بخشی از مقاله
چکیده
آلودگی هوای شهری یکی از پیامدهای انقلاب صنعتی ا ست که روز به روز بر میزان و شدت آن افزوده می شود. کلان شهر تهران به دلیل تمرکز جمعیت، استقرار صنایع در داخل و حومه شهر، تردد زیاد وسایل نقلیه، مصرف زیاد سوختهای فسیلی، موقعیت جغرافیایی ویژه، اقلیم منحصر، و توپوگرافی خاص یکی از آلودهترین شهرهای دنیا محسوب میشود. در هر شهری، رفتار زمانی و مکانی آلایندهها دارای الگوهای زمانی و مکانی خاص است. باید اشاره شود که یافتن الگوی رفتاری خاص در مقیاس زمانی کوچک چندان ساده نی ست و الگوی رفتاری- به عنوان یک شرایط تکرار شونده- در زمانهای طولانیتر نظیر فصول امکان بیشتری دارد.
به همین منظور، هدف اصلی پژوهش حاضر بررسی فصلی رفتار زمانی و مکانی آلایندههای پنجگانه - مونوکسید کربن، دیاکسید نیتروژن، ازن تروپوسفری، ذرات معلق، و دیاکسید گوگرد - است. روش شناسی پژوهش مبتنی بر دادههای آماری برای یک دوره چهار ساله - از سال 1387 تا - 1391 است. در این بخش از دادههای ایستگاههای هواشناسی همدیدی و دادههای ایستگاههای آلودگیسنجی شرکت کنترل کیفیت هوا و سازمان محیط زیست تهران برای پنج آلاینده مذکور استفاده گردید.
به دلیل عدم وجود دادههای طولانی مدت برای کل محدوده مکانی مورد مطالعه، برای تحلیل روند طولانیمدت آلودگی از دادههای ایستگاه اقدسیه استفاده به عمل آمد. دادهها با نرمافزار Excel مورد پردازش قرار گرفتند. برای تحلیلهای مکانی، به دلیل نیاز به تعداد بیشتری از ایستگاهها، دوره آماری به سالهای 1389، 1390 تقلیل یافت.
سپس دادهها وارد محیط ArcGIS 9.3 شده و نقشههای فصلی پهنهبندی آلایندههای مختلف با استفاده از تابع تحلیلی درونیابی فاصله معکوس ترسیم شده و تحلیلها بر اساس آن صورت گرفت. نتایج نشان دادند که رفتار فصلی هر آلاینده دارای الگوی زمانی و مکانی خاص خود و متفات با سایر آلایندهها است. به علاوه، گاهی در رفتار برخی از آلایندهها نظم خاصی مشاهده نمیشود. همچنین همهی آلایندهها با متغیرهای اقلیمی همبستگی معنادار داشتند.
-1 مقدمه:
جو زمین متشکل از ترکیب نسبتاً ثابتی از گازهاست که تغییر در نوع یا غلظت آنها سبب اختلال در کیفیت آن شده و با نام آلودگی هوا شناخته میشود. بطور کل آلایندههای هوا بر اساس ماهیت به دو دسته آلایندههای گازیشکل و ذرّات معلّق تقسیم میشوند که انتشار آنها از منابع طبیعی و انسانی صورت میگیرد. آلودگی هوا در مناطق شهری از جمله پیامدهای انقلاب صنعتی است که با توسعه صنعتی شدن و افزایش تعداد شهرها روز به روز بر میزان و شدت آن افزوده میشود و به یک معضل بزرگ تبدیل شده است
در شهرها، به دلیل افزایش استفاده از سوختهای فسیلی و کمتر بودن نسبی سرعت باد آلودگی هوا نمود بیشتری دارد. کلانشهر تهران به دلیل تمرکز شدید جمعیت، استقرار صنایع و کارخانهها در داخل و حومه شهر، تردد بسیار وسایل نقلیه، و مصرف بالای سوختهای فسیلی یکی از آلودهترین شهرهای دنیا محسوب میشود
