Hava Kirleticiler

Dünyamızı saran ve nefes almamızı hayat kazanmamızı sağlayan havayı, sanayimizin gelişmesi, araçların çoğalması ve nufusun artması suretiyle kirletmekteyiz. Eğer bu şekilde devam edecek olursa ülkeler üzerine düşen sorumlulukları almazlarsa o zaman hayatımızın en önemli yaşam kaynağı olan oksijenin bitmesi ve yaşamın durması anlamını taşıyacaktır. İnterneti dolaşırken karşılaştığım bir dömanı sizlerle paylaşmak istedim.

Tabiki bir Motorlu araçlar teknolojileri öğretmeni olarak bu yazıyı sizlede paylaşmak istedim. Yazımızın konusu havayı kirleten unsurlar (gazlar) bu makaleyi sonuna kadar okursanız, hiç değilse havayı kirleten faktörleri görerek kendi üzerimize düşen kısmını olabildiğince yerine getiririz. Bu yazının öncelikle havayı paylaşan sizler, biz eğitmenler ve eğittiklerimiz değerli öğrencilerimize faydalı olmasını umut ediyorum.

Hava Kirliliği ve Kirleticiler

Hava kirliliği, atmosferdeki bir veya daha fazla kirleticinin insan, bitki ve hayvan yaşamına; Ticari veya kişisel esyalara ve çevre kalitesine zarar veren miktar ve sürelerde bulunması olarak tarif edilebilir [1]. Bu kirleticiler, gaz (SO2, NOx, HC, CO, CO2) ve toz (duman, metalik duman, uçucu kül, mist, aeresoller) halindeki kirleticiler olmak üzere genel olarak iki alt grupta toplanmaktadır. Bunun dısında ozon (O3) ve PAN (peroksi asetil nitrat) ve PBN (peroksibenzol nitrat) gibi fotokimyasal oksidantlar da ikincil hava kirleticileri olarak tanımlanmaktadır.

Hava kirletici kaynaklar, doğal kaynaklar ve insan faaliyetleri sonucunda meydana gelen (antropojenik) kaynaklar olmak üzere iki sınıfta ele alınmaktadır. Hava kirleticilerinin doğal kaynakları; volkanik patlamalar, orman yangınları, toz fırtınaları, okyanuslar ve denizler ve bitkiler olarak gösterilebilir. Baslıca antropojenik kaynaklar ise ulastırma (uçaklar, motorlu tasıtlar, demiryolları ve gemiler), endüstri (termik santraller, endüstriyel prosesler ve katı atık yakma tesisleri) ve ısınma (katı, sıvı, gaz yakıt sobaları ve kalorifer kazanları) olarak sıralanabilir.

Hava kirletici gazların etkileri; küresel boyutta, bölgesel ölçekte ve lokal ölçekte olmak üzere genel olarak üç kategoride incelenmektedir [1]. Örneğin, yeryüzünün tümünü etkileyen sera etkisi ve ozon tabakasının incelmesi gibi olaylar küresel boyuttaki etkilerdir. Dünyadaki belirli bölgelere tesir eden örneğin asit yağmurları ise hava kirlililiğinin bölgesel ölçekteki etkilerindendir. Hava kirliliğinin lokal ölçekteki etkileri ise yerlesim ve sanayi bölgelerinde görülen hava kirliliği seklindedir.

1. Kirletici Gazlar

Karbondioksit (CO2): Havada çok az oranda, % 0 – 0.03 arasında, bulunmasına karsın miktarı ve değiskenliği nedeniyle karbondioksit yasamsal önemi olan bir gazdır. Havadaki CO2 miktarı karalar üzerinde denizlerdekinden fazladır ve karalar da sehirler civarında özellikle geceleri bu miktar daha da artar. Çünkü sehirlerde insan ve diğer canlıların sayıları fazladır ve fabrika ve ev bacalarından çıkan CO2 oranı yüksektir. Ayrıca volkanlardan, maden sularından da bir miktar karbondioksit havaya karısır. Atmosfere karısan karbondioksidin yaklasık %80–85’i fosil yakıtların (petrol ve türevleri, kömürlerin ve doğal gazın) kullanılması sonucunda olusarak atmosfere karısmakta, %15-20’si de canlıların solunumundan ve mikroskobik canlıların organik maddeleri ayrıstırmasından kaynaklanmaktadır [2]

