KOCAELİ İLİ ÇEVRE HAVASINDA NO X VE CO EMİSYONLARI ARASINDAKİ İLİŞKİNİN İNCELENMESİ

Transkript

1 Çevre Sorunları Sempozyumu Kocaeli Mayıs 28 Kocaeli Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü KOCAELİ İLİ ÇEVRE HAVASINDA NO X VE CO EMİSYONLARI ARASINDAKİ İLİŞKİNİN İNCELENMESİ Şenay ÇETİN*, Savaş AYBERK Kocaeli Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü, 4138 Kocaeli *İletişim kurulacak yazar Eposta: senayc@kou.edu.tr, Tel: , Fax: ABSTRACT In this study it is aimed to investigate the relation of NO x and CO in ambient air and effects of traffic on pollution. For this reason, online NO x and CO measurements were made at 8 stations, consisting of İzmit Anıtpark, Köseköy, KörfezTüpraş, Körfezİgsaş, KörfezPetkim, Sopalı, Yuvam, Değirmendere in spring and at 5 stations, consisting of Değirmendere, Yeniköy, Yahya Kaptan, İzmitAnıtpark, Körfezİgsaş in summer. Correlation coefficients were determined according to measurement results. Highest positive linear relation between NOx and CO was found for İzmitAnıtpark measurement station in spring. Regression model set up with this correlation is; C NOx = 49,67 (C CO ) 23,55 (R 2 =,7385). This high relation can be explained with effect of traffic in İzmitAnıtpark region. Investigating relations at other stations it seen that middle and poor relations are found for Yeniköy, Köseköy, Değirmendere, Yuvam, Yahya Kaptan, Körfez Tüpraş ve Sopalı; very poor relation is determined for Körfezİgsaş and there is no relation for Körfez Petkim. It is thought that poor, middle and high relations are found for stations that are effected by traffic where as there is no relation for the stations where traffic is not effective. Key words: Kocaeli, nitrogen oxide emission, carbon monoxide emission. ÖZET Bu çalışmada, NO x ve CO emisyonlarının ortam havasındaki ilişkilerinin ve ayrıca trafiğin kirlilikteki rolünün incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla bahar mevsiminde, İzmitAnıtpark, Köseköy, KörfezTüpraş, Körfezİgsaş, KörfezPetkim, Sopalı, Yuvam, Değirmendere olmak üzere toplam 8 istasyonda, yaz mevsiminde Değirmendere, Yeniköy, Yahya Kaptan, İzmitAnıtpark, Körfezİgsaş olmak üzere toplam 5 istasyonda online NO X ve CO ölçümleri yapılmıştır. Ölçüm sonuçlarına bağlı olarak korelasyon katsayıları belirlenmiştir. Buna göre NO X CO arasındaki en yüksek pozitif yöndeki doğrusal ilişki, İzmitAnıtpark ölçüm istasyonunda bahar mevsiminde yapılan ölçümde bulunmuştur. Bu korelasyondan yola çıkarak kurulan regresyon modeli C NOx = 49,67 (C CO ) 23,55 (R 2 =,7385) şeklindedir. Bu yüksek ilişki İzmit Anıtpark bölgesinin trafik etkisinde olmasından kaynaklanmaktadır. Diğer istasyonlardaki ilişkiler incelendiğinde, Yeniköy, Köseköy, Değirmendere, Yuvam, Yahya Kaptan, KörfezTüpraş ve Sopalı ölçüm istasyonlarında orta ve zayıf dereceli ilişkiler gözlenirken; Körfezİgsaş da çok zayıf ilişkinin gözlenmesi ve KörfezPetkim de herhangi bir ilişkinin gözlenmemesi, zayıf, orta ve yüksek dereceli ilişkinin ancak trafiğin etkili olduğu istasyonlarda olduğunu, buna karşılık trafiğin etkili olmadığı istasyonlarda ise herhangi bir ilişkinin olmadığını düşündürmektedir. Anahtar Kelimeler: Kocaeli, azot oksit emisyonu, karbon monoksit emisyonu. 1. GİRİŞ Türkiye nin önde gelen sanayi bölgelerinden birisi olan Kocaeli İli, 196 ı izleyen son 45 yılda sanayileşmeye bağlı olarak artan göçlerle yoğun bir kentleşmeye sahne olmuştur. Bu yoğunluk kirliliği yüksek düzeylere çıkarmıştır. Her geçen yıl gerek gelir düzeylerine gerekse ihtiyaçlara ve yaşam koşullarına bağlı olarak araç sayısının arttığı dikkate alınırsa, trafikten kaynaklanan kirliliğin de giderek arttığı söylenebilir. Kocaeli İli nde 1995 yılından sonra kent merkezinden başlayarak doğal gazın yaygınlaştırılmasının sonucu

