موضوع: آشنایی با آلودگی هوا و صوت

هیدروکربن*ها آلودگی هوا و هیدروکربن ها گرچه استانداردهای ملی کیفیت هوا اصولاً در سال 1971 برای هیدروکربن*های غیرمتانی تصویب شد، اما تا سال 1983 که بازنگری گسترده*ای روی آن انجام گرفت، عملاً مورد استفاده قرار نگرفت. هیدروکربن*ها همراه با اکسیدهای نیتروژن در حضور نور آفتاب موجب تشکیل اکسیدان*های فتوشیمیایی، از جمله ازون می*شوند که اثرات مخربی روی سلامت انسان و روی گیاهان دارند. بدین دلیل اعتقاد بر این بود که تدوین استاندارد برای ازون مناسب*تر از استاندارد برای هیدروکربن*هاست. مطالعات انجام شده بر روی تاثیر بسیاری از هیدروکربن*های گازی با غلظت*های موجود در آتمسفر اثر تخریبی و مستقیم آنها را بر سلامت انسان ثابت نمی*کند. بررسی*ها در مورد سرطانزایی گروه*های هیدروکربنه معین نشان می*دهد که برخی سرطان*ها به علت مجاورت با هیدروکربن*های آروماتیک موجود در دوده و قیر، ظاهر شده*اند. برخی ذرات سرطانزا، از جمله هیدروکربن*های آروماتیک چند هسته*ای در هوای آزاد قابل تشخیص هستند. گروه گسترده هیدروکربن*های گازی اغلب از نظر خورندگی اثر قابل سنجشی روی مواد باقی نمی*گذارند. از بین تمام هیدروکربن*ها، تنها اتیلن در غلظت*های شناخته شده در هوای تنفسی، اثرات نامطلوبی روی گیاهان دارد. اثر اصلی اتیلن، بازدارندگی در رشد گیاهان است. اتیلن با غلظت*های ppm ٠.٠٠١ تا ٠.۵ سببتحریک گیاهان حساس از جمله افتادگی گل*ها و عدم بازشدن درست برگ*ها می*شود. ایجاد صدمه به گل*های ارکیده و پنبه به اثبات رسیده است. با وجود آنکه در حال حاضر هیدروکربن*ها در یک گروه کلی از آلاینده*ها جزء فهرست آلاینده*های اصلی قرار نگرفته اند ، تعداد زیادی از ترکیبات هیدروکربنه خاص در بین 189 آلاینده خطرناکی هستند که تحت نام تبصره مواد سمی هوا در قانون هوای پاک مصوب 1990 قرار دارند. + مصطفی کلهر ; ۱٠:٤۳ ‎ق.ظ ; یکشنبه ٢۳ خرداد ۱۳۸٩ نظرات () دینامیک سیالات محاسباتی آلودگی هوا و دینامیک سیالات محاسباتی دینامیک سیالات محاسباتی[1] علم پیش*بینی جریان سیال، انتقال حرارت، انتقال جرم، واکنشهای شیمیائی، و پدیده*های وابسته به آن بوسیله حل معادلات ریاضی، که قوانین فیزیکی را بیان می*کنند، با استفاده از یک فرآیند عددی است. این معادلات شامل، پایستاری جرم، مومنتم، انرژی، ذرات و غیره می*باشد. نتیجه داده*های CFD، داده*های مهندسی از قبیل موارد زیر می*باشد: 1. تهیه معادلات مفهومی از پدیده*های فیزیکی 2. پیش*بینی عملکرد یک مدل فیزیکی 3. عیب*یابی و بهبود فرآیندهای فیزیکی در واقع تحلیل*های دینامیک سیالات محاسباتی مکمل آزمایشات و تجربیات بوده و مجموع تلاش*ها و هزینه*های مورد نیاز در آزمایشگاه را کاهش می*دهد. استراتژی دینامیک سیالات محاسباتی بطور کلی استراتژی عمده دینامیک سیالات محاسباتی *عبارت از جایگذاری دامنه مسائل پیوسته با یک دامنه گسسته با استفاده از شبکه*بندی است. در یک دامنه پیوسته، هر یک از متغیرهای جریان در هر نقطه از دامنه تعریف شده*اند.

