Investigation of Regional, Seasonal Changes of PM10 and PM2.5 Particles and Relationships between Meteorological Parameters

Abstract

In this study, simultaneously measured PM10 and PM2.5 concentrations at Edirne-Keşan, İstanbul-Silivri, İstanbul-Ümraniye, Kocaeli-Kandıra, Tekirdağ-Çerkezköy and Yalova-Armutlu air quality measurement stations of Marmara Clean Air Center (MTHM) were investigated. Seasonal and diurnal changes of pollutant concentrations were investigated in the assessments. Mann-Whitney U test was applied to compare the seasonal differences of PM10 and PM2.5 concentrations. The stations with the most prominent seasonal differences were the urban Tekirdağ and Çerkezköy stations and the rural Kandıra station. In urban stations concentrations increase in winter season whereas for the rural stations this increase was observed in summer season. PM2.5/PM10 ratios were calculated to understand the relationship between particle size and pollutant sources and these ratios were evaluated with respect to the characteristics of the studied stations. The assessments showed that the pollutants in the size of PM2.5 were dominant in winter season and PM10 were dominant in summer season. The calculated average concentrations and PM2.5/PM10 ratios for the studied stations were compared with similar studies in different cities of the world with different characteristics, and the results were found to be consistent with the literature. In the study, PM10 and PM2.5 concentrations were correlated with each other and meteorological parameters were determined by Spearman correlation analysis.

Keywords

• Marmara
• Air pollution
• PM10
• PM2.5
• PM2.5/PM10

PM10 ve PM2.5 Boyutundaki Atmosferik Partiküllerin Bölgesel, Mevsimsel Değişimlerinin ve Meteorolojik Parametrelerle İlişkilerinin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, Marmara Temiz Hava Merkezi'ne (MTHM) ait hava kalitesi ölçüm istasyonlarından eş zamanlı olarak PM₁₀ ve PM_2.5 örneklemesi yapılan Edirne-Keşan, İstanbul-Silivri, İstanbul-Ümraniye, Kocaeli-Kandıra, Tekirdağ-Çerkezköy, Yalova-Armutlu istasyonlarında 2017 yılında ölçülen PM₁₀ ve PM_2.5 kütle konsantrasyonları incelenmiştir. Yapılan değerlendirmelerde kirletici konsantrasyonlarının mevsimsel ve günlük değişimleri izlenmiştir. Çalışmada, PM₁₀ ve PM_2.5 konsantrasyonlarının mevsimsel farklılıklarını karşılaştırmak için Mann-Whitney U testi uygulanmıştır. Mevsimsel faklılıkların en belirgin olduğu istasyonlar kentsel Tekirdağ ve Çerkezköy istasyonları ile kırsal Kandıra istasyonudur. Konsantrasyonlar, kentsel istasyonlarda kış mevsiminde artarken kırsal istasyonlarda yaz mevsiminde artmaktadır. Partikül boyutu ile kirletici kaynakları arasındaki ilişkinin anlaşılabilesi için PM_2.5/PM₁₀ oranları hesaplanmış ve bu oranlar incelenen istasyonların özelliklerine göre değerlendirilmiştir. Yapılan değerlendirmeler, kış mevsiminde PM_2.5, yaz mevsiminde ise PM₁₀ boyutundaki kirleticilerin hakim olduğunu göstermektedir.  İncelenen istasyonlar için hesaplanan ortalama konsantrayonlar ve PM_2.5/PM₁₀ oranları, farklı ülkelerde farklı özelliklerde şehirlerde yapılan benzer örneklemelerle karşılaştırılarak sonuçların literatür ile uyumlu olduğu belirlenmiştir. Çalışmada, PM₁₀ ve PM_2.5 konsantrasyonlarının birbirleri ile ve meteorolojik parametrelerle anlamlı ilişkiler gösterdiği spearman korelasyon katsayıları hesaplanarak belirlenmiştir. 

Keywords

• Marmara
• Hava kirliliği
• PM10
• PM2.5

References

1. [1] T. M. A. Habeebullah (2016) DOI: 10.4209/aaqr.2015.08.0486.
2. [2] H.X. Co (2014) DOI:10.4209/aaqr.2013.09.0300.
3. [3] S. Munir (2017) DOI:10.4209/aaqr.2016.02.0081.
4. [4] V. Evagelopoulos, S. Zoras, A.G. Triantafyllou, T.A. Albanis (2013) DOI:10.30955/gnj.000372.
5. [5] G. Xu, L. Jiao, B. Zhang, S. Zhao, M. Yuan, Y. Gu, . . .X. Tang (2017) DOI:10.4209/aaqr.2016.09.0406.
6. [6] A.I.,Calvo, V., Pont, C., Liousse , B. Dupre, A. Mariscal, C. Zouiten, . . . R. Fraile (2008) DOI:10.1007/s00703-008-0319-2
7. [7] M. Eeftens, M. Tsai, C. Ampe, B. Anwander, R. Beelen, T. Bellander, T., . . . G. Hoek (2012) DOI:10.1016/j.atmosenv.2012.08.038.
8. [8] A. Chaloulakou, P. Kassomenos, N. Spyrellis, P. Demokritou, P. Koutrakis (2003) DOI:10.1016/s1352-2310(02)00898-1.

9. [9] G. Marcazzan, M. Ceriani, G. Valli, R. Vecchi (2003) DOI:10.1016/s0048-9697(03)00368-1.
10. [10] S. Tiwari, P.K. Hopke, A.S. Pipal, A.K. Srivastava, D.S. Bisht, S. Tiwari, . . . S.D. Attri (2015) DOI: 10.1016/j.atmosres.2015.07.007.
11. [11] S. Munir, T.M. Habeebullah, A.M. Mohammed, E.A. Morsy, M. Rehan, K. Ali (2017) DOI 10.4209/aaqr.2016.03.0117.
12. [12] K. Ho, S. Lee, C.K. Chan, J.C. Yu, J.C. Chow, X. Yao (2003) DOI:10.1016/s1352-2310(02)00804-x.
13. [13] B. Wojas, C. Almquist (2007) DOI: 10.1016/j.atmosenv.2007.08.010.
14. [14] S. Yatkin, A. Bayram (2008) DOI:10.1016/j.scitotenv.2007.08.059.
15. [15] M. Khodeir, M. Shamy, M. Alghamdi, M. Zhong, H. Sun, M. Costa, . . .P. Maciejczyk (2012) DOI:10.5094/apr.2012.037.
16. [16] N. Saliba, F.E., Jam, G.E. Tayar, W. Obeid, M. Roumie, (2010) DOI: 10.1016/j.atmosres.2010.03.011.
17. [17] H. Bayraktar, F.S. Turalioğlu, G. Tuncel (2008) DOI:10.1007/s00477-008-0299-2.
18. [18] M. Akyüz, H. Çabuk (2009) DOI:10.1016/j.jhazmat.2009.05.029.
19. [19] R. Kumar, A.E. Joseph (2006) DOI:10.1007/s10661-005-9022-7.