بخشی از مقاله
بررسی آلودگی هواي شهر تهران و ارتباط آن با پارامترهاي هواشناسی
چکیده
در این تحقیق، دادههاي آلودگی هواي شهر تهران مورد بررسی قرار گرفته و چگونگی تغییرات میانگین ماهانه آلایندهها ارزیابی شده است. همچنین ارتباط پارامترهاي هواشناسی با دادههاي آلودگی به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است. بخش اعظم این تحقیـق در مقطع زمانی یک ساله دي ماه 1381 تا آذر ماه 1382 (مطابق سال 2003 میلادي) انجام شده است. مقایـسه تجمـع آلاینـدههـاي ایستگاههاي مناطق مختلف نشان میدهد که ایستگاههاي قلهک و تجریش آلودهترین ایـستگاهها بـوده و ایـستگاه حـصار کمتـرین آلودگی را دارا میباشد. مقایسه تغییرات میانگین ماهانه آلایندهها نشان داده که معمولاً بیشینه آلودگی CO و NO2 در مهر ماه رخ میدهد و همچنین بیشینه آلودگی ذرهاي PM و PM-10 در تیر ماه رخ میدهد. آلاینده PM-10 درتیر ماه (جـولاي) در سـاعتهاي حدود 8 صبح و 11 شب داراي مقدار بیشینه میباشد و همچنین بیشترین مقدار آلاینده CO در دي ماه حدود 8 صبح و 8 شب رخ میدهد. بررسی ارتباط پارامترهاي هواشناسی و آلایندهها نشان میدهد که در ایستگاه مؤسسه ژئوفیزیک اغلب افزایش سـرعت بـاد جنوب غربی باعث کاهش آلودگی میشود و در ماههاي فصل سرد این ارتباط آشکارتر است. همچنین کاهش رطوبت نسبی هوا و یا افزایش خشکی هوا باعث افزایش آلودگی در ماههاي فصل سرد میشود. نتایج تحقیق نشان میدهد که افزایش آلودگی ذرهاي PM ، دید افقی را کاهش میدهد و در ماههاي فصل بهار نمود بیشتري مییابد. بنظر میرسد بارش باران و برف نیز باعث کاهش آلـودگی هوا میشود. سرانجام افزایش آلودگی ذرهاي PM در تیر ماه باعث کاهش مقدار ازن کلی جو اندازهگیري شده نزدیک سطح زمین نیز میشود.
کلیدواژهها: آلایندههاي هوا، پارامترهاي هواشناسی ، تغییرات ماهانه آلودگی هوا، تهران.
مقدمه
با توجه به اهمیت آلودگی هوا و تأثیر آن بر سلامت انسان نیاز به تحقیقاتی در این مـورد ضـروري اسـت. در ایـن راسـتا، تحقیق حاضر در مورد آلودگی هواي شهر تهـران و چگـونگی تغییـرات مکـانی و زمـانی آن و ارتبـاط آن بـا پارامترهـاي هواشناسی انجام شد.