آلودگی هوا در تار و پود زندگی مدرن امروزی بافته شده است. هنگامی که شهرهای خود را مي سازيم، آلودگی هوا به عنوان زایده*ای ضمن ساخت محصولات مورد نیازمان، جابجایی افراد یا حمل و نقل تولیداتمان، ایجاد انرژی برای گرما یا روشنی مکان*های زندگی، بازی یا کارمان، ایجاد می*شود. علت اصلی آلودگی هوا احتراق است و همانطور که می*دانیم، احتراق هنوز از ضروریات زندگی است. هنگامی که احتراق کامل یا تئوری رخ می*دهد، هیدروژن و کربن سوخت با اکسیژن هوا ترکیب شده و ایجاد گرما، نور، دی*اکسیدکربن و بخار آب می*نماید. با اين وجود، ناخالصی*های سوخت، نسبت نامطلوب سوخت به هوا و یا دمای احتراق خیلی بالا یا خیلی پایین سبب تشکیل گروهی از ترکیبات جانبی نظیر منواکسیدکربن، اکسیدهای گوگرد، اکسیدهای نیتروژن، خاکستر فرار[1] و هیدروکربن*های نسوخته می*شوند که همگي از آلاینده*های هوا محسوب می*شوند.
آلودگی هوا یک پدیده امروزی نیست. ادوارد اول پادشاه انگلستان سعی کرد آسمان دودآلود لندن را در سال 1272 با قدغن کردن استفاده از "ذغال سنگ دریایی"[2] پاک نماید. سپس پارلمان انگلستان دستور شکنجه یا به دار آویختن افرادی را صادر کرد که ذغال مذکور را فروخته و يا مي*سوزاندند. در زمان ریچارد دوم (1399-1377ميلادي) و بعد از آن زمان هنری پنجم (1422-1413ميلادي) ، قدم*هایی برای قانونمند کردن و محدود نمودن استفاده از ذغال*سنگ در انگلستان برداشته شد. یکی از اولین اسناد منتشره در خصوص آلودگی هوا، رساله ای چاپ شده در سال 1661 براساس فرمان سلطنتی چارلز دوم تحت عنوان: "فومی فوگیوم[3]" یا مزاحمت ناشی از هوای آلوده به دود پخش شده در لندن همراه با برخی چاره*جویی*ها، نوشته جان اولین[4] یکی از بنیان*گذاران انجمن سلطنتی ]1 [می باشد.
کاربرد ذغال سنگ در ایجاد انرژی یکی از عوامل عمده انقلاب صنعتی بود که اساس جامعه توأم با فناوری امروزی را شکل داد. متأسفانه همراه با جامعه اي برخوردار از فنآوري های صنعتی، شاهد تخریب محیط*زیست هستیم. یکی از اولین کوشش*های قانونی برای کنترل آلودگی هوا در ایالات متحده در سال 1895 و براساس غیرقانونی نمودن "نمایش بخار قابل رویت"[5] از خروجی اتومبیل*های بخار، ظاهر شد.
فرآیندهای طبیعی نظیر آتش*سوزی جنگل*ها، پوسیدگی گیاهان، غبار ناشی از طوفان*ها و فوران آتش*فشان*ها همیشه ایجاد آلودگی هوا می*کنند. نظیر آنچه در سال 1991 به وقوع پیوست، کوه پیناتوبو[6] در فیلیپین آتش*فشانی کرد و باعث کشته شدن 200 نفر و انتشار ذرات معلق و دی*اکسیدگوگرد تا ارتفاع 25 مایلی در جو شد و آب هوای سرتاسر جهان را تحت تأثیر قرار داد. گرچه مجموع بسیاری از گازها و ذرات معلقی که به عنوان آلاینده هوا شناخته شده *اند و حاصل انتشار از منابع طبیعی هستند بسیار بیش از آلاینده های منتشره از منابع انسانی است، اما توزیع جهانی و پخش این آلاینده*ها، دارای میانگین غلظت پایین*تری نسبت به آلودگی ناشی از منابع انسانی هستند. با مکانیسم*هایی نظیر رسوب*گذاری تا اکسیداسیون و جذب در اقیانوس*ها و خاک، در صورت وجود زمان کافی، جو در مقابل آلاینده*های شناخته شده می*تواند خود پالایی داشته باشد ]2 و 3[ . اطلاعات جمع*آوری شده در 20 ساله اخیر نشان می*دهد که غلظت گازهایی نظیر دی*اکسیدکربن و کلروفلوروکربن*ها (CFCs) افزایش یافته است که به نوبه خود عواقبی چون گرم شدن کره زمین و افزایش تشعشعات فرا بنفش مربوط به نابودی لایه ازون در استراتوسفر را به دنبال داشته است. بعلاوه آلاینده*های ناشی از فعالیت*های انسانی معمولاً در نواحی پرجمعیت و مناطق شهری دنیا، متراکم می*شوند. در ایالات متحده آمریکا به تنهایی در سال 1994، بیش از 150 میلیون تن از گازها، جامدات و مایعات زاید تولید و در جو رها شده است. در حال حاضر نرخ تخلیه آلاینده*ها به آتمسفر در مناطقی با آلودگی بالا چندین بار بیش از نرخ خودپالایی هوا در آن نواحی می*باشد.

