1952 Aralık ayının ilk haftasında, Londra'da hava öylesine durgundu ki bulutlar güneş
ışığının büyük bir bölümünü geriye yansıtmaktaydılar. Nem oranı birden %80'lere kadar
fırlamış ve sıcaklık öğlen sırası -1C'ye kadar düşmüştü. Kalın bir sis tabakası oluşmuş,
soğuk ve rutubet evlerin daha fazla ısıtılmasını gerektirmişti. Evlerde kullanılan yakıt
genelde kömür olduğundan, kül, SO2 ve is (kurum) miktarı oldukça artmıştı. Durgun hava
sadece evlerden gelen değil otomobillerden çıkan zararlı partiküllerle dolmuştu. Krizin
doruğa ulaştığı dönemde, görüş mesafesi oldukça düşmüş öyle ki otomobiller gündüz
sırasında bile farlarını yakmak zorunda kalmışlardı. 4 - 10 Aralık tarihleri arasında, hava
kirliliğinden yaklaşık 4000 kişi ölmüştü. Sis kuşatması nihayet havanın değişmesine neden
oldu ve böylece hava kirliliği biraz olsun azaldı. İnsanoğlunun neden olduğu bu problemi
çözen insan faaliyetleri değil yine doğanın ta kendisiydi. Sanayi devriminin başlangıcından
bu yana ve hatta daha önceleri, insanlar Londra ve diğer büyük şehirlerde yaşamları
sürdürmekteydi ancak yanlış olan bir şey vardı.
Atmosferimiz büyük miktarda kirliliği absorbe etme kabiliyetine sahiptir. Kirletici
maddelerin başına üç şey gelebilir: rüzgarlar ile taşınabilir, yağış ile yeryüzüne inebilir veya
kimyasal olarak atmosferdeki zararsız maddelere dönüşebilirler.
1952 Londra sis krizinde, SO2'in atmosferdeki ortalama bulunma süresi yaklaşık 5
saatti ve SO2 atmosfer tarafından hızlı bir şekilde dönüşüme tabii tutuldu. Durgun hava
şartları evlerde yakılan kömür ve otomobillerde yakılan benzin ile birleştiğinde, atmosferin
kirliliği yok etme veya kirletici maddeleri başka bileşiklere dönüştürme gücünü aşmış ve
hatta SO2'i ortadan kaldırıcı hızlı doğal mekanizmalar bile işlemez hale gelmişti. Bunun
sonucunda, SO2 havada asılı kalmış ve sis asidik bir özellik kazanmış ve özellikle yeşil
habitat başta olmak üzere insan ve diğer organizmaları olumsuz şekilde etkilemiştir.
1952 Londra sis krizi dönüm noktası bir olaydı. Sonunda, insan faaliyetleri
atmosferin atıkları doğal bir şekilde ortadan kaldırma kabiliyetini aşmıştı. Yakılmakta
olan fosil yakıtlar havaya partikül eklemiş bunlar da sis oluşmasına ayrıca görüş
mesafesinin ve güneş ışığının azalmasına neden olmuştur. 1952 öncesi Londra sisleri
ile ünlü bir şehirdi. Fakat bilinmeyen şey kömür yakılmasının sis oluşumunu arttırmada
oynadığı roldü. 1952 yılından bu yana, Londra'da ısınmada kömür yerine daha temiz
olan doğal gaz kullanılmaktadır.
I.1. HAVA KİRLİLİĞİNİN TARİHÇESİ
İnsanlar çok eskilerden beri hem insanoğlunun sebep olduğu hem de doğal
yolla oluşan atmosferik kirlenmenin farkındadırlar. Hava kirliliğinin kontrol edilmesine
yönelik çıkartılan ilk kanun 1273'de İngiltere Kralının Londra'da yumuşak kömürün
kullanılması için Parlamentoyu ikna etmesi ile başlamıştır. Çıkarılan bu kanun öylesine
katıydı ki, bir kişi devamlı olarak uyarılmasına rağmen yasaklanan kömür kullanmaktan
idam bile edilmişti. "Dumanlı-Sis" terimi ilk defa 1905 yılında bir sağlık konferansı
sırasında bir doktor tarafından duman ve sis karışımı sonucu ortaya çıkan kötü hava
kalitesini vurgulamak üzere ortaya atılmıştır. 1550 yılında Leonardo da Vinci, bitkilerden
atmosfere yayılan malzemelerde oluşan mavi bir pusun varlığından bahsetmiştir.
