1. Çevrede Kirletici Taşınımına Giriş ÇEV 3523 Çevresel Taşınım Süreçleri Prof.Dr. Alper ELÇİ
Ders Tanıtımı Dersin Amacı Öğrenme Çıktıları Değerlendirme Yöntemi Ders Kitapları Ders Programı
Çevresel Taşınım Süreçleri Kütle / Momentum / Isı Taşınım Dönüşüm Adveksiyon Difüzyon/Dispersiyon Fiziksel Kimyasal Biyo-kimyasal
Bazı Terimler Temel Boyutlar: [M] kütle [L] uzunluk [T] zaman Derişim (konsantrasyon): Birim su/hava/toprak hacmindeki/kütlesindeki madde miktarı (kütlesi) [M.L 3 ] veya [M/M] Su ortamı için kullanılan birimler: mg/l, g/m 3, ppm, ppb, M, N Toprak ortamı için kullanılan birimler: mg/kg (ppm) Hava ortamında kullanılan tipik birimler: μg/nm 3, ppmv (ml/m 3) Derişim gradyanı: Su ya da havada kütle taşınımına neden olan «itici güç»; iki nokta arasındaki derişimler farkının, bu noktalar arasındaki uzaklığa oranı
Bazı Terimler (2) Kütlesel Akı: Birim alandan, birim zamanda geçen madde kütlesi [M.T 1.L 2 ] Hacimsel Akı: Birim alandan, birim zamanda geçen akışkan hacmi [L 3.T 1.L 2 ] Kütlesel Debi: Birim zamanda taşınan madde kütlesi [M/T] Debi (Hacimsel Debi): Birim zamanda taşınan akışkan hacmi [L 3 /T] Bozunmayan (korunumlu) madde, izleyici: Çevresel ortamda herhangi bir fiziksel, kimyasal ve biyolojik süreçten etkilenmeyerek nitelik değiştirmeyen madde (örn: klorür iyonu, çoğunlukla bromür, floresans boyalar, duraylı izotoplar) Bozunabilir madde: Çevresel ortamda fiziksel, kimyasal ve biyolojik süreçlerin etkisi altında nitelik değiştiren maddeler (örn: patojenler, bazı organik maddeler, bazı iyonlar, radyoaktif maddeler v.s.) Zehirlilik (toksisite): Bir kirleticinin, sindirim sistemi, solunum ya da deriye temas yollarıyla canlı dokulara zarar verme, merkezi sinir sistemini bozma, şiddetli hastalığa ya da bazı durumlarda ölüme neden olma özelliği
Terimlere Devam Kaynak: Kirleticinin bilinçli ya da kazara salındığı yer/yerler. Noktasal kaynak: Kirleticinin alıcı ortama bir noktadan yoğun bir şekilde karıştığı durum. (örn: bir fabrikanın atık gaz bacası, arıtma tesisi çıkış suyu deşarj noktası, yerüstünde bulunan veya yeraltında gömülü olan kimyasal depolar, v.s.) Yayılı kaynak (noktasal olmayan kaynak): Yağışın meydana getirdiği yüzeysel akışla birlikte geniş alanlardan yıkanarak gelen kirleticilerin oluşturduğu kirletici kaynağı (örn.: yağış sonucu tarımsal ilaçların akarsulara geçmesi; yağış sonucu yerleşim alanlarındaki kirleticilerin akarsulara geçmesi, maden sahaları, yoğun otomobil trafiği, atmosferden çökelme)
Kirletici Kaynakları Noktasal Kirletici Kaynaklar: Evsel atıksu deşarjları Endüstriyel atıksu deşarjları Kentsel yağmur suyu drenaj sistemlerinden deşarj Yayılı Kirletici Kaynaklar: Tarım, orman ve çiftlik alanları yüzeysel akışları Yağış suları drenajı Su ürünleri üretim alanları Katı atık depolama alanları Atmosferden çökelme Hareketli Kirletici Kaynaklar: Hava, kara ve deniz ulaşım araçları Doğal Kirletici Kaynaklar Taşkın alanları, heyelan bölgeleri, yanardağlar, yükselen yeraltı suyu veya deniz suyu (gel-git olayı), deniz suyu girişimi
Terimlere Devam Yolak: Kirleticinin çevrede taşınırken izlediği yol ya da güzergah. Alıcı: Kirleticinin taşınırken karşılaştığı ya da kirleticiye maruz bırakılan canlı/cansız unsur. Akıbet: Kirleticinin çevrede ne olacağını belirleyen süreçtir. Kirleticinin kimyasal veya biyolojik süreçlerle değişimi ve/veya bir organizmada birikmesi ile ilgilidir. 1. Madde/kirletici çevrede nasıl taşınır? 2. Madde/kirletici çevrede nereye taşınır? TAŞINIM 3. Madde/kirleticiye ne olacak, neye dönüşecek? DÖNÜŞÜM
Çevrede Madde Taşınımı Kaynak Yolak Alıcı
Çevrede Taşınım Süreçlerini Bilmek Neden Önemlidir? Çevre Mühendisleri için önemli olan genellikle kirleticinin alıcı ortamdaki derişimdir. Bazen de derişimin zamanla veya konumla dağılımı da önemli olabiliyor. Eğer derişim değeri, alıcı ortam için verilen sınır değerleri aşmışsa ortada bir sorun var demektir. Kirleticinin taşınım ve akıbetini çevresel modeller kullanarak yaklaşık olarak hesaplayabiliriz. Başlıca kullanım alanları: 1. Ekosistemdeki canlı varlıkların (insan, flora, fauna) kirleticiye maruziyetini tahmin edebilmek için (geçmiş, bugün veya gelecek için) 2. Çeşitli durum alternatiflerini dikkate alarak gelecekteki çevresel koşulları öngörebilme 3. Kirleticilerin çevredeki akıbeti ve taşınımını daha iyi anlayabilme
Çevresel Model Kullanımı ile İlgili Bazı Örnek Senaryolar Bir akarsuya deşarj edilen arıtılmış (veya arıtılmamış) atıksuların nehirde neden oldukları KOİ/BOİ derişimi ne olur? Endüstriyel Deşarj Doğal Akarsu
Çevresel Model Kullanımı ile İlgili Bazı Örnek Senaryolar (2) Bir kaza sonucu Aliağa daki rafineriden sızan bir petrol türevi kimyasalın, Çandarlı körfezindeki su kalitesini etkiler mi? Etkilerse oluşacak derişimler ne olur? Tarımsal faaliyetin yoğun olduğu bir ovadaki akarsulara deşarj edilen arıtılmış (veya arıtılmamış) atıksuların, ovadaki yeraltı suların kalitesini nasıl etkiler? Çalıştırılmak istenilen bir altın madeni, bölgedeki su kaynaklarını nasıl etkiler? Bir yerdeki termik santralinden kaynaklanan baca gazları, yakın ve uzaktaki yerleşim yerlerini ne ölçüde etkiler?
Çevresel Model Kullanımı ile İlgili Bazı Örnek Senaryolar (3) Bir yerdeki termik santralinden kaynaklanan baca gazları, yakın ve uzaktaki yerleşim yerlerini ne ölçüde etkiler? Atık gaz salımı (emisyonu)
Çevrede Taşınan Madde ve Enerji Türleri İnorganik tuzlar ve iyonlar Organik maddeler: kolay/zor ayrışabilen, kalıcı türler İz organik maddeler (mikrokirleticiler) ve endokrin bozucu kimyasallar Ağır metaller Yağ ve benzeri maddeler: film oluşturabilirler veya küçük tanecikler halinde askıda kalabilirler Pestisitler: fungisit, herbisit, insektisit v.s. Patojenler Radyoaktif atıklar, iyonlar ve izotoplar Atık gazlar: SO 2, CO, CO 2, NO x Atık ısı enerjisi: örn. termik santrallerin soğutma suları Gürültü
Buharlaşma Akılar Atmosfer Adveksiyon, Difüzyon, Seyrelme, Tepkime, Dönüşüm, Konveksiyon Akılar Buharlaşma Çökelme Akılar Yerüstü Suları Adveksiyon, Difüzyon, Seyrelme, Tepkime, Dönüşüm, Konveksiyon Çökelme Adveksiyon, Difüzyon, Seyrelme, Tepkime, Dönüşüm, Konveksiyon, Tutunma Sızma Akılar Asılma Akılar Yeraltı Suları Çökelme Adveksiyon, Difüzyon, Seyrelme, Tepkime, Dönüşüm, Konveksiyon, Tutunma Toprak (Litosfer) Akılar Aral (2010) dan çeviri