Bir yandan fosil yakıt kullanımının hızla artısı, öte yandan fotosentez için tonlarca karbondioksit harcayan ormanların ve bitkisel planktonların tahribi, atmosferdeki karbondioksit miktarını son 160 bin yılın en yüksek düzeyine ulastırmıstır. Bilimsel gözlemler 20. yüzyılın baslarında 290 ppm olan CO2 derisiminin 2006 yılında 381 ppm (milyonda 381 parça) düzeyinde olduğunu ortaya koymustur. Aynı oran, 1750 tarihi baz alınarak hesaplanan endüstri devrimi öncesinde ise, ortalama olarak milyonda 100 parça seviyesindeydi. 21. yüzyılın sonunda ise 500ppm’e çıkacağı tahmin edilmektedir. Son 20 yıldır, atmosfere salınan insan kaynaklı CO2 gazının yaklasık dörtte üçü fosil yakıtların yanmasından, geri kalanı da arazi kullanımı değisikliği ve özellikle ormanların yok edilmesinden kaynaklanmıstır. Son yirmi yılda, atmosferdeki CO2 gazının yıllık artısı % 0,4 olmus, 1990’dan sonra ise yıllık artıs % 0,2 ila 0,8 arasında değismistir. Atmosferde bulunan karbon dioksit konsantrasyonu fosil kaynaklı yakıtların yanması sonucunda her yıl 2.3 ppm kadar artmaktadır. Bunun üçte biri okyanus veya derin su kaynaklarınca ve bitkiler tarafından alınarak atmosferden uzaklastırılmaktadır. Geri kalan 1.5 ppm ise atmosferdeki karbon dioksit konsantrasyonuna ilave olmaktadır. Bu miktar da atmosferin tedrici olarak ısınmasına neden olarak sera etkisini her geçen gün biraz daha arttırmaktadır. [10]. Yapılan ölçmeler, bu artısın devam ettiğini göstermektedir. Gelistirilen matematiksel bilgisayar modellere göre, CO2 yoğunluğunun iki katına çıkması halinde küresel sıcaklığın ortalama3°С artacağı hesaplanmıstır. Bu nedenle, küresel ısınmaya karsı alınacak önlemlerin basında karbondioksit salınımının azaltılması gelmekte ve bu hususta uluslararası düzeyde çabalar harcanmaktadır.

Karbon monoksit (CO):Karbonmonoksit renksiz, kokusuz, ve tatsız bir gaz olup karbon içeren yakıtların eksik yanması ile ortaya çıkar. Birincil bir hava kirletici olan karbonmonoksit, oksijen eksikliği, tutusma sıcaklığı, yüksek sıcaklıkta gazın kalıcılık zamanı ve yanma odası türbülansı gibi etkenlerden birinin eksikliğinde tam olmayan bir yanma sonucunda CO2 yerine meydana gelmektedir [8]. Kararlı bir gaz olan karbonmonoksitin atmosferde kalıcılık süresi 2 aydan fazladır. Bütün dünyada karbonmonoksit üretiminin yılda toplam 232 milyon ton olduğu göz önüne alındığında bu miktarın dünya atmosferi için yarattığı sorun daha da belirgin olmaktadır. Dünyadaki karbonmonoksit üretiminin yaklasık olarak %70’inden fazlasının ulastırma sektöründen geldiği bilindiğine göre bu sektördeki kontrol teknolojilerinin önemi açıkça görünmektedir. Ayrıca, bütün dünyada karbonmonoksit üretiminin asağı atmosferde kalması halinde ise bu kararlı gazın her yıl 0,03 ppm mertebesinde artacağı da hesaplanmaktadır. Sehir havasında bulunan karbonmonoksit insan sağlığına son derece önemli etkilerde bulunmaktadır. Bu etkilerden en önemlisi de karbonmonoksidin kandaki vücut hücrelerinin oksijen tasıma kabiliyetini azaltmasıdır. Sonuç olarak bu durum vücudun oksijen miktarını ciddi bir sekilde azaltarak ölümlere yol açabilmektedir. [3]

Kükürtdioksit (SO2):Gaz halindeki kirleticiler arasında yanıcı olmayan renksiz bir gaz olan kükürt oksitler en çok bilinen birincil hava kirleticilerdendir. Atmosferde kalıcılık süresi 40 günü bulmaktadır. Çoğunlukla fosil yakıtların yanması sonucunda meydana gelirler. Antropojenik kükürt oksitlerin %80’inden fazlasının endüstriyel kaynaklardan meydana geldiği tahmin edilmektedir [7]. Bu emisyonların dünya üzerindeki durumuna bakıldığında en büyük payın Avrupa ile Kuzey Amerika olduğu görülür.

