تحلیل وضعیت بلندمدت آلاینده‌های اصلی و تعیین دوره‌های آلودگی هوا در کلان‌شهر تهران

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

2 استاد، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

3 استاد، گروه فیزیک فضا، مؤسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران

4 استادیار، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

چکیده

آلودگی هوا و تغییرات اقلیم دو معضل کنونی جوامع انسانی هستند که از طریق فرآیندهای تابشی، دینامیکی و شیمیایی باهم مرتبط بوده و برهم تأثیر متقابل دارند. افزایش آلاینده‌های اصلی هوا طی واکنش‌های شیمیایی و فتوشیمیایی در جو با برهم‌زدن تعادل انرژی کره‌زمین سبب واداشت تابشی شده و دستاوردهای سریع منفی آب‌وهوایی همچون گرمایش جوی را به‌همراه دارند. با توجه به اهمیت این مسأله و باهدف دست‌یابی به‌یک رویکرد یکپارچه و مشترک در کاهش آلودگی هوا و تعدیل تغییرات آب‌وهوایی، آگاهی از وضعیت آلاینده‌های اصلی از دیدگاه تغییرات اقلیمی امری ضروری است. در این پژوهش جهت مطالعه وضعیت سالانه، فصلی و ماهانه بلندمدت (۱۳۹۶-۱۳۸۱) شاخص (AQI) و غلظت شش آلاینده‌ ( ) از داده‌های شرکت کنترل کیفیت هوای تهران و برای تحلیل آماری از روش آماری برآورد (تخمین) روند خطی سری زمانی، توزیع فراوانی و محاسبه درصد تغییرات استفاده‌شده‌ است. نتایج نشان می‌دهد که سطح غلظت اکثر آلاینده‌ها (به‌استثناء CO-  بهبودیافته) بیش از دو تا 4 برابر حدود استانداردهای ملی و بین‌المللی است. متوسط شاخص (AQI) سالانه نیز در سال‌های اخیر (1396-1389) با آلاینده معیار ( ) رشد نامطلوب 11% داشته که این افزایش در زمستان به‌عنوان نامطلوب‌ترین پیک آلودگی فصلی با رشد 24% در شاخص کیفی و 70% در فراوانی روزهای آلوده همراه بوده و بیشینه ماهانه آن نیز در آذر و دی است. لذا تدوین استراتژی‌های میان‌مدت سخت‌گیرانه‌تر در کاهش گسیل آلاینده‌های جوی نه‌تنها در بهبود آلودگی کلان‌شهر تهران مؤثر است بلکه می‌تواند همسو با تلاش‌های بین‌المللی سیاست‌های بلندمدت در تعدیل تغییرات اقلیمی را پشتیبانی کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Long Term Status Analysis of Major Air Pollutants and Determination of Air Pollution Periods in Tehran Metropolis

نویسندگان [English]

