Kentsel atmosferde pcb konsantrasyonlarının gaz ile partiküllerde fraksiyonel değişiminin incelenmesi

Abstract

PCB'ler 1970'lerden önce açık, yarı-açık ve kapalı sistemlerde yoğun kullanılmaları, toplamda 1,3 milyon ton kadar üretiminin gerçekleşmesi sebebiyle çevrede genel bir yayılım göstermişlerdir. Bu yayılıma ek olarak yarı uçucu özellikleri de göz önüne alındığında bu bileşiklerin uzun süre bozunmadan çevrede kaldığı tespit edilmiştir. Bu tespitin akabinde üretimleri durdurulmuş ve PCB içeren ekipman kullanımına sınırlama getirilmiştir. Bu tez çalışmasında kalabalık bir il olan İstanbul'da PCB'lerin atmosferdeki konsantrasyonları araştırılmıştır. Bu araştırma gaz ve partikül fazında yürütülmüştür. Partikül ile ilgili daha detaylı bilgi edinmek adına basamaklı ayrıştırıcı ile partiküller boyutlarına ayrılarak örneklenmiştir. Toplam atmosferik konsantrasyonlar ortalama olarak 392 pg.m-3 olarak tespit edilmiştir. PCB'lerin partikül boyutunda ise 1 µm civarında daha yoğun olarak bulunduğu belirlenmiştir. Hava örnekleri ile beraber topraktan da numune alınıp toprak hava arası geçişler incelenmiştir. Ortalama toprak konsantrasyonu 6 ng.g-1 KM olarak belirlenmiştir. Mevcut modellerde yapılan hesaplara göre bölgede çoğunlukla topraktan havaya geçişin olduğu belirlenmiştir. Kaynak tespitinde etkin kirlilik bölgelerin belirlenmesi adına ülke genelini kapsayan emisyon envanteri hazırlanmıştır. Bu envanterde PCB atmosfere salan endüstriler belirlenmiş ve kapasitelerinden faydalanılarak muhtemel emisyonları ortaya çıkarılmıştır. Ülke genelinde ortalama olarak yıllık 920 kg PCB'nin atmosfere salındığı hesaplanmıştır. Kirliliğin en yoğun olarak bulunduğu bölge olarak Dilovası belirlenmiştir.Gaz/partikül dağılımında kullanılan Junge-Pankow modeli bulanık mantık ile modellenip mevcut model daha gerçeğe yakın sonuçlar verecek şekilde düzenlenmiştir. Uzun mesafeli taşınımda kullanılan Clausius-Clapeyron denkleminin ise karışım yüksekliğine göre düzeltilerek kullanılması gerektiği öne sürülmüştür. Yapılan modelleme çalışmaları sonucunda ise kısa mesafede Marmara Denizi'nin buharlaşma yoluyla önemli katkısının olduğu belirlenmiştir. Uzun mesafeli taşınımlar ise daha çok Karadeniz üzerinden gerçekleşip muhtemel kaynakların Rusya ve Doğu Balkan ülkeleri olabileceği tahmininde bulunulmuştur.Sonuç olarak ise her ne kadar küresel dolanıma sahip olan bileşikler olsalar da, yerel kaynakların etkisinin önemli seviyede olduğu tespit edilmiştir.

PCBs are extensively used in industry until 1970s in open, semi-closed and closed systems. 1.3 million tons of PCB production is estimated worldwide. Due to this production, they showed huge distribution. when their semi volatile characteristics are also considered, PCBs detected to be persistent in the environment. After this finding, production of PCBs was halted and restrictions were applied on the use of PCB containing equipment.In this study, atmospheric concentrations of PCBs was investigated in Istanbul which is a crowded city. The study was conducted at both gaseous and particle phases. In order to obtain more detailed results particles were size segregated by a cascade impactor. Average total atmospheric concentration was determined to be 397 pg.m-3. PCBs was determined to be more intense around 1 µm particle size. Soil samples were also taken along with the air samples to determine air/soil fluxes. Average soil concentration was determined as 6 ng. g-1 DM. According to calculations made by available models, most of the congeners volatilize from soil and contribute to air concentrations. An emission inventory was prepared in order to determine the hot-spots covering the whole country. At first, PCB releasing industry types are detected and then calculation was accomplished by utilizing plant capacities. Annual average PCB emission was estimated as 920 kg. The most polluted area was detected to be Dilovasi. Junge-pankow model, which is used to estimate particle bond concentrations, was modeled by fuzzy-logic to give more realistic results. Clausius-clapeyron equation which is used in long-range transportation calculations are proposed to be used after correcting the concentration values by mixing height. According to modeling studies, Marmara Sea is likely to contribute to ambient levels by volatilization. Long-range transportations mostly occurred over Black Sea and potential sources are estimated to be Russia and Eastern Balkan countries.As a result, although PCBs are prone to global circulation, local sources are important contributors to Istanbul atmosphere.