توصيفگر ها :
آلودگي هوا , ريختشناسي ذرات , كربن آلي و كربن عنصري , منابع اوليه و ثانويه
چكيده فارسي :
ذرات PM2.5 به عنوان يكي از آلايندههاي كليدي هوا، تأثيرات قابل توجهي بر سلامت عمومي و اكوسيستم در مناطق صنعتي مانند منطقه ويژه اقتصادي انرژي پارس دارند، جايي كه فعاليتهاي پتروشيمي، پالايشگاهي و احتراق سوختهاي فسيلي غالب است. در پژوهش حاضر، منشأيابي و مشخصهيابي ذرات معلق با قطر آيروديناميكي كمتر از 5/2 ميكرومتر (PM2.5) در منطقه ويژه اقتصادي انرژي پارس با تمركز بر سه ايستگاه سيراف، نخل تقي و بيدخون طي دوره زماني آذر 1402 تا مهر 1403 (192 نمونه: 68 نمونه از ايستگاه بيدخون، 64 نمونه از نخل تقي و 60 نمونه از سيراف) مورد بررسي قرار گرفت. هدف از اين تحقيق، شناسايي منابع اصلي انتشار، تعيين سهم تركيبات كربني و گوگردي در ذرات معلق و تحليل ويژگيهاي ريختشناسي ذرات با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي مجهز به آناليز عنصري (FESEM-EDX) و آزمونهاي CHNS بود. ميانگين سالانه كربن آلي در ايستگاه بيدخون، نخل تقي و سيراف به ترتيب برابر با 07/10، 86/7 و 33/6 ميكروگرم بر متر مكعب و ميانگين سالانه كربن عنصري برابر با 54/10، 47/8 و 88/8 ميكروگرم بر متر مكعب بود. نسبت سالانه OC/EC در سه ايستگاه به ترتيب 14/1، 13/1 و 80/0 محاسبه شد كه نشاندهندهي غالب بودن منابع احتراقي مستقيم سوختهاي فسيلي در سيراف و تركيب منابع احتراقي و ثانويه در بيدخون و نخل تقي است. افزايش نسبت OC/EC در فصل سرد (تا حدود 7/1 در بيدخون) نشاندهندهي تشكيل كربن آلي ثانويه از طريق واكنشهاي فتوشيميايي و اكسيداسيون تركيبات آلي فرار است، در حالي كه در فصل گرم، نسبت كمتر از 1 دلالت بر غلبه منابع احتراقي مستقيم دارد. نتايج حاصل از اندازهگيري گوگرد نشان داد ميانگين غلظت آن در ايستگاههاي بيدخون، نخل تقي و سيراف به ترتيب 4/14-6/6، 2/14-6/5 و 7/12-8/8 ميكروگرم بر متر مكعب متغير بود وسهم گوگرد از جرم كل PM2.5 بين 12 تا 35 درصد بود. همچنين ميانگين نسبت S/SO4 در سه ايستگاه بين 4/0 تا 5/1 بود كه دلالت بر حضور قابل توجه گوگرد ثانويه ناشي از اكسيداسيون دياكسيد گوگرد در اتمسفر دارد. بيشترين غلظت يون سولفات در ماههاي گرم (به ويژه تير و مردادماه) مشاهده شد كه با افزايش رطوبت نسبي و غلظت ازن همخواني دارد و نشانگر فرآيندهاي اكسيداسيون ثانويه است. تصاوير FESEM-EDX نمونههاي فيلتر كوارتزي جمعآوريشده نشان داد كه ذرات در ايستگاه بيدخون عمدتاً داراي اشكال كروي و زنجيرهاي هستند كه با دوده وذرات احتراقي همخواني دارد، در حالي كه در سيراف، ذرات نامنظم و معدني با درصد زياد Ca، Si و Na مشاهده شد كه بيانگر تأثير ذرات خاكي وافشانه هاي دريايي است. در نخل تقي، ذرات داراي ويژگيهاي تركيبي از منابع صنعتي و احتراقي بودند. طيفهاي EDX وجود عناصر Al، S، Fe و Cl را تأييد كردندكه منشأ صنعتي و دريايي ذرات را نشان ميدهند. به طور كلي، نتايج اين تحقيق نشان داد كه در منطقه پارس جنوبي، منابع احتراقي ناشي از مشعلسوزي و فرآيندهاي صنعتي (پالايشگاه هاي گازي و واحدهاي پتروشيمي) سهم اصلي را در توليد PM2.5 دارند، در حالي كه منابع ثانويه ناشي از اكسيداسيون گازهاي SO2 و تركيبات آلي فرار نيز نقش قابل توجهي در تشكيل ذرات آلي و سولفاتي دارند. تصاوير FESEM-EDX در كنار نتايج CHNS و نسبتهاي OC/EC، همگي بر اين امر تاكيد دارند كه آلودگي هواي منطقه مورد مطالعه تحت تأثير تركيبي از منابع احتراقي و تركيبات ثانويه حاصل از آنها، ترافيك و منابع طبيعي (گرد و خاك و افشانه دريايي) است.