  • Elham Pishdad 1
  • Bohloul Alijani 2
  • Abbas Ali Aliakbari-Bidokhti 3
  • Mehri Akbari 4
1 Ph.D. Student, Department of Natural Geography, Faculty of Geography, Kharazmi University, Tehran, Iran
2 Professor, Department of Natural Geography, Faculty of Geography, Kharazmi University, Tehran, Iran
3 Professor, Department of Space Physics, Institute of Geophysics, University of Tehran, Tehran, Iran
4 Assistant Professor, Department of Natural Geography, Faculty of Geography, Kharazmi University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Air pollution and climate change are two of the most serious problems facing human societies which interact with each other through radiation, dynamic and chemical processes. Increasing air pollutants some as greenhouse gases in addition to adverse effects on health, economic and social sectors of societies, during chemical and photochemical reactions in the atmosphere, disrupt the Earth's energy balance and cause radiation forcing and rapid negative climate gains, such as global warming. With the recent climate change the quality of life of urban communities is also facing a serious threat. With the importance of this issue and with the aim of achieving a unified approach to reducing air pollution and mitigating climate change, it is essential to know the quality of major air pollutants in the face of recent climate change. In this study, long-term data (2002-2017) of Tehran Air Quality Control Company were used for analysis of annual, seasonal and monthly air quality conditions and changes of trends of air pollutants concentrations and the air quality index (AQI) of six major air pollutants ( ). Also, for the statistical analysis, linear regression model, frequency distribution and calculation of variation percentage were used. According to the results, the air quality of Tehran is in a poor condition due to concentrations of more than two to four times the national and international standards of most pollutants (except CO and SO2 which have improved). So that during 16 years of study according to the highest values of AQI and the highest frequency of contaminated days, three general air pollution periods (2002-2006:CO), (2007-2009: ), (2010-2017: ) were determined for Tehran. Accordingly, the third period with an (11%) unfavorable growth in average annual AQI and a decrease (-19%) in total frequency of desirable days (-184% clean, -13 healthy) and increase (33%) in total adverse days, especially unhealthy days for sensitive groups (35%) was the most affected period compared to that of the other previous two periods. In the third period of air pollution only about (2%) of the days of the year were at the clean level and more than one third of the days (36%) with the criteria air pollutant ( ) contaminated. Also, seasonally due to the influence of the specific weather conditions of each season on the exacerbation of adverse pollutants status, two peak of pollution in cold and hot periods of the year were determined. In hot seasons,)41%( of the annual contaminated days were recorded, especially in summer (%23) due to high concentrations of pollutants (  (70%),  (27%) and  (3%)). The monthly pollution peaks of this period are also in June, July and August respectively. The peak of pollution in cold period of the year was designated as the most polluted peak. During this period, 59% of the frequency of adverse annual days, especially in winter (31%), was recorded due to high concentrations of pollutants (  (87%),  (10%)and  (3%)) have been in December, January and February respectively. Also, in recent years (2010-2017), the winter pollution peak has been associated with a )24%( increase in the quality index and 70% in the frequency of contaminated days. Therefore, due to the direct and indirect effects of air quality pollutants in the face of aggravating climate change, in addition to the need to further reduce long-term greenhouse gas emissions in related policies, formulating stricter strategies to reduce pollutants emission in urban areas as Tehran should be improvised.

کلیدواژه‌ها [English]

