LEE- Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi- Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/19237

Gözat

Environmental life cycle assessment of zinc phosphating chemicals

(Institute of Science and Technology, 2020-07) Sezginer, Halide İlayda ; Germirli Babuna, Fatoş ; 629363 ; Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi Bilim Dalı

The industrialization has gained importance with the rapidly increasing world population. Over time, productions have evolved from physical strength to machine power, and have diversified in terms of quality and quantity. With the need for more production, industrialization has started to be mentioned with the environmental problems that it causes. In the period from the industrial revolution to the present day, sustainability has become a subject that is closely followed by everyone, especially in the last period. Increasing social sensitivity has started to reveal the necessity of making necessary improvements in new projects or existing production systems with product life cycle analyses. The product lifecycle is a common method that provides to evaluate product or service the environmental impacts that each of the stages of raw material extraction, production, use, disposal, and all other stages have over the duration. The rapid disappearance of natural resources and the increase of environmental impacts arising from industry in nature caused the developed countries to increase their product life analysis studies and take necessary measures.
Tekstil endüstrisinde su geri kazanım teknolojilerinin seçimine yönelik karar destek programının geliştirilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-05-19) Zengin, Umut ; İmer, Derya Yüksel ; 501171758 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering

Son birkaç yüzyıldır insani tüketimin hızlı bir şekilde artması sanayi endüstrilerininde çeşitli ürün üretmesine neden olmaktadır. Ürünlerdeki çeşitlilik tüketilen doğal kaynaklarında aynı şekilde artmasına sebebiyet vermektedir. Her yeni ürün beraberinde farklı endüstrilerinde gelişmesine sebebiyet vermekte, bu endüstrilerde üretimlerinde doğal kaynakları tüketmektedirler. Gelişen dünya ve tüketim ihtiyacının artması sebebiyle endüstriler sürekli gelişim göstereceğinden ve bunun sonucu olarakta doğal kaynakların kullanılacağı kaçınılmaz bir gerçekliktir. Doğal kaynakların verimli bir şekilde üretimde kullanılması için sürdürülebilir yaklaşımlar yarım yüzyıldır tartışılmakta modellemeler geliştirilmektedir. Son yıllarda döngüsel ekonomi gerçek ölçektede üretim yapan endüstrilerde uygulanmaktadır. Döngüsel ekonominin gerekliliği olarak üretim sonucu açığa çıkan atıkların, tekrar kullanımı şimdi ve önümüzde ki yıllarda kaçınılmaz bir gerçeklik olacaktır. Doğal kaynaklardan biri olan suyun tüketimi de tekstil sektöründe kendine yer bulmaktadır. Tekstil sektörü endüstriler arasında en fazla su tüketimi ve atık su oluşturan sektörler arasında yer almaktadır. Üretimde kullanılan su sonucu açığa çıkan atık suyun deşarj edilmesi yerine üretimde tekrar kullanılması tekstil sektörü için bir gerçekliktir. Hali hazırda belli bölgelerde yer altı su seviyesinde ki düşüşler ve satın alınan su birim fiyatlarında ki artış sonucu tekstil sektörü su geri kazanım tesislerine yönelmektedirler. Su geri kazanım uygulamalarının tekstil sektöründe desteklenmesiyle beraber, kurulan arıtma tesislerinin de geniş çerçevede sürdürülebilirliğe katkı yapması gerekmektedir. Sektör su geri kazanımının önemini kabullendikten sonra uygulanacak arıtma tesisininde bir endüstri olduğu burada kullanılacak ekipmanların, kimyasalların ve arıtma teknolojilerininde sürdürülebilir bir yaklaşım temelinde değerlendirilmesi gerekmektedir. Atık su geri kazanım tesisinin gerek enerji tüketimi, gerekse kimyasal tüketimi gibi etkenler sebebiyle sürdürülebilir bir yaklaşım temelinde inşa edilmesi gerekmektedir. Günümüzde genellikle uygulanan arıtma metotunun seçiminde arıtma endüstrisi tarafından en çok tecrübe edilmiş arıtma prosesleri uygulamalarda kendine yer bulmaktadır bununla beraber tecrübe edilmiş arıtma proseslerinin kriterler çerçevesinde kıyaslaması yapılamamaktadır. Özellikle atık su geri kazanım tesislerinden kaynaklanan ekipmanların sebebiyet verdiği karbondioksit salınımı gibi harici negatif etkiler düşünülmemektedir. Yüksek miktarda kullanılacak kimyasalların işletme maliyeti negatif etkisinin yanı sıra, kimyasalların tüketiminde harici negatif etkileri göz ardı edilmektedir. Bu sebeple su geri kazanım tesisleri için, maliyet-çevresel ve teknik kriterleri içeren çok yönlü bir yaklaşımın düşünülmesi gerekmektedir. Su geri kazanımı tekstil sektöründe uygulanması acil olmakla beraber uygulanmadan önce bütünleşik bir yaklaşımla ele alınması gerekliliği hayati önem arz etmektedir. Bu çalışmanın amacı, tekstil sektörü için su geri kazanım proseslerinin kriterlere göre birbiri ile kıyaslanabildiği ve en uygun arıtma senaryosunun karar destek programı tarafından kullanıcıya sunulduğu bir karar destek programının geliştilmesidir. Kriterler kullanıcı endeksli olmakta ve kriterler kullanıcı tarafından kendi tercihlerine göre puanlama ile ağırlıklandırıldıktan sonra en uygun arıtma senaryosu karar destek programı tarafından sunulmaktadır. Karar destek programlarının matematiksel modellemelerle ve bilimsel temellere dayanan kriterler bütünü ile arıtma/geri kazanım endüstrisinde uygulanması, gelecekte yoğun ilgi görecek ve çalışılacak konulardan birisi olacaktır.
Döngüsel ekonomi yaklaşımıyla kullanım ömrü dolan seramik membranların iç ortam havasından co2 giderimi için yeniden kullanımı

