Hava kirliliği

Hava kirliliği nedir?

Hava kirliliği, havanın özelliklerini değiştiren ve sonuç olarak jeofizik dengeyi değiştiren tüm fiziksel, kimyasal ve biyolojik olayları içeren bir çevre kirliliği şeklidir.

Kaynağa bağlı olarak iki tür hava kirliliği ayırt edilebilir:

• Antropojenik: insanların varlığıyla ilgili faaliyetlerden kaynaklanan kirliliktir
•  Doğal: doğal olaylardan kaynaklanan kirliliktir

Endüstriyel faaliyetler, haneler ve hareketlilik, antropojenik çevre kirliliğinin ana kaynaklarıdır ve yüksek nüfus yoğunluğu ve dolayısıyla küçük bir alanda yüksek hacimli zararlı emisyonlar nedeniyle özellikle büyük merkezlerde hava kalitesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.

Doğal kaynaklı kirlilik ise volkanik patlamalar, orman yangınları, şimşek fırtınaları ve organik ayrışma gibi kısa süreli yüksek emisyonlu, tahmin edilmesi zor ve genellikle zaman içinde kesintili olan olayları içerir. Mantıken tahmin edilebileceği gibi, bu olaylardan kaynaklanan emisyonları sınırlamak (imkansız değilse bile) zordur.

Başlıca hava ve gaz kirleticiler nelerdir?

Birkaç maddenin hava kalitesi üzerinde olumsuz etkileri olabilir, ancak genellikle en yüksek emisyon hacimlerine sahip bileşikleri ve dolayısıyla hava kirliliği üzerindeki baskın etkiyi dikkate alıyoruz. En iyi bilinenleri:

• karbon oksitler (CO ve CO2)
• nitrojen oksitler (genellikle NOx olarak anılır)
• kükürt oksitler (genellikle SOx olarak anılır)
• partikül toz (veya partikül madde)
• uçucu organik bileşikler (VOC’ler)

Hava kirliliğine ne sebep olur?

Yukarıda açıklanan maddeler, insan kaynaklı faaliyetlerle değişen derecelerde yayılır ve çoğunlukla arzu edilen işlemlerin yan ürünleridir. Etkileri, sera etkisi, asit yağmuru ve hastalığın yayılması dahil olmak üzere ekosistem için çeşitli sonuçlara sahip olabilir.

Kirletici emisyonlardan sorumlu süreçlere daha yakından baktığımızda, esasen tüm oksitlerin (karbon, kükürt veya nitrojen) yanma proseslerinden kaynaklandığını ve bunların oluşumunun karbon, kükürt veya nitrojen bileşiklerinin varlığı (veya yokluğu) tarafından uygun basınç ve sıcaklık koşullarında kontrol edildiğini görürüz.

Yanma, yüksek karbonlu bir yakıt kullandığında, nitrojen veya kükürt eşdeğerlerine kıyasla daha yüksek seviyelerde karbon oksit üretir ve tersine, yanma yüksek nitrojen akımları kullandığında, daha yüksek seviyelerde NOx üretir. Nitrojen ve kükürt oksitlerin biyosferin dengesine yönelik oluşturduğu büyük tehlike göz önüne alındığında, zamanla emisyonları konusunda giderek daha sıkı düzenlemeler getirildi ve nitrojen veya kükürt bileşiklerini atmosfere salınmadan önce onları üreten süreçlerden uzaklaştırmaya yardımcı olacak tesis çözümleri geliştirildi.

Havanın kirli olup olmadığını nasıl anlarsınız?

Hava kalitesinin bilimsel bir değerlendirmesi, ölçümün yapıldığı yerde geçerli olan teknik düzenlemeler tarafından tanımlanan kriterlere ve yönergelere göre gerçekleştirilen, içindeki çeşitli kirleticilerin konsantrasyonlarının ölçülmesine dayanmalıdır.

Hava kalitesi indeksinin değerlendirilmesi için temel unsurlar şunlardır:

• Partikül madde ( PM 2.5 ve PM10)
• ozon (O3)
• nitrojen dioksit (NO2)
• kükürt dioksit (SO 2)
• karbon monoksit (CO)

Dünya Sağlık Örgütü, dünya çapında yüzden fazla tıbbi ve bilimsel topluluk tarafından geliştirilen hava kalitesi yönergelerini altı ana kirletici için hedef seviyeleri belirlemek üzere güncelledi: PM2.5, PM10, ozon, nitrojen dioksit, kükürt dioksit ve karbon monoksit.

