تحلیل فضایی مخاطرات محیطی

تحلیل فضایی مخاطرات محیطی

بررسی روند ازون تروپوسفری شهر کرمانشاه در بازه‌ی 10 ساله با استفاده از پارامترهای هواشناسی، پیش سازهای ازون و تصاویر سنجنده OMI

نویسندگان
دانشگاه تهران
چکیده
امروزه با افزایش میزان آلودگی هوا، ضرورت شناخت بیشتر علل وقوع آن را مطرح ساخته است. در این میان ازون تروپوسفری می­تواند بر سلامتی انسان و محیط­زیست اثر گذار باشد. از­این­رو هدف این پژوهش بررسی روند تغییرات غلظت ازون تروپوسفری با پارامترهای هواشناسی، پیش سازهای ازون (دی اکسید نیتروژن و اکسیدهای نیتروژن) است. در این پژوهش از داده­های ایستگاه هواشناسی کرمانشاه و ایستگاه کیفیت هوای ادراه کل حفاظت محیط­زیست کرمانشاه (ایستگاه زیبا پارک) در بازه­ی 10 ساله (1386 تا 1395) استفاده شده است. در این پژوهش تغییرات غلظت ازون تروپوسفری و ارتباط آن با تغییرات اکسیدهای نیتروژن (NOX) و NO2 پارامترهای هواشناسی شهر کرمانشاه انجام شده است. براساس نتایج، بیش­ترین غلظت ازون تروپوسفری در ساعت­های 14 تا 16، ماه­های خرداد، تیر و مرداد رخ داده است، بالاترین مقدار غلظت ازون تروپوسفری فصلی نیز در فصل تابستان و بهار ثبت شده است. مطالعه پارامترهای هواشناسی مانند دمای هوا و سرعت باد نشان داد که ارتباط مستقیمی با میزان غلظت ازون تروپوسفری دارد. از طرفی با افزایش میزان بارندگی غلظت ازون تروپوسفری کاهش پیدا می­کند. نتایج بررسی رابطه بین ازون تروپوسفری، اکسیدهای نیتروژن و دی اکسید نیتروژن نشان داد که بیشترین مقدار ازون تروپوسفری در کمترین مقدار اکسیدهای نیتروژن و دی اکسید نیتروژن رخ می­دهد و تغییرات غلظت ازون تروپوسفری در طول روز برعکس تغییرات اکسیدهای نیتروژن و دی اکسید نیتروژن است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Study of tropospheric ozone concentration trend of Kermanshah by meteorological parameter and ozone precursor and OMI images

نویسندگان English

Rasol Bagherabadi
Mazaher Moeinaddini
چکیده English



Abstract:

