بررسي رفتار دي‌اكسيد نيتروژن در شهرستان مشهد و ارتباط آن با پارامترهاي هواشناسي

Investigation of nitrogen dioxide behavior in Mashhad and its relationship with Meteorological Parameters

توسعه شهرنشيني و آلودگي هواي شهري از مهم‌ترين موضوعاتي است كه امروزه در ارتباط با اقليم مطرح است. گسترش شهرنشيني و توسعه شهرها، افزايش جمعيت، توسعه فعاليت‌هاي صنعتي و مصرف بي‌رويه سوخت‌هاي فسيلي به شدت آلودگي هوا را افزايش داده و ميزان آن را بيش از ظرفيت محيط كرده است. در كشور ما، انتشار آلاينده­هاي هوا در برخي از كلان شهرها به ميزان خطرناكي رسيده است، مشهد در برخي روزهاي سال از آلوده­ترين شهرهاي كشور به شمار مي­رود. دي­اكسيد نيتروژن يكي از شاخص­هاي آلودگي هوا است. در اين مطالعه از داده­ هاي دي­ اكسيد نيتروژن سنجنده OMI و پارامترهاي هواشناسي مانند باد،‌ دماي سطحي و ديد افقي براي بازه زماني 2004 تا مي 2016 جهت بررسي آلودگي هواي ناشي از دي­ اكسيد نيتروژن شهر مشهد استفاده شده است. نتايج نشان مي ­دهند بيشترين (كمترين) مقدار دي ­اكسيد نيتروژن در فصل ­هاي سرد (گرم) سال اتفاق مي­ افتد. به طوري كه بيشترين مقدار دي­ اكسيد نيتروژن در ماه ژانويه برابر 1015×5.56 مولكول بر سانتي متر مربع و كمترين مقدار آن در ماه سپتامبر برابر 1015×4.18 مولكول بر سانتي متر مربع مي­ باشد. انحراف معيار دي­ اكسيد نيتروژن نيز نشان مي­ دهد كه بيشترين تغييرات در فصل­ هاي سرد سال رخ مي ­دهد. همچنين نتايج نشان دادند باد غالب در شهر مشهد از سمت جنوب مي ­باشد و اغلب بادهاي اين شهر سرعت كم دارند. ضريب همبستگي دي­ اكسيد نيتروژن با باد و دماي سطحي به ترتيب برابر 0.36- و 0.57- است كه اهميت بيشتر دما در تغييرات دي­ اكسيد نيتروژن شهر مشهد را نشان مي ­دهد. همچنين ضريب همبستگي دي ­­اكسيد نيتروژن با ديد افقي برابر 0.15- است كه نشان مي ­دهد با افزايش آلودگي هواي ناشي از دي­ اكسيد نيتروژن ديد افقي كاهش مي­ يابد. با استفاده از آناليز طيفي كمترين مربعات دوره ­هاي تناوب شش و دوازده ماهه مشاهده شد كه از نظر آماري نيز معني ­دار شناخته شدند. پس از حذف مولفه­ هاي معني ­دار از سري زماني ميانگين ماهانه دي ­اكسيد نيتروژن‌، روند محاسبه شد. مقدار روند دي ­اكسيد نيتروژن در هر سال براي شهر مشهد 1013×2.41 مولكول بر سانتي متر مربع بدست آمد.

Urban development and air pollution are among the most important issues related to climate. The expansion of urbanization and urban development, population growth, industrial development and excessive use of fossil fuels significantly increased air pollution and it is more than the capacity of the environment. In our country, the emissions of air pollutants in some metropolitan areas have reached a dangerous level, Mashhad is considered to be the most polluted cities of the country in some days of the year. Nitrogen dioxide is one of the indicators of air pollution. In this study, the OMI data and atmospheric parameters such as wind, surface temperature, and horizontal visibility data for the period from 2004 to May 2016 were used to investigate the air pollution in Mashhad. The results show that the maximum (minimum) nitrogen dioxide levels occur in the cold (hot) season. The highest amount of nitrogen dioxide in January is equal to 5.56 × 1015 molec/cm2 and its lowest value in September is 4.18 × 1015 molec/cm2. Standard deviation of nitrogen dioxide also indicates that the greatest changes occur in cold seasons. Also, the results showed that the dominant wind in the city of Mashhad is from the south, and most of the winds are slow. Correlation coefficient of nitrogen dioxide with wind and surface temperature is -0.36 and -0.57, respectively, which shows the higher importance of temperature in nitrogen dioxide changes in Mashhad city. The correlation coefficient of nitrogen dioxide with horizontal visibility is -0.15, which indicates that with increasing nitrogen dioxide contamination, horizontal visibility decreases. Spectral analysis of least squares of the six and twelve-month periods of rotation was observed, they were also statistically significant. After eliminating the significant components of the time series of the average monthly nitrogen dioxide, the trend was calculated. The amount of nitrogen dioxide in each year for Mashhad was 2.41 × 1013 molec/cm2.