2 Çevre Sorunları Sempozyumu Kocaeli28 olarak evsel ve endüstriyel kaynaklardan önemli oranlarda NO X emisyonu oluşumu söz konusudur. NO x emisyonu kaynaklarından biri de taşıt araçlarıdır. Bilindiği gibi kent merkezlerindeki NO X emisyonlarının %47 inden sorumlu olan taşıt araçları, CO emisyonlarının da %79 ından sorumludur (1). NO x ve CO emisyonları, EPA ya göre hava kirliliğine neden olan 6 temel kirletici arasında yer almaktadır (2). NO x ler arasında hava kirleticisi olarak en önemli ikisi NO ve NO 2 dir. NO; renksiz, kokusuz ve suda çözünürlüğü düşük olan bir gazdır. NO 2 ise kırmızımsıkahve renkli, keskin kokulu bir gazdır. Solunumla ilgili hastalıklara neden olmaktadırlar. NO sinir sistemine etki ederek solunum felcine neden olurken, NO 2 akciğerlerdeki alveollerde irritasyona yol açar. NO ve NO 2 konsantrasyonlarının atmosferde anahtar kimyasallar haline gelmesindeki en önemli neden, onların fotokimyasal smog (sis) oluşumundaki önemli rolleridir. Ayrıca asit yağmurlarına yol açarak bitkiler ve bazı materyaller üzerinde zararlı etkileri olmaktadır. Atmosferde kalış süreleri, yüksekliklere bağlı olarak değişir. Aşağı stratosferde birkaç ay gibi oldukça uzundur, troposferde ise birkaç gündür (35). CO renksiz, kokusuz ve tatsız bir bileşiktir. Kaynaklandığı nokta etrafında iyi dağılmayan ve varlığı kolay fark edilemeyen zehirleyici bir gazdır. Atmosferde kolay kolay yok olmaz, ömrü yaklaşık 2,5 ay kadardır. İnsan sağlığı bakımından etkisi, hemoglobine affinitesi oksijenden yaklaşık 24 kat daha fazla olduğundan kandaki hemoglobin ile birleşerek COHb i oluşturması ve böylece hücrelere oksijen taşınımını engellemesidir. Maruz kalınan süre ve konsantrasyona bağlı olarak etkileri değişmektedir. Karbon monoksitle zehirlenmenin ilk belirtisi, gribe benzer. Baş ağrısı, uyuklama, yorgunluk, nefes kesilmesi, bulantı ve baş dönmesi şeklinde de etkisini gösterebilir. Karbon monoksitten zehirlenen çoğu kişi grip olduğunu zannederek yanılır. Takip eden etkisi bilinçsizlik, solunum hastalığı ve ölümdür (6). NO x ve CO emisyonlarının yanma olayı ile doğrudan ilişkili olup atık gazda aralarında ters ilişkinin olduğu bilinmektedir (7). Bu çalışma ile, NO X ve CO emisyonlarının ortam havasındaki ilişkilerinin ve ayrıca trafiğin kirlilikteki rolünün incelenmesi amaçlanmıştır. Ölçümler, Kocaeli İli nin doğubatı yönünde 26 km, kuzeygüney yönünde 1,5 km olmak üzere, toplam 273 km 2 lik bir alanını kapsayan çalışma alanı içerisinde belirlenen istasyonlarda yapılmıştır. Bu alan, İzmit Körfezi nin doğu bölümünü oluşturması ve metropolitan bölge olması nedeniyle seçilmiştir. 2. YÖNTEM NO X CO ilişkisini belirlemek üzere; bahar mevsiminde, İzmitAnıtpark, Köseköy, Körfez Tüpraş, Körfezİgsaş, KörfezPetkim, Sopalı, Yuvam, Değirmendere olmak üzere toplam 8 istasyonda, yaz mevsiminde Değirmendere, Yeniköy, Yahya Kaptan, İzmitAnıtpark, Körfezİgsaş olmak üzere toplam 5 istasyonda NO X ölçümleri ve CO ölçümleri yapılmıştır. Örnekleme aktif örnekleme tekniği ile yapılmış, NO X ölçümlerinde kimyasal ışıma ilkesine göre ölçüm yapan 2 E Model NO X ölçüm cihazı, CO ölçümlerinde ise Beer prensibine gore ölçüm yapan 3E Model CO cihazı kullanılmıştır. Ölçüm sonuçlarına göre NO X CO arasındaki ilişkiyi değerlendirmek amacıyla korelasyon katsayılarına bakılmıştır. Korelasyon katsayısının gücü ile ilgili olarak, değişkenlerden birisinin artışına bağlı olarak diğerinde de artış olan doğrusal ilişkinin olduğu durumlar için Tablo 1 deki tanımlamalar yapılmıştır (8). 133