---

[1] - Fly ash

[2] - Sea Coal

[3] - Fumifugium

[4] - John Evelyn

[5] - Showing of Visible Vapor

[6] - Pinatubo

وقایع آلودگی هوا گرچه اعمال محدودیت در مورد آلودگی هوا از سال 1272 ميلادي آغاز گردیده، مسائل عمده آلودگی هوا با توجه به تاریخ بشر، در سال*های اخیر (برای مثال اواخر قرن نوزدهم و قرن بیستم) به صورت مستند در آمده است. در هنگام ایجاد پدیده مه در لندن که در سال 1873 رخ داد، 268 نفر مرگ غیرقابل انتظار بر اثر بیماری*های ریوی گزارش شد. در دسامبر 1930 در یک بخش کاملاً صنعتی در دره میوز در بلژیک، حاکم شدن سه روز مه شدید در منطقه، باعث بيماري چند صد نفر شد و 60 نفر نيز جان سپردند که این تعداد ده برابر تعداد روزهای عادی بود. در طول یک دوره 9 روزه مه قوی در ژانویه 1931، 592 نفر در منچستر و منطقه سالفورد انگلستان از بین رفتند که افزایش قابل توجهی را در میزان مرگ و میر منطقه نشان می*داد. در 1948 در دونورآ ، پنسیلوانیا، درشهری كوچك که کارخانجات مواد شیمیایی و فولاد آن را احاطه كرده بودند، طی مدت چهار روز مه ایجاد شده، نیمی از 14000 نفر ساكنين اين شهر را بیمار كرده و جان20 نفر ازآنها را گرفت. ده سال پس از آن ساکنینی که در طی آن دوره بیمار شده بودند، آمادگی بیشتری برای ابتلا به بیماريها و مرگ در سنین پایین نسبت به سایر ساکنین شهر داشتند. پس از این رویداد، واقعه مه عظیم لندن در سال 1952 روی داد که پتانسیل بدشگونی آلودگی هوا را به طور کامل نشان داد. دوره ایجاد مه از 5 دسامبر تا 8 دسامبر بود و 10 روز پس از آن ملاحظه شد که کل تعداد مرگ و میر در لندن در طول آندوره متجاوز از 4000 نفر بوده است. آمارها نشان دادند که بیشتر کسانی که به طور غیرمنتظره از بین رفتند آنهایی بودند که سابقه بیماری*های برونشیت، آمفیزم یا مشکلات قلبی داشته و یا افرادی بودند که در گروه آسیب*پذیر قرار می*گرفتند. در ژانویه 1956 در لندن، 1000 مرگ و میر اضافی بر اثر طولانی شدن پدیده مه اتفاق افتاد. در همان سال پارلمان انگلستان قانون هوای پاک را تصویب کرد و بریتانیا بر روی برنامه کاهش سوزاندن ذغال سنگ نرم متمرکز شد]4[. اکنون این شناخت بوجود آمده است که پدیده*های مه که وقایع آلودگی هوا را شکل داده*اند، حاوی آلاینده*هایی بوده*اند که تیرگی یا شرایط مه آلود را تشدید می*کرده*اند. ویژگی توأم شدن دود و مه باعث بروز این وقایع تاریخی شده *است. اين پديده دود- مه نامیده می*شود. هنگامی*که هیدروکربن*ها، اکسیدهای نیتروژن و نور آفتاب حضور داشته باشند، این وقایع شدیدتر رخ خواهد داد، زیرا مه*– دود شیمیایی بروز می*نماید. وجود شرایط ایجاد مه*- دود در لوس*آنجلس، نیویورک، شیکاگو، مکزیکوسیتی و سایر مناطق شهری بزرگ در دنیا به طور گسترده*ای توجه همگان را جلب کرده*است. گرچه از 30 سال پیش تا کنون وقایع مشابهی در ایالات متحده گزارش نشده است، اما هنوز هم مناطقی وجود دارند که در زمان*هايی از سال کیفیت هوا غیرقابل قبول می*باشد. در 1995 در ایالات متحده شهرهای کوچک و بزرگ و کلان*شهرهایی وجود داشتند که استانداردهای ملی کیفیت هوا برای برخی آلاینده*های هوا در آنها رعایت نشده بود. این مناطق شامل 77 ناحیه برای ازون، 36 ناحیه برای منواکسیدکربن، 82 ناحیه برای ذرات معلق، 43 ناحیه برای دی اکسید گوگرد، 11 ناحیه برای سرب و یک ناحیه برای دی*اکسید نیتروژن بود ]5[. غلظت ازون در ساحل جنوبی کالیفرنیا (منطقه لوس آنجلس) بیش از استاندارد ازون بود به طوری که طی 143 روز از سال1992، غلظت هاي بیش از 3/0 قسمت در میلیون حجمی (ppm) در مقایسه با استاندارد کیفی هوا یعنی ppm 12/0 مشاهده شد. از جنبه مثبت، تعداد دفعاتی که میزان ازون در آن منطقه از حد مجاز بیشتر شده*بود به طور فزاینده*ای کاهش و به 83 بار در 1996 رسید*که حد بالای غلظت ppm 26/0 بود. (برای دریافت اطلاعات جاری کیفیت هوا درمورد "کیفیت هوای ناحیه ساحلی جنوب" به سایت 404 کنید). استفاده نابجا از منابع هوا در سراسر جهان قابل مشاهده است. به دلیل گسترش سریع صنعت و جمعیت شهرنشین، آلودگی هوای شهرها در آمریکای لاتین و کارائیب به مشكلي فزاينده تبديل شده است. در مناطقی چون سان پائولو برزیل؛ سانتیاگو شیلی؛ و مکزیکوسیتی مکزیک، کیفیت هوا از حدود استانداردها تجاوز می*کند. در این مناطق و طی سال*های 1987-1983 غلظت از 6 برابر استاندارد رهنمود سازمان جهانی بهداشت (WHO) برای ذرات معلق (میانگین هندسی سالیانه 3µg/m90-60 ) نيز تجاوز كرد]6[. مشابه همین وضعیت، غلظت ذرات معلق در شهر اَمان در اردن بود که به 2 تا 3 برابر رهنمود WHO رسید[7]. در 307 روز از سال 1991 غلظت ازون در مکزیکوسیتی متجاوز از استاندارد مكزيكو (ppm 11/0) بوده است. در مارس 1992، غلظت اوزن در مکزیکوسیتی به ppm475/0، يعني نزدیک به چهار برابر حد استاندارد رسید [8]. گسترش مداوم ساخت ترکیبات شیمیایی موجب تأکید بیشتر بر روی جابجایی مطمئن مواد سمی موجود در گازهای منتشره از فرآیند در طول ساخت یا در هنگام وقوع حوادث احتمالی و رها شدن آنها به محیط در سطح جهانی شده است. یکی از این وقایع، رها شدن ترکیبات سمی بر اثر حادثه مربوط به بوپال هندوستان است که درطی آن بخار متیلایزوسیانات آزاد شده و منجر به*مرگ 2000 نفر گردید.