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-07-16) Karataş, Elçim ; İmer, Derya Yüksel ; 501181745 ; Çevre Mühendisliği ; Environmental Engineering

Sürdürülebilirlik konusu son yıllarda küresel olarak ön plana çıkmış ve başta Avrupa Birliğindeki ülkeler olmak üzere birçok ülke bu konuyu ele almaya başlamıştır. Sürdürülebilirlik kavramı, çevresel bir yaklaşımla doğal kaynak tüketimini azaltmaya odaklanırken, aynı zamanda kaynakları tasarruflu kullanmayı hedeflemektedir. Bu bağlamda, döngüsel ekonomi ve sürdürülebilirlik ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır. Son zamanlarda, membran proseslerinin birçok alanda kullanımının artması buna karşın hızlı kirlenme problemi nedeniyle membranların sık değişim gerekliliği ve atık oluşturma potansiyeli bu alanda kullanım ömrünü tamamlamış membranların yeniden kullanımı, atık membranlardan enerji geri kazanımı veya başka bir membran türüne dönüştürme ve yeniden kullanma (örneğin, ultrafiltrasyon veya nanofiltrasyon olarak ters osmoz membranlarının kullanılması) ile ilgili çalışmalara ihtiyaç artmaktadır. Membranlar son yıllarda su ve atıksu arıtımı ve madde geri kazanımı alanında oldukça fazla kullanılmaktadır. Ortalama verimli kullanım ömürleri ve değişim periyotları düşünüldüğünde çok ciddi bir atık yüküne sahiptir. Bu alanda sürdürülebilirlik çözümü için bilim ve teknoloji çerçevesinde yeni yaklaşımlar ortaya koymak gelecek için çok ciddi bir adımdır. Yapılan çalışmaların büyük bir çoğunluğu TO polimerik membranların döngüsel ekonomi yaklaşmıyla UF veya NF olarak tekrar kullanımını içermektedir. Polimerik membranların ömrünün yeni membran üretim stratejileri ve modül tasarımları ile en az 6 yıl, seramik membranların ise çok fazla çalışma olmamasına rağmen ömrünün 20 yıla yakın olduğu belirtilmektedir. Seramik membranların veya filtrelerin yeniden kullanımı veya geri kazanımı ile ilgili çalışmaları araştırdığımızda şu anda literatürde veya endüstriyel uygulamada bununla ilgili bir çalışmaya rastlanmamış ve kabul görmüş sistematik bir yaklaşımdan bahsedilmemiştir. Genel olarak seramik atıklarının tekrar değerlendirilmesi ile ilgili literatürde yer edinmesine rağmen seramik membranların tekrar kullanımı ile ilgili bir çalışma mevcut değildir. Tez kapsamında endüstriyel atıksu arıtımında kullanılmış ve ekonomik ömrünü tamamlamış seramik membranların CO2 gideriminde kullanılabilirliğini incelemek, bu amaçla membran temas reaktör dizayn etmek ve işletmek ve böylelikle döngüsel ekonomi yaklaşımını membranların yeniden kullanımı için uygulayarak ön bir çalışma niteliğinde ortaya koymaktır. Tez çalışmasının amacı son yıllarda kullanımı gittikçe artan membran proseslerin temel malzemesi olan membranların faydalı kullanımları sonrası ekonomiye yeniden kazandırılması için yöntemler geliştirmektir. Bu bağlamda membran temas reaktörün CO2 giderimde verimliğini değerlendirebilmek amacıyla kullanılan sıvı absorbentin (NaOH çözeltisi) CO2 tutma kapasitesinin farklı NaOH konsantrasyonlarında ve farklı sıvı ve gaz sirkülasyon debisinde test edilerek optimum koşulu belirlemek amaçlanmıştır.
Şehir hastanelerinde atık yönetimi ve COVİD-19'un hastanelerde atık miktarı ve dağılımına etkisinin incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-10-20) Koncagül, Merve ; Arıkan, Osman Atilla ; 501181723 ; Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi Programı ; Environmental Sciences Engineering and Management

