Ozon gazı renksizdir.
Ozon, başta uçucu organik bileşikler ve nitrojen oksit olmak üzere diğer kirleticiler, ısı ve güneş etkisiyle oluşan ikincil bir kirleticidir. Bu nedenle bu uyarılar yaz aylarında yaygındır.
Nitrojen oksit araba egzozundan salımlandığı için, otomobil kullanımının azaltılması ozonu azaltabilir.
Ozon, trafiğin yoğun olduğu şehir içi bölgelerde yer seviyesinde azot oksitlerin ve uçucu organik maddelerin (VOC) güneş ışığı etkisiyle fotokimyasal reaksiyon sonucu oluşur.
Türkiye'de 15 Mayıs-15 Eylül ayları arasında, şehirlerde trafik ve akaryakıt istasyonu yoğun bölgelerde hava şartlarına bağlı olarak ozon konsantrasyonu özellikle öğleden itibaren yüksek seviyeye ulaşır ve akşama kadar aynı seviyede kalır. Bazen geceleri de yüksek seviyede kalabilir.
Şehir içi bölgelerde taşıtların egzozundan atmosfere salımlanan NO2 (azot dioksit) gazı özellikle yaz aylarında ve güneşli ve sakin havalarda, 280 ila 430 nm dalga boyundaki güneş ışığı UV ışınları yardımı ile fotolize olur.
NO2 + UV NO + O• (1.1)
Meydana gelen reaksiyon sonucu aktif monoatomik oksijenin atmosferdeki önemli kaynağını oluşturur. Atomik oksijen havadaki oksijen molekülü ile reaksiyona girerek,
•O + O2 + M O3 + M (1.2)
Böylece yer seviyesinde kötü ozon oluşturur. Burada M, O3 kararlı ise reaksiyonda ortaya çıkan enerjinin taşınmasını sağlayan herhangi başka molekülü (N2 veya O2) temsil eder.
Ozon konsantrasyonunun atmosferde maksimum seviyeye ulaşması yaz aylarında, yani kavurucu sıcak hava dalgalarının etkili olduğu günlerde, gerçekleşir.
Temmuz ayının üçüncü haftasında kavurucu sıcak hava dalgalarının etkili olduğu Portekiz, İspanya ve İtalya'da gün ortasında günlük maksimum yüzey ozon seviyeleri, sağlıksız seviyelere ulaşmıştır.
Özellikle hava sıcaklığı 25 oC'nin üzerinde, sakin veya hafif rüzgarlı ve açık havalarda O3 konsantrasyonu maksimum seviyeye ulaşır.
Bu iki reaksiyonun hız sabiti (O3) = k1(NO2)/k3(NO)
Burada k3: (1.2) reaksiyonundaki hız sabiti k1: (1.1) reaksiyonundaki hız sabitidir.
Meydana gelen O3 daha sonra NO ile reaksiyona girerek O2 ve NO2 molekülü oluşturur. NO2'nin NO'ye dönüşümü oldukça ani olup 100 sn civarında bir zaman dilimi içinde NO2'nin NO'e dönüşümü gerçekleşmektedir.
NO ile O3 arasındaki reaksiyon oldukça yavaş olduğundan buda atmosferde kötü ozon (O3) birikimine (konsantrasyonun artmasına) neden olur.
NO + O3 NO2 + O2 (1.3)
Güneş battıktan sonra yeterli güneş ışığı olmadığından NO2'nin NO'e dönüşümü durur. Birikim devam eder. Belli saatten sonra atmosferdeki O3 konsantrasyonu düşme trendine girer.
Çeşitli kaynaklardan atmosfere atılan yüksek molekül ağırlıklı hidrokarbonlar (RH) metan gazına göre daha reaktifdirler. RH (reaktif hidrokarbonlar) atmosferde •OH ve oksijen (O2) ile RO2 oluşturmak üzere reaksiyona girerler.
Müteakiben meydana gelen RO2'de NO ile RO ve NO2 oluşturmak üzere reaksiyona girer. Bunu aşağıdaki kısa denklemle açıklamak mümkündür (Denklemi (1.4).
