بررسی اثر ذرات گردوغبار کمتر از 5/2 میکرون بر سلامتی در شهر اصفهان

نویسنده

دانشیار، گروه جغرافیا، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

چکیده

طرح مسئله: آلودگی هوای ناشی از ذرات معلق کمتر از 5/2 میکرون به دلیل ترکیب ویژه و ابعاد ذرات، یکی از مهم‌ترین مخاطراتی است که سلامتی انسان را در شهرهای بزرگ ازجمله اصفهان تهدید می‌کند.
هدف: هدف این پژوهش، پایش و بررسی رخداد آلودگی منتسب به ذرات کمتر از 5/2 میکرون در شهر اصفهان به‌منظور ایجاد زمینة مناسب برای مقابله با آثار آن در این شهر است.
روش: در پژوهش حاضر روش‌های آماری خودهمبستگی و آزمون دوربین واتسون برای بررسی رفتار و تغییرات زمانی ذرات گردوغبار کمتر از 5/2 میکرون به کار رفته است. برای این منظور از آمار روزانة ذرات معلق کمتر از 5/2 میکرون 7 ایستگاه آلوده‌سنجی اصفهان در دورة آماری 95-1391 استفاده شده است.
نتایج: براساس یافته‌های پژوهش به علت تأثیرپذیری غلظت ذرات معلق از عوامل متعدد که روند متفاوتی دارند، پیوستگی زمانی در ذرات معلق در طول سال وجود ندارد و برازش داده‌ها با مدل نیز نبود خودهمبستگی زمانی ذرات معلق و تصادفی‌بودن کامل آن را تأیید می‌کند. بررسی فراوانی روزهای آلوده در سال 94 و 95 نشان داد روزهایی با شرایط ناسالم برای گروه‌های حساس و شرایط بسیار ناسالم به ترتیب حدود 7/8 و 7/2درصد کاهش داشته که حاکی از بهبود کیفیت هوای اصفهان است.
نوآوری: با توجه به اینکه یکی از علل اصلی مرگ‌ومیر در شهرهای آلوده ذرات معلق کمتر از 5/2 میکرون است، بررسی این پدیده با آمار و اطلاعات مستند و بلندمدت مبتنی بر استانداردهای آلودگی، نوآوری پژوهش حاضر محسوب می‌شود. بر این اساس اگرچه از تعداد روزهای با آلودگی شدید در اصفهان کاسته شده است، ولی روزهای با آلودگی شدیدتر به شرق و شمال شرق اصفهان تغییر مکان داده‌اند که برنامه‌ریزی برای مقابله را می‌طلبد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of the Effect of Less-Than-2.5-Microns Dust Particles on Human Health in Isfahan City

نویسنده [English]

  • Abbasali Arvin
Associated Professor, Social Science Faculty, Payame Noor University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Background: Air pollution with suspended particles of less than 2.5 microns –due to the special combination and particles' dimension- is one of the most important hazards, threatening human health in large cities such as Isfahan.
Aim: The purpose of this study is monitoring and investigation of contamination incidences due to less-than-2.5-microns dust particles in thy city, with the aim of providing proper grounds for opposing its effects in Isfahan.
Method: Autocorrelation and Dorbin-Watson's tests were used to examine time alterations and behavior of less-than-2.5-microns dust particles. For this purpose, the daily statistics of less-than-2.5-microns dust particles of 7 pollutant stations in Isfahan, during the statistical period of 2012-2016 (1391-95) , were used.
Findings: findings of this study show that due to the dust particles' densities affectability of various factors with different trends; there is no time concomitance of dust particles during the year. Data-fitting with the model also manifests un absence of time autocorrelation of dust particles, also approved its being completely random. Investigation of frequency of pollutant days from years 2015 to 2016 showed that the number of days with unhealthy conditions for sensitive groups, and days with very unhealthy conditions; had decreased by about 7.7% and 2.7% respectively, indicating improvement of air quality in Isfahan.
Innovation: Considering that one of the main causes of mortality in polluted cities is less-than-2.5-microns dust particles, the investigation of this phenomenon, based on long-term documented information and statistics, based on the pollution standards; is assumed as the innovational aspect of this research. However, the number of days with severe contamination in Isfahan has been reduced, but the days with more pollution level, have been driven to the east and northeast areas of Isfahan.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dust Particles
  • Isfahan
  • Autocorrelation
  • Human Health

مقدمه

ذرات گردوغبار کمتر از 5/2 میکرون که گاه با نام «کربن سیاه» نیز شناخته می‌شود، یکی از مهم‌ترین عوامل آلودگی هوا در شهرهای بزرگ ازجمله اصفهان در سال‌های اخیر محسوب می‌شود؛ به‌طوری‌که وجود این ماده در نواحی شهری، علت بسیاری از بیماری‌های تنفسی است. پژوهش‌های علمی دو دهة اخیر نشان داده است از دیدگاه مخاطرات بهداشت عمومی و سلامتی ذرات معلق هوا ازجمله آلاینده‌های اصلی است. سازمان جهانی بهداشت[1] (2013) برآورد کرده است سالیانه پانصد هزار نفر بر اثر مواجهه با ذرات معلق هوا دچار مرگ زودرس می‌شوند؛ همچنین این سازمان برآورد کرده است هزینة سالیانة صرف‌شده برای بخش سلامتی و بهداشت متأثر از آلودگی هوا در اتریش، فرانسه و سوئیس حدود 30 میلیارد پوند و معادل 6درصد از کل مرگ‌ومیرها مربوط به آلودگی هوا بوده است. علت حدود نیمی از این رقم ناشی از دودزایی وسایل نقلیه است (لیلی و همکاران، 1388: 380). حدود 3/44 درصد کل مرگ سالانه در اصفهان ناشی از بیماری‌های قلبی‌عروقی و 5/95درصد از آن به بیماری‌های تنفسی مرتبط با ذرات PM10 مربوط می‌شود؛ به بیان دیگر قرارگرفتن در معرض PM2.5 و PM10 موجب افزایش چشمگیر میزان مرگ‌ومیر شده است (Abdolahnejad et al, 2017: 78).

