تحلیل حساسیت انتشار آلودگی هوای یک کارخانه فولاد نسبت به جهت باد غالب

 

 

مقاله پژوهشی

 

 

فصلنامه انسان و محیط زیست، شماره 65، تابستان 1402 (53- 31)

                                                                

تحلیل حساسیت انتشار آلودگی هوای یک کارخانه فولاد نسبت به جهت باد غالب

 

زهرا منصوریان[1]

فرهاد نژادکورکی [2]  ^*

f.nejadkoorki@yazd.ac.ir

تاریخ دریافت: 5/9/1401

تاریخ پذیرش: 17/1/1402

 

چکیده

زمینه و هدف: صنعت فولاد نقش اساسی در اقتصاد ملی و رفاه جوامع دارد و لذا توسعه این صنعت، عاملی اثربخش در توسعه سایر بخش‌های اقتصادی، صنعتی، علمی و اجتماعی کشور به شمار می­رود. از طرفی، مکان­یابی­های غلط و بارگذاری بیش از حد در صنعت فولاد، منجر به ایجاد مشکلات محیط­زیستی توسط این صنعت شده است. جهت وزش بادها و شرایط تلاطمی و شارهای درون جو مجاور سطح زمین از مهم ترین عوامل جوی موثر در الگوی پراکنش و پخش انواع آلاینده های هوا پس از خروج از منابع انتشارات آن هاست. هدف از این مطالعه مدل­سازی پخش آلودگی هوای کارخانه فولاد و تعیین نقاط بیشینه غلظت ناشی از کارخانه در شرایط وزش باد غالب می­باشد.

روش بررسی: در این رابطه با استفاده از داده­های هواشناسی یک دوره 5 ساله از ایستگاه هواشناسی سینوپتیک نزدیک به منطقه مورد مطالعه، شرایط وزش بادهای غالب منطقه، گلباد سالیانه و فصلی توسط نرم افزار AERMET مدل­سازی شد. سنجش پارامترها و آلاینده­های خروجی از دودکش، میزان ذرات معلق به عنوان مهم-ترین آلاینده در منطقه نمونه برداری شده و سپس به کمک مدل AERMOD، مدل­سازی پخش و پراکنش ذرات در مناطق و مراکز جمعیتی اطراف محدوده کارخانه فولاد شهرستان اردکان در دو بازه زمانی 24 ساعته و 6 روزه تحلیل شد.

یافته ها: نتایج نشان می­دهد بادهای غالب در این منطقه در جهت شمال، شمال غربی و جنوب شرقی هستند و بیش­ترین مقادیر آلودگی مربوط به فواصل 5000 تا20000 متری از محل دودکش­ها و در راستای شمال و شمال غربی می­باشد که هم جهت با باد غالب منطقه هستند. هم­چنین مقدار آلودگی در هوای منطقه ناشی از خروجی های دودکش کارخانه در مقیاس زمانی 24 ساعته پایین­تر از حد استاندارد هوای پاک است.

بحث و نتیجه گیری: در این مطالعه، میزان کارایی مدل AERMOD در مدیریت و کنترل بهتر آلاینده‌های هوا و کاهش اثرات سوء بر محیط زیست بررسی شده و راهکارهای مناسب برای کنترل و کاهش آلودگی‌‌های حاصل از کارخانه و افزایش کیفیت هوای منطقه ارایه می­شود.

واژه­های کلیدی: AERMOD، آلودگی هوا، ذرات معلق، کارخانه فولاد، باد غالب.

 

Human and Environment, No. 65, Summer 2023

 

 

 

 

Analysis of the sensitivity of air pollution emissions of a steel factory to the prevailing wind direction

 

Zahra Mansourian[3]

Farhad Nejadkoorki [4] ^*

f.nejadkoorki@yazd.ac.ir

Admission Date:April 6, 2023

Date Received: November 26, 2022

 

Abstract

Background and Objective: wrong locations and overloading in the steel industry have led to the creation of environmental problems by this industry. Wind direction, turbulent conditions and fluxes in the atmosphere near the earth's surface are among the most important atmospheric factors affecting the distribution pattern of air pollutants after leaving their emission sources. The purpose of this study is to model the spread of air pollution in a steel factory under prevailing wind conditions.

Material and Methodology: Using meteorological data, prevailing wind conditions, annual and seasonal windrose were modeled by AERMET software. Suspended particles as the most important pollutant in the area of ​​the steel factory were sampled and then analyzed with using the AERMOD model, particle diffusion and dispersion modeling in two time periods of 24 hours and 6 days.

Findings: The prevailing winds in this region are in the north, northwest, and southeast directions, and the highest amount of pollution is related to distances of 5000 to 20000 meters from the location of the chimneys and in the direction of the prevailing wind in the region. Also, the amount of air pollution caused by the factory chimney on a 24-hour time scale is lower than the clean air standard.

Discussion and Conclusion: In this study, the effectiveness of the AERMOD model in the direction of better management and control of air pollutants and reduction of adverse effects on the environment is investigated, and appropriate solutions to reduce pollution are provided. 

Keywords: AERMOD, air pollution, suspended particles, steel factory, wind.

 

مقدمه

 

امروزه، حفاظت از محیط‌زیست یکی از مهمترین نگرانی­های جامعه بشری است؛ بنابراین، رعایت معیارهای محیط زیستی برای بقای زندگی انسان ضروری است. گازهای مخرب و سمی به عنوان مقادیر خطرناکی که روزانه از دودکش کارخانه­ها و ‌نیروگاه‌ها به محیط زیست منتقل می‌شوند، جامعه را با چالش­های محیط زیستی فراوانی روبرو کرده است. آلودگی هوا، مهمترین مشکل محیط­زیست است که همیشه تهدیدی جدی برای سلامت جامعه بوده است.(1) از جمله مشکلات صنایع، تولید گرد وغبار، آلودگی آب، هوا، خاک و صوت است که هر کدام از این اثرات به نحو خود بر محیط زیست تاثیر دارند. متاسفانه اغلب کارخانجات فولاد در کشور با معضل تولید حجم عظیمی از آلاینده‌ها مواجه هستند. در انتشار آلاینده‌ها، عوامل بسیار پیچیده­ای دخالت دارند. منبع آلودگی، متغیرهای جوی، شرایط جغرافیایی و غیره از جمله عوامل موثر در انتشار آلاینده­ها هستند که‌ با توجه به داده‌های موجود و فرضیات مورد نظر، باید نزدیک به واقعیت، در نظر گرفته شوند تشدید آلودگی هوا و تعیین الگوهای پراکنش آلاینده­ها با تکیه بر تلاطم­های جوی با استفاده از مدلسازی اقلیمی برای شرایط با وزش باد همیشه مورد توجه بوده اسـت. آلاینـده­هـای هـوا بـر پایـه ویژگی فرآیندهای ترمودینامیکی جو پخش میشوند. انتقال آلاینده­هـا و پـراکنش آنها با سرعت باد رابطه مستقیم و با جهت باد رابطه عکس دارد و هرچه سرعت باد بیشتر و منبع آلودگی در خلاف جهت باد غالب باشد، غلظت آلودگی کمتر خواهد شد. مدلسازی اقلیمی و شبیه­سازی شرایط اقلیمی مـؤثر در آلـودگی هوا از روش­های جدید و دقیق در علت­یابی شرایط و عوامل آلودگی هوا هستند(2). صنعت فولاد، نقش مهمی را در کشور ایفا‌ می‌کند؛ اما تولید این کالای استراتژیک، باعث انتشار آلاینده‌هایی می­گردد که میزان غلظت و پراکنش آن­ها، تاثیر زیادی در آلودگی هوای مناطق دارند. بنابراین بررسی چگونگی پراکنش این آلاینده‌ها بسیار حائز اهمیت است(3). مدل­سازی آلودگی هوا با استفاده از داده­های میان نشر از منابع، داده های غلظت در ایستگاه­های نمونه­برداری، داده­های هواشناسی و داده­های جغرافیایی (توپوگرافی،نوع کاربری زمین و...) صورت می­گیرد. درمدل­سازی، یک ارتباط دینامیکی بین منابع انتشار و غلظت­ها برقرار می­شود که در نهایت توزیع آلاینده­ها را در مکان­هایی که ایستگاه­های سنجش وجود ندارد بدست می­دهد(4).

