تأثیر طوفان‌های گردوغباری بر کیفیت میکروبی هوا در شهر اهواز و منشأ‌یابی آن با استفاده از مدل‌سازی عددی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد مسجد سلیمان، مسجد سلیمان، ایران

2 گروه فناوری محیط زیست، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف :
ذرات معلق موجود در هوا شاخص مهمی در کیفیت هوای خارجی است. غلظت‌های بالای این ذرات منجر به بسیاری از مشکلات بهداشتی می‌شود. تماس با آلودگی ناشی از هواویزهای زیستی تقریباً در زندگی شهری در سراسر جهان ‌اجتناب‌ناپذیر است. حضور میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا در ذرات گردوغبار منجر به بیماری‌های دستگاه تنفسی، آسم و ذات‌الریه می‌شود. جمعیت میکروبی موجود در ذرات گردوغبار در روزهای عادی و روزهای غباری و نیز تطابق بین افزایش ذرات PM10 و افزایش جمعیت میکروبی در این تحقیق بررسی شده است. 
مواد و روش‌ها:
نمونه‌برداری توسط نمونه‌بردار میکروبی هوا 1 و در ارتفاع 5/1 الی 2 متری از سطح زمین با جریان  L/min3/14 و به مدت 5 دقیقه انجام شد. شناسایی جمعیت میکروبی با رقیق‌سازی‌های متوالی تا 5-10 از نمونه‌های گردوخاک در سرم فیزیولوژیک و کشت در محیط‌های کشت مربوطه و به مدت 5-3 روز در دمای محیطی C 2±25 گرمخانه‌گذرای انجام شد. 
نتایج و بحث:
در طوفان‌های غباری بر فراز شهر اهواز در فصول گرم (فروردین الی شهریورماه) سال 1390 هر نوع افزایش در غلظت ذرات PM10 حاضر در هوا در تطابق با افزایش غلظت باکتریایی و قارچی بوده است. در ماه‌های خرداد، تیر و مرداد سال 1390 غلظت ذرات PM10 به‌طور مداوم بیشتر از حد استاندارد بوده است. افزایش غلظت باکتریایی در شهر اهواز به دلیل طوفان‌های غباری در روزهای غباری 5 برابر و غلظت قارچی نیز در روزهای غباری 7/1 برابر روزهای عادی افزایش‌یافته است. در روزهای غباری غلظت میکروارگانیسم‌های غالب با افزایش مواجه بوده است و باکتری غالب باسیلوس 45% جمعیت کل باکتریایی و قارچ غالب آسپرژیلوس 44% جمعیت کل قارچی را در ذرات گردوغبار شامل می‌شود. نتایج حاصل افزایش جمعیت میکروبی حاضر در ذرات گردوغبار در روزهای غباری را نشان می‌دهد. هر نوع افزایش در جمعیت میکروبی حاضر در ذرات گردوغبار می‌تواند منجر به تأثیرات منفی بر سلامتی انسان شود.
 نتیجه‌گیری:
با بررسی روند تغییرات سالیانه و فصلی پارامترهای هواشناسی و استفاده از نرم‌افزار HYSPLIT می‌توان دریافت که منشأ احتمالی این ذرات در شهر اهواز، کشورهای همسایه در جنوب غرب ایران به‌ویژه مناطق شمال غرب کشور عراق و شرق کشور سوریه است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The effect of dust storm on the microbial quality of ambient air in Ahvaz city and dust source identification using numerical modeling

نویسندگان [English]

