4 Hafta Partikl Madde lm Teknikleri FM 610

4. Hafta: Partikül Madde Ölçüm Teknikleri FÇM 610 HAVA KİRLETİCİ ÖLÇÜMLERİ VE MODELLENMESİ DOÇ. DR. ANDAÇ AKDEMİR LOGO Versiyon. 01. 2020

İçerik 1. Hafta: Hava Kirleticileri ve Kaynakları 2. Hafta: Numune Alma Yöntemleri-1 3. Hafta: Numune Alma Yöntemleri-2 4. Hafta: Partikül Madde Ölçüm Teknikleri 5. Hafta: Kükürt Dioksit Ölçüm Yöntemleri 6. Hafta: Azot Oksit Ölçüm Yöntemleri Doç. Dr. Andaç Akdemir

PARTIKÜL MADDE ÖLÇÜMLERI

ÖZELLİKLERİ: • PARTIKÜL MADDE; PARTIKÜLLERIN % 50 ‘ SININ AERODINAMIK ÇAPı 10 µM DEN DAHA KÜÇÜK INORGANIK VE ORGANIK KARıŞıMDıR. AERODINAMIK ÇAP, 1 G/CM 3 YOĞUNLUĞUNDAKI PARTIKÜLÜN ÇAPıDıR. • PARTIKÜL MADDE BOYUTU GIDERIM METODU SEÇIMINDE ÇOK ÖNEMLI OLUP BOYUT ARALıĞı 1 ILE 1000 µM ARASıNDA DEĞIŞMEKTE OLUP BOYUTUNA GÖRE FARKLı ISIMLERDE OLABILIRLER. • GENELDE 2. 5 µM DEN KÜÇÜK OLANLAR KÜÇÜK INCE PARTIKÜLLER OLUP GAZ VE PARTIKÜL DÖNÜŞÜMÜ AEROSOLLER DIR. 2. 5 µM DEN BÜYÜK OLANLAR BÜYÜK KABA PARTIKÜLLER OLUP, TOZLARı OLUŞTURURLAR. • GENEL OLARAK HAVA KIRLILIĞINDE YAYGıN OLAN PARTIKÜL ARALıĞı 0. 1 -100 µM DIR.

KIRLETICI PARTIKÜLLER • TOZLAR; 1 - 45 µM ARALıĞıNDA OLAN VE ÇÖKEBILIR ÖZELLIKTEKI PARTIKÜLLER, • AEROSOLLER VE DUMAN ; ORTALAMA ÇAPLARı 1 µM DEN UFAK OLAN ASKıDA NITELIKTE OLANLARDıR. • GAZLAR; SERBEST MOLEKÜLLERDEN OLUŞAN BÜYÜKLÜKLERI DEĞIŞEN ASKıDA PARTIKÜLLERDIR.

PARTIKÜL MADDE BOYUTLARI µm boyutu

PARTIKÜL MADDE BOYUTLARI Teknik Tanımlama KATI DUMAN SIVI TOZ SPRAY MİST Yaygın İfadeler SİS SİĞARA DUMANI Gaz Molekülü ÇİSENTİ BULUT ve FOG ÖĞÜTÜLMÜŞ UN UÇUCU KÜL METALURJİK TOZ VE DUMAN DENİZ KUMU ATMOSFERİK TOZ KÖMÜR TOZU AKCİĞER İÇİN TEHLİKELİ TOZ PARTİKÜL MADDE ÇAPI İNSAN SAÇI Yağmur

