توصيفگر ها :
آلودگي هوا , مديريت آلودگي هوا , PM2.5 , PM10 , مدل هاي پذيرنده , نسبت هاي تشخيصي
چكيده فارسي :
آلودگي هوا يكي از چالش¬هاي مهم محيط¬زيستي در نقاط مختلف دنيا به¬ويژه شهرهاي پرجمعيت و صنعتي است. اين موضوع علاوه بر اثرات منفي بر سلامت انسان و موجودات زنده، تبعات اقتصادي و اجتماعي را نيز به¬دنبال دارد. در دهه¬هاي اخير با افزايش جمعيت كشور و گسترش فعاليت¬هاي صنعتي به¬خصوص در كلان¬شهرهايي مانند اصفهان معضل آلودگي هوا به¬عنوان يك مشكل جدي محيط¬زيستي مطرح شده است. در بين آلاينده¬هاي موثر بر كيفيت هواي شهر اصفهان، ذرات معلق به¬ويژه ذرات معلق با قطر آئروديناميكي كوچكتر از 5/2 و 10 ميكرون (PM2.5 و PM10) مهم¬ترين عامل محسوب مي¬شوند. به¬منظور كنترل و مديريت اين آلاينده¬ها و تدوين و اجراي برنامه¬هاي كاهش آلودگي هوا، شناسايي منابع توليدكننده و سهم آن¬ها در انتشار، امري ضروري است. اين پژوهش به¬منظور بررسي وضعيت غلظت ذرات معلق و تركيبات همراه آن¬ها در شهر اصفهان در نقاط و زمان¬هاي مختلف و نيز منشأيابي و سهم¬بندي آن¬ها با استفاده از تركيبات شاخص و مدل¬هاي پذيرنده اجرا شد. نمونه¬برداري 24 ساعته از ذرات معلقPM2.5 هواي شهر اصفهان در 50 نقطه مختلف و در چهار فصل (پاييز و زمستان 1396 و بهار و تابستان 1397) با دستگاه نمونه¬بردار هوا با حجم بالا انجام شد. علاوه بر اين، از ذرات معلق PM10 و كل ذرات معلق (TSP) نيز در 5 نقطه نمونه¬برداري به¬عمل آمد و روند تغييرات آن¬ها در فصول گرم و سرد سال بررسي شد. براي تعيين غلظت انواع ذرات معلق از روش وزن¬سنجي ذرات جمع¬آوري شده بر روي فيلتر¬هاي كوارتزي استفاده شد. همچنين تجزيه تركيبات موجود در ذرات معلق شامل اندازه¬گيري فلزات (20 عنصر) با استفاده از دستگاه ICP-MS، تركيبات PAHs (30 تركيب) با استفاده از دستگاه GC-MS، يون¬هاي نيترات، سولفات، آمونيوم، كلر و فلوئور با استفاده از دستگاه IC و كربن آلي و معدني به روش سوزاندن در كوره و وزن¬سنجي انجام شد. منشأيابي ذرات معلق و تركيبات همراه آن¬ها با استفاده از نسبت¬هاي تشخيصي تركيبات PAHs صورت گرفت. براي سهم¬بندي ذرات معلق از مدل¬هاي موازنه¬ شيميايي جرم (CMB) و عامل¬يابي ماتريس مثبت (PMF) به¬عنوان مدل¬هاي پذيرنده كه به¬طور وسيع براي منشأيابي و سهم¬بندي آلاينده¬هاي هوا مورد استفاده قرار مي¬گيرند، استفاده شد. نتايج حاصل از مقايسه¬ غلظت ذرات معلق PM2.5 ، PM10 و TSP با استاندارد سازمان بهداشت جهاني (WHO) و همچنين استاندارد سازمان محيط¬زيست آمريكا (EPA) نشان داد كه در بسياري از روزهاي نمونه¬برداري، غلظت اين ذرات بيشتر از حدود مجاز بوده است. استفاده از نسبت¬هاي تشخيصي براي منشأيابي تركيبات PAHs، منشأ پايروژنيك را براي آن¬ها مورد تأييد قرار داد. همچنين به¬كارگيري نسبت¬هاي تشخيصي براي كربن آلي و عنصري، منشأ اصلي ورود آن¬ها به جو را احتراق سوخت¬هاي فسيلي تشخيص داد. نتايج حاصل از مدل PMF، بر روي تركيبات PAHs در فصول مختلف سال، 6 فاكتور اصلي شامل احتراق بنزين % 33-23، احتراق گازوييل % 24-20، احتراق گاز طبيعي % 23-9، صنايع %13-8، منابع غيراحتراقي % 23-3 و ساير منابع % 15-2 را شناسايي نمود؛ كه از اين بين وسايل نقليه بيشترين سهم را به خود اختصاص داد. نتايج حاصل از به¬كارگيري مدل PMF، بر روي ذرات معلق PM2.5 در فصول گرم و سرد سال 10 فاكتور اصلي شامل حمل¬ونقل % 53-33، صنايع آجر و سيمان % 14-5، احتراق گاز طبيعي % 12-7، آلاينده¬هاي ثانويه % 13-11، ريخته¬گري و ذوب فلزات % 9-4، احتراق سوخت¬هاي سنگين % 5- 1>، پالايشگاه و پتروشيمي % 4- 1>، گردوغبار طبيعي و جاده¬اي % 10-4، منابع غيراحتراقي % 1- 1> و ساير منابع % 8-7 را شناسايي نمود. نتايج حاصل از سهم¬بندي ذرات معلق PM2.5 با استفاده از مدل CMB بر روي منابع آلاينده¬ عمده نشان داد كه به¬طوركلي سهم بخش حمل¬ونقل در فصول مختلف سال بين % 57-35، احتراق گاز طبيعي بين % 21-12، بخش صنايع ريخته¬گري و ذوب فلزات بين % 15-8، آلاينده¬هاي ثانويه بين % 9-2، گردوغبار طبيعي و جاده¬اي بين % 24-16، كارخانه سيمان و كوره¬هاي آجرپزي بين % 7-4 و سهم ساير منابع هم بين % 5-2 متغير بود. به¬طوركلي حمل¬ونقل، فعاليت¬هاي صنعتي و مصرف گاز طبيعي (مجموع بخش خانگي و تجاري و بخش صنعت) مهم¬ترين منابع ذرات معلق PM2.5 ارزيابي شدند. اين نتايج مشخص مي-كند كه علاوه بر حمل¬ونقل و فعاليت¬هاي صنعتي، احتراق گاز طبيعي به¬عنوان اصلي¬ترين منابع آلاينده شهر بايد مورد برنامه¬ريزي و مديريت قرار گيرند.
چكيده انگليسي :
