Hava Kirliliği

Hava kirliliğinin tanımını, “Havanın doğal yapısında bulunan esas maddelerin yüzde miktarlarının değişmesi veya yapısına yabancı maddelerin girmesi sonucu insan sağlığını ve huzurunu bozan hayvan, bitki ve eşyaya zarar verecek derecede kirlenmiş olan hava” şeklinde yapabiliriz.

 

Atmosferi meydana getiren gazların karışımlarından oluşan hava, canlı organizmanın yaşam sürecindeki en önemli öğelerden birisidir. Erişkin bir insanın günde yaklaşık olarak 2,5 litre su, 1,5 kilogram besin, 10 – 20 m³ hava gereksinimi vardır. Açlığa 60 gün, susuzluğa 6 gün dayanabilen insan, havasızlığa ancak 6 dakika dayanabilmektedir.

 

Orman yangınları, volkanik patlamalar, bataklıklarda anaerob bakterilerin kompleks organik maddeleri hidrolizi sırasında ortama verilen; karbondioksit, metan, vb. gibi gazların atmosfere yayılması gibi doğal olaylar nedeni ile atmosfer hiç bir zaman tertemiz olmamıştır.

 

Hava kirliliğinin nereden ve ne zaman çıktığını söylemek zordur. Belki de insanoğlunun ateşi bulma tarihini hava kirliliği için başlangıç olarak almak en doğrusu. Çünkü nüfusun az olduğu o dönemlerde insanlar tarafından kirletilen çevre, doğa tarafından zararsız hale getirilmiştir. Bugün de aynı özellikte olan doğa, endüstri devriminin başlamasıyla aşırı kirlenme karşısında çaresiz kalmıştır.

 

Hava kirliliği, ulusal sınırlarda bitmemekte diğer ülkeleri de etkileyebilmektedir. Örneğin, S.S.C.B. de 1986 yılında meydana gelmiş olan “Çernobil Nükleer Kazası” sonucu oluşan kirli hava, Doğu Avrupa ülkelerinde ve ülkemizde oldukça sorun olmuştur. 11 Mart 2011 tarihinde Japonya’da meydana gelen Fukuşima Nükleer Santralinde kaza, Çernobil felaketinden sonra en büyük ikinci nükleer kaza olarak tanımlamakla birlikte, tüm reaktörlerde sorun yaşanması kazaları bugüne kadarki en karmaşık nükleer kaza yapmaktadır. Bir ülkenin sınırları dışında meydana gelen kirli hava başka bir ülkenin suyunu, toprağını, havasını kirletebilmekte, ekonomisini bozabilmekte ve insanlarını korku içinde yaşatabilmektedir. Dolayısıyla hava kirliliği, hem ulusal hem de uluslararası boyutta bütün dünyayı ilgilendiren bir olaydır.

 

1. ATMOSFER

Yer kürenin etrafını saran gaz örtüsüne atmosfer denir. Atmosfer renksiz, kokusuz, tatsız, çok hızlı hareket edebilen, akışkan, elastik, sıkıştırılabilir, sonsuz genleşmeye sahip, ısı geçirgenliği zayıf ve titreşimleri belli bir hızda ileten bir yapıya sahiptir. Yeryüzünden uzaklaştıkça hava tabakasının yoğunluğu azalır. Toplam kalınlığı 10 000 km. kadardır. Yer küre ile en fazla temasta bulunan atmosfer katmanı deniz seviyesinden itibaren yaklaşık 12 km’ye kadar çıkan, sıcaklığın hızlı ve düzgün bir şekilde azaldığı troposfer tabakasıdır. Troposferin kalınlığı kutuplarda 8 km, ekvatorda 16 km’dir. Katman kalınlığının ekvatorda ve kutuplarda farklılık göstermesinin nedeni, ekvatorda ısınan havanın hafifleyerek yükselmesi ve merkez kaç kuvvetinin bulunması, kutuplarda ise havanın soğuyarak çökmesi ve merkez kaç kuvvetinin bulunmamasıdır. Yani bu değişiklerin sebebi sıcaklık farklılıkları ve merkez kaç kuvvetinin etkisidir. Troposfer atmosferin en önemli katmanıdır diyebiliriz çünkü gazların %75′i su buharının ise tamamı bu katmanda bulunur. Buna bağlı olarak hava akımları, bulutluluk, nem, yağışlar, basınç değişiklikleri gibi bilinen bütün meteorolojik olaylar bu katmanda meydana gelir. Bu katmanı stratosfer, mezosfer, termosfer ve ekzosfer takip eder.

 

Gaz örtüsünün dünya etrafında bulunmasının temel nedeni yer çekimi kuvvetidir. Atmosfer içinde bulunan oksijen hayatın gelişmesini temin ettiği gibi, meydana getirdiği diğer uygun şartlarla da hayatın sürekliliğini sağlar. Bunun yanı sıra güneşten dünyaya gelen enerjinin tekrar uzaya süratle dönmesini önler. Atmosfer yer kürenin etrafında adeta düzenleyici ve koruyucu bir örtü şeklindedir.

 

Atmosfer başta azot ve oksijen olmak üzere argon, karbondioksit, su buharı, neon, helyum, metan, kripton ve hidrojen, ksenon gibi gazlarının karışımından meydana gelmiştir.

 

Atmosferde bulunan gazları üç gurupta inceleyebiliriz.

• Havada devamlı olarak bulunan ve miktarları değişmeyen gazlar (Azot, Oksijen, Soy gazlar (He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn))
• Havada devamlı olarak bulunan ve miktarları azalıp çoğalan gazlar (Karbondioksit, Su buharı, Ozon)
• Havada her zaman bulunmayan gazlar (Kirleticiler)

 

Atmosfer içindeki gazların hacimsel oranları yatay ve dikey hava hareketleri nedeni ile yerden 25 km. yüksekliğe kadar hemen hemen sabit kalır. Daha yukarı tabakalarda ise dikey hava hareketlerinin bulunmaması nedeni ile gazlar Dalton Kanununa göre, ağırlıklarına uygun katmanlar halinde sıralanmışlardır. Havada devamlı bulunan ve miktarları değişmeyen gazlar, hayatın sürekliliğini sağlayan unsurlardır. Havada devamlı bulunan ve miktarları azalıp çoğalan gazlar ise iklimler üzerinde önemli etkiler meydana getirirler. Atmosferdeki su buharı miktarı, denizler, göller, nehirler ve bitkilerden buharlaşma ile artar ve bulutlardan sis, çiğ, kar, dolu ve yağmur oluşumu ile de azalır. Su buharının bu değişkenliği, uzun sürede, bu olaylarla birbirini öyle dengeler ki, su buharının atmosferdeki miktarı değişmez.

