Kentsel ortam partikül madde kirliliği üzerinde, deniz aerosolü etkisinin araştırılması: İstanbul örneği

Abstract

Nisan 2011-Ekim 2011 tarihleri arasında yapılan bu çalışmada, İstanbul'un her iki yakasında kıyı ve iç bölgelerde, atmosferik aerosollerdeki deniz aerosolü etkisi belirlenmeye çalışılmıştır. Bir aylık periyotlarla ASTM-G140 Wet Candle (Islak Fitil) yöntemiyle toplanan aerosol örneklerinde iyon ve iz element konsantrasyonları incelenmiştir. İstanbul'un farklı bölgelerinde Nisan-Ekim 2011 periyodunda, çalışılan istasyonlarda üretilen veriler karşılaştırılarak aralarındaki benzerlik ve farklılıklar belirlenmiştir. Çalışma kapsamında, Avrupa yakasında Rumeli Feneri, İstinye Emirgan Korusu, YTÜ Yıldız, YTÜ Maslak, YTÜ Davutpaşa, Fenertepe, Koç Üniversitesi, Avcılar, Silivri, Yenikapı, Şirinevler, Bakırköy, Kabataş, Sarıyer ve Levent olmak üzere 15 noktada, Asya yakasında Kadıköy, Bostancı, Maltepe ve Büyük Çamlıca Belediye Tesisleri olmak üzere 4 noktada örneklemeler yapılmıştır. İyon analizleri F-, Cl-, NO-2, Br-, NO-3, SO4-2, PO4-2, Li+, Na+, NH+4, K+, Mg+2, Ca+2 IC cihazı ile ve iz element Al, Fe, Ca, Zn, Co, Pb, Ca, Ni, Fe, Mn, Cr, V, Cu, Al ve B ICP cihazlarıyla yapılmıştır. İç bölge istasyonlarında toplanan aerosol örneklerinde endüstri ve trafik etkisi görülmüştür. Çalışma periyodunda kıyı bölgesi istasyonlarında rüzgar yönü denizden aerosol taşınımına kısmen negatif yönde etkili olmuşsa da, doğal kaynak etkisi gözlemlenmiştir. Marmara denizi, Karadeniz ve İstanbul Boğazı'ndan gelen aerosol taşınımına ilişkin yapılan çalışmada herbir denizi temsil eden istayonların ortalama akı değerleri bulunmuştur. Deniz aerosolünü temsil eden Na+ ve Cl- akıları Marmara Denizi için 34,9±26,2 mg/m2.gün ve 42,5±43,4 mg/m2.gün, Karadeniz için 109,8±59,8 mg/m2.gün ve 77,6±98,5 mg/m2.gün, İstanbul Boğazı için 94,7±94,5 mg/m2.gün ve 67,4±56,8 mg/m2.gün olarak bulunmuştur. Deniz aerosolü oluşumuna ilişkin kıyı örneklemeleri yapılırken, karasal bölgelere taşınım için örneklemeler iç bölgelerdeki istasyonlarda yapılmıştır. İç bölgelerde ortalama Na+ ve Cl- akıları en az İstanbul Boğazı'na 3,3 km uzaklıktaki Levent'te 14,8±16,8 mg/m2.gün ve 14,4±16,2 mg/m2.gün, 3,5 km uzaklıktaki YTÜ Maslak Kampüsü'nde 24,9±16 mg/m2.gün ve 21,7±12,7 mg/m2.gün olarak hesaplanmıştır. Bu parametre akılarının kaynak belirlenmesine ilişkin zenginleşme faktör analizleri (EF) yapılmıştır. Denizsel zenginleşme (EF)d analizleri neticesinde İstanbul'un kıyı hattı boyunca (Marmara, Karadeniz, İstanbul Boğazı) deniz yüzeylerinden etkilenen kıyı bölgesi değerlerine yakın Na+ ve Cl- akıları hesaplanmıştır. EFd değerleri deniz aerosolünü temsil eden iyonlardan Cl- için kıyı istasyonları boyunca yaklaşık 1 olarak hesaplanmıştır. Özellikle yaz döneminde bu bölgelerde ve iç bölgelerde denizsel bir zenginleşme kaydedilmiştir. Ayrıca çalışma periyodu boyunca endüstriyel faaliyetlerin daha yoğun olduğu istasyonlarda krom, kurşun, nikel, çinko, kadmiyum bakımından zenginleşmeler gözlemlenirken, alüminyum, demir ve magnezyum benzeri parametre akı değerlerinin ilkbahar ve sonbahar mevsimlerinde doğal kaynaklardan zenginleşerek İstanbul iline ulaştıkları belirlenmiştir. Bu sonuçlar istasyonlardaki lokal kaynakların etkisi ve Asal Bileşen Analizi (PCA) sonuçlarına uyumla açıklanmıştır. Örneklemelerle elde edilen bulgular, HYSPLIT modeli uzun mesafeli taşınım sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Uzun mesafeli taşınıma ilişkin, örnekleme periyodu dahilinde, Türkiye üzerine 16 Nisan'da Mısır'dan ve 29 Eylül'de Ürdün'den toz taşınımı olduğu görülmüştür. Bu taşınımlara ait uydu haritaları NASA'nın Earth Observatory internet sitesinde yayınlanmaktadır. Sözkonusu taşınımların örneklemeler üzerindeki etkilerini belirlemek amacıyla, aynı tarihlerde HYSPLIT ile 500, 750 ve 1500 m yükseklikte 24 saatlik geri yörünge modelleri çalıştırılmıştır. Model çıktılarına göre, her iki durumun gerçekleştiği zamanlarda İstanbul üzerine gelen hava kütlelerinin Karadeniz üzerinden ulaştığı tespit edilmiştir. Dolayısıyla, bu iki olayın etkili dönemde örneklenen aerosollerin bileşimleri, aerosol kaynaklarının yerel olarak deniz, antropojenik ve toprak kaynaklı olduğu kanaatine varılmıştır. Aerosol bileşenlerinin (iyon ve iz element) istatistik değerlendirmeleri incelendiğinde ise, denizin nispeten stabil bir emisyon kaynağı olduğu, dolayısıyla bu kaynağın daha baskın olduğu, akı değerlerinin dar bir aralıkta değişim gösterdikleri belirlenmiştir. Antropojenik kaynakların etkili olduğu yerlerde ise daha geniş değişim aralığı gözlemlenmiştir.