Geri Dön

Comparison of the rural atmosphere aerosol compositions at different parts of Turkey

Türkiye'nin değişik bölgelerindeki kırsal atmosfer aerosol kompozisyonlarının karşılaştırılması

  1. Tez No: 167332
  2. Yazar: GÜRAY DOĞAN
  3. Danışmanlar: PROF.DR. GÜRDAL TUNCEL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Türkiye, Karadeniz, Akdeniz havzası, Anadolu Platosu, Potansiyel Kaynak Katkı Fonksiyonu, Kırsal Atmosfer Aerosolleri, S042“'ün N03”e oranı. X111, Turkey, Black Sea, Mediterranean basin, Anatolian Plateau, Potential Source Contribution Function, Positive Matrix Factorization, Correlations between parameters, Rural Atmosphere Aerosols, SO42“ to NO3”ratio. Vll
  7. Yıl: 2005
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 220

Özet

Öz TÜRKİYE'NİN DEĞİŞİK BÖLGELERİNDEKİ KIRSAL ATMOSFER AEROSOL KOMPOSİZYONLARININ KARŞILAŞTIRILMASI Doğan, Güray M.Sc, Çevre Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Gürdal Tuncel Ocak 2005, 195 sayfa Bu çalışmada, Türkiye'nin dört farklı bölgesinde, en az bir yıl süre ile çalıştırılan kırsal istasyonlarda üretilen veriler karşılaştırılarak aralarındaki benzerlik ve farklılıklar ortaya çıkartılmış ve bu dört bölgede ölçülmüş olan aerosol kompozisyonları arasındaki farklılıklara neden olan etmenler incelenmiştir. Çalışmada kullanılan veriler, Akeniz bölgesinde, Antalya'nın yaklaşık olarak 20 km batısında (Antalya istasyonu), Karadeniz bölgesinde Amasra'nın 20 km doğusunda (Amasra istasyonu), iç Anadolu bölgesinde Ankara'nın 50 km kadar kuzey doğusunda (Çubuk istasyonu) ve Uludağ'da kurulan dört istasyonda üretilmiştir. Çalışmada yapılan karşılaştırmalarda kullanılan veriler, istasyonlarda daha önce yapılan çalışmalarda üretilmiş olup, bu çalışmada herhangi bir veri Üretilmemiştir. Hem bütün istasyonlarda aynı istatistik modellerle elde edilen sonuçları karşılaştırabilmek, hem de yeni literatüre giren istatistik araçları veri setlerine uygulayabilmek için, bazı istatistik modeller bütün vıııistasyonlardaki verilere bu çalışma çerçevesinde uygulanmıştır. Verilerin, bu şekilde tekrar analizi daha ziyade kaynak tür ve bölgelerinin belirlenmesi için yapılmıştır. İstasyonlarda daha önce yapılan çalışmaların amaçlan farklı olduğundan, her istasyonda aynı parametreler ölçülmemiştir. Antalya ve Amasra istasyonlarında toplanan örnekler INAA, AAS ve IC teknikleri kullanılarak çok sayıda (40 kadar) element ve iyon için analiz edilmiştir. Bu iki istasyonda kullanılan ölçüm ve analiz yöntemleri aynı olduğundan, ölçülen parametreler de aynıdır. Ancak, Çubuk ve Uludağ istasyonlarında, çok daha az sayıda parametre ölçüldüğünden bu istasyonların karşılaştırılması daha sınırlı olmuştur. Çalışmanın amacı, bölgeler arasındaki farklılıklara neden olan etmenlerin ortaya çıkartılması olduğundan, verilerin karşılaştırılması sadece konsantrasyonların karşılaştırılmasıyla sınırlı kalmamış, konsantrasyonların yanında, element ve iyonların gösterdikleri kısa ve uzun dönemli (mevsimsel) değişimler, bölgesel fonu oluşturan konsantrasyonlar, element ve iyonlar arasındaki korelasyon ilişkileri, bölgelerdeki üst atmosfer hava akış klimatolojileri, bölgelerde ölçülen aerosol kompozisyonlarını etkileyen kaynak türleri ve bu kaynakların bulundukları bölgelerde karşılaştırmıştır. İstasyonlarda ölçülen element ve iyonların konsantrasyonlarının karşılaştırılması, değişik bölgelerdeki aerosollerin kompozisyonları arasında istasyonların kuruldukları yerin özelliklerinden kaynaklanan farklılıklar olduğunu göstermiştir, örneğin Antalya istasyonunda, diğer istasyonlara nazaran çok yüksek Na ve Cl düzeyleri ölçülmüştür. Bu Akdeniz bölgesindeki istasyonun denize çok