VOC + 2NO + O2 RHCO + 2NO2 + H2O (1.4)
Çeşitli kaynaklardan atmosfere salınan bazı VOC'ler metan gazına göre daha fazla ozon oluşturma potansiyeline sahiptir. Atmosferde yeterli miktarda ozon oluşturma potansiyeli yüksek hidrokarbonlar varsa organik maddeler NO'le reaksiyona girerek NO2 oluşturma meyli ↑yüksektir.
Böylece atmosfere atılan uçucu organik maddeler NO'le reaksiyona girerek Denklem (1.3)'deki reaksiyonun gerçekleşmesini önlerler ve atmosferde O3 kirleticisinin tahrip edilmeden birikmesine neden olurlar.
Meydana gelen NO2 gazı güneş ışığı yardımı ile tekrar fotolize olarak (Denklem 1.1 ve 1.2) atmosferde sürekli ozon kirliliğinin artmasına neden olurlar. Atmosferde ozon oluşumunu Denklem 1.5'le özetleyebiliriz.
Uçucu organik maddelerin ozon oluşturma potansiyeli
Metan gazının ozon oluşturma potansiyeli yüksektir. Atmosferde metan konsantrasyonu yüksek olduğu zaman kötü ozon oluşturma potansiyeline sahiptir.
Tekniğine uygun işletilmeyen çöp depolama alanlarında oluşan metan gazı hem küresel ısınmaya hem de kötü ozon kirliliğine neden olmaktadır. Aldehitlerin, alkenlerin ve yüksek moleküllü aromatiklerin ozon oluşturma potansiyelleri ise çok yüksektir.
Örneğin 1 kg formaldehit 1 kg etan'a göre iki kat ozon oluşturma potansiyeline sahiptir. Benzin ve LPG kullanan taşıtlardan atmosfere atılan çeşitli uçucu organik maddelerin azot oluşturma potansiyellerini Tablo 2 ve Şekil 3'de verilmiştir.
Tablo 2 incelendiği zaman LPG'li araçlarda en büyük ozon oluşturma potansiyeline sahip kirleticilerin etilen, propilen, propan, n-bütan ve izo bütan olduğu görülmektedir.
Propan, n-butan ve izo bütanın etkisinin özellikler egzozdan atılan kirletici miktarı ile alakalı olduğu anlaşılmaktadır. LPG'nin ana bileşenleri propan ve bütandır.
Benzinli araçlarda ise m,p-ksilen, tolien, etilen, propilen ve I-bütandır.
Benzinli araçların egzozundan salımlanan organik maddelerin, LPG'li araçlara göre ozon oluşturma potansiyeli iki kat daha fazladır.
Atmosferde bulunan uçucu organik madde türü de O3 oluşumunu etkileyen önemli parametredir (Şekil 4).
Alkanlar ve alkoller, alkenler ve aldehitlerden daha az miktarda ozon oluşturma potansiyeline sahiptir.
Troposferde ozon, NOx'ler ve VOC'lar arasında kompleks reaksiyonlar sonucu gerçekleşir. Hidrokarbonlar atmosferde tek tür olarak bulunmazlar.
Bazı organik türler atmosferde yüksek konsantrasyonlarda bulunsa bile eğer reaktif değil ise O3 öncüsü olarak önemsizdir, tam tersine başka bir bileşik küçük konsantrasyonlarda olsa bile eğer aşırı reaktif ise önemli olmaktadır.
Örneğin metan (CH4) atmosferde organik bileşiklerin en çok bulunanıdır. Ve çok düşük reaktiviteye sahip olduğundan kentsel ve kırsal bölgelerdeki ozon üretimindeki önemi ihmal edilebilir düzeydedir.
Aldehitler, alkenler ve yüksek aromatikler en yüksek ozon üretme kapasitesine sahip iken, basit aromatikler, ketonlar ve alkanlar daha az etkin ozon oluşturma potansiyeline sahiptir.
Örneğin 1 kg formaldehit 1 kg etan'a göre iki kat ozon oluşturma potansiyeline sahiptir.
Ozon oluşumunda VOC/NOx oranının önemi
Her bir hidrokarbonun ozon oluşturma kapasitesi mevcut VOC karışımına ve NOx seviyesine bağlıdır. Bir VOC/NOx sisteminde, ozon üretimi genellikle ·OH radikallerinin peroksi alkil radikali oluşturmak üzere bir hidro karbon molekülüne saldırısıyla başlar.