آلودگی هوا و انتشار آلاینده‌ها از این منابع آلاینده نقطه­ای همیشه حائز اهمیت خاصی بوده است و تاکنون تحقیقات مختلفی در این مورد انجام‌گرفته است. ارزیابی و مدل‌سازی چگونگی پراکنش آلاینده‌ها در اطراف منابع تولیدکننده آلاینده‌ها جهت مدیریت بهینه آلودگی‌های حاصل از آن‌ها صورت می‌گیرد و فرآیندى است که اثر یک یا چند منبع تولیدکننده آلاینده هوا بر محیط را پیش‌بینی می‌نماید. Khebri و همکاران (2016) به مدل سازی پخش آلودگی هوا با AERMOD پرداختند و به منظور توسعه و رفع محدودیت­های این مدل در زمینه ورود و خروج داده‌های مورد نیاز از مدل ADAMM استفاده نمودند. نتایج نشان دادند که بطور کل مدل ADAMM نسبت به مدل AERMOD فراتخمین است ولی مدل ADAMM به عنوان یک مدل بومی دارای مزیت­هایی مانند سرعت عملکرد، پردازش فرمت اکسل، خروجی دوبعدی و سه بعدی و غیره می‌باشد(5).Noorpoor  و همکاران (2015) کاربرد AERMOD در ارزیابی انتشار و پراکندگی آلاینده­های هوا از دودکش­های کارخانه سیمان آبیک را بررسی کردند و به مدل سازی انتشار آلودگی و پراکندگی ذرات معلق از طریق AERMOD بالاترین سطح غلظت برای ذرات معلق در تمام مناطق تحت تاثیر کارخانه سیمان را برآورد کردند(6).

Atabaki و همکاران (2017) به بررسی تغییرات ذرات PM10 و تاثیر پارمترهای هواشناسی بر آن در شهر زاهدان پرداختند و تغییرات روزانه، ماهانه و فصلی غلظت PM10 در رابطه با پارمترهای هواشناسی توسط همبستکی پیرسون مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. نتایج نشان داد بارش و رطوبت تاثیر معکوس ولی با دما و سرعت باد تاثیر مستقیم بر ر.وی میزان غلظت ذرات PM10 دارند(7). Shamsipoor و همکاران (2012) طی مطالعه­ای به شبیه سازی پراکنش آلودگی هوای کلان شهر تهران در شرایط وزش باد پرداختند. نتایج حاصل نشان داد که سرعت باد و شرایط ناپایدار جوی، با انتقال افقی آلاینده­ها و ایجاد حرکت قائم فرازشی سیب تعدیل آلودگی می­شود(8).

در مطالعه Najafpoor و همکاران (2014) که بر روی 5 آلاینده شاخص کیفیت هوا در کلانشهر تهران انجام شد، مشخص گردید که متغیرهاى هواشناسى مى توانند در میزان آلایندگى هواى شهر تهران مؤثر واقع شوند(9). در مطالعه Ahmadi  و همکاران (2015) که درشهر سنندج صورت گرفت،  PM10بادماى حداکثر و سرعت باد همبستگى مثبت داشت، در حالى که با بارش و رطوبت نسبى همبستگى منفى داشت(10). نتایج مطالعه Masoudi و همکاران (2016) که در شهر تهران بر روى آلاینده  PM10انجام شد، نشان داد  PM10با سرعت باد داراى همبستگى مثبت و با بارش و نقط شبنم داراى همبستگى منفى است(11). Mignanou و همکاران (2020) در مطالعه­ای به ارزیابی آلاینده N₂ در امتداد جاده ملی توگو با استفاده از مدل پراکندگی AERMOD پرداختند. نتایج براساس غلظت‌های متوسط ساعتی، روزانه و سالانه نشان داد که در جاده ملی توگو غلظت N₂ در مقایسه با دیگر آلاینده‌ها بالاتر بود (12). AERMOD یک مدل پلوم گوسی برای حالت پایدار و برای موارد نزدیک به سایت است که بر مبنای ساختار و مفاهیم تلاطم لایه مرزی سیاره­ای استوار است. در این مدل، منابع سطحی و مرتفع در نواحی مسطح یا دارای پستی و بلندی در نظر گرفته می­شوند. این مدل، قادر به شبیه‌سازی منابع چندگانه آلاینده از انواع مختلف نقطه­ای، سطحی و حجمی است. مدل علاوه بر پردازشگر اصلی AERMOD، از یک پیش پردازنده هواشناسی به نام AERMET و یک پردازنده زمین شناسی به نام AERMAP تشکیل شده است. پردازنده AERMET داده­های هواشناسی را پردازش می کند و پارامترهای لایه مرزی جو را برای استفاده در مدل تخمین می زند. پیش پردازنده AERMAP اطلاعات توپوگرافی منطقه را تجزیه و تحلیل می­کند، در نهایت مدل از نتایج و اطلاعات این پیش پردازنده استفاده می کند و منابع پخش و شبکه گیرنده را محاسبه می کند. بیان می کند و نتایج نهایی را ارائه می دهد (13).

در کل مدل AERMOD شامل دو پیش پردازنده AERMET و AERMAP است که هر کدام به ترتیب پردازش داده­های هواشناسی و داده­های توپوگرافی منطقه مورد مطالعه را بر عهده دارند. در نهایت مدل سه نوع خروجی میتواند تولید کند که بیشترین مقادیر غلظت (نخستین، دومین،...) در هر پذیرنده و در هر متوسطه زمانی و برای هر گروه از منابع، بیشترین مقادیر غلظت (حداکثر تا 50 کیلومتر) در کل پذیرنده‌ها و در حد متوسط زمانی و برای هر گروه از منابع، جدول تمامی مقادیر غلظت در متوسط زمانی مشخص شده، در هر پذیرنده و در حد متوسط زمانی و برای هر گروه از منابع را شامل می­شود. در این مطالعات با استفاده از داده‌های هواشناسی، چگونگی انتشار و توزیع آلاینده‌ها از منبع در محیط اطراف منابع انتشار مدل‌سازی با تاکید بر جهت و شرایط باد غالب در فصل­های مختلف سال بررسی می­شود که با استفاده از نتایج این مدل‌سازی‌ها، راه‌های کاهش این اثرات مورد بررسی قرار گرفته و فناوری لازم برای کاهش میزان آلاینده‌ها و چگونگی ساخت بخش‌های مختلف واحدهای صنعتی تعیین می‌گردد.

