کتاب های مرتبط
هوا از عناصر ضروری برای ادامه حیات انسان است. هر فرد روزانه نزدیک به 22000 بار تنفس میکند و تقریبا به 15 لیتر هوا در روز نیاز دارد (جدول1-1). طبق گزارش WHO[1] در سال 2014 سالانه هفت میلیون مرگ و میر ناشی از آلودگی هوا رخ میدهد. همچنین بر اساس گزارش مؤسسه بینالمللی تحقیقات سرطان[2] در سازمان جهانی بهداشت در سال 2013، آلودگی هوا و ذرات معلق آن به عنوان ترکیبات سرطانزا برای انسان در گروه یک (خیلی مهم) طبقهبندی شده است (آهنگری و همکاران، 1394). این مهم به اثبات رسیده است که آلایندههای هوا با نرخ بالا مرگ و میر همراه هستند (Mahwar et al., 1997). لذا امروزه آلودگی هوا یکی از مهمترین چالشهای زیست محیطی است که عواقب زیانبار متعددی را به دنبال دارد و با توجه به روند رو به رشد آلودگی هوا در بسیاری از شهرهای بزرگ دنیا، این امر یکی از بزرگترین تهدید کنندههای سلامت انسان است. آلایندههای هوا موجب تشدید بیماریهای تنفسی مانند آمفیزم و برونشیت میشوند. بر اساس گزارش سازمان جهانی بهداشت در سال 2000 میلادی افزون بر 200 میلیون نفر از مردم جهان در معرض آلودگی ناشی از هوا قرار دارند (بازگل و جعفری،1387). با وجود مطالب گفته شده پایش آلایندهها و تعیین مستمر کیفیت هوای کلانشهرها در تدوین برنامههای کنترلی امری ضروری است (ارفعینیا و همکاران،1394).
1-2- آلودگی هوا[3]
آلودگی هوا عبارت است از وجود و پخش یک یا چند آلاینده (اعم از جامد، مایع، گاز، تشعشع پرتوزا و غیر پرتوزا) در هوای آزاد به مقدار و مدتی که کیفیت هوا را به طوری که برای انسان و سایر موجودات زنده مانند گیاهان و یا حتی آثار و ابنیه زیان آور باشد، تغییر دهد (آهنگری و همکاران، 1394). افزایش آلایندههایی همچون دیاکسیدکربن، موجب کاهش اکسیژنرسانی و گلوکزرسانی به مغز میشود و نهایتاً باعث بروز عصبانیت و تند خویی در افراد میگردد (سلحشوریفرد، 1394).
نوع فعالیت | Lit/min | Lit/day | kg/day |
در حال استراحت | 4/7 | 106000 | 12 |
در شرایط کار سبک | 28 | 404000 | 45 |
در شرایط کار سنگین | 43 | 62000 | 69 |
جدول 1-1- میزان نیاز بیولوژیکی انسان به هوا (ﻋﺎﺑﺪی، 1395)
1-3- اهم تلاشها جهت کاهش آلودگی هوای شهرها
آلودگی هوا از مهمترین مشکلات بهداشتی در شهرهای در حال توسعه میباشد (طولابی و همکاران، 1390). که در این میان صنعت و بخش حمل و نقل مهمترین عوامل آلودهکننده هوا در ایران هستند (ظفری و همکاران، 1395). مهمترین آلایندههای هوا به وسیله تعدادی از فرآیندهای طبیعی و فعالیتهای انسانی در جو ذوب میشود که شامل اکسید نیتروژن، ترکیبات آلی فرار و ذرات جامد میباشند (Mannucci and Franchini, 2017). برخی از مهمترین راهکارهای انجام شده در خصوص کاهش آلودگی هوا به شرح زیر میباشد (تاران و همکاران، 1392):
- حذف سرب از بنزین؛
- استقرار و ارتقاء استانداردهای زیستمحیطی در خودروهای سواری؛
- ارتقاء سطح تکنولوژی ساخت و تولید خودرو؛
- گاز سوز شدن تعداد از اتوبوسهای شهری؛
- افزایش ایستگاههای سنجش آلودگی؛
- مدیریت ترافیک؛
- اصلاح نسبی کیفیت سوخت جهت ارتقاء سیستم تولید و ساخت خودروهای داخلی و توزیع گازوئیل کم گوگرد.
1-4- مهمترین حوادث ناگوار آلودگی هوا
1-4-1- واقعه لندن (انگلستان)
توده هوایی پرفشاری که طی بازه زمانی 5 روزه در دسامبر سال 1952 آسمان شهر لندن را فراگرفت، موجب وارونگی حرارتی در سطح پایین آسمان این شهر گردید و دود و دیاکسیدگوگرد ساکن مانده بر آسمان آن منطقه موجب بستری شدن 4000 نفر از مردم در بیمارستانها گردید. این رخداد در دسامبر سال 1962 و نیز ژانویه سال 1965 در شهر لندن تکرار شد و صدها نفر از مردم در اثر این حادثه جان خود را از دست دادند.
