24158

MEC2 263

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك - تبديل انرژي

فني و مهندسي

1403/06/25

123 ص.

حسين احمدي كيا

ذرات معلق , آلودگي هوا , شهر اصفهان , كانون‌هاي گرد و غبار , WRF-CMAQ

تمام ذرات معلقي كه موجب آلودگي هواي شهر اصفهان مي‌شوند ناشي از فعاليت‌هاي انساني نيستند، بلكه آلودگي‌هاي طبيعي نيز نقش قابل‌توجهي دارند. خاورميانه يكي از پنج منطقه با بالاترين توليد گرد و غبار در جهان است و ايران به دليل اقليم خشك و نيمه‌خشك خود و بارش سالانه‌اي كه نصف ميانگين جهاني است، تحت تأثير منابع مختلف گرد و غبار محلي و منطقه‌اي قرار دارد. در اين پژوهش با استفاده از مدل‌ WRF-CMAQ كه توسط آژانس حفاظت محيط زيست آمريكا ارائه شده است، غلظت ريزگردهاي محيطي در سراسر كشور از جمله شهر اصفهان محاسبه شده است. نتايج اين مدل‌سازي در كنار داده‌هاي پايش زميني و ماهواره‌اي مي‌تواند وضعيت گرد و غبار در اصفهان را مشخص كند. با توجه به اينكه عوامل مهم انتشار گرد و غبار شامل شرايط آب و هوايي، رطوبت خاك و نوع پوشش گياهي هستند كه در طول سال تغيير مي‌كنند، شبيه‌سازي پراكندگي ذرات معلق در ماه‌هاي مختلف سال انجام شده است. نتايج نشان مي‌دهند كه در اكثر مواقع، كانون‌هاي داخلي گرد و غبار بيشترين تأثير را بر اصفهان دارند. در ماه‌هاي تير، مرداد، فروردين، شهريور و خرداد، غلظت ذرات معلق PM2.5 بيش از توصيه‌هاي سازمان بهداشت جهاني بوده است. در نيمه اول سال، نواحي شرقي دشت كوير سمنان و مرزهاي استان‌هاي سمنان، خراسان رضوي و جنوبي و همچنين بيابان‌هاي كوير مركزي و دشت لوت، از مهمترين منابع گرد و غبار وارده به استان اصفهان بوده‌اند. همچنين كانون‌هاي داخلي نظير اردستان، نايين و خور و بيابانك در تابستان فعال هستند اما تأثير آنها به دليل وسعت كم، كمتر از ديگر كانون‌ها است. يكي از مهمترين منابع خارجي گرد و غبار، كويري در غرب افغانستان است كه در اغلب سال، مناطق شرق و جنوب شرق ايران را تحت تأثير قرار مي‌دهد و گاه به اصفهان نيز مي‌رسد. طوفان‌هاي گرد و غبار از سمت افغانستان در سال 1401 شدت زيادي داشته است. در فصول پاييز و زمستان، با وجود بارش بيشتر و رطوبت بالاتر خاك، گرد و غبار همچنان در اصفهان وجود دارد و اغلب از صحراي عربستان، عراق و سوريه وارد مي‌شود. تركيب اين گرد و غبار با آلاينده‌هاي ناشي از منابع ثابت و متحرك، شرايط آلودگي را در تمام شهرهاي استان اصفهان بحراني مي‌كند. در سال 1401 سهم سالانه PM2.5 ناشي از گردو غبار در ناحيه با شعاع 50 كيلومتري از مركز اصفهان 19 درصد بوده است. سهم ذرات معلق زير 2.5 ميكرون در تابستان 38 درصد بوده كه با سرد شدن هوا در زمستان به 9 درصد كاهش يافته است. در اين مطالعه، ميانگين سالانه ذرات معلق PM2.5 در اصفهان و مناطق اطراف آن بين مارس 2020 تا مارس 2021 محاسبه شده و خسارت‌هاي بهداشتي مرتبط با آن نيز برآورد شده است. ميزان خسارت بهداشتي ناشي از ريزگردهاي محيطي از كانون‌هاي فرسايش 115.4 ميليون دلار بوده كه 26 درصد از كل خسارت‌ها را شامل مي‌شود.

Particulate matter , Air pollution , Isfahan city , Dust sources , WRF-CMAQ

Particulate matter pollution modeling of dust sources in Isfahan city using WRF-CMAQ modeling system

مهندسي مكانيك

Not all particulate matter causing air pollution in Isfahan is a result of human activities; natural pollutants also play a significant role. The Middle East is one of the five regions with the highest dust production in the world, and Iran, due to its arid and semi-arid climate and annual rainfall that is half the global average, is affected by various local and regional dust sources. This research, using the WRF-CMAQ emission model provided by the US Environmental Protection Agency, has calculated the concentration of ambient dust particles across the country, including Isfahan. The results of this modeling, along with ground and satellite monitoring data, can determine the dust situation in Isfahan. Given that important factors affecting dust emission include weather conditions, soil moisture, and vegetation type, the dispersion of suspended particles that change throughout the year, has been simulated in different months of the year. The results show that in most cases, internal dust sources have the greatest impact on Isfahan. In the months of July, August, April, September, and June, the concentration of PM2.5 particles has exceeded the World Health Organizationʹs recommendations. In the first half of the year, the eastern regions of the Semnan desert and the borders of the Semnan, Razavi Khorasan, and Southern Khorasan provinces, as well as the central desert and Lut desert, have been the most important sources of dust entering Isfahan province. Also, internal sources such as Ardastan, Nayin, and Khur and Biabanak are active in the summer but their impact is less than other sources due to their small size. One of the most important external sources of dust is a desert in western Afghanistan, which in most years affects the eastern and southeastern regions of Iran and sometimes reaches Isfahan. Dust storms from Afghanistan in 1401 increased by more than 70% compared to the long-term average. In autumn and winter, despite more rainfall and higher soil moisture, dust still exists in Isfahan and often comes from the Arabian Desert, Iraq, and Syria. The combination of this dust with pollutants from stationary and mobile sources makes the pollution conditions in all cities of Isfahan province critical. In 2021, the annual share of PM2.5 caused by dust in an area with a radius of 50 kilometers from the center of Isfahan was 19%. The share of particulate matters below 2.5 microns was 38% in summer, which decreased to 9% as the air cooled in winter .In this study, the annual average of PM2.5 particles in Isfahan and its surrounding areas between March 2020 and March 2021 has been calculated, and the related health damages have also been estimated. The amount of health damage caused by ambient dust particles from erosion sources was 115.4 million dollars, which accounts for 26% of the total damage.

6

117690