Determination of City-Based Greenhouse Gas Emissions: The Case Study of Kocaeli Province

Abstract

A significant amount of greenhouse gas (GHG) emissions is emitted to the atmosphere from human activities in cities. These gases are known to cause climate change along with global warming as a result of rapid increase in the environment. In this study, the emission values of CH4, CO2 and N2O gases emitted from major urban sources in Kocaeli were calculated by converting them to CO2 equivalent by using the Intergovernmental Panel on Climate Change model. The total amount of GHG emissions from the sources of electricity production and consumption, heating, transportation and waste management in Kocaeli, which has a dense population and industrial activities, are 28 131 515 tons CO2-eq, 25 985 586 tons CO2-eq and 21 228 854 tons CO2-eq for 2015, 2016 and 2017, respectively. The highest GHG emission was determined to be caused by heating supply with three-year average share of 50.8%. While the rate of natural gas usage increased to meet the heating need in the residential buildings, a decrease in greenhouse gas emission has been achieved with the decrease in coal use. In addition, the ratios of GHG emissions from diesel and gasoline were 93.5% and 6.5% for 2017, respectively. The emission form diesel was determined at a remarkable high level. On the other hand, GHG emission from the waste management was 0.8% of total emission. Besides, the use of CNG fueled buses has been increased to reduce GHG emissions in public transportation. In general, the GHG emission trend decreased by 24.5% from 2015 to 2017. Consequently, sources of greenhouse gas emissions from the highest to the lowest in sectors are as follows; heating, electricity consumption, electricity production, transportation, waste management.

Keywords

• Emission
• greenhouse gas
• urban sources
• mitigation

Şehir Kaynaklı Sera Gazı Emisyonunun Belirlenmesi: Kocaeli İli Örneği

Abstract

Şehirlerde insan kaynaklı faaliyetler sonucu atmosfere önemli miktarda sera gazı emisyonu salınmaktadır. Bu gazların salınımlarının hızla artması sonucu küresel ısınma ile beraber, iklim değişikliğine neden olduğu bilinmektedir. Bu çalışmada, Kocaeli ilinde başlıca şehir kaynaklarından salınan metan (CH4), karbondioksit (CO2) ve nitröz oksit (N2O) gazlarının salınım değerleri Hükümetler Arası İklim Değişikliği Paneli’nin (IPCC) Kademe 1 yöntemi ile CO2 eşdeğerine çevrilerek hesaplandı. Yoğun nüfusu ve sanayi faaliyetlerine sahip olan Kocaeli’de, elektrik üretimi ve tüketimi, ısınma, ulaşım ve atık yönetiminden kaynaklanan sera gazı emisyonlarının toplam miktarları 2015, 2016 ve 2017 yılları için sırasıyla 28 131 515 ton CO2-eşd, 25 985 586 ton CO2-eşd ve 21 228 854 ton CO2-eşd olarak hesaplandı. Kocaeli ilinde üç yılın sera gazı emisyonu ortalamasına göre % 50.8'lik payı ısınmadan kaynaklandığı belirlendi. Konutlarda ısınma ihtiyacını karşılamak için yıllara bağlı olarak doğal gaz kullanımı artarken, kömür kullanımının azalmasıyla sera gazı emisyonunda azalma sağlandı. Ayrıca, araç yakıtı kullanımında motorin ve benzinden kaynaklı sera gazı emisyonu oranları sırasıyla %93.5 ve %6.5 değerleri 2017 için bulundu. Motorin, ulaşımdan kaynaklı dikkate alınabilir seviyede sera gazı emisyonu kaynağı olarak belirlendi. Atık yönetiminden kaynaklanan sera gazı ise, toplam emisyonun %0.8 değerinde olup çok düşük bir orana sahiptir. Ayrıca, toplu ulaşımda sera gazı emisyonunu azalmak için CNG yakıtlı otobüslerin kullanımı artırıldı. Genel olarak bakıldığında Kocaeli ilinde 2015 yılından 2017 yılına kadar sera gazı emisyon trendinde %24.5’lik bir düşüş gerçekleşti. Bu durumda, sektörler bazında en fazladan en aza sera gazı emisyonu kaynakları sırasıyla şunlardır; ısınma, elektrik tüketimi, elektrik üretimi, ulaşım, atık yönetimi.

Keywords

• Emisyon
• sera gazı
• şehir kaynakları
• azaltım

Thanks

Bu çalışma hiçbir kuruma sorumluluk yüklememektedir. Bu çalışmada Kocaeli Büyükşehir Belediyesi’nin çeşitli birimlerinde çalışan ve bizlere veri sağlamada yardımcı olan yetkililere teşekkür ederiz. Bu çalışma Gebze Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü yüksek lisans çalışması kapsamında yapılmıştır.