1-4-2- لس آنجلس (ایالات متحده آمریکا)
شهر لس آنجلس بر روی یک دشت در ساحل رودخانه در قسمت جنوبی ایالت کالیفرنیا قرار گرفته است. در این شهر ارتفاع زمین به تدریج از خط ساحلی به طرف کوههای شرقی افزایش مییابد به طوریکه در فاصله 50 کیلومتری دارای ارتفاع 600 متر میباشد. وضعیت توپوگرافی این شهر موجب شده است که گازهای مضر خارج شده از هزاران اتومبیل در هوای اتمسفر محبوس شدند و پایدار بمانند. وارونگی حرارتی موجب افزایش پایداری و محبوس ماندن این گازها در اتمسفر گردیده و مه دود فتوشیمیایی و پراکسی استیل نیترات در جو منطقه ایجاد شود. در پی این رخداد، کاهش میزان دید، تحریک و سوزش چشم ها اتفاق میافتد و گیاهان نیز صدماتی را متحمل میشوند.
1-4-3-توکیو (ژاپن)
در بامداد هجدهم ژوئن سال 1970 مه غلیظی بر فراز شهر توکیو شکل گرفت و منجر به افزایش مقدار اکسیدهای اکسیژن اتمسفر گردید. در اثر این پدیده 6000 نفر از مردم دچار سوزش چشم، زخم گلو و مشکلات تنفسی شدند. علت این امر واکنش میان اکسیدهای فتوشیمیایی و دیاکسید گوگرد میباشد که منجر به تشکیل مه اسیدی گردید. در پی این رخداد، تحریک چشم و سوزش چشم برای افراد مشکلساز گردید. برای جلوگیری از وقوع حوادث ناگوار و به حداقل رساندن وقوع آن، مراقبت ویژه مسئولین، در نظر گرفتن توپوگرافی، اوضاع جوی، سلامت انسان و محیط زیست و حفظ جوانب ایمنی مکانهایی که صنایع واقع میشوند ضروری است (et al., 2001 Koizumi).
1-5- فاکتور خطر[4]
پدیده گرد و غبار به طور معنیدار با یک تاخیر سه روزه با بستری شدن بیماران قلبی و تنفسی مردان و زنان، با تاخیر 4 روزه عفونت دستگاه تنفسی فوقانی در مردان، تاخیر 6 روزه مشکلات ذات الریه در مردان و تأخیر 3 روزه فشار خون در مردان، ارتباط دارد. در مدل آنالیز فصلی، ارتباط بین پدیده گرد و غبار، بستری شدن بیماران قلبی و تنفسی به ترتیب در فصل بهار و تابستان بیشتر از سایر فصلها است (دل انگیزان و همکاران، 1391). ارتباط معنیداری بین مرگ و میر ناشی از بیماریهای مورد مطالعه با آلودگی هوا وجود دارد. کودکان و افراد بالای 65 سال از آسیب پذیرترین ردههای سنی در مواجهه با گرد و غبار هستند، زیرا کیسههای هوایی کودکان به صورت نارس[5] و تکامل نیافته هستند (عتابی و همکاران، 1396).
1-6- آلایندههای هوا[6]
آلایندههای هوا در جو انواع مختلفی دارندکه با تغییر در ترکیب جو، بر محیط زیست تأثیر میگذارند. غلظت آلایندههای هوا به مقدار منابع آلوده کننده هوا و همچنین به توانایی جو برای جذب یا انتشار این آلایندهها نیز بستگی دارد. غلظت آلودگی هوا در موقعیتهای فضایی مختلف، متفاوت میباشد و نیز با توجه به تغییر شرایط هواشناسی و توپوگرافی متغیر خواهد بود. منابع آلایندههای هوا عبارتند از منابع طبیعی و منابع انسانزاد (Mahwar et al., 1997).
1-6-1- دیاکسیدگوگرد (SO2)[7]
دی اکسید گوگرد گازی بیرنگ، غیر قابل اشتعال و انفجار است که در غلظتهایppm 3/0-1 درهوا وجود دارد. در غلظتهای بیشتر از ppm 3 این گاز بوی تند و محرکی را به دنبال دارد. SO2 به طور متوسط 2 تا 4 روز در هوا باقی میماند (آهنگری و همکاران، 1394). منابع SO2شامل انتشار از سوختهای فسیلی، انتشارات صنعتی، وسایل نقلیه دیزلی، سوخت زغال سنگ، گازهای طبیعی، نفت و سوختهای مشتق شده از مواد باطله نظیر تایرهای فرسوده میباشد (غضبان، 1392). تنگ شدن راههای هوایی تنفس، اسپاسم برونش، سرفه شدید، سوزش چشم و مجاری تنفسی، کاهش کارایی سیستم تنفسی و تنگی نفس، کم شدن عمق تنفس و در نهایت تشدید عوارض قلبی و تنفسی از اثرات بهداشتی منتسب به دیاکسیدگوگرد به شمار میرود. تنگ شدن راههای هوایی تنفس، اسپاسم برونش، سرفه شدید، سوزش چشم و مجاری تنفسی، کاهش کارایی سیستم تنفسی و تنگی نفس، کم شدن عمق تنفس و در نهایت تشدید عوارض قلبی و تنفسی از اثرات بهداشتی منتسب به دیاکسیدگوگرد به شمار میرود (Mahwar et al., 1997).
