تحلیل فضایی کیفیت هوای شهر تهران با تأکید بر ذرات معلق (PM10 و PM2.5)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه آب و هواشناسی، دانشگاه شهید بهشتی

2 دانشیار گروه آب و هواشناسی، دانشگاه شهید بهشتی

3 دانشیار گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز

چکیده

امروزه هوای بسیاری از شهر­های ایران به­ویژه کلان­شهر­ها با جمعیت بالا، از کیفیت مطلوبی برخوردار نمی‌باشند که این کیفیت نامطلوب به­دلیل وجود منابع متعدد آلاینده از قبیل خودرو­ها، صنایع، وسایل گرمایشی، فعالیت­های ساختمانی و تجاری طی چند دهه اخیر می­باشد و نگرانی­های بسیاری را در پی داشته است. بنابراین، پایش آلاینده­های هوا و بررسی تغییرات مکانی و فصلی آن­ها اهمیت ویژه‌ای دارد. هدف از این پژوهش ارزیابى کیفیت هوا و بررسی تغییرات فصلی و مکانی ذرات معلق (PM10 و PM2.5) در شهر تهران می­باشد. در این پژوهش، از شاخص AQI برای تعیین کیفیت هوای شهر تهران و معرفی آلاینده مسئول استفاده شده است. به­ منظور بررسی تغییرات ذرات معلق (PM10 و PM2.5) در مقیاس های فصلی و مکانی داده­های ایستگاه­های آلودگی­سنجی (18 ایستگاه) شرکت کنترل کیفیت هوا طی 1397  و 98 مورداستفاده قرار گرفت. داده­ها با استفاده از نرم­افزارهای  matlab و Excel و SPSS، تحلیل و نتایج حاصل از تحلیل­های آماری توزیع آلاینده­ها در مقیاس­های فصلی و مکانی با نرم­افزار Arc Gis با تابع تحلیلی درون­یابی فاصله معکوس (IDW) به­صورت نقشه­ها، جداول و نمودار­ها تهیه و ترسیم شده است. نتایج نشان داد سال 97 حدود  8/83 درصد در شرایط مطلوب و تنها 2/16 درصد در شرایط نا­مطلوب قرار دارد. اما در سال 98 حدود 4/76 درصد در شرایط مطلوب و 6/23 درصد در شرایط نامطلوب قرار دارد که علت آن تغییرات میزان بارش و سرعت باد در سال 97 و 98 بوده است. بالاترین غلظت فصلی ذرات معلق (PM10) و (PM2.5) را به­ترتیب فصل تابستان و زمستان و کمترین غلظت فصلی هر دو آلاینده مربوط به فصل بهار می­باشد. همچنین نتایج حاصل از درون­یابی فاصله معکوس (IDW) نشان داد که مناطق غربی، جنوبی و مرکزی شهر تهران بیشتر از سایر مناطق درگیر ذرات معلق (PM10 , PM2.5) می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Spatial analysis of air quality in Tehran with emphasis on particulate matter (PM2.5 and PM10)

نویسندگان [English]

  • Maryam Ansari 1
  • Mahmoud Ahmadi 2
  • Gholamreza Goudarzi 3
1 Ph.D Student of Climatology, Shahid Beheshti University, Iran.
2 Associate Professor, Department of Climatology, Shahid Beheshti University, Iran.
3 Associate professor, Department of Environmental Health Engineering, Ahvaz Jundishapur University of Medical Sciences, Iran.
چکیده [English]

