Assessment of Gallipoli Air Quality

Abstract

There is no study to determine the air quality levels in Gallipoli town of Çanakkale. On the other hand, sea traffic, especially on the highway around the Gallipoli ferry port and on the Çanakkale Strait line, are potential important sources of air pollutant due to its location. The aim of this study was spatial and temporal determination of volatile organic compounds (VOCs), which is one of the indicators of traffic-induced air pollution, at different sampling points in Gallipoli. In addition, since there is no air quality monitoring station in Gallipoli, the relationships among the measured air pollutant levels, meteorological parameters and other air pollutants’ levels at the two closest stations, Çanakkale-Central and Lapseki stations, were also investigated. VOC samples were collected by passive sampling technique from 7 sampling points determined according to traffic density in Gallipoli between June and November 2020. Among VOCs, target species were benzene, toluene and xylenes (BTX) and total volatile organic compounds (TVOC). According to the results of the study, VOC levels changed spatially and seasonally throughout the study, in parallel with the traffic load. There has been a gradual increase in the number of vehicles in traffic and the frequency of ship/ferry voyages, especially with the re-opening after the COVID19 restrictions applied throughout the country. TVOC levels increased at the start of the study from 43.21 μg/m3 to 97.81 μg/m3. The same increasing trend was observed for benzene, toluene and xylenes as well. During the study, the air temperature was 23.3°C, the relative humidity was 70%, and the wind speed was 4.5 m/s as the average value. Throughout the study, the highest TVOC level was measured as 99.9 μg/m3 at the G6 point, which is the sampling point on the road line leading to the road of the ferry-using vehicles and to the ferry port. In addition, the positive significant relationship between VOC levels and NO2 levels, measured at the two air quality monitoring stations closest to Gallipoli throughout the study, indicates that they may have been released from a common source(s) (p<0.05). Overall, this study showed that both routine daily traffic and vehicle loadings on the ferry after re-opening contribute to the levels of air pollutants to which passengers are exposed. This study contributed to revealing the traffic-based air quality in this region, particularly right before the Çanakkale 1915 bridge was in use, the fact that it has been the first study to monitor air quality in Gallipoli.

Keywords

• Gelibolu
• air quality
• air pollutants
• volatile organic compounds

Gelibolu Hava Kalitesinin Belirlenmesi

Öz

Çanakkale’nin Gelibolu ilçesinde hava kalitesi düzeylerinin belirlenmesine yönelik herhangi bir çalışma bulunmamaktadır. Buna karşın, konumu itibariyle özellikle Gelibolu feribot iskelesi çevresindeki karayolunda ve Çanakkale Boğaz hattında deniz trafiği hava kirletici potansiyeli olan önemli kaynaklardır. Bu çalışmanın amacı; özellikle trafik kaynaklı hava kirliliğinin göstergelerinden olan uçucu organik bileşik (UOB) düzeylerinin Gelibolu’da farklı örnekleme noktalarında mekânsal ve zamansal olarak belirlenmesidir. İlaveten, Gelibolu’da hava kalitesi izleme istasyonu bulunmaması nedeniyle, en yakınındaki Çanakkale-Merkez ve Lapseki istasyonlarında ölçülen hava kirletici düzeyleri ile meteorolojik parametrelerin arasındaki ilişkiler de araştırılmıştır. Gelbolu’da trafik yoğunluğuna göre belirlenen 7 örnekleme noktasından Haziran – Kasım 2020 tarihleri arasında pasif örnekleme tekniği ile UOB örnekleri toplanmıştır. UOBler arasında hedef türler benzen, toluen ve ksilenler (BTX) ile toplam uçucu organik bileşiklerdir (TUOB). Çalışmanın sonuçlarına göre, trafik yüküne paralel olarak UOB düzeyleri çalışma boyunca mekânsal ve mevsimsel olarak değişmiştir. Özellikle ülke genelinde uygulanan COVID19 kısıtlamalarının ardından yeniden açılmalar ile birlikte trafikteki araç sayısında ve gemi/feribot seferlerinin sıklığında kademeli olarak artış olmuştur. TUOB seviyeleri çalışmanın başlangıcında 43,21 μg/m3’ten 97,81 μg/m3 seviyesine yükselmiştir. Aynı artış eğilimi benzen, toluen ve ksilenler için de gözlenmiştir. Çalışma süresince ortalama değer olarak hava sıcaklığı 23,3°C, bağıl nem %70 ve rüzgar hızı 4,5 m/s olmuştur. Çalışma genelinde en yüksek TUOB düzeyi feribot kullanan araçların çevre yoluna çıkan ve feribot iskelesine giden yol hattı üzerindeki G6 noktasında 99,9 μg/m3 mertebesinde ölçülmüştür. Ayrıca, çalışma boyunca Gelibolu’ya en yakın lokasyondaki iki hava kalitesi izleme istasyonunda ölçülen NO2 seviyeleri ile UOB seviyeleri arasında bulunan pozitif anlamlı ilişki, ortak kaynak(lar)dan salınmış olabileceklerine işaret etmektedir (p<0,05). Genel olarak, bu çalışma, hem rutin günlük trafiğin hem de yeniden açılma sonrasında feribota araç yüklemenin yolcuların maruz kaldığı hava kirletici seviyelerine katkıda bulunduğunu göstermiştir. Gelibolu’da hava kalitesini belirlemeye yönelik yapılan bu ilk çalışma, özellikle Çanakkale 1915 köprüsü kullanıma geçmeden önce bu bölgedeki trafik kökenli hava kalitesini ortaya koymaya katkı sağlamıştır.