Artan nüfus ve kentleşme, toplumların refah seviyesinin yükselmesi, gelişen teknolojiler, satın alma gücündeki artış, artan tüketim alışkanlıkları, davranışları, hizmette lüks ve kalite arayışı atık miktarının artmasına sebep olmaktadır. Bu çalışmada şehir hastanelerindeki atıkların kaynağında ayrı toplanması ve azaltılması stratejilerine uygun olarak yapılan atık yönetimi ve Covid-19'un hastanelerde atık miktarı ve dağılımına etkisi incelenmiştir. Bu çalışmada bir adet şehir hastanesinde atık yönetiminin incelenmesi yapılmış, altı adet şehir hastanesinde Covid-19'un atık miktarlarına ve dağılımına etkisini incelmek için Covid-19'un ülkemizde ilk görüldüğü yıl olan 2020 yılı verileri ile önceki yıllara ait veriler karşılaştırılmıştır. Çalışma yapılan Tekirdağ İsmail Fehmi Cumalıoğlu Şehir Hastanesinde atıkların oluştuğu andan bertaraf edilmesine kadar hastanede izlediği süreç incelenmiştir. Hastanede evsel, ambalaj ve tıbbi atıklar 40 L ve 65 L'lik konteynerlerde, tehlikeli atıklar 30 L ve 60 L'lik mavi varillerde ayrı olarak toplanıp, katlardaki 240 L konteynerlerin yer aldığı atık odalarına taşınmaktadır. Atık taşıma asansörü ve koridorundan geçirilen atıkların tartımı yapılıp kayıt altına alınmaktadır. Tartım ve kayıt işlemi tamamlanan atıklar geçici depolama alanına götürülmekte ve uygun atık taşıma araçlarına verilmektedir. İncelenen hastanede atıkların kaynağında ayrıştırıldığı, toplandığı, depolandığı ve atık yönetiminin başarılı bir şekilde uygulandığı görülmüştür. Çalışma yapılan altı adet şehir hastanesinde (Isparta, Manisa, Yozgat, Elazığ Fethi Sekin, Kayseri, Ankara Bilkent) Covid-19 öncesi (2019 yılı) ve sonrası (2020 yılı) tıbbi atık miktarları incelenmiş, sadece üçünde (Isparta, Manisa, Yozgat) evsel, ambalaj ve tehlikeli atık miktarlarına da bakılmıştır. Evsel atık miktarları (ambalaj atığı hariç) Covid-19 öncesi (2019) 2,94-3,53 kg/yatak.gün arasında değişirken, Covid-19 sonrası (2020) 1,76-3,16 kg/yatak.gün değerlerine (Isparta'da %28,2, Manisa'da %1,6, Yozgat'ta %50,1) azalmıştır. Atık oluşumunun en fazla görüldüğü birim yemekhane olmuştur. Ambalaj atığı miktarları Covid-19 öncesi 0,63-0,72 kg/yatak.gün arasında değişirken, Covid-19 sonrası 0,44-0,67 kg/yatak.gün aralığında değişmiştir. Ambalaj atıkları, Covid-19 sonrası evsel atıklara benzer şekilde (Isparta'da %23,6, Yozgat'ta %30,2) azalmıştır. Sadece Manisa'da %3,1 artış olmuştur. Ambalaj atıklarının en fazla oluştuğu birim evsel atıklara benzer şekilde yemekhane olmuştur. Tehlikeli atıklar Covid-19 öncesi 0,05-0,21 kg/yatak.gün arasında değişirken, Covid-19 sonrası (2020) 0,16-0,21 kg/yatak.gün aralığında değişmiştir. Tehlikeli atıklar, Covid-19 sonrası (Isparta'da %50, Yozgat'ta %220, Manisa'da %1) artmıştır. Tehlikeli atıkların oluştuğu birimler açısından hastanelerde benzer bir eğilim bulunmamaktadır. Tehlikeli atıklar 2019 ve 2020'de ağırlıklı olarak teknik birim, laboratuvar ve yoğun bakımdan oluşmuş, bununla birlikte 2020 yılında Covid-19 ve göğüs hastalıkları servislerinden de ciddi oranda tehlikeli atık kaynaklandığı gözlenmiştir. Tıbbı atık miktarları Covid-19 öncesi 0,80-1,36 kg/yatak.gün arasında değişirken, Covid-19 sonrası 0,96-1,91 kg/yatak.gün değerlerine (Isparta'da %8,1, Yozgat'ta %31,1, Manisa'da %72,1, Elazığ'da %20 ve Kayseri'de %69,1) artmıştır. Tıbbi atıklar 2019 yılında ağırlıklı olarak yoğun bakımdan kaynaklanmış, ameliyathaneden de önemli oranda tıbbi atık oluşmuştur. 2020 yılında en fazla tıbbi atık 2019'a benzer şekilde yoğun bakımdan gözlenmiş, Covid-19 biriminden de ciddi oranda tıbbi atık kaynaklanmıştır. İncelenen şehir hastanelerindeki 2019 yılı tıbbi atık üretimi ortalaması 1,11 kg/yatak.gün olup, bu değer Türkiye'de Sağlık Bakanlığına bağlı hastanelerin ortalaması olan 1,73 kg/yatak.gün'den düşüktür. Bu çalışmada yatak başına atık verileri karşılaştırılmış olup, hastanelerdeki yatak doluluk oranları değişebildiğinden değerlendirmede hatalar olabilmektedir. Hasta başına atık verileri değerlendirme yapmak için daha uygun olup, bu çalışmada hasta sayıları bilgilerine ulaşılamamıştır. Sonraki çalışmalarda hasta başına atık verilerinin de hesaplanması önerilmektedir.
Çamur çürütücü çıkış suyunda pilot ölçekli kısmi nitrifikasyon prosesinin modellenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-11-15) Hallaç, Esra ; İnsel, H. Güçlü ; 501181717 ; Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi Programı ; Environmental Sciences Engineering and Management

