etmektedir. Hava kirliliği sınır tanımayan, bir ülke üzerindeki hava katmanları ile yüzlerce ve binlerce kilometre uzaklardaki diğer ülkelerin atmosferine taşınarak zararlı etkisini gösteren küresel bir sorun haline gelmiştir. Doğrudan ve dolaylı etkileri bakımından, bugün olduğu kadar, gelecek dönemlerde de, canlı ve cansız varlıkları olumsuz olarak etkileyebilecek bir özellik taşımaktadır. Stratosferik ozon tabakasının incelmesi, iklim değişmeleri, kuraklık, çölleşme, toprak ve su kaynaklarının asitleşmesi, ormansızlaşma gibi etkiler giderek belirgin hale gelmektedir. Sorunun çözümü uluslararası boyutta, daha ciddi yaklaşımlarla ele alınmalıdır. Özellikle Birleşmiş Milletler Örgütü bu konuda daha güçlü bir yapıya kavuşturulmalı, bu konuda alınan uluslararası kararlara ve sözleşmelere uyum zorunlu hale getirilmelidir. Kirleten öder prensibi yerine, kirletmenin kesinlikle önlenmesi ilkesi dikkate alınmalıdır. Ekonomik zorunluluklar nedeniyle gerekli önlemleri alamayan, geri kalmış ve gelişmekte olan ülkeler, oluşturulacak fonlarla desteklenmelidir.

211 BÖLÜM HAVA KİRLİLİĞİNİN KONTROLÜ Hava kirliliği denetimi veya kontrolü, çevresel etkisi olabilecek uygulamalardan kaynaklanacak kirletici maddelerin oluşumunun önlenmesi, tutulması veya zararsız hale getirilmesidir. Hava kirliliğine bir sistem yaklaşımı ile bakıldığında, sistemin üç temel elemanı olarak, kirletici kaynak, taşıyıcı ortam ve alıcı ortam görülür. Etkili bir denetimin yapılabilmesi için bu temel sistem elemanlarının sırası ile gözden geçirilmesi gerekmektedir (Çizim 7.1.). Alıcı ortam, canlı ve cansız varlıkları bulundukları veya barındıkları ortamdır. Örneğin, içerisinde her türlü bitkisel ve hayvansal canlıyı barındıran ormanlar, insan yerleşimleri olan köy, kasaba ve

212 201 kentler, tarihi eserler, meralar, tarım alanları, endüstri bölgeleri alıcı ortamlardır. Çünkü buralarda, insanlar, bitkiler, diğer canlılar ve cansız varlıklar bulunmaktadır. KİRLETİCİ KAYNAK TAŞIYICI ORTAM ALICI ORTAM Çizim 7.1. Hava kirliliği sisteminde temel elemanlar Hava kirletici maddelerin etkisi ile yaşam ortamlarında bulunan tüm varlıklar olumsuz olarak etkilenmektedir. Hava kirliliğinin olumsuz etkisinden korunmak için alıcı ortamlarda gerekli önlemler ileri sürülebilir. Örneğin, hava kirliliğinin yoğun olarak görüldüğü günlerde, belirli yerlerde ve belirli saatlerde insanlara gaz maskesi takmaları veya sokağa çıkmamaları, asit yağışlardan etkilenmiş, aşınmış ve çürümüş metalik çatı kaplamaları yerine korozyona dayanıklı farklı metaller veya çatı kaplamaları, kükürt dioksitten daha fazla etkilenen ağaç türleri yerine dayanıklı türler önerilebilir. Kent içerisindeki veya bir endüstri bölgesi yakınındaki yeşil alanların veya tarım topraklarının korunması için örtü ile kaplanması düşünülebilir. Hava kirliliğinden etkilenecek kuşlara ne yapmak gerekir? Her birine birer gaz maskesi mi takmalı? Ancak bunların hiç birisi uygulanabilir değildir. Ekonomik değildir. O halde hava kirletici maddelerin çevresel etkisini azaltmak veya önlemek için alıcı ortamlarda fazlaca bir şeyler yapabilmek olası görülmemektedir. Hava kirliliği kapsamında değerlendirildiğinde, kirletici maddeleri taşıyıcı ortam atmosferdir. Herhangi bir kirletici kaynaktan

