ATAŞEHİR İLÇESİ HAVA KALİTESİ ÖLÇÜMLERİ DEĞERLENDİRMESİ 23-29 Nisan 2018 Prof. Dr. Mikdat KADIOĞLU Prof. Dr. Hüseyin TOROS İTÜ Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesi Meteoroloji Mühendisliği Bölümü
ÖNSÖZ Şehirleşme düzeyleri dünyanın farklı bölgelerinde çeşitlilik göstermektedir. Gelişmiş ülkelerde şehirde yaşayanların oranı da artmaktadır. Şehirleşme beraberinde yeni fiziksel, sosyal ve ekonomik süreçleri getirmektedir. Birleşmiş Milletler Çevre Programı'nın istatistiki verilerine göre son 60 yılda şehir nüfusu inanılmaz bir hızla artmıştır. 2014 yılı verilerine göre küresel olarak dünya nüfusunun yüzde 54'ü şehirlerde yaşamaktadır. Bu rakam 1950'lerde dünya nüfusunun yüzde sadece 30'u idi. 2050'lerde ise bu oranın yüzde 66'ya çıkması tahmin edilmektedir. Bu ülkelerin şehirlerindeki hava kirliliğinin % 90'ından fazlası, düşük yakıt kalitesi ile birlikte eski araçların yüksek sayıda olması nedeniyle ortaya çıkan araç emisyonlarından kaynaklanmaktadır. Büyük şehirlerde hava kirliliği durumlarına veya gelecek senaryolarına göre planlamalar ve uygulamalar acilen yapılmalıdır. Aksi durumda nüfus yoğunluğu, ekonomik, demografik, sosyal politik ve ekolojik süreçlere bağlı hava kirliliğine bağlı sağlık riski artarak devam etmektedir. Şehirleşen dünyada hayat memnuniyetini arttırmak için hava kalitesini bozmayan şehir planlamaları araştırılmalıdır. Ataşehir İlçesinde yapılan hava kirliliği ölçümleri ve yapılan araştırmalar bölgede yaşayanlara sosyo-ekonomik olarak büyük katkılar sağlayacaktır. Ataşehir Belediyesi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesi, Meteoroloji Mühendisliği Bölümü Öğretim üyeleri ile araştırma projesi başlatmıştır. Proje çerçevesinde 2016 yılında hava kalitesiyle ilgili gerekli bilgileri sağlamak ve sağlıklı bir çevrede yaşamak için önlem almak amacıyla mobil hava kalitesi istasyonu kurulmuştur. Ulaşım ve endüstriyel kirlilik seviyelerinin ölçümü için kullanılan PM10, PM2.5, NO, NO2, SO2, O3 ve CO değerleri Mobil hava kalitesi istasyonu ile sürekli olarak ölçülür, saatlik değerler kaydedilir. Veriler GSM modemler ile belediye Veri İşlem Merkezi'nden veri toplama bilgisayarlarına aktarılarak izlenebilmektedir. Web sitesi aracılığı ile kamuoyuyla paylaşılmaktadır. Hava kalitesi ölçümü hava kalitesi indisleri ile karşılaştırılıp değerlendirmektedir. İncelemeler sonucunda, kirliliğe en çok sebebiyet veren kirleticilere ulaşmak mümkün olmaktadır. Kamuoyu ile paylaşılan sonuçlar farkındalık ve duyarlılık oluşturmaktadır. 1