  • concentration
  • AQI Index
  • Criterion Air Pollutant (CAP)
  • trend
  • climate change
  • Tehran
احدی، س.، نجفی، م .ع. و روشنی، م.، 1391، گزارش سالانه کیفیت هوای تهران در سال 1392، گزارش فنی شرکت کنترل کیفیت هوا.
احمدی مقدم، م. و محمودی، پ.، ۱۳۹۲، تحلیل داده‌های آلودگی هوای تهران در دهه اخیر(۱۳۸۸-۱۳۷۹)، م.سلامت و محیط‌زیست، ۶(۱)، ۳۳-۴۴.
ارحامی، م.، زارع شحنه، م.، روفیگر حقیقت، ن.، حسنخانی، ح.، نجفی،م. ع.، حسینی، و.، شاور، ج. و لی، ا.، 1395، آنالیز شیمیایی ذرات معلق ( ) هوای شهر تهران به‌منظور مطالعات منشایابی اسفند 92-بهمن 93، شرکت کنترل کیفیت هوا.
اشرفی، خ.، معجری، م.، انواری، ا. و علی فیض. س. م.، ۱۳۹۱، تأثیر شرایط هواشناسی بر غلظت آلاینده ذرات معلق کمتر از 5/2 میکرون در سطح شهر تهران، اولین کنفرانس مدیریت آلودگی هوا و صدا، تهران، دانشگاه صنعتی شریف.
ثقفی، م.ع. و علی‌اکبری بیدختی، ع.، 1393، بررسی تغییرات شبانه‌روزی و فصلی باد و دمای هوا و آلاینده‌های CO-PM10 در لایه سطحی جو شهر تهران، م. تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، 1، 17-34.
روشن، غ.، خوش‌اخلاق، ف.، نگهبان، س. و میرکتولی، ج.، 1388، تأثیر آلودگی هوا بر نوسانات اقلیمی شهر تهران، م. علوم محیطی، 7(1)، 173-192.
روشنی، م.، عباسیان، م.، نادر، م.، شهبازی، ح.، تربتیان، س.، کریمی، ا. و ناکاتا، ش.، 1397، گزارش کیفیت هوای شهر تهران در سال 1396، شرکت کنترل کیفیت هوای شهر تهران.
روفیگرحقیقت، ن.، ارحامی، م.، حسینی، و. و لی، ا، ۱۳۹۶، تعیین غلظت ترکیبات کربنی ذرات معلق ریز (PM2.5)  و بررسی روند تغییرات فصلی آنها در شهر تهران، ششمین همایش ملی مدیریت آلودگی هوا و صدا، تهران.
زندنیاپور، ا.، برنجی، ف. و شریفی، م.، 1353، اندازه‌گیری ازن تولیدشده در اثر آلودگی هوا در تهران، م. محیط‌شناسی، 1(1)،129-132.
شرعی پور، ز. و علی‌اکبری بیدختی، ع. ع.،1392، بررسی آلاینده اُزن سطحی در شهر تهران طی دوره سال‌های (2008-2011)، م. فیزیک زمین و فضا، 39(3)، 191-206.
شرعی پور، ز. و علی‌اکبری بیدختی، ع.ع.، 1393، بررسی توزیع مکانی زمانی آلاینده‌های هوا در شهر تهران برای ماه‌های سرد سال (2011-2013)، م. علوم و فنّاوری محیط‌زیست، 16(93)، 134-147.
طاهری، ا. و حسینی، و.، 1397، بررسی کیفیت هوای سه‌ساله شهر تهران براساس استانداردهای رایج جهانی،گزارش فنی شرکت کنترل کیفیت هوا.
علیجانی، ب. و صفوی، س. ی.، 1385، بررسی عوامل جغرافیایی در آلودگی هوای تهران، م. پژوهش‌های جغرافیایی، 58، 99-112.
فطرس، م ح. و فتحی، ا.،1390، شهرنشینی و آلودگی هوا در ایران، اولین کنفرانس اقتصاد شهری، مشهد، دانشگاه فردوسی.
فلاح، م.، میرزا حسینی، س.، طاهری، پ. و اکبریان، م.، ۱۳۹۵، ریشه‌یابی عوامل مؤثر بر آلودگی هوای تهران و اولویت‌بندی راهکارهای ارائه‌شده با استفاده از روش TOPS، سومین همایش ملی پژوهش‌های مهندسی صنایع، تهران، گروه پژوهشی بوعلی.
شرکت کنترل کیفیت هوای شهر تهران،1392، گزارش سالانه کیفیت هوای تهران در سال 1391.
شرعی پور، ز.، 1388، بررسی تغییرات فصلی و روزانه آلاینده‌های هوا و ارتباط آن با پارامترهای هواشناسی، م. فیزیک زمین و فضا، 35(2)، 137-119.
مرکز آمار ایران، 1397، سرشماری عمومی نفوس و مسکن 1395، جدول جمعیت و خانوار به‌ترتیب استان و شهرستان، https://www.amar.org.ir.
نادری، م. و عباسیان، م.، 1396،گزارش بانک جهانی درخصوص آلودگی هوای تهران،گزارش بانک جهانی وشرکت کنترل کیفیت هوا.
نادیان، م.، میرزایی، ر. و سلطانی محمدی، س.، 1396، تحلیل مکانی-زمانی آلاینده  هوای شهر تهران در سال 1394، چهارمین کنفرانس بین‌المللی برنامه‌ریزی و مدیریت محیط‌زیست.
نجف پور، ع.ا.، جنیدی جعفری، ا. و دوستی، س.، 1394، تحلیل روند تغییرات غلظت پنج آلاینده شاخص کیفیت هوا، م. بهداشت در عرصه،3 (2)،17-26.
ندافی، ک.، یونسیان، م.، نبی زاده، ر.، جباری، ح.، رستکاری، ن.، حسنومند، م.ص.، غلامی، س.ر.، ملک افضلی، ش.، قنبریان، م.، الهی، ط.، کتایون مدیری، ف.، یعقوبی، ل. و ایزدپناه. ف.، 1390، راهنمای محاسبه، تعیین و اعلام شاخص کیفیت هوا، الزامات، دستورالعمل‌ها و رهنمودهای تخصصی مرکز سلامت محیط و کار، پژوهشکده محیط‌زیست دانشگاه علوم پزشکی تهران.
 نورپرور، ع. و فیض، س. م. ع.، 1393، تعیین تغییرات مکانی و زمانی آلاینده‌های گوگرد دی‌اکسید، نیتروژن دی‌اکسید و انواع ذرات معلق با استفاده از تکنیک‌های GIS در تهران، م.محیط‌شناسی،40 (3)، 738-723.