213 202 atmosfere salınan sıvı, katı ve gaz halindeki kirletici maddeler, meteorolojik faktörlere bağlı olarak farklı davranışlar gösterir. Rüzgarların etkisi ile kaynaktan çok uzaklara ve hava ortamında dağılarak yayılabilir, derişimleri azalabilir veya durgun hava ortamında birikerek derişimleri artabilir. Güneş ışığının etkisi altında havanın nemi ve diğer gaz ve parçacıklarla kimyasal ve fotokimyasal yollarla değişikliğe uğrayabilirler. Atmosferde, ölümcül fotokimyasal sis (smog) ve asit damlacıkları oluşabilir. Bu durumda hava kirliliğini gidermek amacıyla atmosferdeki taşınma, yoğunlaşma ve değişimlerin önüne geçmek gerekir. Bu da olası değildir. Hava kirliliği sisteminin diğer elemanı kirletici kaynaktır. Kirletici kaynaklar; noktasal, çizgisel ve alansal kaynaklar olarak gruplandırılabilir. Örnek olarak, herhangi bir termik santral, bir fabrika veya bir baca tek başına bir nokta kaynaktır. Motorlu kara taşıt trafiğinin çok yoğun olduğu kentiçi veya kentler arası yollar çizgisel kaynaklardır. Hava kirliliğinin yoğun olarak yaşandığı bir yerleşim biriminin tümü ve çok sayıda fabrikayı kapsayan bir sanayi bölgesi alansal kirletici kaynaklardır. Dolayısıyla kirleticilerin kaynakta denetimi denildiğinde, kirlilik kaynaklarının tek tek ele alınması zorunluluğu vardır. Kent içerisindeki motorlu kara taşıtlarının her biri veya ısı merkezi, kalorifer tesisi ve ısıtma amaçlı soba bacaları ile birlikte kent içerisindeki fırın, hamam, küçük ölçekli sanayi birimlerinin tek tek incelenmesi gerekmektedir (Çizim 7.2.). Aynı düşünce sanayi bölgeleri ve çizgisel kaynak için de geçerlidir. Yani tüm kirletici kaynaklar, birer birer değerlendirilmelidir. Bu kirletici kaynakların özellikleri birbirine çok benzeyebilir veya çok farklı olabilir. Benzer özellikli olanlar için ortak çözümler üretmek mümkündür. Örneğin, Ankara daki hava kirliliğinin giderilmesinde olduğu gibi, kirleticilik özelliği fazla olan kömür, fuel-oil veya kalorifer yakıtı yerine doğal gazın yakıt olarak kullanımı ile çok sayıdaki kirletici kaynak için ortak çözüm üretilmiştir. Bunun nedeni, ev, apartman ve işyerlerindeki ısı üretiminin benzer yöntemlerle yapılmasıdır. Buna diğer bir örnek olarak bütün otomobiller için kurşunsuz benzin uygulaması gösterilebilir Ancak, bu çözüm yöntemlerinin farklı özellikteki her kirletici kaynak için uygulanması düşünülemez.

214 203 Çizim 7.2. Yerleşim yerlerinde değişik kaynaklardan salınan kirletici maddeler ve rüzgar doğrultusundaki taşınması Sonuç olarak, hava kirliliği denetiminde, kirletici maddelerin atmosfere salınmadan önce tutulması ve giderilmesi esastır. Bunun yanında kirletici yaymayan üretim süreçleri kullanılabilmektedir. Ayrıca, başta yakıt olmak üzere, üretim sürecinde çevre dostu teknolojiler tercih edilebilir. Herhangi bir üretim süreci sonunda çevreye yayılma riski taşıyan bir kirletici madde, belirli bir süreci takiben ekonomik yarar sağlayan başka bir maddeye de dönüştürülebilir Ev ve İşyerlerinden Kaynaklanan Hava Kirliliğinin Kontrolü İnsanların yoğun olarak yaşamakta olduğu yerleşim birimlerinde, tek tek yakılan soba veya benzeri ısıtma elemanları, toplu ısıtmaya yönelik kalorifer tesisleri veya bir merkezden ısıtma (merkezi ısıtma tesisleri) hava kirliliği üzerinde etkilidir. Özellikle ısıtmaya gereksinim duyulan, genel olarak Ekim-Nisan aylarında, yoğun olarak da Kasım- Şubat aylarında, bacalardan yerleşim birimi atmosferine salınan kirletici maddeler yoğun hava kirliliği sorunlarına neden olmaktadır. Kirletici maddelerinin salımına neden olan etmenler oldukça fazladır. Bunlara