وقایع آلودگی هوا گرچه اعمال محدودیت در مورد آلودگی هوا از سال 1272 ميلادي آغاز گردیده، مسائل عمده آلودگی هوا با توجه به تاریخ بشر، در سال*های اخیر (برای مثال اواخر قرن نوزدهم و قرن بیستم) به صورت مستند در آمده است. در هنگام ایجاد پدیده مه در لندن که در سال 1873 رخ داد، 268 نفر مرگ غیرقابل انتظار بر اثر بیماری*های ریوی گزارش شد. در دسامبر 1930 در یک بخش کاملاً صنعتی در دره میوز در بلژیک، حاکم شدن سه روز مه شدید در منطقه، باعث بيماري چند صد نفر شد و 60 نفر نيز جان سپردند که این تعداد ده برابر تعداد روزهای عادی بود. در طول یک دوره 9 روزه مه قوی در ژانویه 1931، 592 نفر در منچستر و منطقه سالفورد انگلستان از بین رفتند که افزایش قابل توجهی را در میزان مرگ و میر منطقه نشان می*داد. در 1948 در دونورآ ، پنسیلوانیا، درشهری كوچك که کارخانجات مواد شیمیایی و فولاد آن را احاطه كرده بودند، طی مدت چهار روز مه ایجاد شده، نیمی از 14000 نفر ساكنين اين شهر را بیمار كرده و جان20 نفر ازآنها را گرفت. ده سال پس از آن ساکنینی که در طی آن دوره بیمار شده بودند، آمادگی بیشتری برای ابتلا به بیماريها و مرگ در سنین پایین نسبت به سایر ساکنین شهر داشتند. پس از این رویداد، واقعه مه عظیم لندن در سال 1952 روی داد که پتانسیل بدشگونی آلودگی هوا را به طور کامل نشان داد. دوره ایجاد مه از 5 دسامبر تا 8 دسامبر بود و 10 روز پس از آن ملاحظه شد که کل تعداد مرگ و میر در لندن در طول آندوره متجاوز از 4000 نفر بوده است. آمارها نشان دادند که بیشتر کسانی که به طور غیرمنتظره از بین رفتند آنهایی بودند که سابقه بیماری*های برونشیت، آمفیزم یا مشکلات قلبی داشته و یا افرادی بودند که در گروه آسیب*پذیر قرار می*گرفتند. در ژانویه 1956 در لندن، 1000 مرگ و میر اضافی بر اثر طولانی شدن پدیده مه اتفاق افتاد. در همان سال پارلمان انگلستان قانون هوای پاک را تصویب کرد و بریتانیا بر روی برنامه کاهش سوزاندن ذغال سنگ نرم متمرکز شد]4[. اکنون این شناخت بوجود آمده است که پدیده*های مه که وقایع آلودگی هوا را شکل داده*اند، حاوی آلاینده*هایی بوده*اند که تیرگی یا شرایط مه آلود را تشدید می*کرده*اند. ویژگی توأم شدن دود و مه باعث بروز این وقایع تاریخی شده *است. اين پديده دود- مه نامیده می*شود. هنگامی*که هیدروکربن*ها، اکسیدهای نیتروژن و نور آفتاب حضور داشته باشند، این وقایع شدیدتر رخ خواهد داد، زیرا مه*– دود شیمیایی بروز می*نماید. وجود شرایط ایجاد مه*- دود در لوس*آنجلس، نیویورک، شیکاگو، مکزیکوسیتی و سایر مناطق شهری بزرگ در دنیا به طور گسترده*ای توجه همگان را جلب کرده*است. گرچه از 30 سال پیش تا کنون وقایع مشابهی در ایالات متحده گزارش نشده است، اما هنوز هم مناطقی وجود دارند که در زمان*هايی از سال کیفیت هوا غیرقابل قبول می*باشد. در 1995 در ایالات متحده شهرهای کوچک و بزرگ و کلان*شهرهایی وجود داشتند که استانداردهای ملی کیفیت هوا برای برخی آلاینده*های هوا در آنها رعایت نشده بود. این مناطق شامل 77 ناحیه برای ازون، 36 ناحیه برای منواکسیدکربن، 82 ناحیه برای ذرات معلق، 43 ناحیه برای دی اکسید گوگرد، 11 ناحیه برای سرب و یک ناحیه برای دی*اکسید نیتروژن بود ]5[. غلظت ازون در ساحل جنوبی کالیفرنیا (منطقه لوس آنجلس) بیش از استاندارد ازون بود به طوری که طی 143 روز از سال1992، غلظت هاي بیش از 3/0 قسمت در میلیون حجمی (ppm) در مقایسه با استاندارد کیفی هوا یعنی ppm 12/0 مشاهده شد. از جنبه مثبت، تعداد دفعاتی که میزان ازون در آن منطقه از حد مجاز بیشتر شده*بود به طور فزاینده*ای کاهش و به 83 بار در 1996 رسید*که حد بالای غلظت ppm 26/0 بود. (برای دریافت اطلاعات جاری کیفیت هوا درمورد "کیفیت هوای ناحیه ساحلی جنوب" به سایت 404 کنید). استفاده نابجا از منابع هوا در سراسر جهان قابل مشاهده است. به دلیل گسترش سریع صنعت و جمعیت شهرنشین، آلودگی هوای شهرها در آمریکای لاتین و کارائیب به مشكلي فزاينده تبديل شده است. در مناطقی چون سان پائولو برزیل؛ سانتیاگو شیلی؛ و مکزیکوسیتی مکزیک، کیفیت هوا از حدود استانداردها تجاوز می*کند. در این مناطق و طی سال*های 1987-1983 غلظت از 6 برابر استاندارد رهنمود سازمان جهانی بهداشت (WHO) برای ذرات معلق (میانگین هندسی سالیانه 3µg/m90-60 ) نيز تجاوز كرد]6[. مشابه همین وضعیت، غلظت ذرات معلق در شهر اَمان در اردن بود که به 2 تا 3 برابر رهنمود WHO رسید[7]. در 307 روز از سال 1991 غلظت ازون در مکزیکوسیتی متجاوز از استاندارد مكزيكو (ppm 11/0) بوده است. در مارس 1992، غلظت اوزن در مکزیکوسیتی به ppm475/0، يعني نزدیک به چهار برابر حد استاندارد رسید [8]. گسترش مداوم ساخت ترکیبات شیمیایی موجب تأکید بیشتر بر روی جابجایی مطمئن مواد سمی موجود در گازهای منتشره از فرآیند در طول ساخت یا در هنگام وقوع حوادث احتمالی و رها شدن آنها به محیط در سطح جهانی شده است. یکی از این وقایع، رها شدن ترکیبات سمی بر اثر حادثه مربوط به بوپال هندوستان است که درطی آن بخار متیلایزوسیانات آزاد شده و منجر به*مرگ 2000 نفر گردید.