اعتقاد عامیانه بر این است که ذرات معلق گردوغبار فیزیکی ناشی از تعلیق ذرات بسیار ریز کانی‌های مختلف سنگ در هواست؛ ولی بررسی ماهیت میکروسکوپی ذرات نشان داده دوده و ذرات معلق ناشی از مصرف سوخت‌های فسیلی در کارخانه‌ها، اتومبیل‌ها به‌ویژه اتومبیل‌های گازوئیل‌سوز، منشأ اصلی ذرات معلق در شهرهاست؛ برای نمونه بررسی غلظت کاتیون‌ها و آنیون‌های موجود در هوای تهران نشان داد سولفات و نیترات و پس از آن کلسیم، بیشترین غلظت‌ها را در گردوغبار به خود اختصاص داده‌اند. بین آنیون‌ها و کاتیون‌ها همبستگی زیادی دیده شد. ماتریس همبستگی بین آنیون‌ها و کاتیون‌ها نشان داد ترکیبات محتمل موجود در ذرات 5/2 میکرون ممکن است (NH4)2SO4، CaSO4، CaCl2، KCl،K2SO4، NaCl باشد (ارفعی‌نیا و همکاران، 1396: 18).

دیگر بررسی‌ها نشان داد بیشترین غلظت فلزات در روزهای پرگردوغبار و بدون آن در کردستان مربوط به فلز آهن و در تیرماه بوده است. خطر ابتلا به سرطان برای تمام فلزات و هر سه گروه در روزهای پرگردوغبار بیشتر از روزهای بدون گردوغبار و مقدار آن کمتر از دو نفر در هر یک میلیون نفر است (Hosseini et al, 2015: 143).

بخشی از ذرات معلق را نیز به گردوغبار ناشی از غبار فیزیکی نسبت می‌دهند؛ برای نمونه بیشترین غلظت ذرات معلق در شهر تبریز ناشی از انتشار منابع احتراقی و وجود کارخانه‌های آسفالت، شن و ماسه و نبود فضای مناسب در کمربند جنوبی شهر تبریز، حد فاصل محدودة استقرار صنایع و محدودة شهر است (Gholampour et al, 2015: 552).

بررسی‌ها نشان داده است غلظت بیوآئروسل‌ها در مکان‌ها و موقعیت‌های مختلف در شهر اهواز با هم متفاوت است. میزان آلودگی در مکان‌های مختلف از عواملی نظیر فعالیت‌های انسانی، تراکم وسایط نقلیه، تراکم جمعیت و شرایط محیط نظیر دما و رطوبت پیروی می‌کند. خطرات ناشی از میکروارگانیسم‌های هوا، یکی از تهدیدکنندگان سلامتی انسان‌هاست که در این بین، ذرات معلق موجود در هوا نقش ویژه‌ای دارند (خدارحمی و همکاران، 1394: 69).

در سال‌های اخیر در شهرهای بزرگ میزان و تراکم ذرات معلق افزایش یافته است؛ به‌طوری‌که براساس مطالعه صورت گرفته میانگین غلظت روزانة ذرات PM2.5 در محوطة بیمارستان سینای تهران بیشتر از استانداردهای هوای پاک ایران و سازمان جهانی بهداشت (25 میکروگرم بر مترمکعب) و سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا
(35 میکروگرم بر مترمکعب) بوده است(کرمانی و همکاران، 1392: 101).

ادارة اروپایی سازمان بهداشت جهانی آثار بهداشتی آلودگی هوای ناشی از ذرات معلق هوا را بررسی کرده و توصیة لازم را برای سیاست‌گذاران با هدف تسریع توسعة راهبردهای مؤثرتر برای کاهش آلودگی هوا و آثار بهداشتی آن در کشورهای اروپای شرقی، قفقاز و آسیای مرکزی ارائه داده است (World Health Organization Europe, 2009). غلظت متوسط سالیانة ذرات 5/2 میکرون شهر تهران 76 میکروگرم بر مترمکعب و 81/3 برابر استاندارد ایران و WHO است. تعداد مرگ‌ومیر منتسب به این ذرات 1904 نفر با جزء منتسب 75/3درصد است (Kermani et al, 2017: 301)؛ با این حال تهیة نقشة توزیع آلودگی با قطر کمتر از 5/2 میکرومتر در هوای شهر تهران با استفاده از روابط تجربی موجود بین بازتابندگی در طول موج مرئی و 12/2 میکرومتر نشان داد آلودگی مناطق مرکزی و جنوب غربی تهران بیش از سایر قسمت‌های شهر است (حجازی و همکاران، 1391: 161). بررسی کیفیت هوا در ایران نشان می‌دهد در بیشتر شهرها ازجمله تهران مقادیر آلایندگی بیش از حد مجاز WHO است و باید مداخلات دولت به‌طور مؤثر برای کاهش سطح زیادی از آثار نامطلوب سلامتی در ایران اجرا شود (2018: 497 ,Hopke et al).

