تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

بررسی آلودگی هوای شهر اصفهان براساس آلاینده دی‌اکسید نیتروژن اندازه‌گیری شده با سنجنده اُمی

نویسندگان
عاطفه شاهمحمدی 1
علی بیات 2
سعید مشهدی‌زاده ملکی 3
1 کارشناسی ارشد دانشکده علوم گروه فیزیک دانشگاه زنجان
2 استادیار دانشگاه زنجان
3 دانشجوی دکتری دانشگاه اصفهان
10.52547/jgs.22.67.41
چکیده
یکی از مهم­ترین مشکلات شهرهای بزرگ آلودگی هوا است که می­تواند برای سلامت انسان­ها و محیط ­زیست زیان­آور باشد. اصفهان نیز یکی از شهر­های آلوده ایران است. موقعیت جغرافیایی آن، سرعت کم باد­، فعالیت­های صنعتی، حمل ­و نقل، کشاورزی و دیگر فعالیت­های انسانی شرایط بحرانی آلودگی هوا را برای این شهر ایجاد کرده است. دی­اکسید نیتروژن، یکی از آلاینده­های مهم آلودگی هوا است که با استفاده از ایستگاه­های زمینی و اندازه­گیری­های ماهواره­ای پایش می­شود. در این مقاله از داده‌های روزانه دی­اکسید نیتروژن سنجنده اُمی، باد و دمای سطحی ایستگاه هواشناسی اصفهان بین بازه زمانی اکتبر 2004 تا می 2016 استفاده شده است. مقدار میانگین دی­اکسید نیتروژن در بازه اندازه­گیری شده 1015 43/6 مولکول بر سانتی‌متر مربع می­باشد. بیشترین مقدار دی­اکسید نیتروژن 1015 78/14 مولکول بر سانتی‌متر مربع در دسامبر و کمترین مقدار آن 1015 93/6 مولکول بر سانتی‌متر مربع در جولای مشاهده شد. انحراف معیار فصل زمستان، 1015 97/5 مولکول بر سانتی‌متر مربع، بیشتر از فصل تابستان، 1015 66/1 مولکول بر سانتی‌متر مربع است. ضریب همبستگی دی­اکسید نیتروژن با باد و دما به ترتیب برابر41/0- و 54/0- آمد که نشان دهنده اهمیت بیشتر دما در تغییرات دی­اکسید نیتروژن می­باشد. پس از تشکیل سری زمانی میانگین ماهانه دی‌اکسید نیتروژن با استفاده از آنالیز طیفی کمترین مربعات دوره‌های تناوب معنی‌دار شناخته شدند. این دوره‌های تناوب معنی‌دار از سری زمانی حذف شده و با برازش خطی بر روی سری زمانی باقیمانده، روند محاسبه شده است. روند دی‌اکسید نیتروژن برای اصفهان برابر 1014 62/1 مولکول بر سانتی‌متر مربع در هر سال بدست آمد که در سطح اطمینان 95 درصد معنی‌دار است.
کلیدواژه‌ها
آلودگی هوا
دی اکسید نیتروژن
آنالیز طیفی کمترین مربعات
سنجنده اُمی
اصفهان

عنوان مقاله English

Study of air pollution of Isfahan based on NO2 measured data by OMI Satellite sensor

نویسندگان English

Atefeh Shahmohammadi 1
Ali Bayat 2
Saeed mashhadizadeh Maleki 3
1 Master of science, University of Zanjan
2 Assistant professor, University of Zanjan
3 Ph.D. student, University of Esfahan
چکیده English

Air pollution is one of the major problems in large cities, which can be harmful to human health and the environment. Isfahan is one of the most polluted cities in Iran.