Clean air is a necessity for human well-being and health. Air pollution is a major threat to humans and other organisms and is considered as one of the environmental challenges. Today, with the increase in air pollution, the need to know more about the causes of its occurrence has been raised. The various consequences of air pollution have made air quality monitoring and control inevitable in all societies at the forefront of environmental issues. In recent years, air pollutants have caused serious risks to human health and the environment. One of these pollutants Tropospheric ozone is the cause of health and environmental problems, especially respiratory problems and lung dysfunction and asthma attacks. Other effects of tropospheric ozone can be reduced lung capacity, cough, chest pain, sore throat, condition Nausea, damage to plants (growth disorders and the effect on germination) and reduced tire life, hence, it is necessary to know and study the tropospheric ozone in large and industrial cities. Tropospheric ozone is a pollutant because it plays an effective role in converting primary pollutants into secondary pollutants. Therefore, the aim of this study was to investigate the trend of changes in tropospheric ozone concentration with meteorological parameters, ozone precursors (nitrogen dioxide and nitrogen oxides). In this study, data from Kermanshah synoptic station and air quality station of Kermanshah General Department of Environmental Protection (Ziba Park station) in a long-term period of 10 years (2007-2016) have been used. Also, in this study using sensor images The OMI satellite Aura was surveyed in February and July 2016. Tropospheric ozone is known as a pollutant in Kermanshah. Therefore, no systematic studies have been conducted on the recognition of tropospheric ozone and the relationship between tropospheric ozone and meteorological parameters in Kermanshah over a long period of time. Tropospheric ozone and its relationship with changes in nitrogen oxides, nitrogen dioxide and synoptic parameters in Kermanshah were studied and the correlation between tropospheric ozone concentration and meteorological parameters was studied by Pearson test and the relationship between them was studied by linear regression. Based on the results. The maximum concentration of ozone occurs in the afternoon between 14:00 and 17:00 and the maximum amounts of nitrogen oxides occur at night and in the early morning of the year. Also, the study of seasonal changes in ozone concentration showed that in warm seasons due to the conditions of tropospheric ozone formation, including the intensity of sunlight, temperature and time of radiation and the presence of pollutants including nitrogen oxides, the concentration of tropospheric ozone was much higher. Ozone concentrations are highest in June, July, August, and spring and summer. The results also showed that there is a direct relationship between solar radiation and ozone concentration. Simultaneously with increasing solar radiation, it increases the air temperature, which increases the photochemical activity and thus increases the ozone concentration. This can be seen in the warm months of the year (June, July and August). Wind speed is also directly related to the concentration of tropospheric ozone. As the wind speed increases, the reactants mix faster and the tropospheric ozone concentration increases. However, precipitation is inversely related to the concentration of tropospheric ozone, which decreases with the occurrence of precipitation in the months associated with the onset of precipitation, and in the dry months of the year, the concentration is increasing. Therefore, meteorological factors and parameters play an important role in tropospheric ozone changes. Which can be seen by linear regression and Pearson test. The results of the study of nitrogen dioxide and nitrogen oxides showed that the highest concentration of nitrogen dioxide and nitrogen oxides during the day is the opposite of the concentration of tropospheric ozone and the lowest concentration of ozone occurs in summer due to increased solar radiation, increased oxidation of di Nitric oxide and nitrogen oxides, and as a result increase the concentration of tropospheric ozone, in autumn and winter, this amount has an increasing trend. Therefore, the trend of changes in tropospheric ozone concentration is the opposite of the concentration of nitrogen dioxide and nitrogen oxides, which can be seen in the daily, monthly and seasonal sections, which linear regression and Pearson test show this important and OMI sensor images confirm this fact. In conclusion of this study, all parameters related to the concentration of pollutants along with meteorological parameters have been effective factors in the concentration of tropospheric ozone.

