شناسایی کانونهای گرد و غبار و آنالیز فیزیکوشیمایی ذرات آن در منطقه دزفول

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد اقلیم شناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی

2 دکتری اقلیم‌شناسی، پژوهشکده انگور و کشمش، گروه علوم محیطی دانشگاه ملایر

10.22111/jneh.2019.30868.1542

چکیده

به‌منظور شناسائی ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی و شرایط اتمسفری توفان‌های گرد و غبار در ایستگاه دزفول (به عنوان نماینده‌ی منطقه‌ی دزفول)، ابتدا فراوانی پدیده گرد و غبار در ایستگاه دزفول طی 20 سال (2013-1994) بررسی شد. سپس طی روزهای 24 ژوئن، 21 و 28 ژولای 2018، نمونه‌های گرد و غبار با تله‌های رسوب‌گیر جمع‌آوری و شرایط فیزیکی آن با دستگاه پراش اشعه ایکس و آنالیز شیمیایی عناصر محلول و فلزات سنگین آن با دستگاه جذب اتمی به روش شعله انجام شد و با شاخص آلودگی Igeo ارزیابی شد؛ هم‌چنین گردش اتمسفری در تراز میانی جو و سطح زمین که منجر به گرد و غبار شد با استفاده از داده‌های روزانه تحلیل مجدد مرکز پیش‌بینی اروپا (ECMWF ERA-Interim)و پراکندگی ذرات با عمق اپتیکی نور و خط سیر گرد و غبار با مدل HYSPLIT بررسی شد. نتایج بررسی فراوانی گرد و غبار در دزفول بیانگر روند افزایشی گرد و غبار است که منجر به کاهش دید افقی شده است. بیشینه گرد و غبار در فصل تابستان و جولای (تیرماه) و کمینه آن در پائیز و ژانویه (دی‌ماه) است. نتایج حاصل از میانگین توزیع اندازه ذرات غبار در دزفول نشان داد PM10 اندازه غالب ذراتی بود که از بافت سیلتی تشکیل شده است. منگنز، روی، سرب و کادمیوم به ترتیب با میانگین 491، 311، 9/32 و 41/1 میلی‌گرم بر کیلوگرم فلزات غالب در گرد و غباری بودند که بیانگر آلودگی متوسط تا شدید آن نسبت به حد استاندارد است. در بین عناصر محلول، کلسیم، پتاسیم، سدیم و منیزیوم به ترتیب بیش‌ترین غلظت را داشتند که حضور این عناصر دلیلی بر بیابانی‌بودن ذرات غباری است که ردیابی و محاسبه مسیر برگشت آن نشان داد رسوبات آبرفتی دجله و فرات در عراق کانون اصلی آن است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Detection of dust sources and Physico-chemical analysis of its particles in Dezful area

نویسندگان [English]

  • Broumand Salahi 1
  • MAHMOUD BEHROUZI 2
1 Professor of Climatology, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 PhD in Climatology, Research Institute for Grapes and Raisin, Malayer University, Malayer, Iran
چکیده [English]

In order to identify the physicochemical and atmospheric conditions of a dust storm at the Dezful station (As Dezful Regional Representative), at first the frequency of the dust storm phenomena was investigated at the Dezful station in Twenty years (1994 -2013). In during three events on June 24, July 21, and July 28, 2018, dust samples were collected with sediment traps and physical condition was performed with X-ray diffraction device and chemical analysis of the elements and heavy metals detected by flame atomic absorption and Dust particles were evaluated with the Igeo index. Also, the atmospheric circulation in the middle level of the atmosphere and sea level surface that led to dust storm was identified using by ECMWF ERA-Interim meteorological data. The distribution of dust particles was detected with aerosol optic depth (AOD), and the pathway of dust particles was examined by the HYSPLIT model. The results represented that frequency of dust storm an increasing trend which has led to a decrease in horizontal visibility in the Dezful. The maximum of dust storm phenomena is in summertime and July; The minimum in the autumn time and January. The mean distribution of dust particle in Dezful showed that PM10 was dominant in the size of the silicate tissue. The elements of dominant were Mn, Zn, Pb, and Cd was 491, 311, 32.9 and 1.41 mg / kg respectively, which indicates moderate to severe contamination compared to the standard level. Among the soluble elements, Ca, K, Na and Mg had the highest concentrations, which presence of these elements is evidence of the desert of dust particles that trace and calculate its backward pathway showed that the alluvial deposits of the Tigris and Euphrates in Iraq were its main focus.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Desert dust
  • Atomic absorption
  • X-ray diffraction
  • Shamal wind
  • Dezful