Anahtar Kelimeler

• Gelibolu
• hava kalitesi
• hava kirleticiler
• uçucu organik bileşikler

Kaynakça

1. H. R. Ghaffari, Z. Kamari, M. S. Hassanvand, M. Fazlzadeh, M. Heidari. “Level of air BTEX in urban, rural and industrial regions of Bandar Abbas”, Iran; indoor-outdoor relationships and probabilistic health risk assessment. Environmental Research, 200, 111745, 2021.
2. R. M. Harrison, J. Allan, D. Carruthers, M. R. Heal, A. C. Lewis, B. Marner, A. Williams, A. “ Non-exhaust vehicle emissions of particulate matter and VOC from road traffic: A review”. Atmospheric Environment, 118592, 2021.
3. X. Han, L. P. Naeher. “A review of traffic-related air pollution exposure assessment studies in the developing world. Environment international”, 32(1), 106-120, 2006.
4. B. Li, S. S.S H. Ho, X. Li, L. Guo, ... & X. Fang. “A comprehensive review on anthropogenic volatile organic compounds (VOCs) emission estimates in China: comparison and Outlook”. Environment International, 156, 106710, 2021.
5. M. Dörter, M. Odabasi, S. Yenisoy-Karakaş.. “Source apportionment of biogenic and anthropogenic VOCs in Bolu plateau”. Science of The Total Environment, 731, 139201, 2023.
6. G. Eryılmaz. “İstanbul’da Gece Ozonu”, Doktora Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2001.
7. X. Cao, Z. Yao, X. Shen, Y. Ye, X. Jiang. “On-road emission characteristics of UOBs from light-duty gasoline vehicles in Beijing, China.” Atmospheric Environment, 124, 146-155, 2016.
8. X. Lyu, H. Guo, Y. Wang, F. Zhang, K. Nie, J. Dang, ... & G. Zhang. “Hazardous volatile organic compounds in ambient air of China”. Chemosphere, 246, 125731, 2020.

