دی اکسید نیتروژن

توسعه شهرنشینی و آلودگی هوای شهری از مهم ترین موضوعاتی است که امروزه در ارتباط با اقلیم مطرح است. گسترش شهرنشینی و توسعه شهرها، افزایش جمعیت، توسعه فعالیت های صنعتی و مصرف بی رویه سوخت های فسیلی به شدت آلودگی هوا را افزایش داده و میزان آن را بیش از ظرفیت محیط کرده است. در کشور ما، انتشار آلاینده های هوا در برخی از کلان شهرها به میزان خطرناکی رسیده است، مشهد در برخی روزهای سال از آلوده ترین شهرهای کشور به شمار می رود. دی اکسید نیتروژن یکی از شاخص های آلودگی هوا است. در این مطالعه از داده های دی اکسید نیتروژن سنجنده OMI و پارامترهای هواشناسی مانند باد، دمای سطحی و دید افقی برای بازه زمانی 2004 تا می 2016 جهت بررسی آلودگی هوای ناشی از دی اکسید نیتروژن شهر مشهد استفاده شده است. نتایج نشان می دهند بیشترین (کمترین) مقدار دی اکسید نیتروژن در فصل های سرد (گرم) سال اتفاق می افتد. به طوری که بیشترین مقدار دی اکسید نیتروژن در ماه ژانویه برابر 10 15 ×5.56 مولکول بر سانتی متر مربع و کمترین مقدار آن در ماه سپتامبر برابر 10 15 ×4.18 مولکول بر سانتی متر مربع می باشد. انحراف معیار دی اکسید نیتروژن نیز نشان می دهد که بیشترین تغییرات در فصل های سرد سال رخ می دهد. همچنین نتایج نشان دادند باد غالب در شهر مشهد از سمت جنوب می باشد و اغلب بادهای این شهر سرعت کم دارند. ضریب همبستگی دی اکسید نیتروژن با باد و دمای سطحی به ترتیب برابر 0.36- و 0.57- است که اهمیت بیشتر دما در تغییرات دی اکسید نیتروژن شهر مشهد را نشان می دهد. همچنین ضریب همبستگی دی اکسید نیتروژن با دید افقی برابر 0.15- است که نشان می دهد با افزایش آلودگی هوای ناشی از دی اکسید نیتروژن دید افقی کاهش می یابد. با استفاده از آنالیز طیفی کمترین مربعات دوره های تناوب شش و دوازده ماهه مشاهده شد که از نظر آماری نیز معنی دار شناخته شدند. پس از حذف مولفه های معنی دار از سری زمانی میانگین ماهانه دی اکسید نیتروژن ، روند محاسبه شد. مقدار روند دی اکسید نیتروژن در هر سال برای شهر مشهد 10 13 ×2.41 مولکول بر سانتی متر مربع بدست آمد.

یکی از مهم ترین مشکلات شهرهای بزرگ آلودگی هوا است که می تواند برای سلامت انسان ها و محیط زیست زیان آور باشد. اصفهان نیز یکی از شهر های آلوده ایران است. موقعیت جغرافیایی آن، سرعت کم باد ، فعالیت های صنعتی، حمل و نقل، کشاورزی و دیگر فعالیت های انسانی شرایط بحرانی آلودگی هوا را برای این شهر ایجاد کرده است. دی اکسید نیتروژن، یکی از آلاینده های مهم آلودگی هوا است که با استفاده از ایستگاه های زمینی و اندازه گیری های ماهواره ای پایش می شود. در این مقاله از داده های روزانه دی اکسید نیتروژن سنجنده اُمی، باد و دمای سطحی ایستگاه هواشناسی اصفهان بین بازه زمانی اکتبر 2004 تا می 2016 استفاده شده است. مقدار میانگین دی اکسید نیتروژن در بازه اندازه گیری شده 10 15 43/6 مولکول بر سانتی متر مربع می باشد. بیشترین مقدار دی اکسید نیتروژن 10 15 78/14 مولکول بر سانتی متر مربع در دسامبر و کمترین مقدار آن 10 15 93/6 مولکول بر سانتی متر مربع در جولای مشاهده شد. انحراف معیار فصل زمستان، 10 15 97/5 مولکول بر سانتی متر مربع، بیشتر از فصل تابستان، 10 15 66/1 مولکول بر سانتی متر مربع است. ضریب همبستگی دی اکسید نیتروژن با باد و دما به ترتیب برابر41/0- و 54/0- آمد که نشان دهنده اهمیت بیشتر دما در تغییرات دی اکسید نیتروژن می باشد. پس از تشکیل سری زمانی میانگین ماهانه دی اکسید نیتروژن با استفاده از آنالیز طیفی کمترین مربعات دوره های تناوب معنی دار شناخته شدند. این دوره های تناوب معنی دار از سری زمانی حذف شده و با برازش خطی بر روی سری زمانی باقیمانده، روند محاسبه شده است. روند دی اکسید نیتروژن برای اصفهان برابر 10 14 62/1 مولکول بر سانتی متر مربع در هر سال بدست آمد که در سطح اطمینان 95 درصد معنی دار است.