215 204 örnek olarak, yakıtın cinsi ve kalitesi, kullanılan yakma kazanı veya soba teknolojisi, yakma yöntemi, binaların mimari özellikleri, inşaat kalitesi, ısı yalıtımı kalitesi, baca ve çatı özellikleri sayılabilir. Ayrıca, kirletici maddelerin salımını azaltıcı toz, kurum ve gaz tutucuların bulunup bulunmadığı da önemlidir. Bu etmenlerin bir bölümü çok ekonomik olarak yönetilerek hava kirletici maddelerin salımı azaltılabilir (Foto 7.1. ve Foto 7.2.). Ev ve işyerlerinden atmosfere salınan kirleticiler, genel olarak, kükürt dioksit, azot oksitler, karbon monoksit, yanmamış hidrokarbonlar ve parçacıklar olarak verilebilir. Doğal olarak, bu kirletici maddelerin yanında karbon dioksit de salınmaktadır. Önemli bir sera gazı olan karbon dioksitin iklim değişimleri üzerindeki etkisi dikkate alınmadığında, şimdilik, kirletici olarak düşünülmemektedir. Ancak, uluslararası anlaşmalar gereği olarak karbon dioksit gazının salımında sınırlamalara gidileceğinden, ısıtmada fosil kökenli yakıtların kullanımının zamanla azaltılması gerekmektedir. Isıtma amaçlı tüketimde yakıt seçimi oldukça önemlidir. Özellikle katı, sıvı ve gaz yakıtların seçiminde, yakıtın fiziksel ve kimyasal özellikleri ile birlikte yakıtın kalori başına fiyatı, teminindeki kolaylık, depolama koşulları, kullanım kolaylığı gibi faktörler dikkate alınmalıdır. Katı yakıtlarda yanabilen kükürt, uçucu madde ve kül miktarı az, kalori değeri yüksek olmalıdır. Foto 7.1. Katı yakıt (kömür) kullanılarak ısı üreten bir kalorifer kazanı

216 205 Foto 7.2. Binaların ısıtılmasında kullanılan yöntem ve yakıta bağlı olarak bacadan kirletici madde yayılımı değişmektedir Isıtmada temiz ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılmasının özendirilmesi gerekmektedir. Ülkemiz için, hidrolik, rüzgar, güneş ve jeotermal kaynaklardan üretilecek elektrik enerjisi bu amaçla kullanılabilir. Potansiyel olarak bu olanağa sahip olan ülkemizde, döviz karşılığı olarak dış kaynaklardan satın alınan fosil yakıtların zaman içerisinde azaltılması ile, hem hava kirliliği önlenecek ve hem de önemli ölçüde ekonomik kazanç sağlanabilecektir (Foto 7.3. ve Foto 7.4.). Foto 7.3. Binalar güneş enerjisinden yararlanılarak ısıtılmakta ve sıcak su elde edilmektedir