9. S. Wang, Y. Yan, X. Gao, H. Zhang, Y. Cui, Q. He,... & X. Wang. “Emission Characteristics and Health Risks of Volatile Organic Compounds (VOCs) Measured in a Typical Recycled Rubber Plant in China”. International Journal of Environmental Research and Public Health, 19(14), 8753, 2022.
10. H. Skov, A. B. Hansen, G. Lorenzen, H. V. Andersen, P. Løfstrøm, C. S. Christensen. “Benzene exposure and the effect of traffic pollution in Copenhagen, Denmark”. Atmospheric Environment, 35(14), 2463-2471, 2001.
11. IARC. “Some industrial chemicals and dyestuffs”. IARC Monogr Eval Carcinog Risk Chem Hum, PMID:6957379, 29: 1–398, 1982.
12. US EPA. 2012. “Benzene” https://www.epa.gov/sites/default/files/2016-09/documents/benzene.pdf erişim: 20.12.2023.
13. C. J. Davidson, J. H. Hannigan, S. E. Bowen, “Effects of inhaled combined Benzene, Toluene, Ethylbenzene, and Xylenes (BTEX): Toward an environmental exposure model.” Environmental Toxicology and Pharmacology, 81, 103518, 2021.
14. K. Niaz H. Bahadar F. Maqbool M. Abdollahi. “A review of environmental and occupational exposure to xylene and its health concerns”, EXCLI J, 14: 1167-1186, 2015.
15. Ö. O. Kuntasal, S.A. Kılavuz, D. Karman, D. Wang, G. Tuncel. “C5–C12 volatile organic compounds at roadside, residential, and background locations in Ankara, Turkey: Temporal and spatial variations and sources.” Journal of the Air and Waste Management Association, 63(10), 1148-1162, 2013.
16. A. Muezzinoglu, M. Odabasi, L. Onat. “Volatile organic compounds in the air of Izmir, Turkey”. Atmospheric Environment, 35(4), 753-760, 2001.
17. S. Yurdakul, M. Civan, Ö. Kuntasal, G. Doğan, H. Pekey, G. Tuncel. “Temporal variations of VOC concentrations in Bursa atmosphere.” Atmospheric Pollution Research, 9(2), 189-206, 2018.
18. S. Yurdakul, M. Civan, G. Tuncel. “Volatile organic compounds in suburban Ankara atmosphere, Turkey: sources and variability.” Atmospheric Research, 120, 298-311, 2013.
19. Z. Bozkurt, G. Küçükaçıl, N. Polat, Ö. Özden, T.D. Üzmez, E. Gaga,.“Düzce İlinde Bazı İnorganikVe Uçucu Organik Bileşik Konsantrasyonlarının Mevsimsel Ve Alansal Dağılımlarının Belirlenmesi”, 6.Ulusal Hava Kirliliği ve Kontrolü Sempozyumu, 7-9 Ekim 2015, İzmir.
20. A. S. Prévôt, J. Dommen, M. Bäumle. “Influence of road traffic on volatile organic compound concentrations in and above a deep Alpine valley.” Atmospheric Environment, 34(27), 4719-4726, 2000.
21. G. A. Pilidis, S. P. Karakitsios, P. A. Kassomenos. “BTX measurements in a medium-sized European city.” Atmospheric Environment, 39(33), 6051-6065, 2015.
22. L. P. Cruz, D. F. Santos, I. F. dos Santos, Í. V. Gomes, A. V. Santos, K. S. Souza. “Exploratory analysis of the atmospheric levels of BTEX, criteria air pollutants and meteorological parameters in a tropical urban area in Northeastern Brazil.” Microchemical Journal, 152, 104265, 2020.
23. V. T. Q. Truc, N.T.K. Oanh. “Roadside BTEX and other gaseous air pollutants in relation to emission sources.” Atmospheric Environment, 41(36), 7685-7697, 2007.
24. C. J. Cai, F. H. Geng, X. X. Tie, Q. Yu, L. Peng, G. Q. Zhou. “Characteristics of ambient volatile organic compounds (VOCs) measured in Shanghai, China.” Sensors, 10(8), 7843-7862, 2010.
25. S. Mentese, N. A. Mirici, T. Elbir, G. T. Tuygun, C. Bakar, M. T. Otkun, S. Oymak. “A comprehensive assessment of ambient air quality in Çanakkale city: emission inventory, air quality monitoring, source apportionment, and respiratory health indicators.” Atmospheric Pollution Research, 11(12), 2282-2296, 2020.
26. S. Mentese, B. Akca, “Hot-spot summertime levels and potential sources of volatile organic compounds (VOC) on roads around Çanakkale and Kilitbahir harbors across Dardanelles strait.” Atmospheric Pollution Research, 11(12), 2297-2307, 2020.
27. Çevre Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı. Hava Kalitesi Değerlendirme ve Yönetimi Yönetmeliği, 2008. RG:06.06.2008-26898.
28. M. Aydın, “Uçucu Organik Bileşik (UOB) Kompozisyonun Gelibolu’da Belirlenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022.
29. TÜİK, (2021). “Türkiye İstatistik Kurumu”, https://www.tuik.gov.tr/ Erişim Tarihi: 26.12.2021.
30. Gelibolu Belediyesi, (2020), “Gelibolu’nun Tarihçesi.” Erişim: 09.11.2021. http://www.gelibolu.bel.tr/bpi.asp?caid=96&cid=283 US EPA, Compendium Method TO-17, “Determination of Volatile Organic Compounds in Ambient Air Using Active Sampling Onto Sorbent Tubes”, 1997.
31. ISO 16017-2:2003, Indoor, ambient and workplace air — Sampling and analysis of volatile organic compounds by sorbent tube/thermal desorption/capillary gas chromatography — Part 2: Diffusive samplingISO 16000-6, Indoor air — Part 5: Sampling strategy for volatile organic compounds (VOCs) ISO, Geneva, 2003.
32. S. Menteşe, B. Baş. “A Year - Round Monitoring of Ambient Volatile Organic Compounds Across Dardanelles Strait”, Journal of Chemical Metrology, 14(2), 177-189, 2020.
33. D. J. Jacob, J. A. Logan, P. P. Murti. “Effect of rising Asian emissions on surface ozone in the United States”, Geophysical Research Letters, 26(14): 2175-8, 1999.
34. N. Altınkum. “Meteorolojik parametrelerin atmosferik uçucu organik bileşikleri üzerine etkisinin yapay sinir ağları ile modellenmesi”. YTÜ Davutpaşa Kampüsü Örneği.” YTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul, 2013.
35. İ. Çiçek, N. Türkoğlu, G. Gürgen. “Ankara’da hava kirliliğinin istatistiksel analizi”. Fırat Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 14(2), 1-18, 2004.
36. S. Mentese. “Bina içi hava kalitesinin belirlenmesi ve kaynaklarının tespiti”, (Doktora tezi), Hacettepe Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Anabilim Dalı, Ankara, s.456, 2009.
37. A. Yakın, R. Behçet. “Van ili trafik kaynaklı hava kirleticilerinin emisyon envanteri”. Journal of the Institute of Science and Technology, 9(3), 1567-1573, 2019.
38. S. Demir. “İstanbul atmosferinde uçucu organik bileşik kirliliğinin kaynaklarının belirlenmesi: YTÜ Davutpaşa Kampüsü örneği” Doktora tezi, YTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011.