NOx ve SOx HAKKINDA HERŞEY
GİRİŞ AZOTOKSİTLERİN TANIMI AZOTOKSİTLERİN ÖLÇÜM YÖNTEMLERİ AZOTOKSİTLERİN İNSAN SAĞLIĞI ÜZERİNE ETKİLERİ KÜKÜRTOKSİTLERİN TANIMI KÜKÜRTOKSİTLERİN ÖLÇÜM YÖNTEMLERİ KÜKÜRTOKSİTLERİN İNSAN SAĞLIĞI ÜZERİNE ETKİLERİ KÜKÜRTOKSİT VE AZOTOKSİTLERDEN KAYNAKLANAN KİRLİLİĞİN AZALTILMASI İÇİN ALINACAK ÖNLEMLER SONUÇ KAYNAKLAR
NO X ve SOx gazları genellikle endüstriyel proses, ısınma amaçlı kullanılan evsel yakıt ve termik santral kaynaklı olup; insan sağlığı üzerinde özellikle solunum yolu rahatsızlıklarına neden olmaktadırlar. Bu kirleticiler uygun yöntemlerle ölçülür ve kirliliğin boyutu saptanırsa; neden oldukları kirliliği önlemek ve azaltmak için tedbir almak daha kolay olacaktır.
AZOT OKSİTLER (NO X ) Yüksek sıcaklıkta (1200 o C ve üzerinde) azot molekülünün oksijenle okside olması ile zincirleme reaksiyon başlar ve azot monoksit oluşur.. Yanma sonucu genelde azot monoksit, daha az miktarda da azot dioksit oluşur. Azot monoksitin atmosferde oksidasyonu sonucu azot dioksit oluşur. N 2 + O 2 2NO NO (g) + 1/2O 2 NO 2 (g) 2NO 2 +H 2 O HNO 3 + HNO 2
Sizce azot oksitlerin önemli kaynakları ne olabilir? Bunlardan birincisi; katı, sıvı veya gaz yakıt kullanan termik santraller, ikincisi ulaşımdır.
Azot oksit gazları atmosferde rüzgar yardımı ile çok uzun mesafelere taşınabilir.
Gelişmekte olan ülkelerde genel olarak kükürt dioksit ve partikül madde emisyonu azalırken azot oksit emisyonu artmaktadır; çünkü bu tür ülkelerde taşıt sayısı ve sanayi artmaktadır.
AZOT DİOKSİT (NO 2 ) NO 2, kırmızımsı kahverengi renklidir. Azot monoksit (NO) atmosferde oksijen ile birleştiğinde yüksek oranda reaktif gaz formunda NO 2 oluşur. Bir kere oluştuktan sonra NO 2, VOC gibi diğer kirleticilerle reaksiyona girer. Bu reaksiyonlar sonucunda, yer seviyesinde ozon oluşmasına neden olur. Ana kaynaklar, motorlu taşıt araçları ve termik santrallerdir. (VOC :Uçucu organik bileşikler) Tiner, Aseton, Benzin, Mazot gibi
AZOT ÖLÇÜM YÖNTEMLERİ * UV * Elektrokimyasal Hücre Metodu * Kemilüminesans (Kimyasal Işıma) * Kızıl Ötesi Ölçüm Prensibi * FTIR * Azotdioksit Absorbsiyon Yöntemi (SALZMAN)
ELEKTROKİMYASAL HÜCRE ÖLÇÜM PRENSİBİ Duyarlı bir elektrotta seçilmiş bir gaz bileşeninin elektrokimyasal reaksiyonuyla ortaya çıkan elektriksel akımın ölçüldüğü elektrokimyasal pillerden yararlanılır. Tayin edilecek olan gaz bileşeni yarı geçirgen bir zardan pile ulaşır. Reaksiyon hızı, gaz bileşeninin konsantrasyonu ile orantılıdır. Oksitleyici bir elektrot kullanıldığında elektrokimyasal reaksiyonla, duyarlı elektrotta elektronlar açığa çıkar. Bu elektrotta ilgili gaz bileşeni konsantrasyonu ile orantılı miktarda elektron üretilmesi, karşı elektrotla aynı oranda negatif bir potansiyel farkı doğurur ve bu yolla elde edilen elektron akımı uygun bir elektronik düzenekle ölçümlenir. Pilin seçiciliği, yarı geçirgen zar,elektrolit, elektrot materyalleri, geciktirici potansiyel ile belirlenir.