امروزه با افزایش میزان آلودگی هوا، ضرورت شناخت بیشتر علل وقوع آن را مطرح ساخته است. در این میان ازون تروپوسفری می تواند بر سلامتی انسان و محیط زیست اثر گذار باشد. از این رو 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 داده های ایستگاه هواشناسی کرمانشاه و ایستگاه کیفیت هوای ادراه کل حفاظت محیط زیست کرمانشاه (ایستگاه زیبا پارک) در بازه ی 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، بیش ترین غلظت ازون تروپوسفری در ساعت های 14 تا 16، ماه های 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 می کند. 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 می دهد و تغییرات غلظت ازون تروپوسفری در طول روز برعکس تغییرات اکسیدهای نیتروژن و دی اکسید نیتروژن است.

یکی از مهم ترین مشکلات شهرهای بزرگ آلودگی هوا است که می تواند برای سلامت انسان ها و محیط زیست زیان آور باشد. اصفهان نیز یکی از شهر های آلوده ایران است. موقعیت جغرافیایی آن، سرعت کم باد ، فعالیت های صنعتی، حمل و نقل، کشاورزی و دیگر فعالیت های انسانی شرایط بحرانی آلودگی هوا را برای این شهر ایجاد کرده است. دی اکسید نیتروژن، یکی از آلاینده های مهم آلودگی هوا است که با استفاده از ایستگاه های زمینی و اندازه گیری های ماهواره ای پایش می شود. در این مقاله از داده های روزانه دی اکسید نیتروژن سنجنده اُمی، باد و دمای سطحی ایستگاه هواشناسی اصفهان بین بازه زمانی اکتبر 2004 تا می 2016 استفاده شده است. مقدار میانگین دی اکسید نیتروژن در بازه اندازه گیری شده 1015 43/6 مولکول بر سانتی متر مربع می باشد. بیشترین مقدار دی اکسید نیتروژن 1015 78/14 مولکول بر سانتی متر مربع در دسامبر و کمترین مقدار آن 1015 93/6 مولکول بر سانتی متر مربع در جولای مشاهده شد. انحراف معیار فصل زمستان، 1015 97/5 مولکول بر سانتی متر مربع، بیشتر از فصل تابستان، 1015 66/1 مولکول بر سانتی متر مربع است. ضریب همبستگی دی اکسید نیتروژن با باد و دما به ترتیب برابر41/0- و 54/0- آمد که نشان دهنده اهمیت بیشتر دما در تغییرات دی اکسید نیتروژن می باشد. پس از تشکیل سری زمانی میانگین ماهانه دی اکسید نیتروژن با استفاده از آنالیز طیفی کمترین مربعات دوره های تناوب معنی دار شناخته شدند. این دوره های تناوب معنی دار از سری زمانی حذف شده و با برازش خطی بر روی سری زمانی باقیمانده، روند محاسبه شده است. روند دی اکسید نیتروژن برای اصفهان برابر 1014 62/1 مولکول بر سانتی متر مربع در هر سال بدست آمد که در سطح اطمینان 95 درصد معنی دار است.

دی اکسید نیتروژن (NO 2 ) یکی از آلاینده های معیارهوا محسوب می شود که علاوه بر اثرات سوء بهداشتی، پیش نیاز تشکیل تر کیبات خطرناک جوی نیز است. در پژوهش حاضر براساس 84 نقشه ماهانه که از حداکثر تعداد ایستگاه های کیفیت هوا با طولانی ترین دوره آماری ممکن ترسیم شده است، چهار نقشه فصلی پراکنش این آلاینده برای مشهد تهیه شد. سپس با استفاده از شاخص آماری گتیس-ارد-جی ( Getis –Ord-Gi ) نقاط داغ روی نقشه های فصلی شناسایی شد. در ادامه با استفاده از تحلیل خوشه ای سلسله مراتبی، پهنه بندی نواحی همگن NO 2 شهر مشهد به دست آورده شد . طبق نتایج به دست آمده، الگوی مکانی تشکیل هسته نقاط داغ در تمامی فصول مشابه با هم است و اکثر مناطق شرق و شمال شرق مشهد کانون غلظت های زیاد این آلاینده است. از لحاظ غلظت NO 2 سطح شهر مشهد را می توان به سه پهنه یا منطقه همگن تفکیک کرد. منطقه 1 با غلظت متوسط، 24 درصد از مساحت شهر را در نواحی جنوب و جنوب غربی مشهد در برگرفته است. منطقه 2 دارای کمترین غلظت بوده و نیمی از مساحت شهر (50 درصد) که عمدتاً منطبق بر نیمه غربی است، در این پهنه قرار دارد و پهنه 3 یا منطقه دارای غلظت زیاد، مناطقی از شرق و شمال شرق مشهد را در بر می گیرد. در واکاوی دلایل غلظت زیاد در پهنه 3، می توان به مواردی همچون تراکم بیشتر جمعیت نسبت به مناطق دیگر، ضعف زیرساخت های شبکه حمل و نقل شهری، بافت فرسوده شهری، وسایل نقلیه موتوری غالباً مستهلک و دودزا، مجاورت با واحدهای تولیدی و صنعتی حاشیه شهر اشاره کرد.  