Leonardo da Vinci'nin gözlediği şey nedeni bugün bile hala tam olarak anlaşılamayan
doğal bir fotokimyasal dumanlı-sistir.
Asit yağmuru ilk kez 17. Yy.da tanımlanmıştır. 18. Yy.da ise asit yağmuru ve dumanlısisin
Londra'daki bitkilerde bazı tahribata neden olduğu bilinmekteydi. 18. Yy.da
Sanayi devriminin başlamasıyla, hava kirliliği daha da dikkat çekmiş ve 19. Yy.ın
ortalarında da, özellikle Amerikan iç savaşından sonra, hava kirliliğine olan ilgi
artmıştır.
1930 yılında Belçika'daki Mesue vadisi ve 1948 yılında da Pennsylvania
Donora'daki kirlilik olaylarından sonra hava kirliliği üzerindeki bilimsel çalışmalara hız
verilmiştir. Mesue vadisi kirliliği yaklaşık bir hafta devam etmiş, 60 ölüm vakası ve
sayısız sağlık problemi ile sonuçlanmıştır. Pennsylvania Donora'daki kirlilik ise 20
ölüm vakası ve 14.000 insanın sağlığını kaybetmesine neden olmuştur. İnsanlar
Donora vakası ile, meteorolojik şartlar ile tehlikeli dumanlı-sis olayı arasında bir ilişki
olduğunun farkına varmışlardır. Bu görüş 1952 Londra vakası ile daha da güçlenmiş
ve bu tarihten itibaren hava kalitesini arttırmaya yönelik çeşitli önlemler alınmaya
başlanmıştır. Günümüzde, 1977 Temiz Hava Eylem'i ile çıkartılan kanunlar Birleşik
Devletlerde atmosfere olan emisyonu bir derecede azaltmış olmasına rağmen hava
kirliliği halen bir çok bölgede istenilen seviyenin çok altındadır.
I.2. HAVA KİRLİLİĞİ ÖZELLİKLERİ
Atmosfer en büyük kaynaklarımızdan biridir. Havanın Yeryüzü üzerinde lokal
rüzgarlar veya hava eşikleri şeklinde hareketi üzerimizdeki havanın devamlı olarak
yenilenmesini sağlamaktadır. Atmosfer karmaşık bir kimyasal fabrika gibidir. İçerisinde
hala tam olarak anlaşılamayan reaksiyonlar gerçekleşmektedir. Bu reaksiyonların çoğu
güneş ışığı ve yaşam tarafından üretilen bileşikler tarafından etkilenmektedir.
Kimyasal kirleticiler yanlış zamanda, yanlış yerde ve yanlış bileşimlerdeki bileşikler
olarak düşünebilir. Bir kimyasal madde uzağa taşınıyor ve açığa çıkartılan miktarına
göre daha az seviyelerde ise, herhangi bir kirlenme sorunu yaşanmayacaktır. Doğal
olarak veya insan yolu ile atmosfere yayılan kirleticiler sadece atmosfer içinde değil
hidrolojik ve jeokimyasal döngüler içinde de azaltılabilir. Bunun yanı sıra, atmosferi
terk eden kirleticiler su ve jeolojik fenomenler içinde kirlenmeye neden olurlar.
Yeryüzünde hayatın başlamasından itibaren, atmosfer kimyasal elementler için
önemli bir kaynak olmuş ve atıkların çökelmesi için de bir ortam teşkil etmiştir.
Fotosentez yapan en eski bitkiler atmosfere oksijen yaymışlardır. Atmosferik oksijenin
uzun vadede yükselmesi de yüksek metabolizma hızı ve hızlı enerji kullanımı
gerektiren daha yüksek yaşam formlarının gelişmesini ve ayakta kalmasını sağlamıştır.
Soluduğumuz hava %78 azot, %21 oksijen, %0.9 argon %0.03 CO2 ve metan, ozon,
hidrojen sülfit, CO, nitrojen ve kükürt oksitlerinin de dahil olduğu diğer iz element ve
bileşiklerden oluşmaktadır. Moleküler argon, asal ve durgun gazlar dışında Yeryüzü
atmosferindeki diğer bütün bileşikler ya biyolojik faaliyet sonucu ortaya çıkmışlar ya
da büyük ölçüde biyolojik süreçler tarafından etkilenmişlerdir.