 

Atmosferde 25 km. yüksekliğe kadar bulunan gazların miktarları aşağıda belirtilmektedir;

Gazlar	Sembolleri	Hacimsel Yüzdeleri (%)	Molekül Ağırlığı
Azot (DiNitrojen)	N2	78.084	28.01348
Oksijen (DiOksijen)	O2	20.946	31.9988
Argon	Ar	0.934	39.948
Karbondioksit	CO2	0.0387	44.0098
Neon	Ne	0.001818	20.1797
Helyum	He	0.000524	4.0026
Hidrojen (DiHidrojen)	H2	0.000055
Metan	CH4	0.000179	16.04276
Kripton	Kr	0.000114	83.80
Ozon	O3	0.000001-0.000004	47.9964
Su Buharı	H2O	0 – 4	18.02

Havadaki bu gazlardan oksijen, azot ve karbon dioksit canlılar için çok önemlidir. Canlılar solunum için oksijene gereksinim duyar. Oksijen besinlerin yanıp, enerjiye dönüşmesinde kullanılır.

 

Azot, oksijen gazını seyreltir. Hem solunuma yararlı hale getirir, hem de ani yanmaları önler. Ayrıca azot, proteinli besin maddelerinin yapılması için gereklidir. Havadaki azot, azot bağlayıcı bakteriler tarafından toprağa geçer. Bitkiler fotosentez sonucunda proteinli besin maddelerini oluşturur.

 

Karbondioksit ise normalde çok küçük yer teşkil eden bir birleşendir. İnsan ve hayvanların teneffüsü ve bitkilerin fotosentez olayı ile atmosferdeki miktarı dengede tutulur.

 

Ozon tabakası da güneşin zararlı ultraviyole ışınlarından canlıları korur.

 

2. TOPOĞRAFİK ÖZELLİKLERİN VE METEOROLOJİNİN HAVA KİRLİLİĞİNE ETKİSİ

2.1. Topoğrafik özellikler: Yeryüzü şekillerinin özelliği kirli havanın yerleşim birimi üzerinde kalışını etkilemektedir. Yani doğrudan bir etki değil ama mevcut kirliliğin kalıcılık süresini etkilemesi açısından önemlidir. Mesela; çanak şeklindeki yerleşim alanlarında, hakim rüzgâr yönüne dik uzanan, oluk biçimindeki çukur yerlerdeki bölgelerde kirliliğin kalıcılık süresi daha uzun olmaktadır. Yani, çanak şeklindeki arazilerde daha uzun süre kalan kirleticiler yatay hava hareketini de alamıyor ya da az alıyorsa hava kirlenmektedir. Ankara, Konya, Kayseri, Malatya, Erzurum ve Diyarbakır’daki hava kirlenmesinde kalitesiz fosil yakıtlar yanında buraların çanak şeklinde havza kenarı arazide oluşları da etkili olmaktadır. Buna karşılık çevresi açık şehirlerde kirli hava daha çabuk doğal olarak etkisi de az etkili olmaktadır.

 

2.1.1. Yükseklik: Kirlenmeyi etkileyen topoğrafik bir unsurdur. Bilindiği gibi yeryüzünden 100 m. yükseldikçe sıcaklık yaklaşık 0.65 °C azalmaktadır. Bu sebepten yüksek yerler soğuk olur. Daha çok yakıt tüketilir. Daha uzun süre soba ve kalorifer yakılır.

 

2.1.2. Bakı: Bir yerin güneşe karşı yönü demek olan bakı şartları da kirlenmeye etki eder. Eğer bir yerleşim merkezi güneşe bakan bir yamaçta ise daha çok ısınır. Böylece yakıt ihtiyacı azalır, dolayısı ile kirlenme de daha az olur.

 

2.2. Meteorolojik Olaylar: Meteorolojik olaylar hava kirliliğini büyük ölçüde etkileyen unsurlardan biridir. Havayı kirletici unsurların, kaynağından çıktıktan sonra atmosfere karışarak dağılması, havada asılı olarak kalması veya taşınması meteorolojik olaylarla çok yakından ilgilidir. Bu meteorolojik olaylar sıcaklık, sis, inverziyon, rüzgâr, nem, yağış ve basınç faktörleridir.

 

2.2.1 Sıcaklık: Havalar soğuyunca ısınma ihtiyacı doğmakta ve daha çok yakıt kullanılmaktadır. Nitekim hava kirliliği yurdumuzda daha çok Ekim-Kasım aylarında başlayıp, Mart-Nisan ayları sonuna kadar ortalama sıcaklığın 18°C nin altında olduğu dönemler de olmaktadır. Ayrıca gün içinde sabah saat 05:00 ile 08:00 saatleri arası, akşamda 16:00 ile 20:00 saatleri arası kirliliğin yoğun olduğu saatlerdir. Yani, sıcaklığın düşük olduğu saat ve aylarda kirlenme daha çok olmaktadır. Mesela; yaz ayları ve gece 20:00 ile 05:00 saatleri arası hava, diğer dönem ve dilimlere göre daha az kirlidir.

 

Sıcaklık terselmesi (İnversiyon): Normal şartlarda ısınan hava yükselir ve yükselirken de içindeki kirletici maddeleri beraberinde yukarı taşır. Bu dikey hareket havayı temizler. Sıcaklık, yerden 100 metre yükseldikçe yaklaşık 0,65 ^oC azalır. Hava yerden yukarı doğru yükselirken genişler ve soğur. Hava içindeki nem, bulut oluşturmak üzere yoğunlaşır. Bu şartlar altında troposferde hava kirliliği ile ilgili sorun olmaz ve gazlarda çökme meydana gelmez. Hava kütlesi aşağıdan yukarı doğru yükseldikçe sıcaklığın sürekli olarak azalması gerekirken bir yerde artar, daha sonra azalmaya başlarsa bu durumda sıcaklık terselmesi (inversiyon) meydana gelir.