1-6-2- دی اکسید نیتروژن[8] (NO2)
دیاکسیدنیتروژن گازی با رنگ قرمز مایل به نارنجی تا قهوهای است که نقطه جوش 1/21 درجه سانتیگراد دارد. این گاز محرک مجاری تحتانی تنفسی است و گازی سمی به شمار میرود (جدول 1-2). دیاکسید نیتروژن را میتوان مهمترین منبع آئروسلهای نیترات معرفی کرد که خود بخش مهمی از PM2.5 را تشکیل میدهند. مطالعات متعددی NO2 را عنوان نشانگر آلایندههای مرتبط با احتراق، به ویژه آنهایی که از منابع متحرک (ترافیک جادهای) یا منابع ثابت (احتراق خانگی) منتشر میشوند، معرفی کردهاند (آهنگری و همکاران، 1394). سطوح بالا NO2 در نقاطی که مقادیر ازن و هیدروکربنها بالا هستند، انتظار میرود. به طور کلی مناطق با جمعیت زیاد و ترافیک بالا برای اندازهگیری NO2انتخاب میشوند (Mahwar et al., 1997).
جدول 1-2- اثرات بهداشتی NO2بر حسب غلظت و زمان تماس (آهنگری و همکاران، 1394)
NO2 برحسبppm (زمان تماس) | اثرات مشاهده شده |
ppm 2/0 – 3/0 (به مدت 5/0-2 ساعت) | افزایش واکنش مسیر هوایی در افراد آسمی
کاهش اندک (4-6 درصد) در PVC در بیماران COPD با فعالیت متوسط |
ppm 2/0 (به مدت 2-3 ساعت) | کاهش اندک (5-9 درصد) در FCV در بیماران COPD با فعالیت متوسط |
ppm 3- 5/1 (به مدت 2-3 ساعت) | افزایش واکنش مسیرهوایی به عوامل منقبض شدن مجاری تنفسی در افراد بالغ سالم |
بیش از ppm2 (به مدت 3-1 ساعت) | اختلال در عملکرد ریه (مثلا افزایش مقاومت مسیر هوایی) |
کمتر از 2/0 ppm متوسط در طی شیفت کاری | افزایش شیوع علائم بیماریهای حاد تنفسی |
غلظت 5/1 یا بیشتر NO2 در طی بازه کاری | پیدایش علائم بیماریهای حاد تنفسی (سرفه، درد در قفسهسینه، تنگی نفس) |
1-6-3- ذرات PM[9]
ذرات PM معمولاً به صورت طبیعی (به عنوان مثال حاصل از: از افشانههای دریایی، فعالیت آتشفشانی، فعالیتهای بیولوژیکی) و یا به شکل انسانزاد (متأثر از فعالیتهای صنعتی و سوزاندن سوختهای فسیلی) به محیط وارد میشوند. ذرات PM بر اساس اندازه طبقه بندی میشوند و شامل ذرات درشت PM10 (ذرات بین 10 و 5/2 میلیمتر)، ذرات PM2.5 (ذرات بین 5/2 تا 1/0 میلی متر) و ذرات فوق العاده ریز PM1 (ذرات تا 1/0 میلیمتر) میباشند (Martinelli., 2013). تغییرات فصلی آلایندهها نشان دهنده بیشینه مقدار CO، NO2 و PM10 در تابستان و زمستان میباشد (Martinelli, 2013).
1-6-4- [10]RSPM
وسایل نقلیه دیزلی یکی از منابع اصلی RSPM است. بهتر است ایستگاه اندازهگیری RSPM در محل پر ترافیک باشد.
1-6-5- SPM[11]
منابع اصلی SPM شامل گرد و غبار ناشی از فعالیتهای ساختمانی، میباشد. به طور کلی ایستگاههای اندازه گیری SPM باید در مناطقی قرار گیرد که تراکم وسیله نقلیه بالا باشد و فعالیتهای ساختمانی و گرد و غبار نیز زیاد باشد (Mahwar et al., 1997).
1-6-6- مونوکسید کربن (CO)[12]
مونوکسیدکربن گازی بیرنگ، بی بو و بسیار پایدار است که دارای زمان ماندگاری 2 تا 4 ماه در اتمسفر میباشد. این گاز از اجزای کمیاب تروپوسفر است و توسط فرآیندهای طبیعی و از منابع مصنوعی به جو آزاد میشود. غلظتهای متوسط CO به طور فصلی تغییر میکند، بیشترین و کمترین میزان غلظت به ترتیب مربوط به زمستان و تابستان میباشد (آهنگری و همکاران، 1395). کلسینه شدن آهک و احتراق سوختهای فسیلی از عوامل افزایش CO2 (کربن دی اکسید) و CO (کربن مونو اکسید) میباشد (غضبان، 1392). اثرات مونوکسید کربن بر کارکردهای فیزیولوژیک انسان را میتوان به صورت زیر خلاصه نمود؛
- اثرات قلبی و عروقی؛
- اثرات مغزی و ایجاد ناهنجاری در رفتارهای عصبی؛
- اثر فیبریونولیز؛
باتوجه به اینکه میل ترکیبی مونوکسید کربن با هموگلوبین خون 220 برابر بیشتر از اکسیژن است در محیطهای آلوده به مونوکسید و کربوکسی، هموگلوبین خون به سرعت افزایش مییابد (آهنگری و همکاران، 1394).