Azot, doğada bulunan tüm canlıların yaşamları için gereken bir besin maddesidir. Azot, azot çevrimi adı verilen döngü ile doğada devamlı olarak form değiştirmekte ve farklı ekosistemlerde transfer olmaktadır. Ekolojik zincir ile doğada taşınım ve dönüşüm içinde bulunan azot; insan nüfusunun ve faaliyetlerinin artması ile dengeli döngüsünün dışına çıkar. Bu durum için, doğanın kendini temizleme ve yenileme kapasitesinin üzerinde bir yüke maruz kalması denebilir. Kendini temizleme kapasitesi üzerinde kirliliğe maruz kalan doğayı korumak için çeşitli arıtma yöntemlerinin geliştirilmesi ve uygulanması kaçınılmazdır. Azot, çoğunlukla biyolojik yöntemlerle arıtmaya tabi tutulur. Fiziksel ve kimyasal proseslerle giderimi mümkün olmakla birlikte, tasarım ve işletme kolaylığı ile düşük maliyet gerekliliği sebebiyle yaygın olarak biyolojik arıtma tercih edilmektedir. Azotun biyolojik arıtımında konvansiyonel yöntem, doğada da yer alan nitrifikasyon-denitrifikasyon prosesidir. Atıksuların, nitrifikasyon ve denitrifikasyon prosesini içeren klasik aktif çamur sistemi ile arıtıldığı arıtma tesisleri ülkemizde ve dünyada oldukça yaygındır. Bu sistemde atık su bünyesindeki kirleticiler, aktif çamur olarak nitelendirilen mikroorganizmalar tarafından besin ve enerji kaynağı olarak kullanılmak suretiyle atık sudan uzaklaştırılırlar. Mikroorganizmalarla atık suyun kontak halinde olduğu proses tanklarını (havalı / havasız), arıtılmış olan suyun mikroorganizmalardan ayrıldığı çöktürme havuzları takip eder. Klasik aktif çamur sisteminin yatırım maliyeti düşük, işletimi nispeten kolay ve çıkış suyu iyi kalitededir. Ancak günümüzde arıtılmış suyun alıcı ortama deşarj kriterlerinde daha sıkı limitler gelmektedir. Diğer yandan enerji verimliliği daha yüksek sistemlerle ilgili arayış ve bu sistemlere rağbet artmaktadır. Hem prosesteki havalandırma ihtiyacı, hem de sistemde oluşan fazla aktif çamurun bertarafı klasik aktif çamur sisteminin önemli bir dezavantajıdır. Aktif çamur sisteminin sahip olduğu avantajlardan faydalanmak ve dezavantajlarını azaltmak için yenilikçi prosesler geliştirilmektedir. Yenilikçi proseslerden biri olan Anammox'la azot gideriminde klasik aktif çamur sistemine göre daha az çamur oluşur. Reaksiyon oksijensiz ortamda gerçekleştiğinden havalandırma ihtiyacı yoktur. Ayrıca elektron alıcının da vericinin de azotlu bileşen olduğu proseste karbon ihtiyacı olmadığı gibi, karbon kaynaklı sera gazı da oluşmamaktadır. Anammox prosesi öncesinde uygulanan kısmi nitrifikasyon prosesi, amonyumun sırası ile nitrit ve nitrata yükseltgendiği nitrifikasyon prosesini nitrit oluşumu aşamasında durdurma esasına dayanmaktadır. Kısmi olarak gerçekleştirilen bu nitrifikasyon işleminin çıktıları amonyum ve nitrittir. Amonyum ve nitrit arasında elekton alışverişinin gerçekleştiği Anammox prosesinin çıktısı ise azot gazıdır. Kısmi nitrifikasyon, tam nitrifikasyona göre daha az oksijen, dolayısıyla daha az havalandırma maliyeti gerektirir, arıtma çamuru üretimi düşüktür. Özellikle azot yükünün fazla olduğu sistemlerde fizibildir. Bu çalışma, İstanbul'da bulunan bir evsel atıksu arıtma tesisinin yan akım suyunda azot giderimini Anammox prosesi ile gerçekleştiren bir pilot tesisin kısmi nitrifikasyon prosesini konu edinmektedir. Kısmi nitrifikasyonun gerçekleştiği reaktör, anaerobik çürütücülerin ortalama 800-1000 mg/L amonyum azotu konsantrasyonuna sahip çıkış suyu ile beslenmektedir. Sistemde giriş suyundaki amonyumunun yarısının nitrite dönüştürülmesi ve kısmi nitrifikasyon çıkış suyunun Anammox reaktörüne beslenmesi hedeflenmiştir. Reaktörün 651 günlük işletilme süreci, bu süreçte işletme parametrelerinde yapılan değişiklikler, elde edilen sonuçlar bu çalışmada yer almaktadır. Bazı işletme parametreleri kontrollü olarak değişmiş, bazıları ise sistemsel aksaklıkların sonucu olarak değişmiştir. Her iki durumun da sonuçlara etkisi, amonyum giderimi ve nitrit ile nitrat azotlarının oluşumu üzerinden ortaya konmuştur. Dönemsel olarak farklılıklar göstermekle birlikte, kısmi nitrifikasyon reaktöründe ortalama olarak giriş amonyumunun % 60'ı nitrite dönüşmüştür. Çalışmada yaşanan işletme problemlerine de yer verilmiştir. İşletme tecrübeleri, online ölçüm enstrumanlarının kritik öneme sahip olduğunu göstermiştir. Özellikle online amonyum ölçümü ve buna bağlı olarak reaktöre amonyum dozajının sağlanması kısmi nitrifikasyon prosesinin temel gerekliliklerini sağlamak açısından önemlidir. Çalışma kapsamında ayrıca, işletme ve laboratuvar analiz verileri ile yapılan dinamik modelleme yer almaktadır. Modelleme, SUMO 2019 (Nyons, Fransa) programı kullanarak yapılmıştır. Modelleme sonuçlarında özellikle amonyum oksidasyonunda tesis verileriyle uyumlu sonuçlar elde edilmiştir. Modelleme çalışmasının çıktısı prosesin kinetik parametreleri olmuştur. Kinetik parametreler, sistemin tasarımı ve işletme performansının tespiti açısından önemlidir. Bu çalışmada yer alan kısmi nitrifikasyon prosesinin ana aktörü olan amonyum oksitleyici bakterin çoğalma hızı (μAOB) 1,0 gün-1, sistemde yer alan ve baskılanan nitrit oksitleyicilerin çoğalma hızı (μNOB) 0,5 gün-1 olarak bulunmuştur. Elde edilen değerler literatürle uyum içerisindedir.
Investigation of the change of NO2 pollution during the pandemic period using satellite retrievals in Marmara region

(Graduate School, 2022-01-10) Ceker, Ali Osman ; Kaynak, Burak ; 501191703 ; Environmental Sciences Engineering and Management ; Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi

Air pollution has been a great problem during the history of mankind with its effects on human health and the environment. Among the major air pollutants, nitrogen oxides (NOx=NO+NO2) are still an issue with significant emissions, and their contribution especially on urban areas to ozone (O3) and secondary particulate matter formation. Satellite-based measurements have been used for monitoring of the air pollutants for obtaining information on the global distribution of these pollutants in the last decade, and their performance was increased in terms of both resolution and data reliability. In addition to being a leading country in Europe and Asia with its increasing industry and population, Turkey is struggling with air pollution with high ambient levels. Past studies showed that air pollution reaches dangerous concentrations, especially in city centers. This thesis aims to analyze the NO2 pollution in the Marmara Region, which is the most populated and developed Region of Turkey, with the help of satellite retrievals and ground-based measurements. The effect of human activities and restrictions on NO2 during the pandemic period, which is the study time interval, was also examined, and the study showed the effects of urbanization, industrialization, increasing human population, and the NO2 pollution of these parameters. A deductive approach was used in the study and Turkey, Marmara Region, and Istanbul province were examined in terms of NO2 pollution with detailed analyses, respectively. With this aspect of the study, both the high-resolution data technology of the TROPOMI instrument and the technology of measuring large areas were used. These measurements were supported by the ground-based measurements, the relationship between them was examined and the differences were interpreted. TROPOMI is an instrument onboard ESA's Sentinel-5. TROPOMI NO2 retrievals obtained from ESA were processed, and gridded monthly NO2 tropospheric columns were calculated to a uniform spatial distribution. In this thesis, both satellite and ground-based measurements were investigated for two years: 2019 and 2020. Differences between the examined periods were analyzed and the effect of restrictions during the pandemic period and different urban indicators (such as traffic density or natural gas usage for domestic heating) on NO2 pollution was examined. Ground-based measurements were also used for Marmara Region, which are located in provinces of Istanbul, Kocaeli, Bursa, Canakkale, Balikesir, Sakarya, Tekirdag, Yalova, Edirne, Bilecik and Kırklareli. Ground-based measurements were selected according to the overpass time (around local time 13:00) of TROPOMI. Also, the Marmara Region, which is the study area, was divided into 1×1 km2 grids and satellite retrievals were selected only for the grids which have urban residences and 1 km around them for further comparison with ground-based measurements. All the data used in the study were eliminated according to the measurement criteria determined by the ESA, the days deemed invalid for comparison (with less than 75% data) were eliminated, and the data obtained as a result of the process were processed and/or visualized with programming and mapping programs, and possible errors were analyzed and interpreted. Firstly, national NO2 pollution levels over Turkey were examined. As a result of the examinations performed using satellite retrievals, Marmara was found to be the most polluted Region of Turkey in terms of NO2 pollution. The most polluted provinces are Istanbul, Kocaeli, Ankara, and Izmir, and for Marmara Region, those are Istanbul, Kocaeli, Bursa, and Yalova, respectively. It was found that the winter months have noticeably higher values than the summer months of 2019 and 2020 possibly because of domestic heating in period and meteorological factors, and the most polluted month is November 2019 for all of Turkey. In addition, it has been observed that NO2 pollution in various cities in Turkey, especially in Mugla, during the summer months is equivalent to and sometimes higher than, the crowded provinces due to point sources such as thermal power plants. When an analysis was made based on districts with the clustering method using monthly averaged measurements, it was seen that the districts of the provinces with dense vehicles and populations such as Istanbul were included in the same cluster. In addition, it has been observed that the central districts of cities with less population have close pollution and show the same seasonal variation. When the same clustering method was performed using ground-based measurements and satellite retrievals separately, it was seen that the ground-based measurements did not show seasonality, and many Regions were found to have high NO2 pollution levels whereas satellite retrievals were clustered as less polluted. As a result of the correlation analysis performed using satellite retrievals and ground-based measurements, it was observed that Ground-based measurements of the Marmara Region were not correlated with satellite retrievals. They were measuring lower signals than satellite retrievals in the time intervals when the data was not missing. Especially the low correlation values of the stations in the densely populated areas have revealed that the difference in the NO2 pollution measurements of the Region is high and that improvements should be made. With the statistical analyses performed, it was observed that the highest rate of change was observed in the Istanbul Region and the NO2 pollution decreased by 60% for March, April, November, and December months compared to the previous year. When comparing the same months of 2019 and 2020 throughout Turkey decrease rates were found to be decreased in direct proportion as the population and industrialization rates of cities, while increases were seen in some eastern provinces of Turkey such as Mugla and Aydin. It is thought that the most important reason for these increases, which are intense in the winter period, is the decrease of seasonal temperatures. Both satellite retrievals and ground-based measurements showed elevated concentrations of NO2 in and around highly populated areas. When the pollution changes of the Marmara Region were examined during the COVID-19 pandemic, the effects of human behavior on pollution were observed, especially in the days of full restriction and in the associated months. Districts grouped by clustering method, from districts with dense industry to districts with high population, were interpreted with the help of these groups and examined in terms of both provincial and urban status during the pandemic period. The study has shown that situations such as domestic heating, a change in the number of vehicles, and the closure of some businesses have caused a visible effect on NO2 pollution. During the study period, a comparison was made between the pre-pandemic period and the pandemic period for the densely populated cities of Marmara provinces. As a result of the comparison, a decrease in NO2 pollution was observed in the districts, especially in November and December 2020 (weekend curfew period) compared to November and December 2019. As a result of the calculations, the decrease between 10-20% is proportional to the population. Lastly, urban indicators and NO2 pollution in Istanbul were also examined in detail for 2019. As a result of the correlations made with indicators such as population, natural gas use, socio-economic status of the districts, a high correlation was found between NO2 pollution and population and natural gas use (R = 0.81 and 0.83 respectively), and a moderate correlation between socio-economic score (R = 0.35). The fact that the strong relationship between urban indicators and NO2 pollution is high in mega cities such as Istanbul results in taking precautions, and making more detailed analyses. As shown in the thesis, Istanbul is the largest province in the whole of Europe in terms of population, urbanization, and traffic, and the study showed the NO2 pollution that the people of Istanbul are exposed to in daily life under these conditions, district by district. In addition, in this section, the correlation between ground-based measurement and satellite retrievals in Istanbul were examined, and it was understood that the Ground-based measurements had lower levels than satellite retrievals in many districts. These low levels, especially in regions with high population and vehicle traffic, were attributed to the non-representativeness of the ground-based measurements. As a result of the study, the highest NO2 values in Istanbul were found as 6.44×1015 molecules/cm2 (Gungoren) and 94.12 μg/m3 (Aksaray) annual average on a monthly basis satellite retrievals and ground stations, respectively. The results showed the extent of NO2 pollution in Istanbul, proved to be directly related to urban factors, and created an initial analysis for future studies to be repeated in more detail for the future years. In conclusion, this thesis showed TROPOMI can detect temporal variation of NO2 pollution over different districts, and the impact of COVID-19 pandemic restrictions over Turkey, specifically in Marmara Region. The results also gave important information about the evaluation and status of ground-based measurements, the relationship between urban indicators and NO2 pollution, and the changing NO2 pollution during the pandemic period. The thesis also showed that NO2 pollution in dense urban areas decreased during the pandemic period with the help of satellite retrievals. The study examined important points in this respect and prepared a basis for future studies and it explained, interpreted, and discussed the seasonal distribution of pollution and the effects of the districts with statistical analyses and spatial distribution of NO2. This thesis is the first study in terms of applied Region, high-resolution satellite retrievals, and time interval.
Investigation of SO2 pollution from coal-fired and geothermal power plants using high resolution satellite retrievals