عوامل مختلف در آلودگی هواي شهري مؤثرند. موقعیت جغرافیایی شهر تأثیر بسزایی بر میزان آلودگی هوا دارد. به عنوان مثال اگر شهر در ارتفاعات قرار گرفته باشد و یا در احاطه تپهها و ارتفاعات باشد میزان آلودگی هوا متفاوت خواهد بود. در محیطهاي شهري ترافیک وسایل نقلیه تأثیر مهمی بر آلودگی هواي شهري دارد چنانچه ترافیک همراه با لایه وارونگی دماي شبانه باشد میتواند باعث افزایش آلودگی هوا شود. وارونگی دمایی سرپوشی را بر روي جـو مـیگـذارد کـه باعـث میشود آلودگیها در حجم نسبتاً کوچکی رها شده و داراي غلظت زیادتري گردند. همچنین تمرکز ساختمانهاي عمومی و مراکز خرید و مشاغل در یک منطقه و نتیجتاً رفت و آمـد بیـشتر در آنجـا باعـث افـزایش آلـودگی هـوا در آن منطقـه میشود. تحقیقی در این زمینه در کوردوباي آرژانتین که دومین شهر بزرگ آن میباشد در دوره 1995-1996 صورت گرفته است (اولسز و تاسلی، .(2002 در این تحقیق چگونگی تغییرات مکانی و زمانی آلایندههاي CO NOx ,PM-10, مـورد بررسـی قرار گرفته است. نتایج این تحقیق نشان داده اگرچه آلودگی ناشی از مراکز صنعتی نزدیک این شهر حـائز اهمیـت اسـت ولی آلودگی ناشی از وسایل نقلیه بخصوص اتوموبیلهاي شخصی سهم عمدهاي در آلودگی هواي آن دارند. به بیانی دیگـر در کوردوبا آلودگی بیشتر در اثر ترافیک بوجود میآید. بررسیهاي مورد نظر نشان داده که الگـوي توزیـع ترافیـک مـشابه الگوي آلودگی میباشد. در الگوي ترافیک دو پیک وجود دارد پیک اصلی که حدود سـاعت 8 صـبح و پیـک ثانویـه بـین ساعت 5 و 9 بعد از ظهر رخ میدهد (مطابق شکل(.(( 1
شکل(( 1 الگوي ترافیک روزانه در جنوب شهر کوردوبا (اولسز و تاسلی، .(2002
در این مطالعه آلودگی هواي شهر و حومه آن مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان داده که بـراي آلاینـده PM-10 مقدار آلودگی در حومه شهر بیشتر از مرکز شهر میباشد (مطابق شکل .(( 2) ولی براي آلایندههـاي CO و NOxمقـدار آلودگی در حومه شهر کمتر از مرکز شهر میباشد (مطابق شکل(.(( 3 این تفاوتها میتواند در اثر علل مختلـف روي دهـداز جمله اختلاف مناطق، نوع پوشش زمین و سرعت و جهت باد.
شکل ( (2 مقایسه مقادیر میانگین ساعتی آلاینده PM-10 در مرکز شهر کوردوبا (زمستان، بهار، تابستان) و
حومه آن (زمستان و بهار) و مرکز تجاري(زمستان) (اولسز و تاسلی، .(2002
شکل ( 3) مقایسه مقادیر میانگین ساعتی آلاینده CO در مرکز شهر کوردوبا و حومه آن(اولسز و تاسلی،.(2002
از جمله موضوعات دیگري که در تحقیق مذکور مورد نظر قرار گرفته تعطیلات پایان هفتـه و تـأثیر آن بـر آلـودگی هـوا میباشد. به عبارتی دیگر در این هنگام به علت کمتر شدن ترافیک در بعضی مناطق شهري و از طرفی مسافرت افـراد بـه مکانهاي خارج از شهر و همچنین طولانی شدن پارك ماشینها میزان آلودگی متفاوت از سایر روزهاي هفته میباشد.
در این تحقیق پارامترهاي هواشناسی و ارتباط آن با آلودگی هوا مورد توجه قرار گرفته است. بررسی فصلی آلـودگی هـوا در کوردوبا نشان داده که در زمستان اغلب به علت وجود لایه وارونگی دمـایی بـا مـدت زمـان طـولانی و وجـود بادهـاي ضعیف آلودگی هوا افزایش مییابد. در بهار به علت شدید شدن باد و وجود آشفتگی در هوا و همچنین بارندگی، آلـودگی هوا کاهش یافته و تضعیف میشود. سرانجام همبـستگی قـوي بـین CO و NOxبدسـت آمـده و CO بـصورت تـابعی از NOxبیان شده است.
تحقیق دیگري در مورد آلودگی هوا در جزایر قناري در دوره 1998-2000 انجام شده است (ویانا و همکاران، .(2002 در این تحقیق ضمن بررسی تغییرات فصلی آلاینده PM-10 رویدادهاي با مقدار بالاي PM-10 نیز مورد بررسی قـرار گرفتـه است. همچنین براي مقایسه از تصاویر شاخصهاي هوامیز ماهوارهاي ناسا استفاده شده است. نتایج تحقیق مذکور نـشان داده که گردوغباري که منشأ آن صحراي آفریقا می باشد نقش مهمـی در مقـدار آلاینـده PM-10 در ایـن جزیـره دارد.
