1. Giriş – Temel Kavramlar

ÇEV 3523 Çevresel Taşınım SüreçleriProf.Dr. Alper ELÇİ

(c) 2018 Alper Elçi. Tüm hakları saklıdır. İzinsiz olarak hiçbir şekilde kullanılamaz, yayınlanamaz.

Ders Tanıtımı

Dersin Amacı

Öğrenme Çıktıları

Değerlendirme Yöntemi

Ders Programı

(c) 2019 Alper Elçi. Tüm hakları saklıdır. İzinsiz olarak hiçbir şekilde kullanılamaz, yayınlanamaz.

Bazı Terimler

Temel Boyutlar:

[M] kütle

[L] uzunluk

[T] zaman

Derişim/Konsantrasyon: Birim su/hava/toprak hacmindeki/kütlesindeki madde miktarı (kütlesi)[ML−3] veya [M/M]

Su ortamı için kullanılan birimler: mg/l, g/m3, ppm, ppb, M, N

Toprak ortamı için kullanılan birimler: mg/kg (ppm)

Hava ortamında kullanılan tipik birimler: μg/Nm3 , ppmv (ml/m3)

Derişim gradyanı: Su ya da havada kütle taşınımına neden olan itici etken; matematiksel olarak: iki nokta arasındaki derişimler farkının, bu noktalar arasındaki uzaklığa oranı

(c) 2019 Alper Elçi. Tüm hakları saklıdır. İzinsiz olarak hiçbir şekilde kullanılamaz, yayınlanamaz.

Bazı Terimler (2) Kütlesel Akı: Birim alandan, birim zamanda geçen madde kütlesi

[M.T−1.L−2]

Hacimsel Akı: Birim alandan, birim zamanda geçen akışkan hacmi [L3.T−1.L−2]

Kütlesel Debi: Birim zamanda taşınan madde kütlesi [M/T]

Debi (Hacimsel Debi): Birim zamanda taşınan akışkan hacmi [L3/T]

Bozunmayan (korunumlu) madde, izleyici: Çevresel ortamda herhangi bir fiziksel, kimyasal ve biyolojik süreçten etkilenmeyerek nitelik değiştirmeyen madde (örn: klorür iyonu, çoğunlukla bromür, floresans boyalar, duraylı izotoplar)

Bozunabilir madde: Çevresel ortamda fiziksel, kimyasal ve biyolojik süreçlerin etkisi altında nitelik değiştiren maddeler (örn: patojenler, bazı organik maddeler, bazı iyonlar, radyoaktif maddeler v.s.)

Zehirlilik (toksisite): Bir kirleticinin, sindirim sistemi, solunum ya da deriye temas yollarıyla canlı dokulara zarar verme, merkezi sinir sistemini bozma, şiddetli hastalığa ya da bazı durumlarda ölüme neden olma özelliği. Örn. Çinko düşük derişimlerde gerekli fakat yüksek derişimlerde zehirlidir. Kadmiyum her derişim seviyesinde zehirlidir.

(c) 2019 Alper Elçi. Tüm hakları saklıdır. İzinsiz olarak hiçbir şekilde kullanılamaz, yayınlanamaz.

Kaynak Yolak Alıcı

Kaynak: Maddenin bilinçli veya kazara salındığı yer.

Yolak: Maddenin çevrede taşınırken izlediği yol ya da güzergah.

Alıcı: Maddenin taşınırken karşılaştığı ya da kirleticiye maruz bırakılan canlı/cansız unsur.

Akıbet: Maddeye çevrede ne olacağını belirleyen süreçtir. Maddenin kimyasal veya biyolojik süreçlerle değişimi ve/veya bir organizmada birikmesi ile ilgilidir.

1. Madde/kirletici çevrede nasıl taşınır?

2. Madde/kirletici çevrede nereye taşınır?

3. Madde/kirleticiye ne olacak, neye dönüşecek?

TAŞINIM

DÖNÜŞÜM(c) 2019 Alper Elçi. Tüm hakları saklıdır. İzinsiz olarak hiçbir şekilde kullanılamaz, yayınlanamaz.

