deşarj standartları uygulamasında açmazlar
advertisement
TMMOB Çevre Mühendisleri Odası V. ULUSAL ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ KONGRESİ ORTA ANADOLU BÖLGESİNDE ATMOSFERİN KOMPOZİSYONUNUN BELİRLENMESİ Ebru Yörük1, Canan Yeşilyurt2, Banu Bayar3, Gürdal Tuncel4 (1) MSc. Öğrencisi, Çevre Mühendisi, ODTÜ Çevre Müh. Bölümü, [email protected] (2) Kimya Mühendisi, Sağlık Bakanlığı Refik Saydam Hıfzıssıha Enstitüsü, 06531 Ankara (3) Kimya Yüksek Mühendisi, Sağlık Bakanlığı Refik Saydam Hıfzıssıha Enstitüsü, Ankara (4) Prof. Dr., Öğretim Üyesi, ODTÜ Çevre Müh. Bölümü, [email protected] ÖZET Bu çalışmada Ankara’nın yaklaşık 50 km uzağında bulunan Çubuk’ta konuşlandırılan kırsal bir istasyondan 1993 ve 2000 yılları arasında yaklaşık sekiz yıl toplanan SO2, NO2, HNO3, NH3, SO42-, NO3-, NH4+, Pb, Cd, V, Mg, Ca, K gibi aerosol ve gaz fazlı kirleticilere ait veriler değerlendirilmiştir. İstasyon bir EMEP istasyonu olup 1993’ten beri Sağlık Bakanlığı tarafından işletilmektedir. Toplanan örnekler EMEP prosedürlerine uygun olarak Sağlık Bakanlığı, Refik Saydam Hıfzıssıha Araştırma Müdürlüğü laboratuarlarında analiz edilmiştir. Yapılan çalışmada elde edilen veriler Avrupa ve Türkiye’deki diğer istasyonlardan elde edilen verilerle karşılaştırılmış ve Orta Anadolu’nun SO2 dışındaki bütün parametreler için düşük kirlilik düzeylerine sahip olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca ölçülen parametrelerin zenginleşme faktörleri hesaplanmış ve V, Mg, Ca, K’ın toprak kökenli, bunların dışında kalan iyon ve elementlerin ise antropojenik kökenli olduğu tespit edilmiştir. Son olarak parametreler arasında birbiriyle ilişkili olanları tespit etmek amacıyla kirletici konsantrasyonları arasındaki korelasyon ilişkileri incelenmiştir. Anahtar kelimeler: Orta Anadolu, kirlilik düzeyi, zenginleşme faktörleri, korelasyon ilişkileri COMPOSITION OF ATMOSPHERE AT CENTRAL ANATOLIA ABSTRACT In this study, the data for aerosol and gaseous pollutants like SO2, NO2, HNO3, NH3, SO42-, NO3-, NH4+, Pb, Cd, V, Mg, Ca, K collected for nearly eight years between 1993 and 2000 from a rural station at Çubuk, which is located 50 km from Ankara, were interpreted. The station is an EMEP station and it is operated by Ministry of Health since 1993. The samples were analyzed at the Ministry of Health, Refik Saydam Hygiene Center in accordance with EMEP procedures. Data obtained from the study has been compared with the data of the other stations in Europe and Turkey, and it has been seen that Central Anatolia had lower pollution levels for all parameters except for SO2. Moreover, enrichment factors of the parameters were calculated and it has been determined that V, Mg, Ca and K are soil originated; ions and elements except for these are antropogenic. Finally, correlations between the pollutants were investigated to understand groups of measured parameters that show similar pollutants. Keywords: Central Anatolia, pollution level, enrichment factor, correlation matrix Orta Anadolu Bölgesinde Atmosferin Kompozisyonunun Belirlenmesi Ebru YÖRÜK GİRİŞ Atmosferdeki gaz fazlı kirleticilerin atmosferik olaylarda önemli bir rol oynadığı (Erduran ve Tuncel, 2001) ve atmosferik aerosollerin Dünya’nın iklimi üzerinde etkili olduğu (Bardouki ve diğerleri, 2003) uzun zamandır bilinmektedir. Türkiye’yi çevreleyen Akdeniz, Ege ve Karadeniz bölgelerindeki aerosol ve gaz fazlı kirleticilerin kimyasal kompozisyonu ve bu kirleticilerin kaynakları ve kaynak bölgeleri üzerine