Dünya Sağlık Örgütü hava kirliliğini çevre sağlığı için en büyük risk olarak göstermektedir. Yaşadığınız yere en yakın noktada soluduğunuz hava kalitesi nedir? Ataşehir Belediyesi hava kalitesi ölçümleri yapıp sonuçları raporlayarak ilçede yaşayanların hava kalitesi hakkında daha fazla bilgi sahibi olmalarını sağlamaktadır. Hava Kalitesi İndeksi Hızla artan şehirleşmenin bir sonucu olan hava kirliliği, yerel ve bölgesel olduğu kadar küresel ölçekte de olumsuz etkilere sahiptir. Hava kirliliğinin insan sağlığına önemli etkileri olması sebebiyle, hava kalitesi konusuna tüm dünyada büyük önem verilmektedir. Hava kirliliği problemlerini çözmek ve strateji belirlemek için, bilimsel topluluk ve ilgili otoritenin her ikisi de atmosferik kirletici konsantrasyonlarını izlemek ve analiz etmek konusuna odaklanmışlardır (Kyrkilis ve ark., 2007). Hava kirliliğinin insan sağlığına olan etkilerinin halk tarafından anlaşılır olabilmesi için sınıflandırılması yapılmıştır, (Tablo 1). Yöneticilerin hava kalitesinin halk sağlığının korunması, iyileştirilmesi ve kamuoyunu bilinçlendirmeleri önemli görevleri arasındadır. Hava Kalitesi İndeksi (HKİ) sınıflama sistemi ile havadaki kirleticilerin yoğunluklarının hava kalitesini iyi, orta, hassas, sağlıksız, kötü, tehlikeli şeklinde derecelendirilmesidir. Böylelikle bir bölgenin hem yöneticileri, hem de yaşayanları bölge hakkında bilgi sahibi olacaklardır. Bir bölgedeki kirletici seviyeleri bölgede yapılacak plan, program, proje ve yatırımlara altlık oluşturacaktır. 2
Tablo 1. EPA Hava Kalitesi İndeksi değerleri, sağlık endişe seviyeleri, renkleri ve anlamları, (http://www.havaizleme.gov.tr/hava.html) Hava Kalitesi İndeksi (HKİ) Değerler Sağlık Endişe Seviyeleri Renkler Anlamı 0-50 İyi Yeşil Hava kalitesi memnun edici ve hava kirliliği az riskli veya hiç risk teşkil etmiyor. 51-100 Orta Sarı Hava kalitesi uygun fakat alışılmadık şekilde hava kirliliğine hassas olan çok az sayıdaki insanlar için bazı kirleticiler açısından orta düzeyde sağlık endişesi oluşabilir. 101-150 Hassas Turuncu Hassas gruplar için sağlık etkileri oluşabilir. Genel olarak kamunun etkilenmesi olası değildir. 151-200 Sağlıksız Kırmızı Herkes sağlık etkileri yaşamaya başlayabilir, hassas gruplar için ciddi sağlık etkileri söz konusu olabilir. 201-300 Kötü Mor Sağlık açısından acil durum oluşturabilir. Nüfusun tamamının etkilenme olasılığı yüksektir. 301-500 Tehlikeli Kahverengi Sağlık alarmı: Herkes daha ciddi sağlık etkileri ile karşılaşabilir. Ulusal Hava Kalitesi İndeksi, EPA Hava Kalitesi İndeksini ulusal mevzuatımız ve sınır değerlerimize uyarlayarak oluşturulmuştur. 5 temel kirletici için hava kalitesi indeksi hesaplanmaktadır. Bunlar; partikül maddeler (PM10), karbonmonoksit (CO), kükürtdioksit (SO2), azotdioksit (NO2) ve ozon (O3)dur, (Tablo 2). 3
Tablo 2. Ulusal Hava Kalitesi İndeksi Kesme Noktaları, (http://www.havaizleme.gov.tr/hava.html, erişim tarihi 31.03.2018) İndeks HKİ SO2 [µg/m³] NO2 [µg/m³] CO [µg/m³] O3 [µg/m³] PM10 [µg/m³] 1 Sa. Ort. 1 Sa. Ort. 8 Sa. Ort. 8 Sa. Ort. 24 Sa. Ort. İyi 0 50 0-100 0-100 0-5500 0-120 L 0-50 Orta 51 100 101-250 101-200 5501-10000 121-160 51-100 L Hassas 101 150 251-500 L 201-500 10001-16000 L 161-180 B 101-260 U Sağlıksız 151 200 501-850 U 501-1000 16001-24000 181-240 U 261-400 U Kötü 201 300 851-1100 U 1001-2000 