Orman Yakmalarında Güvenlik ve Temizlik Artırma Yöntemleri Üzerine Yeni Araştırma

İklim değişikliğiyle birlikte orman yangınlarının sıklığı ve şiddeti hızla artarken, bu afetlerin önlenmesi ve zararın azaltılması için etkili yöntemler üzerinde yoğun bir çalışma sürmektedir. Modern orman yangını yönetiminde hayati bir araç olarak kullanılan kontrollü yakımlar, yani reçeteli yanmalar, “yangına karşı yangın” şeklinde özetlenebilecek stratejilerden biridir. Bu yöntemle, orman tabanında biriken fazla ve kuru bitki örtüsü kontrollü şartlarda yakılarak, gelecekte çıkabilecek yıkıcı orman yangınlarının şiddeti azaltılmaya çalışılmaktadır. Ancak, reçeteli yanımların ekosistemlere sağladığı faydalar kadar, ortaya çıkan dumanın ve kimyasal yayılımların insan sağlığı üzerinde oluşturduğu riskler de göz önünde bulundurulmalıdır.

Tüm ateş türleri – ister doğal orman yangını ister kontrollü yanma – dumanında, karmaşık gazlar ve ince partikül maddeleri bulunur. Bu karışımın arasında, organik maddelerin tam yanmaması sonucu oluşan ve yüksek kanserojenik potansiyele sahip, poli-siklik aromatik hidrokarbonlar (PAH) önemli bir yer tutar. PAH bileşenlerinin insan solunum yoluyla maruz kalması durumunda, akciğer dokusunda hasar, bağışıklık sistemi baskılanması ve kanser riskinde artışa yol açtığı bilimsel çalışmalarca doğrulanmıştır. Bu durum, reçeteli yanma uygulamalarında duman kaynaklı toksik etkilerin azaltılması gerekliliğini öne çıkarır.

Stanford Üniversitesi’nin Mekanik Mühendislik Bölümü’nde postdoktor araştırmacı olan Karl Töpperwien ve ekibi, Atmospheric Pollution Research dergisinde yayınlanan öncü çalışmalarında reçeteli yanmaların sağlık risklerini minimize etmek için ateş koşullarını optimize etmenin yollarını ortaya koydu. Araştırma, yangın sırasında ortamın nem oranı, ısı çıkışı ve oksijen seviyesi gibi parametrelerin hassas şekilde kontrol edilmesiyle, PAH emisyonlarının %77’ye varan oranlarda azaltılabileceğini gösteriyor. Böylece, duman kaynaklı kanser riski potansiyel olarak yarı yarıya düşürülmüş oluyor. Töpperwien, “Ekosistemleri korurken aynı zamanda bu risklere maruz kalabilecek insan topluluklarını da koruyoruz” diyerek hem çevresel hem de toplumsal sağlığı ilgilendiren çift yönlü kazanımı vurguluyor.

Araştırmanın başarısında, disiplinler arası iş birliği etkili oldu. Stanford Mekanik Mühendisliği, Harvard T.H. Chan Halk Sağlığı Okulu’nun tıp bilimcileri, SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’ndaki fizikçiler ve Aerodyne Research Inc.’den kimya uzmanları bir araya gelerek, toksikoloji, hassas ölçümler ve yanma bilimini birleştirdi. Bu zengin işbirliği, duman içeriğindeki yüksek riskli PAH’ların tespiti ve yanma parametrelerinin detaylı incelenmesini mümkün kıldı.

Harvard ekibi, orman dumanında bulunan ve ABD Çevre Koruma Ajansı’nın (EPA) kanserojen olarak tanımladığı PAH bileşenlerine odaklandı. Bu bileşikler, uzun vadede inflamasyon, kronik hastalıklar ve toksik etkiler yoluyla insan sağlığı üzerinde ciddi zararlar yaratır. Bu nedenle, çalışmanın odak noktası bu spesifik toksik maddelerin üretimini minimize etmek oldu.

Stanford’daki kimyagerler, gerçek zamanlı ve yüksek seçicilikte PAH ve aerosol partiküllerinin ölçümünü sağlamak için gelişmiş deneysel yöntemler geliştirdi. Araştırmanın merkezinde, Doğu Beyaz Çam ağacı türünden elde edilen odun kullanılarak özel tasarlanmış yanma odası yer aldı. Bu cihaz sayesinde yanma koşulları detaylı şekilde ayarlanıp kontrol edilirken, ortaya çıkan dumanın kimyasal içeriği yüksek hassasiyette analiz edilebildi.

Deneylerde, yangın sıcaklığı, odun nemi ve oksijen seviyesinin PAH oluşumundaki etkisi ayrıntılı incelendi. Sonuçlar, odun nem oranının %20-30 arasında tutulmasının yanmanın daha verimli ve daha az toksik olmasını sağladığını ortaya koydu. Nem oranı bu aralığın dışına çıktığında, çok kuru odun hızlı bir şekilde yanıp daha fazla duman oluştururken, aşırı nemli odun ise düşük sıcaklıkta ve eksik yanmayla toksik dumanın artmasına sebep oldu. Benzer şekilde, yanma sıcaklığının 60-70 kW/m² aralığında tutulması ve oksijen konsantrasyonunun %5-15 bandında olması, PAH oluşumunun minimize edilmesi için kritik parametreler olarak belirlendi.