تعاریف بسیاری در*مورد آلودگی هوا پیشنهاد*کرده*اند. در اینجا به یک تعریف اشاره می*شود: " آلودگی هوا به عنوان حضور یک یا چند نوع آلودگی در هوای خارج یا داخل اماکن به اندازه* یا مدت زمانی است که بتواند به انسان، گیاه یا حیوان صدمه وارد سازد یا به دلیل خصوصیت خود یا مداخله غیرمعقول، راحتی و رفاه زندگی یا شغلی را از بین ببرد." در تعریفی مشابه، قوانین ایالت ویسکانسین آلودگی هوا را چنین تعریف می*کنند: "... حضور یک یا چند آلاینده در آتمسفر به مقدار و مدت زمانی است که به سلامت و رفاه زندگی انسان، حیوان یا گیاه صدمه وارد کرده و با خصوصیات یا دخالت*های غیرمعقول مخل آسایش انسان شود". هر ایالت یا کشوری در مورد آلودگی هوا تعریفی مشابه دارد. قانون ویسکانسین بیشتر آلاینده*ها را تعریف می*کند: "... غبار، فیوم*ها ، میست ، مایع، دود، سایر ذرات معلق، بخار، گاز، مواد بدبو یا هر آمیزه*ای از آنها بجز بخار آب تركيب نشده". در محتوای قانون کنونی محیط زیست در ایالات متحده، آلودگی هوا در چهار گروه قرار دارد: 1- آلودگی هوای آزاد . این آلودگی مربوط به محیط آزاد و مجموعه پیچیده*ای از منابع و آلاینده*ها، انتقال آلاینده*ها بر اثر پدیده*های هواشناسی و رسیدن آنها به دریافت کننده است و طیف وسیعی از اثرات اجتماعی، اقتصادی و بهداشتی، در آن مؤثر هستند. صلاحیت قانون*گذاری در این مورد در آمریکا به عهده سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا (EPA) قرار دارد. 2- آلودگی هوای داخل اماکن . این آلودگی مربوط به محیط زیست اماکنی است که مردم در آنها زندگی کرده و می*خوابند. مسئولیت قانون*گذاری در این زمینه مورد بحث بسیار است. در این خصوص EPA نقش فعالی در مطالعه و ارائه رهنمودها بخصوص در مورد رادن و دود سیگار ساکن دارد. تا کنون قوانین فدرال توجهی به آلودگی هوای داخل اماکن نداشته است. 3- آلودگی هواي حرفه*ای (بهداشت صنعتی). این نوع آلودگی هوا، مجاورت با محدوده وسیعی از آلاینده*ها (ذرات، میست*ها، بخارات اسید و گازهای آلی و معدنی) در محیط کار را شامل مي شود. تدوین استانداردها در محیط*های کار تحت نظر اداره بهداشت و ایمنی حرفه*ای (OSHA) است که عموماً توسط مجمع آمریکایی بهداشت کاران صنعتی و دولتی (ACGIH) و موسسه ملی بهداشت و ایمنی حرفه*ای (NIOSH) گسترش می*یابد. 4- مجاورت فردی. این گروه آخر مربوط است به مجاورت افراد با گرد و غبار، فیوم*ها گازها یا میست*ها که هر شخص خود در معرض آن قرار می*گیرد. از جمله سیگار/ دودسیگار، استشاق چسب و بسیاری از ذرات دیگری که می*تواند سبب آسیب رسیدن به بدن انسان شود. گرچه تمرکز اولیه این کتاب بر روی آلودگی هوای آزاد و نحوه کنترل آن است، اما جدیداً تأکید، بر روی آلاینده*های سمی هوا افزایش یافته و بکارگیری تجربیات بزرگ بدست آمده در زمینه آلودگی هوای حرفه*ای، ادامه دارد. استانداردهایOSHA بر اساس بسیاری از رهنمودهای کیفی هوای آزاد برای آلاینده*های سمی هواست که توسط ایالت*های مختلف بهبود یافته است. در روشی مشابه، دانش فناوری کنترل که در منابع صنعتی آلاينده هوا بکار گرفته می*شود می*تواند برای بهبود کیفیت هوای داخل اماکن نیزکاربرد داشته باشد. یک روش تعریف آلودگی هوا این است که ابتدا ترکیب هوای خشک "نرمال" یا "پاک" مشخص شود و سپس سایر مواد، طبقه*بندی گردد یا افزایش مقدار موادی که در ترکیب هوای آتمسفری حضور دارند به عنوان آلاینده تعیین شود. این در صورتی است که حضور آنها باعث آسیب به انسان، گیاهان، حیوانات یا مصنوعات شود. جدول 1-2 فهرست ترکیبات شیمیایی هوای خشک محيط که نوعاً در مناطق روستایی یا هوای بالای اقیانوس*ها و دور از خشکی وجود دارند را نشان می*دهد. هوا اغلب حاوی 1 تا 3 درصد حجمی بخار آب و مقادیر جزئی دی*اکسیدگوگرد، فرم آلدئید، ید، کلرید سدیم، آمونیاک، منواکسیدکربن، متان و غبار و گرده*های گیاهان است. از زمان هاي گذشته، دی*اکسیدکربن و بخار آب غیر مخلوط، هیچکدام به عنوان آلاینده تلقی نمی*شدند. اما این وضعیت در آینده قابل تغییر است زیرا افزایش تخلیه یکی از این دو به جو می*تواند منجر به تغيیر آب و هوا در سطح جهانی گردد. همچنین، هم اکنون بوهای نامطبوع بیش از آلاینده*های واقعاً مشخص، مورد اعتراض هستند. به طور معمول بیان غلظت آلاینده*های گازی موجود در هوا بر حسب قسمت در میلیون (ppm) بر مبنای حجم است. از اینرو: ppm 1 = یا ppm 1 = 0001/0 درصد حجمی جدول 1-2: ترکیب شیمیایی هوای آتمسفری خشک ماده حجم (درصد) غلظتI(ppm) نیتروژن اکسیژن آرگون دی اکسید کربن نئون هلیوم متان کریپتون هیدروژن گزنون دی اکسید نیتروژن ازون 004/0  084/78 002/0  946/20 001/0  934/0 001/0 033/0 780840 209460 9340 330 18 2/5 2/1 5/0 5/0 08/0 02/0 04/0- 01/0 I ppm حروف اختصاری part per million (قسمت در میلیون) است. Handbook of Air pollution. PHS Publication AP44 (PB190247). 1968ُSource: غلظت آلاینده براساس جرم معمولاً برحسب میکروگرم آلاینده به ازاء مترمکعب هوا بیان می*شود. به صورت اختصاری: 3 µg/m= در C 25 و kPa 3/101 (1atm) فشار، همبستگی بین قسمت در میلیون و میکروگرم در مترمکعب چنین است: که فرض می*شود گاز آلاینده رفتار یک گاز ایده*آل را داشته باشد و Mpol وزن ملکولی آلاینده است. اگر P برابر atm1، T برابر K298 و Ru برابر kg.mol.K/3m*atm 08208/0 باشد، رابطه فوق به صورت زیر ساده می*شود: که جرم آلاینده بر واحد حجم بر*حسب 3Kg/m بیان می*شود. سرانجام با ضرب طرف راست رابطه در 109 جرم به میکروگرم تبدیل می*شود و با تقسیم بر 106، برحسب قسمت در میلیون بیان می*شود. پس همبستگی بین غلظت در واحد 3g/m و ppm در فشار atm1 و C25 چنین می*شود: (1-1)

