Hava Kirliliği i ve Hava Kirliliğinde inde Özel Konular Kâmil B. VARINCA Yıldız Teknik Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü
Akla gelen sorular Hava kirliliği nedir? Nasıl tanımlanır? Hava kirliliği nasıl meydana gelir? Sebepleri, kaynakları nelerdir? Hava kirliliğinin neticeleri nelerdir? Hava kirliliği önlenir mi? Nasıl? 2
Hava kirliliği Hava, bir gaz karışımıdır. %78 azot, %21 oksijen %1 i karbondioksit ve diğer gazlardan oluşur. Kirlilik, dengenin bozulmasıdır. Hava kirliliği, havanın doğal içeriğinin değişmesi, dengenin bozulmasıdır. 3
Hava kirliliğinin sebepleri Kirleticiler Karbondioksit (CO 2 ) Kükürtoksitler (SO 2, SO x ) Azotoksitler (NO 2, NO x ) Partikül madde (PM10-PM2,5) Diğer kirleticiler 4
Hava kirliliğinin kaynakları Hava kirliliğinin kaynaklarını üç sınıfa ayırabiliriz. Nokta Kaynak Büyük emisyon kaynakları, endüstri kuruluşları Çizgi Kaynak Karayolları vb Alan Kaynak Meskun alanlar 5
Hava kirliliğinin neticeleri Asit yağmurları Ozon tabakasının incelmesi Küresel ısınma İklim değişikliği Kasırgalar 6
Ne nedir? Tanımlar, kavramlar, sebepler
Tanımlar Hava, herhangi bir yerde ve zamandaki atmosfer koşullarının kısa süreli durumudur. Hava, yeryüzünün herhangi bir yerindeki sıcaklık, yağış, nem, güneşlenme, sis, bulut, rüzgar ve hava basıncı gibi çok sayıdaki değişkenin birlikteliği ile açıklanır. İklim, yeryüzünün herhangi bir yerinde uzun yıllar boyunca gözlenen hava koşullarının ortalama durumudur. Ancak iklim, yalnızca ortalamaya yakın koşulları değil, uç değerleri (ekstremleri) ve tüm istatistiksel değişimleri de içerir. İklim değişikliği, nedeni ne olursa olsun (tabii yada insanî faaliyetler neticesinde) iklim koşullarındaki büyük ölçekli (küresel) ve önemli yerel etkileri bulunan, uzun süreli ve yavaş gelişen değişiklikler biçiminde tanımlanır. 8
İklim Değişikliğinin göstergeleri Sıcaklık Yağışlar Nem oranları Bulutlar Rüzgarlar Hava basınçları Güneşlenme Sisler 9
Dünyanın Sıcaklık Değişimi 10
Sıcaklık değişiminin sebepleri Dünyanın durum ve hareketindeki değişiklikler Kıta kayma hareketleri ve dağ oluşumları Yanardağ faaliyetleri Güneşteki değişimler 11
Dünyanın hareketinin değişmesi 12
Kıta hareketleri Kıta kayma hareketleri ve dağ oluşumları okyanus akıntı sistemi ve rüzgar sistemlerini değiştirdiğinden iklime etki yaparlar. 13
Antarktika Dünyanın en soğuk bölgesi, Avustralya nın iki katı büyüklüğünde, 15 milyon yıldır %98 i buz, Dünyadaki buzulların %90 i, temiz suyun %70 i burada, Buz kalınlığı 1,5-4,5 km, Gelen ışının %80-85 ini yansıtır, Dünya ikliminin soğutma sistemidir, Rüzgar sistemi ve okyanus akıntı sistemini etkiler 14