VOC'larla NOx arasında •OH ile reaksiyona girmek için yarışırlar. VOC/NOx oranının yüksek olduğu durumlarda •OH çoğunlukla VOC'larla reaksiyona girecektir.
Bu oran düşük olduğunda ise NOx-•OH reaksiyonu dominant olacaktır. VOC ile •OH arasında reaksiyon hız sabiti VOC türlerine göre değişir.
Atmosferik şartlarda, •OH-NO2 ve •OH-VOC reaksiyon hız sabitleri karşılaştırıldığında; VOC/NO2 oranı 5.5/1 ise •OH ile VOC ve NO2 reaksiyon hızları eşittir.
Eğer VOC/NO2 oranı 5.5/1'den küçük ise •OH-NO2 reaksiyonu •OH-VOC reaksiyonu üzerine dominanttır. •OH-NO2 reaksiyonunun aktif olduğu hallerde VOC oksidasyon zincirindeki •OH radikallerini bertaraf ederek O3 üretimini engellerler.
VOC/NO2 oranı 5.5/1'den büyük olduğunda •OH'ler tercihli olarak VOC'larla reaksiyona girecektir (Şekil 4).
Bir VOC-NO2 karışımında •OH radikalleri, NO2 ile VOC'lara göre 5,5 kat daha hızlı reaksiyona gireceğinden, atmosferdeki NO'ler daha hızla bertaraf edilecektir.
Yeni NOx emisyonlarının olmadığı sistemde reaksiyonlar devam ederken NOx'ler VOC'lardan daha hızlı tüketilir ve zamanla anlık olarak VOC/NOx oranı artar.
Sonunda •OH-NO2 reaksiyonu ile NOx sürekli giderimlerinin bir sonucu olarak yeteri kadar azaldığında •OH, VOC'larla reaksiyona girecek ve O3 oluşum döngüsünü devam ettirecektir.
Çok düşük NOx konsantrasyonlarında peroksi radikal reaksiyonları önemli olmaya başlar.
Genel olarak atmosferde VOC konsantrasyonlarının artması daha fazla O3 üretimi anlamına gelirken, NOx'lerdeki azalma VOC/NO2 oranına bağlı olarak hem ozon artışına ve hem de azalmasına sebep olur.
Böylece ozon üretiminin hızı mevcut NOx miktarıyla basit bir şekilde orantılı değildir. Belli bir VOC seviyesinde, NOx konsantrasyonu mevcut olduğunda, ancak optimum bir VOC/NOx oranının altında, NOx artışı ozon azalmasına sebep olur.
Ozon oluşumunu geciktirecek kadar düşük VOC/NOx oranları kent merkezlerinde ve NO kaynağının rüzgar bölgelerinde olabilir. Kırsal bölgelerde VOC/NOx oranları yüksekse bunun nedeni güçlü yerel NOx kaynaklarının bulunmasıdır.
Şehir trafiğini yoğun olduğu şehir içi bölgelerde VOC/NOX oranı 8/1 ila 15/1 arasında değişmektedir.
Grafikteki ozon hatları şekli, ozon konsantrasyonu azaltmada çok etkili stratejiler belirlemeye yardımcı olmaktadır. NOx'le sınırlı bölgede VOC konsantrasyonunda değişmeyi gösterir.
VOC'deki değişmenin ozon oluşturma üzerinde etkili değildir. VOC konsantrasyonu sabit tutulurken NOx konsantrasyonundaki değişme ozon konsantrasyonunun azalmasına neden olur.
VOC'nin sınırlı olduğu bölgede NOx konsantrasyonundaki değişme ozon konsantrasyonu üzerinde çok az etki yapar.
Oksijen radikali (•O) seviyesi kırsal kesimde şehir içi bölgeye göre yüksek olmadığından ozon konsantrasyonu oldukça düşüktür.
Kararlı ve durgun atmosfer, atmosferik kirleticileri hapsetmek için bir kapak görevi görmekte ve ozon gibi kötü ozon kirliliğinin artmasına neden olmaktadır.
