Ünite 4: Çevre Sağlığı ve Güvenliği Açısından Hava Kirliliğinin Etkileri

Giriş

Hava, etrafımızı çeviren bir gaz karışımı olduğu gibi, aynı zamanda pek çok kimyasal tepkime ve canlıların hayatını sürdürebilmesi için hayati öneme sahip bir ortamdır. Dolayısıyla sağlıklı temiz hava yaşam için birincil derecede gerekli bir bileşendir.

Hava kirliliği gelişmiş ve gelişmekte olan tüm ülkeleri etkileyen önemli bir çevre sorunudur. 18. yüzyılda başlayıp 19. yüzyılın ortalarına kadar süren endüstri devrimi ile birlikte çok yüksek miktarlara ulaşan fosil yakıt (kömür, petrol ürünleri ve doğalgaz) tüketimi, son zamanlarda oldukça hızlı artan motorlu taşıt sayısı, endüstrinin ve konutların ihtiyaç duyduğu enerjinin üretilmesi faaliyetleri şehirlerdeki hava kalitesinin olumsuz yönde etkilenmesine neden olmuştur.

Fosil yakıtların yakılması birçok kirleticinin atmosfere karışmasına neden olmaktadır. Kükürt oksitler (SO ₂ ve SO ₄ ), azot oksitler (NO ve NO ₂ ), uçucu ve yarı uçucu organik (UOB ve YUOB) kirleticilerle çeşitli boyutta partikül maddeler bu kirleticilerin en önemlileridir.

Hava kirliliği konusunda yıllardır yapılan araştırmalar sonucu, neredeyse bütün araştırmacıların birleştiği ortak nokta, kirliliğin en önemli sebebinin yanma işlemleri olduğudur. Mükemmel veya bir başka deyişle tam yanma koşullarında, yakıt içerisindeki hidrojen (H) ve karbon (C), yanma havasındaki oksijen (O ₂ ) ile birleşerek karbondioksit (CO ₂ ) ve su buharını (H ₂ O) oluşturmaktadır. Gerçek durumda ise; yakıt içerisinde bulunan safsızlıklar, zayıf hava/yakıt oranı, çok yüksek veya çok düşük yanma sıcaklıkları gibi sebeplerle kükürt oksitler, azot oksitler, karbonmonoksit (CO), yanmamış hidrokarbonlar, uçucu partiküller gibi pek çok hava kirleticisi oluşmaktadır.

Hava Kirliliği Hakkında Temel Kavramlar

Hava kirliliği kavramı, temiz olarak kabul edilen bir atmosferde toz, duman, gaz ve koku gibi kirletici parametrelerin miktarının insan, hayvan ve bitki yaşamına, ticari veya kişisel eşyalara ve bütüncül olarak çevre kalitesine belirli bir süre boyunca zarar verebilecek seviyelere ulaşması olarak tanımlanmaktadır.

Havayı kirleten maddelerin sınır değerleri, her ülkenin ilgili kuruluşları tarafından bu hususta yayımlanmış yasal yönetmeliklerle belirlenir.

Atmosfer kimyasındaki en önemli olay; moleküllerin ışık enerjisi katalizörlüğünde gerçekleştirdikleri fotokimyasal tepkimelerdir.

Karbon, kükürt ve azot oksitler, atmosferdeki önemli bileşenlerdir ve yüksek derişimlere ulaştıklarında birer hava kirleticisi olarak tanımlanırlar. Bunlardan karbon dioksit (CO ₂ ), en baskın olanıdır ve atmosferin doğal bileşiminde de bulunmaktadır. Bitki büyümesinde, fotosentez olayındaki rolü sebebiyle önemli bir parametredir. Buna karşın günümüzde ortalama atmosferik derişimi 360 ppm seviyelerinde olan CO ₂ , bu yüksek derişimiyle küresel ısınma olayının en önemli aktörüdür.