yakın olmasından kaynaklanmaktadır ve bölgesel bir farklılık değildir. Ancak bunun gibi istasyon noktasının lokal özelliklerinden kaynaklanan farklılıkların yanında, bölgesel farklılıkların da olduğu görülmektedir. Antropojenik IXkökenli element ve iyonların Antalya ve Amasra istasyonlarında ölçülen konsantrasyonları arasında istatistik olarak anlamlı bir fark görülmemiştir. Ancak bu iki istayonda ölçülen konsantrasyon değerleri Orta Anadolu'daki Çubuk ve Uludağ istasyonlarında ölçülen değerlerden en az iki kat yüksektir. Sistematik olarak antropojenik kökenli bütün element ve iyonlarda gözlenen bu farklılık, bölgesel nitelikli olup, Anadolu Platosu'nun yüksek bölgelerinin kıyı kesimlerinden farklı kaynak bölgelerinden etkilendiğini ve/veya Orta Anadolu'ya kirletici taşınımına yol açan mekanizmaların, kıyı bölgelerinde çalışan mekanizmalardan farklı olduğunu göstermektedir. Elementlerin mevsimsel değişimleri aerosol kompozisyonunu etkileyen kaynakların yakın veya uzak olması, emisyonlardaki mevsimsel değişimler, taşınım mekanizmalarındaki mevsimsel değişimler gibi konularda bilgi verdiği için önemlidir. Bu çalışmada da belirtilen konularda bölgeler arasında farklılıkların olup olmadığını anlayabilmek için elementlerin her istasyondaki mevsimsel değişimleri karşılaştırılmıştır. Yapılan karşılaştırmada, bazı element gruplarının farklı bölgelerde gösterdikleri mevsimsel değişikliklerin farklı olduğu görülmüşür. Toprak kökenli elementlerin (Al, Fe gibi) konsantrasyonlarının bütün istasyonlarda aynı mevsimsel değişikliği gösterdiği görülmektedir. Litofilik elementlerin hepsinin konsantrasyonları yaz mevsiminde yüksek, kış mevsiminde ise yaklaşık 3 kat düşüktür. Toprak elementlerinde gözlenen mevsimsel değişikliğin nedeni, toprak aerosollerinin emisyonlarındaki mevsimsel farklılıklardır. Kış mevsiminde toprak ıslak veya buzla kaplı olduğundan, yüzey toprağından aerosol oluşumu çok sınırlı olmaktadır. Yaz mevsiminde ise kuru olan yüzey toprağından daha fazla aerosol emisyonu olması doğaldır. Antropojenik kökenli elementlerin konsantrasyonları, Amasra, Çubuk ve Uludağ istasyonlarında, yaz ve kış aylarında bir farklılıkgöstermemektedir. Buna karşılık aynı elementlerin Antalya istasyonunda ölçülen konsantrasyonlarının yaz aylarında, kış mevsimine nazaran, %95 istatistik güvenirlik sınırı içersinde daha yüksek olduğu görülmektedir. Akdeniz bölgesi aerosollerinde görülen mevsimsel değişimlerin diğer üç bölgedekinden farklı olması, Karadeniz ve iç Anadolu bölgelerindeki aerosollerin daha yakınlardaki kaynaklardan etkilenidiğini göstermektedir. Gerek bölgesel düzeyler ve gerekse kaynak bölgelerinin belirlenmesine yönelik çalışmalar, varılan bu sonucu teyid etmektedir. Deniz kökenli aerosollerin konsantrasyonlarındaki mevsimsel değişimler de, antropojenik elementlerde olduğu gibi, Akdeniz istasyonu ile diğer üç istasyon arasında farklılıklar göstermesine rağmen, gözlenen farklılıklarının bölgesel olmadığı, Antalya istasyonunun, diğer üç istasyona nazaran denize çok yakın olmasından kaynaklandığı sonucuna varılmıştır. Akdeniz, Karadeniz ve İç Anadolu bölgelerinin üst atmosfer taşınım klimatolojileri (900, 850 ve 700 mb seviyelerinde hava kütlelerinin her rüzgar sektöründen taşınma frekansı) karşılaştırıldığında, B, BKB, KB ve KKB sektörlerinin toplam hava kütlesi taşınımına en çok katkıda bulunduğu (diğer bir deyişle, hava kütleleri zamanlarının en büyük bölümünü bu sektörlerden geçirerek istasyon noktalarına geldiği) görülmüştür. Batı Avrupa, Doğu Avrupa ve Rusya'daki büyük emisyon kaynaklarının bu sektörlerde olduğu göz önüne alınırsa, söz konusu sektörlerden gelen hava kütlelerinin kirleticileri de