Yeni DSÖ yönergeleri, insan sağlığını korumak için gerekli hava kalitesi seviyelerini belirler ve sağlık sorunlarına neden olabilecek kirletici seviyelerine halkın maruz kalmasını değerlendirmek için rehberlik eder. Hava kirliliğinin olumsuz sağlık etkilerini gösteren çalışmaların niceliği ve kalitesi son 15 yılda arttı. Bu nedenle, toplanan verilerin kapsamlı bir incelemesinden sonra, güncellenen hava kalitesi kılavuz değerleri (AQG’ler) 15 yıl önce önerilenlerden daha düşüktür. Özellikle:

• yıllık ortalama ince partikül madde (PM2.5) 10’dan 5 g/m3’e düşer
• yıllık ortalama solunabilir partikül madde (PM10) 20 – 15 g/m3
• nitrojen dioksit (NO2) 40’tan 10 g/m3’e önemli ölçüde düşer
• Karbon monoksit (CO) için günlük 4 g/m3 sınırı önerilir.

Belge ayrıca, hedef değerleri belirlemek için yeterli niceliksel verinin bulunmadığı temel karbon, çok ince parçacıklar ve toz ve kum fırtınaları gibi belirli parçacıklı madde türlerini yönetmeye yönelik iyi kalite uygulamalarına yönelik tavsiyeler sağlar.

Ülkeden ülkeye değişiklik gösterdiğinden ve genellikle uygulanan teknolojiler, emisyon limitleri ve daha fazlası açısından büyük farklılıklar gösterdiğinden, ülkenizde yürürlükte olan mevzuat hakkında bilgi sahibi olmanız akıllıca bir fikirdir.

Küresel hava kirliliği: Gerçek zamanlı hava kalitesi endeksi

Hava kalitesi izleme istasyonlarından alınan verilere, bölgemizin yakın ve uzak diğerlerinden farklı olup olmadığını ve nasıl olduğunu öğrenmek için gerçek zamanlı olarak kolayca erişilebilir. Örneğin,  Dünya Hava Kalitesi Endeksi, kapsamlı bir hava kirliliği haritası oluşturmak için dünya çapında 10.000’den fazla istasyondan alınan gerçek zamanlı verileri kullanır. Harita, partikül madde (PM2.5 ve PM10), ozon, azot dioksit, kükürt dioksit ve karbon monoksit emisyonlarının ölçümlerine dayanan hava kalitesi endeksinin hesaplanmasıyla başlar.

Hava kirliliğinin sonuçları nelerdir? Çevresel etkileri nelerdir? Hava kirliliği sağlığı nasıl etkiler?

‘Sonuçlar’ konusunda yazılabilecek çok şey var, kesinlikle kirletici türüne ve havada tespit edilen konsantrasyonlara bağlı olarak farklı etki türleri tanımlanabilir. Bu içeriğin amaçları doğrultusunda, kendimizi şunlardan bahsetmekle sınırlayacağız:

İklim etkileri: sera etkisi

‘Sera etkisi’ olarak bilinen fenomen, atmosferdeki moleküllerin şeffaf olma, yani güneş ışınımını iletme yeteneğine dayanmaktadır.

Güneş radyasyonu gerçeğinde ortaya çıkan sorun , atmosferden geçtikten sonra, yere doğru yansımasında radyasyonun yalnızca bir kısmını adsorbe eder,  ancak atmosferdeki moleküller,  ‘dışa doğru’ yolculukta yaptıklarının aksine,  davranışlarını değiştirirler ve artık radyasyonun geri gelen kısmına karşı şeffaf değildirler.

Sonuç olarak, geri dönen güneş radyasyonu atmosferdeki moleküller tarafından emilir ve onu her yöne geri göndererek enerji içeriğini ve dolayısıyla sıcaklığını arttırır.

Karbondioksit (CO2) bu davranıştan sorumlu gazlardan biridir. NOx veya metan gibi bileşiklerin güneş ışınımını karbon dioksitten çok daha fazla soğurma ve yeniden yayma yeteneğine sahip olduğu vurgulanmalıdır, ancak yine de bahsedilen bileşenlerere kıyasla , farklı konsantrasyonları ve dolayısıyla atmosferdeki çok daha fazla CO2 miktarını dikkate almak önemlidir.

Küresel ekosistem üzerindeki etkiler

Atmosferdeki kimyasal kirleticilerin varlığı, hayvanların ve bitkilerin sağlığını etkileyerek dünya ekosisteminin dengesini bozabilir.