CO ₂ ’nin yanında onun kadar büyük bir tehdit olmasa da karbon monoksit, CO, doğrudan insan sağlığı üzerinde etkisi olan önemli kirleticidir. Kandaki alyuvar hücrelerinin oksijen tutma kapasitesini azaltan CO, yüksek derişimlerde CO zehirlenmesi sebepli ölümlere yol açmaktadır.

Önemli iki azot oksit türü olan azot monoksit (NO) ve azot dioksit (NO ₂ ) ise genel olarak NO _x sembolü ile gösterilmektedir. Bunlar atmosfere üretildikleri kaynaklardan genelde NO cinsinden atılmakta, daha sonra atmosferde fotokimyasal tepkimeler sonucu NO’dan NO ₂ ’ye çevrilmektedirler. Uygun koşullarda ileri tepkime ürünleri ise aşındırıcı etkisi olan nitrat tuzları, nitrik asit (HNO ₃ ) gibi tehlikeli bileşiklerdir. NO ₂ ’nin atmosfer kimyasındaki önemi; 430 nm’den düşük dalga boylu ışınların katalizlediği tepkimelerle bozunması sonucu son derece reaktif (tepkimeye girmeye yatkın) oksijen atomlarını oluşturmasıdır. Bu oksijen radikalleri (O ^• ) geçmişte birçok insanın hastalanmasına ve ölümüne sebep olan fotokimyasal sis olaylarının oluşumunun ilk basamağıdır.

Kükürt dioksit, SO ₂ , kükürt içeren yakıtların yakılmasının bir ürünüdür. Yine NO ₂ gibi SO ₂ de atmosferde bazı tepkimeler sonucu, asit yağmurlarının temel bileşenlerinden biri olan sülfürik asite (H ₂ SO ₄ ) çevrilir.

Atmosferdeki en önemli hidrokarbon; organik maddenin fermantasyonu sonucu oluşan ve yeraltı kaynaklarından doğalgaz olarak atmosfere salınan metan (CH ₄ )’dır. CH ₄ ; genel olarak reaktif olmayan bir hidrokarbondur ve fotokimyasal sis olaylarında etkisi önemsenmeyecek kadar küçüktür.

Hava kirliliği sorunları, bölgesel ölçekliden küresel ölçekliye kadar farklı boyutlarda gerçekleşebilir. Mantıksal olarak bu ölçekleri; bölgesel (yerel), kentsel, ulusal, kıtasal ve küresel olarak 5 ayrı boyutta inceleyebiliriz. Bölgesel hava kirliliği kavramı 5 km çapında bir alanda görülen kirlilik olarak tanımlanabilir. Aynı şekilde kentsel kirlilik 50 km, ulusal kirlilik 50-500 km, kıtasal kirlilik de 500 km çapın üzerindeki alanlarda gerçekleşen kirlilik olayları için kullanılır. Küresel hava kirliliği ise doğal olarak bütün dünyayı kapsamaktadır.

Hava kirleticileri kaynaklarına göre, doğal kaynaklı ve antropojenik kaynaklı kirleticiler olarak sınıflandırılabildikleri gibi, kirlilik kaynakları coğrafi yapısına göre alan, nokta ve çizgisel kaynaklar olarak da sınıflandırılabilir. Bunların dışında hava kirleticileri oluşumuna göre, birincil ve ikincil kirleticiler olarak da sınıflandırılabilir.

İç ve Dış Ortam Hava Kirliliğinin İnsan Sağlığı Üzerindeki Olumsuz Etkileri

Sağlık çalışmaları ve uzun süreli kirlilik izleme çalışmalarından elde edilen bilgiler hava kirliliğinin hayat kalitesi üzerinde olumsuz etki yarattığını, ortalama yaşam süresini düşürdüğünü ve özellikle işte geçirilen süre zarfında üretim verimini düşürdüğünü ortaya koymuştur.

Epidemiyolojik bulgular ışığında günümüzde pek çok ülke hava kirliliğinin önlenmesi veya azaltılması çalışmaları kapsamında çeşitli kirletici parametreler üzerinde sınırlamalar getirmiştir.