افزایش میزان ذرات 5/2 میکرون با افزایش میزان مرگ‌ومیر پیوند می‌خورد. تخمین زده می‌شود با افزایش
10 نانوگرم در مترمکعب ذرات 5/2 میکرون در دورة کوتاه‌مدت دو روزه، 14/2درصد و در دورة بلندمدت یک‌ساله، 52/7درصد بر میزان مرگ‌ومیر افزوده شود. مدل اسپلاین نشان می‌دهد در معرض ذرات 5/2 میکرون به میزان 6 نانوگرم در مترمکعب قرارگرفتن به‌صورت بلندمدت به افزایش مرگ‌ومیر با شیب تندتری می‌انجامد
(Shi et al, 2016: 46).

مطالعة ارتباط بین ذرات معلق 5/2 میکرون و سطح فعالیت دانش‌آموزان چینی منجر به این نتیجه شده که آلودگی هوا با ذرات معلق PM2.5 به‌شدت فعالیت بدنی را میان دانش‌آموزان چینی کاهش داده و تأثیر غلظت PM2.5 محیطی در همة فعالیت‌های معمولی بدنی در مردان نسبت به زنان بیشتر بوده است (Yu et al, 2017: 9).

براساس مدل Air_Q تعداد کل مرگ‌ومیرهای ناشی از بیماری‌های قلبی‌عروقی و تنفسی منتسب به ذرات 5/2 میکرون ناشی از مواجهة طولانی‌مدت با غلظت بیشتر این ذرات است (Lak et al, 2016: 210).

ذرات معلق 5/2 میکرون که قطری حدود یک بیستم قطر انتهایی موی سر دارد، وارد ریه و جریان خون می‌شود. این ذرات مرگ‌ومیر ده‌ها هزار نفر را براثر نارسایی، حملات قلبی و حملات آسم هرساله در پی داشته است
(, 2009[2]EPA. Environmental Protection Agency). بسیاری از سرطان‌ها به آلودگی هوا ازجمله ذرات معلق مربوط می‌شود. در این زمینه تکنولوژی OoC برای مطالعة آلودگی هوا و نیز مدل‌سازی عملکرد ریه‌های سالم و آسیب‌شناسی استفاده می‌شود (Schulze et al, 2017: 25).

در شهر بوکان بیشترین غلظت ساعتی ذرات PM2.5، 52/400 میکروگرم بر مترمکعب و در سال 94 تعداد کل مرگ ناشی از تماس با این ذرات 50 نفر بوده است (کرمانی و همکاران، 1396: 267).

در این پژوهش تغییرات زمانی ‌- مکانی ذرات معلق کمتر از 5/2 میکرون براساس داده‌های سازمان محیط زیست در سطح شهر اصفهان مطالعه شده است. آگاهی از قانونمندی این تغییرات در اصلاح شرایط میکروکلیمایی شهر و بهبود کیفیت هوای شهر اصفهان مؤثر است.

 

روش‌شناسی پژوهش

برای این پژوهش از داده‌های روزانة 7 ایستگاه آلوده‌سنجی این شهر مربوط به سازمان حفاظت محیط زیست اصفهان در دورة آماری 1391 تا 1395 استفاده شده که مشخصات و موقعیت آن در جدول (1) نشان داده شده است. بررسی اولیة داده‌ها نشان داد در بیشتر ایستگاه‌ها داده‌ها مفقودی زیادی داشته و فقط دو ایستگاه احمدآباد و الیادران از سال 1393 تا 1395 داده‌های منظمی داشته است؛ بقیة ایستگاه‌ها گپ آماری زیادی دارند؛ بنابراین از داده‌های این دو ایستگاه برای بررسی سیر زمانی و از بقیة ایستگاه‌ها برای بررسی توزیع مکانی بهره‌گیری شد.

جدول- 1: مشخصات و موقعیت ایستگاه‌های آلوده‌سنجی شهر اصفهان

 

ایستگاه

طول

عرض

دورة آماری

1

میدان احمدآباد

4/3614242

67/563506

1395-1391

2

الیادران

8/3613472

91/560274

1395-1391

3

خواجو

7/3611998

33/563986

1395-1391

4

میدان امام حسین (ع)

6/3613501

54/563282

1395-1391

5

ولی عصر

2/3610093

48/558320

1395-1391

6

خیابان وحید

4/3610470

28/559883

1395-1394

7

میدان آزادی

2/3609621

58/562303

1395-1394

 

نقطة شروع هرگونه تصمیم برای کنترل و مقابله با هر پدیدة نامطلوب، آگاهی از قانونمندی و توزیع زمانی و مکانی آن است. در این راستا از روش‌های آماری همبستگی به‌منظور تحلیل ارتباط پدیده با زمان و از خودهمبستگی برای بررسی قانونمندی پیوستگی زمانی ذرات کمتر از 5/2 میکرون و آگاهی از آن استفاده شد. ضریب خودهمبستگی بر ارتباط یک متغیر با خودش دلالت دارد و پایداری و استمرار یک پدیده را در طول زمان نشان می‌دهد (رحیم‌زاده، 1390: 271). براساس رابطة 1 مدل‌های خودبازگشت سری زمانی هر مشاهده، سری زمانی را به ترکیبی خطی از یک یا چند مشاهدة پیش از آن نسبت می‌دهد (گلدسته و همکاران، 1377: 163).

رابطة 1

 

مدل خودبازگشت مرتبة 2 را با ضریب  و  و مقدار ثابت  نشان می‌دهد؛ زیرا هر مشاهده در هر زمان دلخواه به دو مشاهدة پیش از خود برمی‌گردد. ، خطای مدل در لحظة t را به نمایش می‌گذارد.

