مهندسی آلودگی هوا

نویسنده: مصطفی کلهر - جمعه ٢۱ خرداد ۱۳۸٩

دی و تری اکسید گوگرد دو اکسید اصلی گوگرد در جو هستند. دی اکسید گوگرد، گازی غیرقابل اشتعال، غیرقابل انفجار و بدون رنگ است که مزه آن در غلظت‌های ppm ١-٠.٣ در هوا حس می‌شود. در غلظت‌های بالاتر از ppm ٠.٣ بوی تند و تحریک کننده‌ای دارد. بخشی از دی اکسید گوگرد به تری اکسیدگوگرد یا اسیدسولفوریک تبدیل شده و توسط واکنش‌های فتوشیمیایی یا فرآیندهای کاتالیستی در جو، نمک‌های سولفات به وجود می‌آورد. دی اکسید گوگرد و رطوبت تشکیل اسیدسولفوریک می‌دهند. اکسیدهای گوگرد همراه با ذرات معلق و رطوبت، به عنوان آلودگی هوا  بیشترین اثرات تخریبی را در جو دارند. متأسفانه تفکیک اثرات دی‌اکسیدگوگرد به تنهایی بسیار مشکل است.




نویسنده: مصطفی کلهر - چهارشنبه ۱٩ خرداد ۱۳۸٩

منواکسیدکربن گازی بی رنگ و بی‌بوست. این گاز بسیار پایدار و در جو دارای نیمه عمری از 2 تا 4 ماه است. جزء کوچکی از تروپوسفر را تشکیل می‌دهد و از فرآیندهای طبیعی و منابع انسانی تولید می‌شود. اطلاعات به دست آمده نشان می‌دهند که در چند دهه اخیر میزان CO به طور سالیانه 1 تا 2 درصد افزایش یافته ، در حالی که غلظت اولیه آن در آتمسفر ppb 120-50 بوده است. میانگین غلظت آن به صورت فصلی تغییر می‌کند به طوری که بالاترین غلظت در فصل زمستان و پایین‌ترین غلظت در ماه‌های تابستان دیده می‌شود. تقریباً 70 درصد CO منتشره از منابع انسانی در ایالات متحده در طول دوره 1970 تا1980 از خودروهای در حال تردد در بزرگراهها بوده است. این درصد در سال 1991 با نصب سیستم‌های کنترل در خودروهای جدید به 58 درصد کاهش یافت. با وجود آنکه CO منتشره از خودروهای شخصی کاهش یافته است، بخشی از میزان کاهش مربوط به ازدیاد مسافت طی شده توسط خودروها بوده است. قارچ‌های خاک می‌توانند بخش قابل توجهی از CO آزاد شده را حذف کنند، همچنین در جو عموماً CO به2CO اکسید می‌شود، اما سرعت تبدیل کاملاً آهسته است. منواکسید کربن مشارکت ناچیزی نیز در واکنش‌های فتوشیمیایی دارد که منجر به تشکیل ازون می‌شود.

 




نویسنده: مصطفی کلهر - سه‌شنبه ۱۸ خرداد ۱۳۸٩

ذرات معلق به تنهایی یا همراه با سایر آلاینده‌ها خطرات بسیار جدی برای سلامت انسان دارند. ورود آلاینده‌ها به بدن انسان بیشتر از طریق سیستم تنفسی است. آسیب اندام‌های تنفسی می‌تواند مستقیماً انجام شود زیرا پیش‌بینی می‌کنند که 20 تا 60 درصد ذرات تنفس شده با قطر بین 01/0 تا 5/2 میکرومتر به ریه‌ها نفوذ کرده و  در همانجا رسوب می‌کنند.

ذرات معلق می‌توانند اثرات سمی را از یک یا چند طریق اعمال نمایند:

1-     ذرات می‌توانند به دلیل خصوصیات شیمیایی یا فیزیکی خود، ماهیت سمی داشته باشند.

2-    ذرات می‌توانند در یک یا چند مکانیسم که به صورت عادی پاک‌کننده مجاری تنفسی هستند دخالت نمایند.

3-  ذرات می‌توانند به عنوان یک حمل کننده باشند، هنگامی که ذرات مایع باشند مواد سمی جذب می‌شوند و زمانی که ذرات جامد باشند، مواد سمی جذب سطحی آنها می‌شوند.

