Assessing long term trends of air pollutants and associated health risks imposed on residents in Bolu (Turkey) during winter

Türkiye’nin Batı Karadeniz bölgesinde kış mevsiminde toplanan PM2.5 ve PM2.5-10 örneklerinde belirlenen ağır metallerin sebep olduğu maruziyet riski değerlendirmesi

Abstract

Objective: The objective of this study was to evaluate the long term and seasonal variation of PM10 and SO2 in the the Bolu city center between 2006 and 2017 in relation to meteorological parameters and to evaluate the health risks due to metals bound to particulate matter (PM) during the winter season. Method: The Seasonal Kendall (SK) test was performed on the air quality data to find the magnitude of associated trends. In addition, seasonality of these pollutants was evaluated in conjunction with the meteorological parameters. Furthermore, daily PM samples in two different size fractions were collected between December 2014 and February 2015 and analyzed for metals by WDXRF. The generated metal concentrations were used to estimate carcinogenic and non-carcinogenic health risks imposed on the residents of the city. Results: The SK test revealed statistically significant decline in SO2 and PM10 with a rate of 1.953 and 2.932 µg/m3/year, respectively, at 5% significance level. Both of the parameters depicted very clear seasonal cycles. Performed exposure risk assessment indicated that dermal contact with PM bound metals was the main route of exposure for children, while the adults were more prone to non-carcinogenic risks from exposure through inhalation. Conclusion: Overall, children were found to be more susceptible to non-carcinogenic risks as compared to adults. The cancer risks due to As and Pb were within the acceptable limits (< 1×10-4).

Özet

Amaç: Bu çalışmanın amacı hava kalitesini belirleyen iki önemli kirletici olan PM10 ve SO2 seviyelerinin Bolu şehir merkezinde 2006 ve 2017 yılları arasındaki uzun dönem ve mevsimsel değişimlerini meteorolojik parametreleri dikkate alarak incelemek ve kış mevsiminde toplanan PM örneklerinde belirlenen metallerden kaynaklanan sağlık riskinin belirlenmesidir. Yöntem: Bolu şehir merkezinde izlenen SO2 ve PM10 seviyelerinde istatistiksel açıdan anlamlı bir azalma olup olmadığı ve azalma oranı Seasonal Kendall (SK) testi kullanılarak belirlenmiştir. Bununla birlikte bu iki kirleticinin mevsimsel değişim göstermedikleri meteorolojik parametrelerle ilişkileri dikkate alınarak incelenmiştir. Aralık 2014-Şubat 2015 tarihleri arasında iki farklı dane boyutunda toplanan PM örnekleri WDXRF cihazı kullanarak metal içeriklerinin belirlenmesi açısından analiz edilmiştir. Üretilen metal konsantrasyonları şehirde yaşayan halkın maruz kaldığı kanserojen olan ve olmayan sağlık risklerinin hesaplanmasında kullanılmıştır. Bulgular: Veri setine uygulanan SK testi ile %5 anlam seviyesinde SO2 için bu dönemde azalma oranı 1.953 µg/m3/yıl, PM10 için ise 2.932 µg/m3/yıl olarak bulunmuştur. Her iki parametre de bu dönemde çok belirgin mevsimsel değişim göstermiştir. Üretilen veri seti ile yapılan maruziyet riski değerlendirmesi ile çocuklar için cilt temasının erişkinler için ise solunumun partikül maddeye bağlı metallerin insan vücuduna geçmesinde ana yol olduğu bulunmuştur. Sonuç: Genel olarak, çocukların kanserojen olmayan risklere yetişkinlere kıyasla daha hassas oldukları belirlenmiştir. Çalışma kapsamında değerlendirilen metallerden As ve Pb için hesaplanan kanser riskinin kabul edilebilir (< 1×10-4) değerin altında olduğu saptanmıştır.

Keywords: Bolu, Partikül Madde, Kükürt Dioksit, Hava Kirliliği, Risk Değerlendirmesi