217 206 Katı, sıvı ve gaz yakıtların kullanılmasında kazan ve soba verimi oldukça önemlidir. Bu konuda önemli gelişmeler olmuştur. Eski teknoloji ürünü olan kazan ve sobaların kullanılması ile hem çok fazla miktarda kirletici madde atmosfere salınmakta ve hem de gereğinden fazla para harcanmaktadır. Diğer taraftan, binalardaki ısı yalıtımı yakıt ekonomisi yönünden oldukça önemlidir. Dış duvarlar, döşeme ve tavanlar, pencereler ısı değişiminde oldukça önemlidir. Buralarda uygulanacak yalıtımla daha az yakıt tüketimi gerçekleşeceğinden kirletici madde salımı da azalacaktır. Gereğinden fazla yakıt tüketimi ekonomik de değildir (Çizim 7.3.) Foto 7.4. Türkiye de Denizli-Kızıldere jeotermal alanı Binaların planlama aşamalarında, mimari tasarımları yapılırken, binanın dış elemanları ile iç elemanlarının ısı ve enerji tasarrufu ilkeleri doğrultusunda ele alınması gerekir. Yörenin coğrafik ve meteorolojik özellikleri ile uyumlu tasarımlar ve projeler yakıt ekonomisinde oldukça önemlidir. Çevre düzenlemesi ve yeşil alan planlaması da binaların yakıt tüketimini etkilemektedir.

218 207 Çizim 7.3. Binalarda ısı kayıplarının azaltılması ile önemli miktarda yakıt tasarrufu sağlanabilir 7.2. Motorlu Taşıtlarda Hava Kirliliği Denetimi Yerleşim yerlerinde ve kentler arası karayollarında trafik yoğunluğuna bağlı olarak, motorlu taşıtların neden olduğu hava kirliliği canlı ve cansız varlıklar üzerinde önemli ölçüde olumsuz etkiye sahiptir. Ev ve işyerlerinden kaynaklanan hava kirliliği bazı kentlerde azaltılmış olmasına karşın, motorlu kara taşıtlardan kaynaklanan kirleticiler halen oldukça fazladır. Bunun en önemli nedeni her gün çok sayıda motorlu aracın trafikte var olan araçlara eklenmesidir (Foto 7.5.). Motorlu taşıtlardan çevreye salınan kirleticilerin cins ve miktarı, aracın özelliklerine, yakıt cinsine ve kullanım koşullarına bağlı olarak değişmektedir. Ancak bir genelleme yapılacak olursa, motor egzozu ile

219 208 çevreye salınan birincil kirleticiler SO x, NO x, CO, HC ve parçacıklar olarak sıralanabilir. Ancak bu kirletici maddeler birincil kirleticilerdir. Bunların atmosferdeki değişimi ile çok daha zararlı kimyasal maddeler oluşabilmektedir. Bunların arasında, fotokimyasal sis ve peroksiasetil nitrat (PAN) gelmektedir. Foto 7.5. Toplu taşımacılıkta beklenen iyileşme sağlanamadığından bireysel otomobillerin trafikteki sayısı hızlı bir şekilde artmaktadır Motorlu taşıtlardan kaynaklanan kirleticilerin azaltılabilmesi için, aracın tasarımından kullanımına kadar birçok etmeni birlikte ele almak gerekmektedir. Aracın aerodinamik yapısı, ağırlığı, motor verimi ve gücü yakıt tasarrufunda önemlidir. Araçta kullanılan yakıtın cinsi, kalorisi, katkı maddeleri gibi özellikleri kirleticilerin salımında etkilidir. Diğer taraftan araçtan salınan kirletici maddeleri azaltmak amacıyla alınan

