نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه مدیریت محیط زیست، دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات، تهران، ایران

2 عضو هیئت علمی بازنشسته سازمان آموزش و تحقیقات جهاد کشاورزی (پژوهشکده حفاظت خاک و آب)، تهران، ایران

3 عضو هیأت علمی گروه GIS، دانشکده مهندسی نقشه برداری، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

4 عضو هیأت علمی گروه مدیریت، برنامه ریزی و آموزش محیط زیست، دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات، تهران، ایران

5 عضو هیأت علمی گروه مهندسی محیط زیست - آلودگی هوا، دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات، تهران، ایران

10.52547/envs.2021.218576.0

چکیده

سابقه و هدف:
گسترش سریع و بدون کنترل سطح شهرها، افزایش ترافیک، بنگاه‌های صنعتی و سوخت‌های کم کیفیت و همچنین پارامترهای مورفولوژی شهری و شرایط اقلیمی از جمله عوامل مؤثر بر آلودگی هوا در مناطق شهری محسوب می‌شوند. در ایران، کلان شهر اصفهان که سومین منطقه بزرگ شهری در سطح کشور است، با توسعه گسترده بنگاه های صنعتی، افزایش جمعیت و رشد سطح شهرها، آلودگی هوا افزایش یافته است. لذا به منظور یافتن عوامل تأثیرگذار بر روند تغییرات کیفیت هوا، تحلیل روند و ارزیابی رابطه بین پارامترهای کاربری اراضی، توسعه صنعتی و وضعیت ترافیک با شاخص‌های آلودگی هوا مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش‌ها:
به منظور ارزیابی روند با استفاده از داده‌های اندازه‌گیری شده دوره‌ای و روش‌های همبستگی و رگرسیون ساده غلظت هفت آلاینده هوا شامل PM2.5 ، PM10 ، CO ، SO2 ، NO ، NO2 وNOx به عنوان متغیرهای وابسته و پارامترهای هواشناسی، نوع کاربری اراضی، توسعه صنایع و وسایل نقلیه به عنوان متغیرهای مستقل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. همچنین در روش محاسباتی از نرم‌افزار SPSS برای آزمایش توزیع نرمال مجموعه داده‌ها شامل غلظت آلاینده‌های هوا و هواشناسی از سال 1387 تا 1394، در 10 ایستگاه سنجش آلودگی هوا و 3 ایستگاه هواشناسی در کلان شهر اصفهان استفاده شد.
نتایج و بحث:
نتایج مطالعه نشان می‌دهد که میانگین سالانه غلظتPM (PM10 / PM2.5) ، NO و CO کاهش و میانگین سالانه غلظت SO2، NO2 و NOX افزایش می‌یابد. علاوه بر این، میانگین سالانه بارش، دما و سرعت باد افزایش یافته در حالی که روند رطوبت نسبی در منطقه مورد مطالعه به طور قابل توجهی تغییر نمی‌کند. همچنین مشخص شد که روند وسعت مراکز اقامتی، آموزشی، تجاری، خدمات عمومی، کاربری حمل و نقلی و تعداد واحدهای صنعتی و وسایل نقلیه به طور قابل توجهی افزایش یافته است. اما میزان اراضی کشاورزی، فضای سبز و مناطق صنعتی به طور قابل توجهی در منطقه مورد مطالعه کاهش یافته است.
نتایج تحلیل رگرسیون گام به گام نشان می دهد که تغییر کاربری اراضی کشاورزی به مناطق مسکونی و افزایش سرعت باد می‌تواند به عنوان دلایل روند کاهشیNO ، CO و ذرات معلق در منطقه مورد مطالعه باشد. علاوه بر این، روند افزایش میزان حمل‌و‌‌نقل، می‌تواند مهمترین دلیل افزایش غلظت NO2 باشد. از طرف دیگر، با توجه به روند افزایشی انتشار گازهای NOX و همبستگی منفی معنی‌دار با وسعت فضای سبز و همبستگی مثبت با وسعت حمل و نقل و مناطق صنعتی و نتیجه مدل رگرسیون گام به گام می‌توان به این نتیجه رسید که کاهش سطح فضای سبز و افزایش وسعت 99.5 درصدی مناطق با کاربری حمل و نقل باعث افزایش غلظت NOX در منطقه مورد مطالعه می‌شود. علاوه بر این، وسعت مراکز خدمات شهری باعث افزایش غلظت SO2 می‌شود و بین غلظت PM2.5 و SO2 نیز رابطه منفی وجود دارد (با افزایش غلظتSO2، غلظت PM2.5 افزایش می‌یابد).
نتیجه‌گیری:
نکته قابل توجه این است که ارتباط بین شاخص‌های کیفیت هوا به عنوان متغیرهای وابسته با متغیرهای مستقل مورد بررسی در مناطق شهری پیچیده است و مشخص نیست که کدام عامل یا پارامتر خاص مهمترین سناریوی آلودگی هوا در یک بافت شهری است. بنابراین هنور نیاز به انجام پژوهش‌های دقیق‌تری وجود دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Analyzing trend and factors affecting air quality in urban areas: a case study in the megacity of Isfahan-Iran

