Spatial distribution of health risks associated with PM2.5 in turkey and iran using satellite and ground observations

Sanayileşmenin hava kirliliği üzerindeki olumsuz etkisi her geçen gün etkisini göstermektedir. Son yıllarda, hükumetler için sanayileşmenin ve nüfus yoğunluğunun çok yüksek seviyede olduğu şehirlerde, bu konun araştırılması ve sağlık etkilerinin maliyetinin tahmini daha büyük bir önem kazanmıştır. Daha sonrasında bu araştırmaların sonuçları hükumetlerin hava kirliliğini ve hava kirliğinin insan sağlığına olan etkilerinin azaltılması için yeni mevzuatlar geliştirmesine ve standart değerlerin azaltılmasına yardımcı olmaktadır. New York, Paris, Londra, Seul gibi şehirleri bu uygulamaların başarılı örnekleri arasında gösterebiliriz. İran ve Türkiye'de neredeyse birbirine eş yaklaşık 80 milyonluk nüfusa sahip ülkelerdir. Genellikle bu tür büyük nüfuslar, enerji üretiminde yüksek bir talep oluşturmaktadır. Buna en iyi örneği 2017 senesinin kış aylarının bazı günlerde İran'ın doğal gaz tüketiminin Avrupa Birliği ülkelerinin toplam tüketim seviyesine ulaşması olarak gösterebiliriz. Diğer taraftan, Türkiye'de günlük benzin tüketimi 68 milyon litreyken İran için bu sayı günlük 100 milyon litre seviyesinde seyretmektedir. Aynı zamanda, iklim değişikliği her iki ülke için ciddi bir endişe kaynağı olup, bu bölgedeki çöl tozu olaylarının ana nedenleri arasında gösterilmektedir. Dış ortam havasındaki partiküler madde 2016 yılında 4,1 milyon insanın erken ölümüne sebep olan altıncı yüksek küresel hastalık risk faktörüdür. Bu nedenden partiküler maddelerin insan sağlığı ve çevre üzerindeki etkileri kamu politikalarının geliştirilmesinde kilit rol oynamaktadır. Hava kirliliğinin eğilimini gözlemlemek, analiz etmek ve anlamak için yer ölçüm verilerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada son zamanlarda yayımlanan, Türkiye ve İran için 2016 yılı ülke çapındaki yer ölçüm istasyonlarından elde edilen PM2. 5 verilerini kullanılmıştır. Her iki ülkedeki nüfus dağılımının genişliği ve gerekli olan yer ölçüm istasyonu sayısının çok fazla olması nedeniyle, bu çalışmada uzaktan algılama verileri de kullanılmıştır. Uzaktan algılama ile partikül madde konsantrasyonlarının belirlenmesi hala gelişme aşmasındadır. Enstrümanlar partiküler maddeyi doğrudan ölçmek yerine Aerosol Optik Derinliği parametresini ölçmektedir. Uygun modeller yardımı ile AOD PM'ye dönüştürülmektedir. Bu çalışmada V4. GL.02 uydu verileri kullanılmıştır. İran'da, PM2.5'nin antropolojik kaynaklarını gizleyebilecek çok sayıda toz olayı olduğu için, toz ve deniz tuzunun çıkarılmış versiyonunu kullanılmıştır. Bununla birlikte, toz ve deniz tuzunun dahil edilmiş versiyonu da her iki ülkedeki toplam PM2.5'i karşılaştırmak için kullanılmıştır. Türkiye'deki yer ölçümlerinin analizi, mevcut 42 PM2. 5 istasyonundan 41 istasyonun WHO yönergelerinin üzerinde konsantrasyonlara sahip olduğunu gösterirken, istasyonların 45 %'in Avrupa Çevre Ajansının standartlarını karşılamadığı gözlemlendi. Edirne Keşan, Sakarya Hendek ve Erzurum Taşhan istasyonlarında yıllık ortalamalar 50 g/m3'ten fazla olarak WHO yönergelerine göre 5 kat daha fazla PM2. 5 konsantrasyonları gözlemlendi. Her iki ülkedeki, Ankara, İstanbul, Tahran, İsfahan, Meşhed gibi yüksek nüfuslu şehirlerin trafik ve iç enerji tüketimi nedeniyle yoğunlaşmış PM2. 