تعیین ارتباط مستقیم بین مجاورت با غلظت‌های مختلف ذرات معلق و اثر آن برسلامت انسان واقعاً مشکل است. طول مدت مجاورت حائز اهمیت است. در برخی موارد مشاهده می‌شود که مجاورت با ذرات معلق همراه با سایر آلاینده‌ها نظیر2SO اثرات جدی‌تری در سلامت انسان دارد تا مجاورت با هر یک از آلاینده‌ها به تنهایی. همچنین فراهم نمودن غلظت‌هایی از آلاینده‌ها در آزمایشگاه همانند آنچه در جو وجود دارد، مشکل است.

امروزه، مجبور هستیم که به تحلیل‌های آماری در خصوص افزایش مراجعه به بیمارستان‌ها، مراجعه به درمانگاه‌ها، غیبت از محل کار و مدرسه، مرگ و میر و اطلاعات محدود متعلق به سنجش غلظت آلاینده‌های جوی در طول دوره مورد تحقیق، اکتفا نماییم. چنین اطلاعاتی می‌توانند ارتباط بین افزایش غلظت ذرات و افزایش تعداد مراجعه به درمانگاه‌ها و بیمارستان‌ها برای بیماری‌هایی نظیر عفونت‌های تنفسی، بیماری‌های قلبی، برونشیت، آسم، ذات الریه و آمفیزم[1] (تنگی نفس) را نشان دهند. در طول دوره‌ای که غلظت ذرات معلق در مدت چند روز بالاست، مرگ افراد سالخورده‌ای که از بیماری‌های تنفسی و قلبی رنج می‌برند، افزایش می‌یابد. مدارک موجود نشان می‌دهد که برخی ذرات معلق جوی ماهیت سرطانزایی دارند بخصوص هنگامی که با دود سیگار همراه می‌شوند.

 



[1] - emphysema




نویسنده: مصطفی کلهر - دوشنبه ۱٧ خرداد ۱۳۸٩

ذرات معلق از نظر شیمیایی بی‌اثر یا فعال هستند، یعنی می‌توانند از نظر شیمیایی بی‌اثر باشند اما مواد فعال شیمیایی موجود در جو را جذب نمایند، یا برای تشکیل گونه‌های شیمیایی فعال با یکدیگر ترکیب شوند. ذرات معلق بسته به ترکیب شیمیایی یا موقعیت فیزیکی می‌توانند موجب تخریب وسیع مواد شوند. ذرات تنها با رسوب روی سطوح رنگ شده، لباس‌ها و پرده‌ها، آنها راکثیف می‌کنند.

            اثر مهمتر ذرات معلق این‌است‌که، می‌توانند مستقیماً باعث تخریب شیمیایی شوند و این عمل یا به دلیل ماهیت خورندگی آنها یا به دلیل عملکرد مواد شیمیایی خورنده‌ای است که روی ذرات معلق بی‌اثر منتشر شده در هوا، جذب[1] یا جذب سطحی[2] شده‌اند. فلزات معمولاً می توانند در هوای خشک به تنهایی یا در هوای مرطوب تمیز، در مقابل خوردگی مقاوم باشند. با این وجود، ذرات جاذب رطوبت که به طور معمول در جو وجود دارند می‌توانند در غیاب سایر آلاینده ها موجب تحلیل سطوح فلزی شوند. مثال‌هایی از خوردگی سطوح فلزی در مجاورت هوای مناطق صنعتی در مراجع علمی وجود دارد و لزومی به اشاره بیشتر در اینجا نیست. تخریب اجسام توسط ذرات معلق هنگامی که دی‌اکسیدگوگرد حضور دارد افزایش می‌یابد و این به ایجاد ماهیت اسیدی این گاز مربوط می‌شود و آن هنگامی است که دی‌اکسیدگوگرد روی سطح ذرات معلق جذب می‌شود.