TOPLAM ASKIDA PARTİKÜL (TPS), PM 10 VE PM 2, 5 • FARKLı BOYUTTAKI TÜM PARTIKÜLLERIN TOPLAMı OLUPAMERIKA’ DA BOYUT ÜST LIMITI 45 µM IKEN, AVRUPA’ DA 160 µM DIR. KIRLILIK GÖSTERIMINDE IYI BIR INDIKATÖR DEĞILDIR. ÜLKEMIZDE YAYGıN DEĞILDIR. • İNSAN SAĞLıĞıNı ETKILEYEN PARTIKÜL MADDENIN AERODINAMIK ÇAPı 10 µM ILE 2, 5 MM ARASıNDA OLDUĞU KABUL EDILMEKTEDIR. BU NEDENLE TPS NIN KULLANıMı YAYGıN OLMAYıP, PM 10 (AERODINAMIK ÇAPı 10 µM VE DAHA DÜŞÜK PARTIKÜLLER) VEYA PM 2, 5 (AERODINAMIK ÇAPı 2, 5 µM VE DAHA DÜŞÜK PARTIKÜLLER) ELEKTROSTATIK KULLANıLıR. PM 10 YAYGıN KULLANıLAN STANDARTTıR ANCAK. FILTRE KULLANıLAN TERMIK SANTRALLERDE PM 2, 5 DIKKATE ALıNıR. • TSP ILE PM 10 ARASıNDA GENEL OLMAYAN % 40 -70 ORANı KABULÜ KULLANıLıR.

SİYAH DUMAN (BS) • AERODINAMIK ÇAPı 4. 5 MM DEN DAHA DÜŞÜK OLAN VE SOLUNUMLA ALıNAN PARTIKÜLLERIN EN AZ % 45 I NI IÇEREN PARTIKÜL ÖLÇÜSÜDÜR O. PTIK REFLAKSIYON METODU ILE ÖLÇÜLÜR. GENEL OLARAK İNGILTERE VE BAZı AVRUPA ÜLKELERINDE KULLANıLıR. BEYAZ BIR FILTRE KAĞıDıNDAKI PARTIKÜLLER ıŞıK VERILEREK ÖLÇÜLÜR.

FOTOKİMYASAL SİS(=FOG) • BUHARLAŞMA ILE HAVADA YOĞUNLAŞAN PARTIKÜLLER (ÖZELLIKLE KIMYASAL REAKSIYON SONUCU OLUŞAN SÜLFÜRIK , NITRIK ASIT GIBI) YÜKSEK KONSANTRASYONLARA ULAŞTıĞıNDA FOTOKIMYASAL SIS OLUŞTURURLAR. • BU PARTIKÜLLERIN GENELDE BOYUTU 10 µM DEN KÜÇÜKTÜR.

İSLİLİK • ATıK GAZ IÇINDEKI PARTIKÜL EMISYONLARıNıN MEYDANA GETIRDIĞI SAYıYı VEREN TERIMDIR. • OPTIK REFLEKSIYON YETENEĞI KULLANıLARAK REFLEKSIYONUN % 20 ORANıNDA AZALMASı ILE ISLILIK DERECESINDE BIRIM ARTMASı OLAYıDıR. • İSLILIK DERECESININ TAYININDE SKALALAR KULLANıLıR. • RINGELMANN SKALASı (EHKKY TARAFıNDAN KULLANıLıR) • BACHARACH SKALASı

RINGELMANN SKALASI • İNGILIZ YÖNETMELIĞI HÜZMENIN KARŞıLAŞTıRıLMASıNDA RINGELMANN SKALASıNı KULLANıLıR. BU SKALAYA GÖRE TEMIZ ILE SIYAH IÇIN 0 -5 ARASıNDA DEĞERLER VERILIR. BU METOT YıLLARDıR PARTIKÜL EMISYONLARıNıN TAHMININDE STANDART SAĞLAMıŞTıR. ANCAK HAVA ŞARTLARı VE GÜN ıŞıĞı ŞARTLARı HATALı SONUÇLARA NEDEN OLABILIR.

BACHARACH SKALASI • BACHARACH ISLILIK DERECESI: BACHARACH SKALASıNDA ATıK GAZ IÇINDEKI PARTIKÜL MADDE EMISYONUNUN MEYDANA GETIRDIĞI SAYıDıR. 0 -9 ARASıNDA DEĞERLER ALıR. ÜLKEMIZDE KULLANıLAN YÖNTEMDIR.

1 -BETA IŞIMA YÖNTEMİ • • •

RADYOMETRI/Β IŞINI ABSORBSIYONU • PARTIKÜL FILTRE KAĞıDı ÜZERINDE TOPLANıR. ÜZERINE BETA ıŞıNı GÖNDERILIR. ABSORBLANAN BETA ıŞıNı TOPLANAN PARTIKÜLLE ORANTıLı OLARAK ARTAR. BIRIM KÜTLE BAŞıNA B ABSORBSIYONU MEVCUT NUMUNEDEKI ATOMIK ORANA VE ELEMENTIN KÜTLE NUMARASıNA BAĞLıDıR. Beta kaynağı olarak genelde Karbon 14 elementi kullanılır. Bu sistem sürekli online ölçüm yapılan ortam havası ölçümlerinde çok yaygın kullanılır.

SISTEMIN AVANTAJ/DEZAVANTAJLARI • AVANTAJLARı; • PARTIKÜL BÜYÜKLÜĞÜ VE KOMPOZISYONUNDAN BAĞıMSıZDıR • DÜŞÜK SEVIYELERDE ÖLÇÜM YAPABILIR • ONLINE OTOMATIK KALIBRASYON IMKANı VARDıR • KÜÇÜK BACALAR VE ORTAM HAVASı IÇIN UYGUNDUR. • DEZAVANTAJLARı • DUMAN YOĞUNLUĞUNU ÖLÇMEZ • NUMUNE ALMA SISTEMIYLE BIRLIKTE PAHALı BIR SISTEMDIR • TEK BIR NOKTADAN ÖLÇÜM YAPıLABILIR • BÜYÜK BACALAR IÇIN UYGUN DEĞILDIR.

ŞEMATİK GÖSTERİM

ÖN PANEL GÖSTERİMİ 1. REFERANS ÖLÇER 2. FILTRE 3. KAYNAK TUTUCU 4. NUMUNE ALMA BAŞLıĞı 5. SENKRONIZE BESLEME MOTORUNA BIRLEŞTIRILMIŞ VINÇ 6. KıSTıRMA SILINDIRI 7. İÇERI ALMA MAKARASı 8. GEIGER-MÜLLER DEDEKTÖRÜ 9. BASıNÇ PARÇASı 10. DıŞA VERME MAKARASı

ÖRNEK TEKNIK ÖZELLIKLER

HESAPLAMALAR 21

1. STANDART NUMARASI KİRLETİCİ STANDARTLAR PM 10 TS EN 12341 22

ÖLÇÜM YERİ • DIŞ ORTAM, BACA GAZI 23

3. ÖLÇÜM ARALIĞI KİRLETİCİ DIŞ ORTAM İÇİN ÖLÇÜM ARALIĞI PM 10 30 -300 µg/m 3 24

4. GENEL ÖLÇÜM PRENSİBİ • 25

7. GİRİŞİM YAPAN UNSURLAR • • 26

D. ÖLÇÜM YÖNTEMLERİ v. PM ölçümlerinde ilk aşama örneklem alınması işlemidir. Örneklem “Hi-Volume Sampler” adı verilen numune alıcı cihazlarla gerçekleştirilir. Partikül madde genelde elyaf veya membran filtreden geçirilerek analize hazır hale getirilir. Ölçüm yapılacak PM nin boyutu seçilen filtreye bağlıdır. Son yıllarda örneklem alıcılar PM ölçüm cihazlarının içine monte edilerek birlikte kullanılmaya başlanmıştır.