یکی از مباحث بسیار مهم در میکروکلیمای شهری، نقش کنترلی ارتفاع لایه مرزی آتمسفری است. این بخش از اقلیم از یک طرف متاثر از تغییرات اقلیمی سیاره ای و از طرفی دیگر متاثر از دخالت ها و فعالیت های انسانی در موقعیت های شهری است. بطوری که با افزایش و کاهش ارتفاع آن بعضی متغیرهای های آلوده کننده آتمسفری نقش بیشتری از خود نشان می دهند از جمله آنها دی اکسید نیتروژن (NO 2 )، دی اکسید گوگرد (SO 2 )، شاخص آیروسل (AI) می باشد. در این مطالعه برای یک دوره چهار ساله پایش های روزانه ماهواره Sentinel-5P را در موقعیت شهرهای استان اصفهان مورد ارزیابی قرار دادیم. در ادامه به منظور شناسایی تاثیر ارتفاع لایه مرزی،  فراوانی نسبی متغیرهای فوق را در دو حالت استقرار در بالا و پایین آستانه 750 متری لایه مرزی  مورد مقایسه قرار دادیم. بطور کلی نتایج حاکی از آن است که شاخص آیروسل (AI) در بالای آستانه 750 متری لایه مرزی آتمسفری بیشترین تجمع را بر روی موقعیت های شهری استان اصفهان نشان می دهند. در حالیکه این نسبت به گازهای دی اکسید نیتروژن (NO 2 ) و دی اکسید گوگرد (SO 2 ) کاملاً متفاوت عمل می کند یعنی اینکه کاهش ارتفاع لایه مرزی آتمسفری فراوانی وقوع آنها را بیشتر نشان می دهد. البته لازم به ذکر است ارزیابی آماری با ضریب کاپا عدم تطابق درونی فراوانی برای هر سه متغیر فوق در بالا و پایین آستانه 750 متری لایه مرزی نشان می دهد. همچنین وزن دهی انجام شده نیز در این دو طبقه نیز، تفاوت وزن ها را کاملا آشکار می کند.

یکی از چالش های و مسائل مهم جوی در دهه های اخیر در مناطق کلان شهرها، آلودگی هوا است که عوامل طبیعی و انسانی مختلفی در ایجاد آن نقش اساسی دارند و اثرات زیان باری را روی انسان ها و محیط زیست می گذارد. با توجه به این موضوع تحقیق و بررسی آلودگی هوا مهم و ضروری است. بر این اساس در پژوهش حاضر در برآورد میزان کربن منوکسید و دی اکسید نیتروژن و نیز مقدار بخار آب موجود در جو در مقیاس استان های جنوبی و جنوب غربی مشرف بر خلیج فارس در سال های 2019- 2018، از داده های تصاویر ماهواره ای Sentinel-5 و در برآورد میزان آئروسل ها و مقدار دمای سطح زمین (LST) در گستره مکانی و زمانی مذکور از داده های تصاویر سنجنده MODIS استفاده شد. طبق یافته های به دست آمده، بیشینه غلظت Co با مقدار 037/0 mol/m^2 در آوریل 2019، بیشینه غلظت H2O، با مقدار 3703، mol/m^2 در آگوست 2019 و بیشینه غلظت NO2 با مقدار 000188/0 mol/m^2 در نوامبر 2018 قرار دارد. بیشینه مقدار روزانه LST با مقدار 5/324 درجه کلوین در ژوئن 2019 و بیش ترین مقدار شبانه LST با مقدار 5/302 درجه کلوین در ژوئن 2019 به دست آمد. بیشینه مقدار ضخامت عمق اپتیکی آئروسل ها با مقدار 79/13 μg/m^3 در طول موج (47/0 μm) در جولای 2019 و کم ترین مقدار آن با مقدار 57/1 μg/m^3 در نوامبر 2018 در طول موج (55/0 μm) قرار دارد. نتایج حاصل از پایش زمانی و مکانی مقادیر Co، NO2، H2O، LST و AOD، امکان درک ملموس تری از تغییرات مکانی و زمانی مؤلفه های موردبررسی را در مقیاس کلان منطقه ای فراهم می کند.