بطوری که هوای این شهر در یک سوم از روزهای سال توسط یکی یا چند آلاینده اصلی آلوده است. موقعیت جغرافیایی شهر تهران واقع در منطقه حاکمیت پرفشارهای دینامیکی جنبحاره در نیمی از سال، و وضعیت توپوگرافی محاط بر آن گردش عمومی هوا در گستره شهر را محدود نموده است. رخداد شرایط پایداری هوا، نزول هوا سرد در گودی دشت که شهر در آن توسعه یافته است، کمبود بارشهای آسمانی و توزیع نامناسب آن در سال، و کمبود جریانهای جوّی در سطوح ارتفاعی مؤثر در کیفیت هوای تنفسی شهر و محبوس شدن آن به دلیل وجود حصار مرتفع کوهستانی البرز و رخداد مستمر وارونگی دمایی منجر به انباشتگی آلایندهها در ارتفاع بلافصل سطح زمین میشوند
افزون بر این، استقرار کارخانهها در غرب شهر تهران و در مسیر بادهای غربی سبب می شود تا آلایندهها به داخل شهر حمل شوند. با توجه به تاثیر پذیری رفتار آلاینده ها از شرایط همدید حاکم بر منطقه، جریانهای قائم و افقی هوا و تودههای هوا با خصوصیات ترمودینامیکی مختلف میتوانند وضعیت آلودگی را در طول سال تعدیل یا تشدید کنند. الگوی همدید جو در برخی اوقات به گونهای است که شرایط پایداری را در جو حاکم ساخته و شدت آلودگی را افزایش میدهد. گاهی نیز الگوی همدید حاکم جو را ناپایدار میسازد و به دلیل شدت یافتن جریانهای قائم و افقی، عناصر آلاینده در داخل جو پخش شده و غلظت آن کاهش مییابد
با توجه به مباحث مذکور، به نظر میرسد که آلایندههای شهری باید دارای روند زمانی و مکانی خاص باشند.
-2 پیشینه پژوهش:
به دلیل اهمیت بسیار زیاد آلودگی هوا، تاکنون محققان بسیاری به این موضوع پرداختهاند که از جمله آنها میتوان به پژوهشهای ذیل اشاره نمود:
فروتن سبزواری جزء نخستین محققانی است که در 1344 با انتخاب عنوان پایاننامه »آلودگی هوای تهران از دود بویژه وسایل نقلیه موتوری« به تجزیه و تحلیل آلایندههای گوگردی در سطح شهر تهران پرداخت.
محسنی - 1365 - به تشریح لایه مرزی، هوای پایدار و سیستمهای جوی حاکم در روزهای اوج آلودگی پرداخت. بیگدلی - - 1380 تأثیر اقلیم و آلودگی هوای تهران بر بیماری سکته قلبی در دوره 5 ساله - 1990 - 1994 - را بررسی نمود.
محمدی ارتباط عناصر اقلیمی و آلاینده های هوای تهران را با مرگ و میر ناشی از بیماری های قلبی در دوره مطالعه 1999-2003 بررسی کرده و اعلام داشت عناصر اقلیمی بویژه دما و فشار با میانگین ماهانه فوت شدگان رابطه وجود
صفوی و علیجانی - 1385 - به این نتیجه رسیدند که معمولا غلظت بالای آلایندهها با فشار بالای جو همراه است. یدقار - 1385 - به مدل سازی و تحلیل پراکنش آلاینده های منتشر از منابع متحرک آلودگی هوا بر پایه GIS پرداخت. قربانی و همکاران نیز ارتباط میان مواجهه با آلودگی هوا و آغاز حملات سندرم حاد قلبی را بررسی کرده و اعلام کردند که گاز مونوکسید کربن بیشترین تاثیر بر سکته قلبی را داراست
اجتهادی - - 1386 بیان داشت که ذرات معلق کوچکتر از 10میکرون یکی از 5 آلاینده اصلی هوای شهرهای بزرگ بویژه تهران می باشد که از وسایط نقلیه موتوری به میزان 21000 تن در سال در هوا منتشر میگردند.