 

Üç temel inversiyon vardır. Bunlar; radyasyon inversiyonu, çökme inversiyonu ve adveksiyon inversiyonudur.

Radyasyon İnversiyonu: Yüksek basınç şartları altında bulutsuz ve sakin rüzgarlı günlerde radyasyon inversiyonu gerçekleşir. Radyasyon inversiyonu genel olarak geceleri başlar. Bulutsuz gecelerde yer ısısını hızlı şekilde yayar. Sonuç olarak hem yer ve hem de yere yakın hava tabakası hızlı şekilde soğur. Üst tabakadaki hava tabakası ise daha sıcak hale geçer. Böylece radyasyon inversiyonu oluşur. Bu durumda sıcak hava üstte, soğuk hava altta yere yakın olacağından dikey hava hareketi de oldukça zordur. Yani bacalardan çıkan kirleticiler yükselememektedir. Radyasyon inversiyonu havada sis oluşumunu başlatır, aynı zamanda gazları ve partikülleri içinde tutar. Güneş ışınları sabahleyin soğuk yer tabakasına nüfuz ederek inversiyonu kırmaya çalışır. Isınan hava ile sis tabakası ortadan kalkar. Eğer hava çok sakin ve aşırı nemli ise güneş ışınlarının radyasyon inversiyonunu ortadan kaldırması zaman alabilir. Bu süre birkaç saatten birkaç güne kadar sürebilir.

 

Radyasyon inversiyonu sonbahar ve ilkbahar aylarında sık aralıklarla olmakla birlikte kış ve yaz aylarında da meydana gelir. Radyasyon inversiyonu genellikle gece saatlerinde başlar ve sabah saatlerinde etkisini devam ettirir. İnversiyon, hava kirliliğinin yoğun olduğu il ve ilçelerde daha uzun süre devam etmektedir.

 

Londra’da 1952 yılında gerçekleşen ve binlerce kişinin ölümüne neden olan inversiyon, radyasyon inversiyonudur. Yer seviyesinde ciddi sis oluşmuştur. Yüksek basınçlı, sakin havada bacadan atılan kirleticiler sis tabakası içinde tutulmuştu. Radyasyon inversiyon 5 Aralıkta başlamış 10 Aralığa kadar devam etmiştir. Güneş ışınları sis tabakasını ısıtıp ortadan kaldıramamıştı.

 

Çökme İnversiyonu: Dağ eteği bölgeleri ile vadilerde çökme inversiyonu sık aralıklarla meydana gelmektedir. Yüksek basınç şartları altında bulutsuz havalar ile sakin rüzgarlı hallerde, bir tepe, dağ bölgesi, engel gibi yüksek bölge üzerinden dağ eteği veya vadi üzerine gelen soğuk hava tabakası yüksek bölgeden aşağı doğru inerken sıkışır. Sıkışan hava kütlesi ısınır. Böylece yerden belli bir yükseklikte sıcak hava tabakası oluşur. Yer seviyesindeki hava kütlesi inversiyon tabakasına kadar yükselir. İnversiyon tabakası bir kapak gibi hareket ederek hava kütlesinin ve kirleticilerin daha fazla yükselmesini ve dağılmasını engeller.

 

Çökme inversiyonu, radyasyon inversiyonuna göre daha etkilidir. Etki süresi daha uzundur. Bu tür inversiyonlar genel olarak ilkbahar ve sonbahar aylarında daha sık aralıklarla meydana gelir.

 

Atmosferde bir kaç km. içinde çökme inversiyonu meydana gelir. İnversiyon tabakasının yerden yüksekliği oldukça önemlidir. İnversiyon tabakası yerden ne kadar yüksekte oluşmuşsa bacadan ve egzozdan atılan kirleticilerin atmosferde seyrelmesi o kadar yüksek olur. İnversiyon tabakası yere ne kadar yakın ve ortamdan kalkma süresi uzun ise hava kirliliği bakımından etkisi o kadar şiddetlidir.

 

Dağlarla veya yüksek tepelerle çevrili şehirlerimizde yüksek basınç şartlarının hakim olduğu açık hava ve sakin kış aylarında bu tür inversiyon sık aralıklarla meydana gelebilir. Eğer bu tür bölgelerde kış aylarında kalitesiz yakıtlar (kükürt, kül ve nem oranı yüksek, kalorisi düşük) ısınma amaçlı olarak kullanılıyorsa bacadan atılan kirleticilerin çevre üzerinde etkisi inversiyonlu günlerde fevkalade ölümcül olabilir.

 

Adveksiyon İnversiyonu: Yüksek basınçlı günlerde, sakin ve açık atmosferik şartlarda, sıcak deniz esintileri, karaya ulaşmadan önce soğuk hava akımları üzerinden geçtiği sahillerde (şehirlerde) bu tür adveksiyon inversiyonu meydana gelir. Bu durumlarda yer seviyesindeki soğuk hava tabakası üzerine sıcak hava tabakası yerleşir. Kararlı (stabil) tabaka olarak adlandırılan inversiyon tabakası bir kapak gibi hareket ederek tabaka altında bacadan veya egzozdan atılan kirleticilerin tutulmasına ve birikmesine neden olur.

 

Adveksiyon inversiyonu, genel olarak arkasında yüksek tepe veya dağ olan sahil bölgelerinde kurulan şehirlerde meydana gelmektedir.

 

2.2.2 Basınç: Atmosferi oluşturan gazların ağırlıklarının atmosfer içinde ve altındaki cisimlere yaptığı etkidir. Hava kirliliğinin kalıcı ya da dağılıcı olmasında etkili bir unsurdur.

 

Yüksek Basınç: Havanın soğuması ile yoğunlaşan havanın yer çekimi etkisi ile yeryüzüne çökmesi sonucunda, bu havanın altındaki yüzeylere yaptığı basınca yüksek basınç denir. Yüksek basınç şartlarında hava devamlı çökme eğilimi gösterir. Bu nedenle kirli hava, yükselme ve dağılma şansı bulamaz.