Nowadays, the air of most of Iran's cities especially high population metropolises hasn’t an optimal quality. This adverse quality is due to various pollutant resources such as automobiles, industries, heating devices, construction, and commercial activities during recent decades and there are more concerns about it. Therefore, monitoring air pollutants and studying their seasonal and spatial variations are specifically important. The present study aimed to evaluate air quality and seasonal and spatial variations of particulate matter (PM2.5 and PM10) in Tehran city. In this research, the AQI index has been used to determine the air quality of Tehran and to introduce the responsible pollutant. To investigate the variations of particulate matter (PM10 and PM2.5) in seasonal and spatial scales, the data of air pollution monitoring stations (18 stations) of Air Quality Control Company was used in 2018 and 2019. Data were analyzed using Excel and SPSS software and results of statistical analysis of pollutants distribution in Temporal – spatial scales are provided and they are drawn using Arc GIS software and analytical function of inverse Distance Weighting interpolation (IDW) as maps, tables, and graphs. Based on the results, favorable and unfavorable air quality were respectively observed in 83.8 and 16.2% of days in 2018, as well as 76.4 and 23.6% of days in 2019, which can be related to the changes in rainfall rate and wind speed in the years. The maximum seasonal concentration of particulate matter (PM10 and PM2.5) relates to summer and winter respectively and the minimum seasonal concentration of both pollutants relates to spring. Results of inverse Distance Weighting interpolation (IDW) also showed that the west, south, and central regions of Tehran got involved with particulate matter more than other regions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Air Quality
  • particulate matter
  • Tehran
حیدری، محسن؛ حیدرنژاد، ضحی؛ علیپور، ولی؛ دیندارلو، کاووس(1396)؛ ارزیابى کیفیت هوا بر اساس شاخص کیفیت هوا در شهر کرمان در سال 1394 ، فصلنامه پژوهش در بهداشت محیط، دوره 3، شماره 3، صص 218-208.
خورشید دوست، علی محمد؛ ولی زاده، خلیل و قاسمی بگتاش، علی(1396) تحلیل زمانی مکانی آلودگی­های خطرناک شهر تبریز با تأکید بر PM10، پژوهش­های جغرافیایی طبیعی، دوره 49، شماره 4، صص 602-585.
دهقانی، روح الله؛ تخت فیروزه، سید مهدی؛ حسین دوست، غلامرضا؛ مسیبی، محدثه؛ عرب فرد، مسعود (1393) تعیین کیفیت بهداشتی هوای شهر کاشان بر اساس شاخص کیفیت هوا در سال 1399، ارمغان دانش، دوره 19، شماره 4، صص 325-314.
شرعی پور، زهرا (1388) بررسی تغییرات فصلی و روزانه آلاینده­های هوا و ارتباط آن با پارامتر­های هواشناسی، مجله فیزیک زمین و فضا، دوره 35، شماره 9، صص137-119.
رحیمی، آذرنوش؛ بهبهانی­نیا، آزیتا؛ منصوری، نبی اله و عظیمی، علی (1398)؛ تعیین شاخص کیفیت آلودگی هوا بر اساس ذرات معلق و پهنه­بندی آن در پایانه­های مترو تهران، مجله مطالعات علوم محیط زیست، دوره 4، شماره 1، صص 1168-1160.
رنجبر، محسن و باهک، بتول (1398) تغییرات زمانی و مکانی آلاینده­های هوا با استفاده از GIS (مورد مطالعه: نیمه شمالی شهر تهران) فصلنامه جغرافیا، دوره 17، شماره 60، صص 85-72.