KİMYASAL IŞIMA(KEMÜLİMİNESANS) Havada NO, ozonla reaksiyona girdiği zaman, uyarılma aşamasında NO 2 nin normal formu ve uyarılmış formu oluşur. Uyarılmış NO 2, yer seviyesine döndüğü zaman ışın (kemüliminesans) yayar. NO konsantrasyonu, bu ışımanın yoğunluğu ölçülerek tayin edilebilir. Eğer hava örneği, bir dönüştürücüden geçirilerek, NO 2 NO e dönüştürülürse; NOx lerin (NO 2 ve NO) konsantrasyonu, bu ışımanın yoğunluğu ölçülerek tayin edilebilir. Örneklem havasındaki NO 2 konsantrasyonu; iki ölçüm arasındaki farktan hesaplanarak bulunur.
KIZILÖTESİ ÖLÇÜM PRENSİBİ Kızılötesi (NDIR) yöntemle ölçümde, belli bir kızılötesi frekans bandında absorbsiyon özelliği olan bir gaz bileşeni konsantrasyonunun tayini için ölçüm gazı uygun frekans bandında bir kızılötesi radyasyon ortamından belirli bir hızla geçirilir. Ölçüm gazındaki ilgili gaz bileşeninin konsantrasyonu ile orantılı olarak meydana gelen absorbsiyondan oluşan enerji kaybı, hiçbir absorbsiyon enerji kaybına uğramayan referans ortamla karşılaştırılarak değerlendirilir.
KIZILÖTESİ ÖLÇÜM MEKANİZMASI
Termogravimetrik Analiz ve FTIR Spektrometre Sistemi
AZOTDİOKSİT ABSORBSİYON YÖNTEMİ(SALZMAN) Örneklem havası yaklaşık 0.7 l/dak akış hızı ile absorblama çözeltisi içinden geçirilir. Suda çözünen azot dioksit nitrite dönüşür. Naftil-etil-diamin-dihidroklorür (NEDA) ve sülfanilik asit, nitrit ile birlikte pembe renk (azo tipi bir bileşik) oluşturarak spektrofotometrik olarak 546 nm dalga boyunda azot dioksit (NO 2 ) konsantrasyonu tayin edilir. Ortam havasındaki yüksek kükürtdioksit (SO 2 ) ve ozon un (O 3 ) sebep olduğu interferansa hassastır.
AZOT OKSİTLERİN İNSAN SAĞLIĞI ÜZERİNE ETKİSİ Hava Kalitesi İndeksi (HKİ): Azot dioksit (NO 2 ) İndeks Sağlık Seviyesi Uyarılar 0-50 İyi Yok 51-100* Orta Yok 101-150 Hassas gruplar için sağlıksız Yok. 151-200 Sağlıksız Yok 201-300* Çok Sağlıksız Çocuklar ve astım gibi solunum hastalığı olan kişiler; dış ortamdaki ağır efor sarfını sınırlandırmalıdır. 301-500 Tehlikeli Çocuklar ve astım gibi solunum hastalığı olan kişiler; dış ortamdaki orta düzeyde
* NO 2 nin kısa süreli sağlık etkileri, HKİ değeri 200 ün üzerine çıkıncaya kadar oluşmaz. Bu nedenle, HKİ, NO 2 için 201 in altında hesaplanmaz. NO 2 için HKİ nin 201 olması, 1242 µg/m3 (0.65ppm). NO 2 seviyesine karşılık gelir. (ortalama 24 saat)
Kısa Süreli NO2 Konsantrasyonunun İnsanlara Etkisi * Temas 10 dakikalıktır.temasın bitiminden 10 dk sonra akış direncine etki gösterir. ** Bu konsantrasyonda kronik solunum hastalıkları meydana gelir. *** Kronik solunum hastalıkları oluşur. + Etkileşim oluşur ++ Temas süresi 10 dk uzayınca,30 dk sonra en büyük etki akış
Tabloda görüldüğü gibi azot dioksitin konsantrasyonu yanında temas süresinin de oldukça etkili olduğu anlaşılmaktadır.
Çeşitli Ülkelerde Uygulanan Azot Oksitler İçin Sınır Değerleri Tabloda görüldüğü gibi Türkiye nin sınır değerleri çok yüksektir.kademeli olarak bir geçişin yapılmasında yarar vardır.
KÜKÜRT DİOKSİT(SO 2 ) Kükürt dioksit; renksiz, yanmaz ve patlamaz bir gazdır.özellikle katı ve sıvı yakıtlarda bulunan kükürdün yanması sonucu oluşur.kükürt dioksit suda oldukça fazla çözünür.atmosferde kalış süresi 2 yada 4 gün arasında değiştiğinden çok uzun mesafelere taşınabilmektedir. Dolayısıyla kükürt dioksit sadece bulunduğu bölgelerde değil taşındığı yerlerde de önemli olumsuzluğa neden olmaktadır.