3 Çevre Sorunları Sempozyumu Kocaeli Ölçüm istasyonları ve özellikleri Tablo 1. Korelasyon katsayısının gücü,,25 Çok zayıf ilişki,26,49 Zayıf ilişki,5,69 Orta ilişki,7,89 Yüksek ilişki,9 1 Çok yüksek ilişki Ölçüm istasyonları Şekil 1 de, ölçüm istasyonlarının özellikleri ise Tablo 2 de verilmiştir. Tablo 2. Ölçüm istasyonları ve özellikleri. No Ölçüm istasyonu adı. Ölçüm istasyonlarının özellikleri 1 YENİKÖY Konut yoğunluğunun düşük yeşil alanın fazla olduğu, deniz etkilerini alan, Teknopark Binası rüzgarın etkisiyle yoğunlaşmanın dağılabildiği, sanayi kuruluşunun az 2 YAHYA KAPTAN Ticaret Merkezi 3 İZMİT KOÜ Anıtpark Binası 4 KÖSEKÖY Köseköy MYO 5 KÖRFEZ Tüpraş 6 KÖRFEZ İgsaş 7 KÖRFEZ Petkim 8 DEĞİRMENDERE Atatürk Caddesi 9 SOPALI Devlet Hastanesi 1 YUVAM Hasan Tahsin Caddesi sayıda olduğu bir bölgedir. Bölgeden D13 karayolu geçmektedir. Konut yoğunluğu yüksek olan bir alandır. Yerleşim alanının kuzeyinden TEM otoyolu, güneyinden D1 karayolu geçmektedir. Her iki yolun da araç geçiş yoğunluğu oldukça yüksektir. Ayrıca kuzeyinde otogar bulunmaktadır. Yerleşim alanı ayrıca sanayi tesislerine çok yakındır. Yörede, özellikle lastik sanayi etkindir. Yerleşim ve trafik yoğunluğunun oldukça yüksek olduğu bir bölgedir. Yerleşim, trafik ve sanayi yoğunluğunun düşük olduğu ve hava akımlarının rahatça dolaşabildiği bir bölgedir. Sanayi kuruluşlarının yoğun olduğu, ayrıca yükleme boşaltma, taşıma işlerine katılan özellikle kamyon yoğunluğunun olduğu bir alandır. Deniz etkilerini alan ve rüzgarın etkisiyle kirliliğin dağılabileceği bir bölgedir. Sanayi kuruluşlarının yoğun olduğu, ayrıca yükleme boşaltma, taşıma işlerine katılan özellikle kamyon yoğunluğunun olduğu bir alandır. Deniz etkilerini alan ve rüzgarın etkisiyle kirliliğin dağılabileceği bir bölgedir. Sanayi kuruluşlarının yoğun olduğu bir bölgedir. Deniz etkilerini alan ve rüzgarın etkisiyle kirliliğin dağılabileceği bir bölgedir. Ölçüm istasyonunun bulunduğu yerin merkezi bir yer olması nedeniyle, trafik ve konut yoğunluğunun yüksek olduğu bir yerdir. Ancak bölge deniz kıyısında olduğundan hava akımlarının kirliliği dağıttığı bir bölgedir. Rüzgar etkilerine oldukça açık bir alandır. Bölgede hastanenin olması ve buna bağlı olarak oluşan trafik yoğunluğu ile yörede yoğun bir konutlaşma olması ve sanayi tesislerine uzak bir bölge olması nedeniyle bu bölgede trafik ve evsel kaynaklı kirlilik etkili olmaktadır. Kent merkezinin kuzeydoğusunda denizden yüksekliği yaklaşık 15 m ve tepe üzerinde, yoğun konutlaşmanın olduğu bir bölgedir. Bölgeyi, İzaydaş yakma tesisi dışında etkileyebilecek bir sanayi tesisi yoktur. Hava akımlarının kirliliği dağıttığı bir bölgedir. 134