ACCIONA, 2019, The link between climate change and air pollution, Retrieved from https://www. activesustainability.com.
Baldasano, J. M., Valera, E. and Jime´nez, P., 2003, Air quality data from large cities,Science of the Total Environment.J., 307(1-3), 141-165.
Bidokhti, A. A., Shariepour, Z. and Sehatkashani, S., 2016, Some resilient aspects of urban areas to air pollution and climate change, case study: Tehran, Iran, Scientia Iranica.J., 23(5), 1994-2004.
Chappelka, H. and Pan, S., 2007, Influence of ozone pollution and climate variability on net primary productivity and carbon storage in China's grassland ecosystems from 1961 to 2000, Environmental Pollution.J. 149:85-94.
D’Amato, G., Baena-Cagnani, C. E., Cecchi, L., Annesi-Maesano, I., Nunes, C., Ansotegui, I., D’Amato, M., Liccardi, G., Sofia, M. and Canonica, W. G., 2013, Climatechange, air pollution and extreme events leading to the in-creasing prevalence of allergic respiratory diseases, Multi-disciplinary Respiratory Medicine. J., 8(1).
D'Amato, G., Bergmann, K. C., Cecchi, L., Annesi-Maesano, I., Sanduzzi, A., Liccardi, G., Vitale, C., Stanziola, A. and D'Amato, M., 2014, Climate change and air pollution: Effects on pollen allergy and other allergic respiratory diseases, Allergo. J., Int., 23(1),17-23.
EEA, 2017, Air quality in Europe-2017 report, Copenhagen: European Environment Agency, Report. No., 13/2017.
European Commission, 2010, Air Pollution and Climate Change, Science for Environment Policy, DG Environment News Alert Service. Is., 24, 12.
Fiore, A.M., Naik,V. and Leibensperger, E.M., 2015, Air Quality and Climate Connections, Journal of the Air & Waste Management Association, 65(6), 645-685
Harmens, H., Mills, G., Emberson, L.D. and Ashmore, M.R., 2007, Implications of climate change for the stomatal flux of ozone: a case study for winter wheat, Environmental Pollution.J., 146 (3), 763-770.
Hegarty, J., Mao, H. and Talbot, R., 2007, Synoptic controls on summertime surface ozone in the northeastern United States,Geophys, J., Res.-Atmos., 112.
Heger, M. and Sarraf. M., 2018, Air Pollution in Tehran: Health Costs, Sources, and Policies, The World Bank Group. Environment and Natural Resources Global Practice Discussion Paper,06,38.
Hegerl, G. C., Zwiers, F. W., Braconnot, P., Gillett, N. P., Luo, Y. and Marengo, J. A, 2007, Understanding and attributing climate change, Climate change 2007: the physical science basis, Contribution of the Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Edited by: Solomon S, Qin D, Manning M, Chen Z, Marquis M, Averyt KB. 2007, Cambridge, UK and New York: Cambridge University Press, 663-746.
Hjellbrekke, A. G. and Solberg, S., 2002, Ozone measurements 2000. Norway: Norwegian Institute for Air Research, Report.No., EMEP/CCC-Report 5/2002.
Jacob, D. J. and Winner, D. A., 2009, Effect of climate change on air quality, Atmospheric Environment. J., 43(1), 51-63.
Kanchan, K., Gorai, A. K. and Goyal, P., 2015, A Review on Air Quality Indexing System. Atmospheric Environment.A.J., 9,101-113.
Landsberg, H. E., 1981, The Urban Climate: Academic Press. International Geophysics., 28, 275
Lanzafame, R., Monforte, P., Patan, G. and Strano, S., 2015, Trend analysis of Air Quality Index in Catania from 2010 to 2014. Energy Procedia.J., 82, 708-715.
L. Ward, P., 2009, Sulfur dioxide initiates global climate change in four ways. Thin Solid Films.j., 517, 3188–3203.
Reay, D., 2006, Other Indirect Greenhouse Gases-Carbon monoxide, Retrieved from http:// www. ghgonline.org/otherco.htm.
Md Yusoh, N. F. F., Ghazali, N. A., Ramli, N., Yahaya, A. S., Sansuddin, N. and Al Madhoun, W., 2008, Correlation of PM10 concentration and weather parameters in conjunction with haze event in Seberang Perai, Penang. Proceedings International Conference on Construction and Building Technology., D (20), 211-220.