 

Alçak Basınç: Havanın ısınması ile genişleyen havanın altındaki cisimlere yaptığı basıncın azalmasıyla oluşan basınçtır. Alçak basınç şartlarında hava yükselici özellik gösterir. Türbülans ve konvektif harekete sahiptir. Kirli havayı atmosferin üst katlarına taşıyarak, yükseklerdeki rüzgarlarla dağılmasına neden olur.

 

2.2.3 Rüzgar: Isınan hava yükselir. Bu nedenle yeryüzüne yaptığı basınç azalır. Fakat yeryüzünün her yerinde sıcaklık farkı aynı değildir. Hava sıcaklığının düşmesi durumunda ise havanın yeryüzüne yaptığı basınç artar. Bu durumda ısınan hava ile soğuk hava sürekli yer değiştirir. Yani ısınan bölgeler ile soğuk bölgeler arasında sürekli bir hava akımı vardır. Bu hava akımına rüzgâr adı verilir.

 

Rüzgârın etkisi havayı kirletme yönünde değil kirli havayı az ya da çok taşıma, kirliliği dağıtma yönünde olmaktadır. Rüzgârın olmaması, eğer dikey hava hareketi de yoksa kirli havanın olduğu yerde kalması demektir. Bunu da kısaca şöyle ifade etmek mümkündür: Yerleşim alanlarının ve fabrikaların hakim rüzgâr yönüne uygun veya ters yönde oluşunun da şehirlerin havasının kirlenmesinde çok etkili olduğu bilinen bir gerçektir.

 

2.2.4 Yağış: Havadaki su buharının çeşitli koşullarda yoğunlaşarak atmosferden düşmesine yağış adı verilir.  Yağışlar; yağmur, kar, dolu olarak düşen çiğ, kırağı; sis olarak da düşmeyen hidrometeorlar olarak ikiye ayrılır.

 

Önemli bir coğrafi unsur olan yağış kirlenmeyi azaltıcı yönde etkiler. Özellikle yağmur şeklindeki yağışlar havadaki tozu, küçük partikülleri havadan yere indirmekte ve havayı temizlemektedir. Aynı şekilde başta S(kükürt) ve N(Azot) bileşikli gazları yere indirdiği bilinmektedir.

 

2.2.5 Nem: Atmosferde bulunan su miktarı atmosferin nemliliği olarak adlandırılır. 1 m² hava içindeki su buharının gram olarak ağırlığına “mutlak nem” denir. Havanın o anda taşıdığı nemin aynı sıcaklıkta yüklenebileceği en yüksek nem miktarına oranına “nispi nem” denir. Bu değer yüzde ile ifade edilir.

 

Nem, hava kirliliği açısından hem olumlu, hem olumsuz etki yapabilen bir unsurdur. Atmosferin yere yakın kısmında nem daha fazla olup, bu nem ısıyı tutar ve böylece az yakıt gerektiği için kirlilikte az olur. Atmosferde bulunan nem hava sıcaklığının azalması ile yoğunlaşarak sise sebep olur. Hava içerisinde bulunan aerosoller bu yoğunlaşmada çekirdek vazifesi görürler. Dolayısıyla sis daha çok kirlenmiş havada meydana gelir. En tehlikeli hava kirlenmesi problemleri sislerle beraber ortaya çıkmaktadır. Hava içerisinde bulunan su zerreciklerinin sebep olduğu en önemli 3 olay aşağıdaki gibi özetlenebilir:

 

1) SO₂ (kükürt dioksit) konsantrasyonunun yoğun olduğu zamanlarda, nisbi nem de yüksek ise havada H₂O (Su buharı) ile SO₂ (kükürt dioksit) reaksiyona girip H₂SO₄ (sülfürik asit) oluşmaktadır.

2) Vadilere çöken sisler güneş ışınlarının yeryüzüne tesirini azaltır ve vadinin ısınması gecikerek geceleyin meydana gelen inversiyon tabakası uzun süre vadi üzerinde kalır; dolayısıyla kirleticiler ortamdan ayrılamaz,

3) Havadaki nem, sıcaklığın yükseklikle değişme hızına dolayısıyla atmosferdeki olayların kararlılığına tesir eder.

 

O yüzden yoğun sisli günler sağlık açısından oldukça tehlikelidir.

3. HAVA KİRLİLİĞİNİN KAYNAKLARI VE NEDENLERİ

Hava kirliliği ilk olarak, atmosfer bileşiklerinin değişmesiyle başlamaktadır. Evlerin, iş yerlerinin, sanayi kuruluşlarının ve motorlu taşıtların bacalarından çıkan kirleticilerin havaya karışması ve havanın bileşimini bozması, hava kirliliğine neden olmuştur. Temiz hava, içerisinde hacimce %78,08 azot, %20,94 oksijen, %0,03 karbondioksit, %0,93 argon gazı bulunan fakat duman, toz tanecikleri, kükürt dioksit ve diğer gazlar bulunmayan ya da çok az bulunan hava demektir.

 

Atmosfer, genellikle içerisine karışan kirletici maddeleri etkisiz hale getirmesine rağmen devamlı bir şekilde kirlenmektedir. Motorlu taşıtların hızla artması, sanayileşme ve endüstriyel gelişmeye paralel olarak kentlerin büyümesi, teknolojik gelişmeler; toplum refahını arttırırken bunların sebep olduğu kirlenme, doğal kirlenmenin çok üzerinde olmaktadır. Fabrika ve ev bacalarının dumanları, motorlu taşıtların egzoz gazları, havaya bol miktarda zehirli gazlardan olan karbon monoksit (CO), kükürt dioksit(SO₂) ve azot oksitler gibi gazların karışmasına neden olur. Hava kirliliğine, CO’nun %52, SO₂’nin %18, hidrokarbonların %12, NO₂’nin %6 ve diğer parçacıkların %12 oranında katkıları vardır.

 

Hava kirliliğine neden olan kirleticiler kaynaklarına göre, doğal faaliyetler sonucu meydana gelen hava kirliliği ve yapay faaliyetler sonucu meydana gelen hava kirliliği olmak üzere ikiye ayrılır.

 

Hava kirliliğinde, doğal kirlilik kaynaklarından çok yapay kirlilik kaynaklardan meydan gelen hava kirliliği önemlidir. Çünkü günümüzde insanları en çok ilgilendiren, özellikle büyük yerleşim merkezleri ve sanayi alanlarındaki hava kirliliğidir. Bu kirlilikte daha çok insan faaliyetleri sonucu meydana gelir.