220 209 önlemler de önemlidir. Bu önlemlere örnek olarak, motor çıkışında, egzoz susturucusundan önce egzoz borusuna bağlanan bir katalitik konvertör Çizim 7.4. de verilmiştir. Çizimde görüldüğü gibi, egzoz içerisinde bulunan NO x, CH ve CO gibi zararlı atıklar, katalitik konvertörde zararsız N 2, H 2 O ve CO 2 ye dönüştürülmektedir. Katalitik konvertörlerde arı peteği şeklindeki bir yapı katalizatör görevi yapan ve kimyasal reaksiyonları tetikleyen metallerle kaplıdır. Bu metallerden bazıları platin, paladyum ve rodyum olarak bilinmektedir. Yakıt olarak kurşunsuz benzin kullanımı ile çevreye yayılan ve oldukça zararlı çevresel etkiye sahip olan kurşun oksitlerin miktarı da azalmaktadır. Yeni teknolojilerin geliştirilmesi ile bir araçtan çevreye yayılan kirletici miktarı önemli ölçüde azalmasına karşın araç sayısının giderek artması toplam kirlilik yükünün azalmasını engellemektedir. Bu nedenle motorlu taşıtların hava kirliliği üzerindeki etkisini azaltmak amacıyla gerekli denetim çalışmalının sürdürülmesi kaçınılmazdır. Bu uygulamalar arasında üzerinde önemle durulması gereken hususlar; eski model ve kirleticilik özelliği fazla olan araçların trafiğe çıkmasının önlenmesi, araçların tasarımından kullanımına kadar her süreç aşamasında km/litre değerinin artırılması, yakıtın iyileştirilmesi, toplu taşım araçlarının özendirilmesi sayılabilir. Türkiye de DEİ tarafından açıklanan veriye göre, 1973 yılında trafiğe kayıtlı motorlu kara taşıtlarının sayısı iken 1999 yılında ye yükselmiştir. Yine 1973 yılı verilerine göre kayıtlı otomobil sayısı iken 1999 yılında olmuştur. Görüldüğü gibi trafiğe kayıtlı motorlu kara taşıtlarının % 61,5 ini otomobiller oluşturmaktadır. Yanmamış hidrokarbon ve karbon monoksit salımını azaltmak amacıyla yakıtta değişiklik yapılması üzerinde yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Benzin yerine LPG (sıvılaştırılmış petrol gazı), LNG (sıvılaştırılmış doğal gaz) ve CNG (sıkıştırılmış doğal gaz) uygulamaları giderek artmaktadır. Günümüzde, yakıt olarak benzin yerine LPG kullanımının yaygınlaşmış olması, kirliliğin azalmasında önemli bir katkı sağlamış olmasına karşın, hem dolum istasyonlarında ve hem de seyir halindeki araçlarda tehlike riskini artırmıştır. Özellikle yerleşim yerleri içerisindeki gaz doldurma istasyonlarında teknik önlem ve sınırlandırmalara yeterince uyulmaması riski daha da artırmaktadır.

221 210 Dizel motorlu, mazotu yakıt olarak kullanan, araçlardan salınan kirletici maddeler, genel olarak, azot oksitler, kükürt oksitler, parçacıklar ve organik bileşiklerdir. Egzoz dumanı koyu çıkan bir dizel araçta yakıt/hava karışım oranı uygun değildir. Bunun sonucu olarak da çevreye çok fazla miktarda yanmamış hidrokarbon salınmaktadır. Mazotlu araçlardan salınan kirletici madde miktarının azaltılması için yakma veriminin artırılması ve daha az kükürt ihtiva eden yakıt kullanımı önerilmektedir. Katalitik Konvertör (Dönüştürücü): Motordan çıkan zararlı maddeleri zararsız maddelere dönüştürmek için araçlara takılır. Seramikten yapılan ve gözenekleri katalitik etki sağlayan maddelerle (katalizör) kaplı katalitik dönüştürücünün içinden geçen egzoz gazları reaksiyona girerek zararsız maddelere dönüşür. Dönüştürücüye NO x (azot Oksitler), CO (karbon monoksit) ve HC (hidrokarbonlar) olarak giren maddeler reaksiyon sonucunda canlılara zararsız N 2 (azot), CO 2 (karbon dioksit) ve H 2 O (su) olarak egzozdan dışarı verilir. Üç yönlü olan katalitik konvertörler, CO, uçucu organik bileşikler ve azot oksitleri zararsız kimyasal formlara dönüştürmektedir. Dönüştürücülerde iki farklı tip katalizatör görev yapmaktadır. Bunlar indirgeyici ve oksitleyici katalizatör maddelerdir. Bu amaçla, genel olarak platin, rhodium ve/veya palladium kullanılmaktadır. Birinci aşamada, indirgenmede, azot oksit molekülleri katalitik maddelerin etkisi ile azot ve oksijen moleküllerine dönüşmektedir. 2 NO N 2 + O 2 veya 2 NO 2 N O 2 İkinci aşamada, oksidasyonda, yanmamış hidrokarbonlar ve karbon monoksit katalitik maddelerin etkisi ile (oksitlenmekte) yanmaktadır. Motordaki yanma verimi artırılarak yakıt tasarrufu yapılırken egzozdan dışarı atılan kirletici maddeler de azaltılmaktadır. Bu amaçla hava-yakıt oranının çok iyi ayarlanması gerekmektedir. Son yıllarda gündeme gelen en iyi karışım oranı, stokiometrik olarak 14,7 dir. Yani bir birim yakıt için 14,7 birim hava gerekmektedir. Böyle bir karışımda tam yanma sağlanarak egzozdan karbon dioksit atılmaktadır. Hava kirliliğinin azaltılması yanında birim yakıttan daha fazla enerji sağlanmış olduğu için yakıt daha ekonomik olarak değerlendirilmiş olmaktadır.