  • Parya Broomandi 1
  • Yousef Rashidi 2
1 Department of Chemical Engineering, Islamic Azad University, Masjed-Soleiman Branch, Masjed-Soleiman, Iran
2 Environmental Sciences Research Institute, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Introduction:
Airborne particles are considered to be an important indicator of air quality and high concentrations of these particles cause many health problems. Around the world, it is impossible to avoid contact with bio-aerosol contamination in urban life. The presence of pathogenic microorganisms in dust storms can cause diseases such as pneumonia, asthma, and other respiratory infections. The aim of this study was to investigate the relationship between airborne particles with airborne microorganisms in normal and dusty days.  
Materials and methods:
The sampling method was quick take 30 equipped with a single-stage sampler at the elevation of 1.5 to 2 meters above the ground. Air flow was 14.3 L/min and its duration was 5 min. The original samples were diluted several times (10-5 - 10-4) to reduce the microbial population sufficiently to obtain separate colonies upon plating. All cultures were  incubated at environmental temperature (25 ± 2 °C) for 3 to 5 days and repeated twice. Any increase in PM10 concentrations were in agreement with an increase of bacterial and fungal concentrations during dusty days in Ahvaz city during the warm period (April to September) in 2011.  
Results and discussion:
The concentration of particles in June, July and August was greater than the standard value. The results of the present study illustrated that the average number of bacteria and fungi, respectively, in dusty days was 5 and 1.7 times that of normal days. Also, the predominant species of bacteria and fungi during the occurrence of dust storms were Bacillus sp. (45% of total bacteria) and Aspergillus sp. (44% of total fungi), respectively. Therefore, any increase in the number of airborne microorganisms (bacteria and fungi) during dust storms can cause biologically harmful effects on human health.  
Conclusion:
Based on the annual and seasonal changes in meteorological parameters and HYSPLIT, it can be seen that the probable origin of airborne particles are neighbouring countries to southwestern Iran, especially the northwestern parts of Iraq and the eastern parts of Syria.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Air pollution
  • Dust storms
  • PM10 particles
  • Bacterial
  • Fungi