Çevrede Madde Taşınımı

Kaynak Yolak

Alıcı

(c) 2019 Alper Elçi. Tüm hakları saklıdır. İzinsiz olarak hiçbir şekilde kullanılamaz, yayınlanamaz.

Madde Kaynak Türleri

Kaynak: Maddenin bilinçli ya da kazara salındığı yer/yerler.

Noktasal kaynak: Maddenin alıcı ortama bir noktadan yoğun bir şekilde karıştığı durum. (örn: bir fabrikanın atık gaz bacası, arıtma tesisi çıkış suyu deşarj noktası, yerüstünde bulunan veya yeraltında gömülü olan kimyasal depolar, v.s.)

Yayılı kaynak (noktasal olmayan kaynak): Yağışın meydana getirdiği yüzeysel akışla birlikte geniş alanlardan yıkanarak gelen kirleticilerin oluşturduğu kirletici kaynağı (örn.: yağış sonucu tarımsal ilaçların akarsulara geçmesi; yağış sonucu yerleşim alanlarındaki kirleticilerin akarsulara geçmesi, maden sahaları, yoğun otomobil trafiği, atmosferden çökelme)

(c) 2019 Alper Elçi. Tüm hakları saklıdır. İzinsiz olarak hiçbir şekilde kullanılamaz, yayınlanamaz.

Kirletici Kaynakları Noktasal Kirletici Kaynaklar:

Evsel atıksu deşarjları

Endüstriyel atıksu deşarjları

Kentsel yağmur suyu drenaj sistemlerinden deşarj

Yayılı Kirletici Kaynaklar: Tarım, orman, çiftlik ve kentsel alanlarından yüzeysel akışlar

Yağış suları drenajı

Maden sahalarından yüzeysel akışlar

Su ürünleri üretim alanları

Katı atık depolama alanları

Atmosferden çökelme

Hareketli Kirletici Kaynaklar: Hava, kara ve deniz ulaşım araçları

Doğal Kirletici Kaynaklar Taşkın alanları, heyelan bölgeleri, yanardağlar, yükselen yeraltı suyu

veya deniz suyu (gel-git olayı), deniz suyu girişimi

(c) 2019 Alper Elçi. Tüm hakları saklıdır. İzinsiz olarak hiçbir şekilde kullanılamaz, yayınlanamaz.

Kütle/Isı Enerjisinin Çevrede Taşınımı

Çevresel Taşınım Süreçleri

Taşınım Dönüşüm

• Adveksiyon• Difüzyon• Dispersiyon

• Fiziksel• Kimyasal• Biyo-kimyasal

(c) 2019 Alper Elçi. Tüm hakları saklıdır. İzinsiz olarak hiçbir şekilde kullanılamaz, yayınlanamaz.

Kapalı Ortamda Madde TaşınımınaBir Örnek

(c) 2018 Alper Elçi. Tüm hakları saklıdır. İzinsiz olarak hiçbir şekilde kullanılamaz, yayınlanamaz.

Giren hava akımı

Çıkan hava akımı

Gaz/aerosol salımı

Türbulans

Difüzyon

Socolofsky & Jirka (2005)

Akarsuda Taşınıma Bir Örnek

Bir akarsuya deşarj edilen arıtılmış (veya arıtılmamış) atıksuların nehirde neden oldukları KOİ/BOİ derişimine olur?

EndüstriyelDeşarj

DoğalAkarsu

(c) 2019 Alper Elçi. Tüm hakları saklıdır. İzinsiz olarak hiçbir şekilde kullanılamaz, yayınlanamaz.