اقلامی که در فوق فهرست شد می*توانند در دو گروه طبقه بندی شوند: آلاینده*های اولیه و آلاینده*های ثانویه. آلاینده*های اولیه آنهایی هستند که مستقیماً از منبع آلودگی منتشر می*شوند، در حالی که آلاینده*های ثانویه آنهایی هستند که توسط واکنش*های شیمیایی بین آلاینده*های اولیه و گونه های شیمیایی که به صورت عادی در آتمسفر یافت می*شوند به وجود می*آیند (یعنی محدوده تجمعی در شکل 1-1). جدول 1-3 فهرست نمونه*هایی از آلاینده*های گازی اولیه و برخی جدول 1-3: طبقه بندی کلی آلاینده های گازی هوا گروه آلاینده های اولیه آلاینده های ثانویه ترکیبات گوگرددار SO2, H2S SO3, H2SO4, MSO4I ترکیبات آلی ترکیبات H- C کتونها، آلدئیدها، O3، اسیدها، آئروسلهاي آلي ترکیبات نیتروژن دار NO, NH3 I MNO3, O3 , NO2 اکسیدهای کربن CO(CO2) (هیچکدام) ترکیبات هالوژنه HCl, HF (هیچکدام) اکسیدان*های فتوشیمیایی - H2O2, NO2, O3 پراکسی استیل نیترات I MSO4 و MNO3 به ترتیب ترکیبات سولفات و نیترات هستند. آلاینده*های ثانویه*اي ( هم گاز و هم ذرات) را نشان می*دهد که در آتمسفر تشکیل شده*اند. باید توجه داشت که دی*اکسیدکربن در جدول در داخل پرانتز قرار داده شده، زیرا به طور عادی2CO آلاینده محسوب نمي*شود. با اين حال، توجه به افزایش جهاني غلظت 2CO به دلیل تأثیر آن در گرم شدن کره زمین است. در بخش بعد، اطلاعات كامل*تری راجع به آلاینده*های خاص، از جمله رفتار فیزیکی و شیمیایی و اثرات آلاینده*ها ارائه مي شود. از جمله اهداف کتاب حاضر نشان دادن فهرست کامل آلاینده*ها و اثرات آنهاست. از اینرو به* طور کلی توضیح در مورد آلاینده*ها به آنهایی محدود مي*شود که ارتباط مستقیم با استانداردهای ملی کیفیت هوای تنفسی دارند یا در استانداردهای کیفی هوا قرار دارند، مانند: ذرات معلق، منواکسیدکربن، اکسیدهای گوگرد، اکسیدهای نیتروژن، هیدروکربن*ها، اکسیدان*های فتوشیمیایی و سرب. 189 آلاینده دیگري که جزء آلاینده*های خطرناک هوا هستند در فرآیند قانونی شدن در اصلاحيه قانون هوای پاک سال 1990 هستند و به طور مبسوط در فصل دوم به آنها پرداخته می*شود.