Ülkemizde de hava kirliliğine bağlı sağlık sıkıntılarının önlenmesi, insan ve çevre sağlığının korunması ve dolaylı olarak devletin bu gibi sağlık problemlerinin tedavisi için gerçekleştireceği harcamaların azaltılması amaçlarıyla 11.08.1983 tarihli ve 5909 sayılı Çevre Kanunu kapsamında yürürlükte olan Hava Kalitesi Değerlendirme ve Yönetimi Yönetmeliği (HKDYY) gerekli yasal uygulamaları düzenlemektedir. Bu yönetmeliğin amacı; hava kirliliğinin çevre ve insan sağlığı üzerindeki zararlı etkilerini önlemek veya azaltmak için hava kalitesi hedeflerini tanımlamak ve oluşturmak, tanımlanmış metotları ve kriterleri esas alarak hava kalitesini değerlendirmek, hava kalitesinin iyi olduğu yerlerde mevcut durumu korumak ve diğer durumlarda iyileştirmek, hava kalitesi ile ilgili yeterli bilgi toplamak ve uyarı eşikleri aracılığı ile halkın bilgilendirilmesini sağlamaktır.

Dış ortam hava kalitesinin korunması amacıyla uygulanan bir diğer yönetmelik ise Sanayi Kaynaklı Hava Kirliliğinin Kontrolü Yönetmeliği (SKHKKY)’dir. SKHKKY’nin amacı ise sanayi ve enerji üretim tesislerinin faaliyeti sonucu atmosfere yayılan is, duman, toz, gaz, buhar ve aerosol hâlindeki emisyonları kontrol altına almak; insanı ve çevresini hava alıcı ortamındaki kirlenmelerden doğacak tehlikelerden korumaya; hava kirlenmeleri sebebiyle çevrede ortaya çıkan umuma ve komşuluk münasebetlerine önemli zararlar veren olumsuz etkileri gidermeye ve bu etkilerin ortaya çıkmasını engellemeye ilişkin usul ve esasları belirlemektir.

Bilim insanlarının uzun yıllardır üzerinde yoğunlaştığı nokta, özellikle 6 hava kirletici bileşenin insan sağlığı üzerinde önemli sorunlar yarattığıdır. Bu 6 bileşen çoğunlukla kriter kirleticiler olarak isimlendirilmektedirler. Bu kirleticilerden karbon monoksit (CO) renksiz ve kokusuz, çeşitli yakıtların eksik yanması durumunda oluşan bir gazdır. Özellikle kentsel bölge havasında CO’nun kaynağı (yaklaşık %95’i) motorlu araç emisyonlarıyla ilişkilidir. Zehirli bir gaz olan CO boğucu etkisinin yanında insan sağlığını kalp ve merkezi sinir sistemi rahatsızlıklarına da sebep olması dolayısıyla olumsuz etkilemektedir. Diğer bir kriter kirletici olan kurşun ise pil ve akümülatör üretimi ve bertarafı gibi çeşitli endüstriyel faaliyetler neticesinde atmosfere karışabilir. Diğer önemli kaynakları metal işleme ve izabe tesisleri, yakıt tüketimi ve diğer kaynaklardır. Kurşun insan vücudunda birikim göstererek çeşitli organlarda hasara sebep olmaktadır. Bu etkileri çoğunlukla böbrekler, beyin, merkezî sinir sistemi ve kanda görülmektedir. Kurşun maruziyetiyle ilişkilendirilen rahatsızlıklar ise osteoporoz, kasılma nöbetleri, zekâ geriliği, davranış bozuklukları, hafıza problemleri, yüksek kan basıncı sebepli kalp krizleri veya anemi olarak sıralanmaktadır.