ضریب همبستگی مرتبة kام یک سری زمانی ایستای yt از رابطة 2 محاسبه می‌شود (گلدسته و همکاران، 1377: 183).

رابطة 2

 

معمولاً k از یک تا  تغییر می‌کند.

همچنین از تحلیل فراوانی برای بررسی روزهای آلودة منتسب به ذرات کمتر از 5/2 میکرون (PM2.5) و از روش میان‌یابی کمترین فاصلة معکوس[3] در محیط نرم‌افزاری Arvc_GIS برای بررسی توزیع مکانی استفاده شد. طبقه‌بندی داده‌ها برای استخراج فراوانی روزهای آلوده به ذرات معلق براساس استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا (EPA) انجام شد. آستانة سلامتی مرتبط با آلودگی ذرات معلق به‌صورت متفاوتی تعریف شده است که در این پژوهش از شاخص استاندارد آلودگی هوای[4] (AQI) ایالات متحدة آمریکا استفاده شد. این شاخص متوسط 24ساعتة ذرات معلق کمتر از 5/2 میکرون مرتبط با سلامتی انسان را به‌صورت جدول (2) تعریف کرده است.

جدول- 2: شاخص کیفیت آلودگی هوای (AQI) ذرات معلق کمتر از 5/2 میکرون به نانوگرم بر مترمکعب ( ) هوا و مقادیر متناظر براساس استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا EPA

خوب

مناسب

ناسالم برای گروه‌های حساس

ناسالم برای همه

بسیار ناسالم

خطرناک

بسیار خطرناک

4/15-0

4/40-5/15

4/65-5/40

4/150-5/65

4/250-5/150

5/250-4/350

500-5/350

 

محدودة پژوهش

شهر اصفهان در محدودة جغرافیایی 3600476=x تا 3623396=x و 552375=y تا 574005=y در مرکز استان اصفهان و ایران قرار گرفته است (شکل 1). جمعیت این شهر در سال 90 برابر با 1،796،967 بوده که به ۲،۲۴۹،۲۴۳ نفر در سال 1395 افزایش یافته است. رشد شتابان جمعیت و ویژگی‌های جغرافیایی و اقلیمی شهر باعث شده است میزان آلودگی در این شهر افزایش یابد.

 

شکل- 1: موقعیت جغرافیایی شهر اصفهان در استان و موقعیت ایستگاه‌های آلوده‌سنجی در شهر

 

تجزیه ‌وتحلیل یافته‌های پژوهش

بررسی اولیة میزان آلودگی منتسب به ذرات معلق نشان می‌دهد متوسط تراکم ذرات معلق در سال 94 و 95 در 7 ایستگاه آلوده‌سنجی اصفهان به ترتیب 1/36 و 5/30 نانوگرم در مترمکعب هوا و نشان‌دهندة کاهش غلظت ذرات معلق در شهر اصفهان بوده است. متوسط بیشترین میزان تراکم دیده‌شده در سال 94 و 95 به ترتیب برابر با 1/111 و 120 نانوگرم در متر مکعب هواست. بالاترین میزان رخ‌داده در سال‌های 94 و 95 به ترتیب در ایستگاه‌های احمدآباد و ولی عصر برابر با 6/147 و 7/146 نانوگرم در متر مکعب بوده که حداکثر مطلق میزان ذرات معلق در سال 95 نسبت به سال 94 افزایش نشان می‌دهد. بررسی روند تغییرات تراکم ذرات معلق با استفاده از مدل‌های رگرسیونی نشان داد تغییرات تراکم ذرات معلق از روند معینی پیروی نمی‌کند و مستقل از زمان است؛ به‌طوری‌که ضریب تبیین برای مدل خطی برابر با 058/0=R2 است. بهترین برازش زمانی تغییرات ذرات معلق مربوط به مدل نمایی است که ضریب تبیین برابر با 129/0=R2 است. برای اطمینان از پیوستگی زمانی و روندداربودن سری داده‌ها از مدل خودهمبستگی استفاده شد که نتایج آن در شکل (1) نشان داده شده است. محور افقی نمودارهای شکل 2، ضریب k و محور عمودی، مقدار ضریب خودهمبستگی است. صفربودن مقادیر ضریب خودهمبستگی در همة مرتبه‌ها روی این نمودارها نشانة نداشتن وابستگی زمانی تغییرات ذرات معلق هر روز نسبت به روز قبل و تصادفی‌بودن کامل رخداد ذرات است؛ بنابراین نوسانات ذرات معلق در طول سال پیوستگی زمانی ندارد. علت این است که مقدار ذرات معلق از عوامل متعددی پیروی می‌کند که البته این عوامل نظم معینی دارند، ولی در هم‌کنش و تجمیع علل آنها، نوعی بی‌نظمی در محصول نهایی که همان ذرات معلق است ایجاد می‌کند. برای نمونه مقدار ازون متأثر از فعالیت فتوشیمیایی جو است و زمانی که خورشید در بیشترین تابش پرتوافشانی می‌کند، به بیشترین میزان در جو شهری افزایش می‌یابد یا NO متأثر از منابع انتشار خودروهای سبک در ساعات اولیة صبح و SO متأثر از انتشار خودروهای سنگین با سوخت گازوئیل و سوخت فسیلی سنگین (مازوت و زغال سنگ) است؛ با این حال ذرات معلق از میزان انتشار ازون، اکسیدهای نیتروژن، سولفور گوگرد، شرایط هواشناختی و به‌ویژه رخداد باد تأثیر می‌پذیرد؛ بنابراین ممکن است متأثر از عوامل متعدد ازجمله منابع انتشار، شرایط هواشناختی و وزش باد، فعالیت فتوشیمیایی جو و دیگر عوامل باشد.