literatürde bir dizi çalışma yapılmıştır (Odabaşı ve diğerleri, 2002; Erduran ve Tuncel, 2001; Güllü ve diğerleri, 2000; Kubilay ve diğerleri, 2000; Kubilay ve Saydam, 1995; Hacısalihlioğlu ve diğerleri, 1992). Bu çalışmalarda Türkiye’nin atmosferinin üç ana kaynaktan etkilendiği tespit edilmiştir. Bunlar, uzun mesafeli taşınımla Avrupa ve Rusya üzerinden gelen antropojenik kökenli kirleticiler, Afrika üzerinden gelen toprak kökenli kirleticiler ve Akdeniz, Ege Denizi ve Karadeniz’in kendilerinden kaynaklanan deniz kökenli kirleticilerdir. Atmosferdeki kirleticilerin kuru ve yaş çökelme yoluyla yıkanması sulu ortamların kimya, biyokimya ve sediman oluşumunu etkilemekte (Guerzoni ve diğerleri, 1999) ve ormaların ekosistemlerine ciddi bir zarar vermektedir (Scarascia-Mugnozza ve diğerleri, 2000). Bu yüzden elde edilen bütün veriler hayati öneme sahiptir. Günümüzde Orta Anadolu ve Karadeniz bölgelerinde hala büyük bir veri eksiği bulunmaktadır. Yapılan çalışmada Orta Anadolu’daki veri eksiğinin giderilmesi amaçlanmaktadır. Bu amaçla Anadolu Platosun’na konuşlandırılan kırsal bir istasyondan elde edilen veriler Avrupa ve Türkiye’deki diğer istasyonlardan elde edilen verilerle karşılaştırılarak Orta Anadolu’daki kirlilik düzeyi tespit edilmiştir. Ayrıca zenginleşme faktörleri yöntemiyle toprak kökenli kirleticilerin toplam kirleticilere oranı belirlenmiştir. Son olarak ölçülen parametreler arasındaki ilişkiler korelasyon faktörleri kullanılarak incelenmiştir. DENEYSEL Bu çalışmada kullanılan örnekler, Ankara’ya yaklaşık olarak 50 km mesafede, Çubuk’ta kurulmuş olan bir istasyonda toplanmıştır. İstasyon en yakın yerleşim birimi olan Çubuk’a 12 km mesafede olup, etrafında herhangi bir nokta veya alan kaynağı bulunmamaktadır. Çubuk istasyonu Türkiye’nin tek EMEP istasyonu olduğundan, istasyonda yapılan örnekleme ve bunu takip eden analizler EMEP prosedürlerine göre yapılmaktadır. Aerosol örnekleri Hi-Vol örnekleyici yardımıyla seluloz filtreler üzerine toplanmıştır. Örnekleme sürekli olup, fitreler 24 saatde bir değiştirilmiştir. Gaz fazlı kirleticiler olan SO2, HNO3, NH3 değişik kimyasallarla impregne edilmiş filtreler üzerinde toplanmıştır. Toplanan bütün örnekler, Ankara’da Sağlık Bakanlığı, Refik Saydam Hıfzıssıha Araştırma Müdürlüğü laboratuarlarında analiz edilmiştir. SO42- ve NO3- analizleri iyon kromatografisi yöntemiyle Dionex 100 iyon kromatografisi kullanılarak yapılmıştır. Bu analizler için iyonları içeren filtreler yarım saat süre ile su içersinde ultrasonik banyoda bırakılarak iyonlar çözeltiye geçirilmiş ve daha sonra çözeltiden 100 µL alınarak iyon kromatografa enjekte edilmiştir. Metal analizleri Perkin Emler 1100B atomik adsorbsiyon spektrometresi ve buna bağlı HGA 700 grafit fırınlı atomlaştırıcı kullanılarak yapılmıştır. Metaller içen filtreler önce HNO3 – HF karışımı ile çözünürleştirilmiş ve daha sonra AAS ile analiz edilmiştir. Daha önce belirtildiği gibi, istasyon bir EMEP istasyonu olduğundan, örnekleme ve analiz yöntemleri EMEP’in çok sıkı veri kalite programından geçirilmektedir. Bütün QA/QC programını burada tartışmak çok uzun olacaktır. QA/QC programında, alan ve laboratuar kör örneklerinin rutin analizi, yapılan analizlerin standart referans maddelerle kontrolü, bazı örneklerin tekrar analizleri, çift örnek analizleri gibi çalışmaları içermektedir. Örneklerin analize hazırlanması HEPA filtresinden geçirilmiş hava altında yapılmakta ve bu şekilde 325 Orta Anadolu Bölgesinde Atmosferin Kompozisyonunun Belirlenmesi