مراجع

  1. Abdelhameed, A.A., Khoder, M. I., Yuosra, S., Osman, A. M. and Ghanem, S., 2009. Diurnal distribution of airborne bacteria and fungi in the atmosphere of Helwan area, Egypt. Science of the Total Environment. 407, 6217–6222.
  2. Abdovis, M., Bahrami, H., Darvishi, A., 2012. Correlation between climatic parameters with the occurrence of dust storms in Khuzestan province. In proceeding 1st International Congress dealing with the phenomenon of dust and its harmful effects, 15th – 17th Ferurary, Ahvaz). (In Persian)
  3. Ataee H, Ahmadi F., 2011. Dust as one of the environmental problems of the Islamic world, case study: Khuzestan. In proceedings 4th International Congress of the Islamic World Geographers, 14th-16th April, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran. (In Persian).
  4. Bovallius, Å., Roffey, R., and Henningson, E., 1980. Long-Range transmission of bacteria. Ann. N.Y. Acad. Sci. 353(1), 186-200.
  5. Broomandi, P. and Bakhtiarpoor, A., 2016. Dust source identification using physical- chemical characterization and numerical modeling over Masjed Soleyman. Iranian Journal of Health and Environment. (Accepted for publication)
  6. Christina, A., Kellogg, D.W., Griffin, V. H., Garrison, K., Smith, R. R., Shinn,E. A., 2004. Characterization of aerosolized bacteria and fungi from desert dust events in Mali,West Africa. Aerobiologia .20, 99–110.
  7. Draxler, R.R., Hess, G., 1998. An overview of the HYSPLIT_4 modelling system for trajectories. Australian Meteorological Magazine. 47(4), 295-308.
  8. Givehchi, R., Arhami, M., Tajrishy, M.,2013. Contribution of the middle eastern dust source areas to PM10 levels in urban receptors.: case study of Tehran, Iran. Atmospheric Environment.75,287-95.
  9. Goudarzi,GH., Geravandi,S., Mohammadi ,M.J., Vosoughi, M., Ahmadi Angali, K., Zallaghi, E., Neisi, A.K., Saeidimehr,S., Mohammadi,B.,2016. Total number of deaths and respiratory mortality attributed to particulate matter (PM10) in Ahvaz, Iran during 2009. Int J Env Health Eng .2015,4-33.
  10. Griffin, D. W.,2007. Atmospheric movement of microorganisms in clouds of desert dust and implications for human health. Clin Microbiol Rev. 20(3), 459-77.
  11. Hara, K. and Zhang, D., (2012). Bacterial abundance and viability in long-range transported dust. Atmos. Environ.47, 20-25.
  12. IR.DOE.data. 2016. Ahvaz Air Pollution Stations Data sets. Tehran, Iran: Department of Environment.
  13. Jeon, E. M., Kim, H. J., Jung, K., Kim, J. H., Kim, M. Y. and Kim, Y. P., 2011. Impact of Asian dust events on airborne bacterial community assessed by molecular analyses. Atmos. Environ., 45(25), 4313-4321.
  14. Kellogg, C. A., and Griffin, D. W., 2006. Aerobiology and the global transport of desert dust, Review. Trends in Ecology and Evolution. 21, 638–644.
  15. Khatun L., Surrey B., 2013. Fungi and bacteria concentrations in PM10 dust particles in City-West Iran. Third National Conference of natural resources with a focus on environmental Iran.Kurdistan University.
  16. Khodarahmi, F., Goudarzi F., Hashemi A., Bkhtyarvnd N., 2012. Relationship with the environment Actioiomycetes growth potential in normal conditions, and dust weather in Ahvaz during different seasons. Sixteenth National Conference on Environmental Health, Tabriz. Tabriz University of Medical Sciences, School of Public Health.
  17. Kim, K.Y., Kim, H.T., Kim, D., Nakajima, J., & Higuchi, T., 2009. Distribution characteristics of airborne bacteria and fungi in the feedstuff-manufacturing factories. Journal of Hazardous Materials. 169, 1054–106.
  18. Lacey, M. E. and West, J. S., 2007.The air spora: a manual for catching and identifying airborne biological particles. Springer.
  19. Maki, T., Susuki, S., Kobayashi, F., Kakikawa, M., Tobo, Y. and Yamada, M., 2010. Phylogenetic analysis ofatmospheric halotolerant bacterial communities at high altitude in an Asian dust (KOSA) arrival region,Suzu City. Sci. Total Environ. 408(20), 4556-4562.
  20. Mehrabi, S, Soltani, S. and Jafari, R., 2015. The relationship between climatic parameters and the occurrence of dust (Case study:Khozestan province of Iran) . Journal of water and soil science. 19(71), 69-81 (In Persian).
  21. Moutaz, A. D., Abbas, M., Khafaji, R. A., 2011. The Mineralogical and Micro-Organisms Effects of Regional Dust Storms over Middle East Region. International Journal of Water Resources and Arid Environments 1(2): 129-141.
  22. Nastagdori, L., Jugder, D., Schung, Y., 2003. Analysis of dust storms observed. Mongolia during 1937-1999. Atmos. Environ. 37, 1401- 1411.
  23. Nourmoradi,H., Moradnejadi,K., Mohammadi Moghadam,F., Khosravi,B., Hemati,L., Khoshniyat,R. and Kazembeigi,F.,2015. The effect of dust storm on the microbial quality of ambient air in Sanandaj: a city located in the west of Iran. Global Journal of Health Science. 7(7), 114- 119.
  24. Prospero, J. M., Blades, E., Mathison, G. and Naidu, R. 2005. Interhemispheric transport of viable fungi and bacteria from Africa to the Caribbean with soil dust. Aerobiologia. 21(1), 1-19.
  25. Sandstrom, T., and Forsberg, B., 2008. Desert dust an unrecognized source of dangerous air pollution? Epidemiology. 19(6), 808-809.
  26. Shahsavani, A., Naddafi, K., Jafarzade Haghighifard, N., Mesdaghinia, A., Yunesian, M., Nabizadeh, R., Goudarzib, G., 2012. The evaluation of PM10, PM2.5 and PM1concentrations during the Middle Eastern dust (MED) events in Ahvaz, Iran, from april through september 2010. J. Arid. Environ. 77, 72-83.
  27. Soleimani,Z., Goudarzi,Gh., Naddafi,K., Sadeghinejad,B., Latifi,S.M., Parhizgari,N., Alavi,N., Babaei,A.A., Akhoond,M.R., Khaefi,M., Dehdari Rad,H., Mohammadi,M.J., Shahsavani,A.,2012. Determination of culturable indoor airborne fungi during normal and dust event days in Ahvaz, Iran. Aerobiologia. 29,279–290.
  28. Valizadeh, sh., Sadghifard, N., Nadri, Sh., 2013. Microbial contamination in dust of western regions (boundary) of Kermanshah. The first national conference on environmental pollution and its control methods, Islamic Azad University, Sanandaj Branch.
فصلنامه علوم محیطی
دوره 16، شماره 2
تیر 1397
صفحه 49-64

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار