BRNCL KRLETCLER KARBON MONOKST CO Versiyon 01 001

BİRİNCİL KİRLETİCİLER KARBON MONOKSİT (CO) Versiyon: 01. 001. 2020 BİRİNCİL (PRIMER) İKİNCİL (SECONDARY) CO NO O 3 SO 3 NO 2 CO 2 HNO 3 H 2 SO 4 DOÇ. DR. ANDAÇ AKDEMİR SO 2 HCx H 2 O 2 PAN 2020 -2021 GÜZ DÖNEMİ PM VOCx Pb

• Karbon monoksit renksiz, kokusuz ve zehirli bir gazdır. • havadan hafif bir gazdır. • Yakıtlardaki karbonun tam yanmaması sonucunda ortaya çıkar. Yetersiz yanma ürünü olan bir hava kirleticisidir. • Karbon monoksitin en önemli kaynağı fosil yakıt yakan araç emisyonlarıdır. • Sıcaklık, serbest oksijen ve kataizör varlığında karbon dioksite dönüşür. • Havadaki doğal şartlardaki konsantrasyonu 0. 001 -0. 2 ppm arasındadır. 2

• Sera gazları için önemli bir etki yapan ve dolaylı yoldan güneş radyasyonu ile ilişkilendirilen gazlardandır. Bu gazlar Ozon (O 3), CO dur. • Atmosferin temizlik ajanı olan OH radikalinin temel kaynağı CO dur. OH ile okside olan CO , OHx döngüsünü içeren atmosfer kimyasında önemli bir anahtardır. • CO, troposferik ozon oluşumunda etkilidir. • CO metan ve CO 2 gibi sera gazlarının oluşumunda da etkilidir. 3 Saxena, P, Naik, V. . 2019. Air Pollution: Sources, Impacts and Controls, CAB International 2019, USA

4 Saxena, P, Naik, V. . 2019. Air Pollution: Sources, Impacts and Controls, CAB International 2019, USA

KAYNAKLARI • Karbon monoksit En önemli kaynakları: • • Taşıtlar Endüstriyel işlemler Isıtma sistemleri Atık yakma sistemleri • Özelliklerle taşıtlarda, taşıt içlerinde, taşıt garajlarında yüksek konsantrasyonlardadır. • Soba kullanılan evlerde sobalardan kaynaklanır. • Tütün içilen ev ve kahvehanelerde yüksek konsantrasyonlardadır. • Evlerde yemek pişirme esnasında karbon monoksit çıkışı gözlenir. (10 -50 ppm)

6 Tiwarty, A. Williams, I. 2019. Air Pollution Measurement, Modelling and Mitigation, CRC Press, London

ETKİLERİ • Havada yüksek konsantrasyonda CO olması halinde, kalp ve beyin gibi hayati organlara taşınan kandaki oksijen miktarının azalmasına neden olur. • CO baş dönmesi, geçici bilinç kaybı ve ölümlere neden olur. • Kandaki oksijen taşıma görevine sahip hemoglobine bağlanma yeteneği oksijene oranla yaklaşık 200 kere daha fazladır. Bu nedenle CO ortamında bulunan bir kişinin solunum yoluyla aldığı CO, kandaki normal hemoglobini bozar, vücut hücrelerinin oksijen alma olanağını engelleyerek zehirlenmeye ve boğulmaya neden olur. Karbon monoksit kandaki hemoglobinle karboksi hemoglobin(COHb) meydana getirir. • Kan damarları çeperlerinde tahriş meydana gelir. Hb. CO + O 2 ⇌ Hb + CO + O 2 ⇌ Hb. O 2 + CO

Kandaki karboksihemoglobin(COHb) seviyesine göre sağlık etkileri

9 https: //www. abe. iastate. edu/extension-and-outreach/carbon-monoxide-concentrations-table-aen-172/

10 https: //www. abe. iastate. edu/extension-and-outreach/carbon-monoxide-concentrations-table-aen-172/

11 https: //www. abe. iastate. edu/extension-and-outreach/carbon-monoxide-concentrations-table-aen-172/

12 https: //www. abe. iastate. edu/extension-and-outreach/carbon-monoxide-concentrations-table-aen-172/

CO NUN EN ÖNEMLİ KAYNAĞI OLAN SİGARA İÇERİSİNDEKİ GAZLAR CO, CO 2 Formaldehit, Aldehit, Keton, Karboksil asitler NO, Hidrojen siyanat, Amonyak Metil klorit 1, 3 -Bütan Toluen, Benzen, PAH Kadmiyum, Polonyum gibi radyoaktif eleventler 13

Karbon Monoksitin indirgenmesi • CO oksidasyonu ozon oluşumuna benzer şekilde tek fark ozon oluşumunun daha yavaş gerçekleşmesidir.