آرامی سیدعبدالحسین؛ اونق مجید؛ محمدیان بهبهانی علی؛ اکبری مهری؛ زراسوندی علیرضا (1397). تحلیل مخاطره گرد و غبار در جنوب غرب ایران در دوره 22 ساله (2017-1996)، نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، سال پنجم، شماره 1، صص 66-39.

برومندی پریا؛ بختیارپور اسماء (1395). منشایابی ذرات گرد و غبار با بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آن‌ها و مدل­سازی عددی در شهرستان مسجدسلیمان، مجله سلامت و محیط‌زیست، دوره 9، شماره 4، صص 517-526.

بشیری خوزستانی رضا؛ سوری بابک (1395). بررسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی ذرات معلق بزرگتر از 10 میکرومتر در استان کردستان، غرب ایران، مجله علوم و تکنولوژی محیط‌زیست، دوره 18، شماره 3، صص 79-70.

بیت لفته رضا؛ لندی احمد؛ حجتی سعید؛ صیاد غلامعباس (1394). نرخ ترسیب، کانی شناسی و الگوی توزیع اندازه ذرات گرد و غبار در اطراف تالاب هورالعظیم در استان خوزستان، نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 29، شماره 3، صص 707-695.

حیدریان پیمان؛ اژدری علی؛ جودکی محمد؛ درویشی خاتونی جواد؛ شهبازی رضا (1396). شناسایی منشأهای داخلی توفان‌های گرد و غبار با استفاده از سنجش از دور،GIS و زمین‌شناسی (مطالعه موردی: استان خوزستان)، فصلنامه علمی-پژوهشی علوم زمین، دوره 27، شماره 105، صص 46-33.

درگاهیان فاطمه؛ لطفی نسب اصل سکینه؛ خسروشاهی محمد؛ گوهردوست آزاده (1396). تعیین سهم منابع داخلی و خارجی گرد و غبار در خوزستان، طبیعت ایران، جلد 2، شماره 5، صص 41-36.

رجبی، مهدی؛ سوری بابک (1394). ارزیابی مقادیر فلزات سنگین در ذرات گرد و غبار باریده بر شهرهای سنندج، خرم‌آباد و اندیمشک در غرب ایران 1392-1391، مجله سلامت و محیط، دوره 8، شماره 1، صص 22-11.

زنگنه معصومه (1393). آب و هواشناسی توفان‌های گرد و غبار در ایران، دو فصلنامه آب و هواشناسی کاربردی، دوره 1، شماره 1، صص 1-12.

طاووسی، تقی؛ خسروی، محمود؛ رئیس­پور، کوهزاد (1389). تحلیل همدیدی سامانه­های گرد و غباری در استان خوزستان، نشریه جغرافیا و توسعه، شماره 20، صص 118-97.

طاووسی، تقی؛ خسروی، محمود؛ رئیس­پور، کوهزاد (1390). تحلیل آماری پدیده گرد و غباری در استان خوزستان طی دوره 2005-1996، مجله علمی و فنی نیوار، شماره­های 74 و 75، صص 26-17.

عزیزی قاسم؛ میری مرتضی؛ نبوی سید امید (1391). ردیابی پدیده گرد و غبار در نیمه غربی ایران، مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، شماره 2، صص ۶۳-۸۱

غریب­رضا محمدرضا؛ لک راضیه (1394). برخاستگاه و ژئوشیمی ریزگردهای استان خوزستان (مطالعه موردی: طوفان ریزگرد بهمن 1393)، سی و چهارمین گردهمایی و دومین کنگره بین المللی تخصصی علوم زمین، تهران، ایران.