24001-32000 241-700 401-520 U Tehlikeli 301 500 >1101 >2001 >32001 >701 >521 L: Limit Değer B: Bilgi Eşiği U: Uyarı Eşiği Hava Kalitesi Sınır Değerleri Ülkemiz ve AB ülkelerinde uygulanan, insan sağlığı ve ekosistemin korunması için hava kalitesi sınır değerleri Tablo 3 te verilmiştir. Tablo 3. İnsan sağlığı ve ekosistemin korunması için 2018 yılı itibariyle hava kalitesi sınır değerleri, (http://www.havaizleme.gov.tr/hava.html) İnsan Sağlığı ve Ekosistemin Korunması İçin Hava Kalitesi Sınır Değerleri Kirletici Parametreler Ölçüm Periyodu Ülkemizde Uygulanan (2018 Yılı) Sınır Değerler AB Üye Ülkelerde Uygulanan Uyum Takvimi Kükürtdioksit SO2 Saatlik 380 350 Günlük 150 125 1.1.2019 4
Uyarı Eşiği (3 ardışık saat) Saatlik Aşım Sayısı Günlük Aşım Sayısı 500 500-24/Yıl - 3/Yıl Yıllık (Ekosistem) 20 20 1.1.2014 Günlük 60 50 Partikül Madde PM10 Yıllık 44 40 Günlük Aşım Sayısı - 35/Yıl Saatlik 260 200 1.1.2019 Azotdioksit NO2 Azotoksitler NOX Karbonmonoksi t CO (mg/m 3 ) Yıllık 44 40 Uyarı Eşiği (3 ardışık saat) Saatlik Aşım Sayısı 400 400-18/Yıl 1.1.2024 Yıllık (Ekosistem) 30 30 1.1.2014 8 saatlik Ortalama 10 10 1.1.2017 8 saatlik Ortalama 120 120 Ozon O3 Benzen C6H6 Kurşun Pb Bilgi Eşiği (saatlik) - 180 1.1.2022 Uyarı Eşiği (saatlik) - 240 Yıllık 8 5 1.1.2021 Yıllık 0.6 0.5 1.1.2019 5
Arsenik As (ng/m 3 ) Kadmiyum Cd (ng/m 3 ) Nikel Ni (ng/m 3 ) Benzoapiren B(a )p (ng/m 3 ) Yıllık - 6 1.1.2020 Yıllık - 5 2.1.2020 Yıllık - 20 3.1.2020 Yıllık - 1 4.1.2020 Hava Kirliliğinin İnsan Sağlığına Etkileri Atmosfer salınan kirleticilerin insanlarca solunması (doğrudan maruziyet) veya havadan toprak, bitki, hayvan ve diğer çevresel ortamlara geçerek biriken kirleticilerin içme suyu ve besin zincirine karışmaları (dolaylı maruziyet) ile vücuda giren kimyasalların birikimi ve emilimi sonucunda sağlığa zarar vermektedir (Tablo 4). Bu etki kirlilik kaynağına yakınlığa, kirletici derişimine bağlı olarak bilhassa şehirlerde ısınma, trafik ve sanayiden kaynaklanan hava kirliliğinin son yıllarda artmasıyla sağlık sorunlarında artış görülmektedir. Tablo 4. Kirletici parametreler ve sağlık etkileri, (http://www.havaizleme.gov.tr/hava.html) Kirletici Ana Kaynağı Sağlık Etkisi Kükürtdioksit Fosil yakıt yanması Solunum yolu hastalıkları Azotoksitler Partikül Madde Karbonmonoksit Ozon Taşıt emisyonları, Yüksek sıcaklıkta yakma prosesleri Sanayi, yakıt yanması, tarım ve ikincil kimyasal reaksiyonlar Eksik yanma ürünü, taşıt emisyonları Trafikten kaynaklanan azot oksitler ve uçucu organik bileşiklerin(voc) güneş ışığıyla değişimi Göz ve solunum yolu hastalıkları, asit yağmurları Kanser, kalp problemleri, solunum yolu hastalıkları, bebek ölüm oranlarında artış Kandaki hemoglobin ile birleşerek oksijen taşınma kapasitesinde azalma, ölüm Solunum sistemi problemleri, göz ve burunda iritasyon, astım, vücut direncinde azalma 6