(Graduate School, 2022-01-10) Değer, Sümeyye Sena ; Kaynak, Burçak ; 501191733 ; Environmental Sciences Engineering and Management ; Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi

Air pollution, which emerged with the increasing industrialization after the industrial revolution, has become an important problem in Turkey, as in many parts of the world, due to its negative effects on human health and the environment. Air pollution causes serious health problems such as asthma, allergies, lung cancer, heart diseases, skin and eye damage and even death, as well as environmental problems such as acid rain, dust formation, turbidity and fog. In addition, air pollutants have direct and indirect effects on the climate. Known as one of the criteria and common pollutants, sulfur dioxide (SO2) originates primarily from large point sources such as power plants, volcanoes, smelters and oil and gas industries, or from residential heating with coal. Since Turkey has a significant share with 2 % of the current world reserves, it follows a coal-oriented energy policy. However, since the existing domestic lignite in Turkey has a low calorific value, it is generally used in power plants, and domestic lignite, which has a higher sulfur content than other types of coal, causes a high amount of SO2 pollution. Especially due to the high SO2 pollution levels and its negative effects on the environment and human health, the determination and monitoring of SO2 pollution in the region, like other air pollutants, plays an important role. Although air quality measurement stations (AQMSs), which are a common and old method for monitoring air pollutants, capture the diurnal changes with hourly measurements in their located region, they may be insufficient to understand the distribution of pollution especially in large areas, since they are located in certain regions and in limited numbers. In addition, the meteorological factors and land characteristics in the region where they are located, also have an effect on the ground-based measurements. On the other hand, the remote sensing technology, which was developed for the detection of air pollutants in the 1980s, facilitates the determination of the distribution of air pollutants globally and the detection of air pollution sources with its gradually developing spatial resolution and wide coverage area. The adventure of remote sensing, which started with the detection of the SO2 plumes originating from the El Chicón volcanic eruption with the Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) instrument in the 1982, continued to develop with measurement of tropospheric SO2 with the Global Ozone Monitoring Experiment (GOME) instrument in the following years. With the changing and developing spatial resolution and global coverage in the following years, Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) and the Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Cartography (SCIAMACHY) instruments started to measure atmospheric air pollutants in 2002, Ozone Monitoring Instrument (OMI) in 2004, and GOME-2 and Infrared Atmospheric Sounding Interferometer (IASI) in 2006, and Ozone Mapping and Profiler Suite (OMPS) in 2011, respectively. The TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI), which finally started its measurements in 2019, has a higher spatial resolution of 5.5 km × 7 km compared to previous instruments such as GOME (320 km × 40 km), SCIAMACHY (60 km×30 km) and OMI (13×). In this thesis, SO2 Level 2 retrievals from the TROPOMI instrument on the Sentinel-5 platform, which is launched by European Space Agency (ESA) in October 2017, are used to monitor two-year (2019-2020) SO2 pollution in and around Turkey and determine its spatial and temporal distribution. First of all, TROPOMI SO2 Level 2 retrievals from National Aeronautics and Space Administration (NASA) Goddard Earth Sciences Data and Information Services Center (GES DISC) were processed using Phyton programming language and filtered according to the quality criteria in the TROPOMI Readme file. Spatial average was calculated with a grid resolution of 1 km × 1 km and the SO2 data were spatially matched with the grids to calculate the average monthly gridded SO2 column concentrations. Using different oversampling diameters, the 10 km radius oversampling method was applied, where the best distribution was observed for SO2 retrievals. In order to represent the pollution levels of coal-fired power plants (CPPs) and geothermal power plants (GPPs), SO2 retrievals at a distance of 10 km from the locations of CPPs were selected. Monthly statistics for SO2 retrievals were calculated using the Rstudio programming language, and then the data opened in the ArcGIS software program was visualized and average SO2 maps of Turkey for 2019-2020 were created. Emission inventory and ground measurements were used for comparisons. After the hourly ground-based measurements were selected according to the TROPOMI transit time, their daily and monthly averages are calculated. The energy production of power plants was examined using EPIAS electricity data. The impact of regional conditions was evaluated using meteorology and land use throughout all investigations. Considering the SO2 pollution in and around Turkey, hot spots are generally associated with CPPs. In October 2020, when the cleanest and highest signals was seen, the highest SO2 levels in Turkey were detected in the provinces of Kahramanmaraş and Muğla. The highest SO2 pollution in the region