222 211 2 CO + O 2 2 CO 2 C x H x + 3 O 2 CO 2 + H 2 O Çizim 7.4. Katalitik konvertör (kimyasal dönüştürücü)

223 Endüstri Kaynaklı Hava Kirliliğinin Kontrolü Endüstriyel üretime bağlı olarak meydana gelen hava kirliliği, hammaddenin alındığı yerden üretim birimine, üretim biriminde, üretimden pazara kadar geniş bir alanı kaplar. Bu nedenle endüstriyel kaynaklı hava kirliliği hem çeşitliliği ve hem de kapladığı alan bakımından oldukça önemlidir. Endüstrinin çeşitliliğine, hammadde kullanımına ve üretim süreç ve teknolojisine bağlı olarak hava kirliliğinin boyutları değişir. Bu bağlamda alınacak önlemlerde ve denetimde de farklı uygulamalar gerekir. Örnek olarak, bir termik santralde kullanılan yakıt ve enerji üretim teknolojisi kirleticilerin salımında farklılar yaratır. Kömür yakan bir termik santral, doğal gaz yakan bir termik santrale oranla oldukça farklı bir yönetim gerektirirken, linyit yakan bir termik santral taşkömürü yakan bir santralden daha farklı yönetimi gerektirir. Alınacak önlemler veya genel anlamda hava kirliliği yönetimi endüstriyel üretim biriminin özelliklerine göre değişir. Bu nedenle hava kirliliği yönetimi yapılacak herhangi bir tesisin tüm özelliklerinin hammadde kaynağından başlanarak üretime ve üretimden pazara kadar değerlendirilmesi zorunludur. Kömürle çalışarak elektrik enerjisi üreten bir termik santral incelendiğinde; sırasıyla kömür ocağı, kömür hazırlama, kömür taşıma, depolama, yakma ve kül giderme aşamalarında, gerekli önlemler alınmadığı taktirde, önemli ölçüde kirletici madde atmosfere salınır. Bu kirletici maddeler, başlangıçta, SO x, NO x, C x H x, CO, uçucu kül olarak sayılabilir. Bunların yanında CO 2 salımı da oldukça önemlidir. Birincil kirleticiler daha sonra, atmosfer koşullarına bağlı olarak, H 2 SO 4 ve HNO 3 olarak asit yağışlara dönüşebilirler. Bu da kirleticilerin çevresel etkisini daha da artırır. Bu gibi termik santrallerin hava kirletici madde salımlarını azaltmak amacıyla, kömürün kükürt içeriğine bağlı olarak yakıtta kükürt giderme (desülfürizasyon), baca gazında kükürt ve toz giderme işlemleri uygulanır. Baca gazı, ıslak yöntemle % 99 un üzerindeki bir oranında SO 2 gazından arındırılabilir. Bu giderme sisteminde kireç taşı (CaCO 3 ), kireç (CaO) ve sodyum hidroksit (NaOH) gibi kükürt dioksit gazı ile reaksiyona girerek nötralize edebilecek kimyasal maddeler kullanılır. Bu reaksiyonların sonunda jips (CaSO 4 ) elde edilir. Elde edilen jips çimento fabrikaları gibi ihtiyaç duyulan diğer endüstriyel üretim birimlerine satılarak arıtma maliyeti azaltılır. Böylece

