Uçaklardan kaynaklanan kirletici gazlar ve partiküller CO2, O3 ve CH4 gibi bazı gazların konsantrasyonunu değiştirmektedir. Dünya Meteoroloji Örgütü (WMO-World Meteorological Organisation) bu olayın iklimin değişmesine neden olduğunu ve global ısınmayı arttıdığını bildirmiştir. Su buharı ve egzoz zerrelerinden oluşan konsantre izler, sirüs bulutların artmasına neden olmaktadır. Bulutlar gündüzleri güneş ışığını yansıtarak hava sıcaklığını düşürmektedir. Geceleri de dünyanın sıcak havasının uzaya kaçmasını engellemekte ve gecelerin daha ılık geçmesine neden olmaktadır.
WMO ve Birleşmiş Milletler Çevre Programı (UNEP-United Nations Environment Programme) tarafından 1988 yılında oluşturulan Hükümet İçi İklim Değişikliği Heyeti (IPCC-Intergovernmental Panel on Climate Change), Uluslararası Sivil Havacılık Örgütü'nün (ICAO-International Civil Aviation Organisation) isteği üzerine Montreal Protokolü'nün Bilimsel Görüş Heyetiyle birlikte bir rapor hazırlamıştır. Bu çalışma, dünya havacılığın hızlı gelişmesinin altını çizmiş ve 1960 yılından beri yılda havacılık sektöründe % 9 oranında bir gelişme olduğunu göstermiştir. Bu gelişmenin dünya yıllık ürün brütünün (Gross Domestic Product-GDP) gelişme oranının 2.4 katından fazla olduğu belirtilmiştir. Bunun yanında havayolu ile seyahat talebinin 2015 yılına kadar % 5 oranında artış göstereceği tahmin edilmektedir. Bu durum hava alanlarındaki kapasitesinin büyümesine, uçuş seferlerindeki artışa, hava sahalarının yoğunlaşmasına ve daha fazla kirletici emisyonuna sebep olacaktır [3, 4].

Hava kirliliği; katı, sıvı ve gaz halindeki kirletici maddelerin insan sağlığına, bitkilere, yapı malzemelerine ve ekolojik dengeye zararlı etkiler oluşturacak konsantrasyonda ve sürede atmosferde bulunmasıdır. Söz konusu hava kirleticileri gaz (SO2, NOx, HC (hidrokarbon), CO) ve partikül (toz, duman, metalik duman (füme), uçucu kül, mist, aeresoller) halindeki kirleticiler olmak üzere genel olarak iki alt grupta toplanmaktadır. Bunun dışında ozon (O3) ve PAN (peroksi asetil nitrat) ve PBN (peroksibenzol nitrat) gibi fotokimyasal oksidantlar da sekonder hava kirleticileri olarak tanımlanmaktadır [5].

Hava kirliliğinin etkileri; küresel (global) boyutta, bölgesel ölçekte ve lokal ölçekte olmak üzere genel olarak üç kategoride incelenmektedir. Örneğin yeryüzünün tümünü etkileyen sera etkisi (greenhouse effect) ve ozon tabakasının incelmesi gibi olaylar küresel boyuttaki etkilerdir. Dünyadaki belirli bölgelere tesir eden asit yağmurları, hava kirlililiğinin bölgesel ölçekteki etkilerindendir.
Hava kirliliğinin lokal ölçekteki etkileri ise yerleşim ve sanayi bölgelerinde görülen hava kirliliği şeklindedir. Sera etkisi ve küresel ısınma gibi global boyuttaki etkiler, yeryüzününün tümüne tesir etmekte olup çok şiddetli kasırgalar, yağışlar, seller, kar fırtınaları, buzulların erimesi ve aşırı kuraklık gibi farklı ekstrem meteorolojik olayların meydana gelmesine neden olmaktadır [5].