وسایل نقلیه از مهمترین منابع انتشار مونوکسیدکربن به محیطزیست هستند به طور کلی مناطق با تراکم جمعیت بالا دارای وسایل نقلیه فراوان و سطح CO بالاتر میباشد و لازم است پایش مقادیر CO در این مناطق به طور مستمر صورت گیرد. پایینترین غلظت گزارش شده (36/0 میلی گرم بر متر مکعب) باعث ایجاد حساسیت در چشم انسان میشود (جدول 1-3 و 1-4) همچنین افزایش میزان CO موجب فرورفتگی چشم و قرمزی کونژنتیک میگردد (Kielhorn et al., 2003).
جدول 1-3- اثرات بهداشتی مونوکسیدکربن (Kielhorn et al. 2003)
ردیف | مقدار | مدت تماس | اثرات |
1 | ppm 9 | 8 ساعت | حد استاندارد ملی |
2 | ppm 50 | 6 هفته | تغییر در ساختار قلب و مغز حیوانات |
3 | ppm 50 | 50 دقیقه | تغییر در دید و شفافیت |
4 | ppm 50 | 12-8 ساعت | اختلالات عصبی |
جدول 1-4- محاسبه شاخص کیفیت آلودگی هوا برای گاز CO(طولابی و همکاران، 1390)
وضعیت | AQI | CO (برحسب ppm) |
خوب | 0-50 | 0/0- 4/4 |
متوسط | 51-100 | 5/4-4/9 |
ناسالم برای افراد حساس | 101-150 | 5/9- 4/12 |
ناسالم | 151-200 | 5/12- 4/15 |
بسیار ناسالم | 201-300 | 5/15- 4/30 |
خطرناک | 301-400 | 5/30- 4/40 |
خیلی خطرناک | 401-500 | 5/40- 4/50 |
مونواکسید کربن موجب کاهش توانایی خون در انتقال اکسیژن به بافتها میشود، این ماده سمی برای سیستم گردشخون بسیار مشکل ساز میباشد (ﻋﺎﺑﺪی، 1395).
1-6-7- متان ( (CH4[13]
سالانه 1% به میزان متان اتمسفر افزوده میشود. چنین به نظر میرسد که 12 تا 20 درصد از آثار گلخانهای توسط متان انسان منشأ ناشی شده است. منابع طبیعی متان را میتوان به موریانهها و تالابهای آب شیرین نسبت داد، موریانهها طی فرآوری چوب منجر به تولید متان میشوند. استفاده از زیتوده (مواد آلی نظیر هیزم) برای تولید گرما و انرژی، استفاده از زغال سنگ، گازهای طبیعی حاصل از فعالیتهای کشاورزی نظیر شالیکاری و دامپروری از جمله عوامل طبیعی افزایش متان زمین میباشد (شکل 1-1) (علیزاده و همکاران، 1390). عواملی چون اقیانوسها، زمینهای مرطوب، آتشفشانها و آتشسوزی طبیعی از جمله عوامل طبیعی افزایش متان جو میباشند. فعالیتهای کشاورزی و دامپروری نیز سهم بسزایی در افزایش متان جو دارند (اکبرزاده، 1391).
شکل 1-1- سهم عوامل انسانی در پخش متان (اکبرزاده، 1391)
1-6-8- ازن (O3)[14]
دو نوع ازن (O3) وجود دارد که شامل ازن مفید (لایه ازن یا ازن موجود در استراتوسفر) و ازن مضر (ازن موجود در تروپوسفر یا سطح زمین) میباشد. ازن یکی از اجزای اصلی مهدود فتوشیمیایی و در گروه اکسیدانهای فتوشیمیایی هواست که از واکنش اکسیدهای نیتروژن (NOX) و ترکیبات آلی فرار (VOCS) در حضور نور خورشید (واکنش فتوشیمیایی)، تشکیل میشود. بنابراین بیشترین مقادیر ازن در شرایط آفتابی تشکیل میگردد. غلظتهای حداکثر ازن در بعد از ظهر رخ میدهد و به طور کلی یک آلاینده تابستانه[15] است. غلظتهای حداکثر ازن در سطح زمین به ندرت دو تا سه ساعت دوام دارد. نیمه عمر این آلاینده در 20 درجه سانتیگراد حدود سه روز میباشد (آهنگری و همکاران،1394). ازن گازی متشکل از 3 اتم اکسیژن است. مواد مخرب لایه ازن شامل کلروفلوئروکربنها، هالوژنها، حلالها میباشد (احمدی و همکاران، 1392). مواجه با ازن سبب مشکلات تنفسی متعددی، نظیر حملات آسمی، کاهش عملکرد ریه و بیماریهای ریوی میشود. به ازای افزایش هر 10 میکروگرم بر متر مکعب غلظت ازن، میزان مرگ و میر روزانه حدود 3/0 درصد و مرگ بیماران قلبی حدود 4/0 درصد افزایش مییابد. حدود 40 درصد ازن در بینی و حنجره جذب میشود و 60 درصد آن به عمق ریه میرسد (آهنگری و همکاران، 1394). ازن موجب مشکلات تنفسی، کاهش توان ششها، آسم و گرفتگی سیستم ایمنی بدن میگردد (ﻋﺎﺑﺪی، 1395).