Havanın kirlenmesine neden olan iki ana kirletici grubu vardır: primer ve
sekonder kirleticiler. Primer kirleticiler havaya direkt olarak yayılanlardır, bunlar
partiküller, kükürt oksitler, CO, azot oksitler ve hidrokarbonlardır. Sekonder ya da
ikincil olanlar ise primer kirleticiler ve normal atmosferik bileşikler arasında geçen
reaksiyonlar sonucu ortaya çıkan kirleticilerdir. Örneğin, yerleşim yerleri üzerindeki
ozon, primer kirleticiler ile doğal atmosferik gazlar arasındaki reaksiyonlar sonucunda
oluşmaktadır. Bu yüzden, ozon primer kirlenmenin olduğu bölgelerde havanın parlak
ve güneşli olduğu zamanlarda ciddi bir kirlilik problemi yaratmaktadır.
Birleşik Devletlerde hava kirliliği problemlerinin yaklaşık %90'na neden olan
primer kirleticiler partiküller, hidrokarbonlar, CO, azot ve kükürt oksitlerdir (Tablo 1).
İnsanoğlunun neden olduğu işlevler vasıtasıyla, Birleşik Devletlerde her yıl 250 ila
300 milyon ton bu tür malzeme atmosfere girmektedir. Yaklaşık bunun yarısı CO olup
diğer dört unsur ise %8 ile %15 arasında bir değerdedir. İlk bakışta, birkaç yüz milyon
malzemenin çok olduğu düşünülebilir, ancak bu malzemenin atmosfer içinde eşit bir
şeklide dağılması durumunda, bunun ağırlık yüzdesi atmosferde sadece 3 ppm kadar
olacaktır (1 ppm milyonda bir parça). Ne yazık ki, atıklar eşit bir şekilde
dağılmamaktadır. Bunlar lokal veya bölgesel olarak üretilmektedir. Bu nedenle,
kirlenme kaynaklarının iki ana çeşidinin bilinmesinde yarar vardır. Bunlar noktasal ve
noktasal olmayan kaynaklardır. Büyük bir santral bacası noktasal kaynağa örnek
olarak verilebilir. Noktasal olmayan kaynağa örnek ise Los Angeles, California'da
trafiğin en yoğun olduğu anda tüm otomobillerden açığa çıkan egzoz gazlarıdır.
I.3. HAVA KİRLİLİĞİNİN NOKTASAL KAYNAKLARI VE DUMANLI-SİS (SMOG)
Sudbury'deki (Ontario) nikel ve bakır izabe tesisleri hava kirliliğinin noktasal
kaynaklarına verilebilecek en güzel örnektir. Sudbury'de birbirine birkaç km uzaklıkta 3
adet izabe tesisi, 13 adet maden, 1 tane açık işletme, 6 tane yoğunlaştırma fabrikası, 2
adet demir-çelik fabrikası ve 1 tane de bakır rafinerisi bulunmaktadır. Bu bölgedeki
cevher yüksek miktarda kükürt (S) içermekte olup buradaki izabe tesisi, muazzam
miktarda SO2 ile birlikte içinde nikel, bakır, ve canlılara toksik olan diğer metallerin de
bulunduğu partikülleri atmosfere yaymaktadır. 1970 yılında buradaki fabrikalardan
sadece biri 2.7 milyon ton SO2'i atmosfere salmıştır. Bununla birlikte, nikel
kirlenmesinin fabrikadan 50 km uzaklıktaki topraklarda etkili olduğu gözlenmiş ve
SO2'den kaynaklanan asit yağmurunun ve ağır metal içeren partiküllerin 50 yıldan beri
Sudbury'i çevreleyen ormanlara büyük ölçüde zarar verdiği ortaya çıkarılmıştır. Yaklaşık
250 km2 lik bir alan bitki yaşamı için elverişsiz bir hale gelmiştir. Bölgede ormanlara
verilen tahribat yaklaşık 3500 km2 lik bir alanı kapsamaktadır. Kirliliği azaltmak için
öngörülmüş önlemlerden biri olarak fabrika bacalarının yükseltilmesi sorunu çözeceği
yerde daha da arttırmıştır. Daha önceleri lokal olarak gözlenen asit yağmuru daha
geniş alanları etkilemiştir.
I.4. ASİT YAĞMURU
Yüksek miktarda fosil yakıt kullanımı ve cevher izabesi lokalin ötesinde sorunlar
yaratmaktadır. Bu tür noktasal kaynakların etkileri bölgesel olarak yayılım gösteren asit yağmuruna
neden olmaktadır. Fosil yakıtlar ve cevherlerin birçoğu kükürt içermektedir. Kükürt yakıtların yakılması
ve cevherlerin zenginleştirilmesi sırasında kükürt diokside dönüşmektedir. Normal havada
gerçekleştirilen herhangi bir yüksek sıcaklık işlemi azot oksit de üretmektedir. Kükürt dioksit ve azot
oksitler su ile birleşerek sülfürik ve nitrik asitleri oluştururlar. Sadece 1977'de, Birleşik Devletlerde 27.4
milyon ton SO2 ve 23 milyon ton azot oksit atmosfere verilmiştir.
Kükürt ve azot oksitler ana kaynaklar olmalarına rağmen, asit yağmur probleminde rol
oynayan başka asitler de vardır. Örneğin, kömür yakılan güç santrallerinden hidroklorik asit (HCl) kömür
veya petrol yakan güç santrallerinden de kükürt oksit atmosfere yayılmaktadır. Azot oksit ise hem sabit
hem de otomobiller gibi hareketli kaynaklardan ortaya çıkmaktadır. 1977'de atmosfere verilen azot
oksidin yaklaşık %56'sı güç santrallerinde yakılan fosil yakıtlar ve diğer sabit kaynaklar nedeniyle
olmuştur. Buna karşın %40 ise ulaşım ile ilişkili kaynaklardan açığa çıkmıştır. Fosil yakıt kullanımının
önümüzdeki birkaç 10 yıl içinde (özellikle kömür) dramatik olarak artacağı tahmin edilmektedir. Asit
yağmuru kaynaktan itibaren rüzgar yönünde geniş bir şekilde ilerler. İngiltere, Almanya ve diğer batı
Avrupa ülkelerinde üretilen kükürt dioksitler Norveç ve İsveç'te ciddi asit yağmur sorunlarına neden
olmaktadır. Kuzey Amerika'da, ABD ve komşusu olan Kanada'daki endüstriyel nokta kaynakları asit
yağmurunun daha kuzeydeki Labrador ve Arktik Okyanusa kadar ilerlemesini sağlamıştır. Son 20 yıl
içinde, noktasal kaynaklara yakın yerlerdeki lokal hava kirliliğinin azaltılmasına yönelik çalışmalar
genellikle daha uzun bacaların yapılması şeklindeydi, ancak bu lokal etkileri azaltmakla birlikte küresel
etkilerin daha da artmasına yol açmıştır. Günümüzde ise, asit yağmuru fabrika bacalarına filtre
yerleştirilmesi ile çözümlenmeye çalışılmaktadır.
Bütün yağmur suları az da olsa asidiktir. Çünkü su atmosferik CO2 ile reaksiyona girer ve karbonik
asidi (H2CO3) oluşturur. Bu saf yağmur suyunun pH'ı yaklaşık 5.6'dır. Asit yağmur, pH'ın 5.6'dan
düşük olduğu yağış olarak tanımlanır. pH ölçeği logaritmik olduğundan, 3'lük pH değeri pH değeri
4'den 10 defa ve pH değeri 5'den ise 100 defa daha asidiktir. Otomobil aküsünün pH'ı 1'dir. Bir
keresinde, Wheeling'de (Batı Virginia) yağmur suyunun pH'ı 1.5 olarak ölçülmüştür. Bu da hemen
hemen mide asidinin pH'na eşit olup sirke ve limon suyundan ise daha asidiktir.
Fosil yakıtların önümüzdeki yüzyıldan itibaren tükeneceği göz önüne alındığında, asit
yağmuruna ilişkin sorunların da ortadan kalkabileceği akla gelebilir. Bu da jeolojik zaman ölçeğinde
çok küçük bir yeri kapsadığından kısa vadeli bir etki olarak düşünülebilir. Ancak, biyolojik etkiler
beklenenden daha uzun süreli olabilir. Örneğin, Norveç nehirlerinde somon balığı bir kez yok oldu
mu bir daha hiçbir zaman ortaya çıkmayabilir.
I.5. HAVA KİRLİLİĞİNİN NOKTASAL OLMAYAN KAYNAKLARI VE DUMANLI-SİS
Hava kirliliğinin çok küçük kaynaklarda üretilen ancak çok geniş alanlar üzerinde
etkisi olabilen tipine noktasal olmayan kaynaklar denmektedir. Nerede olursa olsun, hava
kirliliği yaratan birden fazla kaynak varsa, duman oluşma potansiyeli yüksektir. Dumanın oluşup
oluşmayacağı topoğrafya ve hava şartlarına bağlıdır. Çünkü bu faktörler kirleticilerin kaynaktan
itibaren taşınma hızlarını ve havada zararsız bileşiklere dönüştürülmelerini belirlemektedir.
Üretim hızı kimyasal dönüştürme hızını veya taşıma hızını aştığına, tehlikeli şartlar her an
beklenmelidir. Dağlar ile çevrili şehirler açık düzlüklerde kurulmuş şehirlere nazaran çok daha
fazla duman problemi yaşamaktadır (örneğin, Denizli). Çok fazla sıcaklık değişimi gibi hava
şartlarının hakim olduğu şehirlerde de duman önemli bir sorun halini almıştır. Çevrili dağlar ya
da ani sıcaklık değişimleri kirletici maddelerin rüzgar ve hava sistemleri ile taşınmasına olanak
tanımamaktadır. Başlıca üç tip duman vardır. Fotokimyasal duman, sülfürlü duman ve partikül
duman. Fotokimyasal dumanın (Los Angeles tipi kahverengi hava) gelişmesi direkt olarak
otomobil kullanımı ile ilgilidir. Sülfürlü duman (Londra tipi duman) santrallerde önemli miktarda
kömür veya petrol yakılması ile ilgilidir. Partikül dumanın önemi günümüzde daha yeni
anlaşılmaya başlanmıştır. Otomobil, evsel gaz ısıtıcıları ve güç santralleri gibi fosil yakıt kullanan
kaynaklar çok küçük boyutlarda partikül üretmektedir. Bu partiküller kaynaktan ayrıldıklarında
0.1 mikron kadar bir yarıçapa sahiptirler (1 mikron = 10-6 m). Tablo 2'de çeşitli ayresollerin
boyutları ve bunları ortadan kaldırmak için kullanılacak temizle aletleri verilmektedir.
I.6. METEOROLOJİ VE HAVA KİRLİLİĞİ
Meteorolojik şartlar, hava kirliliğinin sadece can sıkıcı bir durum veya insan sağlığı için
ciddi bir tehdit olduğunu belirler. Fotokimyasal dumanın negatif etkileri bitkilere zarar vermekle
kalmayıp insanlarda da kronik hastalıklara yol açmaktadır. Los Angeles'de duman dönemleri
genellikle ölümle sonuçlanmamaktadır. Diğer taraftan kükürtlü duman ise, birkaç gün süren ölümcül
olabilen sis ile ilişkilidir. Bu tür dumanlar, fotokimyasal dumanın tersine, daha çok kış aylarında
oluşmaktadır. Fotokimyasal ve kükürtlü dumanlı sisler farklı nedenlerden ortaya çıkmalarına rağmen,
belirli meteorolojik şartlar her ikisini de şiddetlendirebilmektedir. Sıcak hava tabakasının soğuk hava
tabakasının üstüne çıkması sonucu yükselti ile beraber ısının da artması (atmosferik altüst olma) ile
ilişkili olarak alt atmosferde sınırlı sirkülasyon kirlenme olaylarına neden olabilmektedir. Atmosferik
altüst olma özellikle durgun hava kütlelerinde oluşmaktadır.
