Hava Kalitesi Dağılım Modellemesi

Günümüzde her geçen gün artan çevre sorunlarının başında gelişmekte olan sanayi sonucunda önemi artan hava kirliliği konusu gelmektedir. Dünya nüfusunun hızla artmasına paralel olarak artan enerji kullanımı, endüstrinin gelişimi ve şehirleşmeyle ortaya çıkan hava kirliliği, insan sağlığı ve diğer canlılar üzerinde olumsuz etkiler yaratmaktadır.

 

Saf atmosfer, az veya çok miktarda büyük bölümü suni olan yabancı maddelerin havaya karışmasıyla kirlenir. Hava kirletici yabancı maddelerin atmosferdeki dağılımlarını çeşitli modeller kullanarak bilimsel çalışmalarla belirlemek oldukça önemlidir. Hava kirleticilerin dağılımın belirlenmesinde çok çeşitli modeller kullanılmaktadır. Bu modellerin seçimi, uygunluğu kirletici kaynağının türüne, çalışma alanına vb. parametrelere göre değişiklikler göstermektedir.

 

Türkiye’de hava kalitesi Çevre ve Şehircilik Bakanlığı tarafından 3 Temmuz 2009 tarih ve 27277 sayılı resmi gazetede yayımlanarak yürürlüğe giren “Sanayi Kaynaklı Hava Kirliliği Kontrol Yönetmeliği” (SKHKKY) hükümlerine göre sağlanır. Bu yönetmeliğin amacı, sanayi ve enerji üretim tesislerinin faaliyeti sonucu atmosfere yayılan is, duman, toz, gaz, buhar ve aerosol halindeki emisyonları kontrol altına almak; insanı ve çevresini hava alıcı ortamındaki kirlenmelerden doğacak tehlikelerden korumak; hava kirlenmeleri sebebiyle çevrede ortaya çıkan umuma ve komşuluk münasebetlerine önemli zararlar veren olumsuz etkileri gidermek ve bu etkilerin ortaya çıkmamasını sağlamaktır. Ayrıca 6 Haziran 2008 tarih ve 26898 sayılı resmi gazetede yayımlanarak yürürlüğe giren “Hava Kalitesi Değerlendirme ve Yönetimi Yönetmeliği” ile hava kirliliğinin çevre ve insan sağlığı üzerindeki etkilerini önlemek için hava kalitesi hedeflerini tanımlamak ve oluşturmak amaçlanmıştır.

 

İşletmede bulunan ve/veya yeni kurulacak tesislerin bütünü için SKHKKY Ek-2 Tablo 2.1’de verilen sınır değerlerin aşılması halinde tesis etki alanında işletmenin kirleticiliğinin değerlendirilmesi amacıyla uluslararası kabul görmüş bir dağılım modeli kullanılarak, hava kirlenmesine katkı değerinin hesaplanması gerekmektedir. Günümüzde dispersiyon modeli kullanılarak yapılan hava kalitesi modelleme çalısmalarında EPA (Amerikan Çevre Koruma Ajansı) tarafından kabul görmüş modeller tercih edilmektedir. Hava kirliliği kontrolünde yapılan çalışmaların daha kısa sürede yorumlanması ve kontrol stratejilerinin belirlenmesi için hava kalitesi model sonuçlarıyla emisyon kaynak ve miktarlarının ayrı ayrı veya bir bütün olarak incelenebilmesi gerekmektedir. Böyle bir inceleme tüm dağılımların konumsal olarak ifade edilebilmesi yani aynı mekâna ait tüm verilerin bir anda görülebilmesiyle mümkün olur.

 

Hava kalitesi modelleri belirlenen hava kalitesi hedefini yakalamak için gerekli emisyon değişimlerini tahmin eder. EPA, yarıçapı 50 km’den az olan bir bölgenin modellemesinde kararlı hal Gauss dispersiyon modellerini önermektedir. Bunlar SCREEN3, ISCST3, ISC-PRIME ve AERMOD dispersiyon modelleridir. Kararlı hal kavramı, modelleme yapılan alanın bütününde, aynı saatlerde, eşit meteorolojik koşulların yaşandığı durumu ifade etmektedir. EPA, yarıçapı 50 km’den fazla olan bir bölgenin modellemesinde ise kararsız hal Langrangien kabarık duman (PUFF) dispersiyon modeli olan CALPUFF’u önermektedir.