از جمله مهمترین اثرات ازون بر دستگاه تنفس را میتوان به صورت زیر خلاصه کرد (آهنگری و همکاران، 1394):
- ازن میتواند در هر قسمت از بافت ریه نفوذ کند و این امر به غلظت اولیه آن بستگی دارد.
- مقدار اندکی از ازون وارد جریان خون میشود.
- تغییر در عملکرد ریهها در تماس با غلظت ppm 3/0 ازن در مدت دو ساعت، با قطع تماس برگشت پذیر است.
- تغییر در ساختمان پروتئین ریه بعد از یک ساعت تماس با غلظت ppm 1 ازون رخ میدهد.
- تغییرات بیوشیمیایی ریه و دیگر اعضا پس از چهارساعت تماس با غلظت ppm 6-3 ازون اتفاق میافتد.
- حساسیت در برابر عفونتهای باکتریایی در مواجهه سه ساعت با ppm8/0 ازون رخ میدهد.
- تأثیر بر حجم هوای خروجی که با فشار بر ریه خارج میگردد.
ازن ترکیبی ثانویه است و در واکنشهای آلایندههای دیگر مانند NO، HC تشکیل شده است. ایستگاههای اندازهگیری ازن باید به سمت پایین تروپوسفر قرار بگیرند. ورودی پروب نمونهبرداری از تجزیه کننده ازن باید 3 تا 15 متر (10 تا 49 فوت) بالاتر از زمین، حداقل 4 متر (13 فوت) از درختان بزرگ و 120 متر (349 فوت) از ترافیک سنگین خودروها بالاتر باشد.
9-6-1- آروماتیکها
برخی از هیدروکربنهای آروماتیک چند حلقهایPAHs سرطانزا هستند و معمولا ًبه ذرات هوا متصل میشوند. قرار گرفتن در معرض ابتلا به PAH خطر ابتلا به بیماریهای سرطانی در ارتباط با تنفس ذرات را افزایش میدهد(رجوع شود به فصل دوم). (Mahwar et al., 1997).
1-7- رفتار آلایندههای هوا
در محیط شهری افزایش جمعیت مهمترین عامل افزایش آلایندهها محسوب میشود. جمعیتهای انسانی برای فراهم کردن نیازهای خود سبب ایجاد برخی آلودگیها به محیط زیست میشوند (صفوی، 1396). آلایندههای هوا نشان دهنده تغییرات کوتاه مدت و یا بلند مدت فصلی میباشند. شرایط جو زمین پس از آزاد شدن آلایندهها به جو، تعیین کننده سرنوشت نهایی آلایندهها است. متوسط سرعت حمل و نقل توسط باد، آشفتگی و انتشار توده، سه مکانیزم مهم و غالب در پراکندگی آلودگی هوا هستند. از این رو، هواشناسی یکی از مهمترین علوم مطالعه آلودگی هوا در نظر گرفته میشود (Mahwar et al., 1997). تغییرات اقلیمی به یکی از مهمترین چالشهای کره زمین تبدیل شده است. گرد و غبار از جمله پیامدهای تغییرات اقلیمی میباشد. شناسایی تأثیر پارامترهای اقلیمی بر پدیده گرد و غبار امری ضروری است (شفیعیزاده،1390). احتراق سوختهای فسیلی موجب افزایش گاز کربنیک و کمک به افزایش تغییرات اقلیمی میگردد (خالصیدوست و نوراسماعیلی، 1388). در این راستا، مدل سازی نتیجه انتشار آلایندهها در روند تحقق آلایندهها، بسیار مفید و مؤثر است. در شهرهای بزرگ و مناطق پرجمعیت، نظارت و پایش مستمر میزان گازهایی چون SO2، NO2، SPM بسیار ضروری است، زیرا وجود منابع طبیعی و انسانی تخلیه کننده چنین عواملی در میزان آلودگی و خسارات ناشی از آن در یک منطقه تأثیرگذار است (آهنگری و همکاران، 1394). در ادامه نیز عوامل مؤثر بر آلودگی هوا اشاره گردید.
1-7-1- خصوصیات هواشناسی
دما، رطوبت، دید افقی (مه و غیره)، نوع و مقدار بارندگی، فشار هوا، اندازه و جهت باد، میزان افت اتمسفری[16]، رطوبت نسبی از جمله پارامترهای جوی هستند که در میزان آلودگی هوای یک منطقه تأثیرگذار هستند. برای مثال باد قادر است با حرکت افقی آلایندهها را حمل و جا به جا کند. غلظت آلایندهها در سطح زمین اساساً به اندازه، جهت باد و میزان افت بستگی دارد. همچنین، افزایش ارتفاع درجه حرارت را نیز تغییر میدهد و بر سرعت حرکت آلایندهها مؤثر است (Mahwar et al., 1997). تغییر دما بر اختلاف فشار هوا نیز تأثیرگذار است. اگر یک توده هوا نسبت به هوای اطراف خود گرمتر شود منبسط میگردد و چگالی آن کاهش مییابد و تمایل به صعود به طرف بالا پیدا میکند. چنین تودهای در اثر کاهش چگالی به طرف بالا صعود مییابد (غلامیطبسی و همکاران، 1393).