بررسی خسروی دهکردی و مدرس (1386) نیز پیروی‌نکردن تغییرات غیرخطی آلاینده‌هایی مانند اکسید سولفور و اکسید نیتروژن و نیز ذرات معلق کمتر از 10 میکرون را در طول زمان نشان می‌دهد که ممکن است ناشی از آثار فصلی باشد و از سایر توابع چندجمله‌ای درجه 2 و 3 پیروی می‌کند؛ همچنین دیگر بررسی‌ها نشان داد شاخص‌های آلودگی مانند ازون، مونوکسیدکربن، اکسیدهای نیتروژن، دی‌اکسید سولفور و PM10 از روند فصلی پیروی می‌کنند (Mansouri & Hamidian, 2013: 847).

 

شکل- 2: تابع خودهمبستگی سری روزانة داده‌های غلظت ذرات معلق در سال 95 در ایستگاه‌های احمدآباد
(سمت راست) و الیادران (سمت چپ)

بررسی نمودار طیفی ذرات معلق در شکل (3)، تغییرات نامنظم را در دو ایستگاه احمدآباد و الیادران در سال 95 نشان می‌دهد. ترسیم نمودار مشابه برای سال 94 نیز نتایج مشابهی دربرداشت که از آوردن آن خودداری شده است. خط افقی میانگین ذرات معلق است.

 

شکل- 3: نمودار طیفی تغییرات ذرات معلق 5/2 میکرون ایستگاه‌های الیادران و احمدآباد در سال 95

به‌منظور اطمینان از وجود/ نبود خودهمبستگی در سری داده‌ها، آزمون دوربین - واتسون روی داده‌ها اعمال شد که نتایج آن در جدول (3) نشان داده شده است. براساس ضرایب همبستگی و تبیین، ارتباط خطی داده‌ها بسیار ضعیف است و براساس ضریب دوربین- واتسون داده‌‌ها نتیجه گرفته می‌شود که داده‌های سری روزانة ذرات
5/2 میکرون هم در ایستگاه احمدآباد و هم الیادران در سال 95 خودهمبستگی ندارند.

جدول- 3: ضرایب همبستگی و تبیین و ضریب دوربین - واتسون برای داده‌های روزانة ذرات معلق کمتر از 5/2 میکرون ایستگاه‌های احمدآباد و الیادران در سال 1395

 

R

R Square

Adjusted R Square

Std. Error of the Estimate

Durbin-Watson

احمدآباد

242/0

058/0

056/0

667/12

104/1

الیادران

265/0

070/0

068/0

068/12

100/1

 

اثر تراکم ذرات معلق بر سلامتی انسان

برای بررسی اثر ذرات معلق بر سلامتی انسان، تراکم 24ساعتة غلظت ذرات معلق براساس استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا کالیبره و فراوانی روزهایی بررسی و مقایسه شد که حد آستانه‌های سلامتی را قطع می‌کردند. بر این اساس در سال 94 به‌طور متوسط در اصفهان در 4/63درصد روزهای سال (235 روز) تراکم 24ساعتة ذرات معلق در شرایط مناسب[5] قرار و در سال 95 به 6/81درصد (298 روز) افزایش داشته است؛ همچنین روزهای با شرایط ناسالم برای گروه‌های حساس و شرایط ناسالم برای تمام گروه‌ها در سال‌های 94 و 95 به ترتیب 8/19درصد (72 روز) و 1/11درصد (41 روز) بوده است. شرایط بسیار ناسالم در سال‌های 94 و 95 به ترتیب 4درصد (15 روز) و 3/1درصد (5 روز) بوده است؛ البته به‌طور متوسط در 6 ایستگاه آلوده‌سنجی اصفهان در سال 94، 7/12درصد روزها (46 روز) بدون ثبت داده[6] بوده است؛ در حالی که در سال 95، 9/5درصد روزها (21 روز) داده ثبت نشده است.‌

مقایسة شاخص کیفیت هوای ایستگاه‌های مختلف روی هریک از نمودارهای شکل (4) نشان می‌دهد وضعیت کیفی هوا در همة ایستگاه‌های اصفهان در سال 95 نسبت به 94 بهبود یافته است؛ به‌طوری‌که بر تعداد روزهای مناسب افزوده و از تعداد روزهای ناسالم برای گروه‌های حساس کم شده است؛ البته در بعضی ایستگاه‌ها تعداد روزهای ناسالم برای همة گروه‌ها زیاد شده است. بهبود کیفیت در وضعیت هوا نسبت به ذرات معلق 5/2 میکرون عمدتاً به الزام در رعایت استاندارد یورو 4 در سوخت خودروها و رعایت استانداردهای آلودگی و جایگزینی سوخت سبک به جای سنگین در کارخانه‌های تولید نیروی الکتریسیته و سایر مراکز مصرف انرژی فسیلی نسبت داده می‌شود.