Adveksiyon ve dispersiyon süreçleri

ile taşınım

Socolofsky & Jirka (2005)

Durgun Su Kütlesinde Oksijen Taşınımı

(c) 2019 Alper Elçi. Tüm hakları saklıdır. İzinsiz olarak hiçbir şekilde kullanılamaz, yayınlanamaz.

Socolofsky & Jirka (2005)

Yüksek derişim

Düşük derişim

Oksijenin su-hava arabiriminde üzerinden difüzyon ile taşınımı

gerçekleşir

Atmosferde Taşınıma Bir Örnek

Bir yerdeki termik santralinden kaynaklanan bacagazları, yakın ve uzaktaki yerleşim yerlerini ne ölçüdeetkiler?

Atık gaz salımı (emisyonu)

(c) 2019 Alper Elçi. Tüm hakları saklıdır. İzinsiz olarak hiçbir şekilde kullanılamaz, yayınlanamaz.

Socolofsky & Jirka (2005)

Adveksiyon, dispersiyon ve tepkime süreçleri ile

taşınım

Çevrede Taşınım Süreçlerini Bilmek Neden Önemlidir?

Çevre Mühendisleri için genellikle önemli olan kirleticinin alıcı ortamdaki derişimidir. Bazen de derişimin zamanla veya konumla dağılımı da önemli olabiliyor. Eğer derişim değeri, alıcı ortam için verilen sınır değerlerini aşmışsa ortada bir sorun var demektir.

Kirleticinin taşınım ve akıbetini çevresel modelleme yöntemiyle yaklaşık olarak hesaplayabiliriz.

Başlıca kullanım alanları: 1. Ekosistemdeki canlı varlıkların (insan, flora, fauna) kirleticiye

maruziyetini tahmin edebilmek için (geçmiş, bugün veya gelecekiçin)

2. Çeşitli kaynak durumlarını dikkate alarak gelecekteki çevreselkaliteyi öngörebilme

3. Kirleticilerin çevredeki akıbeti ve taşınımını daha iyianlayabilme

(c) 2019 Alper Elçi. Tüm hakları saklıdır. İzinsiz olarak hiçbir şekilde kullanılamaz, yayınlanamaz.

Çevrede Taşınan Madde ve Enerji Türleri

İnorganik tuzlar ve iyonlar

Organik maddeler: kolay/zor ayrışabilen, kalıcı türler

İz organik maddeler (mikrokirleticiler) ve endokrin bozucu kimyasallar

Ağır metaller

Yağ ve benzeri maddeler: film oluşturabilirler veya küçük tanecikler halinde askıda kalabilirler

Pestisitler: fungisit, herbisit, insektisit

Patojenler: bakteri, virüs, alg v.b.

Radyoaktif iyonlar ve izotoplar

Atık gazlar: SO2, CO, CO2, NOx, Uçucu organikler (VOC)

Atık ısı enerjisi: örn. termik santrallerin soğutma suları

(c) 2019 Alper Elçi. Tüm hakları saklıdır. İzinsiz olarak hiçbir şekilde kullanılamaz, yayınlanamaz.

Akılar

Akılar

Akılar

Akılar

Atmosfer

Yerüstü Suları

Toprak (Litosfer)

Yeraltı Suları

Akılar

Akılar

Çökelme

Buharlaşma

Buharlaşma

Çökelme

Çökelme

Asılma

Sızma

Aral (2010)’dan çeviri

Adveksiyon, Difüzyon, Seyrelme, Tepkime, Dönüşüm,

Konveksiyon

Adveksiyon, Difüzyon, Seyrelme, Tepkime, Dönüşüm, Konveksiyon

Adveksiyon, Difüzyon, Seyrelme, Tepkime, Dönüşüm, Konveksiyon, Tutunma

Adveksiyon, Difüzyon, Seyrelme, Tepkime, Dönüşüm, Konveksiyon, Tutunma

(c) 2019 Alper Elçi. Tüm hakları saklıdır. İzinsiz olarak hiçbir şekilde kullanılamaz, yayınlanamaz.