İstanbul atmosferinde uçucu organik bileşik kirliliğinin kaynaklarının belirlenmesi: YTÜ Davutpaşa Kampüsü örneği

Abstract

Yüksek miktarlarda yakıt tüketimi ve endüstriyel amaçlı solvent kullanımına ek olarak giderek yoğunlaşan motorlu taşıt emisyonları nedeniyle özellikle şehir atmosferinde ortam konsantrasyonları artan uçucu organik bileşikler (UOBler), bu alanda çalışan mühendisler için en önemli çalışma alanlarından biri olmuştur. UOBler, halk sağlığı ve refahı üzerinde bir dizi olumsuz etkiye sahiptir. Bunlardan en göze çarpanı şüphesiz atmosferik ortamda bir dizi fotokimyasal reaksiyonlara girerek troposferik ozon seviyelerinde artışa neden olmalarıdır. Bununla birlikte, bazı UOBlerin kanserojen ve hatta mutajen oldukları bilinmektedir.Kentsel alanlarda atmosferik UOBlerin çoğu trafik kaynaklı emisyonlar ve solventlerle fosil yakıtlarının endüstriyel kullanımlarından doğan emisyonlar gibi antropojenik kaynaklar olmaktadır. Öyle ki evlerde kullanılan solvent bazlı maddeler ve hatta evlerde yemek pişirilmesi bile bazı UOB türlerinin atmosferik konsantrasyonlarının artmasına katkı sağlayabilmektedir. Antropojenik kaynaklara ek olarak bazı UOB türleri biyojenik kaynaklardan da atmosfere atılmaktadır.Geçen yıllarda atmosferik UOBlerle ilgili çok sayıda araştırma yapılmıştır. Bazı araştırmacılar bunların kaynaklarını tespit etmeye çalışırlarken bazıları atmosferik UOB kirliliğinin seviyelerini tespit etmeye yoğunlaşmışlardır. Ayrıca bir çok araştırmacı, atmosferik UOB türlerinin toksik, kanserojen ve hatta kokulu etkilerinden ötürü halk sağlığı ve refahı üzerindeki olumsuz etkilerini incelemişlerdir. Bütün bu çalışmalara rağmen ülkemizde UOBlerle ilgili çalışmalar oldukça yeni ve malesef kısıtlıdır.UOBlerin atmosferik profillerinin karakterizasyonu ve bunların özellikle kentsel alanlarda kaynaklarının tespit edilmesi, yönetim stratejilerinin geliştirilmesi ve uygulanması açısından bu konuda çalışan araştırmacıların en önemli görevlerindendir. Bu çalışmada Yıldız Teknik Üniversitesi (YTÜ) Davutpaşa Kampüsü'nde uçucu organik bileşiklerin atmosferik konsantrasyonları ölçülmüş ve bunların kaynakları ile bu kaynakların atmosferik konsantrasyonlara katkı değerleri ve kaynak katkı değerlerinin gün içindeki değişimleri tahmin edilmeye çalışılmıştır. Kaynak ve katkı değerlerinin tahmininde Pozitif Matris Faktörizasyonu (PMF), Asal Bileşen Analizi ? Çoklu Lineer Regresyon (PCA-MLR) ve Kimyasal Kütle Dengesi (CMB) olmak üzere üç adet reseptör uyumlu model kullanılmış, ayrıca bu modellerin performansları da değerlendirilmiştir.Performans değerlendirmesi için modellerin performans kriterleri kullanılmış olup, PMF'nin en iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Elde edilen PMF sonuçlarına göre YTÜ Davutpaşa Kampüsü'nde hava kalitesini etkileyen altı temel kaynak mevcuttur: solvent kullanımı ve genel endüstriyel boya kullanımına dayalı emisyonlar, benzinli ve dizel araç emisyonları, evaporatif emisyonlar ve biyojenik emisyonlar. PMF sonuçlarına göre bu kaynaklardan ortalama bazda en etkin olanı solvent kullanımıdır. Solvent kullanımından kaynaklanan emisyonların kampüs içindeki UOB kirliliğine katkı değeri gündüz saatlerinde 21,1 µg.m-3 iken gece saatlerinde 14,4 µg.m-3'tür. Bunu takiben boya kullanımı ile ilgili emisyonların katkı değeri gece ve gündüz saatlerinde 10,4 ila 27,5 µg.m-3 arasında değişmekte, benzinli araç emisyonlarının katkı değeri gündüz saatlerinde 10,8 µg.m-3 ve gece saatlerinde 5,3 µg.m-3 olurken, evaporatif emisyonların katkı değeri gündüz saatlerinde 7,2 µg.m-3 ve gece saatlerinde 4,8 µg.m-3'tür. PMF, dizel araç emisyonları ve biyojenik emisyonları birbirinden ayıramamış, bu iki kaynak, kaynak profillerinin incelenmesi ile ayrılabilmiştir. Buna göre dizel araç emisyonlarının katkı değerleri gündüz saatlerinde 7.2 µg.m-3 ve gece saatlerinde 6.6 µg.m-3 olarak hesaplanırken biyojenik emisyonların katkı değerleri gece ve gündüz saatleri için 0.7 µg.m-3 ila 1.1 µg.m-3 arasında değişmiştir. Elde edilen sonuçlar meteorolojik verilerle karşılaştırılmış ve doğruluğu teyit edilmiştir.