References

1. Abbass RA, Kumar P, El-Gendy, A, 2018. An overview of monitoring and reduction strategies for health and climate change related emissions in the Middle East and North Africa region. Atmospheric Environment, 175: 33-43.
2. Abid M, Schilling J, Scheffran J, Zulfiqar F, 2016. Climate change vulnerability, adaptation and risk perceptions at farm level in Punjab, Pakistan. Science of The Total Environment, 547(15): 447-460.
3. Aksay C, Ketenoğlu O, Kurt L, 2005. Küresel Isınma ve İklim Değişikliği. Selçuk Üniversitesi Fen Fakültesi Fen Dergisi, 1(25): 29-42.
4. Anonim, 2006b. Intergovernmental Panel on Climate Change, Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Estimation Methods. General Guidance and Report. https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/pdf/0_Overview/V0_1_Overview.pdf. (Erişim Tarihi: 17.09.2019)
5. Anonim, 2016a. Kocaeli Büyükşehir Belediyesi 2016 faaliyet raporu. https://www.kocaeli.bel.tr/webfiles/userfiles/files/faaliyet-raporlari/2016_Yl_Faaliyet_Raporu.pdf (Erişim Tarihi:17.09.2019).
6. Anonim, 2017, Kocaeli İl Çevre Durum Raporu, T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı. https://webdosya.csb.gov.tr/db/ced/icerikler/kocael-_2017_cdr_son-20180702092504.pdf, (Erişim Tarihi:17.09.2019)
7. Anonim, 2018a. Türkiye’nin Yedinci Ulusal Bildirimi, Türkiye Cumhuriyeti Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Çevre Yönetimi Genel Müdürlüğü, İklim Değişikliği Dairesi Başkanlığı, https://www.tr.undp.org/content/dam/turkey/UNDP-TR-7NC-TUR-2019.pdf (Erişim Tarihi: 02.01.2019)
8. Anonim, 2018b. İstanbul İklim Değişikliği Eylem Planı Final Raporu 2018. https://www.iklim.istanbul/wp-content/uploads/FinalRaporu.pdf. (Erişim Tarihi: 02.01.2019)