ذرات معلق ذرات معلق واژه*ای است که برای توصیف ذرات جامد و مایع بزرگتر از یک ملکول منفرد (ملکول*هاي دارای قطر تقریبي m 0002/0) و کوچکتر از m500 (cm4-10 = 1 میکرومتر = m1) به کار می*رود که در هوا پخش هستند. ذرات با قطر هایی در این دامنه از چند ثانیه تا چندین ماه در هوا معلق می*مانند. ذرات با قطرهایی کمتر از m1/0 تحت تأثير حرکات تصادفی برونین قرار می*گیرند که ناشی از برخورد با ملکول*های جداگانه است. ذراتی با قطرهای بین 1/0 تا 2 میکرومتر دارای سرعت*های ته*نشینی خاصي در هوای آرام هستند که در مقایسه با سرعت*های باد ناچیز است. این ذرات تمایل دارند که از طریق ایجاد باران و باران*شویی همانطور که در شکل 1-1 نشان داده شده از آتمسفر خارج شوند. ذراتی با قطر بزرگتر از m2 دارای سرعت*های ته نشینی قابل توجه اما کوچکی هستند. ذرات با قطر تقريبي بيشتر از m20 دارای سرعت*های ته نشینی بزرگتر بوده و توسط نیروی ثقل و سایر فرآیندهای اینرسیایی از هوا خارج می*شوند. روابط مربوط به سرعت*های ته*نشینی و جداسازی اینرسیایی در بخش*های بعدی خواهد آمد. از آنجایی که حرکت برونین برای ذرات کوچکتر و نیروهای اینرسیایی برای ذراتی با ابعاد بزرگتر افزایش می*یابد، برخی دستگاه*های کنترل ذرات، حداقل بازدهی جمع*آوری را برای ذراتي با قطر 05/0 تا 1 میکرومتر دارند. از جمله این دستگاه*ها می*توان به رسوب*دهنده*های الکترواستاتیک و فیلترهای پارچه*ای (فیلترخانه*ها) اشاره کرد. 1-5- الف- سنجش ذرات معلق اولين اندازه*گيري هاي مربوط به ذرات معلق براساس خصوصیت ته نشینی ذرات بزرگ بوده است. جمع*آوری ذرات با قراردادن جمع*آورنده دهانه باز یا جمع آورنده ذرات رسوب شونده که سطح جمع*آورنده مشخصی داشتند، در هوای آزاد در طی یک زمان معین (معمولاً یک ماه) انجام می*شد. میزان غبار رسوب کرده یا ذرات معلق قابل رسوب، با فیلتر کردن برای تعیین غبار نا محلول، یا با تبخیر ماده فیلتر شده برای تعیین کل غبار (محلول + نامحلول) سنجش می*شد. میزان غبار رسوب کرده برحسب جرم بر و احد سطح و زمان*گزارش می*گردید (مثلا year -2ton/mi يا-sec 2kg/m) [14]. نمونه بردار رسوب اسید در شکل 1-2 (الف) نشان داده شده است. اين یک نمونه*بردار مدرن براي سنجش رسوب آزاد ذرات می*باشد. این دستگاه شامل دو جمع*آورنده غبار است، یکی برای جمع*آوری ذرات به صورت رسوب خشک، دیگری برای رسوب ذرات در طول بارندگی. یک سنسور گرمایی برای تعیین وجود باران به کار می*رود و هنگام بارندگی سوئیچی را فعال می*کند و سبب می*شود کلاهک از یک جمع*آورنده به سمت جمع*آورنده دیگر حرکت کند. بیشتر سنجش*های معمول ذرات معلق در*دهه1970 و 1980 در ایالات متحده، نمونه*بردار با شکل1-2: نمونه هایی از دستگاه*های سنجش کل ذرات معلق، ذرات قابل ته نشینی و دستگاه*های سنجش دائم [مرجعالف) و(د)؛ Grseby Anderson, Inc.,Smyma, GA(ب)؛ Wedding&Associates, Inc., Fort Collins, CO (ج)؛ General Metal Works, Inc., Village of Cleves, OH] حجم زياد بود که کل ذرات معلق (TSP) را اندازه*گیری می*کرد[15]. نمونه*بردار نشان داده شده در شکل1-2 (ب) با دبی /min3m 7/1-1/1 (40-60 فوت مکعب در*دقیقه برای یک دوره24ساعته) کار می*کند. جریان هوا از میان فیلتری با بازدهی بالا، محلي که ذرات معلق روی آن جمع می*شوند، عبور می*کند. جرم ذرات جمع*آوری شده در 24 ساعت تقسیم بر حجم کل هوای نمونه*برداری شده، نشان دهنده کل ذرات معلق (TSP) است و برحسب 3g/mµ گزارش می*شود. نمونه*بردار با حجم زياد بر اساس TSP 24 ساعته مطابق استاندارد کیفی هواست که در فصل دوم شرح داده شده است. دامنه ذراتی که به سطح فیلتر می*رسند داراي قطر آئرودینامیکي m50-25 است [16]. تحقیقات اواخر دهه 1960 و 1970 در مورد اثر ذرات معلق روی سلامت انسان نشان داد که اندازه ذراتی که توسط نمونه*بردار با حجم زياد گرفته می*شود، بسیار بزرگتر از ذراتی است که به سیستم تنفسی انسان وارد می*شوند. در نتیجه، استاندارد کیفی هوا و نمونه**بردار ذرات به گونه*ای تغییر داده شد که ذرات تا m10 را جدا سازد. استاندارد ذرات هم به استاندارد 10PM تغییر داده شد که مقدار حداکثر 24 ساعته آن 3g/mµ 150 است [17]. در حالی که استاندارد TSP برابر 3g/mµ 260 بود. نمای ظاهری یک دستگاه نمونه بردار10PM در شکل 1-2 (ج) نشان داده شده است که در آن کلاهک نمونه بردار با حجم زياد با ورودی 10PM جایگزين شده تا به طور موثر از رسیدن ذراتی با قطر آئرودینامیکی بزرگتر از m 10 به سطح فیلتر جلوگیری *نماید [18]. اگرچه استاندارد 10PM براساس میانگین غلظت 24 ساعته است، هم اکنون سنجشگرهایی وجود دارند که اندازه گيري مداوم غلظت 10PM را ممکن می*سازند. چنین دستگاه*هایی مجهز به یک فیلتر نواری هستند که ذرات معلق 10PM روی آنها جمع*آوری می*شود. به شکل 1-2 (د) توجه کنید. اشعه بتا با قدرت پایین از یک منبع رادیواکتیو تابش کرده و از میان ذرات رسوب کرده روی نوار عبور می*کند. همزمان با افزایش جرم ذرات، اشعه بتاي نفوذ کننده از ميان فیلتر که به آشکارساز واقع در طرف مقابل نوار می*رسد، کاهش می*یابد. تغییر در میزان نفوذ اشعه مستقیماً متناسب با تغییر جرم ذرات رسوب کرده بوده و با ایجاد میکروبالانس در پرتوسنجی اندازه*گیری انجام می*شود. محدودیت اندازه ذره در نمونه بردار فوق به محدودیت قطر آئرودینامیکی ذره نسبت داده می*شود و به این واقعیت بستگی دارد که حذف ذره در مجاری تنفسی در رابطه با نیروهای ثقلی و اینرسیایی است. هر دو این نیروها متأثر از اندازه ذره، dP و دانسیته آن p ، هستند. قطر آئرودینامیکی ذره عبارت است از قطر ذره*ای کروی با دانسیته برابر یک که دارای سرعت ته نشینی برابر سرعت ته نشینی ذره مورد نظر در هوای آرام باشد. قطر آئرودینامیکی ذره را می*توان با رابطه زیر تخمین زد: ضریب تصحیح کانینگهام است که به طور کامل در فصل پنجم شرح داده خواهد شد. از آنجایی که این ضریب برای ذرات بزرگتر از m2 تقريباً برابر 1 است، نسبت KC ذراتی با قطر dP و KC ذراتی با قطر daero تقریباً برابر 1 است. به علاوه از آنجایی که بنا به تعریف daero دارای دانسیته aero برابر 3g/m 1 است، رابطه فوق به صورت زیر ساده می شود: در اینجا واحد p باید 3g/cm باشد. این رابطه می*تواند برای پیش بینی تقریبی قطر آئرودینامیکی ذراتی با قطر فیزیکی بزرگتر از m 1 با خطای کمتر از 10% به کار رود. ذراتی که دارای قطر آئرودینامیکی یکسان هستند تمایل دارند که در صورت اعمال نیروهای ثقلی یا اینرسیایی رفتارهای مشابه از خود نشان دهند. برای مثال، ذره*ای با اندازه فیزیکی m 10 و دانسیته 3g/cm 1 دارای همان اندازه آئرودینامیکی است که ذره ای با قطر m5 با دانسیته 3g/cm 4 دارد: به عبارت دیگر، ذره 5 میکرومتری با دانسیته 3g/cm 4 رفتار آئرودینامیکی شبیه ذره 10 میکرومتری با دانسیته برابر واحد دارد. اهمیت کاربرد قطر آئرودینامیکی ذره و استفاده از نمونه*بردار 10PM در شکل 1-3 شرح داده شده است. در این نمودار مقایسه*ای بین رسوب ذرات در ناحیه حباب*های ریوی، زمانی که تنفس از راه دهان است با هنگامی که تنفس از طریق بینی می*باشد، انجام شده است [13]. برای تنفس دهانی، قطر ذره**ای که شروع به نفوذ به داخل شش*ها کرده و در آنجا رسوب می*کند تقریباً m10 ( قطر آئروديناميكي ) است. ذراتي با قطر بزرگتر از m10 یا وارد مجاری تنفسی نمی*شوند یا در اندام*های فوقانی تنفسی با مکانیسم*های برخورد اینرسیایی و یا جداسازی ثقلی حذف می*شوند. رسوب ذرات معلق در شش*ها برای ذراتي با قطر حدود m 5/2 تا تقریباً 50 درصد افزایش می*یابد. رسوب ذرات با قطر کمتر از 5/2 ميكرومتر شروع به کاهش می*کند زیرا برخوردهاي اینرسیایی سیر نزولی خواهد داشت. حداقل رسوب ذرات معلق هوا برای ذراتی با قطرهای تقریباً 2/0 تا 4/0 میکرومتر شبیه به حداقل بازدهی در دستگاه*های کنترل با بازدهی بالاست که قبلاً شرح داده شد. شکل 1-3: مقایسه ميزان رسوب ذرات در ناحیه حبابهای ریوی هنگام تنفس دهانی یا تنفس از طریق بینی به عنوان تابعی از قطر ذرات. لیپمن و آلبرت از داده های مربوط به تحقیقات مختلف برای رسم این منحنی استفاده کرده اند[13]. مکانیسم*های کاهش بازدهی کنترل ذرات در این محدوده، در بدن انسان نیز وجود دارد. از اینرو این ذرات تنفس می*شوند اما خوشبختانه تنها بخش کمی از آنها در ریه رسوب می*نمایند، زيرا بخش عمده این ذرات با بازدم به بیرون هدایت می*شوند. رسوب ذرات با قطر کمتر از m 2/0 دوباره شروع به افزایش می*کند که علت آن افزایش اثر نفوذ براونین ذرات است. شکل 1-3 همچنین رسوب ذرات را هنگام تنفس از راه بینی نشان می*دهد (تنها 25-20 درصد در مقایسه با 50 درصد تنفس دهانی). این شکل به وضوح اهمیت مجاری بینی را در حذف ذرات معلق نشان می*دهد. تشابه بین عبور هوا از بینی انسان و دستگاه*های کنترل آلودگی هوا به قدری است که هر دو نیاز به درک مکانیزم*های جمع*آوری یکسان دارند.