NASA, 2015, GMS: NASA Images Show Human Fingerprint on Global Air Quality – Release Materials, Retrieved from https://svs.gsfc.nasa.gov
NASA, 2019, NASA's AIRS Maps Carbon Monoxide from. Brazil Fires,Retrieved from https://climate.nasa.gov
Nayak, P., Sudheer, K. P., Rangan, D. M. and Ramasastri, K. S., 2005, Short-term flood forecasting with a neuro fuzzy model.Water Resources Research.J., 41(4), 1-16.
NJDEP., 2018, NJ Air Quality Report (October 30). New 2017 Jersey Department of Environmental Protection. Bureau of Air Monitoring.
Ott, W. R. and Hunt, W. F., 1976, A Quantitative Evaluation of the Pollutant Standards Index. The Air Pollution Control Association. J., 26, 1050-1054.
Parry, M. L., Canziana, O., Palutikof, J. P., Van Der Linden, P. and Hanson, E. C., 2007, Climate Change 2007: Impacts,Adaptation and Vulnerability,Working Group II Contribution to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.
Pleijel, H., 2009, Air Pollution and Climate Change: Two Sides of the Same Coin?. Swedish Environmental Protection Agency, 168.
Pilling, M., Apsimon, H., Carruthers, D., Carslaw, D., Colvile, R., OBE, D. D, Dorling, S., Fisher, B., OBE, R. H., Heal, M., Laxen, D., Lindley, S., McCrae, I. and Stedman, J., 2007, Air Quality and Climate Change: A UK Perspective. The third report produced by the Air Quality Expert Group., 317. Retrieved from http://www.airquality.co.uk.
Schmedding, R., Ma, M., Zhang, Y., Farrell, S., Pye, H., Chen,Y., Wang, C., Rasool, Q., Budisulistiorini, S., Ault, A., Surratt, J. and Vizuete, W., 2019, α-Pinene-Derived organic coatings on acidic sulfate aerosol impacts secondary organic aerosol formation from isoprene in a box model. Atmospheric Environment.J., 213:456-462.
Shindell, D. T., Faluvegi, G., Stevenson, D. S., Krol, M. C., Emmons, L. K., Lamarque, J. F., Pétron, G., Dentener, F. J., Ellingsen, K., Schultz, M. G., Wild, O., Amann, M., Atherton, C. S., Bergmann, D. J., Bey, I., Butler, T., Cofala, J., Collins, W. J., Derwent, R. G., Doherty, R. M. , Drevet, J., Eskes, H. J., Fiore, A. M., Gauss, M., Hauglustaine, D. A., Horowitz, L. W., Isaksen, I. S. A., Lawrence, M. G., Montanaro, V., Müller, J. F., Pitari, G., Prather, M. J., Pyle, J. A., Rast, S., Rodriguez, J. M., Sanderson, M. G., Savage, N. H., Strahan, S. E., Sudo, K., Szopa, S., Unger, N., van Noije, T. P. C. and Zeng, G., 2006, Multi-model simulations of carbon monoxide: Comparison with observations and projected near-future changesGeophys.J.,Res.,111, D19306.
Stieb, D. M., Burnett, R. T., Smith-Doiron, M., Brion, O., Shin, H. H. and Economou, V., 2008, A new multipollutant, nothreshold air quality health index based on short-term associations observed in daily time-series analyses,Air & Waste Management Association.J.,58(3), 435-450.
UNECE, 2019, Improving air quality while fighting climate change, Retrieved from   https://www.unece.org/.
U.S EPA, 1999, Guideline for reporting of daily air quality – air quality index (AQI), U.S. Environmental Protection Agency Office of Air Quality Planning and Standards, Research Triangle Park, NC.
U.S EPA, 2014, Air quality index (AQI), A Guide to air quality and your health. U.S. Environmental Protection Agency Office of Air Quality Planning and Standards, Research Triangle Park, NC.
U.S EPA, 2018, Air Quality Trends. U.S. Environmental Protection Agency, Retrieved from https://epa.gov/.
U.S EPA, 2019, Air Quality and Climate Change Research. Retrieved from   https://www.epa.gov/.
Wigley, T. M. L., 1989, Possible climate change due to SO2-derived cloud condensation nuclei. Nature.J., 339,365-367. etrieved from https://www.nature.com.