 

 

 

داده‌های هواشناسی سطحی، جو بالا و در محل

مشخصات ایستگاه هواشناسی مورد نظر

مشخصات سطحی

داده‌های مربوط به ساختمان

داده‌های توپوگرافی

AERMAP

مکان منبع و داده‌های انتشار

موقعیت گیرنده ها

BPIP

AERMET

کنترل داده ها

AERMOD

خروجی

شکل 1- ارتباط بخش­های مختلف مدل با یکدیگر(14)

Figure 1. Connection of different parts of the model with each other (14)

 

 

روش بررسی

 

1-2 منطقه مورد مطالعه

شهرستان اردکان در طول جغرافیایی 53 درجه و 48 دقیقه شرقی و عرض جغرافیایی 32 درجه و 20 دقیقه شمالی واقع شده است. اردکان بر سر راه تهران به بندرعباس واقع شده و در قلب کویر مرکزی ایران جای دارد. شهرستان اردکان از جنوب به شهرستان میبد، از شمال به باغات پسته، از غرب به زمین‌‌های زراعی و از شرق به خانه ‌باغ‌های معدودی محدود ‌‌می‌شود. مساحت شهرستان اردکان 2868 هکتار است. فاصله زمینی شهرستان تا یزد 60 و تا میبد 10 کیلومتر است (مرکز آمار ایران،1396). نقشه های زیر موقعیت استان یزد و شهرستان اردکان را نشان می­دهد.

 

 

شکل 2- نقشه موقعیت شهرستان اردکان در استان یزد

Figure 2. Location map of Ardakan city in Yazd province

 

 

2-2 اجرای زیر مدل AERMET:

 

در این مطالعه داده‌های دریافت شده از ایستگاه هواشناسی سینوپتیک شهرستان میبد می‌باشد که در فاصله­ی 29620 متری از کارخانه فولاد مورد مطالعه و در ارتفاع 1108 متری سطح دریا قرار دارد. داده‌های دریافت شده به صورت یک دوره­ی 5 ساله (2015-2019) و براساس سینوپ 3 ساعته می‌باشد که شامل ابرناکی، جهت باد، سرعت باد، دما، فشار ایستگاه، میزان بارندگی 6 ساعته، رطوبت نسبی است. داده­های هواشناسی در پنج مرحله وارد شده و توسط این پیش پردازنده، پردازش می­شود و دو فایل داده­های سطحی و پروفیل عمودی را برای اجرای مدل AERMOD ایجاد می­کند. به عنوان اولین فایل ورودی به ترتیب داده­های مختصات منطقه مورد مطالعه، ارتفاع اندازه­گیری داده­های هواشناسی از جمله سرعت باد، جهت باد، ابرناکی، فشار ایستگاه و ... که 10 متر می­باشد. قطاع­های اطراف دودکش، شماره قطاع، ضریب آلبدو، نسبت بوون و ضریب زبری وارد می­شوند. در فایل بعدی نیز مختصات منطقه و فرمت داده­های هواشناسی (در محل) منطقه وارد می­شود. در فایل متنی بعدی باید داده­های هواشناسی در محل را طبق فرمت تعیین شده وارد کرد که این داده­ها عبارتند از: سال، ماه، روز و ساعت نمونه برداری، بارش، پوشش ابر، فشار محل، فشار در سطح دریا، ارتفاع اندازه گیری داده­ها، نقطه شبنم، دما، جهت باد، سرعت باد و رطوبت نسبی. بعد از تکمیل داده­ها پیش پردازنده AERMET اجرا می­شود که حاصل دو فایل متنی واسط با پسوند SFC و PLF خواهد بود. پیش پردازنده AERMET با استفاده از فایل واسط و پارامترهای سطحی منطقه مورد مطالعه، دو فایل ورودی برای پردازشگر اصلی مدل، فراهم می­کند. فایل اول پارامترهای لایه مرزی را شامل می­شود (سرعت اصطکاک، عمق اختلاط، طول مونین، ابوخوف، ارتفاع مرجع باد و دما). فایل دوم، نیمرخی از پارامترهای مورد نیاز مدل را دربرمی­گیرد (باد، دما، انحراف معیار و مولفه­های باد).

3-2 اجرای زیر مدل AERMAP:

این پردازشگر مکان و ارتفاع عوارض زمین که بیش­ترین تاثیر را بر فرایند پخش در هر پذیرنده منفرد دارد، مشخص می­کند. بسته به تعداد گیرنده تعریف شده بعد از چند دقیقه تا چند ساعت اجرای AERMAP طول می­کشد. جهت اجرای پیش پردازنده AERMAP مدل رقومی ارتفاع با فرمت USGS و با دقت ارتفاعی 20 متر مورد نیاز است. در این مطالعه جهت اجرای مدل­سازی از مدل رقومی ارتفاع با دقت 90 متر استفاده شده است. داده­های هواشناسی در یک بازه­ی زمانی 5 ساله از اداره کل هواشناسی استان دریافت شد و داده های مربوط به منبع (9 دودکش کارخانه فولاد شهرستان اردکان) به مدت 6 روز برداشت و سپس به صورت بازه­های 6 روزه و 24 ساعته وارد پیش پردازنده AERMET گردید.

4-2 اجرای مدل AERMOD:

اجرای AERMOD مستلزم ورود اطلاعات مربوط به گزینه­های مدل، منابع آلاینده، پذیرنده­ها، اطلاعات هواشناسی و خروجی­ها می­باشد. در مرحله نخست، مختصات منطقه مورد مطالعه به صورت سیستم مختصات UTM، به همراه منطقه مورد مطالعه و تعیین شعاع مورد نظر برای مدل­سازی با توجه به هدف مطالعه می­باشد. در این جا با توجه به بررسی میزان تاثیر پذیری کاربری­های اطراف کارخانه، شعاع مورد نظر 50 کیلومتر در نظر گرفته شد. برای تعیین نوع آلاینده، متوسط دوره زمانی و نوع عوارض زمین در منطقه مورد مطالعه باید اطلاعات مورد نظر گزینه­های مربوط به نحوه پراکنش وارد شوند. در این­جا آلاینده مورد نظر ما TSP (کل ذرات معلق) می­باشد که در بازه زمانی 24 ساعته و 6 روزه مورد بررسی قرار گرفت. مدل AERMOD برای هر نوع از منابع آلاینده، اطلاعات خاصی را درخواست می­کند. برای منابع مورد استفاده در این مطالعه که به عنوان منابع نقطه­ای در نظر گرفته شده­اند اطلاعاتی نظیر نرخ انتشار آلاینده، ارتفاع دودکش از سطح زمین، دما و سرعت گاز خروجی از منبع، و هم­چنین قطر دودکش مورد نیاز است که برای هر یک از منابع مشخص گردید. علاوه بر این اطلاعات، نیاز است که موقعیت مکانی منابع نیز نسبت به یکدیگر مشخص شدند. به این منظور مختصات هریک از دودکش­ها بر اساس سیستم UTM مشخص شد. نوع پذیرنده ها در این مطالعه با مختصات کارتزین تا شعاع 50 کیلومتر و به تعداد 21× 21  خط شبکه و با فاصله­ی شبکه­ای 5000 متر در هریک از دو جهت X و Y تعیین شد.