 

3.1 Doğal Faaliyetler Sonucu Meydana Gelen Hava Kirliliği

Doğal kirliliği oluşturan kirletici kaynaklar: Meteorlardan, yer yüzeyindeki büyük çöl alanlarından ve kumluk alanlardan rüzgarlarla atmosfere taşınan tozlar; Orman yangınları ile atmosfere önemli miktarlarda duman ve zehirli gazlar karışır; Foto kimyasal olaylarla azot dioksit; Yanardağlardaki volkanik faaliyetler sonucunda kükürt dioksit, hidrojen klorür, hidrojen florürdür; deniz çalkalanmasından sodyum klorür; Doğadaki çürüme olayları sonucu çıkan metan (CH) ve kükürtlü bileşikler, H₂S, sayılabilir.

 

3.2 Yapay Faaliyetler Sonucu Meydana Gelen Hava Kirliliği

Endüstriyel faaliyetlerde, ısınma ve motorlu taşıtlarda fosil kaynaklı yakıtları (odun, kömür, benzin, fuel-oil  gibi) yanması sonucunda ortaya çıkan;  Partikül Madde (PM), Kükürt Dioksit (SO₂), Azot Oksitleri (NOx), Karbon Monoksit (CO), Karbon Dioksit (CO₂), Kurşun (Pb), Hidrokarbonlar (HC), vb.  yapay faaliyetler sonucu meydana gelen hava kirliliğinde önemli rol oynamaktadır.

 

Bunlardan Azot oksitler (NOx) ve Hidrokarbonlar (HC) traposferik ozonun oluşmasına sebep olurlar. Oksijenin aktif bir hali olan ozon, hidrokarbonlar ile azot oksitlerin ısı ve güneş ışığı aracılığı ile birleşmesinden oluşur. Özellikle, insanların solunum yollarına zarar verir, yapı, bina ve malzemeleri aşındırır, rüzgarlar ile taşınarak asit yağmurları halinde bitki örtüsünün ve ormanların tahribine neden olur.

 

Doğal veya yapay kaynaklı atmosfere karışan hava kirleticileri, her iki halde de atmosfere yayıldıkları anda hızla kimyasal reaksiyonlar oluştururlar ve hava akımları ile karışır, dağılır, yayılır ve taşınırlar. Böylece kirleticiler, kaynaktan çıkıp, alıcılara ulaştığında karakterleri değişebilir.

 

Doğal faaliyetler veya yapay faaliyetleri sonucu meydana gelen kirleticiler de kendi aralarında atmosfere doğrudan verilen kirleticiler (birincil Kirleticiler) ve bu kirleticilerle, atmosferik özellikler arasındaki kimyasal olaylar sonucu oluşan kirleticiler (İkincil Kirleticiler) olmak üzere iki alt gruba ayrılırlar.

 

3.3 Birincil Kirleticiler:

Bunlar kaynaktan doğrudan doğruya çıkan kirleticilerdir. Birincil kirleticiler volkanik patlama sonucu yayılan kül, motorlu taşıtın egzozundan çıkan karbon monoksit (CO) veya fabrikalardan açığa çıkan sülfür dioksit gibi bir prosesten doğrudan yayımı yapılan maddelerdir. Kükürtdioksit(SO₂), Hidrojen Sülfür(H₂S), Metan(CH₄), Azot Monoksit(NO), Karbon Monoksit(CO), Karbon Dioksit(CO₂), Hidrojen Florür(HF), Hidrojen Klorür(HCl), Partiküller, vb.

 

3.4 İkincil Kirleticiler:

Atmosferde sonradan oluşan kirleticilerdir. Birincil kirleticilerin havada reaksiyona veya etkileşime girmeleri sonucu oluşurlar. İkincil kirleticilere önemli bir örnek yer seviyesi ozonudur. Bu, fotokimyasal sis oluşturan birçok ikincil kirleticiden birisidir. Kükürt Trioksit (SO₃), Sülfürik Asit (H₂S0₄), Azot Dinoksit (NO₂), Ozon (O₃), Peroksi asetil nitrat (PAN), Aldehitler, Ketonlar, Asitler vb.

 

4. HAVADA BULUNAN KİRLETİCİLER VE ETKİLERİ

Havada bulunan kirleticiler, havanın doğal yapısındaki bileşimi değiştiren, katı, sıvı ve gaz formlarda bulunabilen kimyasal maddelerdir. Genel anlamda emisyon kirleticileri;

 

Yanma Gazları (SO₂,NOx, CO), Partiküler Madde (Toz), ağır metaller, Uçucu Organik Buhar ve Bileşikler (VOC), Flor, Klor, Polisiklik Hidrokarbonlar (PAH), Dioksin-Furanlar, Radyoaktif Maddeler vb. şeklinde sınıflandırmak mümkündür.

 

Bu kirleticiler insanların solunum yollarını etkileyerek normal mekanizmasını bozar; bronşlarda iltihaplara ve daralmalara neden olur. Bu değişmeler sonunda da, kronik bronşit, farenjit, larenjit, solunum güçlükleri, astım ve anfizem en çok rastlanan hastalık tipleridir. Araştırmalar akciğer kanserinin meydana gelmesinde ve artmasında hava kirliliğinin önemli bir neden olduğunu göstermektedir. Ayrıca hava kirliliği olan bölgelerde yaşayanların ömrünün, hava kirliliğinin olmadığı bölgelerde yaşayanlara göre 2-3 yıl daha kısa olduğu belirlenmiştir.

 

Bunların yanı sıra kirli hava insanlar üzerinde olumsuz psikolojik etkiler de yaratabilmekte, salgın hastalıklara karşı vücudun direncini azaltmakta ve hastalıkların iyileşmesini geciktirmektedir. Bu olaylar özellikle bebekler ve gelişme çağındaki çocuklar, gebe kadınlar, yaşlılar, kronik solunum ve dolaşım sistemi hastalığı olanlar, endüstriyel işletmelerde çalışanlar, sigara kullananlar ve düşük sosyoekonomik grup içinde yer alanlar üzerinde daha etkili olmaktadır.