 

ISCST-3’ün yeni nesil geliştirilmiş sürümü olan AERMOD hava kalitesi modelleme programı, diğer programdan farklı olarak, gezegensel sınır katmanı teorisi algoritması (atmosferik sınır katmanı teorisi) ve geliştirilmiş arazi yapısı algoritmalarını içermektedir.

 

AERMOD hava kalitesi programının performansı, arazi yapısına ve farklılık gösteren emisyon kaynaklarına göre değişiklik gösterebilmektedir. Yüksek konsantrasyonlarda gerçeğe yakın sonuçlar verebilmektedir. Tüm ortalama zaman periyotları ve tüm durumlar için AERMOD modelleme performansı ISC-PRIME/ISCST-3’den çok iyidir.

 

AERMOD View Programının Özellikleri

  • Kentsel veya kırsal alanlarda, düz veya karmaşık yapılı yüzeylerde, 50 km ve daha az taşınım mesafelerinde kullanılabilmektedir,
  • Birincil kirleticiler ve devamlı olarak atmosfere bırakılan toksik ve tehlikeli kirleticilerin dağılımı modellenebilmektedir,
  • Nokta, alan, hacim ve açık kaynaklardan yayılan kirleticiler tek tek veya hepsi birlikte modellenebilmekte, ayrıca çizgisel kaynaklar bir dizi alansal kaynak olarak kabul edilip modelleme yapılabilmektedir,
  • Kaynaktan yayılan emisyonların dağılımları hesaplanırken sonuçlar aylık, mevsimlik, saatlik, günlük ya da istenilen herhangi bir zaman diliminde verilebilmektedir. Bu farklı emisyon oranları tekil veya çoğul kaynaklardan herhangi birisi için özelleştirilebilmektedir,
  • Noktasal kaynak yakınlarında bulunan binaların girdap etkisini de hesaplayabilmekte ve buna göre dağılım modellemesi yapabilmektedir,
  • Tüm bunların yanı sıra kirleticilerin giderim kinetikleri de (kuru ve yaş birikim gibi) hesaba katılmaktadır,
  • Programda kartezyen veya polar koordinat olmak üzere farklı türde ve istenilen sayıda alıcı noktaları belirlenebilmektedir,
  • Programda modellenecek alanın gerçek zamanlı meteorolojik verileri kullanılabilmektedir.

 

AERMOD Hava Kalitesi Dağılım Modeli

AERMOD dispersiyon modeli, yüzey ve yüzey üstü (dikey) olmak üzere iki tip meteorolojik veri dosyasını ve bölgenin yükselti verilerini kullanır. AERMOD View programı altı farklı kısımdan oluşmuştur:

  1. Kontrol Bölümü: Modelleme senaryosunun oluşturulduğu ve modelin çalıştırılmasında tüm kontrolün yapıldığı kısım
  2. Kaynak Bölümü: Hava kirletici emisyonların tanımının yapıldığı kısım
  3. Alıcı (Reseptör) Bölümü: Hava kalitesi etkisinin görülmek istendiği belirli noktaların tanımlandığı kısım
  4. Meteoroloji Bölümü: Atmosferik koşulların tanımlandığı kısım
  5. Topografik Bölüm: Arazi özelliklerinin tanımının yapıldığı kısım
  6. Çıktı Bölümü: Modelin analizi için model çıktısı özelliklerinin tanımlandığı kısım

1- Kontrol bölümü; dispersiyon katsayısı, dispersiyon tipi, kirletici türü, kirleticinin yarılanma ömrü, konsantrasyon hesaplama periyotları gibi diğer bölümlere göre daha fazla bilginin girilmesi gerektiği bölümdür.

 

Kontrol bölümünde modelde kullanıcının isteğine bırakılmış seçenekler mevcuttur. Bunlar hem modelin senaryosu oluşturulurken kullanım kolaylığı sağlar, hem de kullanıcıya seçim şansı verir. ISCST3 ve ISC-PRIME için bazı seçimli opsiyonlar; baca tipi çökelme, buoyancy tipi dispersiyon, eksik veri prosesi, durgun proses seçenegi, AERMOD için bazı seçimli opsiyonlar ise; baca tipi çökelme, düz arazi seçeneğidir.