Okyanus akıntı sistemi - taşıyıcı bant Okyanuslar arası su alış-verişini sağlar, Dünyadaki ırmakların 20 katı kadar su taşır, Isı transferini sağlar, Batı Avrupa bu bant sayesinde 10 derece daha sıcak 15
Yanardağ faaliyetleri Yanardağ patlamalarıyla atmosfere çok büyük miktarlarda toz yükselir. Bu tozlar, güneş ışınlarının geçişini engelleyen bir tabaka oluşturur ve böylece dünyanın sıcaklığı da düşer. 16
Sıcaklık-Aerosol ilişkisi 1991 de Filipinler deki Pinatubo yanardağının patlamasıyla tonlarca kükürt dioksit stratosfere yayılmış ve orada sülfürik asit damlacıklarına dönüşmüştü. Tüm dünyaya yayılan bu ayresol battaniyesi, gelen güneş ışınlarını yansıttığı gibi dünyanın ısısını da soğuruyordu. Bu yüzünden de bir yıl boyunca dünyanın ortalama sıcaklığı 1 C kadar düştü. Bu olay bilim adamlarına, iklim modellerini geliştirme fırsatı sağladı. 17
Güneşteki değişimler Güneş'in manyetik alanındaki değişimler ve Güneş lekeleri, yayılan enerji miktarını etkiler. Bu da doğal olarak Dünya'nın aldığı enerji miktarının değişmesine yol açar. Ve iklimler etkilenir. 18
Isınıyoruz Bugün aslında, bundan 50 milyon yıl önce başlamış olan soğuk dönemin içindeki kısa süreli sıcak vahalardan birindeyiz. Büyük bir olasılıkla da vahanın sonu görünmeye başladı. Buna göre dünya şu anda artık soğuma eğiliminde olmalı. Ancak son 150 yıllık gözlemler, bir şeylerin sanki ters gittiğini gösteriyor. Soğumuyor, ısınıyoruz. 19
Isınmanın delilleri Sıcaklık kayıtları Göl ve akarsulardaki sıcaklık artışı Buzul erimeleri Deniz kabarmaları Atmosferde sıcaklığın 0 dereceye indiği yüksekliğin artması 1970 ten bu yana her sene 4,5 m artıyor 20
Sıcaklık kayıtları 1860-2000 yılları arasında 0,7 derecelik bir artış 21
Buzulların erimesi Yeni Zelanda'daki buzullar yalnızca 20 yılda kütlelerinin ¼ ünü yitirdiler, İspanya da 1980'de 27 olan buzul sayısı bugün 13 e düşmüş durumda, Peru Andları'ndaki Qori Kalis buzulu, 1963-78 yılları arasında, yılda 4 metre kadar geri çekilirken, 1995'te buzulun yıllık geri çekilme hızı 30 metreye ulaştı, Afrika'da Kilimanjaro Dağı'ndaki buzul, 20. yüzyılda kütlesinin yaklaşık dörtte üçünü yitirdi, Aynı dönemde Kafkaslardaki buzulların kütlesi yarıya indi, Çin-Rusya sınırında, Tiyen Şan Dağları'ndaki buzullarsa son 40 yılda yaklaşık % 20 küçüldüler. 22
Buzul erimelerine örnekler Dünyamızın ısınıyor olduğuna ilişkin en güzel delillerinden biri, orta ve alçak enlemlerde dağlardaki buzulların geri çekilmeleridir. Bu geri çekiliş, özellikle son yirmi yılda hız kazanmıştır. Buzullardan buharlaşan sular da denizlerin düzeylerinin yükselmesine yol açar. Bu değer 20. yüzyılda 10-25 cm dir. 23
Ne oluyor? Sebep ne? Değişen ne?