ندافی و همکاران - 1388 - ، غلظت ذرات معلق PM10 - و PM2.5 و - PM0.1 برای دو ایستگاه در ماههای بهمن 1385تا خرداد 1386 اندازه گیری کردند. قلیزاده و همکاران ارتباط آلودگی هوا با مرگ و میر جمعیت تهران را در دوره آماری 2002 - 2005 را بررسی کرده و اعلام نمودند که بیش ترین ارتباط بین آلودگی و مرگ و میر ناشی از بیماری قبلی- عروقی، تنفسی و سکته به ترتیب مربوط به ماه اکتبر، ژانویه و نوامبر است
بیدختی و شرعی پور - 1388 - وضعیت آلودگی هوای تهران را در رابطه با شرایط هوا شناختی جو بالا بررسی کرده و به این نتیجه دست یافتند که آلودگیهای شدید با افزایش فشار سطحی، شرایط سکون در جو و کاهش سرعت باد و افزایش نسبی دمای جو، همراه است.
شرعیپور - 1388 - به بررسی تغییرات فصلی و روزانه آلایندههای هوا و ارتباط آنها با عناصر هواشناسی پرداخت و به این نتیجه رسید که دما و رطوبت دو عنصر موثر بر غلظت آلایندهها هستند. زوار رضا و همکاران - 2010 - ، ارتباط بین تراکم ذرات معلق و الگوهای جوی را با مدل متوسط مقیاس TAPM برای شهر تهران انجام دادند. پنجه کوبی - 1390 - به تحلیل ارتباط آلودگی هوای شهر تهران با وارونگی دما پرداخت.
حسین پور - 1390 - نیز به تحلیل همدیدی آلودگی هوای شهر تهران با تاکید بر ذرات معلق پرداخت. شمسیپور و صیدی شاهآبادی - 1391 - ، روابط وارونگی دما و آلودگی هوای تهران را برای پاییز 1389 با روش همدید و دینامیکی انجام دادند. شمسیپور و همکاران - 1391 - ، الگوی پراکنش آلودگی هوا در شهر تهران را با مدل آلودگی هوا - TAPM - و با دو روش پخش اولری و لاگرانژی در شرایط وزش باد انجام دادند.
با توجه به مطالب پیش، به منظور شناخت بیشتر رفتار آلایندههای هوای شهر تهران، در پژوهش حاضر به بررسی روند فصلی آلایندههای هوا در نیمه شمالی شهر تهران پرداخته میشود.
-3 مواد و روشها:
به دلیل الگوی متفاوت اقلیمی ایران، رفتار زمانی و مکانی آلایندهها نیز دارای الگوهای ساعتی، روزانه، ماهانه و فصلی است. در همین راستا، هدف پژوهش حاضر بررسی زمانی و مکانی رفتار آلایندههای پنجگانه مونوکسید کربن، دیاکسید نیتروژن، ازن تروپوسفری، ذرات معلق، و دیاکسید گوگرد است. با توجه به این که رفتار آلایندهها در واحدهای زمانی کوچک - نظیر روز - بسیار نامنظم و متغیر است، در این پژوهش واحد زمانی فصل برای دستیابی به نتایج قابل اطمینان و با ثبات بیشتر و نیل به الگوی رفتاری مشخص انتخاب شده است. روش مورد استفاده پژوهش مبتنی بر دادههای آماری برای یک دوره چهار ساله - از سال 1387 تا - 1391 است.
در بخش آماری از دادههای ایستگاههای هواشناسی همدیدی و دادههای ایستگاههای آلودگیسنجی شرکت کنترل کیفیت هوا و سازمان محیط زیست تهران برای پنج آلاینده اصلی مورد استفاده در شاخص استاندارد آلاینده هوا استفاده گردید - شکل . - 1 به دلیل عدم وجود دادههای طولانی مدت برای کل محدوده مکانی مورد مطالعه، در این قسمت از دادههای ایستگاه اقدسیه برای تحلیل روند آلودگی طی دوره مورد بررسی استفاده به عمل آمد. دادههای گردآوری شده با نرم افزار Excel مورد پردازش قرار گرفتند و میانگین فصلی آنها محاسبه گردیده و نمودارهای مربوط ترسیم گردیدند. برای انجام تحلیلهای مکانی، به دلیل نیاز به تعداد بیشتری از ایستگاهها، دوره آماری به سالهای 1389، 1390 تقلیل یافت.
