Investigation of Air Quality and the Effects of Meteorological Factors on Air Pollution in Nevşehir Province

Öz

Increasing urban air pollution causes important problems affecting the environment and human health. One of the most important sources of urban air pollution is the road transport sector. In addition, local, commercial and industrial activities as well as long range transports contribute significantly to urban air pollution. Just as air pollution affects the environment, there are also factors affecting air pollution. Foremost among these, meteorological factors come first. In this study, it was aimed to evaluate the air quality and number of polluted days exceeding the limit of air pollution in Nevşehir region and to examine the effects of meteorological factors on air pollution in detail. For this purpose, PM10, SO2, air temperature, pressure, wind speed and relative humidity datas of Nevşehir city between 2010-2019 were obtained from the Air Quality Station data of the Ministry of Environment and Urbanization. Trends and slopes of these data were calculated with the methods of Mann-Kendall and Şen tests. Annual, seasonal, monthly and hourly changes of PM10 and SO2 parameters and days exceeding limit were analyzed. In addition, HYSPLIT model outputs were obtained in order to analyze the sources of the 6 highest PM10 values measured. Then, within the scope of the analysis of the effect of meteorological conditions on air pollution in Nevşehir region, the relationship of PM10 and SO2 pollutants with air temperature, pressure, wind speed and relative humidity parameters were examined.

Anahtar Kelimeler

• Air Pollution,Effect of Meteorological Factors,Nevşehir,Days Exceeding Limit

Nevşehir İlinde Hava Kalitesinin ve Meteorolojik Faktörlerin Hava Kirliliği Üzerine Etkilerinin İncelenmesi

Öz

Kentsel hava kirliliğinin artması çevreyi ve insan sağlığını etkileyen önemli problemlere neden olmaktadır. Kentsel hava kirliliğinin en önemli kaynaklarından biri karayolu taşımacılığı sektörüdür. Ayrıca, yerel, ticari ve endüstriyel faaliyetler ile uzun mesafeli taşınımlar kentsel hava kirliliğine önemli katkıda bulunmaktadır. Hava kirliliğinin çevreyi etkilediği gibi, hava kirliliği üzerinde etkili olan faktörler de bulunmaktadır. Bunların başında meteorolojik faktörler gelmektedir. Bu çalışmada, Nevşehir bölgesindeki hava kirliliğinin ve limiti aşan kirli gün sayısının değerlendirilmesi ile birlikte meteorolojik faktörlerin hava kirliliğine olan etkilerinin detaylıca incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, Çevre ve Şehircilik Bakanlığı Hava Kalite İzleme İstasyon verilerinden Nevşehir iline ait 2010-2019 yılları arası PM10, SO2, hava sıcaklığı, basınç, rüzgâr hızı ve bağıl nem verileri elde edilmiştir. Bu verilerin Mann-Kendall ve Şen testi yardımı ile trend ve eğimleri hesaplanmıştır. PM10 ve SO2 parametrelerinin yıllık, mevsimlik, aylık ve saatlik değişimleri ile sınır aşan günlerin analizi yapılmıştır. Bunun yanında, ölçülen en yüksek 6 adet PM10 değerlerinin kaynağının analizinin yapılması amacıyla HYSPLIT modeli çıktıları elde edilmiştir. Sonrasında, meteorolojik koşulların Nevşehir bölgesinde hava kirliliğine etkisinin analizi kapsamında, PM10 ve SO2 kirleticilerinin hava sıcaklığı, basınç, rüzgâr hızı ve bağıl nem parametreleri ile ilişkisi incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Hava Kirliliği,Meteorolojik Faktörlerin Etkileri,Nevşehir,Sınır Aşan Günler

Kaynakça

1. AB, (2008), Directive 2008/50/EC of The European Parliament and of The Council of 21 May 2008 on ambient air quality and cleaner air for Europe, Official Journal of the European Union L 152/1, Publications Office of the European Union, Luxembourg.
2. Ahmad I., Tang D., Wang T.F., Wang M., Wagan W., (2015), Precipitation Trends over Time Using Mann-Kendall and Spearman’s rho Tests in Swat River Basin, Pakistan, Advances in Meteorology, 2015(431860), 1-15.
3. Alkan A., (2018), Hava Kirliliğinin Ciddi Boyutlara Ulaştığı Kentlere Bir Örnek: Siirt, Bitlis Eren Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 7(2), 641-666.
4. Cheng C.S., Campbell M., Li Q., Li G., Auld H., Day N., Pengelly D., Gingrich S., Yap D., (2007), Synoptic climatological approach to assess climatic impact on air quality in south-central Canada. Part II: future estimates, Water Air Soil Poll. 182(1), 117-130.
5. Csavina J., Field J., Félix O., Corral-Avitia A.Y., Sáez A.E., Betterton E.A, (2014), Effect of Wind Speed and Relative Humidity on Atmospheric Dust Concentrations in Semi-Arid Climates, Sci Total Environ 487(1), 82-90.
6. WHO, (2005), WHO Air quality guidelines for particulate matter, ozone, nitrogen dioxide and sulphur dioxide, Global update 2005, World Health Organization, https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/69477/WHO_SDE_PHE_OEH_06.02_eng.pdf? sequence=1&isAllowed=y, [Erişim 20 Ocak 2020].
7. WHO, (2020), Air pollution, World Health Organization, https://www.who.int/health-topics/air-pollution#tab=tab_1, [Erişim 20 Ocak 2020].
8. Gavrilov M.B., Tosi´c I., Markovi´c S.B., Unkaševi´c M., Petrovi´c P., (2016), Analysis of annual and seasonal temperature trends using the Mann-Kendall test in Vojvodina, Serbia, Időjárás, 120(1), 183-198.