Air pollution is one of the most important environmental challenges in different parts of the world, especially in populated and industrial cities. In addition to the negative effects on human health and organisms, this problem has also economic and social effects. In recent decades, with the increase in the population and the expansion of industrial activities, especially in metropolitan areas such as Isfahan, the problem of air pollution has become a serious environmental problem. Among the pollutants affecting air quality in Isfahan, particle matters, especially those with aerodynamic diameters smaller than 2.5 and 10 microns (PM2.5 and PM10) are the most important factors.This study was conducted to investigate the concentration of suspended particles and their associated compounds in Isfahan city at different points and times, as well as their origin and contribution using index compounds and receptor models. 24-hour sampling of PM2.5 airborne particles in Isfahan at 50 different points in four seasons (autumn and winter 1396 and spring and summer 1397) was performed using a high-volume air sampler. In addition, PM10 suspended particles and total suspended particles (TSP) were sampled at 5 points and their changes in warm and cold seasons were determined. The gravimetric method of the collected particles on quartz filters was used to determine the concentration of suspended particles. Besides, analysis of compounds in suspended particles including measurement of metals (20 elements) using ICP-MS, PAHs (30 compounds) using GC-MS, nitrate ions, sulfate, ammonium, chlorine and fluorine ions using IC instrument and organic and inorganic carbon by incineration and gravimetric method was performed. The origin of suspended particles and their associated compounds was determined using the diagnostic ratios of PAHs compounds. Chemical Mass Balance (CMB) and Positive Matrix Factor (PMF) models are two receptor models that are widely used for the source apportionment of air pollutants. The results of comparing the concentrations of PM2.5, PM10 and TSP suspended particles with the World Health Organization (WHO) standard as well as the US Environmental Protection Agency (EPA) showed that on many sampling days, the concentration of these particles was higher than standard thresholds. The use of diagnostic ratios for the origin of PAHs compounds confirmed pyrogenic origin for these compounds. The use of diagnostic ratios for organic and elemental carbon also identified fossil fuels as the main source of their entry into the atmosphere. The main PAHs sources identified by the PMF model were gasoline combustion (23% -33%), diesel combustion (20-24%), natural gas combustion (9-23%) industries (8-13%), evaporative-uncombusted sources (3-23%) and other sources (9-15%), which motor vehicles had the most effects on air pollution by PAHs compounds. Applying of PMF model on PM2.5 in warm and cold seasons revealed 10 main factors including motor vehicles (33-53%), cement and brick factories (5-14%), natural gas combustion (7-12%), secondary aerosols (11-13%), metals smelting (4-9%), heavy oil combustion (<1-5%), oil refinery and petrochemical industry (<1-4%) ), natural and road dusts (4-10%), evaporative-uncombusted sources (<1-1%) and other sources (7-8%). The contributions of sources from CMB model application were motor vehicles (35% -57%), natural gas combustion (12-21%), metals smelting (8-15%), secondary aerosols (9-2%), natural and road dusts (16-24%), cement and brick factories (4-7%) and other sources (2-5%). In general, transportation, industrial activities, and natural gas consumption (total domestic, commercial and industrial sectors) were the most important sources of PM2.5. These results indicate that in addition to transportation and industrial activities, natural gas combustion as the main sources of pollution in the city should be planned and managed.