 

Dağılım katsayısı: Çalışma alanının kentsel ya da kırsal olmasına göre değişmekte ve buna göre bir katsayı seçilmektedir. Bu seçim EPA’nın “Guideline on Air Quality Models” adlı dokümanına göre iki şekilde yapılır:

  •  Arazi kullanımı: Kaynak merkez olacak şekilde 3 km yarıçaplı alandaki arazinin % 50 ya da daha fazlası endüstriyel, ticari ya da yerleşim alanı ise kentsel, değilse kırsal seçilmektedir.
  • Nüfus yoğunluğu: Çalışma alanındaki nüfus yoğunluğu eğer 750 kişi/km2’den fazla ise kentsel, bu rakamdan daha az ise kırsal seçilmektedir.

Zaman Seçenekleri:

Konsantrasyon ve birikim değerleri 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12 ve 24 saatlik ile aylık, yıllık ve belirli bir döneme ait ortalamalar bazında verilebilmektedir.

 

Arazi Yapısı: Modeller arazi yapılarını üç farklı kategoride değerlendirmektedir;

Karmaşık arazi; bu arazi yapısı, emisyon kaynağını oluşturan baca yüksekliğinden daha yüksek tepelerin olduğu arazileri anlatmaktadır.

Basit arazi; emisyon kaynağını çevreleyen arazinin yüksekliği emisyon kaynağını oluşturan baca yüksekliğini geçmediği arazi yapılarıdır.

Düz arazi; emisyon kaynağını çevreleyen arazinin kaynak ile aynı seviyede olduğu yapılardır. Bu seçenek kullanıldığında arazi yüksekliği sıfır metre olarak alınabilir.

 

2- Kaynak bölümü; Hava kirletici emisyonların tanımının yapıldığı Kaynak Bölümü’nde nokta, hacim, alan, açık kuyu, poligon alan, dairesel alan, alev tipi ve çizgi kaynak olmak üzere sekiz farklı kaynak tanımı yapılabilmektedir.

 

Baca ve menfez gibi yapılardan verilen emisyonlar modelde nokta kaynak olarak tanımlanmaktadır. Baca gazı çıkış sıcaklığı, baca gazı çıkış hızı, baca iç çapı, baca yüksekliği, kirletici konsantrasyonu gibi bilgiler kaynağı tanımlamakta kullanılır. Modelde çoklu menfezlerden verilen emisyonlar alan kaynak olarak tanımlanır. Alan kaynak parametreleri; kaynağın deniz seviyesinden yüksekliği, alan kaynağın yanal ve düşey uzunluklarıdır. Modelde trafikten verilen emisyonlar çizgi kaynak olarak tanımlanmaktadır. Çizgi kaynak parametreleri ise çizgi kaynağın genişliği, emisyon hızı, emisyonun verildiği yükseklik, kaynağın X ve Y koordinatları olarak tamlanır.

 

3- Reseptör(Alıcı) bölümü, farklı alıcı noktaların tanımının yapıldığı kısımdır. Alıcı noktalar üniform kartezyen, üniform olmayan kartezyen, üniform polar, üniform olmayan polar gibi birçok alıcı şebekesini kapsamaktadır.

 

Birçok modelleme programı, alıcı noktalarının polar veya kartezyen olarak seçilmesine izin vermektedir. Polar alıcı noktaları sayıca fazla dairelerden oluşmakta ve tek bir kaynaktan yayılan emisyonların tahmininde yaygın olarak kullanılmaktadır. Kartezyen alıcı noktaları ise (düzgün veya düzgün olmayan aralıklı) daha çok, kaynak sayısının fazla olduğu durumlarda daha kullanışlı olmaktadır.

 

4- Meteorolojik bilgilerin tanımlandığı bölümde, modelde kullanılacak meteoroloji veri dosyası ve verilerin temin edildiği meteoroloji istasyonu bilgileri belirtilir. AERMOD modeli yüzey ve yüzey üstü olmak üzere iki farklı meteoroloji dosyasına ihtiyaç duyar.