Ebru YÖRÜK kontaminasyon şansı en aza indirilmektedir. Sağlık Bakanlığı’nın yukarıda sözü edilen laboratuarı, her sene, gerek EMEP ve gerekse WMO tarafından organize edilen interkalibrasyon çalışmalarına katılmaktadır. SONUÇLAR ve TARTIŞMA Ölçülen Parametrelerin konsantrasyonları Kirlilik düzeylerinin belirlemesi için standartların kullanılması düşük konsantrasyon değerlerine sahip Çubuk gibi kırsal bölgeler için çok anlamlı değildir. Orta Anadolu’daki kirlilik düzeyinin belirlenmesinin bir diğer yolu da ölçülen konsantrasyonların dünyada ve Türkiye’de kirlilik düzeyi bilinen diğer bölgelerle karşılaştırılmasıdır. Bu çalışma kapsamında Çubuk’ta ölçülen aerosol ve gaz fazlı kirleticilerin ortalama konsantrasyon değerleri EMEP istasyonlarında ölçülen konsantrasyonlarla karşılaştırılmıştır. EMEP (Avrupa İzleme ve Değerlendirme Programı), Avrupa’daki hava kirleticilerinin uzunmesafeli taşınımının izlenmesi ve değerlendirilmesine yönelik kooperatif bir programdır. EMEP Hava Kirliliğinin Uzun Mesafeli Taşınımı Anlaşması’na bağlı olarak 1978’den beri Avrupa kapsamında 35 ülkede 100’den fazla istasyonda ölçüm yapmaktadır. EMEP istasyonlarının tümünde aynı saha seçimi, örnekleme ve analiz prosedürleri uygulanmaktadır. Bu yüzden Anadolu Platosu’ndaki kirlilik düzeyinin belirlenmesinde kendisi de bir EMEP istasyonu olan Çubuk’tan elde edilen veriler diğer EMEP istasyonlarından elde edilen verilerle karşılaştırılmıştır. EMEP istasyonlarında ve Çubuk’ta ölçülen aerosol ve gaz fazlı kirleticilerin ortalama konsantrasyon değerleri Şekil 1’de verilmiştir. Bu şekilden de anlaşılacağı gibi SO2 dışındaki bütün parametrelerin Çubuk’ta ölçülen değerleri Avrupa’nın çeşitli bölgelerinde ölçülen değerlerden çok farklı değildir. Hatta NO2, NH3, HNO3, NO3- ve NH4+ konsantrasyonlarının Avrupa’da ölçülen değerlerden daha düşük olduğu görülmektedir. Yalnız SO2 konsantrasyonlarının Avrupa’daki pek çok ölçümden yüksek olduğu tespit edilmiştir. SO2’nin atmosferde kaldığı süre birkaç gün ile sınırlı olduğundan, Çubuk istasyonunu etkileyen lokal kaynakların olduğu söylenebilir. Bu kaynak büyük bir ihtimalle Ankara’dır. Şekil 1’de Antalya ve Amasra istasyonlarında ölçülen SO42-, NO3- ve NH4+ konsantrasyoları da gösterilmiştir. Bu şekillerde dikkat çeken nokta, Akdeniz ve Karadeniz sahillerinde ölçülen SO42-, NO3- ve NH4+ değerleri birbirine oldukça yakın iken, Çubuk’ta ölçülen değerlerin bunlardan 4-5 kere daha düşük olmasıdır. Bunun nedeni tam olarak bilinmemekle beraber sahillere olan taşınım mekanizması ile Anadolu platosunun ortasına olan taşınım mekanizması besbelli ki birbirinden oldukça farklıdır. Bu mekanizmaların neler olduğunu ve aralarındaki farklılıkları anlamak için model ve yüksek irtifalarda ölçümleri içeren daha kapsamlı bir izleme programı gerekmektedir. Ölçülen Parametrelerin Zenginleşme Faktörleri Aerosoller ve gaz fazlı kirleticiler doğal ve antropojenik bir çok kaynaktan salınmaktadır. Zenginleşme faktörleri (EFc) ölçülen parametrelerin ne kadarının antropojenik kökenli olduğunu gösterdiğinden kirletici kaynaklarının tespitinde kullanılan çok yararlı bir yöntemdir. EFc değerleri ölçülen parametrenin havadaki konsantrasyonunun referans elementin havadaki konsantrasyonuna oranının ölçülen parametrenin topraktaki konsantrasyonunun referans elementin topraktaki konsantrasyonuna oranına bölünmesiyle hesaplanabilir (Herut, 2001). Bu çalışmada Mason’ın toprak kompozisyonu (Mason, 1966) referans olarak alınmıştır. EFc değerlerinin hesaplanmasında ortalama toprak kompozisyonunun kullanıldığı durumlarda, yerel toprak kompozisyonuyla ortalama toprak kompozisyonu arasındaki farklılıklar dikkate alınarak, 10’dan küçük EFc değerleri ölçülen parametrenin toprak kaynaklı, 10’dan büyük değerler ise antropojenik kaynaklı olduğunu göstermektedir (Odabaşı ve diğerleri, 2002). 