1-7-2- سرعت و جهت باد
حرکت افقی باد نسبت به سطح زمین در واحدزمان سرعت باد را نشان میدهد. سرعت و جهت باد نقش مهمی در پراکندگی آلودگی هوا دارند. توزیع و پراکنده شدن آلایندهها در هوا تا حد زیادی متأثر از جهت باد میباشد. باد در جهت افقی و به صورت طولانی مدت احتمال آلودگی هوا را بیشتر میکند. آگاهی از جهت باد و سرعت باد در تعیین دقیق پراکندگی آلایندههای جو کمک کننده است (Mahwar et al., 1997). باد از عوامل مهم تغییر چهره زمین به شمار میآید. سرعت باد از منطقهای به منطقه دیگر متغیر میباشد و آن را میتوان تابعی از ناهمواریها و پوشش خاک میباشد. فرسایش، حمل و رسوبگذاری، از مهم ترین عملکردهای باد است. میزان تخریب ایجاد شده در اثر باد به درشتی و سنگینی ذرات، سرعت و انرژی باد وابسته است (داداشیآرانی، 1388).
1-7-3- توپوگرافی
ناهمواریهای موجود در زمین مانند کوهها، بر چگونگی انتشار آلایندهها اثر میگذارند. بسته به شرایط محلی و مکانی توپوگرافی، ممکن است مفید یا زیانآور باشد (Mahwar et al., 1997). ناهمواریهایی که در مناطق کوهستانی وجود دارند، تلاطمی را در جریان هوا ایجاد میکنند که چندین هزار متر بالاتر را نیز تحت تأثیر قرار میدهند، هر چند تلاطم جریان هوا موجب تغییر در سرعت و سمت باد در یک بازه زمانی کوتاه شود، اما جریان هوا در یک منطقه به طور متوسط ماندگار میباشد (صفوی و علیخانی، 1386).
1-7-4- خصوصیات آلایندهها
اهمیت آلودگی هوا به نوع و اندازه آلاینده و جامد، مایع یا گاز بودن آن، بستگی دارد. انرژی، صدا، گرما، رادیواکتیویته یا ترکیبی از این عوامل نیز بر خصوصیات آلایندهها تأثیر میگذارد و میتواند در کاهش یا افزایش میزان آلایندهها مؤثر باشد. واکنش بین آلایندهها در اتمسفر بسته به خصوصیات آلایندهها ممکن است مقدار آلاینده در اتمسفر را افزایش یا کاهش دهد (سلحشوریفرد، 1394).
1-7-5- شکل ماده
1-7-5-1- آلایندههای ذرهای معلق[17]
این آلاینده به دو دسته ذرات مایع یا جامد ریز تقسیم میشوند. مواد به شدت فعال یا خنثی که دارای اندازه 0002/0 تا 500 میکرون است، ذراتی مانند گرد و غبار و دود غلیظ در این دسته جای دارند (زراسوندی و حیدری، 1394).
1-7-5-2- آلایندههای گازی[18]
به آلایندههائی مانندH2S و SO2 که به شکل گاز در اتمسفر موجودند، آلایندههای گازی میگویند.
1-7-5-3- آئروسلها[19]
ذرات با وزن کم و معلق در هوا را، آئروسل مینامند. ذرات معلق ممکن است به صورت غبار، دود، میست (ذرات مایع بزرگ پراکنده در هوا) و یا دود غلیظ (فیومها) باشند. آئروسل اصطلاحی کلی است که به تمام ذرات ریز، اعم از مایعات و جامدات که در اتمسفر پخش و پراکندهاند اطلاق میگردد (Mahwar et al., 1997). اگر چه آئروسلها بیشتر منشأ طبیعی دارند و حاصل از انفجار آتش فشانها یا حاصل از گرد و غبار میباشند اما منشأ انسان زاد آئروسلها را میتوان فعالیتهای صنعتی دانست که این ذرات را به هوا پراکنده میسازند. آئروسلها با ایجاد دو اثر متضاد در تغییرات آب و هوایی مؤثر هستند به این صورت که میتوانند با انعکاس پرتوهای خورشیدی به خارج از جو، باعث سرد شدن زمین شوند و یا ممکن است با جذب انرژی خورشیدی موجب گرم شدن هوای کره زمین گردند (آذرنیوند، 1394).