Hava Kirliliği Verilerinin Değerlendirilmesi Ataşehir Belediyesi hava kalitesi ölçüm verileri haftalık, aylık ve mevsimlik olarak değerlendirilmektedir. Bu kapsamda halen yürürlükte olan Hava Kalitesi Değerlendirme ve Yönetimi Yönetmeliği ve diğer uluslararası yönetmeliklerdeki sınır değerler dikkate alınmıştır. Saatlik olarak elde edilen veriler rüzgâr hız ve yönü, NO, NO2, NOX, CO, SO2, O3, PM2.5, PM10, bağıl nem, sıcaklık ve atmosferik basınç değerleridir. Bu rapor 23.04.2018 ile 29.04.2018 tarihleri arasındaki bir haftalık süreyi kapsamaktadır. Ölçüm Noktası 23 29 Nisan 2018 tarihleri arasında Ataşehir Örnek Mahallesinde ölçüm yapılan konum Şekil 1 de görülmektedir. Ataşehir Örnek Mahallesinde ölçüm yapılan konumun kesitleri Şekil 2 ve Şekil 3 te verilmiştir. Şekil 1. Ataşehir Örnek Mahallesi, hava kalitesi ölçüm istasyonu konumu 7
Şekil 2.Doğu-Batı düşey kesit. Şekil 3.Kuzey-Güney düşey kesit. 8
Ölçümü yapılan hava kirliliği ve meteorolojik elemanlar Hava Kalitesi İstasyonunda ısınma, ulaşım ve sanayi kaynaklı kirlilik değerleri (PM10, PM2.5, NO, NO2, SO2, O3 ve CO) ve meteorolojik parametre (rüzgâr yön ve hızı, sıcaklık, basınç, nem) ölçümleri yapılmaktadır. 23 29 Nisan tarihleri arasında istasyonda ölçülen rüzgâr gülü Şekil 4 te verilmiştir. İstasyon bölgesinde hakim rüzgar yönünün güneydoğu yönü olduğu görülmektedir. Ayrıca rüzgar hızlarının çoğunlukla 1.5 m/s altında yani kirliliği dağıtmak için yetersiz olduğu görülmektedir. Şekil 4. 23 29 Nisan 2018 tarihleri arasında ölçülen saatlik rüzgâr hız ve yön değişimi Ölçümlerin İstatiksel İncelenmesi Kirleticilerin birinci çeyrek, orta değer, üçüncü çeyrek ve maksimum değerleri Tablo 5 te verilmiştir. Sağlık açısından hava kirliliği seviyesinin kamuoyunun anlayabileceği şekilde anlamlılık kazandırılan değerlerde SO2 ve NO2 için saatlik, CO ve O3 için 8 saatlik ve PM10 9
için 24 saatlik ortalamalar alınmaktadır. Burada bir haftalık veri incelendiği için daha hassas değerlendirme yapılması amacıyla tüm kirletici değerlerinin saatlik ortalamaları indeks değerleri dikkate alınarak değerlendirilmiştir. PM2.5 un 1. çeyrek, ortanca ve 3. çeyrek değerleri sırasıyla 10.2 µg/m 3, 15.1 µg/m 3, 25.0 µg/m 3 tür. PM10 un 1. çeyrek, ortanca ve 3. çeyrek değerleri sırasıyla 39.2 µg/m 3, 59.6 µg/m 3, 102.5 µg/m 3 tür. Kükürtdioksitin 1. çeyrek, ortanca ve 3. çeyrek değerleri sırasıyla 2.5 µg/m 3, 5.2 µg/m 3, 10.4 µg/m 3 tür. Karbonmonoksitin 1. çeyrek, ortanca ve 3. çeyrek değerleri sırasıyla 988.2 µg/m 3, 1165.7 µg/m 3, 1513.4 µg/m 3 tür. Azotmonoksitin 1. çeyrek, ortanca ve 3. çeyrek değerleri sırasıyla 14.9 µg/m 3, 34.9 µg/m 3, 270.0 µg/m 3 tür. Azotdioksitin 1. çeyrek, ortanca ve 3. çeyrek değerleri sırasıyla 111.8 µg/m 3, 258.8 µg/m 3, 399.5 µg/m 3 tür. NOX in 1. çeyrek, ortanca ve 3. çeyrek değerleri sırasıyla 126.9 µg/m 3, 302.1 µg/m 3, 684.2 µg/m 3 tür. Ozonun 1. çeyrek, ortanca ve 3. çeyrek değerleri sırasıyla 28.5 µg/m 3, 61.6 µg/m 3, 84.5 µg/m 3 tür. Özet bilgiler NO Tablo 5. İncelenen dönem