Atmosfer ve tabakaları Atmosferde N2, O2, H20, Ar, CO2, CH4, eser miktarda diğer gazlar ve aerosoller bulunur. Uzaydan bakıldığında Dünya -18 derecelik bir cismin yaydığı enerjiyi yayar ama dünya sıcaklık ortalaması 15 derecedir. Isı troposferde tutulur. 25
Gelen enerjinin dağılımı 26
Doğal Sera Etkisi 27
Sera Gazları Su buharı Ozon (O 3 ) Karbondioksit (CO 2 ) Metan (CH 4 ) Azot oksitler (NO x ) Kloroflorokarbonlar (CFC) 28
Küresel Isınmaya katkıları 29
Karbondioksit 17. yüzyılın başlarında keşfedilmiş; Renksiz, kokusuz; Atmosferde %0,03 oranında bulunan; Karbon içeren maddelerin yakılması, fermantasyonu ve solunması ile ortaya çıkan bir gazdır. 30
Karbondioksitin sera etkisi 1860 dan bu yana meydana gelen 0,7 derecelik artışın %60 ı karbondioksitten kaynaklanıyor. Atmosferdeki karbondioksit miktarı son 200.000 yılın en üst düzeyinde Sorumlusu: İnsanoğlu 31
Karbondioksitteki artış 32
Olayların karbondioksit artışı ile bağı Yüz elli yıllık sıcaklık kayıtları, Dünya nın bu dönemde 0,5-0,7 C kadar ısındığını ortaya koyuyor. Bilim adamları, endüstri devrimiyle birlikte atmosferde karbondioksit ve metan gibi sera gazlarındaki artmasının bu ısınmayla ilişkili olduğunu düşünüyorlar. Çünkü buz örnekleri üzerinde yapılan çalışmalar, yüz binlerce yıl boyunca atmosferdeki sera gazı oranlarının Dünya nın sıcaklığıyla birlikte artıp azaldığını gösteriyor. 33
Karbon Çevrimi 34
Karbondioksit alış-verişi 35
Kişi başı karbondioksit salınımı 36
Tahmini toplam salınım 37
Tahmini karbondioksit düzeyi Küresel ısınmanın durdurulabilmesi için tüm ülkelerin atmosfere saldıkları CO 2 miktarında çok ciddi bir azalma olması gerekiyor. Ne var ki ne sanayileşmiş ülkeler ne de gelişmekte olanlar bu yönde her hangi bir önlem almıyorlar. Karbon dioksit düzeyi de azalmak şöyle dursun sürekli olarak yükseliyor; bu hızla giderse 2100 de 1850 deki düzeyinin 3 katına çıkması bekleniyor. 38
Metan Havadan hafif, renksiz, kokusuz, Atmosferde CO 2 miktarının 1/200 ü kadar, Isı tutma kapasitesi CO 2 in 20 katı, Atmosferde kalma süresi 10 yıl, Küresel ısınmanın %10-15 inden sorumlu, Her yıl %1 oranında artıyor. 39
Ozon bilgisinin zamansal gelişimi 1840 : Ozon keşfedildi, 1880 : Güneşin ultraviyole ışınlarına karşı bir filtre vazifesi yaptığı ve stratosferde bulunduğu fark edildi, 1920 : Ozon tabakası ile ilgili ilk sistematik ölçümler başladı, 1985 : Ozon deliği keşfedildi, 1987 : Montreal Sözleşmesi imzalandı. 40
Mukayese tablosu CO2 CH4 N2O CFC'ler O3 H2O sera etkisindeki rolü yüksek yüksek yüksek yüksek yüksek yüksek ozon tabakasına etkisi başlıca doğal kaynaklar başlıca insani kaynaklar artırıcı-azaltıcı artırıcı-azaltıcı artırıcı-azaltıcı Azaltıcı yok Azaltıcı doğal çevrim fosil yakıtlar, ormansızlaştırma sulak alanlar pirinç tarlaları, hayvanlar, fosil yakıtlar, biomas yanması topraklar, tropikal ormanlar gübreler, toprak kullanımında değişim yok hidrokarbonlar buharlaşma buzdolapları, aerosoller, endüstriyel işlemler Nox'li hidrokarbonlar, biomas yanması sulama kalış süresi 50-200 yıl 10 yıl 150 yıl 60-100 yıl haftadan aya kadar günler endüstri öncesi yoğunluk (ppb) 280.000 700 285 0 10 bilinmiyor şimdiki yoğunluk 363.000 1.670 310 CFC-11: 0,26 CFC- 12: 0,52 CFC-113: 0,08 20-40 (kuzey yarımkürede) 3.000-6.000 (stratosferde) artış hızı 0,50% 0,90% 0,30% 4% %0,5-2 bilinmiyor küresel ısınmaya katkısı insani sera etkisindeki pay 1 11 270 3400-7100 - - 60% 15% 5% 12% 8% Bilinmiyor 41
