Dünyayı Saran Tehlike ve Korunma Metodları
Transkript
Dünyayı Saran Tehlike ve Korunma Metodları
DÜNYAYI SARAN TEHLIKE VE KORUNMA METODLARI Yrd. Doç. Dr. Dogan Haktanir (BA., BEng., MSc., Ph.D.) (MASHRAE, MInst.D, MCEE, MIEEE) Yakin Dogu Üniversitesi – Elektrik, Elektronik Mühendisligi ÖZETÇE Dünyamiz gittikçe isinmaktadir. Bilim adamlari bu görüngüyü Ozon tabakasinin delinmesine ve dünyadaki yapay hava kirliliginden olusan sera olgusuna atfetmekte ve isinin artmaya devam etmesi halinde buzullarin eriyip dünyadaki karalarin sular altinda kalacagini öne sürmektedirler. Bunun sonucu olarak da olmasi muhtemel bir tehlikeyi bertaraf etmek için gerekli önlemlerin alinmasinda hükümetlerini uyarmaktadirlar. Ortaya atilan formüller, havaya karbondioksit verecek eylemlerden kaçinilmasi, ozon tabakasini delecek nitelik tasiyan CFC gazlari ile bu nitelikte olan gazlarin havaya saliverilmesinin önlenmesi gibi tedbirlerdir. Ancak bu tedbirlerin etkili olabilmesi için yasama kapsaminda ele alinmasi gerektigi iddia edilmektedir. Bu yazi Ozon tabakasinda meydana gelen delinmelere neden olan olgulari incelemekte ve bu hususta ne gibi korunma tedbirlerinin alinabilecegi üzerinde bazi fikirler yürütmektedir. 1. GIRIS Ozon tabakasindan ve CFC gazlarindan söz etmeden önce dünyamizi saran atmosfer ile daha üst düzeyde bulunan tabakalardan söz etmek en azindan onlar hakkinda çok kisa bir bilgi vermek gerekir. Atmosfer, dünya sathindan sonra dünyayi çevreleyen ve takribi 9 km kadar yükseklige ulasan teneffüs ettigimiz , ekseriyeti nitrojen, oksijen ve karbon dioksitten olusan hava tabakasina verilen isimdir. Burada biz her ne kadar 9 km’lik bir mesafeden söz etmissek de bunu kesin olarak belirlemek çok güçtür. Çünkü özelligi itibari ile bu tabakanin ve diger tabakalarin genlesmeleri sicakliga göre o kadar degiskenlige ugrar ki bu hususta her tabaka için kesin bir rakam vermek mümkün degildir. Bir hava örnegindeki ögeler ifade edilecekse bu ögeler g/cc, mokül/cc gibi birimlerle anlatilir ve yogunluklarindan söz edildiginde ppmv, ppbv, pptr, gibi ifadeler kullanilir [1]. Bu ifadeler genellikle Avogadro kurallari tahtinda islem görür. pp: ‘parts per’, m: milyon, b: milyar, t: trilyon, v: volume (hacim) anlaminda kullnilirlar. Eger üç kilometre yükseklikteki bir hidrojen molekülü için 0.1ppbv ünitesi ele alinirsa bu ifade her on milyarda bir adet HCl molekülü bulundugunu ifade eder ki hava kirliligindeki bilesik ve karisimlarda bu ölçüler kullanilir. [2] Troposfer, stratosferden baslayip da eksosferde son bulan tabakayi ifade eder. 50km ile 400km arasindaki bir mesafeyi kapsar. Mesafelerin mevsime ve parallellere göre degis mesinden ötürü bu katman ortalama olarak 300 km olarak ele alinir. Tropo kelimesi degiskenlik anlamini ifade eder. Bu asama atmosferin hava sartlarinin olustugu bölgedir [3] Stratosfer, Mesosferle Toposfer arasinda olan mesafeyi kapsar. Dünyadan 40km’den sonra gelen 50km arasindaki dünyayi çevreleyen hava tabakasina verilen isimdir. Bu bölgedeki sicaklik yükseklige göre çogalir. Bunun nedeni ise Ozon tabakasinin ultra viole isinlarini emmelerinden ötürüdür. Bu görüngü dikey olarak isinin dünya yüzeyine konveksiyon hareketi ile yayilmasina ve dünya yüzeyinin isinmasina neden olan alandir [4]. Mesosfer, dünyadan 10 km ile 40 km arasindaki bölgeyi kapsamina alir. Atmosfer ile stratosfer arasindaki bölgeyi tanimlar. Bu tabakanin özelligi sicakligin yükseklige oranla azalmasidir [5]. Bu bölgeden daha yukarida baslayan bölgedeki isi yeni bastan yükselmege baslar. Bu isi yükselme mesafesi dünyadan 100 km ile 400 km arasinda kalan bölgeyi de kapsamina alir. Bu tabakadan sonra baslayan eksosferde sicaklik yeniden azalmaga baslar ve dünyadan uzaklasarak azalir ve feza denen boslukta kaybolur. Mesosferin üst tabakasi ile Thermosferin arasindaki bölgede elektronlarla ionlar serbest olarak hareket etme özelliklerini kazanirlar. Bu nedenle bu iki bölgenin salt bu kesimine ionosfer adi altinda da tanimlanir [6]. Sekil 1 Dünyamizin muhtelif katmanlarini yansitmaktadir. Sekil 1 – Yukaridaki sekil dünyadaki katmanlari ve dünyaya olan uzakliklari arasindaki bagintiyi simgelemektedir. Hepimizin CFC gazlari ile yakindan veya uzaktan iliskili oldugumuz bilinci içerisinde miyiz? Evlerde her gün bindigimiz arabalarda, is yerlerinde, sokaklarda bu gazlarla karsi karsiya kaldigimizin farkinda miyiz? Hiç olmazsa böyle bir iddiada bulunanlarla hemfikir olur muyuz? Sogutucularda kullanilan gazlar alçak basinç buharlasirken isiyi sogururlar. Yüksek basinç altinda ise yogunlasarak sivi haline dönüsürler ve dönüsümden büyük bir isi açiga çikar. 1930 yillarinda yanici özelliklere sahip olmayan buna karçilik alçak basinç altinda hemen buharlasabilen Chloro-Fluoro-Carbon kisaca CFC gazlari kesfedildi. Bu gazlar sogutucularda kullanilmaya baslandi. Teknoloji gelistikçe ve genis kapasiteli sogutuculara gerensinme duyuldukça gaz türlerinde de degisiklikler oldu ve çesitli gaz tipleri ortaya çikmaya basladi. R11, R12, R22 bunlara örnek teskil etmektedir. Bu gazlarin özellikleri kaynama noktalarinin 0o C ile -40o C arasinda olmasidir. Bu gazlar piyasaya Freon (Du-Pont), Arcton (ICI), Isceon (Rhone Poulenc) gibi isimlerle sevkedilmislerdir. Daha sonra gazlarin verimliligini artirmak için tabana Florin atomlari da eklenmis ve Chlorodifluoromethane (CHClF2 ) gibi gazlar üretilmistir. Son 50 yildan bu yana CFC’ler tonlarca havaya birakilmis ve sonuç olarak da Ozon tabakasinda delinmeler olusmasina ve sera olaylarinin yasanmasina neden olmuslardir, ta son zamanlar da bu zararlari fark edilsin [7]. 2. OZON TABAKASI “Ozon”, ‘Oxygen Zone’ kelimelerinin kisaltilip birlestirilmesinden olusmustur. Dünyamizin atmosfer tabakasinin üzerinde, atmosfer tabakasini çevreleyen ve üç Oksijen atomunun bir arada bir bag teskil etmesinden olusan baska bir tabakadir. Teneffüs ettigimiz havada sadece iki Oksijen bir bag olusturmaktadir. Bu tabakanin yerden y.ksekligi tahmini olarak 18 kilometre ile 40 kilometre arasindadir [8]. Generllikle stratosfer denen bölgenin tümünü kapsamina almaktadir. Ozon tabakasi ile ilgili olarak eskiden beri çalismalar mevcuttu. Ancak yogun çalismalar son 16 yildan bu yana CFC gazlarinin çözüsmeyerek atmosferde birikim yapmasi saptandiktan sonra basladi [9]. Ozon, günes isininin oksijen moleküllerine çarpmasi ile üretilmektedir. Söyle ki günes isininin ikili oksijen molekülüne çarpmasi ile bu ikili molekül iki tek oksijene ayrisir. Ayrisan bu iki tek oksijen havadaki diger ikili oksijenlerle birleserek üçlü oksijenleri (O3 ) olustururlar. O2 + günes isini ? O+O Bundan sonraki islem ise: O + O2 + Z ? O3 + Z Bu durumda Z diger olusumu temsil eder. Ozon normal isikta yeniden ayrisarak oksijen molekülü ile oksijen atomunu olusturur. Söyle ki: O3 + isik ? O2 + O Serbest kalan oksijen atomu bir baska Ozon ile birleserek oksijen moleküllerini olusturur. O + O3 ? O2 + O2 Ikinci ayrisma katalitik bir olusum yaratarak, ayrisma ve birlesme hizini daha da artirir ve zincirleme bir reaksiyon baslar; H, OH, NO ve Cl gibi. Bu reaktif atomlara radikal atomlar da denir. Asagidaki denklem bu reaksiyonu simgeler: Z + O3 ? ZO + O2 ZO + O ? Z + O2 O3 + O ? 2O2 (Net) Yukaridaki denklemde Z; H, OH, NO, ve Cl atom ve moleküllerini temsil eder. Bu atom ve moleküller her çift reaksiyonda kendileri bir bag olusturmadan reaksiyon hizlandirici bir katalizatör olarak görev yaparlar. Bu devirli dönüsümler milyonlarca yil önce baslamis olup hala daha devam etmektedir. Her gün ekvatör dolaylarinda 300 milyon ton Ozon üretilip, üretilen bu Ozonlar Kuzey ve Güney kutuplarina dogru yayilmaktadirlar. Bu bölgelerdeki hava sicakligi çok düsük olmasindan dolayi Ozon tabakasinin yogunlugu da hat safhadadir [10]. Ozon tabakasinin en çok basinç ihtiva ettigi zaman ise havanin isindigi zamanlara rastlar. Geceleri Ozon tabakasinin yogunlugu azalir bunun nedeni ise güneç isigi olmadigi için Ozon üretimi durur. Isinlarin yogunlugu da Ozon üretiminde önemli rol oynar. Bu nedenle dünya üzerindeki yogunluk her noktada ayni degildir. 3. ANTARTIKA’DAKI OZON TABAKASININ DELINMESI 2000 Yilinin son aylarinda yapilan ölçümlerde 220 DU’dan (dobson units – ölçümü gerçeklestiren fen adaminin anisina bu birim verildi) daha az seviyelere düstügü müsahede edildi. Sekil 1 bu ölçümleri yansitmaktadir. Antartikadaki en kötü hali her Antartika ilkbaharinda olusur. Bilindigi gibi dünyanin konumu icabi buradaki mevsimler diger ülkelerdeki mevsimlerle kiyas kabul edilemez. Delinme genellikle yanlis bir tefsirdir. Ancak hemen hemen tüm yazarlar bu sözcügü öok kullanirlar. Aslinda Ozon tabakasi delindi derken, buradaki ozon yogunlugunun azalmasi ifade edilir. Hakiki ozon delinmesi, Global ozon delinmesine aykiri olarak sadece Antartika üzerinde olusur [11]. Ozon tabakasinin delinmesi neden Antartika üzerinde olur sorusuna verilebilecek yanit iki degisik kimyasal reaksiyona isinin etki etmesiyle olusmasidir. Birinci reaksiyon bir homojenlik ihtiva eder ve gazlarin karisimindan meydana gelir. Bu tür delinmede %5 – 10 arasinda ozon tabakasinda bir azalma görülür. Ikinci tür delinmede ise heterojenik bir delinme husule gelir. Bu tür reaksiyona sadece Antartikada raslanir. Iste bu nedenledir ki hakiki delinme Antartika mevsimlerine göre azalmalar ve çogalmalar gösterir. Cl + O3 ? ClO + O2 ClO + O ? Cl + O2 O3 + O ? 2O2 (Net) Yukaridaki denklemden de anlasilacagi gibi sonucun ayni olmasina karsin ikili oksilene bir oksijen daha eklenip üçlü oksijen olusturulacagi yerde iki adet üçlü oksijen hedef alinir ve parçalanmalar bu sekilde katlanir. Sekil 3. muhtelif zamanlarda olusan bu parçalanma ve degisimleri yansitmaktadir. 4. OZON TABAKASININ PARÇALANMASIYLE OLUSAN SAGLIK SORUNLARI Sekil 2. Yukaridaki sekil Antartika’daki ozon tabakasinin delinmesini gösterir 3. CFC GAZLARININ OZON TABAKASINA OLAN ETKILERI CFC (KlorFlörürlüKarbon) gazlari muhteviyatlari açisindan stratosferdeki Flörür gazinin kaynagini olustururlar. Deniz yosunu, yanan odun ve ates söndürücü olarak kullanilan carbon tetrachloride’lar da stratosferde dogal olarak Flörür olustururlar. Bu gazlarin bilesimleri atmosfer tabakasindan geçerken herhangi bir ayrismaya ugramazlar ve olusturduklari flörür bilesimleriyle stratosfer tabakasina kada çikarlar [11]. Ancak stratosfer tabakasina ulastiklari zaman ultra viole isinlarin etkisiyle ayrisirlar ve Klor gazi ayrisarak açiga çikar. Iste ayrisan ve hidrojenle birleserek hidroklörür, nitratla birleserek nitroklörürü olusturan gaz bu gazdir. Asagidaki denklem bu islemi yansitir: CCl2 F2 + isin ? CClF2 + Cl Bu ahvalde ayrisan klor gazi bir katalizatör olarak islem görür ve Ozon tabakasinin parçalanmasina neden olur. Klor gazinin devirsel denklemi söyledir: Bu hususta yapilan çalismalara atfen belirtildigine göre insanlarin mikroplara karsi olan direncinde büyük düsüsler olacagi ve hastaliklara yakalanmalarinin çok kolaylasacagi ifade edilmektedir. Yine bu radyasyonlarin sebze ve meyvelere de tesir edecegi, deniz ürünlerini ciddi surette etkileyecegi bu çalismalardan anlasilmaktadir. 5. MONTREAL PROTOKOLU CFC gazlari dünyaca endüstriyel ve evcil buzluklarda, klima cihazlarinda binalarin yalitiminda ve aerosol ürünlerinde kullanilmaktadir. Bu endüstriyel ürünler Amerikada, Avrupada, Rusyada, Uzak Doguda, Avustralyada genis çapta kullanilmaktadir. Ozon sorunu ise diger sorunlarin aksine küresel bir problemdir ve her ülkeyi her toplumu ilgilendirir. Önce 24 ülke ile Avrupa toplulugu Kanada’nin Montreal sehrinde toplanarak konuyu etraflica konustular ve sonunda aralarinda bir protokol imzaladilar. Bugün bu protokolu 90’dan fazla ülke kabul edip imzaladi. Bu protokola göre CFC üretiminin ve havaya saliverilmesinin engellenmesini amaçlamaktadir. Yapilan incelemelerde tüm CFC’lerin Ozon tabakasina zararlari oldmadigi görüldü. Bunun sonucu Ozon tabakasini etkileyebilecek olan gazlar belirlendi ve bu gazlarin yasaklanmasi, halen kullanilmakta olan sistemlerdeki mevcut gazlarin da 2015 yilina kadar tedricen tedavülden kaldirilmasi planlandi. Protokolda imzalanan gazlarin listesi tablo 1’de etki oranlari ile birlikte gösterilmistir. TABLO 1. Sekil 3. Yapilan gözlemlerde ozon tabakasi muhtelif merhalelerden geçmektedir. Yukaridaki sekiller 1985 yilindan günümüze kadar yapilan bu gözlemlerden elde edilen resimlerdir. Sekil 2’de ele alinan simgeler ozon tabakasinda olusan delinmeleri yansitir. Uluslararasi kabul edilen bir gerçektir ki Ozon tabakaninin böyle zayiflamasi günesin saldigi radyasyona karsi olan mukavemetini azaltir ve stratosfer tabakasini teskil eden Ozon tabakasinin ultra viole isinlar karsisinda kalkan olma özelliklerini düsürür [12]. Insan vücudunun