326 NO2 100 10 1 0,1 100 10 1 0,1 HNO3 konsantrasyon (ug m-3) SO2 100 10 1 0,1 10 1 0,1 Konsantrasyon (ug m-3) 0,01 SO4 100 10 1 0,1 NO3 10 1 0,1 Konsantrasyon (ug m-3) Konsantrasyon (ug m-3) Konsantrasyon (ug m-3) 0,01 Ebru YÖRÜK NH 3 Konsantrasyon (ug m-3) Konsantrasyon (ug m-3) Orta Anadolu Bölgesinde Atmosferin Kompozisyonunun Belirlenmesi NH 4 10 1 0,1 Amasra Antalya Çubuk Şekil 1. EMEP istasyonlarında ve Çubuk’ta ölçülen parametrelerin ortalama konsantrasyon değerleri EFc değerlerinin hesaplanmasında toprak için kullanılacak referans element oldukça önemlidir. Referans olarak kullanılacak elementin topraktan başka kaynağının olmaması ve bütün örneklerde ölçülmüş olması gerekmektedir. EFc hesaplarında, toprak referans elementi olarak genellikle Al kullanılmaktadır. Bunun nedeni Al’un hem topraktan başka kaynağının olmaması hem de bu elementin birçok analitik yöntemle doğru bir şekilde analizinin mümkün olmasıdır. Al’un olmadığı durumlarda Fe, Co, Si, Sc gibi toprak kökenli elementler de referans olarak kullanılabilir. Bu çalışmada referans olarak kullanılmaya uygun olan elementlerin hiç birisi ölçülmemiştir. Ölçülen parametreler arasında Ca, K, ve Mg’un bu bölgedeki en önemli kaynağı toprak olduğundan söz konusu elementlerden birisinin EFc hesaplarında kullanılması düşünülebilir. Ancak her 3 elementin de toprağın minerolojisine bağlı olarak bir yerden diğerine önemli farklılıklar gösterdiği bilinmektedir. Ayrıca bu elementler sadece 1993 yılında ölçülmüştür ve 327 Orta Anadolu Bölgesinde Atmosferin Kompozisyonunun Belirlenmesi Ebru YÖRÜK bu nedenle Ca, Mg, ve K’dan birisinin EFc hesaplarında referans element olarak kullanılması halinde EFc hesaplarının sadece 1 yıl için yapılması mümkün olacaktır. Bu nedenle 1993 – 1996 yılları arasında daha uzun bir süre ölçülmüş olan V’un toprak için referans elementi olarak kullanılıp kullanılamayacağı incelenmiştir. Vanadyumun fuel oil yanmasıyla atmosfere önemli bir miktarda atıldığı bilinmektedir. Dolayısı ile atmosferde ölçülen V konsantrasyonlarının bir bölümü antropojenik kökenlidir. Bu nedenle normal koşullarda V’un toprak referans elementi olarak kullanılması tercih edilen bir yöntem değildir. Akdeniz bölgesi gibi, çoraklık nedeniyle atmosferde toprak aerosolü düzeylerinin çok yüksek olduğu durumlarda, antropojenik V bileşeninin, topraktan kaynaklanan V düzeylerine nazaran çok daha düşük olduğu düşünülebilir. Yapılan çalışmada V’un toprak referans elementi olarak kullanılıp kullanılamayacağı incelenmiştir. Şekil 2’de V, K, Ca ve Mg’un referans elementi olarak kullanılmasıyla SO42- iyonu için hesaplanmış olan EFc değerlerinin birbirleri arasındaki ilişki gösterilmiştir. Şekilden de görüldüğü gibi, V, K ve Mg ile hesaplanan EFc değerleri arasında oldukça yakın bir ilişki mevcuttur. Bu, her üç elementin de EFc hesaplarında kullanılabileceğini göstermektedir. Ancak, Ca’un referans element olarak kullanılmasıyla elde edilen EFc değerleri, özellikle yüksek değerlerde, diğer elementlerle hesaplanan EFc değerlerinden oldukça farklıdır. Bu da Ca’un referans elementi olarak kullanılmasının pek doğru olmayacağını açığa çıkarmaktadır ki bu çok beklenmeyen bir şey değildir. Topraktaki