1-7-5-4- غبار[20]
غبار، مواد معدنی فاقد شکل منظم هستند که در هوا معلق است. این ذرات دارای قطر 1 تا 200 میکرون میباشند. رسوب غبار تحت تأثیر نیروی ثقل رخ میدهد. فرآیندهایی نظیر خرد شدن، آسیاب شدن، ساییدن و هم چنین متلاشی شدن طبیعی سنگها و خاک موجب ایجاد غبار میشود. ماندگاری ذرات غبار در اتمسفر از چند ثانیه تا چندین ماه در جو متغیر است. ذراتی با اندازه کمتر از 100 میکرون غبار ریز (Fine Dust) و ذراتی با اندازه بزرگتر از 100 میکرون غبار درشت (Coarse Dust) نامیده میشوند. ذرات بزرگتر از 50 میکرون با چشم غیر مسلح قابل رویت هستند. اندازه تیپیک غبارها عبارتند از (Mahwar et al., 1997):
- ذرات غبار حاصل از خرد و آسیاب شدن با قطر بیش از 20 میکرون؛
- خاکستر فرار حاصل از دودکش با قطر 3-80 میکرون؛
- غبار سیمان 120-10 میکرون؛
- غبار ریخته گری 200-1 میکرون.
1-8- کیفیت آلایندهها
نوع آلایندههایی از مهمترین فاکتورهای مهم در بررسی آلودگی هوا میباشد، هر چند دو وضعیت بسیار مهم هوا که باعث پراکندگی آلایندهها میشوند عبارتند از؛
در حال حاضر به منظور نظارت بر کیفیت هوا، آلودگی هوا از طریق برنامههای نظارت بر کیفیت به طور مستمر در نقاط مختلف جهان در حال بررسی میباشد. به همین منظور مراکزی جهت کنترل آلودگی هوا در نظر گرفته شده است (ندافی و همکاران، 1390). در ادامه به برخی از مهمترین اهداف تأسیس این مراکز اشاره شده است.
1-9- اهداف مراکز کنترل آلودگی هوا
- توصیه به دولت در مورد تدوین و اجرای یک برنامه ملی جهت پیشگیری، کنترل و کاهش آلودگی هوا؛
- ایجاد یک برنامه ملی برای پیشگیری، کنترل و کاهش آلودگی هوا را اجرا کنید؛
- ارائه کمکهای فنی به هیأت مدیره کنترل آلودگی کشور؛
- انجام و حمایت از تحقیقات مربوط به پیشگیری، کنترل و کاهش آلودگی هوا؛
- جمع آوری، تهیه و انتشار اطلاعات فنی و آماری مربوط به آلودگی هوا؛
- تنظیم استانداردهای کیفیت هوا؛
- بازرسی مناطق آلوده کننده هوا، ارزیابی کیفیت هوا و اجرای اقدامات پیشگیرانه (Mahwar et al., 1997).
در بسیاری از شهرهای بزرگ کشور ایران، از جمله اهواز، تهران، کرج، اصفهان، مشهد، تبریز، اراک، و شیراز، غلظت برخی آلایندههای هوا از استاندارد ملی به مراتب بیشتر است و برآورد شده است که با احتساب پدیده ریزگردها، جمعیتی بالغ بر 35 میلیون نفر، یعنی حدود نیمی از جمعیت کل کشور در معرض درجات مختلفی از آلودگی هوا قرار دارند، تأثیرپذیری از آلایندهها در ردههای سنی مختلف با فاکتورهایی متفاوت مشخص میشود (جدول 1-5) (آهنگری و همکاران، 1394).
جدول 1-5- طبقه بندی فاکتورهای تعیین کننده حساسیت کودکان به آلودگی هوا
(Mahwar et al., 1997)
در ارتباط با رشد و تکامل سیستم تنفسی
1. آسیبپذیری در تکامل و رشد مجاری تنفسی و آلوئل 2. مکانیسمهای دفاعی میزبان نابالغ |
مربوط به الگوی زمانی فعالیت
1. زمان صرف شده در فضای باز 2. افزایش دم و بازدم با بازی و ورزش |
مربوط به بیماریهای مزمن
1. شیوع زیاد آسم 2. افزایش شیوع فیبروز کیستیک |
مربوط به بیماری حاد
1. نرخ زیاد عفونت حاد تنفسی |
1-10- طوفانهای غباری
طوفان شن و ماسه[23] (SDS) عمده مشکل زیست محیطی در غرب آسیاست. این در حالی است که ویژگیهای اصلی آنها مانند شدت، میزان و فرکانس، به خوبی شناخته شده نیستند. نگرانی رو به رشد کشورهای منطقه، در مورد این پدیده منجر به برگزاری جلسات بین المللی متعدد در سالهای اخیر شده است. در جلسات مذکور ایجاد یک سیستم برای نظارت و پیش بینی SDS بارها مطرح شده است. دولت ترکیه نیز در مورد وقوع SDS و تأثیرات آن نگران است و به همین خاطر اجلاسی با حضور وزرای محیط زیست کشورترکیه، جمهوریاسلامیایران، عراق و سوریه در در 28 و 29 آوریل 2010 در آنکارا را، تشکیل داد. در این جلسه یک پروژهی گسترده جهت کاهش آلودگی محیط زیست، ناشی از گرد و غبار اندازهگیری گرد و غبار، بهبود نظارت بر هواشناسی، پیشبینی و کنترل فرسایش خاک از جمله پروژههای همکاری منطقهای پیشنهاد شده وزیران