uzun süre bu ultra viole isinlarina maruz birakilmasi deri kanserine yol açtigi saptanmistir. Yapilan istatistiki tahminlerde 2075 yilina kadar yapilan dogumlar da dahil bu yönden 154 milyon insanin kansere yakalanacagi, bunun 3.2 milyonunun ölümle sonuslanacagi sonucuna varilmistir [13]. MONTREAL’DA IMZALANAN PROTOKOLUN IHTIVA ETTIGI KIMYASAL ELEMANLAR Grup 1 Grup 2 Kimyasal Maddenin Ismi CFC 11 Ozon Tabakasina olan etki orani 1.0 Kimyasal Maddenin Ismi Halon Ozon Tabakasina olan etki orani 3.0 1211 CFC 12 1.0 Halon 1301 CFC 113 0.8 CFC 114 1.0 CFC 115 0.6 10.0 TABLO 2. KULANIMA BIR SÜRE DAHA DEVAM EDILECEK OLAN KIMYASAL ELEMANLAR Uygulama Sahasi Kimyasal Maddenin Ismi Çözücü spray tüpleri R11, R12, R114 Yangin söndürme Halon 1211, 1301, cihazlarindaki gazlar 2402 Plastik köpük çikaran R11, R12, R113, R114 cihazlardaki gazlar Elektronik endüstrideki R113 temizleyiciler Sogutucu gazlari R11, R12, R22, R502 Protokolun gerçeklestigi gün CFC11, 12 ve 113’ün imalati derhal durduruldu. Ocak 1996 da yapilan tadilatta ise Halon 1211, 1301 ve 2402’nin üretimlerinin dondurulmasina, R22 gibi Ozon tabakasina daha az etkisi olan Hidroflörürlükarbon (HCFC) tipi gazlarin 2015 yilina kadar devamina ve bu tarihten sonra da dondurulmasina karar verilmistir. Tablo 2 bu gazlarin kullanildiklari sahalari belirlemektedir. 6. SERA OLGUSU Sera olgusu atmosfer tabakasinda bulunan bazi gazlarin ultra viyole isinlarina geçit vermesi buna karsilik kizil ötesi isinlarin disariya çikmasina geçit vermemesinden ötürü dünya yüzeyinde olusan isinmadir. Bu islem dogal olarak yasamin bir gereksinimidir. Eger bu dogal olusum degisik bir manzara arzetseydi dünya üzerindeki isi –20o C dereceye kadar düsecek ve ve diger gezegenlerde oldugu gibi yasami ya ortadan kaldiracak veya büyük güçlükler olusturacakti. Ancak teknolojinin gelismesiyle çevreye yayilan gerek evcil gerekse endüstriel gazlardan yogunlasan tabakadan kizil ötesi isinlarin yansimasi da yogunlasacagindan dünya yüzeyindeki isi da artmis olmaktadir. Bu olaya sera olgusu denir. Son yüzyildan bura dünya yüzey isisi 6o C derecelik bir artis göstermistir. Bugün insanlar likit yakitlarin, kömürün ve gazin yanmasindan havaya yilda 19 bin milyon ton karbon dioksit salmaktadir. Bu salgi her yil gittikçe artmaktadir. Bunun sonucu olarak da dünya küresinin isinma ivmesi gittikçe artmakta ve sera olgusu kendini belirgin bir sekilde hissettirmektedir. O kadar ki iklimlerde büyük degisiklikler olagelmistir. Ayrica karbon dioksit gazinin yaninda ayni derecede etkili olan baska gazlar da havaya salinmaktadir. Her artis ivmeyi de atirir ve isinmayi o oranda yükseltir. 7. KORUNMA Teknolojinin gelismesi birçok tehlikeleri de beraberinde getirmektedir. Bu tehlikeler o kadar büyük boyutlar içerisinde yer almaktadir ki tek bir devletin gerekli önlemleri almasi imkan dahilinde görülmemektedir. Örnegin bir ülke CFC gazinin çevreye yayilimini oradan da Ozon tabakasina ulasmasini önlese bile onun disinda kalan ülkelerin bu kurala uyum saglamamasi halinde yukarida belirtilen tehlikeler gün geçtikçe daha da büyük boyutlara erisecegi kaçinilmaz olacaktir. Bu hususta ne yapilabilir? Montreal