İstanbul kenti fotokimyasal smog mekanizmasının modellenmesi

Abstract

Son yıllarda büyük kent merkezlerinde, fotokimyasal smog oluşumu yaygınlaşmaktadır. Bu yüzden pek çok çalışma ozon ve ozon öncülerini hesaba katan hava kalitesi modellemesi üzerine yoğunlaşmaktadır. Ozon oluşumuyla ilgili hava kalitesi modellenmesinde değişik yöntemler kullanılmaktadır. Bu çalışmada fotokimyasal smog mekanizması genel fiziksel ve kimyasal kabuller temel alınarak açıklanmış ve İstanbul kentinde Nisan-Eylül 1999 döneminde ozon oluşumu için hava kalitesi modeli geliştirilmiştir. Geliştirilen modele, ozon oluşum prosesine katılan temel fiziksel ve kimyasal faktörler dahil edilmiştir. Model, farklı günlerde, farklı zaman aralıklarında ozon konsantrasyonunu tahmin etmek ve değişik kontrol stratejileri belirlemek için kullanılmıştır. İstatistik olarak geliştirilen ozon tahmin modeli, R2 =0.715 değerine sahip olup, ozon oluşumunun günlük ve mevsimlik değişimini yeterli düzeyde açıklayabilmiştir. İstanbul kentinde ozon oluşumuna ve birikimine büyük oranda NOx, HC, rüzgar ve diğer meteorolojik koşulların etki ettiği geliştirilen model sonuçlarıyla ortaya konulmuştur. Ozonun günlük değişim modeli saat 12'den 16'ya kadar artış göstermiştir. Mevsimsel değişim ise Nisandan Temmuz, Ağustosa kadar artiş göstermiştir ve bu aylarda maksimum seviyeye ulaşmaktadır. Temmuz ve Ağustos aylarında ortalama ozon konsantrasyonu sırasıyla 11.4 ppb ve 10.3 ppb dir. Çalışma döneminde ölçülen ozon düzeyi İstanbul kentinin dünyadaki diğer metropolitan bölgelere göre daha az fotokimyasal smoka maruz kaldığım göstermektedir.n Yoğun araç trafiğinin bulunduğu kalabalık kentler yaz aylarında fotokimyasal smog oluşumunun etkisi altında kalmaktadır. İstanbul kenti için de böyle bir etki söz konusudur. Kentte ölçülen ortalama ozon seviyelerinin yüksek olmaması, anlık yüksek ozon konsantrasyonlu episotların olmayacağını göstermemektedir. Bu açıdan, fotokimyasal smog kirliliği ile ilgili kontrol stratejilerinin belirlenmesi yerinde olacaktır. Bu kontroller ozon öncü gazların azaltılması ve taşıt emisyonlarını azaltacak trafik akışıyla ilgili düzenlemeler ile sağlanabilmektedir. Anahtar Kelimeler: Fotokimyasal smog, ozon tahmini, regresyon modeL

Ill ABSTRACT Ph.D. Thesis MODELLING OF PHOTOCHEMICAL SMOG MECHANISM IN ISTANBUL CITY Lokman TECER Cumhuriyet University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Environmental Engineering 1. Supervisor: Yrd.Doç.Dr. Orhan In the recent years, formation of photochemical smog is common in metropolitan areas. So, many studies focus on the air quality modelling accounted ozone and ozone precursors. Different kind of methods are being used on the air quality modelling related to ozone formation. In this study, photochemical smog mechanism have been explained based on the physical and chemical assumptions. During April-September period, this thesis develops air quality model for formation of ozone in Istanbul City. The major simplified chemical and physical factors that involved in the ozone formation process were added in developed air quality model. The model has been utilized to predict the ozone concentration for different days, for different time period in each day, and to examine various control strategies. The ozone predict model developed found that R2 = 0.715 and was able to explained the change of diurnal and seasonal of ozone formation. The developed model results showed that the formation and accumulation of ozone in Istanbul has been affected from the NOx, HC, wind and other meteorological conditions. Diurnal pattern of the ozone increases from 12 at noon to 16 A.M. Also, seasonal changes of ozone increase from April to July, August, respectively. In the July and August, mean ozone concentrations were measured 11.4, 10.3 ppb respectively. In the period of theIV study, the measured level of the ozone shows that exposition level of photochemical smog pollution is relatively lower than other metropolitan areas in the world. Photochemical smog pollution has affected the cities that has heavy traffics and overpopulated. Also, there are such affects for Istanbul. Measured low mean ozone levels in Istanbul don't guarantee that high ozone levels episode won't be in Istanbul. Thus, the determining of ozone control strategies related photochemical smog pollution will be useful. There are several control strategies: strategies involving reductions in the traffic volumes, strategies which redistribute the diurnal traffic pattern and strategies involving reductions in hydrocarbons and other ozone precursors. Key words: Photochemical smog, predicting of ozone, regression model