Zürih Havalimanı'nda Yapılan Ölçümler, Havaya Karışan Ultra İnce Parçacık ve Yağ Kalıntılarını Ortaya Çıkardı!

Uçaklar kalkış ve iniş sırasında ultra ince aerosol parçacıkları yayar. Paul Scherrer Enstitüsünden (PSI) araştırmacıların Zürih Havalimanı çevresinde yaptığı ölçümlerin gösterdiği üzere, bu parçacıkların bazıları makine yağı da içeriyor. Düşük kükürtlü yakıtlar bu sorunun çözümü olabilir.

Araştırmacılar, 2022 kışı ve 2024 yazında Zürih Havalimanı'nı çevreleyen bölgede hava kalitesi ölçümleri gerçekleştirdiler. Her biri birkaç hafta süren bu iki ölçüm serisinde ekip, havalimanının en yoğun pisti olan 28 numaralı pistin yaklaşık 1 kilometre rüzgaraltı yönündeki havadaki parçacıklı maddeleri yakalamak için özel ekipmanlar kullandı. Daha sonra, parçacık boyutu ve kimyasal bileşimi belirlemek için spektrometreler kullanarak bu maddeleri neredeyse gerçek zamanlı olarak, yani yakalandıktan hemen sonra analiz ettiler.

Bu yaklaşım, gün boyunca veri toplayıp daha sonra ölçüm yapan önceki çalışmalara kıyasla önemli bir avantaja sahiptir. Değişen rüzgar yönlerinin veya mevcut uçak yaklaşma düzenlerinin etkisini anında ortaya çıkarabiliyor. Böylece kirlilik kaynaklarının haritası daha kesin bir şekilde çıkarılabiliyor. Bulgular, Environmental Science & Technology dergisinde yayımlandı.

Ölçümler, Amsterdam ve Frankfurt gibi diğer birçok Avrupa havalimanından zaten elde edilmiş olan bulguları doğruluyor. Uçaklar özellikle kalkış ve iniş sırasında motorlarından 100 nanometrenin altında boyutlara sahip ultra ince parçacıklar (İng: "ultrafine particles") yayıyor. Bunlar, türbinlerde yakıtın yanması ve egzoz gazının sonradan soğuması sırasında üretilen katı kurum ile uçucu sülfat parçacıklarının bir karışımıdır. Araştırmacılar, havada santimetreküp başına 300.000'e kadar ultra ince parçacık tespit ettiler. Bu değer, havalimanında uçakların çalışmadığı gece saatlerindeki normal arka plan seviyesinin 10 katından daha fazladır.

Şehirlerdeki tipik ultra ince parçacık ölçümleri, santimetreküp hava başına yaklaşık 5.000 ila 40.000 parçacık arasında değişir ve bu havalimanında ölçülen değerlerden oldukça düşüktür. Ancak şehir havası, 2,5 ve 10 mikrometre altındaki daha iri parçacıklı madde kategorilerinden daha büyük bir oran içerir. PSI Enerji ve Çevre Bilimleri Merkezinden çalışma yazarı Sarah Tinorua durumu şöyle özetledi:

Dolayısıyla parçacık kütlesi açısından bakıldığında, havalimanındaki parçacıklı madde kirliliği, kirliliğin temel olarak karayolu trafiğinden, ısıtma sistemlerinden ve sanayiden kaynaklandığı şehir merkezlerine kıyasla daha düşüktür. Ancak havalimanındaki parçacık sayısı belirgin bir şekilde daha yüksektir.

Bu durum insan sağlığı açısından büyük önem taşıyor. Çünkü daha küçük parçacıklar solunduğunda akciğerlerin ince dallarına kadar daha derinlemesine nüfuz edebiliyor. Bu nedenle, havalimanı çalışanları ve yakın çevrede oturan sakinler için bu ayrım oldukça önemlidir.

Her Uçak Yeni Bir Parçacık Dalgası Getiriyor

Araştırmacılar, havalimanında bu yüksek ultra ince parçacık konsantrasyonunu görmeyi az çok bekliyorlardı. Ancak çalışmalarındaki asıl yenilik, bu parçacıklara yapışan makine yağını da ilk kez tespit etmiş olmalarıdır. Yine PSI Enerji ve Çevre Bilimleri Merkezinden çalışma yürütücüsü Benjamin Brem şunları ekledi:

Frankfurt Havalimanı'nda yapılan daha önceki bir çalışmada, parçacıklı maddeler içinde makine yağı zaten bulunmuştu. Ancak o çalışmada parçacıklar toplanıyor ve günlük ortalama değerler belirleniyordu. Biz ise makine yağı ölçümlerini gerçek zamanlı olarak, yani bir uçak uçup gittikten hemen sonra kaydettik.

Bir uçak, ölçüm istasyonunun üzerinden yaklaşık 80 ila 100 metre yükseklikte her uçtuğunda, araştırmacılar ultra ince parçacık konsantrasyonunda keskin bir artış kaydettiler. Araştırmacıların açıklamasına göre bunun nedeni, türbin egzoz gazlarının uçağın kanatları arkasındaki aşağı yönlü hava akımı tarafından yere doğru itilmesi ve doğrudan yakalama cihazlarının hunisine girmesidir.