5 konsantrasyonuna sahip oldukları gözlemlenmiştir. Bununla beraber, Türkiye'nin kuzeydoğusundaki Iğdır ya da İran'ın güneydoğusundaki Zabol ve Huzistan eyaletlerinde, nüfus kalabalık olamamasına rağmen yüksek konsantrasyonlar gözlemlendi. Huzistan ve Zabol'daki yüksek PM2. 5 profilinin esas nedenin her iki şehirdeki toz olaylarıdır. Ayrıca, İran'ın güneybatısında, çoğunlukla antropolojik PM2. 5 emisyonlarının ana sorumlusu olan petrol rafinerilerinin varlığı da bu yüksek emisyon konsantrasyonun nedenleri arasında gösterilebilir. Bu çalışmada, 2016 senesi için İran ve Türkiye de PM2. 5 ve PM10 maruziyetinin sağlık etkileri hesaplanmıştır. Bu hesaplar üç metodoloji kullanılarak hesaplanabilir. İlk metodoloji yüzlerce küresel araştırmaya dayanan sistematik gözden geçirme ve meta-analize yönelik maruz kalma-tepki fonksiyonu kullanır. İkinci yöntem olan, AirQ+, WHO tarafından geliştirilen bir yazılım olup, dış saha PM'nin kısa ve uzun vadeli olumsuz sağlık etkilerini tahmin etmek için kullanılmaktadır. AirQ+, yaşam tabloları tekniğini kullanır ve kohort çalışmalarından kaynaklanan risk tahminleri üzerinde durur. Bu tezde kullanılan üçüncü yöntem ise, ABD'de yapılan bir çalışmada konsantrasyon-tepki fonksiyonlarını ve PM2. 5 ile ilişkili ölüm oranını hesaplamak için maruz kalma-doz fonksiyonlarını kullanılmaktır. PM2. 5 için yer ölçümleri ve uydu verileri arasındaki korelasyon araştırıldı. Genel olarak, bu çalışmada kullanılan uydu verilerinde toz ve deniz tuzu dahil edilmemesi ve yer istasyonların sadece bir noktada ölçüm yapması sebebiyle korelasyonun düşük olduğu gözlemlendi. Bu sebepten, toz ve deniz tuzu içeren PM2. 5 verileri ile kıyaslandığında korelasyonlarda iyileşme gözlendi. Bu çalışmada, Avrupa Komisyonu tarafından hazırlanmış çok yüksek çözünürlüklü bir nüfus veri seti kullanıldı. Bu veri seti çözünürlüğü 1000x 1000 m'ye düşürülerek PM uydu verileri ile uyumlu bir çözünülürlüğe getirildi. PM2. 5 ile ilişkilendirilebilir ölüm oranını tahmin etmek için, İran ve Türkiye için belirli nedenlere bağlı ölüm oranlarını belirtilerek üç farklı neden hesaplanmıştır. Öncelikle, üç farklı neden için taban seviye ölüm oranı hesaplanmıştır. (2016 yılında Türkiye ve İran için tüm nedenler, iskemik kalp hastalığı ve akciğer kanseri). 2009 yılında ABD'de en çok alıntı yapılan çalışmalardan elde edilen her bir ölüm nedenin, üst ve alt sınırları için konsantrasyon-tepki faktörü belirlendi. Uydudan ve yer ölçümleri, nüfus, konsantrasyon-tepki faktörü ve taban seviye ölüm oranı gibi tüm veriler elde edilerek, çoğunlukla doz-cevap ve konsantrasyon-tepki tahminlerinde kullanılan fonksiyon için girdi olarak kullanılmıştır. Hesaplamalar Excel ve Google Earth Pro'nun yanında ArcGIS mekansal analiz araçlarıyla yapıldı. PM2.5'e atfedilen ölüm oranı her iki bölge ve her iki ülke için hesaplandı. 2016 senesinde Türkiye'de PM2. 5 kaynaklı en yüksek ölüm oranlarına sahip illerin sıralaması 6297 ölümle İstanbul, 3636 ölümle Ankara, 2254 ölümle İzmir, 1930 ölümle Bursa, 1131 ölümle Mersin ve 1116 ölümle Konya şeklinde belirlendi. Aynı yılda İran'da ise PM2. 5 kaynaklı en yüksek ölüm oranlarına sahip illerin sıralaması 6724 ölümle Tahran, 2587 ölümle Doğu Azerbaycan, 2456 ölümle Alborz, 2325 ölümle Huzestan, 2322 ölümle Mazandaran ve 2250 ölümle Gilan şeklinde belirlendi. Sonuç olarak, 2016 yılında antropolojik kaynaklı PM2.5'dan dolayı Türkiye'de 36967 kişi, İran'da ise 34491 erken ölüm hesaplandı. Buna rağmen, bu sayıların zemin ölçümünden elde edilen PM2. 