 

4.1. Kükürt dioksit (SO₂)

Gaz halindeki kirleticiler arasında kükürtoksitler en çok bilinen birincil hava kirleticilerindendir. Bileşiminde kükürt bulunan yakıtların (Linyit, asfaltit, fuel-oil ve gazyağı gibi) yanmasıyla açığa çıkan keskin kokulu ve zehirli bir gazdır. Yanmanın kalitesine ve yakıtın içinde bulunan katkı maddelerine göre miktarı değişir. Kükürt dioksitin kaynağı insan veya doğal yapımı olabilir. Termik Santrallerde Elektrik enerjisinin üretiminde kullanılan yakıtlar,  Kentsel bölgelerde konutların ısınma amaçlı fosil yakıt kullanımı, kükürtten yararlanan sanayi tesisleri ve motorlu taşıtlar kükürt oksitlerinin oluşumuna yol açan önemli insan kaynaklarıdır. Bu kaynaklara oranla çok daha az olarak doğal olaylardan kaynaklı kükürt dioksit, volkanlardan çıkan gazların en önemlisidir.

 

Kükürt dioksiti dengede tutan başlıca etmenleri şu şekilde sıralamak mümkündür.

• Bitkiler tarafından emilerek.
• Su kütleleri tarafından absorbe edilerek.
• Taş ve toprak tarafından absorbe edilerek.
• Kimyasal reaksiyonlara girerek.

Kükürt havada oksidasyona uğrayarak kükürt dioksite dönüşür. Ortamda herhangi bir katalizör madde bulunmadığı durumda, kükürt dioksit yavaş bir reaksiyonla kükürt trioksite dönüşür. Bu dönüşüm ortamda oksijen, ozon veya hidrokarbon serbest radikallerinin bulunması durumuna göre değişim gösterir.

 

S + O₂ — SO₂

SO₂+ O — SO₃

Kükürt trioksit (SO₃) ile havadaki su buharının reaksiyonu sonucunda oluşan sülfirik asit (H₂SO₄) kuvvetli bir asit olup, yağmur suyu ile yıkanması sonucu asit yağmurlarını meydana getirir. Asit yağmurları orman alanları gibi yeşil alanları yok etmekte suları kirletmekte, ev, araba gibi eşyaların çürümesini hızlandırarak ömrünü kısaltmaktadır.

 

Asitler genelde havada aerosollar halinde bulunurlar. Bu aerosollar kar, yağmur, dolu gibi yağışlarla yer yüzünde birikirler.

 

Havanın kükürt dioksit kapsamı meteorolojik koşullarla ilişkilidir. Sisli havalarda konsantrasyonun artığı, buna karşılık yağışlı havalarda azaldığı saptanmıştır. SO₂ suda çözünürlüğü fazla olduğundan hızla su ile birleşerek çözelti fazına geçer. Bu nedenle yağmur suları, atmosferden SO₂ gideriminde çok etkilidir.

 

Kükürt dioksit (SO₂), suda ve dolayısıyla kanda büyük ölçüde çözünebilen bir gazdır. Bunun en önemli tesiri üst teneffüs yollarının cidarlarını zedeleyerek, neticede hava akışına olan mukavemetini azaltmasıdır.

 

Yapılan araştırmaların sonucuna göre, kükürt dioksitin bronşitten dolayı ölümleri arttırmakta olduğu saptanmış, atmosferde kükürt dioksit (SO₂) miktarının arttığı sisli havalarda kronik bronşitli bazı hastalarda nefes darlığının şiddetlendiği gözlenmiştir. Ayrıca kirlilik derecesinin yüksek olduğu zamanlarda bazı hastalıklara tutulmuş kişilerde ölümlerin bir hayli arttığı görülmüştür. Aynı zamanda solunum sisteminin koruyucusu olan tüycüklere de zarar vermektedir.

 

Kirlenmiş havada insanlar için en tehlikeli olan partiküllerden biri sülfürik asittir (H₂SO₄). Sülfürik asitin tesiri esas itibariyle bileşimindeki kükürt dioksidin, üst teneffüs yollarının ve balgam çıkarmaya yarayan dokuların tahriş edilmesi ve bronşların daraltılması şeklinde olmaktadır. Kükürt dioksit, yonca, pamuk, buğday ve elma türlerine etkisi fazladır. 0,3 ppm konsantrasyonunda domates, patates, tütün, benekli fasulye ve ıspanak gibi bitkilere zarar vermektedir.

 

Yüksek SO₂ değerleri, bitkiler için zararlıdır. Tek çenekli bitkilerde önce yapraklar uç kısmından itibaren ağarır, daha sonra bitkide genel bir pörsüme göze çarpar. Çift çenekli bitkilerin yapraklarında önce kırmızı, sarı ve kahverengi lekeler belirir, daha sonra yapraklar kıvrılarak kurur ve dökülürler. Tek yıllık bitkilerde en genç yapraklar en dayanıklı kısımdır, en hassas kısım ise orta yaşlı yapraklardır. Çok yıllık bitkilerde yaprak renginde meydana gelen değişim bitkinin tepesinden başlar. SO₂ etkisi ile zarara uğramış yaprakların mikroskobik incelemelerinde klorofil parçalanması, tanen maddelerinin bulunmaması, plazmanın tahribi, kalsiyum pektinatın çözünmesi sonucu hücre ara lamellerinin ortadan kalkması gibi olaylar gözlenir. En çok tahribat, stomaların yakınındaki klorofilce zengin dokularda meydana gelir.

 

Yapı materyalinde renk ve fiziki niteliklerde, heykel ve anıtlarda süratli aşınmaya neden olur. Demir, çelik ve çinko gibi metallerde görülen aşınma SO₂ kirliliği nedeniyle artış gösterir.

 

Atmosferde kalıcılık süresi 40 günü bulmaktadır.

 

4.2. Partikül Madde

Hava kaynaklı partiküler madde (PM), inorganik ve organik maddelerin kompleks karışımlarını temsil eder. Partiküler maddeler Kütle ve bileşimi yönünden; aerodinamik çapı 2,5 µm’den büyük kaba partiküller ve aerodinamik çapı 2,5 µm’den küçük ince partiküller olarak iki gruba ayrılır.