            به طور کلی اطلاعات کمی راجع به اثر ذرات معلق روی گیاهان وجود دارد. چند بررسی در مورد همراه شدن ذرات معلق و سایر آلاینده‌ها نظیر دی‌اکسیدگوگرد انجام شده که نشان از امکان افزایش نفوذ دی‌اکسیدگوگرد از طریق برگ، افزایش تخریب برگ توسط فلزات سنگین و یا کاهش رشد گیاه و محصولات، دارد. ذرات معلق درشت نظیر گرد و غبار می‌توانند مستقیماً روی سطح برگ‌ها رسوب نمایند، تبادل گاز را کاهش دهند، دمای سطح برگ را افزایش داده و باعث کاهش فتوسنتز شوند. این امر می‌تواند موجب کلروزیس[3] (زرد شدن برگ‌ها به دلیل عدم توانایی رشد کلروفیل)، کاهش رشد و نکروزیس[4] برگ ( یا نقطه‌های رنگی روی برگ) شود. ذرات حاوی فلوراید سبب ایجاد برخی تخریب‌ها در گیاهان می‌شوند و رسوب اکسید منیزیم روی خاک زراعی باعث تضعیف رشد گیاهان می‌گردد. سلامت جانوران نیز هنگام تغذیه از گیاهانی که با ذرات معلق سمی پوشانده شده‌اند به خطر می‌افتد. برخی ترکیبات سمی می‌توانند یا داخل بافت گیاه جذب شوند یا به صورت لایه آلوده روی سطح گیاه باقی بمانند. فلوئوروسیس[5] در حیوانات می‌تواند به دلیل تغذیه از گیاهان پوشیده با ذرات معلق آلوده به فلوراید باشد. گاو و گوسفندهایی که از گیاهان آلوده به ذرات معلق حاوی آرسنیک تغذیه می‌کنند قربانی مسمومیت با آرسنیک می‌شوند.

 



[1] - absorbtion

[2] - adsorbtion

[3] - Chlorosis

[4] - Necrosis

[5] - Fuorosis




نویسنده: مصطفی کلهر - یکشنبه ۱٦ خرداد ۱۳۸٩

واژه نامه هواشناسی تعریف زیر را در مورد قابلیت دید ارائه می‌دهد:

در ایالت متحده قابلیت رؤیت در هوا، بزرگترین فاصله‌ای است که امکان دیدن و تشخیص دادن با چشم غیرمسلح وجود دارد، برای الف) در روز، یک هدف سیاه در مقابل افق آسمان و ب) در شب، ترجیحاً یک منبع نورانی باشدت متوسط و غیرمتمرکز. بعد از اینکه قابلیت رویت کاملاً در اطراف یک دایره در افق تعیین شد، میانگین مقادیر حاصل، دید غالب[1] را تعیین می‌کند که در گزارش‌ها قید می‌شود. قابلیت دید، به قدرت چشم در تشخیص جسمی که در تباین[2] با زمینه آن است و همچنین عبور نور از آتمسفر بستگی دارد. تغییر در میزان تباین جسم و محیط اطرافش فاصله قابل رؤیت را تغییر می‌دهد زیرا: الف) نور بیشتری در مسیر عرضه می‌شود یا ب) نور به دلیل آتمسفر موجود، در خط سیر عبور خود گم می‌شود. در هر دو مورد تباین بین هدف و زمینه آن به صفر می‌رسد. هنگامی که چشم نتواند در فاصله‌ای دورتر، اختلاف بین هدف و زمینه آن را تشخیص دهد، می‌گویند هدف بعد از حد قابل رویت قرار دارد. تغییر فوق‌الذکر در میزان تباین مربوط است به جذب و پراکنش نور توسط ذرات معلق در آتمسفر.



[1] - Prevailiing visibility

[2] - Contrast




نویسنده: مصطفی کلهر - شنبه ۱٥ خرداد ۱۳۸٩

یکی‌ از عادی‌ترین اثرات آلودگی هوا کاهش قابلیت دید به دلیل جذب و پراکندگی نور توسط ذرات معلق مایع و جامد در هواست. قابلیت دید اصولاً تحت تأثیر ذرات ریزی است که از واکنش‌های فاز گازی در آتمسفر تشکیل می‌شوند. اگرچه ملکول‌ها مستقیماً دیده نمی‌شوند، اما دی‌اکسیدکربن، بخار آب و ازون در غلظت‌های بالا خصوصیات جذب وانتقال نور را در آتمسفر تغییر می‌دهند. در سال‌های اخیر کوشش‌های زیادی انجام شده تا ارتباط بین غلظت ذرات معلق آلاینده را با خصوصیات نوری ستون‌های دود مختلف نشان دهند. کاهش قابلیت دید تنها از نظر زیبایی‌شناسی غیرقابل پذیرش نیست، بلکه اثرات روانی نیز بر افراد دارد. به علاوه، کاهش شدید قابلیت رویت می‌تواند برای سلامتی خطرناک باشد.