قربانیان جبرائیل؛ کردوانی پرویز (1393). آنالیز بافت ریز گردهای شهر اهواز به روش پرتوایکس و رابطه تشدید این طوفان‌ها با تخریب تالاب هورالعظیم، نشریه علمی اکو بیولوژی تالاب، جلد ۶ شماره ۲ صص ۹۳-۱۰۲.

کریمیان بهناز؛ لندی احمد؛ حجتی سعید؛ احدیان جواد (1395). بررسی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و کانی شناسی گرد و غبار شهر اهواز، مجله تحقیقات آب و خاک ایران، دوره 47، شماره 1، صص 173-159.

گودی آاس؛  میدلتون ان جی (1391). ریزگرد بیابانی در سیستم جهانی، (ترجمه: آذرنیوند حمید؛ غلامی حسن؛ خسروی حسین)، تهران: انتشارات دانشگاه تهران (2006).

موحدی سعید؛ حیدری ناصرآباد بهروز؛ هاشمی عنا سیدکرامت؛ رنجبر فیروز (1391). پهنه­بندی نواحی اقلیمی استان خوزستان، فصلنامه فضای جغرافیایی، دوره 12، شماره 40، صص 73-64.

موسوی حوریه سادات؛ پورخباز علیرضا (1396). منشایابی ذرات گرد و غبار با بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آنها در شهرستان بیرجند، فصلنامه علمی پژوهشی زمین شناسی محیط زیست، سال یازدهم، شماره 83، صص 9-1.

ناصرپور سمیه؛ علیجانی بهلول؛ ضیائیان پرویز (1394). منشأیابی توفان‌های گرد و غبار در جنوب غرب ایران با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و نقشه‌های هوا، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، دورۀ 47، شماره 1، صص 36-2.

نوری الهام؛ متینی­زاده محمد؛ مشکی علیرضا؛ انصافی­مقدم طاهره؛ رحیمی محمد (1394). ارزیابی برخی فلزات سنگین در ریزگردها و روند جذب آن‌ها توسط برودار (مطالعه موردی: رویشگاه مله­سیاه ایلام)، فصلنامه تحقیقات جنگل و صنوبر ایران، دوره 23، شماره 4، صص 616-605.

یاراحمدی داریوش؛ خوش کیش اسداله (1392). پهنه‌بندی پدیده گرد و غبار در نیمه غربی ایران در بازه زمانی 1990 تا 2009، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، دوره 13، شماره 31، صص 211-225.

Abdollahi, S., Madadi, M., Ali-Askari, K.O., Singh, V.P., (2018). Lead Concentration in Dust Fall in Zahedan, Sistan and Baluchistan Province, Iran. Journal of Geography and Cartography, 1(2):1-6. DOI:10.24294/jgc.v1i2.601.

Aboobacker, V., Shanas, P., (2018). The climatology of shamals in the Arabian Sea—Part 1: Surface winds. International Journal of Climatology, 38(12): 4405-4416.

Ahmadi, M., DadashiRoudbari, A., (2017). Regional modeling of dust storm of February 8, 2015, in the southwest of Iran. Arabian Journal of Geosciences, 10(21): 459.

Al-Jumaily, K. J. Ibrahim, M.K.,  (2013). Analysis of synoptic situation for dust storms in Iraq. Int. J. Energ. Environ, 4(5): 851-858.

Al-Yahyai, S. Charabi, Y., (2014). Trajectory calculation as a forecasting support tool for dust storms. Advances in Meteorology, 2014, http://dx.doi.org/10.1155/2014/698359.

Arkian, F. Nicholson, S., (2018). Long-term variations of aerosol optical depth and aerosol radiative forcing over Iran based on satellite and AERONET data. Environmental monitoring and assessment 190(1): 1, DOI: 10.1007/s10661-017-6336-1.

