تحلیل زمانی غلظت ذرات معلق کوچک‌تر از 5/2 میکرون (PM2.5) شهر مشهد

جغرافیاوتوسعه ناحیه ای

مقاله 7، دوره 17، شماره 2 - شماره پیاپی 33، اسفند 1398، صفحه 171-190   

نوع مقاله: علمی- پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geography.v17i2.62375

نویسنده

رضا اسماعیلی^*

شهرداری مشهد

چکیده

اهداف: در این تحقیق توزیع فضایی غلظت ذرات معلق کوچک‌تر از 5/2 میکرون به‌عنوان آلایندۀ اصلی هوای شهر مشهد، با استفاده از روش تحلیل خوشه‌ای پهنه‌بندی شده است.
روش: آمار غلظت ذرات معلق کوچک‌تر از 5/2 میکرون شهر مشهد به‌عنوان آلایندۀ اصلی برای دورة آماری 1390 تا 1394 در مقیاس زمانی ساعتی برای 10 ایستگاه سطح شهر جمع‌آوری شد و با توجه به هدف و مقیاس مدنظر، ماتریس داده‌ها به شکلS  آرایش داده شد. ماتریس‌های تنظیم‌شده در محیط XLSTAT با استفاده از روش تحلیل خوشه‌ای سلسله‌مراتبی به روش ادغام وارد (Ward) تحلیل شدند.
یافته ­ها/نتایج: نتایج نشان داد که 365 روز سال را می‌توان به سه خوشۀ مجزا تفکیک کرد. نتایج تحلیل ماهانه نشان داد که ماه‌های شهریور، آبان و آذر در یک خوشه و دارای بیشترین غلظت ذرات معلق قرار می‌گیرند و ماه‌های فروردین، اردیبهشت، خرداد و مهر در خوشۀ دوم با کمترین بار آلودگی هوا قرار می‌گیرند. نتایج تحلیل روزهای هفته نشان داد که هفت روز هفته در چهار گروه همگن تفکیک‌شدنی است. از لحاظ غلظت، ذرات معلق کوچک‌تر از 5/2 میکرون ساعات شبانه‌روز در چهار خوشۀ مجزا جای می‌گیرند.
نتیجه­ گیری: استفاده از تحلیل خوشه‌ای و بررسی تغییرات زمانی ذرات معلق کوچک‌تر از 5/2 میکرون به‌عنوان آلایندۀ اصلی مشهد در مقیاس ماهانه، سالانه، روزهای هفته و ساعتی می‌تواند در برنامه‌ریزی مدیریت و کاهش آلودگی هوا مفید واقع شود.

کلیدواژه‌ها

آلودگی هوای مشهد؛ ذرات معلق کوچکتر از 5/2 میکرون؛ خوشه بندی سلسله مراتبی؛ آلاینده اصلی

مراجع

1. ادب، ح. (1394) . مکان‌یابی و اولویت‌بندی محل استقرار ایستگاه‌های سنجش کیفیت هوای مشهد. سبزوار: طرح پژوهشی دانشگاه علامه حکیم سبزواری.

2. اسماعیلی، ر. (1392). کاربرد تحلیل خوشه‌ای در گروه‌بندی ایستگاه‌های سنجش آلودگی هوا (مطالعة موردی شهر مشهد). ارائه‌شده در دومین همایش ملی مدیریت آلودگی هوا و صدا، 4 تا 5 دی ماه، مرکز همایش‌های بین‌المللی صدا و سیما، تهران.

3. اسماعیلی، ر. (1397). نواحی همگن آلودگی هوای مشهد. مجلة مخاطرات محیط طبیعی، 7(16)، 227-240.

‌ب بروغنی، م.، مرادی، ح. ر.، و زنگنه اسدی، م. ع. (1394). تحلیل وقوع گرد و غبار و پهنه‌بندی آن در استان خراسان رضوی. فصلنامة علمی- پژوهشی پژوهش‌های فرسایش محیطی، ۵(۴)، ۴۵-۵۷.

5. حاتمی، خ.، بیگلو، ب.، نارنگی‌فرد، م.، و امیدوار، ک. (1393) . شناسایی الگوهای همدید روزهای آلوده به ذرات معلق به روش واکاوی خوشه‌ای شهر شیراز . مجلة مخاطرات محیط طبیعی، 3(4)، 81-94.

6. حجازی ،ع.، مباشری، م.، و احمدیان مرج، ا. (1391). تهیة نقشة توزیع مکانی ذرات معلق کوچکتر از 5/2 میکرون با قطر کمتر از دو و نیم میکرومتر در هوای شهر تهران با استفاده از داده‌های سنجندة مودیس.تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی (علوم جغرافیایی)، 26، 161-178.

7. حسین‌زاده ،ر.، دوستان، ر.، حقیقت ضیا بری، م.، و حقیقت ضیا بری، م. (1392). بررسی الگوهای همدید مؤثر بر آلودگی هوا در کلان‌شهر مشهد. مجلة جغرافیا و توسعة ناحیه‌ای، 21، 81- 101.

8. صادقی، س.، مفیدی، ع.، جهانشیری، م.، و دوستان، ر. (1393). نقش الگوهای گردش مقیاس منطقه‌ای جو بر وقوع روزهای بسیار آلوده در شهر مشهد. جغرافیا و مخاطرات محیطی، 3(10)، 1-35.