was observed in 10 of 18 months around Afşin Elbistan Power Plants. Following Kahramanmaraş, the SO2 pollution is at a remarkable level in Muğla, where there are three large-capacity CPPs. In addition, high SO2 pollution from CPPs was detected in Şırnak and Sivas provinces, and Aydın, Kocaeli, Malatya provinces where minor hotspots were observed, were also investigated. It has been determined that large-capacity GPPs in Aydın may also be an indirect source of SO2. High SO2 concentrations from CPPs have been observed in Turkey's district countries, Bulgaria, Iraq and Syria. The performance of AQMSs and the TROPOMI instrument were investigated by comparing the ground-based measurements where pollution is intense and the satellite retrievals around 10 km of AQMSs. Firstly, the daily SO2 ground-based measurements, satellite retrievals around the power plants and total electricity production variations of the CPPs that were temporarily closed with the decision taken on 31 December 2019 were examined and the current situation in the 2019-2020 period, the effect of the temporary shut down, the change in SO2 levels during reopening period has been investigated. Satellite retrievals often show similar changes with total electricity production, while ground-based measurements were insufficient to capture the variations. Especially the missing data at ground-based measurements and the limited number of satellite retrievals in winter months make comparisons difficult. For the selected large-capacity CPPs, the individual correlations are higher when SO2 and NO2 are compared to electricity generation, as well as high correlations between NO2 and SO2 (R2=0.62-0.96). The highest correlation between satellite SO2 retrievals and electricity production for Afşin Elbistan Power Plants with R2=0.84. SO2 pollution levels in Afşin Elbistan Power Plant, where the highest signals are observed, were investigated considering land use and meteorological factors. Ground-based measurements and meteorological factors show that the pollution in Kahramanmaraş is more intense in autumn and winter and is transported to south every season. Monthly gridded average SO2 retrievals show high concentrations (>2 DU) around the power plants in summer and autumn months. The correlation between electricity production and satellite SO2 retrievals is higher with R2=0.84 on a monthly basis than the daily correlation (R2=0.45). In the comparison made by subtracting the winter months due to limited number of SO2 retrievals, the correlation between satellite retrievals around the power plant and satellite retrievals around the AQMS (R2=0.86) is higher than the correlation between satellite retrievals around the power plant and ground measurements (R2=0.20). However, there is a low correlation (R2=0.20) between satellite retrievals and ground-based measurements around the AQMS. Similarly, the effect of three power plants in Muğla, where high signals were observed, on SO2 concentrations, the relationship between ground-based measurements, satellite retrievals and total electricity production were investigated. When ground-based measurements and meteorological factors were examined, it was seen that the intense pollution in Muğla transported to the southeast in the summer and autumn months, and to the northwest in the winter and spring months. Monthly gridded average SO2 retrievals show high concentrations (>2 DU) in the region in November, July and April 2020. While the pollution is generally distributed around the three CPPs, the AQMS can only detect the pollution originating from Yatağan Power Plant in summer and autumn months due to the land characteristics and location. Contrary to Afşin Elbistan Power Plants, correlations are low for three power plants in Muğla, but Yatağan Power Plant has the highest correlation (R2=0.27) between them. Similarly, for Muğla, the correlation between satellite retrievals 10 km around the power plant and satellite retrievals around the AQMS (R2=0.54) was found to be higher than the correlation between satellite retrievals around the power plant and ground-based measurements (R2=018). There is a low correlation (R2=0.27) between satellite retrievals and ground-based measurements around AQMS. In order to improve the ground-based measurements, it should be located close to the power plants, taking into account the wind and land characteristics. Finally, the contribution of GPPs to SO2 pollution is investigated, starting from the province of Aydın, where small hot spots are seen. The monthly average gridded SO2 distributions clearly show the pollution around GPPs especially in April, May and November months. Daily time series of satellite SO2 retrievals around the power plant also prove the contribution of geothermals to SO2 pollution with high SO2 concentrations in April 2019, May 2019, April 2020 and November 2020. In May 2019, the maximum concentrations were determined as 5.39 DU for Efeler, 3.45 DU for Ken-3, 2.54 DU for Mis-3 and 4.85 DU for Alaşehir. Concentration above 0.5 DU is observed in Ken-3 GPP with a capacity of 25 MWe in 34%, and with 165 MWe in Kızıldere GPP only in 20% of the days.
İç ortam havasından eş zamanlı partikül madde ve toluen giderimi için nanolif ve aktif karbon içeren filtre sisteminin geliştirilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-01-26) Yavaş Erdem, Melike ; İmer, Derya Yüksel ; 501191720 ; Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi ; Environmental Sciences Engineering and Management