224 213 kükürt dioksitin bacadan atmosfere salımı engellenmiş olur. Bu işlemlerle ilgili iki uygulama Foto 7.6. ve Çizim 7.5. de gösterilmiştir. Foto 7.6. Bir termik santral ve ıslak yöntemle kükürt dioksit giderilmesi Çizim 7.5. Termik santralde SO x ve NO x giderimi

225 214 Çizim 7.6. daki kirletici gaz yıkama sisteminde NO x giderilmektedir. Aşağıda verilen kimyasal reaksiyon sonucunda, NO ve NO 2 gazları N 2 ve H 2 O dönüştürülmektedir. 4 NO + 4 NH 3 + O 2 4 N H 2 O NO + NO NH 3 2 N H 2 O Çizim 7.5. Kimyasal madde katkılı bir sistemde kirli gazın yıkanması Genel olarak, herhangi bir yöntem veya aygıtla kirleticilerin giderilmesinde, kirleticilerin azaltılma verimi önemlidir. Belirli bir maliyeti gerektiren uygulamalar sonucunda iyi bir verim sağlanamaması denetim sistemini başarısızlığa götürmektedir. Eğer bir tesisten salınan

226 215 kirletici madde miktarı 500 kg/saat ve yasal mevzuata göre salım için sınır değer 25 kg/saat ise kirlilik giderme veriminin % 95 dolayında olması gerekecektir. Bu verimin yerine getirilebilmesi için uygun aygıtın veya yöntemlerin seçilmesi ve ayrıca maliyeti azaltıcı önlemlerin alınması gereklidir. Verim = (500-25)/500 = 0, 95 = % 95 Kirlilik gidermede kullanılan yöntem veya aygıtların verimlerinin hesaplanmasında farklı yollar izlenebilir. Çizim 7.7. de görüldüğü gibi, kirletici giderme sistemine giren kirletici madde miktarı (A), atmosfere salınan miktar (B) ve sistemde tutulan kirletici madde miktarı (C) ise; % Verim = (C/A) 100, A = B + C ise, % Verim = (C/(B+C)) 100 veya (A-B)/A veya (A B)/(B + C) olarak gösterilebilir. A B C Çizim 7.7. Kirleticilerin giderilmesinde sistem verimi Kirleticilerin giderilmesinde kirletici maddenin özellikleri büyük ölçüde sınırlandırıcı veya yönlendirici olmaktadır.bu nedenle kuru