I.7. HAVA KALİTE STANDARTLARI
Yerleşim alanlarındaki hava kalitesi genellikle iyi, orta, sağlıksız, oldukça sağlıksız ve veya
tehlikeli olarak rapor edilmektedir (Tablo 3). Bu seviyeler beş ana kirletici maddenin izlenmesi
sonucu ortaya çıkmaktadır. Bunlar sırasıyla toplam asılı madde (TAM), kükürt dioksit, karbon
monoksit, ozon ve azot oksittir. Havadaki fotokimyasal duman miktarının en iyi göstergesi ozon
seviyesidir. Çünkü ozon, azot oksitler şeklinde oluşup daha sonra güneş ışığı altında hidrokarbonlarla
beraber duman içindeki kompleks organik partikülleri oluşturur. Tablo 4'de ABD'nin 1979 yılında
kullandığı Ulusal Hava Kalite Standartları verilmektedir.
Tablo 3. Kirlenme Standart İndeksi (PSI) değerlerinin tanımı.
Tablo 4. ABD Ulusal Normal Hava Kalite Standartları.
Her kirletici maddenin farklı azaltma stratejisi vardır. Güç santralleri ve endüstriyel alanlardaki
kaba partiküller daha atmosfere yayılmadan toplama ve biriktirme şeklinde kontrol edilmektedir. En
önemli kontrol yöntemi düşük kükürt içerikli kömür kullanımıdır. Ancak düşük kükürt içerikli
kömürün Yeryüzünün her tarafında bulunmaması büyük bir dezavantaj teşkil etmektedir. Diğer bir
yöntem de, yüksek kükürtlü kömürün kükürtten arındırılmak üzere yıkanmasıdır. Bu tür yıkama
işleminde, ince taneli kömür su ile yıkanarak demir sülfür (pirit, FeS2) minerali kömüre göre daha
yüksek yoğunluğa sahip olması nedeniyle dibe çöker. Yıkama işlemi kükürdün bir kısmını ortamdan
uzaklaştırır ancak bu yöntem pahalıdır. Diğer bir yol da, yüksek kükürtlü kömürün gazlaştırılmasıdır.
Kömürden elde edilen gaz oldukça temizdir ve kolaylıkla taşınabilir.
Fabrika bacalarında kullanılan en geçerli metot ise ıslak yıkamadır. Bu metotta, kükürt
kireç hamuru (CaO) veya kireçtaşı (CaCO3) hamuru ile reaksiyona girerek suda çözünmeyen
kalsiyum sülfit veya sülfatları oluşturur. Daha sonra bunlar biriktirilerek ortamdan uzaklaştırılır.
Yalnız sorun hala bitmemiştir. Atık haldeki sülfit veya sülfatların çok iyi izole edilmiş bir şekilde
saklanması gerekmektedir. Bu tür maddeler hidrolojik döngü ile temasa geçtiklerinde daha büyük
problemlere yol açabilir. Bu tür yıkama tesisleri oldukça pahalıdır, şöyle ki santralin toplam
maliyetine %20'ye kadar varabilen ek bütçe gerektirir.
Diğer bir metot ise, bacaların daha yüksek olacak şekilde inşa edilerek kirliliğin noktadan
daha uzaklara eşit şekilde yayılmasını ummaktan ibarettir. İlk bakışta pratik olarak görünen bu yol,
aslında kirliliği daha da büyüterek geniş alanlara yaymaktadır. CO, azot oksit ve hidrokarbonlar gibi
kirletici maddelerin yerleşim alanlarındaki kontrolü geniş ölçüde fosil yakıt tüketen otomobillerden
geçmektedir. Bu maddelerin denetimi aynı zamanda, alt atmosferde bulunan ve güneş ışığı altında
azot oksit ve hidrokarbonların reaksiyonu sonucu açığa çıkan ozonu da düzene koyacaktır.
I.9. HAVA KİRLİLİĞİ VE BİYOSFER
Teknolojik gelişmeler ile ilintili hava kirlenmesi sadece lokal veya bölgesel anlamda etkili
olmakla kalmayıp bütün biyosferi de etkisi altına almaktadır (Tablo 5).
Buradaki temel sorun, dünya nüfusunun doğal işlevlerin miktarı ve hızına eşit oranlarda
malzemeyi kullanıp atmosfere iletmesidir. Örneğin, Fosil yakıtların kullanılması sonucu açığa çıkan
yıllık CO2 bütün canlıların solunumundan atmosfere verilen CO2 miktarının yaklaşık onda biridir.