Ne olacak? Öngörüler ve tahminler
Küresel iklim modelleri Matematik modelleme Bilgisayar destekli modeller Tüm modeller bir küresel ısınma olacağında birleşiyor. Ancak ne kadar olacağı ve etkileri konusundaki öngörüler değişiyor. 43
Muhtemel etkiler Hidrolojik döngünün değişmesi Enerji temin güvenliği Su kaynaklarının hacminde ve kalitesinde azalma Kara ve deniz buzullarının erimesi Kar ve buz örtüsünün alansal olarak daralması Deniz seviyesinin yükselmesi Kuraklık ve seller İklim kuşaklarının yer değiştirmesi Yüksek sıcaklıklara bağlı salgın hastalıkların ve zararlıların artması sonucunda dünya ölçeğinde sosyoekonomik sektörleri, ekolojik sistemleri ve insan hayatını doğrudan etkileyecek önemli değişiklikler 44
Buzulların erimesi Kuzey kutbundaki buzulların tamamının eriyeceği öngörülüyor, Deniz seviyesinin 15-95 cm artacağı öngörülüyor, Milyonlarca insanın yaşadığı Nil ve Yangtze deltaları, Po ovası, Çukurova, Bangladeş kıyıları, Pasifik'teki ada ülkeleri sular altında kalacak, çevrede mülteci patlaması ve toplumsal çatışmalar ortaya çıkacaktır. Temiz su kaynaklarının denizlere karışması ve su sıkıntıları 45
Sıcaklık artışı Sıcaklıktaki artışın 1-3,5 derece olacağı öngörülüyor, Artan sıcaklıktan dolayı insan ölümlerinde artış, Sıcak dalgaları, kuraklık, aşırı yağışlar, seller, ortalama sıcaklıklarda değişiklikler, vb. aşırı doğa olaylarında da bir artış bekleniyor. 46
Taşıyıcı bandın değişmesi Akıntı sistemi durabilir, Akıntının ısıttığı yerler soğur, Akıntının geçtiği yerlerde iklim farkları azalır, Yangınlar, ormansızlaşma, erozyon, sel, fırtına ve kasırgaların artması 47
Ozon tabakasının incelmesi 48
Ozon tabakasını özledim! 49
İnsan sağlığı Sıcak şoktan kaynaklanan insan ölümleri Ozon tabakasının incelmesinden kaynaklanan cilt ve deri hastalıkları, yanmalar Sıtma gibi salgın hastalıkların yayılması Virüs çeşitliliğinin ve dağılımın artması 50
Canlılara etkisi Bitki ve hayvanların yaşam alanlarında değişiklikler Bazı bitki ve hayvan popülasyonlarında azalma Ağaçların erken çiçeklenmesi, böceklerin erken ortaya çıkması, kuşların erken yumurtlaması Bitki ve kara hayvanı türlerinin dörtte birinin yada 1 milyondan fazlasının yok olabilecek 51
Dünyaya kaç tane göktaşı çarptığı umurumda değil, ben hala insan türünün ortadan kalkmasına küresel ısınmanın neden olduğuna inanıyorum. 52
Tarımdaki değişimler Farklı yağış sistemleri tarım alanlarının değişmesini sağlayacak, Maliyet artacak, Kuraklık artan yerlerde tarım azalacak, 53
Enerji sektörüne etki Fosil yakıt yerine alternatif enerji kaynağı arayışları Temiz ve yenilebilir enerji kaynaklarına verilen önemin artması 54
Pentagon Raporu 2007 de Holanda yı su basacak, Lahey yok olacak 2010-2020 arasında Avrupa kıtasında sıcaklık ortalama 14.5 santigrat derece düşecek. Ancak ABD ve Avrupa kıtasında, sıcaklığın 35 santigrat dereceyi geçtiği gün sayısı da artacak. İklimdeki dengesizlikler, tarımı ve ülke ekonomilerini vuracak. İngiltere soğuk ve kurak olacak, iklim Sibirya'ya benzeyecek. 55