227 216 parçacıklar, sıvı damlacıklar ve buhar, gaz ve koku giderimi başlıkları altında incelemek doğru olacaktır. Kuru parçacıkların tutularak giderilmesine filtreler kullanılabilir. Filtreler lifli maddelerden dokunmuş olabilir, katı bir elek veya bölme olabilir, kum havuzu gibi küçük katı parçacıklardan oluşabilir, hasır veya keçe şekline olabilir. Bunları şekilleri de tüp, boru, akışkan yatak veya başka bir şekilde olabilir. Filtre malzemesi olarak doğal veya insan yapımı lifler, kumaş, bez, keçe, kağıt, metal, seramik, cam veya plastik kullanılabilmektedir. Herhangi bir ortamında parçacıkların tutulması, yerçekimine bağlı çökelme, sıcaklık farklılıklarından dolayı ısıl çökelme veya statik elektriklenme yolu ile olmaktadır. Foto 7.7. ve Çizim 7.8. de görülen torba fitreler pamuk veya sentetik liflerden yapılmaktadır. Bunlar nispeten düşük sıcaklıklı ortamlarda kullanılmaktadır. Filtre maddesinin seçiminde ortamın sıcaklığı önemlidir. Daha yüksel sıcaklıklı ortamlarda cam liflerinden yapılan filtreler kullanılmaktadır. Bu ortamlarda sıcaklık 290 o C ye kadar yükselebilmektedir. Torba filtrelerin kullanımında sınırlayıcı olan bir diğer husus, filtre yüzeyine gelen gaz akımıdır. Bunun için kabul edilen sınır, genel olarak, 0,6-1,5 m 3 /dak/m 2 dir. Bir dakikada bir metre karelik filtre yüzeyine gelen gaz debisi arttıkça parçacık tutma verimi azalmaktadır. Filtrelerde tutulan veya alıkonulan parçacıkların belirli aralıklarla alınması gerekir. Filtrelerin temizlenme şekilleri imalatçı firmalar tarafından belirtilmektedir. Genel olarak fitrelerin temizlenmesi; mekanik olarak yerinde silkeleme, ters yönden hava püskürtülmesi veya yerinden çıkarılarak silkelenmesi şeklinde yapılmaktadır. Yüksek voltajlı elektrostatik çöktürücüler, yirminci yüzyılın başlarında Fredrick Cottrell tarafından geliştirilmesini takiben tüm dünyada parçacıkların tutulmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu sistemler yüksek sıcaklıklı ortamlarda kullanılabilmektedir. Çok az miktarda basınç düşmesine neden oldukları için vantilatör giderleri oldukça düşüktür. Parçacık tutma verimleri oldukça yüksektir. Daha ince parçacıkları tutma özelliğine sahiptir. İyi tasarlanıp ve iyi inşa edilirlerse oldukça düşük masrafta çalışırlar. Olumsuz yanları, ilk kuruluş masraflarının yüksek oluşu, geniş bir yer kaplamaları ve yanabilen

228 217 parçacıkları tutulmasında kullanılmamalarıdır. Günümüzde en yaygın olarak çimento fabrikalarında kullanılmaktadır (Foto 7.8.). Foto 7.7. Çoklu torba filtreden oluşan bir parçacık tutucu Çizim 7.8. Çok torba filtreli bir toz tutucunun iç görünümü

229 218 Elektrostatik filtreler, parçacıkları özelliklerine göre elektriksel olarak yükleme esasına göre çalışır. Elektriksel olarak yüklenmiş parçacıklar farklı elektik yüklü yüzeylerde toplanarak çökelirler. Parçacıkların tutulmasında, fiziksel olarak atalete (durgunlaşma) bağlı çökelme de kullanılmaktadır. Bu sistemler parçacık çökelmesi, çökelme odasına hızla giren baca gazının aniden hacim genişlemesi ile hızını kaybetmesi esnasında gaz içerisindeki parçacıkların da hızını kaybederek çökelmesi ile gerçekleşir. Bu sistemlerde siklonlar yaygın olarak kullanılmaktadır. Gaz giriş hızının yeterli olmadığı durumlarda siklona giriş hızı vantilatör kullanılarak artırılmaktadır. Bu sistemlerde merkez kaç kuvveti de çökelme üzerinde etkili olmaktadır (Foto 7.9. ve Çizim 7.9.). Foto 7.8. Elektrostatik parçacık tutucu sistemler (ESP) Parçacık tutulmasında kullanılan başka bir yöntem de gazların yıkanarak parçacıklardan arındırılmasıdır. Bu gruptaki aygıtlar ıslak tutucular olarak adlandırılmaktadır. Sisteme giren gaz ve parçacık karışımı üzerine sıvı püskürtülmekte ve ortamda biriken parçacıklar sitemin alt tarafından dışarıya alınmaktadır (Çizim 7.9., Çizim ve Çizim 7.11.). Verilen bu hava kirliliği kontrol sistemleri içerisinde, 0,1-1,0 μ büyüklüğündeki parçacıkların en iyi tutulduğu sistem elektrostatik tutuculardır. Bu sistem en çok 400 o C lik bir ortam için uygundur. Torba filtreler hangi malzemeden (pamuk, naylon, orlon, teflon, cam lifi)