SO2’nin sayısal değerleri incelendiğinde, bütün dünyada her yıl salınan küresel emisyonların 132 milyon tonu, antropojenik emisyonların ise 50-75 milyon tonu bulduğu tahmin edilmektedir [6]. Avrupa’da ise her yıl yaklasık 20 milyon tonun üzerinde kükürtün salındığı bilinmektedir [7]. Batı avrupa’da en büyük salınımı yapan ülke ise 2.56 milyon ton ile İngiltere’dir.

1978 yılında 28,816 milyon ton, 1980 yılında 27,897 milyon ton olarak hesaplanan emisyonlar 1990 yılında 22,025 milyon tona düsmüstür [6]. Bu durum büyük ölçüde Avrupa Topluluğu ülkelerinin 1970’li yılların sonlarından itibaren uyguladığı emisyon stratejileri sonucunda meydana gelmistir. Örneğin Đngiltere, Avusturya, Belçika, Danimarka, Finlandiya, Federal Almanya vb. ülkeler emisyonlarını aldıkları kararlar uyarınca indirmek için uğrasmaktadırlar. Bu bölgede eski teknoloji kullanımının hakim olması atmosferde yörünge hareketi göz önüne alındığında ülkemizin batı bölgesinin birinci derece alıcı bölge olarak zarar görmesi kaçınılmazdır. Günümüzde sadece Newyork sehrinden yılda 1,5 milyon ton kükürdü atmosfere nesrettiği ABD’de yılda yaklasık 26 milyon ton kükürt, Đngiltere’de ise yılda yaklasık 6 milyon ton SO2 ve tüm dünyada ise yılda yaklasık 80 milyon ton SOx atmosfere salınmaktadır. Tüm dünyada ise yılda yaklasık olarak 80 milyon ton SOx atmosfere verilmektedir. Bu, dünya SO2 konsantrasyonunu her yıl 0,006 ppm olarak arttırtmaktadır. Asit ve sülfatlar yağıs yolu ile ancak 43 günlük bir süre içerisinde atmosferden uzaklastırılmaktadır [3].

Metan (CH4): CH4 genellikle insan aktivitelerinden kaynaklanan önemli gazıdır. Bu gaz, organik artıkların oksijensiz ortamda ayrısması (anaerobik ayrısma) sonucunda meydana gelmektedir. Baslıca kaynakları; pirinç tarlaları, çiftlik gübreleri, çöp yığınları bataklıklar ve bazı canlılardır. CH4 gazının ömrü 10 yıl civarında olmasına rağmen molekül basına CO2 gazına nazaran 32 defa daha fazla sera gazı etkisi göstermektedir. Metan gazının küresel iklim değisimindeki etki payı % 13 kadardır. CH4 konsantrasyonunu azaltıcı baslıca etken, bu gazın troposferdeki radikalleri ile reaksiyonları olup, CH4 bu reaksiyonlar sonucunda CO2 ve H2O’ya dönüsür. Diğer konsantrasyonu azaltıcı etken ise CH4 gazının oksitlenmesini izleyen stratosfere tasınımıdır.

Azot Oksitler (Ox): NO nitrik oksit renksiz, kokusuz bir gaz olup yüksek sıcaklık altında yanma islemi sonucunda ortaya çıkar ve yanmanın tüm sekillerinde daima meydana gelmektedir. Đnsan kaynaklı NO2 ise gübreleme gibi hareketsiz kaynaklardan olduğu gibi araçlar gibi hareketli kaynaklardan da olusmaktadır. Genel olarak kaynakları egzos gazları, fosil yakıtlar ve organik maddeler olarak sıralanabilir. NO ve NO2 seklindeki atmosferik konsantrasyonların birlesik değeri NOx ile temsil edilmektedir. Atmosferde kalıcılık süresi yaklasık 1 gündür. Ancak NO + NO2’nin NOx bilesenlerinden N2O’nun atmosferde çok daha üzün süreler kaldığı belirlenmistir [4].