Hava kirleticilerin kaynakları, doğal kaynaklar ve antropojenik (insan faaliyetleri sonucunda meydana gelen) kaynaklar olmak üzere iki sınıfta ele alınmaktadır. Hava kirleticilerinin doğal kaynakları; volkanik patlamalar (SO2, H2S (hidrojen sülfür) ve CH4 (metan) emisyonu), orman yangınları (duman, yanmamış HC, CO, NOx, partiküler madde emisyonu (PM) ve kül), toz fırtınaları (partiküler madde emisyonu), okyanuslar ve denizler (su yüzeyinden tuz partikülleri halinde verilen aeresoller) ve bitkiler ve ağaçlar (HC emisyonu) olarak gösterilebilir. Antropojenik kaynaklar ise kendi içinde sabit kaynaklar ve hareketli kaynaklar olmak üzere iki alt gruba ayrılmaktadır.
Uçaklar, motorlu taşıtlar, demiryolları ve gemiler antropojenik kaynakların hareketli kaynaklar grubuna dahil olmaktadır. Termik santraller, endüstriyel prosesler (özellikle demir-çelik, çimento ve kağıt sanayi) ve katı atık yakma tesisleri gibi kirletici kaynakları ise sabit kaynaklar içerisindedir. Genel olarak doğal kaynaklardan meydana gelen kirletici emisyonları, antropojenik kaynaklara göre çok daha fazla olsa da antropojenik kaynaklardan çıkan kirleticiler küçük ölçeklerde konsantre olduklarından ve atmosferden bertaraf edilmelerinde yeterli süre bulunmadığından ciddi zararlı etkileri görülmektedir [5].

Yer seviyesinde fotokimyasal bir oksitleyici olarak oluşan zararlı ozonun aksine (troposferik ozon), yer yüzeyinden 25-40 km yukarıdaki stratosferik ozon, güneşten gelen kısa dalga boylu morötesi (UV) radyasyonunu absorbe eden ve engelleyen doğal bir filtre görevi yapmaktadır. Ozon, stratosferde moleküler oksijenden oluşma ve morötesi radyasyonla bozunma işlemleri arasında bir denge içinde bulunmaktadır. Hidrojen, azot ve klor oksitler gibi reaktif kimyasalların stratosferde bulunması, ozonun bozunmasına sebep olmaktadır. Bu durum, söz konusu dengeyi bozarak ozon miktarında net bir azalmaya neden olmaktadır. Bu kimyasallar stratosferden uzaklaştırılmadan önce birçok bozunma reaksiyonuna girmektedirler [6].

Uçaklardan çıkan çeşitli emisyon gazlarının ozon tabakasındaki etkilerini belirlemek amacıyla troposferin üst kısmında ve stratosferin 9 ve 13'üncü kilometrelerinde uçan subsonik uçaklar ve stratosferin 17 ile 20’inci kilometrelerinde uçan süpersonik uçaklar üzerinde araştırmalar yapılmıştır. IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change-Hükümet İçi İklim Değişikliği Heyeti) nin raporuna göre, troposferin üst kısımlarında ve stratosferin alt kısımlarındaki azot oksit (NOx) emisyonlarının ozonu arttırması ve metan gazını azaltmasına karşılık daha yüksek seviyelerdeki azot oksit emisyonlarındaki artışın stratosferik ozon tabakasını yok etmesi beklenmekte ve ozon gazının habercisi olan azot oksit gazlarının yükseklik arttıkça çoğaldığı ifade edilmektedir. Uçakların neden olduğu ozondaki değişiklik, azot oksit gazlarının serbest bırakıldığı yüksekliğe bağlı olup troposferdeki bölgesel ölçekteki değişikliklere ve stratosferdeki global ölçekteki değişikliklere göre farklılık göstermektedir [4].

Özellikle stratosferdeki ozon kimyası tamamen farklılık göstermektedir. Bu tabakadaki NOx emisyolarının neden olduğu katalitik reaksiyonlar neticesinde koruyucu ozon tabakası tahrip edilmektedir. Bu olay da güneşten gelen tehlikeli UV radyasyonunun Dünya yüzeyine daha fazla ulaşmasına sebep olmaktadır. Stratosferik ozon tabakasındaki incelme neticesinde gelecek yıllarda deri kanseri vakalarında artış olacağı tahmin edilmektedir [7].