 

شکل- 4: درصد فراوانی شاخص کیفیت هوا AQI ذرات معلق در ایستگاه‌های اصفهان در سال‌های 94 و 95

بررسی شاخص کیفیت هوای ذرات معلق در سال‌های 93 تا 95 در دو ایستگاه الیادران و احمدآباد که داده‌های منظم‌تری دارند از افزایش فراوانی روزهای مناسب و کاهش روزهای ناسالم برای گروه‌های حساس از سال 93 تا 95 حکایت دارد که نشان‌دهندة افزایش کیفیت هواست (جدول 4). دو اقدام مهم جایگزینی سوخت سبک گاز طبیعی در نیروگاه‌ها و کارخانه‌ها در تیر 93 و اصلاح سوخت وسایل نقلیة درون و حومة شهری به استاندارد یورو 4 در مهرماه 93 انجام شد که نتایج آن در سال‌های 94 و 95 بروز کرده است.

جدول- 4: درصد فراوانی شرایط شاخص کیفیت هوای ذرات کمتر از 5/2 میکرون برای دو ایستگاه آلوده‌سنجی الیادران در غرب و احمدآباد در شرق اصفهان

 

ایستگاه الیادران

ایستگاه احمدآباد

 

سال 93

سال 94

سال 95

سال 93

سال 94

سال 95

خوب

-

-

-

2/1

5/0

5/0

مناسب

9/31

7/66

0/75

5/42

3/57

2/86

ناسالم برای گروه‌های حساس

1/46

5/26

1/14

8/35

4/21

8/10

ناسالم

8/16

4/4

6/1

8/14

3/6

5/2

بدون داده

2/5

4/2

2/9

0/5

8/14

-

 

برای بررسی بهتر شرایط کیفیت هوای اصفهان، نقشه‌های توزیع متوسط ذرات معلق سالیانه در سطح مناسب، ناسالم برای گروه‌های حساس و ناسالم ترسیم شد. بررسی این نقشه‌ها روی شکل (3) نشان می‌دهد بیشتر روزهای با شرایط مناسب در محدودة ایستگاه خواجو و اطراف زاینده‌رود متمرکز است و از فراوانی تعداد این روزها در شرق و جنوب غرب کاسته شده است.

مقایسة نقشة توزیع فراوانی روزهای با شرایط مناسب در سال 94 و 95 در شکل (5) نشان می‌دهد فراوانی و گسترة فراوانی روزهای با شرایط مناسب افزایش یافته و جهت این افزایش به سمت شرق، جنوب شرق و شمال شرق بوده است. این موضوع نشان می‌دهد اعمال سیاست‌های کاهش آلودگی منجر به بهبود کیفیت هوا در نواحی آلوده‌تر می‌شود؛ به این معنا که نواحی آلوده‌تر از سیاست‌های مبارزه با آلودگی بیشتر سود برده‌اند.

سه عامل الف- ممانعت از مصرف روزانة بیش از 15 میلیون لیتر مازوت در نیروگاه‌های مجاور اصفهان و جایگزینی آن با گاز طبیعی که موجب جلوگیری از انتشار بیش از 1770 تن انواع آلاینده‌ها به‌ویژه SO2 و PM2.5 می‌شود، ب- تولید و توزیع سوخت (بنزین و گازوئیل) با استاندارد یورو 4 در وسایل نقلیه در منطقة مرکزی اصفهان و ج- توسعه و تجهیز حمل‌ونقل عمومی با استانداردهای جدید و جایگزینی سوخت گاز به جای گازوئیل، علل اصلی بهبود کیفیت هوای شهر اصفهان بوده است (صادقیان، 1397)؛ با این حال عواملی همچون توسعة خطوط و مسیرهای ویژة اتوبوس‌های تندرو (BRT)، افزایش معابر و تقاطع‌های غیرهمسطح و پارکینگ‌های طبقاتی در مرکز شهر، مدیریت نامحسوس ترافیک شهر، توسعة ایستگاه‌ها و مسیرهای اختصاصی دوچرخه، توسعة مراکز معاینة فنی سبک به 37 مرکز و سنگین به 8 مرکز و تجهیز آنها، تجهیز 142 واحد صنعتی به سیستم‌های کنترل آلودگی هوا و رفع آلایندگی و ... از دیگر اقدامات سازمان حفاظت محیط زیست اصفهان بوده است (صادقیان، 1397).

 

شکل- 5: نقشة درصد فراوانی شرایط مناسب زیستی نسبت به ذرات معلق سال 94 (سمت چپ) و سال 95 (سمت راست)

همچنین مقایسة نقشه‌های درصد توزیع فراوانی روزهای با شرایط ناسالم برای گروه‌های حساس نشان از کاهش کلی این تعداد روزها در تمام گسترة شهر اصفهان دارد که البته این افزایش روزها به نفع مناطق غربی استان است و در مناطق شرقی تعداد روزهای با شرایط ناسالم برای گروه‌های حساس کاهش کمتری را تجربه کرده و با خطر بیشتری مواجه است (شکل 6).

 

شکل- 6: نقشة درصد فراوانی رخداد شرایط ناسالم برای گروه‌های حساس سال 94 (سمت چپ) و سال 95 (سمت راست)

بررسی و مقایسة نقشه‌های توزیع درصد فراوانی روزهای ناسالم (شکل 7) نیز نشان می‌دهد تعداد روزهای با آلودگی شدیدتر در شرق و شمال شرق اصفهان در سال 95 نسبت به سال 94 کاهش کمتری داشته است. بدین مفهوم شدت آلودگی در جنوب و غرب اصفهان کاهش چشمگیری داشته، ولی این کاهش در شرق اصفهان کمتر بوده است؛ بنابراین در روزهای با وارونگی هوا، خطر بیشتر مردم شرق و شمال شرق اصفهان را تهدید می‌کند؛ همچنین تعداد روزهای با آلودگی شدیدتر در سال 95 نسبت به سال 94 گسترة بیشتری را در شرق و شمال شرق اصفهان دربرگرفته و به سمت نواحی شمالی اصفهان گسترش یافته است.