N2O gazının atmosferik ömrü yüzyıldan fazladır [10]. Küresel iklim değisimindeki payı % 5 olarak tahmin edilmektedir. Atmosferde doğal olarak baslıca olusumu, azot çevriminin bir parçası olarak toprakta ve sudaki mikrobiyolojik hareketlerle olmaktadır. N2O konsantrasyonunu azaltıcı baslıca etkenler, atmosferin stratosfer katmanında fotolizi ve oksijenle reaksiyona girmesidir. NOx’in en doğal kaynaklarından biri de topraktaki organik çürümelerdir. Ayrıca fotokimyasal olarak reaksiyona giremeyen NOx bilesenleri de bu miktarlar arasında dahil olacaktır. Azot dioksit seviyelerinin standartları asan değerlerinin sağlığa olan ters etkilerinin yanı sıra bu kirleticilerin SO2 ile birlikte yüksek miktarlarda bulunması insan sağlığına yaptığı olumsuz etkiyi daha da siddetlendirmektedir [3].

Global olarak her yıl atmosfere yaklasık 150 milyon ton NOx’un salındığı hesaplanmaktadır [3]. Bu miktarın yaklasık yarısı doğal kaynaklardan yarısı da insani kaynaklardan gelmektedir. Bu arada NOx’in doğal kaynakları arasında orman yangınları, yıldırım ve topraktaki mikrobiyolojik prosesler göz önüne alınmalıdır [3]

Kloroflorokarbon Gazları (CFC-H): Baslıca kloroflorokarbonlar CFC-11 ve CFC-12 ‘dir. Bunlar için doğal kaynak yoktur, doğada kendiliğinden olusmazlar. Troposferde CFC’lerin konsantrasyonlarını azaltıcı herhangi bir etken yoktur. Atmosferik ömürleri CFC-11 için 65 yıl, CFC-12 için 130 yıl civarında olduğu tahmin edilmektedir. Spreylerdeki püskürtücü gazlar, soğutucu aletlerde kullanılan gazlar, bilgisayar temizleyiciler, bu gazların baslıca yapay kaynaklarıdır. Küresel iklim değisimindeki payları %22 oranındadır.

CFC emisyonlarının cilt kanserlerinde dramatik artıslara, iklim de ise katostrofik değisikliklere yol açacağını tahmin edilmektedir. CFC’ye alternatif malzeme olarak flor ve klor yanı sıra hidrojen içeren hidrokarbon gazları, propan, bütan gibi gazlar kullanılmaktadır [3].

Montreal Protokolü’ne göre CFC ve HCFC’lerin miktarı ve ozonu seyreltme etkilerinin 2050 yılına kadar azalacağı beklenmektedir. Yapılan teknoloji değisimleri ile sadece CFC’lerin miktarındaki artıs yavaslamıs olmakla birlikte bu gaza alternatif olarak kullanılan HCFC’ler artmaya devam etmektedir.

Hidrokarbonlar: Hidrokarbonlar, kömür, petrol, doğal gaz ve benzinin yanmasından, ayrıca da endüstriyel solventlerden meydana gelmektedir. Bu antropojenik emisyonlara dünya genelinde 100 milyon ton olarak değer biçilmektedir ve bu emisyonların doğal kaynakların sadece yirmide birini olusturduğu tahmin edilmektedir. Dünya genelinde sadece bataklıklardan çıkan hidrokarbon emisyonları yılda yaklasık 2 milyar tona ulasmaktadır [3]. Ayrıca, doymamıs hidrokarbonlar ve aromatiklerin smog olayının meydana gelmesinde büyük önemi vardır. Hidrokarbonların atmosferde kalıcılık süresi tam olarak bilinmemektedir. Hidrokarbonlar zehirli değildir, ancak zararlı etkileri vardır. [3]

Toz Emisyonlar (Partikül Maddeler): Partiküller, hava kirleticiler içerisinde önemli bir yere sahiptir. Partiküler madde tanım olarak, atmosferde standart sartlarda katı ya da sıvı olarak bulunan birlesmemis su dısındaki maddelere denilir. Bunlar 0,1 ile 100 μ arasında değisen boylarda bulunurlar. Partiküllerin baslıca kaynaklarını çimento fabrikaları, metal endüstrisi ile araçlar olusturur. Volkanlar ise partikül emisyonları bakımından en önemli doğal kaynaktır.