Azot oksitler (NO _x ) de renksiz ve kokusuz olmakla birlikte, NO ₂ bileşeni havadaki partiküllerle birleştiğinde kızıl-kahverengimsi bir kirlilik görüntüsüne sebep olmaktadır. Çoğu zaman havası kirli büyük şehirlere uzak mesafeden bakıldığında kentin üzerinde görülen kahverengi hava katmanının sebebi olarak bilinmektedir. Doğal kaynaklardan atmosfere salınabildiği gibi, birincil kaynakları motorlu taşıtlar, elektrik üretimi, endüstri tesisleri ve evlerimizi ısıtmak amacıyla tükettiğimiz yakıtların emisyonlarıdır. Azot oksitler yer seviyesinde istenmeyen bir kirletici olan ozonun (kötü ozon) en önemli sebepleridir. Aynı zamanda nitrik asit oluşumuna sebep olduklarından dolayı asit yağmurlarının da temel bileşeni sayılmaktadırlar. Azotlu bileşiklerin yağışlar vasıtasıyla su kütleleri üzerine düşmesi ise su kalitesi üzerinde de olumsuz etkilere sebep olmaktadır. Bu bileşenlerin bina içi (iç ortam) kaynakları ise evlerde kullanılan yemek pişirme amacıyla kullanılan ocaklar, gaz sobaları ve odun-kömür yakılan sobalardır. NO ₂ gazına uzun süreli maruziyetlerde çeşitli solunum yolu rahatsızlıkları ile astım gibi hastalıklar arasında oldukça güçlü ilişkiler mevcuttur. Ayrıca uzun süreler boyunca yüksek derişimde NO ₂ ’ye maruz kalınması kronik akciğer hastalığının en önemli sebeplerinden bir tanesidir.

Azot oksitler ve UOB’lerin güneş ışığı varlığındaki kimyasal tepkimeleri sonucunda yer seviyesi ozon oluşumu gerçekleşmektedir. Yer seviyesi ozon maruziyeti zatürre, bronşit ve daha uzun süreli maruziyetlerde kalıcı akciğer hasarlarına sebep olmaktadır. Bu kirletici ayrıca bitki fotosentezini engellemekte ve bitkilerde verim kaybına sebep olmaktadır.

Diğer bir hava kirletici gaz olan SO ₂ kükürt içeren yakıtların yakıldığı yanma sistemlerinin bacalarından atmosfere salınır. Azot oksitlere benzer kimyasal tepkimeler neticesinde atmosferde su buharıyla birleşerek sülfürik asit (H ₂ SO ₄ ) oluşumuna ve dolayısıyla bitkilere, düştüğü toprağa ve su kütlelerine önemli hasarlar veren asit yağışına sebep olur. SO ₂ genel olarak solunum sistemini olumsuz yönde etkileyerek kalp ve akciğer hastalıklarına sebep olur. Özellikle astım hastalarını, yaşlı ve çocukları ciddi şekilde etkiler.

Son kriter hava kirleticisi olan partikül maddeler, yapılarında sayısız organik ve inorganik bileşiği ihtiva eden, insan solunum sisteminin derinliklerine kadar nüfuz edebilen oldukça küçük askıda zerrecikler olarak tanımlanır. Askıda küçük asidik parçacıkları (nitrat ve sülfatları), yanma artığı çeşitli organik bileşenleri (çok halkalı aromatik hidrokarbonlar, kurum, elementel karbon), ağır metalleri, askıda toprak zerreciklerini, bakteri, mantar, küfler ve bitki sporları gibi alerjen biyolojik parçacıkları bünyelerinde barındırabilirler.

Özellikle PM10, ve daha önemlisi PM2.5 olarak tanımlanan ince partiküller insan sağlığı açısından oldukça tehlikelidir. İnce partiküller (PM2.5) kaynaktan salındıktan sonra küçük boyutları sebebiyle havada uzun süreler (günler ve hatta haftalar mertebesinde) asılı kalarak uzun mesafeler katedebilirler. Bu fenomen uzun mesafeli hava kirliliği taşınımı olarak ifade edilir. Kaba partiküller ise nispeten daha kısa süreler (dakikalar ve saatler) havada asılı kalabilmektedirler. Bu özelliklerine bağlı olarak PM10 partikülleri zaman zaman kaynaktan salındıktan sonra çökene kadar maksimum 50 km gibi mesafeler kat edebilirken, ince partiküller yüzlerce km mesafelere taşınabilirler. İnce partiküller aynı zamanda akciğerlerdeki hava değişim keseciklerine kadar ulaşarak bu bölgeden kan dolaşımına karışıp çeşitli organlara kadar taşınabilmektedirler. Sağlık bakımından kaba partiküller daha az önem arz eden rahatsızlıklarla (gözlerde ve boğazda tahriş gibi) ilişkilendirilirken, ince partiküller solunum ve dolaşım sistemi rahatsızlıkları ve kanser gibi daha vahim sorunlara sebep olmaktadırlar.

Dış ortamda ölçülen yüksek partikül madde derişimlerindeki artışla ilişkili olumsuz kardiyovasküler etkiler çok sayıda bilimsel araştırma neticesinde belgelenmiştir. Zaman serileri ile izlenen dış ortam partikül madde kirlilikleri ve nüfus bazında incelenen ölümlerin artması ve dolaşım sistemi şikayetleriyle yapılan hastane başvuruları arasında istatistiksel açıdan oldukça tutarlı ilişkiler görülmüştür.

Dünya Sağlık Örgütü (WHO) raporlarına göre Dünya nüfusunun yarıdan fazlası önemli şekilde iç ortam hava kirliliğine maruz kalmaktadır. Bu sorun büyük ölçüde ısınma ve yemek pişirme maksatlarıyla evlerde odun, kömür ve tezek gibi katı yakıtların yakılmasıyla ilişkilidir. İç ortamdaki en önemli hava kirletici bileşenler partikül maddeler, karbon monoksit, eksik yanma ürünleri olan çok halkalı aromatik hidrokarbonlar, benzen ve formaldehittir. Bu kirleticilere iç ortamda maruz kalınmasıyla ilişkili olarak görülen alt solunum yolu inflamasyonları ile kronik obstruktif pulmoner hastalık (KOAH) gibi sağlık sıkıntıları ortaya çıkmaktadır.

İç ortam hava kirliliği günümüzde özellikle kentsel bölgelerde de ön plana çıkan önemli bir sağlık tehdididir. Bu sorun bina içi emisyon kaynaklarıyla ilişkilendirilebileceği gibi, aynı zamanda kirli dış ortam havasının evlere nüfuz etmesiyle de açıklanabilmektedir. Özellikle UOB grubu kirleticilerin iç ortamdaki önemli kaynakları; saç spreyleri, mobilya cilaları, tutkallar, oda kokuları, ahşap koruyucular, güve kovucular ve boyalardır.

İç ortam hava kirliliğine maruziyet neticesinde ortaya çıkabilecek sağlık sorunları ise gözlerde, burunda ve boğazda yanma ve tahriş, baş ağrısı, halsizlik gibi sorunlardır. İç ortam hava kirliliğine bağlı olarak ortaya çıkan, sebebi ise net olarak belirlenemeyen, binadan çıkıldıktan sonra kaybolan bu rahatsızlıklar genel olarak hasta bina sendromu olarak isimlendirilmektedir.

Sigara dumanı ise iç ortam hava kalitesini etkileyen bir diğer önemli faktördür. Sigara dumanında yaklaşık olarak 60 farklı kanserojen bileşen mevcuttur. İç ortamda sebep olduğu kirlilik sebebiyle sigara dumanı sadece sigara kullananları değil, aynı zamanda sigara kullanmamasına rağmen dumana maruz kalan diğer kişileri de etkilemektedir. Bu sebeple sigara kullanmayan kişilerde de sigara dumanına maruziyete bağlı kanser vakalarında artış gözlenmektedir.

İç ortamdaki biyolojik kirletici parametreler de ayrıca astıma ve diğer alerjik reaksiyonlara sebep olabilmektedir. Polenler, bakteriler, virüsler, sporlar, küfler ve parazitlerle karakterize edilen biyolojik faktörler çeşitli kaynaklardan salınabilmekte ve iç ortamda uzun süre havada askıda kalarak solunum yoluyla insan bünyesine girebilmektedirler. Formaldehit, halı ve kilimlerden, izolasyon malzemelerinden ve ahşap ürünlerden salınan bir diğer önemli iç ortam hava kirleticisidir. Bu kirleticiye maruz kalınması durumunda da yukarıda sayılan çeşitli rahatsızlıklar ortaya çıkabilmektedir. Son olarak ise iç ortamda sıklıkla rastlanan, çoğunlukla toprağın yapısında bulunan ve binanın inşa edildiği beton gibi temel inşaat malzemelerinden düşük hızlarda salınan Radon gazı da önemli bir iç ortam hava kirleticisi, aynı zamanda da akciğer kanseri sebebidir.

İç ortam hava kirliliği kaynaklı sağlık sorunlarının son derece yaygın olmasının en önemli sebeplerinden biri, iç ortam hava kirleticilerini sınırlayan geçerli yasal yönetmeliklerin eksikliğidir. İç ortam hava kirliliğine maruziyet büyük oranda insanların kişisel mülkiyetleri olan evlerinde gerçekleşmekte, bu durum ise konu üzerinde etkili yönetmeliklerin bu sebepten ötürü oluşturulmasının zorluğudur. Bununla birlikte bazı ülkelerde iç ortam hava kirliliğini azaltmaya yönelik uygulamalar da yok değildir. Örnek olarak Amerikan Çevre Koruma Ajansı (USEPA) tarafından iç ortam hava kirliliğini azaltmaya yönelik önerilmiş bazı yönetmelikler mevcuttur. Bu yönetmelikler kapsam olarak kurşun içeren boyaların kullanımını, formaldehit ihtiva eden halı ve kilimlerin üretiminin sınırlandırılmasını, asbestli ürünlerin yasaklanmasını ele almak suretiyle iç ortam hava kalitesinde önemli oranda iyileşmeyi sağlamaktadır.

Günümüzde insan sağlığının korunması ve mesleki kirliliğe bağlı ortaya çıkabilecek sağlık risklerinin azaltılması için iç ortam hava kalitesi, özellikle de çeşitli iş kollarında çalışan kişilerin maruz kaldığı iç ortam hava kirliliği sınır değerleri belirleyen en önemli kuruluşlardan biri İş Güvenliği ve Sağlığı İdaresi (Occupational Safety and Health Administration – OSHA) olarak bilinmektedir. OSHA, Amerika Birleşik Devletleri Çalışma Bakanlığı altında faaliyet gösteren bir organizasyondur. Yayımlamış olduğu çeşitli yönetmelikler kapsamında özellikle insan sağlığı üzerinde olumsuz sağlık etkileri olan hava kirletici parametrelerin maruziyet odaklı sınır değerlerini belirler.

Ülkemizde ise işyerlerinde maruz kalınan kirleticiler üzerindeki denetim yetkisi bulunan yapı Aile, Çalışma ve Sosyal Hizmetler Bakanlığıdır. Özellikle iç ortam hava kalitesinin belirlenmesi hususunda belirtilen bakanlıkça yayımlanmış 4 adet yönetmelik mevcuttur. Bunlar:

1. Asbestle Çalışmalarda Sağlık ve Güvenlik Önlemleri Hakkında Yönetmelik,
2. Kanserojen veya Mutajen Maddelerle Çalışmalarda Sağlık ve Güvenlik Önlemleri Hakkında Yönetmelik,
3. Tozla Mücadele Yönetmeliği,
4. Kimyasal Maddelerle Çalışmalarda Sağlık ve Güvenlik Önlemleri Hakkında Yönetmelik

olarak sıralanabilir. Bu sayılan 4 yönetmelik temel olarak çeşitli iş kollarında çalışan kişilerin mesleki olarak maruz kaldıkları iç ortam hava kirletici parametrelere maruziyetini sınırlayan limit değerleri barındırmaktadırlar.