Atmosferdeki nitrojen ve kükürt oksitlerin varlığı, yağışın pH değerinde düşüşe neden olabilir, bu nedenle buna ‘asit yağmuru’ denir ve bitki örtüsü ile deniz yaşamına önemli zararlar verebilir.

Havadaki artan karbondioksit konsantrasyonu aynı zamanda okyanusların asitleşmesine neden olur, bu da deniz topluluklarını değiştirebilir ve kıyı sularındaki oksijen miktarını azaltarak deniz yaşamını engelleyebilir.

Sağlık etkileri: hastalıkların yayılması

Hava kirliliğinin olumsuz etkileri geniş çapta belgelenmiştir ve astım, kardiyovasküler hastalıklar ve zihinsel sağlık sorunları gibi solunum problemlerini içerir.

Dünya Sağlık Örgütü (WHO) tahminlerine göre, her yıl dünya çapında yaklaşık 7 milyon erken ölümden hava kirliliği sorumludur. Bu erken ölümlerin başlıca nedeni kardiyovasküler hastalıklar, akciğer kanseri ve diğer solunum yolu hastalıklarıdır.

Araştırmalar, hava kirliliğine uzun süre maruz kalmanın aynı zamanda bunama, depresyon gibi zihinsel problemler ve diğer nörolojik bozukluklar riskini artırabileceğini gösteriyor. Ayrıca, öğrencilerin bilişsel performansını da etkileyebilir ve genel popülasyonda gecelik ortalama uyku saatlerini azaltabilir.

Uçucu organik bileşikler (VOC’ler) ve ince tozlar, özellikle solunum koşulları olmak üzere hastalıkların gelişmesinden sorumlu olabilir ve birçok VOC’de olduğu gibi ciddi vakalarda kanserojen olabilir.

Ayrıca Covid-19 pandemisi döneminde yüksek partikül konsantrasyonları ile virüsün yayılması arasında bir ilişkiden şüphelenildi ancak bu konuda henüz yeterince kapsamlı çalışmalar yapılmadı.

Hava kirliliği nasıl azaltılabilir?

Hava kirliliğinin azaltılmasına kişisel olarak nasıl katkıda bulunabilirim?

Dünya Sağlık Örgütü’ne (WHO) göre, her birimizin hava kirliliğiyle mücadeleye yardımcı olabileceği on yol var:

Yoğun saatlerde araba kullanmam, işe yürüyerek giderim, atıklarımı kompost yaparım, çöplerimi geri dönüştürürüm, atıklarımı yakmam, evimi beslemek için yenilenebilir enerji kullanırım, hava kirliliği seviyelerini her gün kontrol ederim, ışıkları ve kullanılmayan elektronik ve elektrikli cihazları kapatırım. Kirlilik kontrolü, üretim süreçlerinden kaynaklanan emisyonların ulusal mevzuat tarafından belirlenen sınırlara uymasını sağlamak için zorunlu olarak daha karmaşık sistemler benimsemesi gereken imalat sanayileri için açıkça daha karmaşıktır.

Bu durumda tek çözüm, arıtılacak kirleticilerin türüne, arıtılacak hava hacimlerine ve uyulması gereken sınır konsantrasyonlarına göre farklılık gösteren uygun teknolojilerle donatılmış kirletici azaltma tesislerinin kurulmasıdır.

Endüstriyel hava kirliliğinin azaltılması

Endüstriyel hava kirliliğini azaltmada etkili olan çok sayıda azaltma teknolojisi vardır. Filtrasyon, arıtma ve azaltma tesisleri, çok çeşitli endüstriyel süreçlerin yan ürünleri olarak üretilen ana hava kirleticilerin konsantrasyonlarını azaltmak için kullanılan özel bir ekipman kategorisidir.

Hava kirletici azaltma tesisleri

HAVA ARITMA VE EMİSYON AZALTMA SİSTEMLERİ

Hava arıtma sistemleri, endüstriyel faaliyetlerin neden olduğu çevresel etkiyi azaltan, daha fazla sürdürülebilirlik sağlayan ve insan sağlığına yönelik riskleri azaltan teknolojik cihazlardır. En yaygın sistemlerden biri, havadaki katı parçacıkları yakalamak için bir filtreleme sistemi kullanan toz toplayıcıdır. Bu tür bir cihaz, özellikle madencilik endüstrileri gibi büyük miktarda toz üreten endüstriyel faaliyetlerde kullanışlıdır.

Diğer bir hava arıtma sistemi türü, endüstriyel faaliyetlerden kaynaklanan zehirli gazları ortadan kaldıran duman toplayıcıdır. Bu cihazlar, zararlı gazları ayırmak ve nötralize etmek için yakma, kimyasal absorpsiyon veya kataliz gibi farklı teknikler kullanır.