Beegum, S. N., Gherboudj, I., Chaouch, N., Temimi, M., Hosni Ghedira, H., (2018). Simulation and analysis of synoptic-scale dust storms over the Arabian Peninsula. Atmospheric Research, 199: 62-81.

Bilal, M., Janet E. Nichol, J.E., Nazeer, M., (2016). Validation of Aqua-MODIS C051 and C006 operational aerosol products using AERONET measurements over Pakistan. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 9(5): 2074-2080.

Broomandi, P., Dabir, B., Bonakdarpour, B., Rashidi, Y., (2017). Identification of the sources of dust storms in the City of Ahvaz by HYSPLIT. Pollution, 3(2): 341-348.

Cao, H., Amiraslanid, F., Liub, J., Zhouec, N., (2015). Identification of dust storm source areas in West Asia using multiple environmental datasets. Science of the Total Environment, 502: 224-235.

Dehghani, S., Moore, F., Vasiluk, L., A.Hale, B.A., (2018). The geochemical fingerprinting of geogenic particles in road deposited dust from Tehran metropolis, Iran: Implications for provenance tracking. Journal of Geochemical Exploration, 190: 411-423.

Desouza, N. D., Simon, B., Qureshi, M.S., (2011). Evolutionary characteristics of a dust storm over Oman on 2 February 2008. Meteorology and Atmospheric Physics, 114(3-4): 107.

Dimitriou, K., Kassomenos, P., (2018). Day by day evolution of a vigorous two-wave Saharan dust storm - Thermal and air quality impacts. Atmósfera, 31(2): 105-124.

Drack, J.M.E., Vázquez, D.P., (2018). Morphological response of a cactus to cement dust pollution. Ecotoxicology and Environmental Safety, 148: 571-577.

Draxler, R., Stunder, B., Rolph, G., Stein, A., Taylor, A., (2014). HYSPLIT4 User's Guide Version 4.9, 254p.

Draxler, R.R., Hess, G., (1997). Description of the HYSPLIT4 modeling system, 27p.

Gild, C., Geitner, C., Sanders, D., (2018). Discovery of a landscape-wide drape of late-glacial aeolian silt in the western Northern Calcareous Alps (Austria): First results and implications. Geomorphology, 301: 39-52.

Goudarzi, G., (2018). Ambient particulate matter concentration levels of Ahvaz, Iran in 2017. Environmental geochemistry and health: 1-9. DOI:10.1007/s10653-018-0182-0.

Goudie, A., (2018). Dust storms and ephemeral lakes. Desert, 23(1): 153-164.

Hermida., L., A.Merino, A., Sánchez, J.L., Fernández-González, S., García-Ortega, E., López, L., (2018). Characterization of synoptic patterns causing dust outbreaks that affect the Arabian Peninsula. Atmospheric Research, 199: 29-39.

Hickey, B. Goudie, A., (2007). The use of TOMS and MODIS to identify dust storm source areas: the Tokar delta (Sudan) and the Seistan basin (southwest Asia). Geomorphological variations, 37-57.

Jish Prakash, P., Stenchikov, G., Kalenderski, S., Osipov, S., Bangalath, H., (2015). The impact of dust storms on the Arabian Peninsula and the Red Sea. Atmospheric Chemistry and Physics, Atmos. Chem. Phys, 15: 199-222.

Khan, R. K. Strand, M. A., (2018). Road dust and its effect on human health: a literature review. DOI: 10.4178/epih.e2018013

Kim, D., Chin, M., Kemp, E.M., Tao, Z., Peters-Lidardd, C.D., Ginouxe, P., (2017). Development of high-resolution dynamic dust source function-A case study with a strong dust storm in a regional model. Atmospheric Environment, 159: 11-25. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2017.03.045

Kreutz, K.J., Sholkovitz, E.R., (2000(. Major element, rare earth element, and sulfur isotopic composition of a high elevation firn core: Sources and transport of mineral dust in central Asia." Geochemistry, Geophysics, Geosystems 1(11). https://doi.org/10.1029/2000GC000082.

Labban, A., (2016). Dust storms over Saudi Arabia: temporal and spatial characteristics, climatology and synoptic case studies. A thesis submitted in fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy, RMIT University.