مناطق مختلفی بر جو جزایر قناري تأثیرگذارند. این مناطق عبارتند از اقیانوس اطلس، صحراي آفریقا و حوضه مدیترانه و اروپا که در این میان، توده هواي اقیانوس اطلس قويترین تأثیر را بر دینامیک جو جزایـر قنـاري دارد ولـی تـأثیر مقـدار PM-10 که از شمال آفریقا به این منطقه میرسد از همه مناطق بیشتر است. به بیانی دیگر موقعیت جغرافیـایی منطقـه مورد مطالعه تأثیر مهمی بر الگوي فصلی آلاینده PM-10 دارد. شکل ( 4 ) تغییرات میانگین ماهانـه PM-10 را در جزایـر قناري و براي دوره 1998-2000 نشان میدهد.
شکل(( 4 تغییرات میانگین ماهانه PM-10 جزایر قناري براي دوره . 1998-2000
رویدادهاي با مقادیر بالاي آلاینده PM-10 برحسب سه ویژگی مشخص شدهانـد کـه عبارتنـد از: مقـدار آلاینـده PM-10 روزانه، طول دوره و فرکانس آن. به عنوان نمونه شکل ( 5 ) دو رویداد مذکور را در ماه نوامبر 1999 نشان میدهد.
شکل ( 5) مثالهایی از رویداد مقدار بالاي آلاینده PM-10 در جزایر قناري (ویانا و همکارا ن، .(2002
تحقیق دیگري در مورد آلودگی هوا و ارتباط آن با پارامترهاي هواشناسی شهر تهران انجام شده است (قسام، .(1384 در این تحقیق، دادههاي آلودگی با نقشه هاي هواشناسی سطح زمین و سطح 500 میلـی بـار مقایـسه شـده اسـت و نتـایج بدست آمده نشان داده که بهنگام استقرار سیستمهاي پرفشار، معمولاً آلودگی هوا افزایش مییابد در صورتی که همزمان با سیستمهاي کمفشار، آلودگی هوا کاهش مییابد.
تحقیقاتی در مورد آلودگی هواي محیط درون ساختمانها و خارج آنها انجام شده است. نتایج این مطالعات نشان داده کـه اکثر موارد آلوده کننده هواي داخل ساختمانها منشأ بیرونی دارند ولی برخی از آنها هم منشأ درونی دارنـد کـه از جملـه آنها میتوان به بخاریها اشاره کرد. در اثر سوخت بد و ناقص منابع درون ساختمانی گازهـایی از قبیـل COو SO2و ذرات معلق وارد هواي داخل ساختمان میشود. نتایج آزمایشها نشان داده که غلظت هوامیزهاي جـوي جامـد درون سـاختمان %20 کمتر از خارج ساختمان است و ساختمانهایی که مجهز به دستگاههاي تهویه هوا هستند کاهش بیـشتري را نـشان میدهند (اسپدینگ، .(1371 همچنین غلظت گاز SO2 در داخل ساختمان میتواند به %20 غلظت آن در محیط بیرونی برسد. با توجه به اینکه بسیاري از افراد بخش اعظم روز را داخل ساختمانها به سر میبرند اهمیت موضوع آشکار است.
سرانجام یکی از تحقیقاتی که در مورد آلودگی هواي شهر تهران انجام شده نشان داده که غلظت آلایندهها در شهریور ماه بیشتر از اسفند ماه میباشد و علت آن حاکم بودن شرایط پرفشار در تعدا روزهاي بیشتري از شهریور ماه نسبت به اسفند ماه ذکر شده است (برهانی، .(1379
-2 مکان و دادهها
در این تحقیق از دادههاي آلودگی روزانه سازمان محیط زیست در مقطع زمانی یک ساله دي ماه 1381 تا آذر ماه 1382 (مطابق با سال 2003 میلادي) و دادههاي آلودگی سـاعتی و روزانـه مرکـز کنتـرل کیفیـت هـواي شـهرداري در مقطـع زمانی1379 تا 1383 و همچنین دادههاي هواشناسی ایستگاه سینوپتیک مؤسسه ژئوفیزیک استفاده شده است. دادههاي سازمان محیط زیست مربوط به ایستگاههاي قلهک، آزادي، پردیسان، ویـلا، تجـریش، بهمـن و حـصار بـوده و دادههـاي شهرداري وابسته به ایستگاه فاطمی میباشد.