چكيده انگليسي :
Fine particulate matter (PM₂.₅) is a key air pollutant with significant impacts on public health and ecosystems, particularly in industrial regions such as the Pars Special Economic Energy Zone (PSEEZ), dominated by petrochemical, refinery, and fossil fuel combustion activities. In this study, the source apportionment and characterization of PM₂.₅ were investigated at three monitoring stations—Siraf, Nakhl Taqi, and Bidkhun—during December 2023 to September 2024. The main objectives were to identify dominant emission sources, quantify the contribution of carbonaceous and sulfur-containing compounds, and analyze particle morphology using Field Emission Scanning Electron Microscopy coupled with Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (FESEM-EDX) and CHNS elemental analysis. The annual mean organic carbon (OC) concentrations at Bidkhun, Nakhl Taqi, and Siraf were 10.07, 7.86, and 6.33 µg/m³, while elemental carbon (EC) averaged 10.54, 8.47, and 8.88 µg/m³, respectively. The OC/EC ratios (1.14, 1.13, and 0.80) indicated dominant fossil fuel combustion sources in Siraf and mixed primary–secondary origins in Bidkhun and Nakhl Taqi. Higher OC/EC ratios in the cold season (up to 1.7 in Bidkhun) reflected enhanced formation of secondary organic carbon (SOC) through photochemical oxidation of volatile organic compounds, whereas ratios below 1 in the warm season denoted the predominance of direct combustion sources. Sulfur analysis showed mean concentrations ranging from 6.6–14.4 µg/m³, contributing 12–35% of PM₂.₅ mass. The S/SO₄²⁻ ratio (0.4–1.5) suggested substantial formation of secondary sulfate from SO₂ oxidation, with peak sulfate levels during the humid summer months, consistent with higher ozone and photochemical activity. FESEM-EDX images revealed spherical and chain-like particles typical of soot at Bidkhun, irregular mineral-rich particles (Ca, Si, Na) at Siraf indicating crustal and sea spray influence, and mixed industrial–combustion sources at Nakhl Taqi. EDX spectra confirmed the presence of Al, S, Fe, and Cl, supporting industrial and marine contributions. CHNS results showed total carbon shares of 58%, 44%, and 39% of PM₂.₅ mass at Bidkhun, Nakhl Taqi, and Siraf, respectively. Secondary organic carbon was most abundant at Bidkhun, while higher EC levels at Nakhl Taqi reflected flaring and refinery activities. Overall, the findings indicated that flaring and industrial combustion (gas refineris and petrochemical plants) were the dominant sources of PM₂.₅ in PSEEZ, with secondary aerosol formation from SO₂ and volotile organic compounds oxidation which plays a substantial role. Morphological and chemical evidence consistently showed the influence of industrial emission sources and their relevant secondary pollutants, together with traffic and natural sources (i.e. dust and sea spray) on PSEEZ air pollution.