در این جلسه بوده است. در این اجلاس، وزیران متعهد به، تشکیل یک نیروی کار متشکل از کارشناسان وزارتخانهها یا ادارات مربوط به کشورهای مرتبط و کارشناسان سازمانهای بین المللی مربوطه، از جمله محیط زیست سازمان ملل متحد UNEP))[24] و سازمانجهانی هواشناسی(WMO)[25] شدند. تفاوت این اجلاس در قدیم و جدید، در گستره میزان و نوع آلودگیها و نیز کاهش توان طبیعت در رفع این آلودگیها، است (قاسمی، 1385). لایه مرزی جو شهری از جمله مهمترین عوامل تعیین کننده آلودگی هوا میباشد (بیدختی و بنیهاشم، 1388). به همین منظور جلسهای دیگر با حضور و مشارکت وزیران قطر در سپتامبر 2010 برگزار شد. همچنین در20 تا 22 نوامبر 2012، کنفرانس منطقهای در مورد طوفانهای گرد و غبار در شهر کویت پایتخت کشور کویت برگزار شد که طی آن UNEP و WMOیک جلسه ویژهای را در مورد جنبههای علمی برنامه منطقهای SDS برگزار کردند. توجه به آلودگی هوا و تشکیل پروتکلها و اجلاسهای بین المللی قدمتی طولانی داشته و مختص به قرن اخیر نمیباشد. این کنفرانسها موارد زیر را برجسته میکند:
- تأثیر طوفانهای SDS در غرب آسیا و پیامدهای آن برای حمل و نقل، بهداشت و محیط زیست سایر کشورها؛
- تغييرات به وجود آمده در مناطق منبع طوفان شن،گرد و غبار و چگونگي تأثير SDSبر محیطزیست، اقتصاد و بهداشت؛
- نگرانی در مورد چگونگی تأثیر SDS بر تغییرات آب و هوایی؛
شکاف در مشاهدات، درک، مدلسازی، پیشبینی، ارائهخدمات و هشدارهای مرتبط با فرآیندهای SDS، اهداف مشخص در گزارشهای ارائه شده از این کنفرانسها میباشد، در ادامه به ذکر برخی از این موارد میپردازیم:
- بررسی اطلاعات منتشر شده در این رابطه با گسترش گرد و غبار در غرب آسیا، از جمله جمهوریاسلامیایران و ترکیه؛
- جمعآوری اطلاعات موجود در مورد منابع گرد و غبار (فرکانس، شدت طوفان گرد و غبار، اثرات اجتماعی و اقتصادی گرد و غبار بر محیطزیست)؛
- پیشنهاد استراتژی برای سنجش اعتبار مدلهای گرد و غبار ارائه شده؛
- تهیه نقشه نهادهای منطقهای و ملی؛
- ارائه مکانیزمهای همکاری سازمانهای بینالمللی برای نظارت، همچنین ارائه خدمات مربوط به گرد و غبار؛
- اندازهگیری نوع و تراکم گرد و غبار براساس مشاهدات موجود؛
- پیشنهاد یک استراتژی چند منظوره پیش بینی گرد و غبار بر اساس مدلسازی عددی؛
- پیشنهاد یک سیاست منطقهای مبادله دادهها؛
- مشاوره در مورد برنامههای آموزشی و ظرفیتسازی در مقیاس منطقهای (Malone et al., 2010 ).
همچنین کنفرانس بینالمللی مقابله با طوفانهای گرد و غبار به میزبانی سازمانحفاظت محیطزیست و وزارت امورخارجهی جمهوریاسلامی ایران در سوم ژوئن 2017 با همکاری سازمان محیط زیستمللمتحد و اداره امور اجتماعی و اقتصادی ملل متحد و همکاری دیگر کارگزارهای مرتبط سازمان ملل از 34 کشور، برگزار شد. در این جلسه موضوعاتی در خصوص بهبود شرایط گرد و غبار مطرح شد، که در زیر به مواردی از آن اشاره شده است:
- بررسی روند جهانی و منطقهای طوفانهای گرد و غبار؛
- تأثیر اجتماعی، اقتصادی و محیطی طوفانهای گرد و غبار و هزینههای ناشی از آن؛
- مشاهده، نظارت و پیش بینی سیستمهای هشداردهنده زود هنگام؛
- سرمایه گذاری و نوآوری در تکنولوژیهای رفع بحران گرد و غبار؛
- همکاری بینالمللی، منطقهای و بینبخشی (www.doe.ir).
[1] Word Health Organization
[2] Internatiomal Agency for Research On Caner (IARC)
[3] Air Pollution
[4] Risk Factor
[5] Postnatal
[6] Air Pollutants
[7] Sulfur Dioxide
[8] Nitrogen Dioxide
[9] Particulate Matter
[10] Relation of Suspended Particulate Matter
[11] Suspended Particulate Matter
[12] Carbon monoxide
[13] Methane
[14] Ozone
[15] Summer pollutant
[16] Lapse Rates
[17] Suspended particle pollutants
[18] Gas contaminants
[19] Aerosols
[20] Dust
[21] Air Intensity
[22] Air Stability
[23] Sand- and Dust Storms
[24] United Nations Environment Programme
[25] World Meteorological Organization
Reviews