The Use of Particulate Matter Concentration (PM10) as an Ecological Indicator by the Evaluation of an Urban Green Area System: Istanbul - Besiktas Case Study

Abstract

Rapid population growth and indirectly increasing unplanned urbanization negatively affect the ecosystem on urban green areas, especially public health and biological diversity. To understand the impact of vegetation structures on local air quality, different design scenarios should be evaluated and simulations are used for design optimization. For this purpose, Beşiktaş district was chosen as it has different landscape elements and a dense population. Before the study, PM10 concentration values of the Istanbul Metropolitan Municipality Environmental Protection Directorate Beşiktaş District Measurement Station between 1998-2019 were reviewed, a preliminary research was carried out by preparing annual graphs to represent monthly averages. It was observed that the PM10 concentration reached its highest values in February and April. Twenty-three measurement points were determined to represent different types of greenway in a homogeneous distribution in the research area. Measurements were made at the planned measurement points with DUSTTRAK II and QUEST EVM 7 devices. According to On-Site Measurement Findings; areas with high PM10 levels; Mustafa Kemal Cultural Center (Gx̄ = 0,107 mg/m3), Barbaros Park (Gx̄ = 0,096 mg/m3), Gültekin Park (Gx̄ = 0,092 mg/m3), while the lowest PM10 levels are; Garanti BBVA (Gx̄ = 0,046 mg/m3) and Ulus Park (Gx̄ = 0,041 mg/m3) were observed. According to the results obtained in the research; urban green areas, especially groves, have a significant effect on PM. It has also been observed that the green texture is important for environmental buildings and parks. The components of green tissue (biomass, high woody mixed nature) is thought to affect PM levels. In addition, possible damages of the vegetation system in the form of unconnected or disconnected units were prevented by the green roof systems in these regions.

Keywords

• Air pollution
• Urban green system
• Urban ecosystem
• Particulate matter (PM10)

Partikül Madde (PM10) Konsantrasyonunun Kentsel Yeşil Alan Sisteminin Değerlendirilmesinde Ekolojik İndikatör Olarak Kullanımı: İstanbul - Beşiktaş Örneği

Öz

Hızlı nüfus artışı ve dolaylı olarak artan plansız kentleşme, kentsel yeşil alanlar üzerinde başta halk sağlığı ve biyolojik çeşitlilik olmak üzere ekosistemi olumsuz etkilemektedir. Bitki örtüsü yapılarının yerel hava kalitesi üzerindeki etkisini anlamak için farklı tasarım senaryoları değerlendirilmeli ve tasarım optimizasyonu için simülasyonlar kullanılmaktadır. Bu amaçla, farklı peyjaz unsurlarına ve yoğun bir nüfusa sahip olduğu için Beşiktaş ilçesi seçilmiştir. Çalışma öncesinde, İstanbul Büyükşehir Belediyesi Çevre Koruma Müdürlüğü Beşiktaş İlçe Ölçüm İstasyonu’na ait 1998-2019 yılları arası PM10 konsantrasyon değerleri gözden geçirilmiş, aylık ortalamaları temsil edecek şekilde yıllık grafikler hazırlanarak ön araştırma gerçekleştirilmiştir. PM10 yoğunluğu Şubat ve Nisan aylarında en yüksek değerlere ulaştığı görülmüştür. Araştırma alanında homojen bir dağılım gösterecek şekilde, farklı tip yeşil alanları temsil edecek 23 adet ölçüm noktası belirlendi. DUSTTRAK II ve QUEST EVM 7 cihazları ile planlanan ölçüm noktalarında ölçümler yapıldı. Yerinde Ölçüm Bulgularına göre; PM10 ölçümlerinde hava kalitesi indeks sınırlarına göre hassas düzeyi aşan bir düzey tespit edilmemiştir. 100-150 µg/m3 hassas düzeyde belirlenmiş; Mustafa Kemal Kültür Merkezi (Gx̄=0,107 mg/m3), Barbaros Parkı (Gx̄=0,092 mg/m3), Gültekin Parkı (Gx̄=0,092 mg/m3), en düşük PM10 düzeylerinin ise; Garanti BBVA (Gx̄=0,046 mg/m3) ve Ulus Parkı (Gx̄=0,041 mg/m3) olduğu görüldü. Sonuç olarak; korular başta olmak üzere kentsel yeşil alanların PM üzerinde anlamlı düzeyde etkisi olduğu, yeşil dokunun çevresel yapılar ve özellikle parklar için önemli olduğu görülmüştür. Yeşil dokunun niteliği PM seviyelerini etkilediği düşünülmektedir. Ayrıca, kopuk üniteler halinde bir vejetasyon sisteminin olası hasarları bu bölgelerdeki yeşil çatı sistemleri ile engellendiği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Hava kirliliği
• Kentsel Yeşil Alan Sistemi
• Kent Ekosistemi
• Partikül madde (PM10)

