Hava Kirliliğinin Kimyasal Kaynakları ve İzlenmesi
Havanın Kimyasal Kompozisyonu ve Kirlilik Tanımı
Atmosfer; azot (%78), oksijen (%21), argon ve eser miktarda diğer gazlardan oluşur. Bu doğal denge, insan faaliyetleri sonucu atmosfere salınan yabancı kimyasal maddeler nedeniyle bozulabilir. Hava kirliliği, bu maddelerin canlı sağlığı, ekosistem dengesi ve iklim üzerinde olumsuz etkiler oluşturacak düzeyde birikmesiyle oluşur. Çevre kimyası bu kirleticilerin kimyasal yapılarını, kaynaklarını ve atmosferdeki dönüşüm süreçlerini inceler.
Temel Kimyasal Kirleticiler ve Kaynakları
1. Karbon Monoksit (CO)
- Kaynak: Eksik yanma (özellikle motorlu araçlar, kömür sobaları)
- Kimyasal Etki: Oksijen taşınmasını engelleyerek hücresel hipoksiye neden olur.
2. Azot Oksitler (NO, NO₂)
- Kaynak: Motorlu taşıtlar, termik santraller, tarımsal gübre kullanımı
- Kimyasal Etki: Asit yağmurlarına ve troposferik ozon oluşumuna neden olur.
3. Kükürt Dioksit (SO₂)
- Kaynak: Fosil yakıtlar, metalurjik prosesler
- Kimyasal Etki: Solunum yolu tahrişi, asidik çökelme, bitki zararı
4. Uçucu Organik Bileşikler (VOC’ler)
- Kaynak: Boyalar, solventler, benzin buharı, endüstriyel emisyonlar
- Kimyasal Etki: Fotokimyasal duman (smog) ve ozon oluşumuna katkı sağlar.
5. Ozon (O₃) – Troposferik
- Kaynak: VOC’ler ve NOx’lerin güneş ışığıyla fotokimyasal reaksiyonu
- Kimyasal Etki: Akciğer hasarı, bitki gelişimini engelleme
6. Partikül Madde (PM10, PM2.5)
- Kaynak: İnşaat, trafik, sanayi tesisleri, doğal kaynaklar (pollen, toz)
- Kimyasal Etki: Akciğer penetrasyonu, kardiyopulmoner hastalık riski
Hava Kirleticilerinin Atmosferdeki Kimyasal Dönüşümleri
- Fotokimyasal Reaksiyonlar: Güneş ışığı ile VOC’ler ve NOx birleşerek ozon ve sekonder kirleticileri oluşturur.
- Asit Yağmurları: SO₂ ve NOx, su buharıyla birleşip sülfürik ve nitrik asit oluşturur.
- Sekonder Partikül Oluşumu: Gaz fazındaki kirleticiler, atmosferde tepkimeye girerek yeni partikül fazlar oluşturur.
Hava Kalitesi İzleme Yöntemleri
1. Gaz Analiz Cihazları
- Elektrokimyasal Sensörler: CO, NO₂ gibi gazları düşük konsantrasyonlarda saptar.
- NDIR (Kızılötesi) Spektroskopi: CO₂, CH₄ gibi gazlar için kullanılır.
- UV Spektroskopi: O₃ ve SO₂ ölçümünde etkilidir.
2. Partikül Ölçüm Sistemleri
- Gravimetrik Yöntemler: Filtrede toplanan partiküllerin tartımı.
- Optik Sayaçlar: PM konsantrasyonunu lazer ışınıyla belirler.
3. Uzaktan Algılama Teknikleri
- LIDAR (Işık Tespiti ve Menzil Belirleme): Kirleticilerin dağılım profilini üç boyutlu olarak izler.
- Satellit Verileri: Geniş çaplı ozon, NO₂ ve aerosoller hakkında bilgi sunar.
4. Biyogöstergeler
- Likenler ve bazı bitki türleri hava kalitesine duyarlı oldukları için biyolojik izleme yöntemlerinde kullanılır.
Hava Kalitesi Standartları ve Regülasyonlar
- Dünya Sağlık Örgütü (WHO): Sağlık temelli limit değerler belirler.
- EPA (ABD Çevre Koruma Ajansı): Ulusal Hava Kalitesi Standartları (NAAQS) uygular.
- AB Direktifleri: PM, SO₂, NO₂ gibi parametreler için bölgesel izleme ve iyileştirme zorunluluğu getirir.
Özetle
Hava kirliliği; yalnızca fiziksel bir sorun değil, ciddi kimyasal reaksiyonlar içeren dinamik bir çevre problemidir. Kimyasal kaynakların ve atmosferdeki dönüşüm mekanizmalarının anlaşılması, kirleticilerin etkili biçimde izlenmesini ve önlenmesini sağlar. Çevre kimyası bu bağlamda, sürdürülebilir hava kalitesinin bilimsel temellerini inşa eden stratejik bir disiplindir.
Anahtar Kelimeler: hava kirliliği, kimyasal kirleticiler, azot oksitler, uçucu organik bileşikler, partikül madde, fotokimyasal smog, ozon, hava kalitesi ölçümü, çevre kimyası, izleme teknikleri