CO Etkileyen Taşıt Faktörleri • Araç özelliği: • • • Motor yapısı Motor yaşı, Kilometre miktarı, Hızı Bakım durumu, Sıcak/soğuk çalışma yüzdesi, Aracın ağırlığı Lastik tipi ve hava basıncı Yol durumu (eğim, viraj) Ayrıca sürücünün uygun vites kullanımı, trafikte sürekli ve kesikli akış, sinyalizasyon yetersizliği, hava/yakıt oranı

Taşıtlara Göre CO • Taşıt tipi CO (g/km)(60 km/sa için) Otomobil(benzinli) 18 Otomobil(dizel) 1. 1 Otomobil(LPG) 1. 2 Minibüs(B) 19 Minibüs(LPG) 1. 4 Kamyonet(B) 22 Kamyonet(D) 1. 4 Kamyon(B) 40 Kamyon(D) 5 Tır(D) 11

• Dizel motorlarda hava giriş supabından silindir içine alınır ve yüksek sıcaklıklarda sıkıştırılarak içine yüksek basınçla sprey halinde yakıt püskürtülür. Böylece hava yakıt silindir içerisinde karıştırılmadığından CO oluşumu benzinliye göre azdır.

• Yakıt-hava karışımı içinde gerekenden az hava var ise yanma yetersiz oksijen ortamında gerçekleşir ve yakıttaki karbonun tümü CO 2 ye dönüşemez CO olarak kalır. Motorda silindirin içinde her yerde yakıt/hava oranı tam homojen olmadığında eksozdan CO çıkar. Bu nedenle hava fazlalık katsayısı CO oluşumunda önemlidir. • HFK=(Yanmaya katılan hava)/(Tam yanma için gereken hava)

Hava Fazlalık Katsayısına Göre CO • HFK 1. 0 için CO=400 ppm (Benzinli) • 1. 4 için CO=100 ppm (Benzinli) • 1. 4 için CO=400 ppm (Dizel) • 2. 0 için CO=200 ppm (Dizel) • 3. 0 için CO=100 ppm (Dizel)

Araç Hızına Bağlı CO Değişimi 1600 1200 CO(ppm) 800 400 0 0 10 20 30 40 Hız (km/h) 50 60

SEYİR DURUMUNA GÖRE CO Rölanti Hızlanma Trafik 0 Işığı Sabit Hızda Seyir Yavaşlama 100 200 300 400 500 600 700 800 Mesafe (ft)

Egzoz Emisyonları İçin Tipik Örnek Çalışma Rejimi CO (%) Boşta çalışma 5. 2 Sabit hız 0. 8 İvmelenme 5. 2 Hız Kesme 4. 2

• Rölantide; silindirde bakiye yanma ürünlerini telafi etmek için zengin karışıma ihtiyaç duyulur. Bu nedenle CO emisyonu yükselir. Hava-yakıt oranı yükseldikça CO artar ve rölanti ve yavaşlama durumlarında maksimuma ulaşır.

Benzinli Motorlarda Emisyon Kontrolü • Yakıt değiştirme: benzin yerine LPG yada alternatf yakıt türleri kullanılması. • Karter Havalandırması: (Silindir ve segman cidarlarından • • Yakıt Deposu: kaçan yanma gazları) karter emisyonları karbüratör emişine irtibatlandırılarak yeniden yanmaları sağlanmaktadır. Motor Dizaynında Yenilikler Harici Yakıcılar Katalitik Konverterler

KATALİTİK CONVENTER NEDİR? • Egzoz emisyonlarındaki kirletici gazları azaltmak için, yüksek sıcaklıkta egzoz gazı özel malzeme ile kaplanmış konventerden geçerken kimyasal reaksiyonla 8 redoks reaksiyonu) tepkime sonucu son yanma işlemi gerçekleşir. Böylece daha az kirletici hale dönüşerek egzozdan çıkar. Genellikle içten yanmalı benzinli ve dizel araçlarda kullanılır. • Katalitik konvertör, bal peteği yapısını içeren yalıtımlı bir bölmeden veya içinden egzoz gazlarının geçtiği katalizörle kaplanmış peletlerden oluşur. Egzozdaki HC ve CO, Su buharı ve CO 2 e okside olur ve N 2 ve O 2 ye indirgenir. 30 https: //chem. libretexts. org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Kinetics/07%3 A_Case_Studies-_Kinetics/7. 01%3 A_Catalytic_Converters

• • Katalitik konvertörler geliştirilmeden önce, araç motorunun ürettiği atık gazlar, egzoz borusundan atmosfere yayılıyordu. Katalitik konvertör, motor ile egzoz borusu arasında yer alır, ancak basit bir filtre gibi çalışmaz: atomları yeniden düzenleyerek egzoz gazlarının kimyasal bileşimini değiştirir: 1 -Kirletici gaz molekülleri, platin, paladyum veya rodyumdan yapılmış petek katalizörü geçerek motordan dışarı pompalanır. 2 -Katalizör atomlardaki molekülleri ayırır. 3 -Atomlar daha sonra karbondioksit, nitrojen ve su gibi nispeten zararsız maddelerin moleküllerine dönüşerek egzozdan güvenli bir şekilde dışarı atılır. 31 https: //www. explainthatstuff. com/catalyticconverters. html

36

37 Tiwarty, A. Williams, I. 2019. Air Pollution Measurement, Modelling and Mitigation, CRC Press, London

Kirletici Ortalama Atmosferde Kalma Süresi CO 2 15 yıl CH 4 10 yıl N 2 O 150 yıl CO 65 gün NH 3 20 gün NO/NO 2 1 gün O 3 <1 yıl CFC 65 yıl SO 2 40 gün H 2 S 53 saat