SO 2 +OH- HOSO 2 HOSO 2 +O 2 SO 3 SO 3 +H 2 O H 2 SO 4 Asit yağmurları bu şekilde oluşuyor
KÜKÜRT DİOKSİT ÖLÇÜM YÖNTEMLERİ Infrared Elektro Kimyasal Sensörler GC FTIR Alev İyonizasyon Yöntemi Tetrakloro Merkürat (TCM)Yöntemleri
INFRARED Cihaz çabuçak takılabilen değiştirilebilir hissediciler sayesinde güvenli olmayan Oksijen seviyesinin veya sayılan gazların takibini yapabilir. (Karbon Monoksit,Hidrojen Sülfit, Amonya,Azot (Nitrojen) Dioksit,Sülfür Dioksit,Klor,Klor Dioksit,Fosfin,Hidrojen Siyanit ve Hidrojen.) GasBadge Pro bir kızılötesi (infared) arabirimi vasıtasıyla Docking StationT, Datalink and infared yazıcı gibi yan ürünler ile daha basit ve otomatizme kalibrasyon,fonksiyon(darbe) testi ve veri indirme için doğrudan haberleşebilir.standart STEL ve TWA okumaları,ve 1 yıla kadar yayılmış veri kaydı,son 15 alarm olayını kaydeden bir "olay defteri" ile de donatılmıştır. Sağlam bir kasanın içine yerleştirilen cihaz, RF(radyo frekans) bağışık,su korumalı ve en uç seviyede dayanıklıdır.bir sarsıntı korumalı üst kaplama cihazı, birçok yıpratıcı endüstriyel ortamdaki son derece kötü kullanımlara karşı korur.basit dört-tuşlu kullanım düğmesi ayar,operasyon ve kalibrasyon işlevlerine kolay erişim sağlar.
INFRARED CİHAZI
GAZ KROMATOGRAFİSİ (GC) Bu cihaz (Micromass) esasen üç ayrı cihazın birbirlerine bağlı (online) halde bulundukları bir sistemi teşkil eder. Bu sistemin parçaları Elemental Analiz Cihazı, Gaz Kromatograf, ve Kütle Spektrometresi cihazlarıdır. Bu sistemde katı, sıvı, ve gaz haldeki maddelerde duraylı izotop analizleri yapılmaktadır. Duraylı izotop analizleri organik ve inorganik maddede Karbon (C), Azot (N), Oksijen (O), ve kükürt (S) için yapılmaktadır. Bu sistemde ayrıca karışım maddelerinde gaz kromatografta ayrılan her bileşik için (compound specific) 13C izotop oranı analizleri yapılmaktadır.
ELEKTROKİMYASAL SENSÖR
FTIR MİKROSKOPİK SPEKTROFOTOMETRE SİSTEMİ Farklı aplikasyonlar için uygun tiplerde yapılmış yansıma ölçümü, toplam yansıma ölçümü ve IR mikroskop siatemleri mevcuttur. Numune kompartımanı uygun aksesuarları alabilecek büyüklüktedir. Ölçülen ışın demeti IR mikroskobuna veya ikinci bir numune kompartımanına aktarılabilir. AIM-8800R Otomatik Infrared Mikroskop kullanılarak 10 mm kadar küçük numuneler yüksek hassasiyette ölçülebilir.( FTIR (Fourier Transform Infrared) Matematiksel Fourier Dönüşümü metodu ile, bir dizi frekanslardan oluşan kırmızı ötesi sinyalini frekanslarına ayıran ve herbirini şiddeti ile gösteren işlem.)
ALEV İYONİZASYON YÖNTEMİ Yanma hücresine giren sülfürün mevcudiyetinde, 50-120 ml/dk da yakılan H 2 ile yakın ultraviyole ışınlarında alev görünür ve SO 2 konsantrasyonunu tayin etmek için, yakın ultraviyole radyasyon dozu ölçülür. Ultraviyole radyasyon dozu ölçülür. Ultraviyole radyasyon dozu S atomları dozu ile orantılıdır. H 2 jeneratörü veya H 2 tüpü gerekli olduğu için geniş çapta kullanılmaz. Ancak yöntem ayrıca H 2 S e hassas olsa da H 2 S ve SO 2 bir ölçüm cihazı ile ölçülebilir.