Söz konusu zincir reaksiyonlarına ait detaylar için Ref. [8]’e bakılması tavsiye edilmektedir.

Araştırmalar, teknolojinin gelişmesine rağmen hava trafiğindeki hızlı yükselişin kirliliği de giderek arttırdığını göstermektedir. Uçak motorlarından çıkan zehirli gazlar çevre ve insan sağlığı üzerinde olumsuz etkilere neden olmaktadır. Yolcu uçakları Jet A1 olarak adlandırılan gaz yağının bir türevini kullanmaktadır. Dünya yakıt tüketiminin % 5-6'sı yolcu uçakları tarafından gerçekleştirilmektedir. Yeni yolcu uçaklarında 100 kilometre mesafede yolcu başına ortalama 3-3.5 litre yakıt harcanmaktadır. Eski uçaklarda ise bu oran 12 litreye yükselmektedir [9].

1 kg Jet A1 yakıtının tam olarak yanması ile yaklaşık 3.16 kg karbondioksit (CO2) ve 1.25 kg su buharı (H2O) emisyonu meydana gelmektedir. Kükürt dioksit (SO2) emisyonları ise yakıttaki kükürt içeriğine bağlı olarak değişmektedir. Şekil 1’de ulaştırma sektöründeki tüm yakıt tüketimi içerisinde uçakların sahip olduğu yakıt tüketim payı gösterilmiştir [10].

Uçucu organik bileşiklerin (VOC), karbon monoksit (CO) ve partiküler maddelerin emisyonları ise tam olmayan yanma sonucu gerçekleşmekte ve esas olarak iniş ve kalkışlarda (Landing and Take-off, LTO) ortaya çıkmaktadır. Uluslararası Sivil Havacılık Örgütü (ICAO-International Civil Aviation Organisation) tarafından tanımlanan LTO çevrimi esnasında uçaklardan çok sayıda kirletici emisyonu (NOx, CO, HC, SO2, PM ve diğer toksik maddeler) meydana gelmektedir. Şekil 2’de ICAO tarafından tanımlanan LTO çevrimi gösterilmiştir [11].

Tablo 1’de ise LTO çevrimi, yüzdesel motor kapasitesine ve harcanan zamana bağlı olarak verilmiştir [12]. Azot oksit (NOx) emisyonları ise sıcaklık gibi motor karakteristiklerine bağlı olup hem iniş ve kalkış (LTO cycle) hem de uçuş esnasında meydana gelmektedir. Sera etkisi (greenhouse effect) oluşumuna neden olan esas etkenlerden birisi de hava trafiğinden kaynaklanan CO2 ve NOx emisyonlarıdır. CO2 emisyonları sera etkisi üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir. Uçaklardan kaynaklanan NOx emisyonlarının küresel ısınma üzerindeki doğrudan etkisi önemsiz kabul edilse de dolaylı etkisi dikkate alınmalıdır [13].

Uçaklardan kaynaklanan kirletici emisyonların lokal etkileri özellikle yer seviyesinde önemli olmaktadır. Hava trafiğinin bu etkileri nedeniyle şehir merkezlerinde yüksek kirletici seviyeleri tespit edilmektedir. Uçaklardan meydana gelen azot oksit (NOx) emisyonlarının 2008 yılı itibarıyla 2 katına çıkması tahmin edilmektedir. Bu nedenle Ulusal Hava Kalitesi Standartlarını (National Air Quality Standards) sağlayabilmek için hava alanlarında mutlaka hava kalitesi izleme çalışmalarının yürütülmesi gereklidir [14].

Özellikle jet uçakları, LTO çevrimi esnasında yüksek miktarda azot oksit emisyonu oluşturmaktadır. Örneğin, 1990’ların ortalarında JFK hava alanındaki bir uçağın iniş ve kalkış süresince oluşturduğu azot oksit emisyonu, bir otomobilin yaklaşık 45 km’lik seyahati boyunca ürettiği azot oksit emisyonuna eşdeğer miktarda tespit edilmiştir [15].

(Devam edecek)