صفوی، سید یحیی؛ علیجانی، بهلول(1385) بررسی عوامل جغرافیایی در آلودگی هوای تهران، پژوهش­های جغرافیایی، دوره 38، شماره 58، صص112-99.
صفوی، سید نوید؛ موسوی، مریم؛ دهقانزاده ریحانی، رضا و شاکری، مسعود (1395)؛ پهنه­بندی فصلی و مکانی شاخص کیفیت هوا و آلاینده­های محیطی هوای شهر تبریز به کمک نرم­افزار GIS و بررسی مشکلات اجرایی موجود، مجله سلامت، دوره 7، شماره 2، صص 177-158.
عزیزی فر، محمد؛ ندافی، کاظم، محمدیان؛ مجید، صفدری؛ مرتضی و خزایی، محمد(1390) بررسی شاخص کیفیت هوا و غلظت ذرات معلق با قطر آئرودینامیکی در هوای شهر قم، مجله دانشگاه علوم پزشکی قم، دوره 5، شماره 2، صص 63-59.
قلی­زاده، محمد حسین؛ فرج­زاده، منوچهر و دارند، محمد(1388) ارتباط آلودگی هوا با مرگ­ومیر جمعیت شهری تهران، مجله پژوهشی حکیم، دوره 12، شماره 2، صص 71-65.
کرمانی، مجید؛ دولتی، محسن؛ فلاح جو کندان، سودا؛ آقایی، مینا؛ بهرامی اصل، فرشاد؛ کریم زاده، سیما؛ (1395) بررسی شاخص بهداشتی کیفیت هوا و کاربرد­های آن در هفت شهر ایران در سال 90، مجله علوم پزشکی دانشگاه اراک، دوره 19، شماره 12، صص 88-78.
گلباز، سمیه؛ فرزاد کیا، مهدی و کرمانی، مجید (1388) بررسی کیفیت بهداشتی هوای شهر تهران در سال 1387 با تکیه بر شاخص کیفیت هوا، فصلنامه سلامت کار ایران، دوره 6، شماره 4،صص 65-59.
موسوی، فاطمه؛ جاهد، سید عادل؛ رجب، اسدالله؛ نیکو سخن تیار، امیر کامران؛ کاشی، گیتی و طباطبایی، بهروز(1392) بررسی تآثیر آلودگی هوا روی تغییرات سطح هموگلوبین در بیماران دیابتی شهر تهران، مجله سلامت و محیط، دوره ششم، شماره اول، صص 132-123.
مختاری، مهدی؛ میری، محمد؛ محمدی، امیر؛ خرسندی، حسن؛ حاجی زاده، یعقوب و عبدالله نژاد، علی(1395) برآورد شاخص کیفیت هوا و مخاطرات بهداشتی منتسب به PM10، PM2.5 و SO2 در هوای شهر یزد، مجله دانشگاه علوم پزشکی مازندران، دوره 25، شماره 131، صص 23-14.
میری، محمد؛ محمدی، امیر؛ نعمتی، سپیده؛ عبداله نژاد، علی؛ نیکونهاد، علی(1395) بررسی روند تغییرات شاخص کیفیت بهداشتی هوا در شهر مشهد (AQI) با سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) مجله تحقیقات سلامت در جامعه، دوره 2، شماره 1، صص 20-12.
ندافی, کاظم؛ محسن حیدری؛ محمد صادق حسنوند و مهدی فضل زاده، ۱۳۸۷، بررسی مقایسه­ای کیفیت هوای شهر تهران در سال­های 1385 و 1386، یازدهمین همایش ملی بهداشت محیط، زاهدان، دانشگاه علوم پزشکی زاهدان.
مرکز سلامت محیط و کار وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی، 1394، راهنمای محاسبه، تعیین و اعلام شاخص کیفیت هوا.
نورپور، علیرضا و فیض، سید محمد علی (1393) تعیین تغییرات مکانی-زمانی آلاینده­های گوگرد دی­اکسید، نیتروژن دی­اکسید و انواع آلاینده­های ذرات معلق با استفاده از تکنیک­های GIS در شهر تهران، محیط­شناسی، دوره 40، شماره 3، صص 738-723.
Amador-Muñoz, O., Bazán-Torija, S., Villa-Ferreira, S. A., Villalobos-Pietrini, R. V., Bravo-Cabrera, J. L., Munive-Colín, Z., Murillo-Tovar, M. A. (2013). Opposing seasonal trends for polycyclic aromatic hydrocarbons and PM10: Health risk and sources in southwest Mexico City. Atmospheric Research, 122, 1999–2012. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2012.10.003
Bucko, M.S., Magiera, T., Johanson, B., Petrovský, E., Pesonen, L.J., (2011). Identification of magnetic particulates in road dust accumulated on roadside snow using magnetic, geochemical, and micro-morphological analyses. Environ. Pollute. 159,p.p: 1266-1276. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2011.01.030