KÜKÜRTOKSİTLERİN İNSAN SAĞLIĞI ÜZERİNE ETKİSİ Hava Kalitesi İndeksi (HKİ) Kükürt dioksit (SO 2 ) İndeks Sağlık Seviyesi Uyarılar 0-50 İyi Yok 51-100* Orta Yok 101-150 Hassas gruplar için sağlıksız Astımlı kişiler, dış ortamdaki efor sarfını sınırlandırmalıdır. 151-200 Sağlıksız Çocuklar, astımlılar, kalp ve akciğer hastalığı olan kişiler, dış ortamdaki efor sarfını sınırlandırmalıdır. 201-300 Çok Sağlıksız Çocuklar, astımlılar, kalp ve akciğer hastalığı olan kişiler, dış ortamda efor sarf etmemeli; bunun dışında herkes dış ortamdaki efor sarfını sınırlandırmalıdır.
*SO 2 için HKİ nin 100 olması, 383 µg/m3 (0.14 ppm) SO 2 seviyesine karşılık gelir. (ortalama 24 saat)
1952 yılında LONDRA da yaşanan Hava Kirliliğinin Sağlık Üzerine Etkisi
Kükürt dioksit konsantrasyonu sınır değerlerinin üzerinde olduğu zaman özellikle astımlı,bronşitli,kalp ve akciğer hastalarının sağlığını olumsuz etkiler.
Tablo 5. Kükürt Dioksitle İlgili Sınır Değerleri Ülkeler Koruma Gerekçesi Ortalama Süre Limit Değer Marjinal Tolerans Türkiye 24 400 µg/m 3 Avrupa Topluluğu (A.B.) 350 µg/m 3 İnsan Sağlığını Korumak 1 saat Bir yıl içinde 24 defadan fazla olamaz Halk sağlığını Korumak 24 saat 125 µg/m 3 Bir yıl içinde üç defadan fazla bu değer aşılamaz 20 µg/m 3 Ekosistem Yıllık Kış ayı 10 dakika 500 µg/m 3 Dünya Sağlık Teşkilatı (WHO) A.B.D. EPA 24 saat 125 µg/m 3 yıllık 50 µg/m 3 Yıllık 80 µg/m 3 24 saat 365 µg/m 3
Kükürt oksit ve Azot oksitlerden Kaynaklanan Kirliliğin Azaltılması İçin Alınacak Önlemler * Hava Kalitesi Kontrolü Yönetmeliği ndeki kirleticilerle ilgili değerler yeniden düzenlenmeli ve kademeli olarak AB standartları ile uyumlu hale getirilmelidir. * Yaz aylarına göre kış aylarında kükürt dioksit konsantrasyonunda önemli artışlar gözleniyorsa,ısınmada kullanılan yakıt türü özellikleri değerlendirmeye alınmalıdır.
* Topografik ve meteorolojik özelliklerden dolayı kirliliğin arttığı illerde mutlaka kükürdü düşük ve kalorisi yüksek kaliteli yakıt kullanılmalıdır. * Bacasından duman püskürten ve kontrol dışı yakıt tüketimine neden olan standart dışı ısıtıcıların satışına izin verilmemelidir. * Isınma amacıyla kalitesiz yakıt ve yakma sistemleri kesinlikle kullanılmamalıdır.
SONUÇ FEN BİLGİSİ ÖĞRETMENLERİ NELERİ BİLMELİ?
Kükürt ve azot daha çok fosil yakıtlarda bir arada bulunurlar. Petrol içindeki organik kükürdü ayırmak için petrolü basınç altında hidrojenleyerek içindeki kükürtlü bileşiklerden kükürdü H 2 S haline dönüştürerek uzaklaştırmaktır Fosil yakıtlardan kömür üzerinde de çalışmalar yapılmıştır. Kömürler suyla iyice yıkanarak, içindeki piritten (FeS 2 ) arındırmaya çalışılmıştır. Bu işlemle kükürdün ancak %10 nu uzaklaşmıştır. Bir diğer çalışma da piritteki kükürdün 150-200 o C de ve basınç altında oksitlenip sülfürik asit haline dönüştürülmesidir.
Nox gazları önlemek için içten yanmalı motor kullanmak ve sanayi alanında engelleyici önlem almak NOx inde HNO 3 e dönüşerek asit yağmurlarına sebep olacağını Seneye öğretmen olduğunuzda öğrencilerinize uygulamalı bir etkinlik yapmayı lütfen UNUTMAYIN! Genel kültür olarak ölçme yöntemlerini de bilelim
DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜR EDERİM