Biyosfer kirlenmesinin iki ana etkisi vardır: iklimsel değişimler ve atmosferde canlılara zararlı
olabilecek kimyasal değişimler.
Tablo 5. İnsanoğlunun neden olduğu olası iklim değişiklikleri.
I.10. KARBONDİOKSİT VE İKLİM
Esas bileşimi CO2 olan fosil yakıtların kullanılması nedeniyle atmosferdeki
karbondioksit konsantrasyonu artmaktadır. Fosil yakıtlar, çoğu yeşil bitkilerin fotosentez
ürünü olan anoksit organik malzemelerin uzun zaman boyunca gömülü kalmaları sonucu
oluşmuşlardır (kömür gibi).
Günümüzde, artan karbondioksitin olası etkileri üzerine değişik görüşler
bulunmaktadır. 20. y.y.'ın başlarında Dünya atmosferindeki CO2 konsantrasyonunun
yaklaşık 290 ppm (mg/lt=milyonda bir parça) (%0.029) olduğu kabul edilmektedir (Şekil
3.4). O zamandan bu yana, Yeryüzündeki karbondioksit konsantrasyonu 330 ppm'e
kadar yükselmiştir (%0.033). 2000 yılındaki değerin ise 380 ppm (%0.038) olacağı
tahmin edilmektedir. Bu da 1977 yılındaki değerin yaklaşık %20 üzerindedir. Fosil
yakıtların yakılmasından açığa çıkan bütün karbondioksitin atmosferde kaldığı var
sayıldığında, bu artış sadece beklenenin yarısı kadar olacaktır. Geri kalan karbondioksit
bilimsel araştırmaların konusunu oluşturmaktadır. Bazı bilim adamları bu
karbondioksitin okyanuslar tarafından absorbe edildiğini savunmaktadır diğerleri ise
kara bitkilerinin özellikle orman ağaçlarının daha hızlı büyüdüğünü ve bu arta kalan
karbondioksiti bünyelerine aldıklarını öne sürmektedir.
2000 yılındaki karbondioksit artışına yönelik tahminler iki temel varsayıma dayanmaktadır:
Bunlar, atmosfere salıverilen karbondioksitin yaklaşık %50'sinin okyanuslar tarafından absorbe
edileceği ve önemli derecede büyük ölçekli atmosferik sirkülasyon değişimlerinin olmayacağıdır.
Bu varsayımlara dayanarak, atmosferik karbondioksit nedeniyle 2000 yılında oluşacak sıcaklık
değişimi yaklaşık 0.5C olacaktır. Bu sıcaklık artışı büyük sorunlar yaratmayacaktır. Ancak
karbondioksit artışı bu hızla birkaç yüzyıl daha devam ederse, 2 ile 3C lik sıcaklık artışı
kaçınılmaz gözükmektedir. Bunun da ne gibi etkiler yaratacağını düşünmek bile korkunç olabilir.
Ortalama yıllık sıcaklıkta sadece birkaç derecelik bir artış, kutuplardaki buz kütlelerinin erimesi
ve böylece Yeryüzündeki deniz seviyesinin yükselmesi ve büyük şehirlerin su altında kalması gibi
sorunları beraberinde getirecektir. Bu sebeplerden dolayı, atmosferdeki karbondioksit artışı çok
dikkatli bir şekilde denetlenmelidir. Şekilde son 150.000 yıl için Yeryüzündeki ortalama yıllık
sıcaklık değişimleri verilmektedir.
Karbondioksitin atmosferin ısınmasına neden olduğu mekanizmaya "sera etkisi" denilir.
Atmosferik iz gazlar Yeryüzündeki sıcaklık rejiminin ayarlanmasına yardımcı olurlar. Güneşten
yayılan radyasyon, iklim sisteminin devamını sağlayan enerji kaynağıdır. Yayılan bu solar
radyasyon dünya yüzeyini ılımanlaştırır. Bu enerjinin büyük bir kısmı elektromanyetik
spektrumun görünür parçasıdır. Güneşten gelen enerjiyi dengelemek üzere, spektrumdaki
enfraruju yayarak Yeryüzünün de yaklaşık aynı miktardaki enerjiyi uzaya geri ışıması
gerekmektedir. Geri gönderilen radyant (ışınsal) ısının bir kısmı atmosferde "sera etkisi"
oluşturmak üzere iz gazlar tarafından soğrulur. Atmosferin büyük bir kısmı enfraruj radyasyona
karşı şeffaf bir özellik gösteren azot ve oksijenden oluşmaktadır. Enfraruj absorbe eden
atmosferik gazların en önemlileri doğal sera etkisinin %90'na sebep olan su buharı ve
karbondioksittir. Su buharı ve karbondioksite ilaveten, metan, azot oksit ve troposferik ozon
diğer sera gazlarıdır.