 

شکل- 7: نقشة درصد فراوانی رخداد شرایط ناسالم برای تمام گروه‌ها در سال 94 (سمت چپ) و سال 95 (سمت راست)

 

نتیجه‌گیری

یکی از آلاینده‌هایی که در سال‌های اخیر ذهن مسئولان و متولیان بخش بهداشت و درمان را شدیداً به خود مشغول داشته، آلودگی هوای منتسب به افزایش تراکم ذرات معلق کمتر از 5/2 میکرون در شهرهای بزرگ صنعتی کشور ازجمله اصفهان است؛ به‌طوری‌که براساس پژوهش‌های صورت‌گرفته علت مرگ حدود 500 نفر در هر سال در شهر اصفهان را به این آلاینده نسبت می‌دهند (Jafari et al, 2017 : 17)؛ از این رو در این پژوهش آمار و توزیع پراکندگی این پدیده مطالعه شده است. براساس تحلیل همبستگی و خودهمبستگی صورت‌گرفته، روند تغییرات زمانی سری داده‌های ذرات معلق کمتر از 5/2 میکرون روزانة اصفهان همبستگی زمانی ندارد و از نظم معینی پیروی نمی‌کند؛ زیرا متأثر از عوامل متعددی است که گاه روند متفاوتی با هم دارند.

براساس نتایج این پژوهش در حال حاضر فراوانی نسبی روزهای آلوده در شهر اصفهان در حد مناسب برای زیست برمبنای استاندارد آمریکا در بیشتر اوقات سال حفظ شده و حتی سال 95 نسبت به سال 94 بهبود و ارتقا داشته است؛ با این حال روزهای با آلودگی شدید بیشتر در نواحی شرق و مرکز شهر اصفهان بوده و محدودة جغرافیایی بیشتری را دربرگرفته است؛ بنابراین در روزهای آلودة شدید مردم در شرق و مرکز اصفهان با خطر بیشتری مواجه هستند؛ این نتیجه با پژوهش جعفری و همکاران (2017) انطباق دارد؛ با این حال اگر کاهش تعداد روزهای با آلودگی شدیدتر به سیاست‌های سازمان محیط زیست نسبت داده شود، باید اذعان داشت این ارتقا در نواحی غربی و جنوبی و نواحی با آلودگی شدیدتر، کاراتر و مؤثرتر بوده است.

بررسی‌ها نشان داد ازجمله مهم‌ترین علل افزایش کیفیت هوای اصفهان، جایگزین‌کردن سوخت‌های سبک ازجمله گاز طبیعی به جای سوخت‌های سنگین مانند مازوت در نیروگاه‌های مجاور شهر اصفهان، استفاده از سوخت بنزین و گازوئیل یورو 4 در خودروهای سبک و اتوبوس‌های درون‌شهری اصفهان و نیز جایگزینی سوخت گاز در اتوبوس‌های شهری است.

تشکر و قدردانی: از جناب آقای بابک صادقیان، رئیس محترم آزمایشگاه‌های پایش و کنترل کیفی سازمان محیط‌زیست استان اصفهان، برای بذل همکاری در ارائة داده‌های لازم تشکر و سپاس فراوان دارم.



[1] WHO

[2]  سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا

[3] IDW

[4] Air Quality index (AQI(

[5] Moderate

[6] Missing Value

1- ارفعی‌نیا، حسین، هاشمی، سید عنایت، نبی‌زاده، رامین، علم‌الهدی، علی‌اصغر و کرمانی، مجید، (1396)، بررسی غلظت کاتیون‌ها و آنیون‌های موجود در ذرات 5/2 میکرون در هوای آزاد منطقة دوازده شهر تهران، دو ماهنامة طب جنوب پژوهشکدة زیست‌پزشکی خلیج فارس دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی‌درمانی بوشهر، دورة 20، شمارة 1، 30-18.

2- حجازی، عباس، مباشری، محمدرضا و احمدیان مرج، ابوالفضل، (1391)، تهیة نقشة توزیع مکانی ذرات معلق با قطر کمتر از دوونیم میکرومتر در هوای شهر تهران با استفاده از داده‌های سنجندة مودیس، نشریة تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، دورة 12، شمارة 26، تهران، 178-161.

3- خدارحمی، فاطمه، گودرزی، غلامرضا و هاشمی شهرکی، عبدالرزاق، (1394)، بررسیارتباط پتانسیل رشد اکتینومیست‌ها با غلظت ذرات معلق و شرایط محیطیدر شرایط عادیو گردوغباری هوایاهواز طیفصول مختلف سال 99، مجلة علمی دانشگاه علوم پزشکی ایلام، دورة 23، شمارة 5، ایلام، 80-69.

4- خسروی دهکردی، اردشیر و مدرس، رضا، (1386)، تحلیل سری زمانی روزانة آلودگی هوای اصفهان ناشی از صنعت پتروشیمی، محیط‌شناسی، سال 33، شمارة 44، تهران، 42-33.

5- رحیم‌زاده، فاطمه، (1390)، روش‌های آماری در مطالعات هواشناسی و اقلیم‌شناسی، انتشارات سید باقر حسینی، چاپ اول، تهران، 423 ص.

6- صادقیان، بابک، (1397)، مصاحبه با رئیس آزمایشگاههای پایش و کنترل کیفی سازمان محیط زیست استان اصفهان، خرداد، سازمان حفاظت محیط زیست اصفهان.

7- کرمانی، مجید، ارفعی‌نیا، حسین، نبی‌زاده، رامین و علی‌محمدی، محمود، (1392)، بررسیغلظت ذرات معلق کوچک‌تر 5/2 میکرون، فلزات سنگین و هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای مرتبط با آنها در هوای محدودةبیمارستان سینای تهران، مجلة مهندسی بهداشت محیط، دورة 1، شمارة 2، تهران، 103-93.

8- کرمانی، مجید، آذرشب، خالد، دولتی، محسن و قادرپوری، منصور، (1396)، بررسی شاخص کیفیت هوا و کمیسازی میزان مرگومیر ناشی از مواجهه با ذرات معلق کمتر از 5/2 میکرون شهر بوکان در سال 1394، مجلة مهندسی بهداشت محیط، دورة 4، شمارة 4، تهران، 278-269.

9- گلدسته، اکبر، آقامیرکریمی، سعید، خدارحمی، مصطفی، ترابی، محمود و اصغری، راحله، (1377)، راهنمای کاربران SPSS، مرکز فرهنگی انتشارات حامی، جلد دوم، چاپ اول، تهران، 531.

10- لیلی، مصطفی، ندافی، کاظم، نبی‌زاده، رامین، یونسیان، مسعود، مصداقی‌نیا، علیرضا و نظم‌آرا، شاهرخ، (1388)، غلظت ذرات معلق و شاخص کیفیت هوای محدودة مرکزی شهر تهران، دوازدهمین همایش بهداشت محیط ایران، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، دانشکدة بهداشت، آبان‌ماه، تهران، 391-381.

11- Abdolahnejad, A., Mohamadi, A., Miri, M., Hajizadeh, Y., Nikoonaba, A., (2017). Cardiovascular, respiratory, and total mortality ascribed to PM10 and PM2.5 exposure in Isfahan, Iran, Journal education health Promotion, Vol 6, No 109, Pp 1-10.

12- EPA, Environmental Protection Agency, (2009). Integrated Science Assessment for Particulate Matter, National Center for Environmental Assessment-RTP Division Office of Research and Development U.S. Environmental Protection Agency Research Triangle Park, NC, Report, 15 p.

13- Gholampour, A., Nabizadeh, R., Hassanvand, M.S., Taghipour, H.S., Faridi, A.H., Mahvi, (2015). Investigation of the ambient particulate matter concentration changesand assessing its health impacts in Tabriz, Iran, J. Health & Environment, Vol 7, No 4, Pp 11-25.

14- Jafari, N., Mohammadi, A., Nemati, S., Hajizadeh, Y., Shirvani, A., Abdolahnejad, A., Shiravand, B., (2017). Spatial Analysis of Outdoor Air Pollutants and Attributable Mortality in Isfahan, Journal of Health Research in Community, Vol 2, Issue 4, Pp 11-25.

15- Hopke, P.K., Hashemi Nazari, S.S., Hadei, M., Yarahmadi, M., Kermani, M., Yarahmadi, E., Shahsavani, A., (2018). Spatial and Temporal Trends of Short-Term Health Impacts of PM2.5 in Iranian Cities; a Modelling Approach (2013–2016), Aerosol and Air Quality Research, Vol 18, Pp 497–504.

16- Hosseini, G., Teymouri, P., Giahi, O., Maleki, A., (2015). Health Risk Assessment of Heavy Metals in Atmospheric PM10 in Kurdistan University of Medical Sciences Campus, Journal of Mazanderan University Medical Science, 25 (132), Pp 136-146.

17- Kermani, M., Dowlati, M., Jonidi Jafari, A., Rezaei Kalantari, R., (2017). Estimation ofMortality and Morbidity due to Exposure to Respirable Particulate Matter (RPM) in the Air of Tehran in 2014– 2015, Journal of Occupational and Environmental Health, Vol 2, No 4, Pp 301-310.

18- Lak, S., Fazlzadeh, M., Ghanbari Ghozigoli, M., (2016). Quantification of Health Impacts of Exposure to Atmospheric PM2.5Using AirQ Model in Tabriz City, Journal of Occupational and Environmental Health, Vol 2, No 3, Pp 210-219.

19- Mansouri, B., Hamidian, A.H., (2013). Assessment of the Air Quality of Isfahan City, Iran, Using Selected Air Quality Parameters, Iranian Journal of Toxicology, Vol 7, No 21, Pp 842-848.

20- Schulze, F., Gao, X., Virzonis, D., Damiati, S., Schneider, M.R., and Kodzius, R., (2017). Air Quality Effects on Human Health and Approachesfor Its Assessment through Microfluidic Chips, Genes, Volume 8, No 244, Pp 25-52.

21- Shi, L., Zanobetti, A., Kloog, I., Coull, B.A., Koutrakis, P., Melly, S.J., and Schwartz, J.D., (2016), Low-Concentration PM2.5 and Mortality: EstimatingAcute and Chronic Effects in a Population-Based Study, environmental health perspectives, Environmental Health Perspectives, Vol 124, No 1, Pp 46-52.

22- WHO Regional Office for Europe, (2013). Health effects of particulate matter, Report, DK-2100 Copenhagen O, Denmark.

23- Yu, H., Yu, M., Gordon, Sh.P., and Zhang, R., (2017). The association between ambient fine particulate air pollution and physical activity: a cohort study of university students living in Beijing, International Journal of Behavioral Nutrition and Physical Activity, Vol 14, No136, Pp 1-10.