getireceği ve bütün bölgelerin Avrupa ve Rusya'daki emisyonların etkisi altında olduğu, bu bölgelerdeki emisyonlarda olacak değişimlerin Türkiye'de de görüleceği söylenebilir. Üst atmosfer akış klimatolojisinin yaz ve kış mevsimlerinde, küçük ancak istatistik olarak anlamlı farklılıklar gösterdiği görülmüştür. Gözlenen farklılıklar kirletici taşınımı açısından değerlendirildiğinde, Karadeniz ve İç XIAnadolu bölgelerinin (Çubuk, Amasra ve Uludağ istasyonları) kış mevsiminde daha çok Batı Avrupa'nın etkisi altında olduğu, yaz mevsimindeyse bu bölgelere kirleticilerin daha ziyade Doğu Avrupa'dan geldiği söylenebilir. Akdeniz istasyonunda ise yaz ve kış mevsimlerindeki üst atmosfer akış klimatolojileri arasında istatistik olarak anlamlı bir farklılık görülmemiştir. Bölgedeki aerosollerin her iki mevsimde de daha çok Batı Avrupa'daki kaynakların etkisi altında olması beklenmektedir. Karadeniz ve İç Anadolu bölgelerinin kış mevsiminde Batı Avrupa'daki, yaz mevsiminde de Doğu Avrupa'daki kaynaklardan etkileniyor olması, istasyonlarda ölçülen S0427N03“ oranlarındaki mevsimsel değişiklikler kullanılarak teyid edilmiştir. Bölgelerdeki antropojenik kökenli elementlerin kaynak bölgeleri, Potansiyel Kaynak Katkı Fonksiyonu (PKKF) tekniği kullanılarak belirlenmiştir. Hesaplanan PKKF değerlerinin istatistiksel olarak anlamlı olup olmadığı ”bootstrap" tekniği ile değerlendirilmiştir. Yapılan hesaplar, çalışmanın yürütüldüğü 3 bölgenin hepsinin, Balkanlar ve Rusya'daki bazı bölgelerdeki kaynaklardan etkilendiğini, ancak bu ortak kaynak bölgelerinin yanında, sadece belirli bölgeleri etkileyen kaynak bölgelerin de olduğu görülmüştür. PKKF hesaplarından çıkartılan diğer bir genel sonuç ise Anadolu Platosu'nun, Karadeniz ve Akdeniz bölgelerine nazaran daha yakınlardaki kaynaklardan etkilendiği olmuştur. Akdeniz, Karadeniz ve İç Anadolu bölgelerindeki aerosollerin kompozisyonlarını belirleyen kaynak bölgelerinin yanında, bu üç bölgedeki aerosolleri oluşturan bileşenler de karşılaştırılmıştır. Böyle bir karşılaştırılmanın yapılabilmesi için, önce her bölgedeki aerosolleri oluşturan bileşenlerin bulunması gereklidir. Her bölgedeki aerosol kütlesini oluşturan bileşenler Positive Matriks Faktörizasyonu (PMF) yöntemiyle bulunmuştur. Bu teknik daha önceki çalışmaların yapıldığı zamanlarda henüz mevcut olmadığından, PMF hesapları bu çalışma xııçerçevesinde yapılmıştır. PMF çalışması sonunda, Akdeniz bölgesindeki aerosol kütlesinin 7, Karadeniz aerosollerinin 8, İç Anadolu bölgesindeki aerosollerin de 6 bileşenden oluştuğu görülmüştür. Bu bileşenler arasında, birisi toprak parçacıklarını, diğeri de uzun mesafeli taşınımla bölgeye ulaşan parçacıkları temsil eden iki faktör her üç bölgede de görülmüştür. Bu iki bileşenin her üç bölgedeki kimyasal kompozisyonlarının %95 istatistik güvenilirlik sınırı içersinde aynı olduğu da gösterilmiştir. Ayrıca, gübre kullanımından kaynaklanan ve çok yüksek düzeylerde NlV iyonu içeren bir faktör ile deniz tuzu aerosollerini temsil eden bir faktörün yanısıra arsenik faktörü de Akdeniz ve Karadeniz aerosolleri için ortak olduğu, ancak bu bileşenlerin iç Anadolu bölgesindeki aerosollerde mevcut olmadığı ortaya çıkmıştır. Her bölgedeki aerosollerin diğer bileşenlerini temsil eden diğer faktörler, o bölgeye özeldir. Bu sonuçlar Akdeniz, Karadeniz ve İç Anadolu bölgelerinin bazı ortak kaynak bölgelerinden etkilendiğini ve bunun sonucu olarak da her bölgede ortak olarak görülen aerosol bileşenlerinin olduğunu, bölgelerdeki aerosol kütlesinin bu ortak özelliklerinin yanında kendilerine özgü kaynak bölgelerinden de etkilendiğini ve kendilerine özgü bileşenlerinin de olduğu ortaya çıkarmaktadır.