Bu bulgular, geleneksel reçeteli yakma uygulamalarında daha önce yeterince göz önünde bulundurulmayan faktörlere dikkat çekiyor. Uygulamalar bu alanlarda iyileştirildiğinde, yangınların hem ekolojik faydaları korunabilecek hem de ortaya çıkan dumanın halk sağlığı üzerindeki olumsuz etkileri önemli ölçüde azaltılabilecektir. Özellikle orman yangını dumanının zayıf ve dezavantajlı toplulukları orantısız şekilde etkilediği düşünüldüğünde, bu çalışma çevresel adalet açısından da büyük önem taşımaktadır.

Laboratuvar ortamında elde edilen sonuçların sahadaki reçeteli yakma operasyonlarına uygulanması teknik ve lojistik zorluklar barındırsa da, ekip bu konuda iyimser. Orman yöneticilerinin odun nemi ölçümü, ön işlemler (kurutma, doğrama vb.) yaparak yanma malzemesini hazırlaması zaten yaygın uygulamalardan biridir. Ancak, oksijen seviyesi ve ısı yoğunluğu gibi parametreler, odun istifinin dizilimi ya da büyüklüğü gibi faktörlerle daha hassas şekilde ayarlanmalı ve bu alanlarda yeni teknikler geliştirilmeli.

Araştırmacılar, gerçek saha koşullarında deneyler yaparak laboratuvar verilerini doğrulamayı planlıyor. Ayrıca, farklı ağaç türlerinde aynı parametrelerin etkilerini araştırmak ve yakıt tüketim verimliliği ile maliyet dengelerini analiz ederek ayrıntılı ve uygulanabilir yönetim kılavuzları hazırlamak hedefleniyor. Bu sayede, yangın yönetimi kurumları tarafından dünya çapında benimsenebilecek standartlar oluşturulacak.

Üst düzey yazar Matthias Ihme, yangın davranışının sadece alev sayısı ve konumuyla sınırlandırılamayacağını vurguluyor. “Alevin nerede olduğu kadar, dumanın nasıl taşındığı, uzun vadede insan sağlığına etkilerinin ve çevreye, özellikle toprağa olan yayılımlarının da anlaşılması gerekir” diyor. Bu sebeple, çalışma atmosfer kimyası, çevresel depozisyon ve halk sağlığı gibi disiplinleri de içine alarak dumanın tüm yaşam döngüsünün incelenmesini hedefliyor.

Sonuç olarak, bu çalışma reçeteli yakmaların çevresel ve toplumsal açıdan daha sürdürülebilir yapılmasına yönelik önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor. Disiplinlerarası bilim kadrosunun yenilikçi yaklaşımı, karmaşık bir sorunu anlamak ve çözmek için güçlü bir örnek oluşturuyor. İklim değişikliğinin yol açtığı orman yangını tehdidinin artması ile birlikte, bu tür yenilikçi yöntemler ekosistemlerin korunması ve insan sağlığının gözetilmesi açısından kritik bir öneme sahip olacak.

Bu gelişmeler, orman yangınlarına karşı hem doğayla uyumlu hem de insan sağlığını koruyan modellerin geliştirilmesi yolunda umut verici bir adım olarak değerlendiriliyor. Gelecekte yangın yönetimi, sadece yangının söndürülmesinden öteye geçerek, yanmanın ekolojik döngülerdeki olumlu rolünü de hesaba katan bir anlayışla şekillenecek. Bu da yangınların hem kontrolünü hem de duman kaynaklı sağlık risklerini başarılı şekilde dengeleme olanağı sunacak.

—

Araştırma Konusu: Reçeteli yanmalar sırasında insan sağlığına zararlı poli-siklik aromatik hidrokarbon (PAH) emisyonlarının yangın koşullarının optimizasyonu ile azaltılması.

Makale Başlığı: Laboratory Optimization of Prescribed Fire Parameters Slashes Toxic Smoke Emissions by 77%.

Haberin Yayın Tarihi: 10 Şubat 2025

Web References:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1309104225000406
https://profiles.stanford.edu/karl-toepperwien
https://engineering.stanford.edu/

Home

https://www6.slac.stanford.edu/

Home New

https://sustainability-accelerator.stanford.edu/focus-areas/climate-adaptation
https://sustainability-accelerator.stanford.edu/how-we-work/accelerator-approach

Doi Referans: Makale yayımlanma aşamasında, DOI bilgisi beklenmektedir.

Anahtar Kelimeler: Orman yangınları, kirlilik kontrolü, duman, hava kirliliği, çevresel sağlık, reçeteli yanma, toksik poliaromatik hidrokarbonlar, kanser riski, solunum sağlığı, yangın yönetimi, Stanford Üniversitesi, multidisipliner araştırma