 

 

جدول1- مشخصات نرخ انتشار ذرات معلق در کارخانه فولاد و براساس نتایج نمونه‌برداری

Table 1. Specifications of the emission rate of suspended particles in the steel factory and based on the sampling results

شماره دودکش	واحد دودکش	دمای دودکش (k)	قطر دودکش (m)	سرعت خروج گاز ازدودکش (m/s)	ارتفاع دودکش (m)	نرخ انتشار TSP (g/s)
1	غبارگیر کوره میدرکس	24/309	2/1	26/9	10	0035/0
2	غبارگیر بریکت سازی	55/341	1	59/9	10	0059/0
3	غبارگیر پروداکت بین	39/311	1	46/9	10	003/0
4	غبارگیر اکساید اسکرین	79/314	1	76/9	10	003/0
5	غبارگیر پروداکت سکرین	56/310	2/1	16/9	10	0029/0
6	غبارگیر LF	33/326	4	26/12	30	0088/0
7	غبارگیر EAF	78/323	6	64/11	40	0065/0
8	غبارگیر حمل مواد	41/317	5	07/12	30	0058/0
9	استک ریفورمر	05/308	1.5	17.74	41	0058/0

 

 

 

 

 

5-2- استفاده از GIS در نمایش اطلاعات خروجی مدل AERMOD

در این پژوهش خروجی اصلی مدل AERMOD بصورت فایل پلات تهیه شد و این فایل­ غلظت ­ها در تک تک پذیرنده‌ها در فاصله50 کیلومتری را نشان می‌دهد. اما برای اینکه خروجی گرافیکی از روند تغییر غلظت در پذیرنده‌ها در فواصل مختلف بدست آید، از قابلیت سیستم اطلاعات جغرافیایی در نمایش نقشه­های کنتوری غلظت استفاده شد. به این ترتیب پلات فایل­های خروجی وارد GIS  شد. به این ترتیب پلات فایل­های خروجی وارد GIS شده و این سیستم نقشه­های غلظت آلاینده را در فواصل مختلف نشان می‌دهد.

 

 

نتایج

3-1-تفسیر گلباد سالیانه

در این پژوهش غلظت و پراکنش ذرات معلق ناشی از فعالیت کارخانه فولاد اردکان در بازه زمانی 24 ساعته و 6 روزه بررسی شد. هم چنین گلباد سالانه محدوده مورد مطالعه مورد تفسیر و بررسی قرار گرفت. موقعیت مکانی و پراکنش آلاینده مورد نظر نیز با استفاده از نرم افزارGoogle Earth  که در مسیر خروجی نرم افزار AERMOD نیز قرار دارد، تصاویر آن تهیه شد. همچنین جهت درک و تفسیر بهتر از میزان پراکندگی و تاثیر آلودگی ناشی از ذرات معلق بر مناطق و مراکز جمعیتی از نرم افزار Arc Map 10.6.1  استفاده شد. گلباد سالیانه محدوده مورد مطالعه (بازه­ی 5 ساله) که با استفاده از پیش پردازنده AERMET ترسیم شده است.

 

شکل3-نقشه گلباد سالانه منطقه مورد مطالعه(2015-2019)

Figure 3. Annual Golbad map of the studied area (2019-2015)

 

 

با توجه شکل 2 میانگین سرعت باد در گلباد سالیانه m/s 96/2 است. طبق نتایج گلباد، بادهای غالب در این محدوده در جهت­های شمال غربی و جنوب شرقی است. به طوری که 4/20 % از بادها با سرعت m/s 6/1-3/2 و 20% از بادها با سرعت  m/s7/5- 6/3 در جهت های ذکر شده غالب هستند و در این جهات بر پراکنش ذرات معلق تاثیر دارند. بادهایی با سرعت m/s 8/8 – 7/5 با اختصاص 4/7 % از کل بادها در این محدوده بیش­تر در جهت شمال غربی و به طور متوسط در جهت جنوب غربی می­باشد و کم­ترین میزان آن از شرق تا جنوب شرقی است. بادهایی با سرعت m/s 1/2 – 5/0 به میزان 8/46 درصد از بادها هستند که تقریبا در تمام جهات به طور متوسط دیده ‌‌می‌شود ولی به علت سرعت پایینی که دارند تاثیر چندانی بر پراکنش ذرات معلق ندارند. بادهایی با سرعت m/s 1/11- 8/8 با اختصاص2/1% و بادهایی با سرعت بیش­تر از m/s 1/11 با اختصاص 3/0% در این محدوده در جهت شمال غربی و جنوب غربی می‌باشد. این بادها نسبت به دیگر بادها سرعت بیش­تری دارند ولی به علت اینکه کم­ترین مقادیر را به خود اختصاص دادهاند به طور کلی تاثیر چندانی بر پراکنش ذرات معلق ندارند. بادهای آرام 9/1% از کل بادهای سالیانه را به خود اختصاص داده است که بر پخش و پراکنش ذرات معلق تاثیر به خصوصی ندارد. لذا با تفسیر نهایی ‌‌می‌شود به این نتیجه رسید که غالب بادهای این منطقه را می­توان در جهت شمال و شمال غربی و پس از آن جنوب شرقی در نظر گرفت و کم‌ترین میزان را برای جهت بادهای شرقی و غربی در نظر داشت.

3-2-تفسیر گلباد فصلی

 

 

شکل 4- گلباد فصل بهار

Figure 4. Spring windrose

 

شکل 5- گلباد فصل تابستان

Figure 5. Summer windrose

 

 

شکل 6- گلباد فصل پاییز

Figure 6. Autumn windrose

 

شکل 7- گلباد فصل زمستان

Figure 7. Winter windrose

 

 

 

با استفاده از داده­های هواشناسی منطقه مورد مطالعه در یک دوره 5 ساله، گلبادهای فصلی در نرم افزار AERMET ترسیم شد. طبق نتایج، بادهای غالب در فصل بهار در جهت شمال، شمال غربی و تا حدی جنوب شرقی است به طوری که 2/4 درصد از این بادها با سرعت  m/s 1/2- 5/0 و 5/14 درصد با سرعت­های m/s 6/3- 1/2 و 2/6 درصد با m/s 7/5- 6/3 در جهات ذکر شده غالب هستند. 5/0 درصد از بادهای این فصل از بادهای آرام می­باشد. باد غالب در فصل تابستان از جهت شمالی با سرعت m/s 1/11- 8/8 و مقدار 5/6 درصد را به خود اختصاص داده است و 6/22 درصد از بادهای این فصل از بادهای آرام می­باشد. بادهای غالب در پاییز در جهت­های شمال، شمال غربی و سپس جنوب شرقی می­باشد به طوری به طوری که 7/5 درصد از این بادها با سرعت m/s 1/2- 5/0 و 2/16 درصد با سرعت­های m/s 6/3- 1/2 و 7/4 درصد با سرعت m/s 7/5- 6/3 در جهات ذکر شده غالب هستند. 8/0 درصد از بادهای این فصل از بادهای آرام می­باشد. در این فصل بادهای غالب بیش­تر در جهت­های شمال غربی و جنوب شرقی است به طوری که 3/5 درصد از این بادها با سرعت m/s 1/2- 5/0 و 1/12 درصد با سرعت­های m/s 6/3- 1/2 و 9/3 درصد با سرعت m/s 7/5- 6/3 در جهات ذکر شده غالب هستند. 7/0 درصد از بادهای این فصل آرام هستند.

با توجه به نتایج به دست آمده از تفسیر گلباد فصلی، غالب بادهای منطقه مورد مطالعه در فصل پاییز و زمستان و در جهت­های شمال و شمال غربی و تا حدی جنوب شرقی رخ می­دهد.

 

3-3- پراکنش ذرات معلق در وضعیت جوی پایدار، ناپایدار و خنثی

هواشناسان سه نوع پایداری جوی ناپایدار، خنثی و پایدار را برای تا 100 متر ارتفاع از سطح زمین تعریف کرده اند. پایداری جوی، شدت اختلاط عمودی جو را شرح می دهد. در وضعیت پایدار، نیروی شناوری، یک توده هوا را که به طرف بالا یا پایین در یک جو متعادل جابه جا شده است به حالت یا محل اولیه خود باز می­گرداند. جو ناپایدار حالتی است که در آن نیروی شناوری، جابه جایی یک توده درحال حرکت رو به بالا یا پایین در جو متعادل را تشدید میکند و جو خنثی، به حالتی گفته می شود که نرخ شیب دما با نرخ کاهش دمای بی دررو برابر باشد، به طورخلاصه پایداری یعنی مقاومت در برابر تغییرات (15). در جدول 2 با توجه به تفسیرگلبادهای فصلی و پارمترهای جهت و سرعت باد و ابرناکی، شرایط جوی در فصل­های مختلف سال ارائه شده است.