 

İnce partiküller; ikincil olarak oluşan aerosolleri (gaz-partikül dönüşümü), yanma sonucunda oluşan partikülleri, yoğunlaşan organik ve metal buharlarını içerir. Kaba partiküller; genelde yer kabuğu materyalleri yol ve endüstrilerden oluşan kaçak tozları içerir. Partiküler maddenin asit komponenti ve onun mutajenik aktivitelerinin çoğu genel olarak ince fraksiyonda bulunur.

 

Partiküler maddenin kaynağı doğal veya insan yapımı olabilir. Bazı partiküller volkanlardan, toz fırtınalarından, orman veya mera yangınlarından, canlı bitkilerden veya deniz serpintilerinden doğal biçimde oluşurlar. Motorlu Taşıtlarda, güç santrallerinde ve çeşitli endüstriyel proseslerde fosil yakıtların kullanılması gibi insan faaliyetleri de önemli miktarlarda aerosol üretimine yol açar. Küresel ortalamada insan faaliyetleri sonucu üretilenler aerosol miktarı, atmosferimizdeki toplam aerosol miktarının yaklaşık yüzde 10’una karşılık gelmektedir. Partiküler maddelerin en önemli etkisi solunum sistemi üzerinde yaptığı tahriştir. Kalp hastalıkları, kötü ciğer fonksiyonları, akciğer kanseri ve mide kanseri gibi sağlık problemlerine neden olduğu bilinmektedir.

 

Partikül Maddelerin eşyalar üzerindeki en çok bilinen tesiri bina cephelerinde, kumaşlar ve diğer eşyalar üzerinde lekeler meydana gelmesidir. Yüzeyler üzerine 0,3 mikron büyüklüğündeki partikül maddelerinin birikmesi neticesi söz konusu bozulma ve lekeler meydana gelmektedir. Zamanla bu birikme, yüzeyi tahrip ederek, rengini değiştirerek kendini belli eder. Bitkiler üzerindeki etkisi, gözeneklerden girerek bitkilerin solunumunu engeller. Büyüme yavaşlar, meyveler küçülür ve besi değerleri düşer. Partikül maddelerin diğer bir tesiri de görüş mesafesini azaltmalarıdır. Çapları 0,3 – 0,6 mikron arasında değişen partiküller görüşü son derece güçleştirmektedir.

 

4.3. Azot Oksit

Yakıtın yüksek sıcaklıkta (1100 °C aşan sıcaklıklar) yanma sırasında azotun oksijenle birleşerek gaz halinde dışarı atılmasıyla oluşan gazlardır. NO gazı kapalı bir sistemde yavaş soğutulursa N₂ ve O₂ gazları meydana getirmesine rağmen; ani olarak soğutulursa bir kısmı O₂ ile birleşerek NO₂gazına dönüşür. Atmosferde en çok bulunan şekli NO ve NO₂’dir. Bunlardan başka nitrozoksit (N₂O), azot trioksit (N₂O₃) ve azot tetraoksit (N₂O₄) gazları da vardır. Bunlardan biyobozunma sonucu oluşan ve toksik olmayan N₂O atmosfer kirleticileri arasında sayılmaz. Gülme gazı olarak da bilinen N₂O soluyan kişide sarhoşluk etkisi ve kriz biçiminde gülme isteği uyandırma etkisinden dolayı tıpta anestezide yararlanılır.

 

Azot oksitler daha çok termik santrallerde, motorlu araçlarda ve ısınma amacı ile kullanılan fosil kökenli yakıtların yanmasıyla yayılır.

 

Doğal olarakta; Topraktaki bakteriyel faaliyetler, Orman yangınları, Volkanik patlamalar, Yıldırımlardan kaynaklanır.

 

Havadaki oranı, büyük ölçüde o bölgedeki araba, termoelektrik santrali ve petrol rafinerisi sayısıyla paralellik gösterir. Yukarıda belirtilen faaliyetler sonucunda atmosfere verilen azot monoksit (NO), hava ile temas ettiğinde hemen yükseltgenerek (azot dioksit) NO₂‘ye dönüşür. NO₂ rahatlıkla suda çözünüp asit çözeltisi oluşturabilir.

NO(g) + ½ O₂(g) —- NO₂(g)

2NO₂ + H₂O —- HNO₃ + HNO₂

 

Endüstriyel bölgelerde görülen kahverengi bulutların rengi, keskin ve nahoş kokulu ve toksik olan NO₂den gelir.

 

4.4. Karbon dioksit

Karbondioksit (CO₂) atmosferde çok düşük konsantrasyonda bulunan bir gazdır. Çevrede önemli bir anahtar görevini yapar. Örneğin, bitkiler karbon dioksit alırlar ve bunu fotosentezlerinde kullanarak yaşamlarını sürdürürler.

 

Karbon dioksitin diğer bir özelliği de güneşten gelen ışınların değişmeden yeryüzüne ulaşmasını sağlar. Ancak bu sırada yeryüzünden gelen uzun dalga radyasyonunun bir kısmını absorblar.

 

Karbon dioksit doğal veya yapay olarak yanma veya oksidasyon sonucunda oluşur. Karbondioksitin kendisi toksik bir gaz değildir. Normal atmosfer şartlarında %0,03-%0,06 arasında değişen konsantrasyonlarda, ayrıca kaynak sularında da çözünmüş halde bulunur.

 

Atmosferde bulunan karbon dioksit konsantrasyonu fosil kaynaklı yakıtların yanması sonucunda her yıl 2,3 ppm kadar artmaktadır. İnsanlar aşağı yukarı 500 milyon yıl önce oluşan kömür yataklarının bütününe yakın bir kısmını tüketmiş bulunmaktadır. Bugün bile enerjinin büyük bir kısmı fosil yakacaklarından karşılanmaktadır. Bu yakacaklardan ise yılda 20 milyar ton CO₂ atmosfere bırakılmaktadır. Bunun üçte biri okyanus veya derin su kaynaklarınca ve bitkiler tarafından alınarak atmosferden uzaklaştırılmaktadır. 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.