Pentagon Raporu Deniz kabaracak, kıyılardaki Avrupa kentleri, yükselen suların altında kalarak Lahey'le aynı kaderi paylaşacak. Hindistan, Güney Afrika ve Endonezya kuraklık ve açlık yüzünden iç karışıklıkların pençesinde dağılacak. Kitlesel yağma olayları başlayacak. Suya sahip olmak için savaşlar çıkacak. Nil, Tuna ve Amazon nehirleri çevresi, savaş alanına dönecek. 56
Pentagon Raporu Su ve enerji kaynaklarını korumak için Japonya, Almanya, Kuzey Kore, Güney Kore, İran ve Mısır nükleer silah geliştirecek. Din, ideoloji yada ulusal onur gibi gerekçelere dayanan savaşlar tarihe karışacak, savaşların tek amacı "hayatta kalmak" olacak. 20 yıl içinde, dünyanın doğal kaynaklarının, nüfusu besleme kapasitesi azalacak. Savaş ve açlık nedeniyle milyonlarca insan ölecek, sonunda yeryüzünde doğal kaynakların besleyebileceği sayıda insan kalacak. 57
Pentagon Raporu ABD ve Avrupa, kuraklığın 400 milyon insanı tehdit edeceği Afrika'dan kitlesel göç akınlarıyla boğuşacak. Zengin ülkeler, göçten korunmak için birer "kale" olacak. İskandinav ülkelerinden de güneye göç başlayacak. 8200 yıl önce iklim değişikliğinin yol açtığı dev kitlesel göçün bir benzeri yaşanabilir. 58
Hawking in Kıyamet Teorisi 2000-2400 Yılları arası: El Nino yüzünden iklim değişiklikleri olacak. İklim değişiklği nedeniyle sıtma,tifo gibi hastalıklar yeniden baş gösterecek. Kasırga ve hortumlar dünyayı kasıp kavuracak. Sera etkisi şiddetini arttıracak. Önümüzdeki 100 yıl içinde meydana gelecek ısı değişimleri bitki örtüsünü etkileyecek. Buzulların erimesi su baskınlarını arttıracak. Alp dağları başta olmak üzere birçok bölge büyük çığ felaketlerine sahne olacak. Isınma bugünkü süratiyle devam ederse 400 yıl içinde Alp dağlarında kar kalmayacak. 2400-2500 Yılları arası Özellikle Güney Yarımküre etkilenecek. Güney Yarımküreden, Kuzey Yarımküreye büyük göçler başlayacak. Su seviyesi okyanuslarda süratle yükselecek. Aynı dönemlerde Güney Avrupa'da büyük bir kuraklık başlayacak. Kuzey Avrupa ise sel suları ile boğuşacak. 59
Hawking in Kıyamet Teorisi 2500-2800 Yılları arası Güney Yarımkürede ölümden kaçan insanlar,kuzey Yarımküreye göçünce, göçler ülkeler arası savaşlara neden olacak. Çevre kirliliği doğal kaynakları kurutacak. Kuzey ve Güney kutbundaki buzullar eriyecek, karaların çoğunu su kaplayacak. 2800-? Yılları arası Dünyanın atmosferi değişecek ve Dünya, Mars gibi sülfürik asitlerden oluşacak, hiç bir canlı yaşayamayacak. 60
Kasırgalar 61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
Entire side of windows blown out, Hyatt. 72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
School buses under water
Downtown New Orleans 84
85
86
87
88
Missing piece to puzzle. 89
90
91
92
93
Aerial view of New Orleans 94
95
Ne yapmalı? Tedbirler, sözleşme ve anlaşmalar
Toplantılar - Sözleşmeler 1979 : WMO I. Dünya İklim Konferansı Eylül 1987 : Montreal Sözleşmesi Ozon tabakasına zarar veren kimyasalların azaltılması 1988 : Değişen Atmosfer Toronto Konferansı BM İklimin Korunması Kararı 1990 : WMO II. Dünya İklim Konferansı 1992 : BM Çevre ve Kalkınma Konferansı (Yeryüzü Zirvesi) BM İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi Amaç: Atmosferdeki sera gazı birikimlerini, insanın iklim sistemi üzerindeki tehlikeli etkilerini önleyecek bir düzeyde durdurmak 97
Toplantılar - Sözleşmeler Hükümetler arası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) Nisan 1995 Almanya : 1. Taraflar Konferansı İDÇS Berlin Buyruğu Aralık 1997 Japonya : 2. Taraflar Konferansı İDÇS Kyoto protokolü Gelişmiş Taraf ülkeler insan kaynaklı karbondioksit (CO 2 ) eşdeğer sera gazı salımlarını 2008-2012 döneminde 1990 düzeylerinin toplam olarak en az % 5 altına indireceklerdir Kasım 1998 Arjantin : 3. Taraflar Toplantısı İDÇS Buenos Aires Eylem Planı 98
İklim değişikliği çerçeve sözleşmesi 1991 yılında Rio Çevre ve Kalkınma Konferansında kabul edilip 50 ülkenin onaylamasını müteakip 21 Mart 1994 te yürürlüğe girmiştir. Sözleşmenin amacı; atmosferde tehlikeli bir boyuta varan insan kaynaklı sera gazı emisyonu konsantrasyonunun iklim sistemi üzerindeki olumsuz etkisini önlemek ve belli bir düzeyde tutulmasını sağlamak. Ek II listesi: 1992 de OECD üyesi 24 ülke, Avrupa Birliği ülkeleri Ek I listesi: Ek II listesine ek olarak Pazar ekonomisine geçiş sürecinde olan ülkeler 99
100
Kyoto Protokolü İDÇS nin yetersiz olduğu düşünülerek yükümlülüklerin daha sıkı hale getirilmesi ve yasal bağlayıcı bir belge olması amacıyla Kyoto Protokolü hazırlanmış olup 16 Mart 1998-15 Mart 1999 tarihleri arasında imzaya açık kalmıştır. Protokole göre Ek I listesinde yer alan ülkeler 2008-2012 birinci taahhüt dönemi sonunda toplam sera gazı emisyonlarını ortalama olarak 1990 yılı seviyesinin en az %5,2 altına indirme yükümlülüğünü kabul etmiştir. 101
Kyoto Protokolü Protokolün yürürlüğe girmesi iki şarta bağlıdır; Birincisi; protokolün 55 ülke tarafından onaylanması İkincisi; 1990 yılında hesaplanan toplam CO 2 emisyon miktarının en az %55 inden sorumlu Ek I ülkelerinin bu 55 ülke içinde yer alması %36,1 paya sahip ABD imzalamamıştır. %17 lik paya sahip Rusya Federasyonunun imzalaması ile 16 Şubat 2005 tarihinde protokol yürürlüğe girmiştir. Protokol bugüne kadar 141 ülke ve Avrupa Birliği tarafından onaylanmıştı. 102
Esneklik mekanizmaları Emisyon ticareti Madde 17 ile düzenlenmiştir. Ek I ülkeleri arasında emisyon ticaretini mümkün kılmaktadır. Ortak uygulama Madde 6 Sera gazı azaltımını amaçlayan projelerden Emisyon Azaltma Kredisi elde edilir. Temiz kalkınma mekanizması Madde 12 Ek I ülkelerinin Ek I dışı ülkelerde gerçekleştirecekleri projelerden Sertifikalandırılmış Emisyon Azaltım Kredisi elde etmeleri 103
Ne yapmalıyız? Akıllı ve gerçekçi olmak Gelişmeleri yakından takip etmek Fırsatları değerlendirmek Esneklik mekanizmalarını iyi kullanmak Milli menfaatleri ön planda tutmak Ülke gerçeklerini iyi tahlil etmek 104
Teşekkürler Kâmil B. Varınca Yıldız Teknik Üniversitesi İnşaat Fakültesi Çevre Mühendisliği Bölümü A Blok 3. Kat 34349 Yıldız / Beşiktaş / İstanbul Telefon: (212) 259 70 70 / 2278 Faks: (212) 261 90 41 İnternet: www.yildiz.edu.tr/~kvarinca E-posta: kvarinca@yildiz.edu.tr 105