ABD’de yapılan istatistikler sadece endüstriyel proseslerden meydana gelen partikül emisyonlarını yılda 7,5 milyon ton olduğunu göstermistir. EPA ise orman yangınları sonucu meydana gelen partikül emisyonlarının tüm emisyonlar içerisinde %25 olduğunu belirtmistir. Kömür yanması ise partikül emisyonlarını %29’una karsı gelmektedir [4].

Ozon (O3):Atmosferdeki ozonun yaklasık %10’u atmosferin alt katlarında troposferde bulunur. 1m3 havada 8 mm3 kadar ozon bulunur. Yeryüzüne yakın atmosfer tabakalarındaki ozon’un baslıca kaynağı, azotoksitlerin ultraviyole ısınları ile fizikosimik reaksiyona girmesidir. Fotokimyasal pusun (smog) en önemli bileseni olduğu için, bu seviyede baslıca hava kirleticilerinden biridir. Buna karsılık yaklasık % 90’nın bulunduğu stratosferdeki ozon, troposferdekinin aksine canlı yasamında önemli rol oynar. Atmosferin üst katlarında ultraviyole ısınlarını emerek yeryüzündeki yasam üzerinde olumlu bir etki yapar. Diğer yandan bu ısınların emilmesi nedeniyle ozon katı ortalama + 77°C sıcaklıktadır.

Troposferik ozon küresel iklim değisikliğinde rol oynayan sera gazları arasında dördüncü sırada gelir. Uzun dalga boylu radyasyonun atmosferde kalmasına atmosferin sera etkisinin artmasına neden olur. Küresel iklim değisikliğindeki sera etkisi % 7 kadardır.

Su Buharı:Hava içindeki miktarı yer ve zamana göre en fazla değisen gaz subuharıdır. Nemli tropikal iklimlerde hava içinde %2–3 kadar subuharı bulunabilir. Bu miktar orta enlemlerde %1, kutuplarda % 0.25’e kadar düser. Atmosferde yükseldikçe subuharı miktarı hızla azalır. 6500 metrede yeryüzündeki miktarın ancak 1/10’u bulunur. Buna göre subuharının çoğu atmosferin alt 3–4 kilometrelik bölümünde toplanmıstır. Havadaki subuharının yasam ve iklimler üzerinde çok önemli etkileri vardır.

Küresel ısınmada sera etkisi bakımından çok önemli bir yeri vardır. Ancak yeryüzüne yakın atmosfer içindeki miktarı çok nadir hallerde yükselir. Bol miktarda bulunduğu atmosfer katmanı genellikle bulutların olustuğu yükseklerdeki atmosfer tabakalarındadır. O nedenle daha çok günesten gelen ısınları tutmada ve yükseklere yansıtmada etkilidir.

Kaynaklar

[1] Müezzinoglu, A., Hava Kirliliginin ve Kontrolünün Esaslari, Dokuz Eylül Üniversitesi, Yayinlari , Yayin No: 0908.87.DK.006.042, Izmir, 1987.

[2] Mitscherlich, G., Die Welt in der wir leben. Entstehung – Entwicklung, heutige Stand (Yesedığımız Dünyanın Olusumu-Gelisimi ve Bugünkü Durumu). Rombach Ökologie, Rombach Verlag, Freiburg, 1995.

[3] Đncecik, S., Hava Kirliliği, Teknik Üniversite Matbaası, , s. 26-41, Đstanbul, 1994.

[4] NCAR, Information Office Pres Clipping, 1989.

[5] Seinfeld, H., Athmospheric Chemistry, and Physics of Air Pollution, Wiley, New York, 1986.

[6] Butler, J.D., Air Pollution Chemistry, Academic Pres, 1979

[7] Agren,C., EMEP Report, MCS-W 1/91 Norway, 1991.

[8] Masters, G.M., Introduction to Environmental and Science, Prentice Hall International Editions, 1991.

[9]Yetilmezsoy, K., Uçaklardan Kaynaklanan Emisyonların Çevresel Etkileri Environmental Impacts of Aircraft Emissions

http://www.uted.org/dergi/2006/subat/ucaklardankaynaklanan.htm [10] Denhez, F., Küresel Isınma Atlası, NTV yayınları, İstanbul, 2007.