9. Gorai A.K., Tuluri F., Tchounwou P.B., Ambinakudige S., (2015), Influence of local meteorology and NO2 conditions on ground-level ozone concentrations in the eastern part of Texas, USA, Air Qual Atmos Health, 8(1), 81-96.
10. Gulia S., Shiva Nagendra S.M., Khare M., Khanna I., (2015), Urban air quality management-A review, Atmospheric Pollution Research, 6(2), 286–304.
11. HKDYY, (2008), T.C. Başbakanlık, Hava Kalitesi Değerlendirme ve Yönetimi Yönetmeliği, Resmi Gazete Tarihi: 06.06.2008 ve Sayı: 26898, https://www.mevzuat.gov.tr/mevzuat?MevzuatNo=12188&MevzuatTur=7&MevzuatTertip=5, [Erişim 20 Ocak 2020].
12. Kara G., (2012), Kentsel Hava Kirleticilerine Meteorolojinin Etkisi: Konya Örneği, S.Ü. Müh.-Mim. Fak. Dergisi, 27(3), 73-86.
13. Kara G., Yalçınkaya B., Özdil B., Avcı E., (2018), Konya İlinin Hava Kirliliğine Bazı Meteorolojik Faktörlerin Etkisi, Ulusal Çevre Bilimleri Araştırma Dergisi, 1(2), 104-109.
14. Kendall M.G, (1975), Rank Correlation Methods, 4th edition, Charles Griffin, London, U.K., 272 ss.
15. Khaniabadi Y.O, Sicard P., Takdastan A., Hopke P.K., Taiwo A.M., Khaniabadi F.O., Marco A.D., Daryanoosh M., (2019), Mortality and morbidity due to ambient air pollution in Iran, Clinical Epidemiology and Global Health, 1(2), 222-227.
16. Kisi O., Ay M., (2014), Comparison of Mann–Kendall and innovative trend method for water quality parameters of the Kizilirmak River, Turkey, Journal of Hydrology, 513, 362–375.
17. Kocsis T., Kovács-Székely I., Anda A., (2017), Comparison of parametric and non-parametric time-series analysis methods on a long-term meteorological data set, Central European Geology, 60(3), 316–332.
18. Koçak E., (2018), Aksaray Kentinin PM10 ve SO2 Konsantrasyonlarının Zamansal Değişimi: Koşullu İki Değişkenli Olasılık Fonksiyonu ve K-Means Kümeleme, Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi 6(3), 471 – 478.
19. Mann H.B, (1945), Nonparametric tests against trend, Econometrica’nın İçinde, Cilt 13, New Haven, USA, ss.245-259.
20. Menteşe S., Tağıl Ş., (2012), Bilecik’te İklim Elemanlarının Hava Kirliliği Üzerine Etkisi, Balıkesir Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi 15(28), 3 – 16.
21. Neisi A, Vosoughi M, Idani E, Goudarzi G., Takdastan A., Babaei A.A., Ankali K.A., Hazrati S., Shoshtari M.H., Mirr I., Maleki H., (2017), Comparison of normal and dusty day impacts on fractional exhaled nitric oxide and lung function in healthy children in Ahvaz, Iran, Environ Sci Pollut Res. 24(13), 12360–12371.
22. Özşahin E., Eroğlu İ., Pektezel H., (2016), Keşan’da (Edirne) Hava Kirliliği, Selçuk Ün. Sos. Bil. Ens. Dergisi, 36, 83-100.
23. Öztürk D., Bayram T., (2019), Van İli Kent Merkezinde Hava Kirliliği, BEÜ Fen Bilimleri Dergisi 8(3), 1142-1153.
24. Pohlert T., (2020), Non-parametric trend tests and change-point detection, https://cran.r-project.org/web/packages/trend/ vignettes/trend.pdf, [Erişim 20 Ocak 2020].
25. Radaideh J.A., (2017), Effect of Meteorological Variables on Air Pollutants Variation in Arid Climates, J Environ Anal Toxicol 7(4), 1 – 12.
26. Sari M. F., Esen F., (2019), PM10 ve SO2 Konsantrasyonları ve Meteorolojik Parametrelerin Konsantrasyonlar Üzerine Etkileri, Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 8(2), 689 – 697.
27. Sen P.K., (1968), Estimates of the regression coefficient based on Kendall’s tau, Journal of the American Statistical Association 63(324), 1379-1389.
28. Sicard P, Lesne O, Alexandre N, Mangin A, Collomp R., (2011), Air quality trends and potential health effects–development of an aggregate risk index, Atmos Environ. 45(5), 1145–1153.
29. Srıdhar S.I., Ravıraj A., (2017), Statistical Trend Analysis of Rainfall in Amaravathi River Basin Using Mann-Kendall Test, Curr. World Environ. 12(1), 89-96.
30. Srıdhar S.I., Ravıraj A., (2017), Statistical Trend Analysis of Rainfall in Amaravathi River Basin Using Mann-Kendall Test, Curr. World Environ. 12(1), 89-96.
31. Stangroom J., (2020), Pearson Correlation Coefficient Calculator, https://www.socscistatistics.com/tests/pearson/, [Erişim 16 Aralık 2019].
32. Şişman E., (2019), Türkiye’de Seçilen Hava Kalitesi İzleme İstasyonları için Eğilim (Trend) Değerlendirmeleri, Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 5(1), 134-152.
33. Tepe A.M., Doğan G., (2019), Türkiye’nin Güney Sahilinde Yer Alan 4 Şehrin Hava Kalitelerinin İncelenmesi, Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi 7(3), 585-595.
34. URL-1, (2020), T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı Hava Kalitesi İzleme Merkezi, http://laboratuvar.cevre.gov.tr/Default.ltr.aspx, [Erişim 20 Ocak 2020].
35. URL-2, (2020), Pearson’s correlation, http://www.statstutor.ac.uk/resources/uploaded/pearsons.pdf, [Erişim 24 Ocak 2020].
36. URL-3, (2020), HYSPLIT-WEB, https://www.ready.noaa.gov/HYSPLIT.php, [Erişim 28 Ocak 2020].
37. Zhang H., Wang Y., Hu J., Ying Q., Hu X.M., (2015), Relationships between meteorological parameters and criteria air pollutants in three megacities in China, Environmental research 140, 242-254.