Toz ve duman toplayıcılara ek olarak, yıkayıcılar, aktif karbon filtreler, oksidasyon sistemleri ve solvent geri kazanımı gibi başka tipte hava arıtma sistemleri de vardır. Bu cihazların her birinin endüstrinin ihtiyaçlarına bağlı olarak özel uygulamaları vardır. Aşağıda;  endüstrideki en popüler teknolojiler bulunmaktadır.

KİRLETİCİ TÜRÜ	AZALTMA TEKNOLOJİSİ	NOTLAR
Toz	Toz giderme sistemleri	Malzeme nemlendirme veya su nebülizasyon sistemleri, böylece suyun etkisiyle aşağı çekilen toz parçacıkları hava akımları tarafından taşınamaz veya kaldırılamaz.
İnce toz	Tozsuzlaştırma sistemleri	Genellikle toz yüklü gazları yakalayan torba filtreler veya kartuş filtreler.
NOx – Azot oksitler	SCR cihazları (Seçici katalitik redüksiyon)	Seçici Katalitik İndirgeme (kısaca SCR), egzoz gazlarındaki NOx’in azaltılması için kimyasal bir işlemdir. SCR cihazları hem endüstriyel yanmada hem de mobil uygulamaların (motorlu taşıtlar gibi) içten yanmalı motorlarında kullanılmaktadır..
SOx – Sülfür oksitler	Islak azaltma (Yıkayıcı )	Yıkayıcılar, kirleticilerin, tipik olarak suda çözünür olanların giderilmesini sağlamak için çeşitli türlerde sıvılar kullanan saflaştırma teknolojileridir.
COV – Uçucu Organik Bileşikler	Termal oksidasyon veya solvent geri kazanım sistemleri	Arıtılacak uçucu organik bileşiklere bağlı olarak, termal oksidasyon teknolojisi (yakma) veya çözücünün proseste yeniden kullanılmasına izin veren geri kazanım teknolojisi seçilir.
CO -Karbon Monoksit	Termal oksidasyon	Termal işlem, yüksek sıcaklıkta oksidasyon yoluyla, zararlı bileşenleri zararsız maddelere dönüştürmeyi amaçlar: karbondioksit (CO2) ve su buharı (H2O).

Hava kirletici geri kazanım tesisleri

“Sıfır atık” tesisleri olarak adlandırılan hava kirletici geri kazanım tesisleri, temel prensibi kaynakların geri dönüştürülmesi ve yeniden kullanılması olan döngüsel ekonomiye dayalı bir üretim modelinin parçasıdır; ‘kaynaklar’, atmosfere salındıktan sonra kirleticilerdir.

Hava kirleticilerin geri kazanılmasına yönelik ana teknolojiler, kirleticiyi hava akımından ayıran ve daha sonra aynı veya diğer döngülerde kullanılmak üzere geri kazanan çözümlere dayanmaktadır.

Tipik bir örnek, solvent geri kazanım tesisleridir (çözücülerin tümü, daha önce bahsedilen uçucu organik bileşikler ailesinin üyeleridir), bu ürünleri yoğun bir şekilde tüketen şirketlerin önemli maliyet tasarrufları ve çevresel etkide büyük bir azalma ile bunların büyük bir bölümünü geri kazanmalarına olanak tanır.

Solvent geri kazanımı alanında, kirleticinin özelliklerine bağlı olarak iki tip ekipman mevcuttur. Buharla veya inert gazla solvent geri kazanımı arasındaki seçim, özellikle solventin sudaki çözünürlük derecesine bağlıdır.

Enerji tasarruflu tesisler

Tüm enerji üretim teknolojilerinin ekolojik bir maliyeti olduğundan, enerji tasarrufu doğası gereği hava kirliliğini azaltmanın bir yoludur.

Bunu doğrulamak için, onlarca yıldır en önemli şirketler, üretim döngüsünden termal enerjinin geri kazanılması ve yeniden kullanılması için büyük meblağlar yatırıyorlar.

Pazar, endüstriyel tesis mühendisliği alanında çok çeşitli teknolojik çözümler geliştirmiştir: kapalı devreler, geri buhar, termal yağ ısıtma sistemleri, buhar üretimi ve hava ısıtma, trijenerasyon ve diğerleri.

Tüm bu çözümler, temel olarak, belirli bir endüstriyel prosesin yan ürünleri olarak ortaya çıkan ısıyı (veya frigorileri) başka bir proses lehine kullanmayı amaçlar.