9. Arnell NW, Lowe JA, Challinor AJ, Osborn TJ, 2019. Global and regional impacts of climate change at different levels of global temperature increase. Climatic Change, 155(3): 377-391.
10. Atmaca Ç, 2019. Kocaeli İlinde Sera Gazı Ve Hava Kirletici Emisyonlarının Hesaplanması Ve Birlikte Değerlendirilmesi, Gebze Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi (Basılı).
11. Bari MA, Kindzierski WB, 2017. Concentrations, sources and human health risk of inhalation exposure to air toxics in Edmonton, Canada. Chemosphere, 173: 160-171.
12. Burgan M, Dorling S, Warren R, 2007. Opportunities for Air Pollutant and Greenhouse Gas Emission Reduction through Local Transport Planning. Local Economy, 22(1): 40-61.
13. Demirarslan K, Demirarslan D, 2018. Sanayileşme, Kentleşme ve Çevre İlişkisi: Kocaeli İli Örneği. Sürdürülebilir Mühendislik Uygulamaları ve Teknolojik Gelişmeler Dergisi, 1(1): 29-43.
14. Gao J, Kovats S, Vardoulakis S, Wilkinson P, Woodward A, Li J, Gu S, Liu X, Wu H, Wang J, Song X, Zhai Y, Zhao J, Liu Q, 2018. Public health co-benefits of greenhouse gas emissions reduction: A systematic review. Science of The Total Environment, 627(15): 388-402.
15. Güner ED, Turan ES, 2017. Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Küresel İklim Değişikliği Üzerine Etkisi. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 3(1): 48 - 55.
16. Işık E, İnallı M, Celik E, 2019. ANN and ANFIS Approaches to Calculate the Heating and Cooling Degree Day Values: The Case of Provinces in Turkey. Arabian Journal for Science and Engineering, 44: 7581–7597.
17. İsa K, 2016. AB florlu gazlar yönetmeliği, Teknik Kitaplar Dizisi, 3.
18. Karaca M, Tayanç M, Toros H, 1995. Effects of urbanization on climate of İstanbul and Ankara. Atmospheric Environment, 29(23): 3411-3421.
19. Karademir A, 2006. Evaluation of the potential air pollution from fuel combustion in industrial boilers in Kocaeli, Turkey. Fuel, 80(12-13): 1894-1903.
20. Lee CT, Hashim H, Ho CS, Fan YV, Klemeš J, 2017. Emission sources of greenhouse gases fossil fuels heating and energy industrial transportation vehicles agricultural activities and waste management. Journal of Cleaner Production, 146(10): 1-13.
21. Nematchoua MK, Orosa JA, Reiter S, 2019. Climate change: Variabilities, vulnerabilities and adaptation analysis - A case of seven cities located in seven countries of Central Africa. Urban Climate, 29: 100486.
22. Nishanth T, Praseed KM, Satheesh Kumar MK, Valsaraj KT, 2014. Influence of ozone precursors and PM10 on the variation of surface O3 over Kannur, India. Atmospheric Research, 138(1): 112-124.
23. Östürk Ö, Sevimoğlu O, Çöp Gazindan Enerji Üretiminin Ekonomik Faydaları ve Sera Gazı Emisyonunun Azaltılmasi Üzerine Katkısının Değerlendirilmesi, International Congress of Energy, Economy and Security, 21-22 Nisan 2018, İstanbul, Turkey.
24. Öztürk K, 2002, Küresel iklim değişikliği ve Türkiye’ye olası etkileri. G.Ü Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 22(1): 47-65.
25. Öztürk T, Türkeş M, Kurnaz M, 2011. Regcm4.3.5 İklim Modeli Benzetimleri Kullanılarak Türkiye'nin Gelecek Hava Sıcaklığı ve Yağış Klimatolojilerdeki Değişikliklerin Çözümlenmesi. Ege Coğrafya Dergisi, 20(1): 17-27.
26. Permadi DA, Sofyan A, Oanh NTK, 2017. Assessment of emissions of greenhouse gases and air pollutants in Indonesia and impacts of national policy for elimination of kerosene use in cooking. Atmospheric Environment, 154: 82-94.
27. Rogge WF, Ondov JM, Bernardo-Bricker A, Sevimoglu O, 2011. Baltimore PM2.5 Supersite: highly time-resolved organic compounds-sampling duration and phase distribution-implications for health effects studies. Analytical And Bioanalytical Chemistry, 401(10): 3069-3082.
28. Sevimoğlu O, 2015. Greenhouse Gas Mitigation Works and Measures Taken Against Climate Change: Case of Istanbul. VII. Atmosphere Science Symposium, 28-30 April 2015, İstanbul.
29. Sevimoğlu O, Sel İ, 2016. Critical Limitations for Successful Landfill Gas to Energy Projects. EurAsia Waste Management Symposium, 2-4 May 2016, Istanbul, Turkey.
30. Sevimoğlu O, The importance of utilization of landfill gas as a greenhouse gas source in energy conversion and limitations in energy production. 4th Internatıonal Symposium On Energy Efficiency And Energy Related Materials, 22-26 April, 2017, Fethiye, Muğla,.
31. Shakou LM, Wybo JL, Reniers G, Boustras G, 2019. Developing an innovative framework for enhancing the resilience of critical infrastructure to climate change. Safety Science, 118: 364–378.
32. Sówka I, Bezyk Y, 2018. Greenhouse gas emission accounting at urban level: A case study of the city of Wroclaw (Poland). Atmospheric Pollution Research, 9(2): 289-298.
33. Toros H, Abbasnia M, Sagdic M, Tayanç M, 2017. Long-Term Variations of Temperature and Precipitation in the Megacity of Istanbul for the Development of Adaptation Strategies to Climate Change, Advances in Meteorology, 2017: 6519856,
34. Tsai Y-T, Liang C-J, Huang K-H, Hung K-H, Jheng C-W, Liang J-J, 2018. Self-management of greenhouse gas and air pollutant emissions in Taichung Port, Taiwan. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 63: 576-587.
35. Turp SM, 2019. Bitlis Hava Kirliliği Emisyon Envanteri ve Sağlık Etkilerinin Çoklu Lineer Regresyonla Tahmini. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 5(1): 1-10.
36. Ulukan H, 2010. Global Climate Change, Greenhouse Gases (GHGs) and Cultivated Plants. Ankara Üniversitesi Çevre Bilimleri Dergisi, 2(1): 71-79.
37. Velasco E, Roth M, 2012. Review of Singapore's air quality and greenhouse gas emissions: Current situation and opportunities. Journal of the Air & Waste Management Association, 62(6): 625-641.
38. Webb B, 2017. The use of urban climatology in local climate change strategies: a comparative perspective. International Planning Studies, 22(2): 68-84.
39. Yamık H, Calam A, Solmaz H, İçingür Y, 2013. Havacılık yakıtı JP-8 ve dizel karışımların tek silindirli bir dizel motorunda performans ve egzoz emisyonlarına etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 28(4): 787-793.