Kaynakça

1. Abhijith, K. V., Kumar, P., Gallagher, J., McNabola, A., Baldauf, R., Pilla, F. & Pulvirenti, B. (2017). Air pollution abatement performances of green infrastructure in open road and built-up street canyon environments–A review. Atmospheric Environment, 162, 71-86.
2. Aksu, G. A. (2017). İstanbul-Beşiktaş İlçesi Ekolojik Planlama Yaklaşımlı Kentsel Peyzaj Planı ve Uygulama Stratejisi. TUBITAK-ARDEB 3501 kariyer Geliştirme Programı, proje No: 114-O-341, Proje Sonuç Raporu, 5. Bölüm (Tartışma ve Sonuç).
3. Aksu, G. A. & Tağıl, Ş. (2017). Effects of Urban Landscape Pattern on PM10 Pollution – A Besiktas Case Study. MESAEP 19th International Symposium on Environmental Pollution and Its Impact on Life in the Mediterranean Region. Rome, Italy
4. Aksu, G. A. (2020). Kentsel Peyzaj Planlama ve Sürdürülebilirlik. In G. A. Aksu and L. Suri (Eds.), Kentsel Peyzaj Planlama ve Sürdürülebilirlik. (pp. 45) Cinius Yayınları.
5. Bilgili, M. S., Demir, A., & Varank, G. (2009). Evaluation and modeling of biochemical methane potential (BMP) of landfilled solid waste: a pilot scale study. Bioresource technology, 100(21), 4976-4980.
6. Çapraz, Ö., & Deniz, A. (2020). Particulate matter (PM10 and PM2.5) concentrations during a Saharan dust episode in Istanbul. Air Quality, Atmosp. & Health, 1-8.
7. Deng, S., Ma, J., Zhang, L., Jia, Z., & Ma, L. (2019). Microclimate simulation and model optimization of the effect of roadway green space on atmospheric particulate matter. Environmental Pollution, 246, 932-944.
8. Forman, R. T. T. (1995). Land Mosaics. New York: Cambridge University Press., U.K., ISBN: 978-0-521-479980-6 (PB).

9. Forman, R. T. T. (2008). Urban Regions. Ecology and Planning Beyond the City. Cambridge University Press, UK., ISBN-13: 978-0-521-67076-0 (PB).
10. Kayacan, T., Özel, Y., Kayacan, B. (2019). Kente Kazandırılan Yeni Yaşam Alanları. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, Sayı 16, S. 679-687. DOI: 10.31590/ejosat.592411.
11. Mori, J., Hanslin, H. M., Burchi, G., & Sæbø, A. (2015). Particulate matter and element accumulation on coniferous trees at different distances from a highway. Urban Forestry & Urban Greening, 14(1), 170-177.
12. Özdemir, H., Borucu, G., Demir, G., Yiğit, S., & Ak, N. (2010). İstanbul’daki çocuk oyun parklarında partikül madde (PM2, 5 ve PM10) kirliliğinin incelenmesi. Ekoloji, 20(77), 72-79.
13. Suri, L. (2020). Housing and Environmental Relations in the Process of Change. Journal of Strategic Research in Social Science, 6(1), 51-64. DOI: 10.26579/josrss.107
14. Tuna, A. (2021). İngiltere’de Yeşil Altyapı Kavramının Uygulama Örnekleri Üzerinden İrdelenmesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, Sayı 21, S. 416-423. DOI: 10.31590/ejosat.814954
15. Türkiye İstatistik Kurumu (2021). Nüfus ve Demografi. Erişim Tarihi: 09.03.2021. https://cip.tuik.gov.tr/#
16. TSI Incorporated, (2021). EVM Environmental Monitors. https://tsi.com/products/indoor-air-quality-meters-instruments/evm-environmental-monitors/#resources. (A.D: 08.03.2021)
17. Viecco, M., Vera, S., Jorquera, H., Bustamante, W., Gironás, J., Dobbs, C., & Leiva, E. (2018). Potential of particle matter dry deposition on green roofs and living walls vegetation for mitigating urban atmospheric pollution in semiarid climates. Sustainability, 10(7), 2431.