 

 

جدول2- وضعیت پراکنش ذرات معلق در شرایط جوی پایدار، ناپایدار و خنثی

Table 2. Status of dispersion of suspended particles in stable, unstable and neutral atmospheric conditions

نام آلاینده	ارتفاع (m)	جهت باد غالب	میانگین سرعت بادm/s	میانگین ابرناکی (n)	فصل	وضعیت جوی
ذرات معلق	10	شمال و شمال غربی	m/s 2/3	08/1	بهار	خنثی
	10	شمال	m/s 2/2	7/0	تابستان	خنثی
	10	شمال و شمال غربی	m/s 6/2	31/1	پاییز	کمی پایدار
	10	شمال غربی و جنوب شرقی	m/s 8/2	36/2	زمستان	کمی پایدار

 

3-4-تغییرات غلظت نسبت به فاصله از منبع در جهت­های مختلف باد

شکل­های 7 تا 14 تغییرات غلظت نسبت به فاصله از منبع را در جهت­های مختلف باد و به مرکزیت دودکش 1 در بازه‌‌ی زمانی 6 روزه جهت درک بهتر از شرایط پراکنش نشان می‌دهد. منبع انتخابی و جهتی که در نرم­افزار انتخاب می‌کنیم بر شکل این نمودار تأثیر می‌گذارد. نمودارهای تغییر غلظت نسبت به فاصله از منبع در بازه زمانی 6 روزه برای تمامی جهت­های تهیه شده است. به طور کلی در ابتدا با فاصله از منبع میزان غلظت افزایش پیدا می‌کند و به تدریج پس از فاصله معینی با افزایش فاصله از محل دودکش‌ها میزان غلظت‌ها خصوصا در نواحی که خلاف جهت باد غالب هستند کاهش پیدا می‌کند.

 

 

 

 

شکل8-تغییرات غلظت‌های پیش بینی شده ذرات معلق نسبت به فاصله از منبع در جهت شمالی

Figure 8. Changes in predicted concentrations of suspended particles relative to the distance from the source in the north direction

 

 

شکل 8 تغییرات غلظت از µg/m30002/0 تا µg/m3001/0 را نشان می‌دهد. در فاصله‌ی 5000 متری بیش­ترین غلظت ذرات معلق در حدود µg/m3001/0 می‌باشد. غلظت در فاصله 25000 متری به µg/m30002/0 و در  50000-35000 به کمتر از µg/m30002/0 رسیده است.

 

 

شکل 9-تغییرات غلظت‌های پیش بینی شده ذرات معلق نسبت به فاصله از منبع در جهت شمال شرقی

 

Figure 9. Changes in predicted concentrations of suspended particles relative to the distance from the

 

source in the northeast direction

 

 

 

شکل 9 تغییرات غلظت از µg/m30001/0 تا µg/m30007/0 را نشان می‌دهد. بیشترین غلظت آلودگی در فاصله­ی 9000-5000 متری با مقداری در حدود µg/m30006/0 می‌باشد. از فاصله­ی 10000-6000 متری کاهش غلظت تا µg/m30003/0 را داریم. کمترین غلظت از فاصله 50000-30000 متری و کمتر از µg/m30001/0 می‌باشد.

 

 

 

 

شکل 10-تغییرات غلظت‌های پیش بینی شده ذرات معلق نسبت به فاصله از منبع در جهت شرقی

 

Figure 10. Changes of predicted concentrations of suspended particles in relation to the distance from the source in the eastern direction

شکل­10­تغییرات غلظت از µg/m30001/0 تا µg/m30007/0 را نشان می‌دهد. بیشترین غلظت آلودگی در فاصله­ی 9000-5000 متری با مقداری در حدود µg/m30006/0  می‌باشد. از فاصله­ی 10000-6000­متری کاهش غلظت تا µg/m30003/0 را داریم. کمترین غلظت از فاصله 50000-30000 متری و کمتر از µg/m30001/0 می‌باشد.

 

 

 

شکل 11-تغییرات غلظت‌های پیش بینی شده ذرات معلق نسبت به فاصله از منبع در جهت جنوب شرقی

Figure 11. Changes in predicted concentrations of suspended particles relative to the distance from the source in the southeast direction

 

 

شکل 11 تغییرات غلظت از µg/m30002/0 تا µg/m3001/0 را نشان می‌دهد. بیشترین غلظت آلودگی در فاصله­ی 7000 متری با غلظت µg/m3001/0 می‌باشد. از فاصله­ی 15000-8000 متری غلظت در حدود  µg/m30004/0 است. با افزایش فاصله از منبع غلظت به مرور کاهش یافته و تا حدودی ثابت ‌‌می‌شود.

 

 

شکل 12- نمودار تغییرات غلظت‌های پیش بینی شده ذرات معلق نسبت به فاصله از منبع در جهت جنوب

Figure 12. The graph of changes in the predicted concentration of suspended particles in relation to the distance from the source in the south direction

 

 

شکل 12 تغییرات غلظت از µg/m30002/0 تا µg/m3001/0 را نشان می‌دهد. بیشترین غلظت آلودگی در فاصله­ی 5000 متری با غلظت µg/m3001/0 می‌باشد. از فاصله­ی 10000-6000 متری کاهش غلظت تا کمتر از حدود  µg/m30004/0 است. با افزایش فاصله از منبع غلظت در فاصله 50000-25000 متری به مرور کاهش یافته و تا حدودی ثابت ‌‌می‌شود.

 

 

 

 

 

شکل 13-تغییرات غلظت‌های پیش بینی شده ذرات معلق نسبت به فاصله از منبع در جهت جنوب غربی

Figure 13.Changes in predicted concentrations of suspended particles relative to the distance from the source in the southwest direction

 

 

 

شکل 13 تغییرات غلظت از µg/m30001/0 تا µg/m30005/0 را نشان می‌دهد. بیشترین غلظت آلودگی در فاصله­ی 3000 متری با غلظت µg/m30005/0 می‌باشد. از فاصله­ی 60000-3000 متری کاهش غلظت تا کمتر از حدود µg/m30004/0 است. با افزایش فاصله از منبع غلظت در فاصله 50000-25000 متری به مرور کاهش یافته و تا حدودی به صفر نزدیک ‌‌می‌شود.

 

 

 

شکل 14- تغییرات غلظت‌های پیش بینی شده ذرات معلق نسبت به فاصله از منبع در جهت غربی

Figure 14. Variations of predicted concentrations of suspended particles relative to the distance from the source in the western direction

 

 

 

شکل 14 تغییرات غلظت از µg/m30001/0­تا µg/m30007/0 را نشان می‌دهد. بیشترین غلظت آلودگی در فاصله­ی 5000 متری با غلظتی کم­تر از µg/m30.0007 می‌باشد. از فاصله­ی 10000-6000 متری به غلظتی حدود µg/m30003/0 است. با افزایش فاصله از منبع غلظت در فاصله 50000-25000 متری به مرور کاهش یافته و تا حدودی به صفر نزدیک ‌‌می‌شود.

 

 

 

شکل 15- نمودار تغییرات غلظت‌های پیش بینی شده ذرات معلق نسبت به فاصله از منبع در جهت شمال غربی

Figure 15. The graph of changes in the predicted concentration of suspended particles relative to the

distance from the source in the northwest direction

 

 

 

شکل 15 تغییرات غلظت از µg/m30002/0 تا µg/m3001/0 را نشان می‌دهد. بیشترین غلظت آلودگی در فاصله­ی 8000-6000 متری با غلظتی کم­تر از µg/m3001/0 می‌باشد. از فاصله­ی 15000-9000 متری کاهش متوسطی از غلظت آلودگی در حدود  µg/m30004/0 است. با افزایش فاصله از منبع غلظت در فاصله 15000-50000 متری به مرور کاهش یافته و غلظت کمتر از µg/m30002/0 ‌‌می‌شود.

3-5-نتایج حاصل از مدل AERMOD و  GISدر شعاع 50 کیلومتری با بازه زمانی 24 ساعته و 6 روزه

 

 

شکل16- بیشینه غلظت ناشی از توزیع و پراکنش ذرات معلق در مدل AERMOD با بازه زمانی 24 ساعته

Figure 16. The maximum concentration due to the distribution and dispersion of suspended particles in the AERMOD model with a 24-hour time frame

 

 

شکل17- نقشه بیشینه نقاط داغ آلودگی ناشی پراکنش ذرات معلق در منطقه مورد مطالعه با میانگین زمانی 24 ساعته

Figure 17. Map of the maximum pollution hotspots caused by the dispersion of suspended particles in the study area with a 24-hour time average

 

 

در بازه زمانی 24 ساعته، در فاصله 5000 تا 20000 متری از محل دودکش­ها و بیشتر در جهت­های شمال غربی و جنوب شرقی، غلظت‌های µg/m3 03/0 تا µg/m3 0006/0در محدوده نقاط داغ آلودگی قرار دارند که شامل مراکز جمعیتی و صنعتی از جمله عقدا، هفتادر، قلعه سروسفلی، عطرآباد، نیروگاه چادرملو، بخش دیگری از صنایع کاشی ارم، قسمتی از فولاد کیوان، پادگان ولی عصر، کاروانسرای عقدا-اردکان و مجتمع فولاد اردکان می‌باشد. در محدوده 20000 تا 50000 متری از محل دودکش ها غلظت­های µg/m3 005/0 تا µg/m3 002/ 0 در راستای شمال غربی تا جنوب شرقی، بیشترین بخش از این محدوده را به خود اختصاص داده اند، از جمله مراکز مهم جمعیتی در این محدوده شهرستان میبد و اردکان هستند. کمترین مناطق آلودگی در غلظت‌های µg/m3 001/0 تا µg/m3 0002/0 میکروگرم بر متر مکعب در جهت های جنوب تا جنوب غربی و در فاصله 30000 تا 45000 متری نسبت به محل دودکش­ها است که روستای سرو، درین، ندوشن و منطقه شکار ممنوع مرور میبد را شامل ‌‌می‌شود.

 

 

شکل18- بیشینه غلظت ناشی از توزیع و پراکنش ذرات معلق در مدل AERMOD با بازه زمانی 6 روزه

Figure 18. The maximum concentration caused by the distribution and dispersion of suspended particles in the AERMOD model with a 6-day time frame

 

شکل19- نقشه بیشینه نقاط داغ آلودگی ناشی پراکنش ذرات معلق در منطقه مورد مطالعه با میانگین زمانی 6 روزه

Figure 19. Map of the maximum pollution hotspots caused by the dispersion of suspended particles in the study area with a time average of 6 days

 

 

 

در نتایج به دست آمده از میانگین زمانی 6 روزه، در مقایسه با میانگین زمانی 24 ساعته، از محدوه نقاط داغ آلودگی تا حدی کم شده و به میزان نقاط با مقادیر کمتری از آلودگی افزوده شده است. در این بازه نقاط داغ آلودگی با غلظت‌های µg/m3 002/0 تا µg/m3 0005/0 در فاصله­ی 5000 تا 15000 متری و در راستای شمال غربی و جنوب شرقی هستند که شامل روستای هفتادر، کارخانه ذوب فولاد اردکان، صنایع کاشی ارم، نیروگاه چادرملو، کاروانسرای عقدا-اردکان، پادگان ولی عصر، روستای سرو سفلی، و مراتع کشاورزی، عقدا، فولاد کیوان، مراتع کشاورزی می‌باشد. در فاصله 15000 تا 50000 متری، غلظت‌های µg/m3 0003/0 تا µg/m3 00002/0 هستند که در این فواصل پراکنش ذرات معلق در راستای شمال، شمال غربی و جنوب شرقی بیشتر بوده و با افزایش فاصله از محل دودکش ها در راستای جنوب و جنوب غربی، مقادیر آلودگی به کمترین حد خود رسیده اند.

مقادیر پیشنهادی توسط آژانس حفاظت از محیط زیست (EPA)، برای متوسط‌های زمانی 24ساعته µg/m3 260 میباشد که در مقایسه با نتایج این مطالعه بیش­‌ترین غلظت ذرات معلق در بازه زمانی 24 ساعته، µg/m303/0 است که کمتر از حد مجاز تعیین شده می‌باشد.

7-3 تاثیرات جهت باد غالب بر میزان پراکنش ذرات معلق در محدوده مورد مطالعه

تفسیر گلباد منطقه نشان داد که باد غالب در این محدوده را می­توان جهت شمال و شمال غربی و پس از آن جنوب شرقی در نظر گرفت. با توجه به نتایج به دست آمده از نقشه‌‌های حاصل از مدل­سازی و بررسی نقاط داغ آلودگی برخی از مراکز جمعیتی از جمله شهرستان میبد، اردکان، زارچ، اشکذر و نواحی روستایی در حاشیه این مراکز با وجود فاصله­‌ای در حدود 30000 تا 50000 متری از محل دودکش‌ها در اکثر موارد در دسته نقاط داغ آلودگی و با میانگین بالایی از غلظت آلودگی هستند. با این حال روستاهای هفت مهر، درین، سرو، کی کوه، خلیل آباد، مزرعه نو، ندوشن و منطقه شکار ممنوع مرور میبد با وجود فاصله­ی کمتر با محل دودکش‌ها (20000- 50000 متری) در اکثر نتایج در کم­ترین میزان غلظت و آلودگی قرار دارند. مراکز جمعیتی و صنعتی که بیشترین تاثیر از غلظت آلودگی را به خود اختصاص داده­اند بیشتر در جهت شمال غربی و جنوب شرقی قرار گرفته اند و مراکز جمعیتی که کمترین غلظت را به خود اختصاص داده­اند در مسیری خلاف جهت باد غالب یعنی در جنوب، غرب و جنوب غربی قرار دارند. با این تفاسیر مناطقی که بیشترین غلظت آلودگی را دارند، مناطقی در جهت باد غالب هستند و میانگین غلظت در آلاینده‌های خروجی از دودکش کارخانه فولاد که در مسیر باد غالب قرار دارند دو برابر می‌باشد. همچنین با توجه به این که غالب بادهای منطقه در فصول سرد سال از جمله پاییز و زمستان رخ می‌دهد و از آنجا که مراکز جمعیتی نزدیک به کارخانه فولاد در جهت باد غالب هستند، بیشینه­ غلظت آلاینده‌های هوا ناشی از کارخانه فولاد که به نزدیکترین مراکز جمعیتی میرسد، در فصل پاییز و زمستان بیشتر است.