Keywords: air pollution, meteorological parameters, ozone tropospheric, NO2, NOX

کلیدواژه‌ها English

Air pollution
Meteorological parameters
ozone tropospheric
NO2
NOX
1. شرعی‌پور، زهرا، 1396، بررسی غلظت آلاینده ازون وارتباط آن با پارامترهای NOX ودمای هوا، ششمین همایش ملی مدیریت آلودگی هوا و صدا_تهران.
2. شرعی‌پور، زهرا، علی اکبری بیدختی، عباسعلی،1398، بررسی عوامل هواشناسی مؤثر بر تغییرات آلاینده ازون سطح زمین طی فصل گرم در شهر تهران، هشتمین همایش ملی مدیریت آلودگی هوا و صدا تهران _ دانشگاه تهران، 28 و 29 بهمن 1398.
3. عزی مند، کیوان، عبدالهی کاکرودی، عطاءاله، 1396، تخمین غلظت ازون در سطح زمین با استفاده از روش رگرسیون خطی چند متغییر و تعیین پارامترهای موثر، مجله سلامت و محیط‌زیست، فصلنامه‌ی علمی و پژوهشی انجمن علمی بهداشت محیط ایران، دوره دهم، شماره 4، ص 535-546.
4. غیاث‌الدین، منصور، صورتی، لیلا، 1393، بررسی تغییرات آلاینده ازون در ایستگاه اقدسیه شرکت کنترل کیفیت هوا و پارمترهای هواشناسی طی مدت هفت ماه (مهر 86 تا پایان فروردین 87) در تهران، علوم و تکنولوژی محیط‌زیست، دوره 16، شماره 4.
5. محمدی، ناهیده، ظروفچی بنیس، خالد، شکری، مسعود، شاکر خطیبی، محمد، فاتحی فر، اسماعیل، محمودیان، امیر،1396، تحلیل ارتباط بین ازون سطحی و اکسیدهای نیتروژن در هوای شهر تبریز، نشریه مهندسی و محیط‌زیست، جلد 47، شماره 1، ص 107-114.
6. اصغری جعفرآبادی،محمد، شاکر خطیبی، محمد، ازک، رضیه، 1394، شاکری،مسعود، تأثیرآلودگی هوا بر پذیرش بیمارستانی با علائم تنفسی بااستفاده از مدل شبکه عصبی"، مجله دانشکده بهداشتی شماره 1، دوره 13، ص 87-98.
7. محمدی،ناهیده, ظروفچی،خالد, شاکرخطیبی، محمد, چفاتحی‌‌فر،اسماعیل, بهروزسرند علیرضا, محمودیان امیر, شیخ الاسلامی فرید، 1395، پیش بینی غلظت آلاینده های گازی در هوای شهر تبریز با استفاده از شبکه عصبی، نشریه مهندسی عمران و محیط زیست (دانشکده فنی)، شماره 2، دوره 46، ص 97-104.
8. Abdul Aziz, Fatin Aqilah Binti, and Jarinah Mohd Ali. 2019. 'Tropospheric Ozone Formation Estimation in Urban City, Bangi, Using Artificial Neural Network (ANN)', Computational intelligence and neuroscience, 2019.
9. Demuzere, Matthias, and Nicole PM van Lipzig. 2010. 'A new method to estimate air-quality levels using a synoptic-regression approach. Part I: Present-day O3 and PM10 analysis', Atmospheric Environment, 44: 1341-55.
10. Gu, Yixuan, Ke Li, Jianming Xu, Hong Liao, and Guangqiang Zhou. 2020. 'Observed dependence of surface ozone on increasing temperature in Shanghai, China', Atmospheric Environment, 221: 117108.
11. Jiang, Ningbo, John E Hay, and Gavin W Fisher. 2005. 'Effects of meteorological conditions on concentrations of nitrogen oxides in Auckland', Weather and Climate, 24: 15-34
12. . Katsouyanni, Klea, Giotta Touloumi, Claudia Spix, Joel Schwartz, Franck Balducci, Silvya Medina, G Rossi, Bogdan Wojtyniak, Jordi Sunyer, and Ljuba Bacharova. 1997. 'Short term effects of ambient sulphur dioxide and particulate matter on mortality in 12 European cities: results from time series data from the APHEA project', Bmj, 314: 1658.
13. Masoudi, Masoud, F Behzadi, and M Sakhaei. 2014. 'Status and prediction of Ozone as an air pollutant in Tehran, Iran', Ecology Environment and Conservation, 20: 775-80.
14. Masoudi, Masoud, Fatemeh Ordibeheshti, Neda Rajaipoor, and Mohammad Sakhaei. 2016. 'Status and preparation of prediction models for ozone as an air pollutant in Shiraz, Iran', Pollution, 2: 387-97.
15. Nishanth, T, MK Satheesh Kumar, and KT Valsaraj. 2012. 'Variations in surface ozone and NO x at Kannur: a tropical, coastal site in India', Journal of Atmospheric Chemistry, 69: 101-26.
16. Reddy, B Suresh Kumar, K Raghavendra Kumar, G Balakrishnaiah, K Rama Gopal, RR Reddy, Y Nazeer Ahammed, K Narasimhulu, L Siva Sankara Reddy, and Shyam Lal. 2010. 'Observational studies on the variations in surface ozone concentration at Anantapur in southern India', Atmospheric Research, 98: 125-39
17. Schwartz, Joel. 2005. 'How sensitive is the association between ozone and daily deaths to control for temperature?', American journal of respiratory and critical care medicine, 171: 627-31.
18. Struzewska, Joanna, and Maciej Jefimow. 2016. 'A 15-year analysis of surface ozone pollution in the context of hot spells episodes over Poland', Acta Geophysica, 64: 1875-902.
19. Susaya, Janice, Ki-Hyun Kim, Zang-Ho Shon, and Richard JC Brown. 2013. 'Demonstration of long-term increases in tropospheric O3 levels: causes and potential impacts', Chemosphere, 92: 1520-28.
20. Wang, Tao, Likun Xue, Peter Brimblecombe, Yun Fat Lam, Li Li, and Li Zhang. 2017. 'Ozone pollution in China: A review of concentrations, meteorological influences, chemical precursors, and effects', Science of The Total Environment, 575: 1582-96.
21. Wang, Xin, Zhenxing Shen, Junji Cao, Leiming Zhang, Li Liu, Jianjun Li, Suixin Liu, and Yufan Sun. 2012. 'Characteristics of surface ozone at an urban site of Xi'an in Northwest China', Journal of Environmental Monitoring, 14: 116-26
22. Zallaghi, Elahe. 2014. 'Assessment of health impacts attributed to PM10 exposure during 2011 in Kermanshah City, Iran', Journal of advances in environmental health research, 2.
23. https://aura.gsfc.nasa.gov/omi.htm