anlasmasini imzalayan devletlerle imzalamayan devletler büyük bir hizla yaklasan bu tehlikeyi artik kaale almalari ve gereken tedbirleri uygulama yönüne gitmelidirler. Alinacak tedbirler özellikle devlet asirlikli olmasi yaptirimini daha da hizlandirabilir. Bu tedbirler neler olmalidir? Devlet yasalarini yeniden gözden geçirmeleri ve eksik olan kisimlarini düzenlemesi, Devletin etkin denetim mekanizmasini olusturmasi ve uygulamada aksatilmamasi, Kuruluslarin içtüzüklerini düzenlemeleri ve istihdam sartlarini bu kurallara baglamalari, 7.1. Korunma kapsamina giren hususlar a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) Ham maddeleri CFC ve Karbon dioksit olan kuruluslar, Buzluk yapimccilari Buzluk onarimcilari Klima imalatçilari Klima onarimcilari Asitli mesrubat üreticileri Motorlu araçlar Elektrik üreticileri Aerosol tipi mamülleri üretenler Aerosol tipi mamülleri kullananlar Kati yakit kullananlar, v.b. 7. SONUÇ Öyle görüngüler vardir ki insanligin varligini dogrudan dogruya etkilemektir. Bu görüngüleri düzeltmek devletlerin gücünün diiindadir. Ancak evrensel olarak alinabilecek tedbirlerle azaltilmasi yönünden kismen katkida bulunulabilir. Teknolojinin beraberinde getirdigi çevre kirliligi, özellikle insan sagligini tehdit eden ozon tabakasini etkileyen maddelerin ele alinmasi devlet politikasinin disinda kalirsa çagdas bir kentlesme olamaz. Bunun bilinci içerisinde düzenlenecek sehir planlamasina da bunlara dikkat edilmesi ve ruhsatlandirmada bu hususlarin özellikle ele alinmasi gerekmektedir. 8. KAYNAK [1] WMO, (1991). “Scientific Assessment of Ozone Depletion: Global Ozone Research and Monitoring Project”. (1991), Report 25. [2] [3] [4] [5] [6] [7] {8] [9] [10] [11] [12] [13] Parson, R. (1997). “FAQ Part III : The Antarctic Ozone Hole”, University of Colorado, (1997), (p. 3-16). Wayne, R. P. (1991). “Chemistry of Atmospheres”, Oxford Press, 2nd Ed. (1991). Graedel, T.E., Crutzen, P.S., (1993). “Atmospheric Change: An Earth System Perspective”, NY (1993). Wallace, J.M., Hobbs, P.V. (1977). “Atmospheric Science: an Introductory Survey”, Academic Press, (1977). Chamberlain, J.W., Hunter, D.M., (1987). “Theory of Planetary Atmospheres”, Academic Press, 2nd Ed. (1987). Rowland, F.S. (1989). “Chlorofluorocarbons and the depletion of stratospheric ozone”, American Scientist, 77, 36 (1989). Henriksen, K., Roldugin, V. (1995). “Total ozone variations in Middle Asia and dynamics meteorological processes in atmosphere”, Geophys. Res. Lett., 22, 3219, (1995). Zurer, P.S. (1993). “Ozone Depletions Recurring Surprises Challenge Atmospheric Scientist”, Chemical Engineering News, (24 May 1993), pp.9-18. Curtzen P.J. (1970). “The influence of nitrogen oxides on the atmospheric ozone content”, Quart, J. R. Met. Soc. 90, 320 (1970). Larsen, S.H.H., Henriksen, T. (1990). “Persistent Arctic Ozone Layer”, Nature, 343, 134 (1990). Stolarski R., Bojkov R., Bishop L., Zeferos C., Staehelin J., Zawodny J., (1992) “Measured Trends in Stratospheric Ozone”, Science, 256, 342 (17 April 1992). Brunel University, (1995). “Energy Conversion and Management, Part 1”, Brunel University Press, p.2-9 (Sept 1995).