5 konsantrasyonu verileri dahil edilince önemli şekilde arttığı gözlemlenmiştir. PM2.5' için zemin gözlemlerine de dayanan sonuçlar dahil edildiğinde, Türkiye'de İstanbul'da 10529 ölüm, Ankara'da 4094 ölüm, Bursa'da 2570 ölüm ve Erzurum'da 1233 ölüm olayı olmuştur. İran için ise 12383 ölümle Tahran, 5376 ile Razavi Horasan, 4990 ölümle Huzestan ve 4601 ölümle İsfahan en riskli şehirler olarak gösterilebilir. Bu tez çalışmasında ölüm oranına katkıda bulunan bir diğer faktör ise iskemik kalp hastalığıydı. İskemik kalp hastalığı için kullanılan spesifik konsantrasyon-tepki faktörlerini ve onun alt ve üst sınır ölüm oranlarının tahmini, yer ölçüm istasyonlarından ve uydudan alınan PM2. 5 konsantrasyon verileri ile belirlendi. Uydudan alınan verilere göre, PM2. 5 konsantrasyonun neden olduğu iskemik kap hastalıklıları sonucunda Türkiye'de 5200 ölümle İstanbul, 2893 ile Ankara, 2893 ölümle İzmir en çok risk altında olan illerdir. İran'da iskemik kalp hastalığının neden olduğu toplam 5541 ölüm olayından, 2056 ölüm Doğu Azerbaycan'da, 2003 ölüm ise Alborz'da gözlenmiştir. Ölçülen PM2. 5 seviyesinde olduğu gibi, toz ve deniz tuzu da dahil olmak üzere, konsantrasyonlar daha yüksektir ve bu nedenle tahmini ölüm oranı artmıştır. Türkiye'de 14165 ölümle İstanbul, 5416 ölümle Ankara, 3433 ölümle Bursa ve 1257 ölüm ile Erzurum en çok ölüm olayının gözlemlendiği illerdir. İran'da 12383 ölümle Tahran, 5376 ölümle Razavi Horasan ve 1483 ölümle Huzestan en riskli il olarak tahmin ediliyor. Toplamda, İran'da PM2.5'in sebep olduğu iskemik kalp hastalıkları nedeniyle 2817 ölüm olayı uydudan türetilen PM2. 5 verileri ile hesaplanmıştır. Türkiye'de toplam 30240 ölüm, PM2.5'e atfedilen iskemik kalp hastalığından kaynaklanmaktadır. Yer ölçümleri kullanılarak, Türkiye'de tahmin edilen 25525 ölüm ve İran'da 3866 ölüm hesaplanmıştır. Yer ölçümlerine dayalı hesaplama, sadece 2016 yılında PM2.5'in ölçüldüğü illere katkıda bulunmaktadır. İncelenen üçüncü sağlık sorunu akciğer kanseridir. Dünya Sağlık Örgütü tarafından rapor edilen ölüm oranlarına göre Türkiye'de İran'la kıyaslamada çok yüksek ölüm oranı gözlemlenmiştir. Bu durum başlangıç ölüm oranını ve iki ülkenin farklılık tahminini etkilemiştir. PM2.5'den kaynaklanan akciğer kanserinden dolayı Türkiye'de toplam 5591 ölüm ve İran'da 669 ölüm, uydudan alınan PM2. 5 verileri kullanılarak tahmin edilmiştir. Buna rağmen, zemin ölçümleri kullanıldıkta ise toplam ölüm sayısı Türkiye'de 5883 İran'da ise 776 seviyesine kadar değişmektedir. Üçüncü metotla hesaplanılan ölüm oranı State of Global Air tarafından raporlanan verilerle benzerdir. Buna rağmen, Türkiye için hesaplanan sonuçlar küresel sonuçlardan daha yüksektir. Sonuç olarak, her iki ülke için risk dağıtım haritaları hazırlandı. Haritalar Türkiye için Aksaray, Ankara, Konya ve Kırşehir'in yüksek risk altında olduğunu, ve İzmir, Iğdır, Mardin, Batman ve Bursa'nın da bunlara yakın değer aldığını gösterdi. İran'da, kuzeybatıdaki Batı Azerbaycan'dan, ülkenin kuzey-merkezinde Tahran'a kadar, çok yüksek riskli bölgeler gözlemlendi. İran'ın güneyinde, Huzeitan eyaletinin yüksek risk değerine sahip olduğu gözlenmiştir.