Yalnızca 300 metrenin üzerindeki irtifalarda bu tür pik değerler artık tespit edilememektedir. Çünkü parçacıklar rüzgara bağlı olarak havada hızla dağılır ve zemin seviyesindeki havayla daha fazla bir madde alışverişi gerçekleşmez.

Rüzgarın da önemli bir etken olduğu kanıtlandı. Parçacık yoğunluğundaki pik değerleri, kalkışlara kıyasla inişler sırasında daha belirgindi. Kalkışlar sırasındaki keskin artışlar, yalnızca rüzgarın ultra ince parçacık bulutunu pistten ölçüm istasyonuna doğru üflediği durumlarda meydana geldi. Ayrıca kuvvetli rüzgarlarda yapılan ölçümlerde ince parçacık sayıları daha yüksek çıkarken; hafif rüzgarlarda parçacıklar zamanla daha kolay kümelenerek daha büyük öbekler oluşturma eğilimindeydi.

Uçakların öncelikle ultra ince parçacıklar yayması, sıcak gaz türbinlerinde yakıtın diğer motor türlerine kıyasla nispeten tam yanmasından kaynaklanır. Ancak uçak motorları yüksek irtifa uçuşları için optimize edilmiştir. Bu durum, kalkış ve iniş sırasında yerdeki yanmanın daha eksik olduğu ve sonuç olarak daha fazla parçacıklı madde ürettiği anlamına gelir.

Görünüşe göre bazı motorlar, yarı uçucu organik bir bileşik olan makine yağı kalıntılarını da egzoza karışarak dışarı salıyor. Ölçülen değerler açıkça havalimanının etkisine ve yüksek parçacık konsantrasyonlarına bağlanabiliyor. Uzmanlar, bu tür yağlayıcı maddelerin akciğerlerin derinliklerine kadar solunmasının olası sağlık etkilerinin henüz tam olarak araştırılmadığını belirtiyor. Yine de önlem olarak, bu tür emisyonların mümkün olduğunca ortadan kaldırılması son derece önemlidir.

Doğrudan motorlarda yapılan daha önceki ölçümler, makine yağı emisyonlarının tüm uçak tiplerinde meydana gelmediğini göstermişti. Bu nedenle, bu durumun ortaya çıkması motorun tasarımına veya bakım durumuna bağlı olabilir.

Alınabilecek Önlemler Şimdiden Test Ediliyor

İsviçre Federal Sivil Havacılık Ofisi sonuçlara büyük ilgi gösterdi. Özellikle makine yağından kaynaklanan emisyonları azaltmaya yönelik potansiyel önlemleri incelemek üzere uluslararası çalışma gruplarında görüşmeler şimdiden başladı. Ofis yıllardır ultra ince kurum ve makul emisyon sınırları üzerine araştırmaları teşvik ediyor ve finanse ediyor.

Araştırmacılara göre, düşük kükürtlü kerosenin (uçak yakıtı) kullanıma sunulması da açık bir çözüm olacaktır. Bir yakıtın kükürt içeriği ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla parçacıklı madde üretilir. Özellikle uçucu kirleticiler büyük ölçüde kükürt bileşiklerinden kaynaklanmaktadır. Kerosen, ulaşımda kullanılan ve şu anda katı sınırlamaların bulunmadığı az sayıdaki yakıttan biridir.

Kalkıştan önce uçakları taksi yolundan piste taşımak veya inişten sonra kapıya çekmek için elektrikli çekiciler kullanmak da makul bir seçenektir. Bu durum, eksik yanmaya maruz kalan kerosen miktarını önemli ölçüde azaltacaktır.

Zürih Havalimanı, parçacıklı madde emisyonlarını mümkün olduğunca azaltmak için çeşitli önlemleri halihazırda uygulamaya koymuş durumda. Örneğin, motorlar kapatıldıktan sonra elektrik üretmek için uçağın yardımcı güç ünitelerinin çalıştırılması yasaklanmıştır. Bunun yerine, uçaklar kapıda sağlanan havalimanı güç kaynağını kullanmak zorundadır.

Araştırmacılar, uzun vadede sürdürülebilir havacılık yakıtı (İng: "sustainable aviation fuel") adı verilen sentetik kerosen kullanımının artmasının da yardımcı olabileceğini belirtiyor. Bu yakıtın nasıl verimli ve çevre dostu bir şekilde üretilebileceği, yıllardır PSI'da aktif bir araştırma konusu olmuştur. Sürdürülebilir havacılık yakıtının parçacıklı madde açısından fosil kerosine kıyasla en büyük avantajı, hiç kükürt içermemesi ve daha az istenmeyen kurum öncülüne sahip olmasıdır. Sonuç olarak bu yakıt daha temiz yanarak daha az kurum ve daha az parçacıklı madde bileşeni üretir.