9. محبی پردون، ف.، دوستان، ر.، و زرین، آ. (1396) . تأثیر پرفشار سیبری بر بارش‌های شرق ایران در ماه نوامبر. مقالة ارائه‌شده در اولین کنفرانس بین‌المللی توسعة پایدار در کشاورزی، محیط زیست، گردشگری و منابع طبیعی شیراز، 7 دی، شیراز.

10. محمدی مرادیان، ج.، و حسین‌زاده، س. ر. (۱۳۹۴). پایش ماهواره‌ای و تحلیل همدید پدیدة گرد و غبار در کلان‌شهر مشهد طی دورة آماری 2013-2009. فصلنامة جغرافیا و مخاطرات محیطی، 4، 35-57.

11. محوی، ا.، نبی‌زاده، ر.، حسنوند، م.، تقی‌پور، ح.، فریدی، س.، و غلامپور، ا. (1393). بررسی تغییرات ذرات معلق هوای آزاد شهر تبریز طی سال‌های 1391 الی 1392 و ارزیابی اثرات بهداشتی منتسب به آ‌ن‌ها. مقالة ارائه‌شده در سومین همایش ملی مدیریت آلودگی هوا و صدا، 24 تا 25 دی، مرکز همایش‌های بین‌المللی صدا و سیما، تهران.

12. مسعودیان، ا. ( 1384). شناسایی رژیم‌های بارش ایران به روش تحلیل خوشه‌ای. پژوهش‌های جغرافیایی، 52، 47-59.

13. منتظری، م. (1390). شناسایی فصول دمایی ایران به روش تحلیل خوشهای. فصلنامة تحقیقات جغرافیایی، 26(2)، 173-198.

14. مؤمنی، م. (1390). خوشه‌بندی داده‌ها (تحلیل خوشه‌ای). تهران: انتشارات مؤلف.

15. میری، م.، قانعیان، م.، قلیزاده ، ع.، یزدانی اول، م.، و نیکونهاد، ع. (1394). تحلیل و پهنه‌بندی آلودگی هوای شهر مشهد با استفاده از مدل‌های مختلف تحلیل فضایی. مجلة مهندسی بهداشت محیط، 2، 143-154.

16. یونسیان، م.، پرمی، س.، رفیعی تبریزی، ع.، ندافی، ک.، ارحامی، م.، و حسنوند، م. (1393). بررسی غلظت ذرات معلق (pm10,pm2.5 ,pm1) هوای آزاد و داخل در زمان وقوع پدیدة ریزگردها در شهر تهران. مقالة ارائه‌شده در سومین همایش ملی مدیریت آلودگی هوا و صدا، 24 تا 25 دی، مرکز همایش‌های بین‌المللی صدا و سیما، تهران.

17. Boubel, R. W., Vallero, D., Fox, D. L., Turner, B., & Stern, A. C. (2013). Fundamentals of air pollution. Berlin, Germany: Elsevier.

18. Iizuka, A., Shirato, S., Mizukoshi, A., Noguchi, M., Yamasaki, A., & Yanagisawa, Y. (2014). A cluster analysis of constant ambient air monitoring data from the Kanto Region of Japan. International journal of environmental research and public health, 11(7), 6844-6855.

19. Koelemeijer, R. B. A., Homan, C. D., & Matthijsen, J. (2006). Comparison of spatial and temporal variations of aerosol optical thickness and particulate matter over Europe. Atmospheric Environment, 40(27), 5304-5315.

20. Núñez-Alonso, D., Perez-Arribas, L. V., Manzoor, S., & Caceres, J. O. (2019). Statistical tools for air pollution assessment: multivariate and spatial analysis studies in the Madrid region. Journal of Analytical Methods in Chemistry, 6, 1-9.

21. Ojeda-Magaña, B., Cortina-Januchs, M. G., Barron-Adame, J. M., Quintanilla-Dominguez J., Hernandez, W., Vega-Corona A., Ruelas, R., & Andina, D. (2010). Air pollution analysis with a PFCM clustering algorithm applied in a real database of Salamanca (Mexico). International Conference on Industrial Technology (ICIT) (pp. 1297– 1302). Vina del Mar, Santiago, Chile.

22. Prapassornpitaya, S., Jinsart, W., & Sanguansintukul, S. (2011). Mapping of urban air quality by clustering analysis and geographic information system. Retrieved from https://www.casanz.org.au/

23. Pu, H., Luo, K., Wang, P., Wang, S., & Kang, S. (2017). Spatial variation of air quality index and urban driving factors linkages: Evidence from Chinese cities. Environmental Science and Pollution esearch, 24(5), 4457-4468.

24. Querol, X., Alastuey, A., Moreno, T., Viana, M. M., Castillo, S., Pey, J., …, & Sanchez A. (2008). Spatial and tempo-ral variations in airborne particulate matter (PM10 and PM2.5) across Spain 1999–2005. Atmospheric Environment, 42(17), 3964–3979.

25. Saithan, K., & Mekparyup, J. (2012) Clustering of air quality and meteorological variables associated with high ground ozone concentration in the industrial areas, at the East of Thailand. International Journal of Pure and Applied Mathematics, 81(3), 505-515

26. Saksena, S., Joshi, V., & Patil, R.S. (2002). Determining spatial patterns in Dehli ambient air quality data using cluster analysis. Environmental Change, Vulnerability and Goverance Series, 53, 1-31.

27. World Health Organization (WHO). (2014). Air quality and health. Retrieved from http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2014/air-pollution/en/