Its geographic location and low wind speed, industrial activities, transportation, agriculture, and other human activities have created critical air pollution conditions for the city. Nitrogen dioxide is an important pollutant of air pollution, which is monitored using ground stations and satellite measurements. In this paper, daily data of nitrogen dioxide from Ozone Monitoring Instrument (OMI) satellite sensor, wind and surface temperature of Isfahan Meteorological Station data were used between October 2004 and May 2016. The average amount of nitrogen dioxide in the measured range is .The highest amount of nitrogen dioxide ( ) was observed in December and the lowest ( ) was observed in July. The standard deviation of the winter season ( ) is higher than the summer season ( ). The correlation coefficient of nitrogen dioxide with wind and temperature was -0.41 and -0.54, respectively, which indicates the higher importance of temperature in nitrogen dioxide changes. After the formation of the time series, the average monthly nitrogen dioxide content was determined using spectral analysis of least squares of statistically meaningful peaks corresponding periods. These statistically meaningful peaks corresponding periods have been eliminated from the mean monthly nitrogen dioxide time series, and with the linear fit on the residual time series, the trend has been calculated. The nitrogen dioxide trend for Isfahan is per year with 95% confidence.

کلیدواژه‌ها English

Air pollution
Nitrogen dioxide
Spectral analysis of least squares
OMI sensor
wind
temperature
Isfahan
Barkley, M. P., González Abad, G., Kurosu, T. P., Spurr, R., Torbatian, S., Lerot, C. OMI air-quality monitoring over the Middle East. Atmospheric Chemistry and Physics, 2017, 17(7),4687-4709.
Challen, P. J. R., Hickish, D. E., & Bedford, J. (1958). An Investigation of Some Health Hazards in an Inert-gas Tungsten-arc Welding-shop. British journal of industrial medicine, 15(4), 276.
Cohen, A. J., Ross Anderson, H., Ostro, B., Pandey, K. D., Krzyzanowski, M., Künzli, N., ...& Smith, K. (2005). The global burden of disease due to outdoor air pollution. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A, 68(13-14), 1301-1307.
Ghude, S. D., Van der A, R. J., Beig, G., Fadnavis, S. and Polade, S. D. Satellite derived 2009, trends in NO2 over the major global hotspot regions during the past decade and their inter-comparison, Environmental Pollution, 157, 1873-1878.
http:// air.tehran.ir.
http://www.irimo.ir.
Klink, K., (1999). Trends in mean monthly maximum and minimum surface wind speeds in the coterminous United States 1961 to 1990. Climate Research. 13:193–205.
Lamsal, L. N., Duncan, B. N., Yoshida, Y., Krotkov, N. A., Pickering, k. E., Streets, D. G., Lu, Z.US NO2 trends (2005-2013): EPA Air Quality System (AQS) data versus improved observations from the Ozone Monitoring Instrument (OMI). Atmospheric Environment,2015, 110, 130-143.
Pagiatakis, S. D., (1999). Stochastic significance of peaks in the least-squares spectrum. Journal of Geodesy. 73, 67-78.
Rua, A., Gimeno, L. and Hernoandez, E. Trends and seasonal variation of SO2, NOX, SO42- and NO32 concentration in the air of the Spanish Emep station, 1998.
Schneider, P., Lahoz, W. A., van der A, R. Recent satellite-based trends of tropospheric nitrogen dioxide over large urban agglomerations worldwide. Atmospheric Chemistry and Physics,2015, 15(3), 1205-1220
Shon, Z. H., Kim, K. H., & Song, S. K. (2011). Long-term trend in NO 2 and NOx levels and their emission ratio in relation to road traffic activities in East Asia. Atmospheric environment, 45(18), 3120-3131.
Wallace, J. and Kanaroglou, P. The sensitivity of OMI-derived nitrogen dioxide to boundary layer temperature inversions, Atmospheric Environment, 2009. 43, 3596–3604.
Weatherhead, E. C., Reinsel, G. C., Tiao, G. C., Meng, X. L., Choi, D., Cheang, W. K., ... , Miller, A. J (1998). Factors affecting the detection of trends: Statistical considerations and applications to environmental data. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 103(D14), 17149-17161.
Zhang, R., Tie, X., and Bond, D. W. Impacts of anthropogenic and natural NOx sources over the U.S. on tropospheric chemistry, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), 2003. 100, 1505-1509.
Zhou, Y., Brunner, D., Hueglin, C., Henne, S. and Staehelin, J. Changes in OMI tropospheric NO2 columns over Europe from 2004 to 2009 and the influence of meteorological variability, Atmospheric Environment, 2012, 46, 482-495.