Örneklem Alınmasında Dikkat Edilecekler v Örneklem borusu yerden en az 2 m yüksekte olmalıdır. v Örneklem borusu binalardan en az 2 m uzakta olmalıdır. v Örneklem borusu ağaçlardan en az 10 m uzakta olmalıdır. v Örneklem borusu yollardan 2 -10 m uzakta yerleştirilmelidir. v Pb ile PM 10 aynı anda yapıldığı durumda iki örneklme arasında 2 -4 m mesafe olmalıdır. v Doğal gaz yakılan bir tesisin bacasından en az 5 m uzakta ölçüm yapılmalıdır.

A. Gravimetrik Yöntem v Partikül madde toplanan filtre kağıdında başlangıç ağırlığı ve partikül madde toplanmış haldeki ağırlığı farkı alınarak sıcaklık ve basınç düzeltmesi yapılır. Kesikli bir ölçüm sistemi olup, sürekli ölçüm yapılması gereken durumlarda yeterli hassasiyete sahip değildir ve ölçümler çok zaman alır. Burada analitik terazi kullanıldığı gibi diğer bir yöntemde TEOM Çekici alternatif yöntemi uygulanabilir. v TEOM ; Hava numunesi üzeri filrte kaplı tüpün üzeine çekilir. Filtre üzerinde toplanan kütle artarken osilasyon frekansı azalır ve kütle ile frekans arasında kurulan ilişkiden PM bulunur. Sürekli ve anlık ölçümlerde kullanılabilir. Ancak ilk yatırım maliyeti yüksektir ve filtre değiştirmek sıklığı çok fazladır.

TEOM Yöntemi (Tapered Element Oscillating Microbalance)

REFLEKTOMETRI/SIYAH DUMAN • PARTIKÜL YÜKLÜ FILTRELERIN KOYULUĞU, ÇEVRE HAVASı AEROSOLLERININ TOPLAM GRAFITIK KARBON IÇERIĞININ ÖLÇÜMÜ OLARAK YORUMLANıR. KOYULUK, BIR BOŞ BIRDE PARTIKÜL DOLU FILTRE KAĞıDıNıN BEYAZ ıŞıKTA GEÇIRILMESI ILE REFLEKTANSLARıNıN KARŞıLAŞTıRıLMASı ESASıNA GÖRE ÖLÇÜLÜR. BU ÖLÇÜMLERDE ÖNEMLI OLAN FILTRE TIPI ÇOK ÖNEMLI OLDUĞU IÇIN OECD KALIBRASYONUNDAWHATMAN #1 FILTRE KAĞıDı VEYA CAM ELYAF FILTRELERI KULLANıLıR. • YÖNTEM EVSEL NITELIKLI KÖMÜR YAKMA SISTEMLERINDEKI ÖLÇÜMLERDE KULLANıLABILIR.

NEFHELOMETRI/IŞIK KIRINIMI • IŞıĞıN KıRıNıMı ESASıNA GÖRE ÇALıŞıR. ÖZELLIKLE ABSORBE OLMAYAN PARTIKÜLLERIN (SÜLFAT, NITRAT, AMONYUM GIBI)PM 2, 5 IÇIN YAYGıN OLARAK KULLANıLıR. • SISTEMDE NEM ENTERFE OLUP, DAHILI ıSıTıCı YARDıMıYLA BU PROBLEM ORTADAN KALDıRıLıR.

DIĞER SPESIFIK YÖNTEMLER • XRF (X-RAY FLUORESENCE); YÜKSEK ENERJILI X ıŞıNı ILE UV FLUORESANSıNıN ANALIZIYLE ÖRNEKLERE UYARıLARAK TAYIN EDILIR. S ( I, P B, ZN, CA, VS…) • AAA(ATOMIK ADSORBSIYON SPEKTROFOTOMETRESI); ıŞıĞıN ABSORBLANMASı ESASıNA GÖRE TEK ELEMENTLER, ÖZELLIKLE AĞıR METALLER IÇIN UYGULANıR. • İYON KROMATOĞRAFISI; DÜŞÜK KONSANTRASYONLU ANYON, KATYON, HALOJENLER IÇIN KULLANıLıR.