نویسندگان [English]

  • sona kebriaeezadeh 1
  • jamal Ghodduosi 2
  • ali asghar Alesheikh 3
  • Reza Arjmandi 4
  • seyed alireza mirzahosseini 5

1 PhD Candidate Environmental Management group, Department of Natural Resources and Environment, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

2 Invited Lecturer. Department of Natural Resources and Environment, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

3 Professor of Department of GIS Engineering, K.N.Toosi University of Technology, Tehran, Iran

4 Faculty Member of Management, Planning and Environmental Education group, Department of Natural Resources and Environment, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

5 Faculty Member of Environmental Engineering -Air Pollution group, Department of Natural Resources and Environment, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

چکیده [English]

Introduction:
Rapid and uncontrolled expansion of cities, increased traffic, industrial enterprises and low-quality fuels, as well as urban morphology parameters and climatic conditions are among the factors affecting air pollution in urban areas. In Iran, the metropolis of Isfahan, which is the third largest urban area in the country, has increased air pollution with the extensive development of industrial enterprises, population growth and urban growth. Therefore, in order to find the factors affecting the trend of air quality changes, trend analysis and evaluation of the relationship between land use parameters, industrial development and traffic situation with air pollution indicators were studied.
Material and methods:
In order to evaluate the trend using measured periodic data and simple correlation and regression methods of seven air pollutants including PM2.5, PM10, CO, SO2, NO, NO2 and NOX as dependent variables and meteorological parameters, type of land use, industry development and vehicles were analyzed as independent variables. Also in the computational method, SPSS software was used to test the normal distribution of data sets including the concentration of air pollutants and meteorology from 1387 to 1394, in 10 air pollution measuring stations and 3 meteorological stations in Isfahan metropolis.
Results and discussion:
The results of the study show that the average annual concentration of PM (PM10 / PM2.5), NO and CO decreases and the average annual concentration of SO2, NO2 and NOX increases. In addition, the average annual rainfall, temperature and wind speed increased while the trend of relative humidity in the study area did not change significantly. It was also found that the trend of residential, educational, commercial, public services, transportation and the number of industrial units and vehicles has increased significantly. However, the amount of agricultural land, green space and industrial areas has significantly decreased in the study area. The results of stepwise regression analysis show that changing the use of agricultural land to residential areas and increasing wind speed can be the reasons for the decreasing trend of NO, CO. And suspended particles in the study area. In addition, the increasing trend of transportation can be the most important reason for the increase in NO2 concentration. On the other hand, due to the increasing trend of NOX emissions and significant negative correlation with green space and positive correlation with transportation and industrial areas and the result of stepwise regression model, it can be concluded that reducing green space and an increase of 99.5% in the area of transportation use increases the NOX concentration in the study area. In addition, the size of utility centers increases the concentration of SO2 and there is a negative relationship between the concentration of PM2.5 and SO2 (as the concentration of SO2 increases, the concentration of PM2.5 increases).
Conclusion:
It is noteworthy that the relationship between air quality indicators as dependent variables with independent variables in urban areas is complex and it is not clear which specific factor or parameter is the most important scenario of air pollution in an urban context. Therefore, more detailed research is needed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Air pollutant
  • Meteorological parameters
  • Isfahan