Özet (Çeviri)

ABSTRACT COMPARISON OF THE RURAL ATMOSPHERE AEROSOL COMPOSITIONS AT DIFFERENT PARTS OF TURKEY Doğan, Güray M.Sc, Department of Environmental Engineering Supervisor: Prof. Dr. Gürdal Tuncel January 2005, 195 pages Long term data generated at four rural stations are compared to determine similarities and differences in aerosol compositions and factors contributing to observed differences at different regions in Turkey. The stations used in this study are located at Mediterranean coast (20 km to the west of Antalya city), Black Sea coast (20 km to the east of Amasra town), Central Anatolia (Çubuk, Ankara) and Northeastern part of the Anatolian Plateau (at Mt. Uludağ). Data used in comparisons were generated in previous studies. However, some re-analysis of data were also performed; (1) to improve the similarities of the parameters compared and (2) to be able to apply recently-developed methodologies to data sets. Data from Mediterranean and Black Sea stations were identical in terms of parameters measured and were suitable for extensive comparison. IVHowever, fewer parameters were measured at Çubuk and Uludağ stations, which limited the comparisons involving these two stations. Comparison included levels of major ions and elements, short-term and seasonal variations in concentrations, background (baseline) concentrations of elements, flow climatology of regions, correlations between elements, potential source areas affecting regions, and source types affecting chemical composition of particles. Comparison of levels of measured parameters in four regions showed that there are some differences in concentrations that arise from differences in the local characteristics of the sampling points. For example very high concentrations of elements such as Na and CI in the Mediterranean region is attributed to closer proximity of the Antalya station to coast and not a general feature of the Mediterranean aerosol. There are also significant regional differences in the concentrations of measured elements and ions as well. Concentrations of anthropogenic elements are very similar at two coastal stations (Antalya and Amasra), but they are approximately a factor of two smaller at the two stations that are located on the Anatolian Plateau. This difference between coastal and high altitude plateau stations, which is common to all anthropogenic species, is attributed to different source regions and transport mechanisms influencing coastal regions and Anatolian Plateau. Some statistically significant differences were also observed in the temporal variations of elements and ions measured in different stations. The elements with crustal origin showed similar seasonal pattern at all stations, with higher concentrations in summer and lower concentrations in winter. This difference between summer and winter is attributed to suppression of re-suspension of crustal aerosol from wet or ice-covered surface soil in winter. Concentrations of anthropogenic elements, on the other hand, did not show a statistically significant seasonal trend atAmasra, Çubuk and Uludağ stations, but they have higher concentrations during summer months at the Antalya station. This difference between Mediterranean aerosol and aerosol at the Central and Northern Turkey is due to influence of more local sources on Çubuk, Amasra and Uludağ stations and domination of more distant source in determining aerosol composition at the Mediterranean region. A similar conclusion of strong influence of local sources on chemical composition of particles at the Central Anatolia was also suggested by the comparison of baseline concentrations in each station. General features in flow climatology (residence times of upper atmospheric air masses) in each region are found to be similar with more frequent flow from W, WNW, NW and NNW wind sectors. Since these are the sectors that include high emitting countries in Eastern and Western Europe and Russia, transport from these sectors are expected to bring pollution from both distant European countries and more local Balkan countries and western parts of Turkey. Flow climatology in stations showed small, but statistically significant, differences between summer and winter seasons. These variations suggested that the station at the Central Anatolia and Black Sea (Çubuk Amasra and Uludağ stations) are affected from sources located at the Western Europe in winter season and from sources located at the Eastern Europe in summer. Mediterranean aerosol, on the other hand, are affected from sources at the Western Europe and do not show any seasonal differences. This variation in flow climatology between summer and winter seasons (and lack of variation at the Mediterranean station) is supported by the seasonal variation (and lack of variation at the Mediterranean station) in S0427N03" ratio measured at the stations. Potential source contribution function (PSCF) values are calculated for selected elements and ions in each station. Statistical significance of VIcalculated PSCF values is tested using bootstrapping technique. Results showed that specific grids at Russia and at Balkan countries are common source regions affecting concentrations of anthropogenic elements at all four regions in Turkey. However, each station is also affected from specific source regions as well. Aerosol composition at the Anatolian Plateau are affected from sources closer to the sampling points whereas Mediterranean and Black Sea aerosol are affected from source regions that farther away from the receptors. It should be noted that the same conclusion is also reached in comparison of seasonal patterns and baseline concentrations at these stations. Types of sources affecting aerosol composition at Black Sea, Mediterranean and Central Anatolia are also compared. Source types affecting atmospheric composition in these regions were calculated using positive matrix factorization (PMF). The results showed that aerosol at the Black Sea, Central Anatolia and Mediterranean atmosphere consists of 8, 6 and 7 components, respectively. Two of these components, namely a crustal component and a long-range transport component are common in all three stations. The chemical compositions of these common components are shown to the same within 95% statistical significance interval. Three factors, namely a fertilizer factor, which is highly enriched in NH4+ ion, a sea salt component and an arsenic factor are common in the Mediterranean and Black Sea aerosol but not observed at the Central Anatolia. Other factors found in the regions are specific for that region.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    338208