Clements, N., Hannigan, M. P., Miller, S. L., Peel, J. L., & Milford, J. B. (2015). Comparisons of urban and rural PM10-2.5 and PM2.5 mass concentrations and semivolatile fractions in Northeastern Colorado. Atmospheric Chemistry and Physics.
Fattore E, Paiano V, Borgini A, Tittarelli A, Bertoldi M, Crosignani P, et al  (2011) Human Health risk in relation to air quality in two municipalities in an industrialized area of Northern Italy. Environmental Research; 111(8): 1321-1327.
 https://doi.org/10.5194/acp-16-7469-2016, 2016.
Graedel TE, Crutzen PJ. Atmospheric change: an earth system perspective. New York: W.H. Freeman and Company; 1993; 1: 329- 30.
Headarnejad, Z;  Kavousi, A; Mousapour, H; Daryabor, M R; Radfar, M; Abdolshahi, A (2018) Data ArticleData on evaluation of AQI for a different season in Kerman, Iran, 2015, Data in Brief (20), P.P:  1917–1923.
Hossein, MA, Hoque, A(2018) Variation of Ambient Air Quality Scenario in Chittagong City: A Case Study of Air Pollution, Journal of Civil, Construction and Environmental Engineering, 3(1): 10-16. DOI: 10.11648/j.jccee.20180301.13
Luo, M. Hou, X. Gub, Y. Lau, N. C. Yim, S. H. (2018) Transboundary air pollution in a city under various atmospheric conditions, Science of the Total Environment (618) P.P: 132–141. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.11.001
Mu H, Otani S, Okamoto M, Yokoyama Y, Tokushima Y, Onishi K, et al. Assessment Effects of Air Pollution on Daily Outpatient Visits using the Air Quality Index. Yonago Acta Med 2014; 57(4): 133-136.
Verma MK, Patel A, Sahariah BP, Choudhari JK. Computation of Air Quality Index for Major Cities of Chhattisgarh State. Environmental Claims Journal. 2016;28(3):195-205. https://doi.org/10.1080/10406026.2016.1129269
Xue, J., Xu Y., Zhao, L.,  Wang, C.,  Rasool, Z.,  Ni, M., Wang, Q., Li, D(2018)Air Pollution Option Pricing Model Based on AQI, Atmospheric Pollution Research (2018), DOI: 10.1016/j.apr.2018.10.011.
Zeng, X.T., Tong, Y.F., Cui, L., Kong, X.M., Sheng, Y.N., Chen, L., Li, Y.P., 2017. Population- production-pollution nexus-based air pollution management model for alleviating the atmospheric crisis in Beijing, China. J. Journal of Environmental Management. 197, 507-517.  DOI: 10.1016/j.jenvman.2017.04.022
Zhao, L.J., Xue, J., Gao, H.Z., Li, C.M., Huang, R.B., 2014. A model for interprovincial air pollution control based on futures prices. J. Journal of the Air & Waste Management Association. 64, 552-560.  DOI: 10.1080/10962247.2013.873091
Zhao, L.J., Xue, J., Li, C.M., 2013. A bi-level model for transferable pollutant prices to mitigate China’s interprovincial air pollution control problem. J. Atmospheric Pollution Research. 4, 526 446-453. https://doi.org/10.5094/APR.2013.051
Xin W, Pengpu Z, Daqian L (2018) Spatiotemporal Variations and Influencing Factors Analysis of PM2.5 Concentrations in Jilin Province, Northeast China, Chin Geogra. Sci, 28: 810–822 https://doi.org/10.1007/s11769-018-0992-0.
  • تاریخ دریافت: 03 بهمن 1399
  • تاریخ بازنگری: 29 اردیبهشت 1400
  • تاریخ پذیرش: 29 خرداد 1400
  • تاریخ اولین انتشار: 29 خرداد 1400
  • تاریخ انتشار: 01 شهریور 1401