için verilerin temel istatistik değerleri NO2 NOX CO SO2 O3 PM2.5 PM10 Rüzgar hızı (m/sn) Nem (%) Sıcaklık ( C) Rüzgar yönü 1. Çeyrek 14.9 111.8 126.9 988.2 2.5 28.5 10.2 39.2 0.4 39 16.8 139 1009 Ortanca 34.9 258.8 302.1 1165.7 5.2 61.6 15.1 59.6 0.9 52 20.1 156 1011 Ortalama 212.7 271.6 484.3 1375.2 8.4 59.6 20.9 78.4 0.9 53 20.4 166 1011 3. Çeyrek 270.0 399.5 684.2 1513.4 10.4 84.5 25.0 102.5 1.2 68 23.8 191 1012 En büyük 1400.5 645.0 1892.0 3907.4 56.6 134.9 96.5 302.9 1.9 87 30.4 282 1015 Geçersiz 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Saat sayısı 168 168 168 168 168 168 168 168 168 168 168 168 168 Basınç (mb) Hava Kalitesi İndeks değerleri baz alındığında PM10 67 saat iyi, 55 saat orta ve 44 saat hassas olarak ölçülmüştür. SO2 ve CO değerleri hep iyi sınıfındadır. NO2 değerleri 32 saat iyi, 37 saat orta, 85 saat hassas ve 14 saat sağlıksız olarak ölçülmüştür. O3 değerleri ise 167 saat iyi ve 1 saat orta olarak ölçülmüştür. Ölçümlerin Saatlik İncelenmesi 23 29 Nisan tarihleri arasındaki hava kirliliği verilerinin saatlik ölçüm değerleri grafik olarak Şekil 5 te verilmiştir. 10
Ölçümlerin Zamansal Değişimi Şekil 5. Kirleticilerin saatlik değişimi PM10, PM2.5, CO ve SO2 değerlerinin günlere göre ve gün içindeki dağılımları Şekil 6 da verilmiştir. Perşembe öğleden sonra kirletici değerleri hızla düşerek hafta sonuna kadar düşük seviyelerde seyretmiştir. Hafta boyunca PM2.5, PM10 ve CO değerlerinin saatlik değişimi gece yarısından öğlen 12 ye kadar azaldığı, 18.00 dan sonra tekrar artmaya başladığı görülmüştür. Değişim oranı hafta sonuna kadar sürekli azalmıştır. 11
Şekil 6. PM2.5, PM10, SO2 ve CO'in zamansal değişimi Kirleticilerden NO, NO2, NOX ve O3 değerlerinin günlere göre ve gün içindeki dağılımları Şekil 7 de verilmiştir. Günlere göre ozon hariç kirleticilerin saatlik yoğunluk değişimleri incelendiğinde genel olarak pazartesi-çarşamba arası gece yarısından itibaren sabah 09 a kadar kirletici değerleri düşmektedir. Öğlen 14 civarında artmaya başlayan bu artış gece yarısına kadar devam etmektedir. Perşembeden itibaren ise kirletici değerleri genel olarak düşük seviyede seyretmiştir. Ozon ise güneşlenmeye bağlı olarak gün içerisinde artış göstermektedir. Ozon hariç diğer kirleticilerin salınım oranı hafta sonuna kadar azalmıştır. 12
Şekil 7. NO, NO2, NOX ve O3'un zamansal değişimi Ölçümlerin Dağılımlarının İncelenmesi Verilerin histogram ve yoğunluk dağılımları Şekil 8 de verilmiştir. Dağılım grafiklerinde görüldüğü üzere NO değeri 0 ile 200 µg/m 3 arasında yoğunlaşmıştır. Yani yaklaşık verilerin %75 i bu aralıktadır. NO2 değerlerinin %75 i 0 ile 400 µg/m 3 arasındadır. NOX değerlerinin %65 i 0 ile 400 µg/m 3 arasındadır. O3 değerlerinin %80 i 0-90 µg/m 3 arasındadır. CO değerlerinin yaklaşık %75 i 0 ile 1500 µg/m 3 arasında toplanmıştır. SO2 değerlerinin %75 i 0-10 µg/m 3 arasındadır. 13
Şekil 8. Kirleticilerin değerlerinin sıklık dağılımı 14