4 Çevre Sorunları Sempozyumu Kocaeli BULGULAR Şekil 1. Ölçüm istasyonları. Çalışmada, ortam havasında NO X CO ilişkisinin değerlendirilmesi ve trafiğin kirlilikteki rolünün incelenmesi için bahar mevsiminde, İzmitAnıtpark, Köseköy, KörfezTüpraş, Körfezİgsaş, KörfezPetkim, Sopalı, Yuvam, Değirmendere olmak üzere toplam 8 istasyonda, yaz mevsiminde Değirmendere, Yeniköy, Yahya Kaptan, İzmitAnıtpark, Körfezİgsaş olmak üzere toplam 5 istasyonda NO X ve CO ölçümleri yapılmıştır. İstasyonlardaki ölçüm sonuçlarına göre belirlenen korelasyon katsayıları Tablo 3 de verilmiştir. Buna göre NO X CO arasındaki en yüksek pozitif yöndeki doğrusal ilişki, İzmitAnıtpark ölçüm istasyonunda bahar mevsiminde yapılan ölçümde bulunmuştur. Ölçüm sonuçlarını gösteren grafik Şekil 2 de görülmektedir. Korelasyon katsayısı,859 olarak bulunmuştur. Bu yüksek dereceli ilişki nedeniyle NO X CO grafiği çizilmiş ve grafikten NO X konsantrasyonuna karşı CO konsantrasyonu formüle edildiğinde C NOx = 49,67 (C CO ) 23,55 (R 2 =,7385) olarak bulunmuştur (Şekil 3). Aynı istasyonda tarihleri arasında yapılan 19 saatlik NO X ve CO ölçüm sonuçlarına göre ise korelasyon katsayısı,587 olarak bulunduğundan orta dereceli ilişki tespit edilmiştir (Şekil 4). Kent merkezlerindeki NO X emisyonlarının %47 inden sorumlu olan taşıt araçları, CO emisyonlarının da %79 ından sorumlu olduğundan (1), bu yüksek ve orta dereceli ilişki İzmitAnıtpark bölgesinin trafik etkisinde olmasından kaynaklandığını düşündürmektedir. Diğer istasyonlardaki ölçüm sonuçları incelendiğinde, Tablo 3 de de görüldüğü gibi NO X CO arasında yüksek dereceli ilişkiyi gösteren korelasyon katsayıları elde edilememiş ancak Yeniköy, Köseköy, Değirmendere, Yuvam ölçüm istasyonlarında orta dereceli ilişkiyi gösteren korelasyon katsayıları elde edilmiştir (Şekil 59). Bu istasyonlarda da trafiğin etkisi hissedilebilmektedir. 135

5 Çevre Sorunları Sempozyumu Kocaeli28 Tablo 3. NO X CO ilişkisi. Ölçüm İstasyonları Ölçüm Tarihi Ölçüm Süresi () YENİKÖY Teknopark Binası YAHYA KAPTAN Ticaret Merkezi İZMİT ; 14 KOÜ Anıtpark Binası KÖSEKÖY Köseköy MYO KÖRFEZ Tüpraş KÖRFEZ ; 167 İgsaş KÖRFEZ Petkim DEĞİRMENDERE ; 159 Atatürk Cad SOPALI Devlet Hastanesi YUVAM Hasan Tahsin Cad NO X CO İlişkisi (Korelasyon Katsayıları),616 (Orta İlişki),382 (Zayıf İlişki),859 (Yüksek İlişki),587 (Orta İlişki),554 (Orta İlişki),494 (Zayıf İlişki),177 (Çok Zayıf İlişki),146 (Çok Zayıf İlişki),13,598 (Orta İlişki),678 (Orta İlişki),49 (Zayıf İlişki),534 (Orta İlişki) İZMİTAnıtpark NOx CO Korelasyonu : CO NOx Şekil 2. İzmitAnıtpark ölçüm istasyonundaki bahar örneklemesi periyodu ( ) boyunca NO X CO ilişkisi. 136

6 Çevre Sorunları Sempozyumu Kocaeli28 25 NOx Kons y = 49.67x R 2 = CO Kons. Şekil 3. İzmitAnıtpark ölçüm istasyonundaki bahar örneklemesi periyodu ( ) boyunca NO X konsantrasyonuna karşı CO konsantrasyonu grafiği. İZMİTAnıtpark ,4 2, 1,6 1,2,8,4 NOxCO Korelasyonu:, , Şekil 4. İzmitAnıtpark ölçüm istasyonundaki yaz örneklemesi periyodu ( ) boyunca NO X CO ilişkisi. 137

7 Çevre Sorunları Sempozyumu Kocaeli28 1,4 1,2 1,,8,6,4,2 YENİKÖY NOx CO Korelasyonu :, , Şekil 5. Yeniköy ölçüm istasyonundaki yaz örneklemesi periyodu ( ) boyunca NO X CO ilişkisi. 1,6 1,2,8,4, KÖSEKÖY NOx CO Korelasyonu :, Şekil 6. Köseköy ölçüm istasyonundaki bahar örneklemesi periyodu ( ) boyunca NO X CO ilişkisi. 138