MILANKOVIĆ (ASTRONOMİK) DÖNGÜLERİ:
- Dünyanın Güneş etrafındaki dönüşündeki değişim (yörünge biçiminin değişmesi-elipsten dairesele geçiş (excentricity)
- Ekvator konumunun değişmesi (precession)
- Eksenin yatım açısının değişmesine (obliquity) bağlı olarak
iklimde 100 ile 400, 40 ve 20 binyıl (ka) aralıklarında değişikliğe neden olmaktadır.
Bu süreçler sediman arzında ve su seviyesinde oynamalara neden olur.
Vostok buz karotlarından elde edilen son 400,000 yıllık sıcaklık, CO2
ve toz konsantrasyonları.
Küresel Deniz Su Seviyesi (1870 – 2007)
Kyoto Protokolü – 1997
Küresel Isınma ve İklim Değişikliği ile Mücadele
Amaç: Karbon salınımlarını 1990 yılı düzeyine düşürmek
TEHLİKE sadece CO2 mi?
Sibirya Donmuş topraklarının (permafrost ) çözülmesi
I.12. STRATOSFERİK OZON TEHDİT ALTINDA MI?
Ozon (O3) Yeryüzünden 16 ile 60 km yukarıdaki stratosfer içinde iki tür reaksiyon
gerçekleştiği zaman oluşur. Birinci reaksiyon, bir oksijen molekülünün güneş ışığı ile atomik
oksijene bölünmesidir. İkinci reaksiyon ise, bir oksijen molekül grubunun (O2) bir oksijen atomu ile
üçüncü bir molekülün (katalizör) mevcudiyetinde ozon (O3) oluşturmak üzere bir araya
gelmeleridir.
Ozon doğal olarak ültraviyole radyasyonu ile tahrip edilmektedir. Ozon tahrip edildikçe,
Yeryüzüne ulaşan ültraviyole radyasyon miktarını önemli derecede azaltarak Yeryüzündeki
organizmalar için faydalı hale gelmektedir. Stratosferde ise ozon devamlı olarak oluşmakta ve
tahrip edilmekte ve bu yüzden, kabaca denge halini korumaktadır. Ozon seviyesindeki herhangi bir
azalma yeryüzüne daha fazla ültraviyole ışığın gelmesine yol açacağından çok tehlikeli olacaktır ve
deri kanseri riskini arttıracaktır. ültraviyole radyasyon ile deri kanseri arasındaki ilişkinin şu
şekildedir: Ozon miktarındaki %1'lik bir azalma deri kanseri vakalarında %2'lik bir artışa neden
olacaktır.
Ozon azalma probleminin bir diğer yanı da atmosferin değişik kesimlerinin potansiyel
ısınma ve soğumasıdır. Eğer ozon az olsaydı, Yeryüzüne daha fazla radyasyon gelecek ve alt
atmosferi ısıtacaktı. Diğer yandan, ozon stratosferde azaldığında, üst atmosfer soğuyacak ve
böylece Yeryüzüne stratosferden daha az termal radyasyon gelecektir. Bu da alt atmosferin
soğumasına neden olacaktır. Ozon solar radyasyon ile tahrip edildiğinde, solar enerjinin bir kısmı
ısıya dönüştürülecek bu da stratosferi ılımanlaştıracaktır (Bu yüzden, stratosferde yükseklik arttıkça
sıcaklık da artmakta ve bu da doğal olarak sıcaklığı altüst etmektedir ve buna ilaveten, stratosferde
çok az düşey karışım mevcuttur). Ozon azalması stratosferin soğumasına neden olacağından,
stratosfer gazları Yeryüzüne daha az termal (infrared) radyasyon ulaştıracaklar ve böylece alt
atmosferin soğuma sürecine girmesine olanak vereceklerdir.