در این مطالعه دادههاي آلایندههاي ,PM -10 CO, NO2, SO2 ,PM مورد بررسی قرار گرفته است. براي بررسی تـأثیرات پارامترهاي هواشناسی بر آلودگی هوا، از دادههاي ایستگاه هواشناسی مؤسـسه ژئوفیزیـک بـه علـت نزدیکـی بـا ایـستگاه پردیسان استفاده شده است. به بیانی دیگر دادههاي هواشناسی مؤسسه ژئوفیزیک با دادههاي آلودگی ایـستگاه پردیـسان سازمان محیط زیست مقایسه شده است. مشخصات جغرافیایی ایستگاه مؤسسه ژئوفیزیک عبارتند از عـرض جغرافیـایی 35 درجه و 44 دقیقه، طول جغرافیایی 51 درجه و 23 دقیقه و ارتفاع 1419 متر. شکل ( 6 ) موقعیت ایـستگاه مؤسـسه ژئوفیزیک را نشان میدهد.
شکل شماره :(6) موقعیت جغرافیایی ایستگاه هواشناسی مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران و دامنه کوههاي البرز واقع در شمال تهران (شمارههاي 1 تا 6 به ترتیب معرف :1 مناطق زیر ارتفاع 1500 متري سطح دریا، :2 مناطق زیر ارتفاع 3000 متري، :3 قلههاي کوه، :4 رودخانهها، :5 بزرگراهها و :6 خطوط راهآهن میباشند).
آلاینده CO
گاز CO از احتراق ناقص سوختهاي کربندار توسط بشر به وجود مـیآیـد. موتورهـاي درونـسوز بزرگتـرین منبـع تولیـد احتراقی CO است. بررسی آلودگی CO نشان میدهد که بین مناطق مختلف، ایستگاه قلهک بیشترین آلودگی و ایستگاه حصار کمترین آلودگی را دارد. همچنین در اکثر موارد وضعیت ایستگاهها به ترتیبب آلـودگی عبارتنـد از قلهـک، آزادي، پردیسان، ویلا، تجریش، بهمن و حصار. به طور کلی تغییرات آلاینده CO بـین حـدود 1ppm تـا 10 ppm بـوده اسـت.
شکل (7) چگونگی تغییرات میانگین ماهانه CO را براي ایستگاههاي مختلف نشان میدهد.
بررسی تغییرات ماهانه آلاینده CO براي ایستگاههاي مختلف نشان میدهد کـه ظـاهراً دو پیـک در ماههـاي مهـر و دي وجود دارد. همچنین براي تحلیل تغییرات CO دادههاي ایستگاه فـاطمی هـم بررسـی شـد. رونـد تغییـرات ماهانـه CO ایستگاه فاطمی براي سالهاي 1379 تا 1383 مطابق شکل ( 8 ) نشان میدهد که در اکثر موارد، بیشینه CO در مهر مـاه رخ داده و همچنین مقدار CO در سالهاي اخیر تقریباً روند کاهشی داشته است.
براي تحلیل دقیقتر، تغییرات ساعتی آلاینده CO ایستگاه فاطمی وابسته به شهرداري نیز مـورد بررسـی قـرار گرفـت.
بررسی تغییرات میانگین ساعتی CO ایستگاه فاطمی در دي ماه مطابق شکل ( 9 ) نشان میدهد کـه CO از آغـاز صـبح شروع به افزایش مییابد و در 8 صبح به مقدار بیشینه میرسد و سپس کاهش مییابد و در ساعت 3 بعد از ظهر به مقدار کمینه میرسد و سپس دوباره افزایش مییابد و در ساعت 8 شب به مقدار بیشینه میرسد و سپس کاهش مییابـد. بـه بیانی دیگر در دي ماه حدود ساعتهاي 8 صبح و 8 شب بیشترین مقدار آلاینده CO وجود دارد.