Ca konsantrasyonun bir toprak türünden diğerine önemli farklılıklar gösterdiği bilinmektedir. Dolayısı ile, istasyon noktasına ulaşan farklı toprak türlerindeki, EFc hesabının temelini oluşturan, Element/Ca oranları da farklılıklar göstermektedir. Şekil 3’de Çubuk, Antalya ve Amasra’da ölçülen parametrelerin zenginleşme faktörleri gösterilmiştir. Şekilden de görüldüğü gibi, Çubuk’ta EFc hesaplarında V veya K’un referans element olarak kullanılması sonuçlar açısından önemli bir fark oluşturmamaktadır. Ölçülen parametreler arasında SO42-, Pb ve Cd’un ortalama EFc değerleri 100 ile 10 000 arasında değişmektedir. Toprağa göre çok zenginleşmiş olan bu elementlerin Çubuk atmosferindeki düzeylerini antropojenik emisyonların belirlediği, doğal kaynakların ölçülen düzeyler üzerinde önemli bir katkısının olmadığı söylenebilir. Buna karşılık V, Mg, Ca ve K için bütün istasyonlardaki zenginleşme faktörleri ondan küçüktür. Bu elementlerin atmosferdeki konsantrasyonları ise toprak aerosolleri tarafından belirlenmektedir ve ölçülen düzeylere antropojenik emisyonlarının etkisi olmamaktadır. Sadece Antalya istasyonunda ölçülen Ca’un EFc değerinin 10 sınırının üzerinde olduğu görülmektedir. Bunun nedeni antropojenik kaynakların Ca konsantrasyonlarına etkisi değil, Akdeniz bölgesinde topraktaki CaCO3 düzeylerinin diğer bölgelerden yüksek olmasıdır. Yine şekilde, Çubuk ve Amasra’da hesaplanan EFc değerlerinin birbirine çok yakın olduğu, buna karşılık, Antalya’da ölçülen EFc değerlerinin diğer istasyonlardan yüksek olduğu görülmektedir. Pb ve SO42- için bu gözlem Antalya bölgesinin antropojenik emisyonlardan daha çok etkilendiğini gösterebilir. Ancak Antalya’daki yüksek EFc değerlerinin sadece antropojenik element ve iyonlarla sınırlı olmayıp, doğal kökenli elementlerin de benzer farklılıklar göstermesi, Antalya’daki yüksek EFc değerlerinin antropojenik kaynakların daha fazla etkisinden değil, toprak kompozisyonundaki farklıklardan kaynaklandığı izlenimini vermektedir. 328 Orta Anadolu Bölgesinde Atmosferin Kompozisyonunun Belirlenmesi Ebru YÖRÜK Mg-Ca 100000 10000 Mg 1000 100 10 1 1 10 100 1000 10000 K Mg-K 100000 10000 Mg 1000 100 10 1 1 10 100 1000 10000 100000 K V-K 100000 10000 V 1000 100 10 1 1 10 100 1000 10000 100000 K V-Ca 100000 10000 V 1000 100 10 1 1 10 100 1000 10000 Ca Mg-Ca V-Ca 100000 10000 10000 1000 1000 V Mg 100000 100 100 10 10 1 1 1 10 100 1000 1 10000 10 100 1000 10000 K Ca K-Ca 100000 10000 K 1000 100 10 1 1 10 100 1000 10000 Ca Şekil 2. V, K, Ca ve Mg’un referans elementi olarak kullanılmasıyla SO42- iyonu için hesaplanmış olan EFc değerlerinin birbiri arasındaki ilişkisi 329 Orta Anadolu Bölgesinde Atmosferin Kompozisyonunun Belirlenmesi Ebru YÖRÜK 1000000 100000 10000 EFc 1000 100 10 1 0,1 SO4 Pb Cd Çubek - Ref V V Mg Çubuk-Ref K Ca Amasra-ref Al K Antalya-Ref Al Şekil 3. Çubuk, Antalya ve Amasra’da ölçülen parametrelerin zenginleşme faktörleri Pb SO4 300 kons (ug m-3) kons (ug m-3) 1500 1000 500 0 OCA MAR SUB MAY NIS TEM HAZ EYL AGU 200 100 0 OCA KAS EKI MAR MAY SUB ARA TEM NIS HAZ EYL AGU KAS EKI ARA Aylar Aylar Mg Ca kons (ug m-3) kons (ug m-3) 3 2 1 0 OCA MAR SUB MAY NIS TEM HAZ EYL AGU KAS EKI 4 2 0 OCA MAR SUB ARA MAY NIS TEM HAZ Aylar EYL AGU KAS EKI ARA Aylar K Cd kons (ug m-3) kons (ug m-3) 300 3 2 1 0 OCA MAR SUB MAY NIS TEM HAZ Aylar EYL AGU KAS EKI 200 100 0 OCA ARA MAR SUB MAY NIS TEM HAZ EYL AGU KAS EKI ARA Aylar Şekil 4. Ölçülen parametrelerin zenginleşme faktörlerinin mevsimsel değişimleri Ölçülen parametrelerin zenginleşme faktörlerinin mevsimsel değişimleri Şekil 4’de gösterilmiştir. Bu şekilden SO42-, Ca, Mg, K iyon ve elementlerinin EFc değerlerinin yaz aylarında yüksek kış aylarında düşük olduğu gözlenmektedir. Ca, K, Mg toprak kökenli elementlerdir ve yaz aylarında atmosferdeki toprak konsantrasyonu kışa nazaran yüksektir. Kış aylarında çamur ve buzla kaplı toprak yüzeyinde toprak parçacıklarının rüzgarla aerosol haline gelmesi minimum düzeyde olmaktadır. Yaz aylarında ise kuru toprak yüzeyi aerosol oluşumuna çok uygundur. Bu nedenle K, Ca, Mg için yaz aylarında yüksek EFc değerleri beklenmektedir. SO42- iyonunun EFc’lerinin yaz aylarında yüksek olmasının nedeni ise diğerlerinden farklıdır. Antropojenik kökenli bir iyon olan SO42-‘nin yaz ayları konsantrasyonlarının yüksek olması, SO42-‘nin yaz aylarında Çubuğa taşınımın daha çok, kış mevsiminde daha düşük olması ise bu 330 Orta Anadolu Bölgesinde Atmosferin Kompozisyonunun Belirlenmesi Ebru YÖRÜK mevsimde taşınımın daha az olmasıyla açıklanabilir. Kış süresince hava kütleleri kaynak bölgelerden Anadolu’ya taşınırken sıkça yağmurla yıkanır ve içersindeki diğer element ve iyonlarla birlikte SO42- de yıkanır. Bu nedenle kış mevsiminde uzun mesafeli taşınım ile bölgeye ulaşan kirletici düzeyleri düşüktür. Pb ve Cd elementlerinde ise farklı bir mevsimsel değişim gözlenmektedir. Şekilden de görülebileceği gibi antropojenik kökenli olduğu bilinen bu elementlerin EFc değerleri kış mevsiminde daha yüksektir. Bunun iki nedeni olabilir: (1) kış mevsiminde atmosferdeki toprak aerosolleri daha az olduğundan EFc konsatrasyonları aynı ölçüde azalmayan elementlerin EFc değerlerinde bir artış beklenir, (2) Pb ve Cd daha lokal kaynaklardan atmosfere atılıyorsa, bunlar uzun mesafeli taşınım ile bölgeye gelen iyonlar kadar yıkanmadıklarından kış konsantrasyonları yüksek olabilir. Bu bildiride gösterilmemekle beraber bu elementlerin konsantrasyonlarındaki mevsimsel değişimlere bakıldığında, kış mevsimi konsantrasyonlarının da yüksek olduğu görülmektedir. Dolayısı ile, Pb ve Cd’un EFc değerlerinin kışın yüksek olmasının nedeni, toprak aerosollerindeki azalmadan ziyade bu elementlerin kış mevsimi konsantrasyonlarının yüksek olmasıdır. Ölçülen parametreler arasındaki korelasyon ilişkisi Kirletici konsantrasyonları arasındaki korelasyonlar, parametreler arasında birbirleriyle ilişkili olanları gösterdiğinden önemlidir. Ölçülen parametreler arasındaki ilişki, kentler ve endüstri bölgelerinde genellikle kirleticilerin aynı kaynaktan atmosfere atılmasından kaynaklandığından, bu bölgelerde parametreler arasındaki korelasyonun yüksek olması kirleticilerin atmosfere atıldığı kaynaklar hakkında bilgi verebilir. Kırsal bölgelerde ölçülen kirletici konsantrasyonları hiç bir kaynağın doğrudan etkisi altında olmadığından, bu tür bölgelerde yapılan çalışmalarda ölçülen parametreler arasındaki korelasyonlar kirleticilerin benzer kaynaklardan atmosfere atılmasından kaynaklanabileceği gibi, atmosfere atılan kirleticilerin taşınım sırasında geçirdiği benzer değişimlerden de kaynaklabileceğinden, korelasyon sabitleri hem kirletici kaynakları ve hem de atmosferdeki kimyasal prosesler hakkında bilgi vermektedir. Çubuk istasyonunda ölçülen parametreler arasındaki korelasyon ilişkileri Şekil 5’de gösterilmiştir. Şekilden Anadolu platosunda iki grup parametrenin kendi içerlerinde ilişkili oldukları görülmektedir. Birinci grup Ca, Mg ve K’dan oluşmaktadır. Kendi aralarında oldukça güçlü ([P(r,n)]<0.001) korelasyon gösteren bu elementlerin atmosferdeki ana kaynağı toprak kökenli parçacıklardır. Her üç elementin de aynı kaynaktan atmosfere atılıyor olması nedeniyle aralarındaki korelasyonun kuvvetli olması şaşırtıcı değildir. Kendi aralarında kuvvetli korelasyon gösteren diğer grup ise SO42- , NO3-, NH4+, SO2 ve HNO3’den oluşmaktadır. Bunlar arasında özellikle SO42-, NO3- ve NH4+ arasındaki ilişki oldukça güçlüdür. Gerek SO42- ve gerekse NO3- atmosferde fotokimyasal reaksiyonlar sonucunda oluştuklarından, her ikisinin de oluşumunu belirleyen parametreler (sıcaklık, radyosyon gibi) aynıdır. Dolayısı ile bu iyonların benzer değişimleri benzer kimyasal reaktivitelerden kaynaklanmaktadır. NH4+ iyonunun da SO42- ve NO3- ile kuvvetli korelasyon göstermesinin nedeni, atmosferde oluşan H2SO4 ve HNO3’ün NH3 tarafından nötrlenerek NH4NO3 ve (NH4)2SO4 oluşturmasıdır. Dolayısı ile atmosferdeki NO3- ve SO42iyonlarının bir bölümünün NH4NO3 ve (NH4)2SO4 halinde olması nedeniyle, NH4+ iyonunun da SO42- ve NO3- iyonlarıyla korelasyon göstermesi beklenir. Ölçülen SO2 konsantrasyonlarının SO42- iyonu ile, NO2 konsantrasyonlarının da NO3iyonuyla korelasyon gösterdiği görülmektedir. SO2 ile NO2, SO42- ve NO3- iyonlarının oluştuğu gazlar olduğundan, bunların atmosferdeki konsantrasyonlarının yüksek olduğu hallerde oluşan SO42- ve NO3- konsantrasyonları da yüksek olmakta, SO2 ve NO2 konsantrasyonlarının düşük olduğu durumlarda ise SO42- ve NO3- konsantrasyonları da düşük olmaktadır. Bu şekilde bir ilişki de söz konusu parametreler arasında gözlenen korelasyonlara neden olmaktadır. 331 Orta Anadolu Bölgesinde Atmosferin Kompozisyonunun Belirlenmesi Ebru YÖRÜK S O2 NO 2 HNO3 NH3 S O4 NO 3 NH4 Pb Cd V Mg Ca K Şekil 5. Ölçülen parametreler arasındaki korelasyon ilişkileri Özetle söylemek gerekirse, bu çalışmada ölçülen parametrelerden toprak kökenli olanlar arasındaki korelasyonlar, aynı kaynaktan atmosfere atılmalarından, ikincil parametreler ve bunların oluştuğu gazlar arasındaki korelasyonlar ise atmosferdeki kimyasal proseslerden kaynaklanmaktadır. Her iki gruba da girmeyen Pb, Cd gibi antropojenik elementler ise hiç bir parametre ile güçlü bir korelasyon ilişkisi göstermemektedir. SONUÇLAR Yapılan bu çalışmada Çubuk’ta ölçülen NO2, NH3, HNO3, NO3- ve NH4+ konsantrasyonlarının Avrupa’da ölçülen değerlerden daha düşük olduğu, SO2 konsantrasyonlarının ise Avrupa’daki pek çok ölçümden yüksek olduğu tespit edilmiştir. Bu durum Çubuk istasyonunun muhtamelen Ankara’dan etkilendiğini göstermektedir. Ayrıca, Çubuk’ta ölçülen SO42-, NO3- ve NH4+ konsantrasyonlarının Antalya ve Amasra istasyonlarında ölçülen konsantrasyonlardan düşük olduğu tespit edilmiştir. Zenginleşme faktörleri (EFc) kirlilik kaynaklarının tespitinde sıkça kullanılan bir yöntemdir. SO42-, Pb ve Cd’un ortalama EFc değerlerinin yüksek olması bu iyon ve elementlerin antropojenik kökenli olduğunu, buna karşılık V, Mg, Ca ve K düşük EFc göstermesi ise bu elementlerin toprak kökenli olduğunu açığa çıkarmaktadır. Yapılan çalışmada Çubuk’ta ölçülen parametrelerin EFc değerleri Antalya ve Amasra istasyonlarıyla karşılaştırılmış ve Antalya’da ölçülen EFc değerlerinin Amasra ve Çubuk istasyonlarından yüksek olduğu tespit edilmiştir. Bu durum, Antalya bölgesinin toprak kompozisyonunun diğer bölgelerden farklı olmasıyla açıklanabilir. Ölçülen parametrelerin zenginleşme faktörlerinin mevsimsel değişimleri de incelenmiş ve SO42-, Ca, Mg, K yaz aylarında yüksek kış aylarında düşük, Pb ve Cd’un ise kış aylarında yüksek yaz aylarında düşük EFc değerleri gösterdiği tespit edilmiştir. Ca, Mg ve K gibi toprak kökenli elementler için bu durum yaz aylarında toprak yüzeyinden rüzgarla aerosol oluşumunun fazla kış aylarında ise düşük olmasıyla açıklanabilir. Antropojenik kökenli SO42- nin yaz konsantrasyonlarının yüksek olmasının nedeni ise bu iyonunun bölgeye uzun mesafeli taşınımla taşınması ve kış aylarında taşınım sırasında 332 Orta Anadolu Bölgesinde Atmosferin Kompozisyonunun Belirlenmesi Ebru YÖRÜK havadan daha fazla yıkanan iyonun yaz aylarında bölgeye daha çok taşınmasıdır. Pb ve Cd’un EFc değerlerinin kışın yüksek olması ise bu elementlerin kış mevsimi konsantrasyonlarının yüksek olmasıyla açıklanabilir. Bu bildiri de son olarak ölçülen parametreler arasındaki korelasyon ilişkileri incelenmiştir ve ölçülen parametrelerin korelasyon ilişkileri bakımından üç gruba ayrıldığı tespit edilmiştir. Birinci grupta yer alan Ca, Mg ve K elementleri toprak kökenli elementlerdir ve aynı kaynaktan atmosfere atılmalarından dolayı güçlü bir korelasyon göstermektedirler. SO42- , NO3-, NH4+, SO2 arasındaki korelasyonlar ise atmosferdeki kimyasal proseslerden kaynaklanmaktadır. Her iki gruba da girmeyen Pb, Cd gibi antropojenik elementler ise hiç bir parametre ile güçlü bir korelasyon ilişkisi göstermemektedir. KAYNAKLAR Bardouki, H., Liakakou, H., Economou, C., Sciare, J., Smolik, J., Ždimal, V., Eleftheriadis, K., Lazaridis, M., Dye, C., and Mihalopoulos, N. (2003) “Chemical composition of sizeresolved atmospheric aerosols in the eastern Mediterranean during summer and winter”, Atmospheric Environment, 37:195-208. Erduran, M. S., and Tuncel, S. G. (2001) “Gaseous and particulate air pollutants in the Northestern Mediterranean coast”, The Science of the Total Environment, 281: 205-215. Guerzoni, S., Chester, R., Dulac, F., Herut, B., Loÿe-Pilot, M., Measures, C., Migon, C., Molinaroli, E., Moulin, C., Rossini, P., Saydam, C., and Ziveri, P. (1999) “The role of the atmospheric deposition in the biochemistry of the Mediterranean Sea”, Progress in Oceanography, 44:147-190. Güllü, G. H., Ölmez, İ. and Tuncel, G. (2000) “Temporal variability of atmospheric trace element concentrations over the eastern Mediterranean Sea”, Spectromica Acta Part B, 55:1135-1150. Hacisalihlioğlu, G., Eliyakut, F., Ölmez, İ., Balkas, T. I., and Tuncel, G. (1992) “Chemical composition of particles in the Black Sea atmosphere”, Atmospheric Environment, 26A/17:3207-3218. Herut, B., Nimmo, M., Medway, A., Chester, R., Krom, M. D. (2001) “Dry atmospheric inputs of trace metals at the Mediterranean coast of Israel (SE Mediterranean): sources and fluxes”, Atmospheric Environment, 35:803-813. Kubilay, N. and Saydam, A. C. (1995) “Trace elements in atmospheric particulates over the Eastern Mediterranean; concentrations, sources, and temporal variability”, Atmospheric Environment, 29/17:2289-2300. Kubilay, N., Nickovic, S., Moulin, C., Dulac, F. (2000) “An illustration of the transport and deposition of mineral dust onto the eastern Mediterranean”, Atmospheric Environment, 34, 1293-1303. Mason, B. (1966) Principles of Geochemistry, 3rd ed. Wiley, New York. Odabasi, M., Muzzinoglu, A. and Bozlaker, A. (2002) “Ambient concentrations and dry deposition fluxes of trace elements in Izmir, Turkey”, Atmospheric Environment, 36:58415851. Scarascia-Mugnozza, G., Oswald, H., Piussi, P., Radoglou, K. (2000) “Forests of the Medıterranean region: gaps in knowledge and research needs”, Forest Ecology and Management, 132:97-109. 333