 

Meteorolojiden alınan verilerinin AERMOD modeline uygun met input dosyası haline dönüştürülmesi gerekmektedir. Bu nedenle modelin çalıştırılacağı bölgeye en yakın sinoptik ve rawinsonde meteoroloji istasyonuna ait son 1 yıllık meteoroloji verilerini temin edilmesi gerekmektedir. Bu veriler; Saatlik bazda sıcaklık, basınç, bulutluluk, rüzgar hızı ve yönü ve yağış değerleri ve Rawinsonde istasyonun günde 2 kere kayıt ettiği atmosferik basınç, yerden yükseklik, sıcaklık, rüzgar hızı ve yönü değerleri ile Yüzey karekteristiği; yüzey pürüzlülüğü, albedo ve bowen oranlarıdır. Program eksik veri kabul etmemektedir, tüm verilerin dolu olması sağlanmalıdır. Ön işlemci program kullanarak, boşluklu verilerin doldurulması gerekmektedir. Daha sonra saatlik kararlılık sınıfları hesaplanmalıdır. Günde 2 defa elde edilen üst atmosfer verisi saatliğe dönüştürülmelidir. Kuru ve yaş çökelme hesaplamaları için gerekli olan parametreler hesaplandıktan sonra tüm meteoroloji verileri iki dosya (saatlik yüzey met verileri, saatlik dikey met verileri) halinde AERMOD modelinin istediği formata getirilmektedir.

 

5- Topografik bölüm; Bu bölümde modelde çalışılan koordinat sistemi, arazi grid veri dosyası gibi bilgiler girilir.

 

6- Çıktı bölümü; Model çıktı dosyalarının tanımlandığı penceredir.Modelde farklı çıktı dosyaları tanımlanabilir.

 

PCRAMMET Hava kalitesi dispersiyon modelleri için uygun formatta girdi hazırlamak için U.S. EPA tarafından geliştirilen bir ön işlemci programıdır.

 

PCRAMMET, tek istasyondan alınan yer meteorolojik verilerini kullanarak meteorolojik dosyalar hazırlar. Bu dosyalardan biri yer istasyonunda ölçülen saatlik sıcaklık, basınç, nem, rüzgâr yönü ve hızı, bulut tavan yüksekliği ve bulut kapalılığını, diğer dosya ise bir yıllık günde iki defa ölçülen (00 GMT ve 12 GMT) karışım yüksekliğini içerir. PCRAMMET, yüzey meteorolojik verilerini modelde kullanılacak uygun formata çevirir ve karışım yüksekliklerini yüzey meteorolojik veriler yardımıyla hesaplar. Ayrıca istendiğinde kuru ve yaş çökelme prosesleri için gerekli parametreleri hesaplar.

 

PCRAMMET için gerekli veriler kullanılan dispersiyon modelinin çeşidine ve çalıştırma seçeneğindeki farklılıklara göre değişkenlik gösterir. Fakat hangi model olursa olsun gerekli olan minimum bilgi; Saatlik meteorolojik yüzey ölçüm değerleri; (Rüzgâr hızı, rüzgâr yönü, sıcaklık, bulut kapalılığı ve bulut tavan yüksekliği) ve Günlük iki karışım yüksekliğidir.   Yukarıda belirtilen verilere ek olarak kuru çökelme tahminleri için basınç değeri, yaş çökelme tahminleri için ise çökelme tipi ve çökelme miktarı değerleri gereklidir.

 

AERMOD Hava Kalitesi Dağılım Modellemesi

Berat AKGÜL – 0(555)512 8787 – AERMOD Hava Kalitesi Dağılım Modellemesi Fiyat Teklifi Hakkında Bilgi İçin Tıklayınız…

 

H.Berat AKGÜL

2008'de Çukurova Üniversitesi'nden Çevre Mühendisi olarak mezun oldu. Vatani görevinin ardından Atıksu Arıtma Tesis Sorumlusu olarak ilk işine başladı. 2010'dan beri de çeşitli Çevre Analiz Laboratuvarlarında Emisyon Uzmanı olarak görev yapmaktadır.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir