OZON OLUŞUMU,ETKİLERİ ÖLÇÜM TEKNİKLERİ

1. HAVA KİRLİLİĞİ ÖLÇÜM TEKNİKLERİSALİH ÖZEROL 0401.12061HUSEYİN CİLAN 0401.12021VOLKAN ŞAHİN 0401.12022 İlkcan ÇELİK 0401.12067FATİH ÖZMET G 0301.12014M. ABDULLAH ÜLKER G 0301.12015 12,12,2007

2. OZON OLUŞUMU,ETKİLERİ ÖLÇÜM TEKNİKLERİ

3. OZON NEDİR VE ATMOSFERDE NASIL OLUŞUR?a) Ozon (O3), üç tane oksijen atomunun (O) birleşmesiyle oluşmaktadır. Atmosferde bulunan Azot (N), Oksijen (O2) ve Karbondioksit (CO2)gibi temel gazlara göre oldukça düşük oranda bulunan ozon, iklimi etkilemekte ve yeryüzündeki canlıların korunmasında önemli rol oynamaktadır.b) Güneşten gelen yüksek enerjili ultraviole radyasyonunun etkisiyle atmosferde oksijen molekülü (O2) parçalanarak, serbest oksijen atomu (O) haline dönüşmektedir. Daha sonra bu serbest haldeki oksijen atomları (O) yine ultraviole radyasyonunun etkisiyle oksijen molekülüyle (O2) birleşerek ozon molekülünü (O3) oluşturmaktadırlar. Yüksek enerjili ultraviole radyasyonu (UV) ozonun hem oluşumunda, hem de parçalanmasında tek başına etken bir rol oynamaktadır.

4. Yer yüzeyindeki canlılar için büyük bir tehlike oluşturan Ultraviole-B (UV-B) ışınlarının tamamına yakını stratosfer tabakasındaki ozon tarafından absorbe edilir. Bu işlem;O3 + hg ———> O2+ O (1)reaksiyonu ile olmaktadır.(Burada h: Plank sabiti, g : UV-B ışınlarının frekansıdır.)Bu reaksiyon sonucu oluşan serbest oksijen;O2 + O + M ———> O3 + M (2)reaksiyonu sonucu oksijen molekülü ile birleşerek tekrar ozonu oluşturmaktadır. (M, reaksiyon esnasında açığa çıkan enerjiyi taşıyan üçüncü bir moleküldür.)

6. OZON ATMOSFERDE NEREDE VE NE ŞEKİLDE BULUNUR?Ozon, atmosferde en yoğun olarak troposfer ve stratosfer tabakaları olmak üzere iki ayrı tabakada ve ayrı şekilde bulunmaktadır.Bunlardan ilki, stratosfer tabakası içerisinde, yerden yaklaşık 10-50 km’ler arasında doğal olarak bulunan ve atmosferdeki toplam ozonun % 90’ını oluşturan stratosferik ozondur. Güneşten gelen zararlı ultraviole radyasyonunu emmesi (tutması) nedeniyle hayati önem taşır ve İYİ HUYLU OZON olarak isimlendirilir. İkincisi ise; yerden yaklaşık 10-15 km’ler arasında bulunan, atmosferdeki toplam ozonun % 10’unu oluşturan ve insan kaynaklı olan troposferik ozondur (Endüsriyel atıklar, egzoz gazı vb). Özellikle, Azot Oksit (NOx) türevlerinin güneş ışığı ile tepkimeye girmesi sonucu ortaya çıkmaktadır.

7. OZON TABAKASI KALINLIĞI NE KADARDIR?Atmosferde, stratosfer tabakası içerisinde, yerden yaklaşık 19 ile 23. km’ler arasında bulunan ve maksimum olarak da 10 ppm ozon yoğunluğuna sahip olan katmana ozon tabakası denilmektedir. Ozon tabakasının kalınlığı ise, normal atmosfer basınç ve sıcaklığına indirilerek hesaplandığında, 0.3 cm = 3 mm = 300 Dobson Birimi olarak bulunmuştur. Burada; 1 Dobson Birimi = 10-3 atm.cm = 0.01 mm’dir.300 DU = 8.07 x1022 molekül / m2 1 Dobson Birimi; ozon hacminin yaklaşık milyarda bir kısmının, ortalama atmosferik konsantrasyonunu ifade eder.Atmosferde bulunan Azot (N)-%78, Oksijen (O2)-%21 ve Karbondioksit (CO2)-%1 gibi temel gazlara göre oldukça düşük oranda bulunan ozon, iklimi etkilemekte ve yeryüzündeki canlıların korunmasında önemli rol oynamaktadır.

8. OZONUN İNSAN SAĞLIĞINA ETKİSİ

9. Faydalı Ozon: Ozon doğal olarak, atmosferin üst tabakasında oluşur ve koruyucu bir tabaka olarak atmosferigüneşin zararlı ultraviyole ışınlarından korur. Zararlı ozon: Yeryüzeyine yakın seviyede; motorlu taşıt araçları, termik santraller, endüstriyel kazanlar, rafineriler, kimyasal fabrikalardan atmosfere verilen kirleticiler, güneş ışınlarının mevcudiyetinde kimyasal olarak reaksiyona girerek ozonu oluşturur. Yer seviyesindeki ozon zararlı bir kirleticidir. Ozon kirliliği, özellikle yaz mevsimindegüneşli havalarda ve yüksek sıcaklıkta oluşur. • .

10. OZONONUN NEDEN OLDUĞU HASTALIKLAR Solunum yoluyla vücuda girerek yumuşak dokuları tahrip eder Ozonun karaciğer ve akciğer hastalıklarına neden olur Gözde sulanma ve katarakta nedne olur. Nezle, grip, astım ve bronşite neden olur.

11. Ozonun hava kalite indeksine HKI (AQI) bakarak, insan sağlığına etkisini inceleyelim. • HKİ’nin amacı, yaşadığımız bölgedeki hava kalitesi ile sağlığımızı ilişkilendirmemiz için yardımcı olmaktır.

14. OZON TABAKSININ İNCELMESİ . Atmosfer bölgesindeki ozonun özelliği; tüm canlı varlıkları, doğal kaynakları ve tarımsal ürünleri olumsuz yönde etkileyen ultraviole (UV) ışınlarını absorbe etmesidir. Ozon yoğunluğunun ultraviole ışınlarını tutma görevini yapamayacak kadar azalması, "ozon tabakasının delinmesi" olarak adlandırılmaktadır

15. Ozon Tabakasına Zarar Veren Kimyasallar • Kloroflorokarbonlar (CFC’ler), genel olarak klima sistemlerinde, buzdolaplarında köpük üretiminde (örneğin yataklar için) kullanılır.

16. •Halonlar, yangın söndürme cihazlarında kullanılır. • •Metil bromid, tarımda böcek ilacı olarak kullanılır • Modern cihazlar ozon tabakasındaki incelmeyi belirleyebilmektedir. Ölçümler Güney Kutbundaki (Antartika) incelmenin Kuzey Kutbuna göre daha büyük olduğunu göstermiştir. Ozon tabakasındaki bu incelme bir şey yapılmazsa daha da büyüyecektir.

18. ULTRAVİYOLE(UV) IŞINLARI Güneş radyasyonu veya ışınlarını gönderir. Bu ışınlardan bazıları Ultraviyole ışınları olarak adlandırılır. UV ışınlarını; Aynı karakteristiklere sahip olmadıkları ve canlılar üzerindeki etkilerinin farklı olması sebebiyle UV-A, UV-B ve UV-C olmak üzere üç kategoriye ayırmışlardır. •UV-A: En yaygın ve sağlığımız için en az tehlikeli olan ışınlardır. Ozon tabakası bu ışınların geçmesine izin verir UV-B: Oldukça tehlikelidir. Bu ışınların büyük bir kısmı, bizlere ulaşmaması için ozon tabakası tarafından engellenir. •UV-C: Sağlık için en tehlikeli ışınlardır. Ozon tabakası bu ışınların bizlere ulaşmasını önler.

20. UV IŞINLARININ SAĞLIK ETKİSİ UV’nin ilk etkileri arasında güneş yanığı, bronzlaşma, hiperplazi, immunosupresyon, D vitamini sentezi ve fotoonikoliz bulunmaktadır. Güneş yanığı iltihaplanması, ultraviyole ışınlarının ilk ve en bilinen ani deri tepkisid UV’nin bir diğer etkisi de hücrelerin anormal çoğalmasıdır,

21. ALINABİLECEK ÖNLEMLER . Güneş ışınlarının daha dik geldiği gün ortasında güneşe mümkün olduğunca az maruz kalmaya (10-16 saatleri arasında) çalışmak en basit önlemlerdendir. Bununla birlikte; Cilt koruma faktörü 15 veya daha fazla olan ve vücudun güneşe maruz kalan yerlerine güneş koruyucuları kullanmak, Vücudu örten elbiseler giymek ve yüze gölge yapan şapka gibi aksesuarlar kullanmak Güneş lambaları ve bronzlaşma salonlarından sakınmak, Bilhassa çocukları aşırı güneşlenmekten korumak için en güçlü güneş ışığının geldiği öğle vaktinde güneşten uzak tutmak herkes tarafından alınabilecek önlemlerdir

22. OZONUN BİTKİLERE ETKİSİ . Bitkiler gelişme ve büyümelerini devam ettirebilmek için fotosentez yaparlar. Bitki fotosentez esnasında stomalarını açar ve CO alır, bu esnada gözeneklerden içeriye ozon (O ) girişi de olur. Stomalar ozondan korunmak için kapanırlar ve bu kapanma fotosentezin durmasına veya yavaşlamasına sebep olur. Ozon oksidasyon sonucu bileşimleri etkiler, mitokondride enerji üretimini engeller, bitki büyümesini yavaşlatır. Ozon aynı zamanda bitkide çiçeklerin ve meyvelerin azalmasına, suyun verimli kullanılmasının engellenmesine sebep olur. Yapraklarda ozon zararı ile beneklenme, su lekeleri, sararma, erken yaşlanma vedökülme görülür.

24. OZON GAZI HANGİ AMAÇLARLA KULLANILABİLİR ? • Ozon son derece yüksek oksidasyon kapasitesine sahip bir gaz olduğundan, dezenfeksiyon ve organik/inorganik maddelerin giderimi amacıyla kullanılabilir. • İçme suyu şişeleme tesislerinde dolum suyunun veya çalkalama suyunun ozonlanması • Organik madde giderimi (atıksularda KOİ oksidasyonu) • Demir-Mangan oksidasyonu (ozonlama + filtrasyon ile sudan uzaklaştırma • Nitrit’in Nitrat’a oksidasyonu • Siyanür, Fenol, Azotoksitler, Pestisidler, Klorlu Hidrokarbonlar gibi zehirli maddelerin oksidasyonu • Atıksularda renk giderimi (özellikle tekstil atıksuları) • Virüslerin yok edilmesinde kullanılır(klor yerine) • Atıksuların biyolojik arıtılabilirliğinin optimizasyonu (BOİ/KOİ oranının yükseltilmesi)

25. Koku giderimi (havadaki koku oluşturan organiklerin oksidasyonu) • Soğutma kulelerinde Biyosid yerine ozon dozlanması • Gıda, meşrubat v.b. sanayilerde üretim hatlarının temizliğinde CIP kimyasalları yerine ozonlu su kullanılması • Yüzme havuzları sirkülasyon suyunda ozonlama (ozonlama + düşük doz klor) • Balık üreten kuluçkahanelerde ozon kullanımı (özellikle kapalı devre sistemler) • Kağıt sanayiinde ağartma amacıyla klor/klordioksit yerine ozon kullanımı • Soğuk hava depolarında sebze ve meyvelerin ömrünü uzatmak için ortam havasının ozonlanması

26. Viyana sözleşmesi • 6 Haziran 1990 • Ozon tabakasındaki değişikliğin potansiyel olarak insan sağlığı ve çevre üzerinde zararlı bir etkisi bulunduğunun bilincinde olarak, • Birleşmiş Milletler İnsan ve Çevresi Konferansı Beyannamesi'nin ilgili hükümlerini ve özellikle de, "Devletler, Birleşmiş Milletler Ana Sözleşmesi ve uluslararası hukuk ilkeleri uyarınca kendi çevre politikalarına uygun olarak kendi kaynaklarını hükümran şekilde kullanma hakkını ve kendi kontrolları ya da yetki alanları içindeki faaliyetlerin, diğer Devletlerin veya ulusal yetki alanlarının sınırları dışındaki sahaların çevrelerine zarar vermemesini temin etme sorumluluğunu haizdirler" ibaresini taşıyan 21 sayılı ilkedir

27. OZON ÖLÇÜMÜNDE KULLANILAN YÖNTEM VE CİHAZLAR

28. OZON HANGİ YÖNTEMLERLE VE NE ŞEKİLDEÖLÇÜLÜR1839 yılında C. F. Schönben tarafından Ozonun keşfedilmesinden sonra, 1860 yılından itibaren birçok yerde Yüzey Ozon Ölçümüne başlandı. 1913 yılında Ultraviole ölçümlerinden ozonun en fazla Stratosfer tabakası içinde olduğunun belirlenmesinden sonra, 1934 yılından itibaren de 20 Km civarındaki maksimum ozon konsantrasyonunun Balonlu ölçüm cihazları ile ölçümüne başlandı. Günümüzde ise Dünya Meteoroloji Teşkilatı (WMO)’ nın öncülüğünde birçok ülkede, farklı yöntem ve cihazlar kullanılarak yapılmaktadır.

29. Bunlardan başlıcalar : UV FOTOMETRİK YÖNTEM KİMYASAL IŞIMA YÖNTEMİ ABSORBSİYONMETRİ KULONMETRİ

30. Ultraviyole Fotometrik Yöntem Uv absorbsiyonu ölçüm tekniği; belirli dalga boyundaki UV ışınının ozon (O3) tarafından absorblanması esasına dayanır. Analiz modunda filtrelenmiş olan hava numunesi, 2 kanala ayrılır. Bunlardan biri, hava numunesi içindeki ozonu uzaklaştıran katalitik deozonizer ünitesinden geçirilerek, referans hücreye gönderilir. Diğeri ise, doğrudan numune hücresine verilir. Aynı anda numune ve referans gaz ayrı ayrı ölçülür.

31. Numune detektörü içinde, düşük basınçlı civa lambasından alınan 254 nm dalga boyundaki UV ışığı ölçüm hücresine gönderilir. Absorbans, fotomultipler ve elektriksel sinyal sağlayan elektronikler tarafından ölçülür. Aynı işlem referans hücreye de uygulanır, numune detektörü ile referans detektör çıkışlarındaki fark; ozon tarafından absorblanan UV ışınıdır. Cihaz, internal ozon jeneratörü ile kalibre edilir. Ozon jeneratörü konsantrasyonu,   potasyum iyodür (KI) yöntemi ile belirlenir.

33. Kimyasal Işıma (Chemiluminescence) Yöntemi Atmosferik O3 konsantrasyonu, O3 ile etilenin reaksiyonu sonucunda oluşan ışığın şiddetinin fotometrik olarak sürekli ölçülmesi esasına dayanır. Bu ölçümden elde edilen akım yükseltilerek rekorder gibi uygun bir veri kayıt sistemine kaydedilir. Cihazlar, dinamik O3 standartları kullanılarak kalibre edilir. Ticari cihazlar, partiküler filtre, cam reaksiyon hücresi, fotomultiplier tüp ve vakum pompası içerir

35. Absorbsiyonmetri Bu yöntem, çevre havası içinde bulunan toplam yükseltgeyici konsantrasyonunu, absorblama çözeltisi (nötral potasyum iyodür çözeltisi) kullanarak, ölçer. Çevre havası ve absorblama çözeltisi sabit akış hızında birbiriyle temas eder, açığa çıkan iyodun absorbansı ölçülebilir ve toplam yükseltgeyici konsantrasyonu tayin

36. edilebilir.Bu analizör, filtre, tutucu, akış ölçer, gaz absorbsiyon ünitesi, çevre havası emiş pompası, absorbsiyon filtresi, absorbsiyon çözeltisi temin pompası, absorbsiyon çözelti tankı, absorbans ölçüm ünitesi, sinyal güçlendirici, kaydedici gibi birimlerden oluşur.

38. Kulonmetri Bu yöntem, örneklem havası içindeki toplam yükseltgen madde konsantrasyonunu sürekli ölçer. Ölçümde kulonmetre, nötral potasyum iyodür çözeltisini absorblama çözeltisi olarak kullanır. Örneklem havası ve absorbans çözeltisi, sabit akış hızında karıştıkları zaman; absorblama çözeltisi içindeki iyot toplam yükseltgen konsantrasyonu ile orantılıdır. .

39. Bu absorblama çözeltisi içindeki serbest kalan iyot elektrolitik olarak indirgenir ve örneklem havası içindeki toplam yükseltgen madde Konsantrasyonu, kazanılan kulondan elde edilebilir

40. ÖLÇÜM YERLERİNİN SEÇİMİ VE ÖLÇME NOKTALARININ BELİRLENMESİ

41. Şehir içi bölgelerde hava kalitesi seviyesinin belirlenmesi için uzun süreli ve kapsamlı çalışmaların yapılması gereklidir.Bacadan ve egzozdan atılan kirleticilerin atmosferde dağılımını, topoğrafik ve meteorolojik faktörler etkiler. Kirletici türleri ise bölgedeki kaynak tiplerine göre değişmektedir.Bu nedenden dolayı diğer istasyonlardan elde edilen verilerin karşılaştırılıp ve mukayese edilebilir olması gerekmektedir.

42. Ölçüm yerlerinden elde edilen değerlerin bölgelerarası farkı da yansıtması istenir. Dolayısıyla yoğun, az yoğun ve yoğun olmayan kirlenmeye maruz kalan bölgeler, önceden tek tek etüt edilmelidir. Ölçümlerle, nokta (sanayi), alan (konutlar) ve mobil (taşıtlar) kaynaklarının her birinin veya hepsinin tüm bölgenin, hava kalitesi seviyesi üzerine etkisi tespit edilmelidir.Bu tür çalışmalarda, bölgede mevcut kirlenme kaynakları yanında, şehir dışından taşınan background kirletici konsantrasyonları da tespit edilebilmelidir ki; böylece şehir içi bölgede kirletici kaynakların hava kalitesi üzerine etkisi belirlenebilsin.

43. Bu çalışmalarda, topografik ve meteorolojik faktörlerin bölgenin hava kalitesi seviyesi üzerine etkileri de belirlenmelidir. Hava kalitesi ölçüm istasyonu yeri, harita üzerine işlenmelidir. Özetle, ölçüm noktalarından elde edilen veriler, o bölgenin hava kalitesi seviyesini ve standardını sağlıklı olarak temsil edebilmelidir. Hava kalitesi ölçüm ağı hava kalitesini izleme ve halkın bilgilendirilmesine katkıda bulunmalıdır.Kirletici seviyesi sınır değerlerini aştığında gerekli acil eylem planı devreye sokulmalıdır.

44. Hava kirliliği ölçüm aletlerinin numune alma girişleri, bölgeyi temsil edici noktada hava kalitesi seviyesini belirleyici yerler olmalıdır. Çevre havası ile karışmamış emisyonların ölçümünden kaçınılmalıdır. Ölçüm istasyonu, yerel emisyon kaynaklarına özellikle yakın olmamalıdır. Kirletici konsantrasyonunun bölgeyi temsil edici olabilmesi için ozon ölçüm cihazları; ev, apartman, sanayi ve taşıtların bacalardan çıkan emisyonların ve türbülans, vorteks, bastırma (down wash) gibi etkenlerden direk etkilenmemesi için mümkün olduğu kadar yapılardan ve ağaçlardan etkilenmeyen yerlerde, mümkünse park-bahçelerde, eğitim alanlarında veya hastane bahçelerinde, trafik yoğunluğunun çok az veya hiç olmadığı yerlerde, spor alanları, şehir meydanları ve regrasyon alanlarında olması gerekir.

45. Yerden yükselecek toz etkisini minimize etmek ve solunum seviyesini temsil etmek üzere partikül ölçüm cihazları girişleri yerden asgari 2 metre, en fazla 15 metre yükseklikte olmalıdır. Ağaçlık bölgelerde bu yükseklik 8 metre olabilir. Hava kalitesi ölçmeleri kural olarak yer seviyesinden, (veya binadan) (veya ekili alandan) en az 3 metre yükseklik de, ve binadan en az 1.5 metre mesafede yana doğru olmalıdır. Tablo 1 ve 2’de göz önüne alınması gereken kirleticiler için özel yerleştirme kriterleri verilmiştir.

46. Ölçüm aletlerine kolayca ulaşabilir, elektrik donanımlı ve ölçüm aletleri kalibre edilebilir sabit numune alma yerleri olmalıdır. Bir veya iki kişinin rahatlıkla çalışabileceği, yeterli alan olmalıdır. Özellikle alan emniyetli, otomatik ölçüm aletleri kapalı alanlarda olmalı ve aletler sürekli olarak otomatik olarak kalibre edilebilir donanımda olmalıdır. Taşıtlardan ileri gelen kirleticilerin atmosferdeki reaksiyonu sonucu oluşan ozon kirleticisinin ölçümü için alınması gerekli kriterler Tablo 1 de verilmiştir

47. Şekil 1. Hava Kalitesinin Ölçümünde Göz Önüne Alınacak Esaslar

48. Tablo1. Ozon Ölçüm Cihazlarıyla Otoyollar Arasındaki Minimum Uzaklık (En Yakın Trafik Şeridinin Kenarı)

50. (a) Yer seviyesindeki kaynaklar için, monitörlerin / giriş probları nefes alma bölgesine mümkün olduğu kadar yakın yerleştirilmelidir. (b) Prob çatı üstüne yerleştirildiğinde, bu ayırma mesafesi çatı üstündeki duvarlar, garapeller veya çatı katı ile referans durumundadır. (c) 1)Yağış düşme hattından 20 metreden fazla ve ağaçlar engel teşkil ediyorsa yağış düşme hattından 10 metre mesafede olmalıdır. 2)Numune alma noktasının engellere, örneğin binalara uzaklığı, engelin numune alma noktasına yaptığı çıkıntının en az iki misli olmalıdır. 3)Kısıntıya sebep olmayacak hava akışı olmalı, ve numune alma noktası çevresinde 2700 arc olmalıdır. 4)Baca veya yanma gazı olan yerler olmamalıdır. 5)Yollara 5-10 metre mesafede olmalıdır. 6)Kesişme noktalarından en az 10 metrede ve orta blok noktasında olmalıdır. 7)En yakın trafik şeridine 4-10 metre uzakta olmalıdır. 8)Giriş probu çevresinde 1800 de kesintisiz hava akışı olmalıdır. 9)Yollara göre uzaklığı trafik yoğunluğu ile değişmektedir.