8 Çevre Sorunları Sempozyumu Kocaeli28 2,5 DEĞİRMENDERE , 1,5 1,,5 NOx CO Korelasyonu :, , Şekil 7. Değirmendere ölçüm istasyonundaki bahar örneklemesi periyodu ( ) boyunca NO X CO ilişkisi. 1,6 DEĞİRMENDERE ,2,8,4 NOx CO Korelasyonu :, , Şekil 8. Değirmendere ölçüm istasyonundaki yaz örneklemesi periyodu ( ) boyunca NO X CO ilişkisi. 139

9 Çevre Sorunları Sempozyumu Kocaeli28 YUVAM , 15 1,5 1,,5 NOx CO Korelasyonu :, , Şekil 9. Yuvam ölçüm istasyonundaki bahar örneklemesi periyodu ( ) boyunca NO X CO ilişkisi. Buna karşılık Yahya kaptan, KörfezTüpraş ve Sopalı ölçüm istasyonlarında zayıf dereceli ilişki gözlenirken, Körfezİgsaş ölçüm istasyonunda çok zayıf dereceli ilişki gözlenmiştir. Bu istasyonlar ve istasyonların konumları incelendiğinde trafiğin etkili olmadığı görülmüştür. Her ne kadar Yahya Kaptan yerleşim alanının kuzeyinden TEM otoyolu, güneyinden D1 karayolu geçmekte ise de, bu yerleşim alanı içerisinde seçilen ölçüm istasyonu yerinin trafiğin etkisinde olmamasından dolayı NO x CO arasındaki korelasyon gücünün etkilendiği düşünülmektedir. KörfezTüpraş, Sopalı ve Körfezİgsaş ölçüm istasyonlarında da seçilen ölçüm istasyonu yerleri, trafiğin etkisinde olmamakla birlikte rüzgar etkilerine oldukça açık alanlar olup kirliliğin dağılabileceği bölgelerdir. 4. SONUÇ Bu çalışmada, yanma olayı ile doğrudan ilişkili olan ve atık gazda aralarında ters ilişkinin olduğu NO X ve CO emisyonlarının ortam havasındaki ilişkileri ve trafiğin kirlilikteki rolü değerlendirilmiştir. Yapılan ölçüm sonuçlarına göre, NO X CO arasındaki en yüksek pozitif yöndeki doğrusal ilişki, İzmitAnıtpark ölçüm istasyonunda bahar mevsiminde yapılan ölçümde bulunmuştur. Kent merkezlerindeki, NO X emisyonlarından sorumlu olan taşıt araçlarının, CO emisyonlarından da sorumlu olması ve istasyonun konumu göz önünde bulundurulduğunda, bu yüksek ilişkinin trafikten kaynaklandığını düşündürmüştür. Diğer istasyonlardaki ilişkiler incelendiğinde, trafiğin etkili olduğu istasyonlarda zayıf, orta ve yüksek dereceli ilişkiler gözlenirken, buna karşılık trafiğin etkili olmadığı istasyonlarda herhangi bir ilişki gözlenmemiştir. KAYNAKLAR 1. ÇOB (TC. Çevre ve Orman Bakanlığı), III. HavaAtmosfer ve İklim, [online], (Ziyaret tarihi: ). 131

10 Çevre Sorunları Sempozyumu Kocaeli28 2. USEPA, (25), What are the six common air pollutants?, [online], urbanair/6poll.html, (Ziyaret tarihi: ). 3. Graham, J.A., Grant, L.D., Folinsbee, L.J., Kotchmar, D.J., Garner, J.H.B., (1997), Nitrogen Oxides (Second Edition), Environmental Health Criteria 188, WHO; Geneva, ISBN: Köhler, I., Sausen, R., Reinberger, R., (1997), Contribution of Aircraft Emissions to the Atmospheric NO x Content, Atmospheric Environment, vol:31, no:12, Vural, N., (1996), Toksikoloji, Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Yayınları, No:73, ISBN: , Ankara. 6. Öztürk, M., (25), Şehriçi Bölgelerde Hava Kirliliğinin Sağlık Üzerine Etkileri, Çevre ve Orman Bakanlığı, [online] (Ziyaret tarihi: ). 7. Cardu, M., Baica, M., (25). Regarding the relations between the NO X content and CO content in thermo power plants flue gases, Energy Conversion & Management, 46, Köse, K.S., (26), Korelasyon ve regresyon analizi [online], org.tr/ msepptpdf/kenan_kose3.pdf, (Ziyaret tarihi: ). 1311