Günümüzde insanlar zamanlarının %80-90 gibi büyük bir kısmını iç ortamlarda geçirmektedir ve bu nedenle tren, uçak, hastane, restoran, ev ve ofis gibi sıklıkla bulunduğumuz iç ortamların hava kalitesi önemli çalışma konusu haline gelmiştir. İç ortamlarda soluduğumuz hava, en az dış ortamda soluduğumuz hava kadar sağlığımızı etkilemektedir. Özellikle modern binalarda yapılan izolasyon sistemleri taze hava sirkülasyonunu azaltmakta ve bu durum iç ortam havası kirleticilerine olan maruziyeti arttırmaktadır. İç ortamlarda geçirilen zamanın, insan sayısının ve kirletici kaynakların artması ile ''Hasta Bina Sendromu'' ve ''Bina Bağlantılı Hastalık'' gibi bazı sağlık sorunları da ortaya çıkabilmektedir. Bunların yanı sıra iç ortam havası kirleticilerinden partikül maddelerin (PM) ve uçucu organik bileşiklerin (UOB) varlığı solunum yolu hastalıklarına neden olmaktadır. İç ortam havasındaki partikül maddelerin birçok kaynağı bulunmaktadır. Yapılan çalışmalarda iç ortamdaki partikül madde ve uçucu organik bileşik konsantrasyonlarının dış ortamdaki partikül madde ve uçucu organik bileşik konsantrasyonları ile paralellik gösterdiği, ayrıca iç ortamlarda kullanılan birçok malzeme, teçhizat ve ekipmanın da kirletici madde kaynağı olabileceği görülmektedir. Günümüzde yaşanan COVID-19 pandemi salgınında en önemli ve en büyük bulaş yolu olarak görülen kaynak ise canlılardır. Ciddi solunum yolu enfeksiyonlarından ölüme kadar sebebiyet verebilen SARS-CoV-2 koronavirüsü de aynı zamanda yaklaşık 0,065 – 0,125 µm boyutları arasında ince tanecik grubunda yer alan bir partikül maddedir. Aynı zamanda bazı uçucu organik bileşikler de kimyasal yapılarından, buhar basınçlarından ve kaynama noktalarından dolayı bulunulan iç ortamlarda solunabilmektedir. Uçucu organik bileşikler, solunum yolu hastalıklarına ek olarak aynı zamanda nörolojik toksisite, göz ve boğaz tahrişi gibi sağlık etkilerine de neden olabilmektedir. İç ortamdaki partikül maddelerin ve uçucu organik bileşiklerin gideriminde en etkili yöntemlerden biri olarak görülen filtrasyon teknolojisi adsorpsiyon, oksidasyon ya da her iki mekanizmanın da kullanılması ile işlevselleştirilebilmektedir. Bu tezin de temel çıkış noktası, iç ortam havasında farklı boyutlarda bulunabilen partikül maddelerin, polimer yapılarının nanolif filtrelere entegrasyonu ile adsorpsiyon özelliği kazandırılarak filtrasyon teknolojisi yardımı ile gideriminin sağlanmasıdır. Böylece elektroeğirme yöntemi ile üretilen nanolif hava filtreleri ve aktif karbon kullanılarak yetersiz iç ortam hava kalitesinin iyileştirilmesine yönelik bir çözüm olarak tasarlanmıştır. Tez kapsamında nanolif filtreler üretilirken literatürde poliamid 6 (Naylon 6, PA6) polimeri ile ilgili nanolif hava filtrelerin geliştirilmesine yönelik çalışmaların verimlerinin yüksek olması hem de yüksek dayanım ve fiber oluşturma özelliği sunması nedeniyle ağırlıkça %18 oranında PA6 polimeri kullanılmıştır. Havada bulunan partikül maddelerin filtrasyon mekanizması ile fiber yüzeylerine adsorpsiyonunu sağlayarak kirleticilerin giderimi hedeflenmiştir. PA6 nanolif filtreler, iki farklı mesh (büyük gözenekli) filtre destek tabaka üzerine ve 15-30-45 dakikalık farklı üretim sürelerinde üretilerek filtrelerin hem yapısal karakterizasyonu hem de performanslarına bakılmıştır. Üretilen PA6 nanolif filtreler filtrasyon cihazına yerleştirilerek reaktör sistemi içerisinde PM1,0 ve PM2,5 boyutları için partikül madde giderim etkinliklerine bakılmıştır. Üretilen nanolif filtrelerin en yüksek PM1,0 giderimi %93, PM2,5 için %94 giderim verimi sergilediği görülmüştür. Bir diğer aşamada farklı adsorbentler denenerek aralarında en iyi UOB giderim performansı gösteren adsorbent belirlenmiştir. Kullanılan klinoptilolit, bentonit, aktif karbon, selüloz nanofibril (CNF), silika jel, polivinil alkol (PVA) adsorbentlerinden aktif karbonun %97,03 giderim verimi ile en iyi performansı sergilediği görülmüştür. Filtre sistemine farklı oranlarda aktif karbon adsorbenti yerleştirilerek uçucu organik bileşik olarak kullanılan toluen kirleticisinin reaktör ortamında giderimi incelenmiştir. Kullanılan cihazın kapasitesine bağlı olarak ve ön denemelere göre 3 ve 5 gram aktif karbon adsorbenti ile toluen giderimleri izlenmiş ve %98'in üzerinde giderim verimi olduğu görülmüştür. Eş zamanlı partikül madde giderimi ve toluen adsorpsiyonu optimum şartlarda hem reaktör hem de gerçek oda ortamında gerçekleştirilmiştir. Böylece en iyi partikül madde giderimi ve toluen adsorpsiyonu sağlayan PA6 nanolif filtre ve aktif karbon oranı kullanılarak optimum koşullarda eş zamanlı giderim sağlanabilmiştir. Eş zamanlı giderimde, seçilen nanolif filtre ve 3 gr aktif karbon kullanıldığında PM1,0 giderimi %97,83, PM2,5 giderimi %97,37 ve 5 gr aktif karbon kullanıldığında PM1,0 giderimi %97,51 ve PM2,5 giderimi %98,95 olarak bulunmuştur. Gerçekleştirilen çalışmalar sonucunda seçilen nanolif filtre ve 3 gr aktif karbon adsorbenti ile gerçek oda koşullarında ölçümler gerçekleştirilmiştir. Farklı kompozisyonlarda üretilen nanolif filtrelerin karakterizasyonu için SEM analizi ile fiber çapları ve yüzey morfolojileri belirlenmiştir, nanolif fiber çaplarının 147 ile 167 nm arasında değiştiği görülmüştür. Nanolif filtrelerin performanslarını belirlemek için ise standart yöntemler ile hava geçirgenliği ve su buharı geçişi deneyleri yapılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda farklı destek tabakaları ve nanolif filtre üretim süreleri ile üretilen filtrelere uçucu organik madde tutunum özelliği kazandırılarak iç ortam hava kalitesinin iyileştirilmesine yönelik partikül madde ve toluen giderimi için filtre malzemeleri geliştirilmiştir.

Gözat

Çıkarma tarihi ile LEE- Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi- Yüksek Lisans'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri