Dispersion Modeling of Traffic Emissions originated from Mining: The Case of Artvin

Abstract

Mining can be defined as the work of extracting any material that has an economic value such as ore, industrial raw material, coal and petroleum in the earth’s crust and providing necessary raw material. Today, interest in the mining sector has been increased in order to meet the developing technology and the increasing energy needs. However, since there is no serious environmental management system applied to mining activities, these activities have significant harmful effects. One of these effects is the air pollution caused by the vehicles during transportation of the extracted raw material. This study investigates the emissions of CO, NOx and PM₁₀ due to traffic from the point where ore is extracted to the operation site in the copper mine which was established at Cerattepe location, Artvin city of Eastern Black Sea region. Within the scope of the study, the mentioned road route was divided into 5 regions and the emissions due to traffic before and after the establishing of the mine in each region were modeled by CAL3QHCR module in CALROADS 4.0 program and pollution distribution maps were created. Emission rates are calculated using CORINAIR's task-based emission factors. In order to evaluate the data obtained as a result of the modeling, the percentage increase in concentration was calculated and the results for each of the three pollutants were examined by a two-way ANOVA test. The results of the ANOVA test indicate that the traffic that will be formed after the mine has an adverse effect on the pollution effect with 95% reliability.

Keywords

• CALROADS,Line Source,Air Quality Modeling,Traffic Sources

Maden Kaynaklı Trafik Emisyonlarının Dağılımlarının Modellenmesi: Artvin Örneği

Abstract

Madencilik; yer kabuğunda bulunan cevher, endüstriyel hammadde, kömür ve petrol gibi ekonomik değeri olan herhangi bir maddeyi yeryüzüne çıkarma ve gerekli hammaddeyi sağlama işi olarak tanımlanabilmektedir. Günümüzde gelişen teknoloji ve artan enerji ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla maden sektörüne olan ilgi artmıştır. Ancak madencilik faaliyetlerinde ciddi bir çevre yönetim sistemi uygulanmadığı için, bu faaliyetlerin önemli zararlı etkileri olmaktadır. Bu etkilerden bir tanesi de çıkarılan hammaddenin taşınması sırasında taşıtlardan kaynaklanan emisyonların oluşturduğu hava kirliliğidir. Bu çalışmada Doğu Karadeniz Bölgesi’nin Artvin İli Cerattepe Mevkii’nde kurulan bakır madeni cevherinin çıkarıldığı noktadan işletme alanına taşınana kadar sebep olduğu trafik kaynaklı CO, NO_x ve PM₁₀ emisyonları incelenmiştir. Çalışma kapsamında, belirtilen yol güzergahı 5 bölgeye ayrılmış ve her bir bölgedeki maden açılmadan önceki ve açıldıktan sonraki trafik kaynaklı emisyonlar CALROADS 4.0 programı içerisinde bulunan CAL3QHCR modülü yardımıyla modellenmiş, kirlilik dağılım haritaları oluşturulmuştur. Emisyonlar CORINAIR’in işlem temelli emisyon faktörleri kullanılarak hesaplanmıştır. Modelleme çalışması sonucu elde edilen verilerin değerlendirilebilmesi amacıyla konsantrasyon artış yüzdeleri hesaplanmış ayrıca her üç kirletici için sonuçlar iki yönlü ANOVA testi ile incelenmiştir. ANOVA testinin sonuçları, %95 güvenilirlikle, maden sonrası oluşacak trafiğin kirlilik etkisi üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir.

Keywords

• CALROADS,Çizgi Kaynak,Hava Kalitesi Modellemesi,Trafik Kaynaklı Emisyonlar

References

1. Bilga P.S., Singh S., Kumar, R., (2016). Optimization of energy consumption response parameters for turning operation using Taguchi method. Journal of Cleaner Production, 137, 1406–1417.
2. Chart-asa C., Sexton K.G., MacDonald Gibson J. (2013), Traffic Impacts on Fine Particulate Matter Air Pollution at the Urban Project Scale: A Quantitative Assessment, Journal of Environmental Protection, 4, 49-62.
3. Chart-asa C., MacDonald Gibson J., (2015), Health impact assessment of traffic-related air pollution at the urban project scale: Influence of variability and uncertainty, Science of The Total Environment, 506–507, 409-421.
4. Çelik N., (2012), ANOVA modellerinde çarpık dağılımlar kullanılarak dayanıklı istatistiksel sonuç çıkarımı ve uygulamaları, Doktora Tezi, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
5. Demirarslan K.O., Aydın E., Aydın M.A., (2017), Artvin Çoruh Üniversitesi Seyitler Yerleşkesinin güz dönemi katı atık Arakterizasyonu, Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 3(2), 77-86.
6. Dilek S., (2008), Maden-Madencilik, Altın ve Çevre, http://www.jmo.org.tr/genel/bizden_detay.php?kod=2427& tipi=23 &sube=0, [Erişim 15 Mart 2018].
7. Eckhoff P.A., Braverman T.N., (1995), Addendum to The User's Guide to CAL3QHC Version 2.0, CAL3QHCR User's Guide, U.S. Environmental Protection Agency.
8. Gokhale S., Raokhande N., (2008), Performance evaluation of air quality models for predicting PM10 and PM2.5 at urban traffic intersection during winter period, Science of the Total Environment, 394 (1), 9-24.

9. Greco S.L., Wilson A.M., Hanna S.R., Levy J.I., (2007), Factors influencing mobile source particulate matter ernissions-to-exposure relationships in the Boston urban area, Environmental Science & Technology, 41, 7675-7682.
10. Gumus K., Selbesoglu M.O., Celik C.T., (2016), Accuracy investigation of height obtained from Classical and Network RTK with ANOVA test, Measurement: Journal of the International Measurement Confederation, 90, 135–143.
11. Lin J., Ge Y.E., (2006), Impacts of traffic heterogeneity on roadside air pollution concentration, Transportation Research Part D: Transport and Environment, 11(2), 166-170.
12. Öztemur B., (2014), Kayıp veri yöntemlerinin farklı değişkenler altında varyans analizi (t-testi, anova) parametreleri üzerine etkisinin incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Abant İzzet Baysal Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Bolu.
13. Singh N.P., Gokhale S., (2015), A method to estimate spatiotemporal air quality in an urban traffic corridor, Science of the Total Environment, 538, 458-467.
14. Tiwary A., Robins A., Mamdeo A., Bell M., (2011), Air flow and concentration fields at urban road intersections for improved understanding of personal exposure, Environment International, 37, 1005-1018.
15. URL-1, (2009), Çevre ve Orman Bakanlığı, Türkiye Çevre Atlası, Madencilik, http://www.cedgm.gov.tr/dosya/cevreatlasi/ madencilik.pdf, [Erişim 20 Mart 2018].
16. URL-2, (2009), Maden Tetkik ve Arama, Madenler, http://www.mta.gov.tr/v1.0/index.php?id =maden_arama&m=4, [Erişim 15 Mart 2018].
17. URL-3, (2008), Methane to Markets, Underground Coal Mine Methane Recovery and Use Opportunities, http://www.methanetomarkets.org/resources/factsheets/coalmine_eng.pdf, [Erişim 13 Şubat 2009].
18. URL-4, (2014), Trafik ve Ulaşım Bilgileri, Otoyollar ve Devlet Yollarının Trafik Dilimlerine Göre Yıllık Ortalama Günlük Trafik Değerleri ve Ulaşım Bilgileri, Trafik Güvenliği Dairesi Başkanlığı Ulaşım Etütleri Şubesi Müdürlüğü, http://www.kgm.gov.tr/SiteCollectionDocuments/KGMdocuments/Istatistikler/TrafikveUlasimBilgileri/13TrafikUlasimBilgileri.pdf. [Erişim 23 Nisan 2015].
19. URL-5, (2010), http://www.eea.europa.eu/publications, [Erişim 12 Ekim 2010].
20. URL-6, (2015), Nihai ÇED Raporu, 201200222 Ruhsat Numaralı Cerattepe Bakır Madeni, Kırma-Eleme Tesisi ve Teleferik Hattı Projesi, http://eced.csb.gov.tr/ced/jsp/ek1/7772#, [Erişim 23 Nisan 2016].
21. Wang G., Van den Bosch F.H.M., Kuffer M., (2008), Modelling urban traffic air pollution dispersion, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. XXXVII, Part B8, 153-158, Beijing, China.
22. Wu J., Houston D., Lurmann F., Ong P., Winer A., (2009), Exposure of PM2.5 and EC from diesel and gasoline vehicles in communities near the Ports of Los Angeles and Long Beach, California, Atmospheric Environment, 43(12), 1962-1971.
23. Yavuz Özalp A., Akıncı H., Temuçin S., (2013), Artvin ili arazisinin topografik ve bazı fiziksel özelliklerinin tespiti ve bu özelliklerin arazi örtüsü ile ilişkisinin incelenmesi, AÇÜ Orman Fakültesi Dergisi, 14(2), 292-309.
24. Zhang J.T., (2012), An approximate degrees of freedom test for heteroscedastic two-way ANOVA. Journal of Statistical Planning and Inference, 142(1), 336–346.
25. Zhou H. Meng A., Long Y., Li Q., Zhang Y., (2014), Classification and comparison of municipal solid waste based on thermochemical characteristics Classification and comparison of municipal solid waste based on thermochemical characteristics. Journal of the Air & Waste Management Association, 64(5), 597–616.