Ozon kirliliği ile ilgili sınır değerleri Tablo 3'de verilmiştir.
** Önemli sağlık etkileri; Hassas nüfusun önemli bir kısmı etkilenir.
*** Eğer üç veya beş yıllık ortalamalar belirlenemiyorsa yıllık verilerin ardışık ve tam seti bazında, hedef değerler ile uyumluluğu kontrol etmek için gerekli minimum üç yıllık geçerli veri olmalıdır.
Kötü ozon kirliliğinin önemli sağlık etkileri, halk sağlığı yeterli korunması sağlanmıyor demektir. Kötü ozon konsantrasyonuna maruz kalma aşağıdaki etkilere neden olur:
- Sağlıklı genç yetişkinler, 6.6 saat maruz kaldığında, fizyolojik ve iltihaplanma akciğer etkileri,
- Çocuklardaki sağlık etkileri,
- Günlük ölümlerde yüzde 3-5 artış (günlük zaman serileri bulgularına dayanarak).
AB ülkelerinde her yıl 21 bin 400 kişi ve dünyada her yıl 470.000 insan kötü ozon kirliliğinden dolayı ölmektedir.
2003 yılında Fransa, en sıcak yazını yaşadı, kötü ozon maksimum seviyeye ulaştı ve sıcak hava dalgasından ve kötü ozondan dolayı 15 bin kişi erken öldü.
Kötü ozon kirliliğinin saatlik ortalama "65 µg/m3" seviyesine çıktığı zaman, halkın sağlığı açısından kamuoyuna duyurulması gerekir.
Kötü ozonun sağlık üzerindeki etkileri
Özellikle 15 Mayıs 15 ile 15 Eylül arasında gelişmiş ülkelerde ozon kirliliği saatlik ortalama olarak halka duyurulmaktadır.
Çok güçlü oksidant olan kötü ozon, akciğer gibi organik maddelerle reaksiyona girer. Ozon, burun ve boğazdaki tükürük membranlarını ciddi bir şekilde tahrip ederek solunum yolunu etkileyen yüksek derecede reaktif bir gazdır.
Ciğerlere kadar ulaşan ozonun yüzde 90'ı solunum yolu ile dışarı atılamadığı için ozon;
- Hassas akciğer fonksiyonlarını zarar verir,
- İltihaplanmasına neden olur ve bozar,
- Kırmızı kan hücrelerinin yapısının değişmesine,
- Faranjit, laranjit, göz, burun ve gırtlak tahrişine, öksürüğe ve göğüs rahatsızlığına
sebep olmaktadır.
Solunum yollarının iltihaplanmasına ve daralmasına neden olur. Bronşit, amfizem ve astım gibi hassas bireylerde ozon kirliliği, nefes alma güçlüklerini daha da kötüleştirir.
Ozon kirliliğine belli süre ve belli konsantrasyonda maruz kalındığında aşağıdaki olumsuzluklar olmaktadır;
- Yüksek konsantrasyonda kötü ozon kirleticisi cilt üzerinde güneş yanığı gibi iltihaplanmaya ve akciğerde kalıcı hasara neden olabilir.
- Kötü ozon kirliliği, çocukların ve özellikle 65 yaş üzeri insanların solunum sistemine daha ciddi etkiler oluşturmaktadır. Özellikle astımlı ve yaşlı insanlara etkisi daha ciddi olmaktadır.
- Belirli genetik özelliklere sahip kişiler ile C ve E vitaminleri gibi belirli besin maddelerini yeterli almayan insanlar, kötü ozon kirliliğine karşı daha fazla risk altındadır.
- Kötü ozon özellikle çocukların IQ'nu negatif etkilemektedir.
- Kötü ozon konsantrasyonu çok yüksek olduğunda, herkes risk altındadır.
- Kötü ozon katarak hastalığını şiddetlendirir.
Seul'de ozon konsantrasyonu 30 ppb'den (60 μg/m3), 100 ppb (200 μg/m3) seviyesine çıktığında solunum şikayeti ile hastanelere müracaat sayısında yüzde 38 ila yüzde 107 artışlar gözlenmiştir.
Yine havadaki ozon konsantrasyonu 100 μg/m3 üzerine çıktığında çocukların hastaneye başvurusunda 5 kat artışlar tespit edilmiştir. Yapılan incelemelerde karaciğer fonksiyonunun önemli ölçüde düştüğü̈ görülmüştür.
Ozon, kronik akciğer hastalarının uzun süreli gelişiminde önemli rol oynar.
- 120 ppb (240 μg/m3) O3 konsantrasyonuna 1 saat ve 80 ppb'ye (160 μg/m3) 6 saat maruz kalındığında akciğer fonksiyonunda zayıflama fiziksel egzersiz işleminde azalma görülmektedir.
- 300 ppb (600 μg/m3) O3 konsantrasyonuna kısa süreli maruz kalındığında akciğer şişkinliğine ve ölüme neden olmaktadır.
- 120 ppb'den (240 μg/m3) yüksek ozon konsantrasyonuna 1 saatten fazla maruz kalındığında hastaneye ve acil servise başvuru sayısında artış gözlenmektedir. Akciğer fonksiyonlarında azalma gözlenmiştir. Bu azalma etkileri; solunumda düşme, soluk borusu hiper aktivitesi, soluk borusu iltihabı, atletik performansta düşme, öksürük ve nefes darlığı semptomlarında artış, epitel permeabilitede artış şeklinde olmaktadır.
- Yüksek ozon kirliliğin astımlı kişileri daha fazla etkilediği gözlenmiştir.
Ozon kirliliği kişileri alerjiye karşı daha hassas yapmaktadır. Ozonun sağlık üzerindeki etkisi Tablo 4'de verilmiştir.
Ozon kirliliğine belli bir konsantrasyon ve sürede maruz kalınması;
- Cilt üzerinde güneş yanığı gibi iltihaplanmaya,
- Akciğerde kalıcı hasara
neden olabiliyor.
Kavurucu sıcaklar ve tehlikeli seviyede UV ışınları gelmeye başladı.
29 Temmuz 2022'de Akdeniz bölgesinde birkaç şehirde ozon kirliliği değişimi Şekil 6'de verilmiştir.
Şekil 6 incelendiği zaman ozon kirliliği saat 15 ila 20-21 arasında pik yaptığı görülmektedir. Özellikle 6 saat ozon kirliliği sınır değerlerin üzerinde seyrettiği anlaşılmaktadır.
Kötü ozon kirliliği, çocukların ve özellikle 65 yaş üzeri insanların, astımlıların solunum sisteminde daha ciddi hasarlar verir.
Belirli genetik özelliklere sahip kişiler ile C ve E vitaminlerini yeterli almayan insanlar, kötü ozon kirliliğine karşı daha fazla risk altında bulunuyor.
Ozon kirliliği özellikle çocukların IQ'sunu negatif etkilemektedir.
Ozon kirliliği, insan sağlığına zarar vermesinin yanı sıra bitki örtüsünün tahrip olması, araba lastiklerinin ömrünün kısalması, kıyafetlerin renginin ağarması gibi etkileri de beraberinde getiriyor.
Kötü ozon, bitki örtüsüne ve ekosistemlere zarar verir. Kötü ozon tarımsal üretimi düşürüyor. Sadece ABD'de kötü ozon, tahıl üretimine her yıl 500 milyon dolar zarar vermektedir.
Asya'daki sürekli yüksek ozon kirliliği seviyelerinin Çin, Japonya ve Güney Kore'ye pirinç, buğday ve mısır mahsullerinde yılda yaklaşık 63 milyar dolara mal olduğunu tahmin edilmektedir.
Vatandaşların dış hava sıcaklığı 25 derecenin üzerine çıktığı aylarda saat 11.00-21.00 arasında dışarı çıkmaması, çıkılıyorsa da mutlaka şapka, güneş gözlü gibi koruyucularla beyaz renkli kıyafetlerin tercih edilmesi tavsiye edilmektedir.
Ayrıca bu sıcaklık oranında renkli kıyafetlerin de gölgede ve akşam saatlerinde kurutulmasının yararlı olacağı aktarılmaktadır.
*Bu makalede yer alan fikirler yazara aittir ve Independent Türkçe'nin editöryal politikasını yansıtmayabilir.
© The Independentturkish