Li, L., Sokolik., I.N., (2018). The Dust Direct Radiative Impact and Its Sensitivity to the Land Surface State and Key Minerals in the WRFChemDuMo Model: A Case Study of Dust Storms in Central Asia. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 123(9): 4564-4582.

Maina, E.G., Gachanja, AN., Gatari, MJ., Price, H., (2018). Demonstrating PM 2.5 and road-side dust pollution by heavy metals along Thika superhighway in Kenya, sub-Saharan Africa. Environmental monitoring and assessment, 190(4): 251. DOI:10.1007/s10661-018-6629-z

Mashat, A., Awad, A., (2010). The classification of the dusty areas over the Middle-East." Bull Fac Sci Cairo Univ, 78(A): 1-19.

McTainsh, G.H., Nickling, W.G., Lynch, A.W., (1997). Dust deposition and particle size in Mali, West Africa. CATENA 29(3-4): 307-322.

Menéndez, I., Díaz-Hernández, J.L., Mangas,J., Alonso, I., Sánchez-Soto, P.J.,  (2007). Airborne dust accumulation and soil development in the North-East sector of Gran Canaria (Canary Islands, Spain). Journal of Arid Environments, 71(1): 57-81. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2007.03.011.

Modarres, R., Sadeghi, S., (2018). Spatial and temporal trends of dust storms across desert regions of Iran. Natural Hazards, 90(1): 101-114.

Norouzirad, R., González-Montaña, JR., Martínez-Pastor, F., Hosseini, H., Shahrouzian, A., Khabazkhoob, M., Ali Malayeri, F., Moallem Bandani, H., Paknejad, M., Foroughi-Nia, B., Fooladi Moghaddam, A., (2018). Lead and cadmium levels in raw bovine milk and dietary risk assessment in areas near petroleum extraction industries. Science of the Total Environment, 635: 308-314.

Özdemir, E.T., Fatih M. Korkmaz, F.M., Veli Yavuz, V., (2018). Synoptic analysis of dust storm over the Arabian Peninsula: a case study on February 28, 2009. Natural Hazards, 92(2): 805-827.

Soleimani, M., Amini, N., Sadeghian, B., Wang, D., Fang, L., (2018). Heavy metals and their source identification in particulate matter (PM2. 5) in Isfahan City, Iran. Journal of Environmental Sciences. 72: 166-175. https://doi.org/10.1016/j.jes.2018.01.002

Wagener, T., Guieu, C. Losno, R. Bonnet, S., Mahowald, N., (2008), Revisiting atmospheric dust export to the Southern Hemisphere ocean: Biogeochemical implications, Global Biogeochem. Cycles, 22, GB2006, DOI:10.1029/2007GB002984.

Wang, X., Huang, N., Dong, Z., Zhang, C., (2010). Mineral and trace element analysis in dustfall collected in the Hexi Corridor and its significance as an indicator of environmental changes. Environmental Earth Sciences, 1: 1-10.

Wang, Y., Stein, A.F., Draxler, R.R.,de la Rosa, J.D., Zhang, X., (2011). Global sand and dust storms in 2008: Observation and HYSPLIT model verification. Atmospheric Environment, 45(35): 6368-6381. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2011.08.035

Xuan, J., Sokolik, I.N., Hao, J., Guo, F.,Mao, H.,Yang, G., (2004). Identification and characterization of sources of atmospheric mineral dust in East Asia. Atmospheric Environment, 38(36): 6239-6252. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2004.06.042

Yassin, M. F., Almutairi, S.K., Al-Hemoud, A., (2018). Dust storms backward Trajectories' and source identification over Kuwait. Atmospheric Research. 212: 158-171. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2018.05.020

Zoljoodi, M., Didevarasl, A., Saadatabadi, A., (2013). Dust Events in the Western Parts of Iran and the Relationship with Drought Expansion over the Dust-Source Areas in Iraq and Syria, Atmospheric and Climate Sciences, 3(3): 321-336. DOI: 10.4236/acs.2013.33034.