 

بحث و نتیجه گیری

مدل AERMOD یک نرم افزار مدل­سازی است که برای تعیین غلظت آلاینده‌های مختلف از منابع نقطه ای، حجمی و انواع مختلف منابع سطحی قابل استفاده است و بیشتر برای شبیه سازی پراکنش آلاینده‌ها در محدوده‌هایی تا ۵۰ کیلومتر پیشنهاد ‌‌می‌شود. این مدل، داده‌های هواشناسی را پردازش کرده و با استفاده از اطلاعات توپوگرافی منطقه را تجزیه و تحلیل‌ می‌کند و در نهایت با استفاده از نتایج حاصل شده در مورد منابع انتشار و شبکه پذیرنده محاسبات خود را انجام داده و نتایج نهایی را در قالب "غلظت آلاینده" و "نحوه پراکنش" ارائه می‌دهد. صلاحی و بهروزی (1400) به ارزیابی ارزیابی نحوه پراکنش آلودگی هوای خروجی از دودکش­های پالایشگاه نفت تبریز با استفاده از مدل برای شعاع 10 کیلومتری  AERMODپرداختند. گلباد سالانه نشان داد که باد غالب در این منطقه مورد مطالعه در مسیرهای شرقی و غربی قرار دارد. نتایج پیش‌بینی مدل نشان داد که مسیر بادهای شرقی موجب انتقال آلاینده‌ها به‌ سمت کوهپایه‌های شمالی سهند در جنوب‌غربی پالایشگاه نفت شده و در ارتفاع کمتر از 1500 متر تجمع می‌یابند. بیشترین تجمع آلاینده‌های جوی در شهر خلجان در جنوب‌غربی پالایشگاه نفت تبریز بوده است (16) که در رابطه با مطالعه حاضر نقش بادهای غالب را تجمع و پراکنش آلودگی هوا تایید می­کند.

انواری (1400) در مطالعه­ای به مدل­سازی نحوه پراکنش آلاینده NOx با استفاده از نرم افزار AERMOD در نیروگاه سیکل ترکیبی عسلویه پرداخت. در این مطالعه، محدوده مطالعاتی طرح، ابتدا میزان انتشار NOx خروجی از دودکش های نیروگاه به وسیله اندازه گیری میدانی در یک دوره شش ماهه برای متوسط های زمانی ۱ ساعته و سالیانه بررسی گردید. مقایسه حداکثر غلظت یک ساعته و سالیانه نتایج شبیه سازی با استانداردهای ملی و بین المللی نشان می دهد که غلظت­این آلاینده در ایستگاه های پایش و پذیرنده های شبیه سازی کمتر از حد استاندارد می باشد(17). در مجموع با توجه به ارزیابی پیش بینی های صورت گرفته، در مقایسه با مطالعه حاضر، می­توان عملکرد نرم افزارAERMOD  را در پیش بینی غلظت آلاینده NOx در منطقه مورد نظر قابل قبول دانست. نورپور و شهابی (1391)، به بررسی میزان آلاینده TSP خروجی از دودکش­های صنعتی کارخانه سیمان ایلام توسط مدل­سازی پراکنش انتشار آلودگی (AERMOD)، در متوسط زمانی 24 ساعته و 1­ساله پرداختند. نتایج این مطالعه نشان داد که مقادیر غلظت بیشینه برای بازه­های زمانی 24 ساعته و 1 ساله بسیار پایین تر از حد استاندارد هوای پاک است (18) که در مقایسه با نتایج پژوهش حاضر از لحاظ پایین تر بودن غلظت بیشینه از حد استاندارد هوای پاک در متوسط زمانی 24 ساعته مطابقت دارد. شمسی پور و همکاران (1394)، به مدل­سازی الگوی پراکنش ذرات معلق در کارخانه سیمان تهران با استفاده از مدل AERMOD و تا شعاع 50 کیلومتری پرداختند. این مطالعه نشان داد که بیشترین آثار ذرات معلق کمتر از 10میکرون در فاصله 1تا 5 کیلومتری از کانون انتشار رخ میدهد. با توجه به این که نتایج حاصل از مدل سازی، بیشینه غلظت آلودگی را در فواصلی نزدیک به محل دودکش­ها  و در فاصله 5 تا 7 کیلومتری نشان می­داد (19)، بنابراین مشخص است که میزان فاصله از منابع انتشار در میزان تاثیر و غلظت آلودگی تاثیر مستقیم دارد. مقصودلو و رشیدی (1396) به مدل­سازی انتشار ذرات معلق هوا با تاکید بر مدل AERMOD پرداختند. آن­ها دریافتند که می توان از مدل پراکندگی AERMOD به عنوان یک ابزار مفید برای تجزیه و تحلیل روش­های کنترل، کاهش و پیش­گیری از آلودگی هوا استفاده نمود (20) که در مقایسه با نتایج نهایی به دست آمده در مطالعه حاضر، هماهنگی دارد.

کارخانه فولاد و آهن اردکان در فاصله 26 کیلومتری از شهرستان اردکان قرار دارد که در این مطالعه میزان پراکنش و غلظت ذرات معلق ناشی از فعالیت 9 دودکش کارخانه در شعاع 50 کیلومتری و در بازه زمانی 24 ساعته و 6 روزه با استفاده از نرم افزار AERMOD، مدل­سازی و بررسی شد. بیش­ترین مراکز جمعیتی تاثیر پذیر عقدا و عطرآباد در شعاع 8000 تا 20000 متری و در جهت شمال و شمال غربی قرار داشتند. کمترین تاثیر در مراکز جمعیتی مربوط به منطقه شکار ممنوع مرور میبد و ندوشن در فاصله­ی 30000 و 45000 متری در جهت جنوب و جنوب غربی بودند. با توجه به تفسیر به دست آمده از گلباد سالانه محدوده مورد مطالعه بادهای غالب در این منطقه بادهایی در جهت شمال و شمال غربی هستند و با توجه به نتایج مدل­سازی می­توان نتیجه گرفت که پراکنش و غلظت آلاینده‌ها در جهت باد غالب نسبت به دیگر جهات بیشتر بوده و در نتیجه تاثیر پذیری مراکز جمعیتی در این نواحی نیز بیشتر و به طور مداوم خواهد بود. مقایسه نتایج به دست آمده از غلظت ذرات معلق با استاندارد پیش بینی شده در بازه 24 ساعته نشان می‌دهد که غلظت حاصل شده از میزان استاندارد تعیین شده کمتر می‌باشد. دشت اردکان به دلیل وجود معادن و کارخانجات صنعتی به یکی از کانون­های آلودگی محیط زیستی تبدیل شده است. وجود صنایع از یک سو و توفان­های گرد و خاک از سوی دیگر موجب کاهش کیفیت هوای مطلوب در این مناطق شده که تاثیر مستقیمی بر سلامت ساکنین در مراکز جمعیتی دارد. پایش کیفیت هوا و بررسی میزان رعایت استانداردهای آلودگی هوا در اطراف یک منطقه و یا کارخانه صنعتی میتواند امری مفید در جهت کنترل و ایجاد محدودیت­هایی برای منابع آلاینده باشد. با توجه به اینکه اندازه گیری میزان غلظت آلاینده‌ها در هر نقطه و هر زمان به صورت مستقیم امکان­پذیر نیست، لذا استفاده از مدل­های پخش آلودگی هوا میتواند ساده­ترین و مفیدترین راه برای پایش و بررسی میزان غلظت آلاینده‌ها و تأثیر هر یک از این منابع بر کیفیت و اثرگذاری در منطقه مورد نظر باشد. طبق نتایج، مراکز جمعیتی که بیشترین تاثیر از غلظت آلودگی را به خود اختصاص داده­اند در جهت شمال، شمال غربی و جنوب شرقی قرار گرفته اند و مراکز جمعیتی که کمترین غلظت را به خود اختصاص داده­اند در مسیری خلاف جهت باد غالب یعنی در جنوب، شرق و جنوب غربی قرار دارند. با این تفاسیر مناطقی که بیشترین غلظت آلودگی را دارند، در جهت باد غالب هستند و میزان غلظتی که از دودکش کارخانه فولاد به این مناطق میرسد نیز بیشتر خواهد بود. همچنین با توجه به این که غالب بادهای منطقه در فصول سرد سال از جمله پاییز و زمستان رخ می‌دهد و از آنجا که اکثر مراکز جمعیتی نزدیک به کارخانه فولاد در جهت باد غالب هستند، بیشینه­ غلظت آلاینده‌های هوا ناشی از کارخانه فولاد که به نزدیکترین مراکز جمعیتی میرسد، در فصل پاییز و زمستان بیشتر است. براساس نتایج به دست آمده میانگین بالاترین غلظت از ذرات معلق ناشی از فعالیت دودکش­ها در بازه زمانی 24 ساعته، کمتر از حد مجاز تعیین شده توسط آژانس حفاظت از محیط زیست است اما بسیاری از مناطق مسکونی و مراکز جمعیتی تحت تاثیر مقادیر مختلفی از پراکنش ذرات معلق ناشی از فعالیت این کارخانه هستند که با توجه به قرارگیری بسیاری از این مناطق در جهت بادهای غالب منطقه، تاثیر پخش ذرات معلق در این محدوده و در طولانی مدت عوارض بسیاری خواهد داشت. از جمله راهکارهای اجرایی و مدیریتی برای کنترل و کاهش هرچه بیشتر آلاینده­ها می­توان به این موارد اشاره کرد:

- مدل­سازی سایر آلاینده­های ناشی از کارخانه: لازم است تا مطالعه­ای بر روی سایر آلاینده­ها مثل اکسیدهای گوگرد، منواکسید کربن نیز صورت بگیرد. هم چنین در صورت وجود اطلاعات مناسب، اثر آلاینده های ناشی از کارخانه­های همجوار با کارخانه مورد مطالعه بر تشدید آلودگی منطقه نیز بررسی شود.

-بررسی اثرات منفی آلاینده­ها بر سلامتی و بهداشت منطقه و ارزیابی ریسک سلامتی: به این وسیله تخمین زده خواهد شد که چه تعداد مرگ ومیر زودرس و غیره ناشی از فعالیت این کارخانه در منطقه صورت گرفته است. مهمترین چالش در انجام این پیشنهاد تابع اثر سلامت مناسب است و در صورت در دسترس بودن آن انجام محاسبات با مدلهایی مثل  BenMAP-CE امکان پذیر است.

 

References

1. Shamsipour, A., Ashrafi, A., Alikhah Asl, M., Ashrafi, Kh. (1394). Modeling the dispersion pattern of suspended particles in the southern region of Tehran (case study: Tehran cement factory). Environmental Journal, 4(14): 814-799.
2. Bani Naimah, Samia., Rafiei, Massoud., Karimi, Siros., Rasakh, Abdurrahman. (2016). Estimation of the distribution of pollutants released from mobile sources of air pollution (study area: Ahvaz). Environmental Science and Technology Quarterly. 19 (Special Letter No. 5). 67-76.
3. Sun, W., Zhou, Y., Lv, J., Wu, J. (2019). Assessment of multi-air emissions: Case of particulate matter (dust), SO₂, NO_x and CO₂ from iron and steel industry of China. Journal of Cleaner Production, 232: 350-358.
4. Crowl, D. A., & Louvar, J. F. (2001). Chemical process safety: fundamentals with applications. Pearson Education.

5. Khebari, Z., Nejadkorki, F., Talebi, Sh. (1395). Development of air pollution distribution (AERMOD) in MATLAB software. Journal of Natural Environment (Natural Resources of Iran), 69(2): 377-399.

1. Noorpoor, A. Rahman, H. (2015). Application of AERMOD to local scale diffusion and dispersion modeling of air pollutants from cement factory stacks (Case study: Abyek Cement Factory). Pollution, 1 (4):417-426.
2. Atabaki, M., Sakhaei, M., Hoveidi, H., Poteh Rigi, M., Karimi Menesh, E. (2016). Investigating changes in the concentration of PM10 particles and the influence of meteorological parameters on it in 2013 (case study: Zahedan city). Journal of Environmental Health Research, 3(3).
3. Shamsipour, Ali Akbar, Hosseinpour, Zainab, & Najibzadeh, Fahima. (2012). Thermodynamic modeling and synoptic analysis of air pollution in Tehran city (PM10 suspended particles). Climatology Research. (12): 77-95.
4. Najafpoor AA, Joneidi Jafari A, Dousti S. Trend analysis of Air Quality Index criteria pollutants (CO, NO2, SO2, PM10 and O3) concentration changes in Tehran metropolis and its relationship with meteorological data, 2001-2009. (2014). Journal of Health in the Field. 3(2): 26-17.
5. Ahmadi H, Ahmadi T, Shahmoradi B, Mohammadi S, Kohzadi S. The effect of climatic parameters on air pollution in Sanandaj, Iran. (2015). Journal of Advances in Environmental Health Research. 3(1): 61-49.
6. Masoudi M, Sakhaei M, Behzadi F, Jokar P. Status of PM10 as an air pollutant and its prediction using meteorological parameters in Tehran, Iran. Fresenius environmental bulletin 2016; 25(6): 2017-2008.

12. Mignanou Amouzouvi, Y., Mikesokpo Dzagli, M., Sagna, K., Török, Z., Andreea Roba, C., Mereuţă, A., Ozunu, A., Sidéra Edjame, K. (2020). Evaluation of Pollutants Along the National Road N₂ in Togo using the AERMOD Dispersion Model. Journal of Health and Pollution, 10(27): 1-11. Kalher, M., and Qala Asgari, S., and Magregi, M. (2017). Performance of AERMET preprocessor in calculating boundary layer parameters and investigating its impact on carbon monoxide concentration outputs in AERMOD model compared to upper atmosphere data. Health and Environment, 11(3), 365-376.
13. Venkatram, A., Brode, R., Cimorelli, A., Lee, R., Paine, R., Perry, S., Peters, W., Weil, J., Wilson, R., (2001), A complex terrain dispersion model for regulatory applications‖. Journalof Atmospheric Environment, 35, 4211–4221.

1. Ghiyathuddin, M, 2015, air pollution, Tehran University Press.

16. Salahi, Broumand, Behrouzi, Mahmoud. (2022). Evaluation of the distribution of air pollution from the chimneys of Tabriz oil refinery using the AERMOD model. Earth science research. Anwari, A. (1400), Modeling of xNO pollutant distribution using AERMOD software in Assalouye Combined Cycle Power Plant, 7th International Conference on Environmental Engineering and Natural Resources, Tehran.
17. Noorpoor, A. Rahman, H. (2015). Application of AERMOD to local scale diffusion and dispersion modeling of air pollutants from cement factory stacks (Case study: Abyek Cement Factory). Pollution, 1 (4):417-426.
18. Shamsipour, A., Ashrafi, A., Alikhah Asl, M., Ashrafi, Kh. (2015). Modeling the dispersion pattern of suspended particles in the southern region of Tehran (case study: Tehran cement factory). Environmental Journal, 4(14): 814-799. Maqsoodlou, M., Rashidi, Y. (2017). Modeling the emission of airborne particles with emphasis on the AERMOD model, the first international conference on the application of engineering sciences in the development and progress of Iran 1404, Mashhad.

 

 

 

1- کارشناس ارشد آلودگی محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و کویر شناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران

2- دانشیار، گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و کویر شناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران. ^*(مسوول مکاتبات)

 

1- MSc.  in environmental pollution, School of Natural Resources and Desert Studies, Yazd University, Yazd, Iran.

2- Associate Professor, Department of Environmental Science,  School of Natural Resources and Desert Studies , Yazd University, Yazd, Iran. *(Corresponding Author)

تعداد مشاهده مقاله: 180

تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 32