 

12 gram karbon yandığı zaman 48 gram CO₂ vermektedir. Böylece 1970 yılında sivil endüstri tarafından tonlarca kömürün ve hidrokarbonların yanması sonucu atmosfere 15.4 milyar ton CO₂ bırakılmıştır. Robinson ve Robbins’e göre (1968) canlıların faaliyeti sonucu her yıl solunumla 7.2×10¹⁰ ton CO₂ atmosfere verilir. Buna karşılık her yıl 11×10¹⁰ ton CO₂ fotosentez yolu ile primer üreticiler tarafından tüketilir. 1970 yılında yakacaklarla atmosfere bırakılan CO₂ miktarı 2.25×10¹² olup yılda 2 ppm.’lik bir artış göstermektedir (Johson, 1970). Yanabilir maddelerden açığa çıkan CO₂ miktarının 1/3’ü atmosferde kalır, geri kalanı ise biyosferin çeşitli çevrelerinde absorbe edilir.

 

İşte 100 yıl boyunca endüstri toplumlarınca yanabilir fosillerden atmosfere devamlı verilen CO₂ karbonun biojeokimyasal çevrimini bozmuştur. İnsan, volkanizma, fermantasyon ve solunum gibi olaylarla atmosfere verilen CO₂ miktarı ile ototrof bitkilerin fotosentez ve sedimantasyon sonucu atmosferden alınan CO₂ miktarı arasındaki denge durumuna kendini alıştırmıştır.

 

Atmosferdeki CO₂miktarının sabit kalmasını sağlayan homeostatik (canlıların iç yapılarını dengeleyen faktörler) faktörlere etkili bir şekilde müdahale edilmekte ve böylece atmosferdeki CO₂ yoğunluğunun artmasına yardımcı olmaktadır. Yapılan araştırmalara göre 1880’de atmosferdeki CO₂ miktarı 290 ppm. iken bugün 325 ppm’e yükselmiştir, demek ki %10’luk bir artış söz konusudur.

 

Atmosferdeki CO₂ miktarının ortalama artma miktarı 1958 ile 1964 arasında yılda 0,7 veya %0,2 ppm.. olmuştur. Bu 10 yılda %0,2’lik artışı göstererek 23 yılda bu iki katına çıkmıştır.

 

Azot oksitler, SO₂ gazından sonra en önemli hava kirleticisidirler. Gerek atmosferdeki konsantrasyonu, gerekse özelliği nedeni ile insan sağlığına en fazla olumsuz etki gösteren azot bileşiği azot dioksittir.

• NO₂’nin sarımsı renginden dolayı görüş mesafesindeki azalma
• NO₂, kalp ve akciğerlerde problemlere neden olur.
• NO₂, bitkilerin gelişmesini engeller. Yaprak kenarlarında kahve rengi yanmalar ve lekeler olup daha sonra da yaprakların solmasıdır.
• Kanser hastalıklarının yayılmasına neden olur
• Gribe karşı direnci azaltır. (Özellikle Çocuklarda)
• Tüm yakma prosesleri atmosferdeki NO₂’nin ancak %5’inden sorumludur. NO₂’in çoğunluğu NO’nun reaksiyonlarıyla meydana gelmektedir.

4.5. Flor

Florun reaksiyon yeteneği özellikle hidrojenle birlikte çok yüksektir. Hidrojen Flor, keskin kokulu, renksiz, kuvvetli yakıcı nitelikte bir gazdır. Özgül ağırlığı havaya oranla 0,731 olup, su ile çok iyi karışır.

 

Hidrojen Flor; alüminyum, ağır metal ve cam endüstrisinde, süperfosfat, emaye, porselen, tuğla, çimento ve çeşitli kimyasal madde fabrikalarında ve kömürle çalışan termik santrallerde meydana çıkmaktadır. Temiz havanın flor kapsamı 0,003-0,006 mg/m³düzeyinde bulunur. Emisyon kaynakları civarında bu miktar on ile kırk katına çıkabilir. Bu şekilde havaya karışan flor veya florlu bileşikler yağışlar ile toprağa ulaşıp orada birikebilirler.

 

Florun bitkilere zararı havanın nem düzeyine bağlıdır. Buna bağlı olarak nem artışı ile bitkilerin flor alışı arasında olumlu bir ilişki vardır. İlk görülebilir araz olarak yaprak uç ve kenarlarında nekrozlar görülür. Tek çeneklilerde yaprak rengindeki değişme yaprak uçundan başlayarak yayılır.

 

Çift çeneklilerde ise yaprak kenarlarında kurumalar olur, meyve uç kısımlarında nekroz ve çatlamalar görülür. Flor zararlarının, SO₂ zararlarından ayırt edilmesi mümkün değildir. Fizyolojik etkilerin de en önemlisi, karbonhidrat metabolizması ile ilgili enzimleri çalışmaz hale getirmesidir. Hidrojen Florun, bitkiye vereceği zarar havadaki konsantrasyonuna, etki süresine, bitkiye nüfuz eden Flor miktarına, bireysel duyarlılığa ve diğer birçok edafik ve iklimsel faktörlere bağlıdır. Birçok bitkilerin yapraklarında 15-25 ppm Florda nekrozlar oluşmaz, 105 ppm’e kadar nekrozların ortaya çıkması rüzgar ve nem koşullarına bağlıdır. Bu konsantrasyonun üzerinde bitkiler zarar görmekte, sadece bazı toleranslı türler 500 ppm’e kadar dayanabilmektedirler. Flor bitki dokusuna girebildiğinden bitkinin flor kapsamı da artar. Emisyon kaynakları civarında bu artış 150 misli olabilir. Örneğin normalde beyaz üçgül bitkisinin Flor kapsamı 1-17 ppm iken, bir alüminyum fabrikası civarında bu miktar 1530 ppm olarak saptanmıştır. Bitki türlerinin flora karşı duyarlılıkları birbirinden farklı olmaktadır. Sağlıklı çay bitkilerinde 400 ppm düzeyinde flor saptanmıştır. Bitkiler floru topraktan da aldıklarından, toprağın kalsiyum kapsamının yeterli olması halinde bitkilerin dirençleri artar.

 

Emisyon kaynakları çevresinde otlayan hayvanlar, günde vücut ağırlıklarının her bir kg’ı için 1,5 mg dan fazla flor aldıkları takdirde, floroz hastalığına yakalanmaktadırlar. İnsanlar için limit değer; 3 ppm Hidrojen Flor 18 saat, 2,5 mg/m³toz haldeki floridler, 0,1 ppm veya 0,2 mg/m³gaz Flor’dur.