    Chemical composition of particles at a rural site at Northwestern Turkey: Gateway to the Central Anatolian Plateau

    Kuzaybatı Türkiye kırsalındaki atmosferik partiküler maddenin kimyasal kompozisyonu: Orta Anadolu Platosu'na taşınım

    EDA SAĞIRLI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    KimyaAbant İzzet Baysal Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SERPİL YENİSOY KARAKAŞ

    PROF. DR. SÜLEYMAN GÜRDAL TUNCEL

  2. Tez No

    177604

    Chemical composition of atmospheric particles in the Aegean region

    Ege bölgesinde toplanan atmosferik partiküler maddenin kimyasal kompozisyonunun belirlenmesi

    BAŞAK MUNZUR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    Çevre MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜRDAL TUNCEL

  3. Tez No

    523477

    A 15-year climatology of aerosol optical and physical properties and near-real time measurements of water-soluble ions in pm2.5 and their precursor gases in the atmosphere over the eastern mediterranean.

    Doğu akdeniz atmosferinde aerosol optik ve fiziksel özelliklerin 15 yillik klimatolojisi ve pm2.5 içerisindeki suda çözünen iyonlarin ve prekürsör gazlarinin yakin gerçek zamanli ölçümleri.

    ERSİN TUTSAK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Deniz BilimleriOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Oşinografi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA KOÇAK

  4. Tez No

    828352

    Çanakkale'nin Biga ve Lapseki bölgesi özelinde kırsal alanlardaki troposferik ozon seviyelerinin değerlendirilmesi ve meteorolojik-fotokimyasal modellerin uygulanmasıyla dağılımının belirlenmesi

    Assessment of tropospheric ozone levels in rural sites of the Biga peninsula and determination of the distribution by using with meteorological-photochemical transport models

    DENİZ SARI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Meteorolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SALAHATTİN İNCECİK

  5. Tez No

    700278

    Yenilenebilir enerji kaynakları ile mikro şebeke tasarımı ve optimum çözümünün HOMER ile incelenmesi

    Design and optimal configuration of renewable sources grid-connected microgrid at the rural area in Turkey by using HOMER

    SEZEN BEYARSLAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BELGİN TÜRKAY

Geri Dön