منشأيابي و سهم‌بندي ذرات معلق هواي شهر اصفهان با استفاده از مدل هاي CMB و PMF

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

منابع طبيعي

دكتري

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.

212555

محيط زيست (آلودگي محيط زيست)

مهندسي منابع طبيعي

دانشگاه صنعتي اصفهان

حسين مرادي، ين كريستينسن

فرهاد نژاد كوركي، حسين شريعتمداري، محمد نعمتي ورنوسفادراني

محسن سليماني، نوراله ميرغفاري