- قابلیت رؤیت و خصوصیات آتمسفری مربوط به آن یکی* از عادی*ترین اثرات آلودگی هوا کاهش قابلیت دید به دلیل جذب و پراکندگی نور توسط ذرات معلق مایع و جامد در هواست. قابلیت دید اصولاً تحت تأثیر ذرات ریزی است که از واکنش*های فاز گازی در آتمسفر تشکیل می*شوند. اگرچه ملکول*ها مستقیماً دیده نمی*شوند، اما دی*اکسیدکربن، بخار آب و ازون در غلظت*های بالا خصوصیات جذب وانتقال نور را در آتمسفر تغییر می*دهند. در سال*های اخیر کوشش*های زیادی انجام شده تا ارتباط بین غلظت ذرات معلق آلاینده را با خصوصیات نوری ستون*های دود مختلف نشان دهند. کاهش قابلیت دید تنها از نظر زیبایی*شناسی غیرقابل پذیرش نیست، بلکه اثرات روانی نيز بر افراد دارد. به علاوه، کاهش شدید قابلیت رویت می*تواند برای سلامتی خطرناک باشد. پراکندگی و جذب نور واژه نامه هواشناسی [19] تعریف زیر را در مورد قابلیت ديد ارائه می*دهد: در ایالت متحده قابلیت رؤیت در هوا، بزرگترین فاصله*ای است که امکان دیدن و تشخیص دادن با چشم غیرمسلح وجود دارد، برای الف) در روز، یک هدف سیاه در مقابل افق آسمان و ب) در شب، ترجیحاً یک منبع نورانی باشدت متوسط و غیرمتمرکز. بعد از اینکه قابلیت رویت کاملاً در اطراف یک دایره در افق تعیین شد، میانگين مقادیر حاصل، دید غالب را تعیین می*کند که در گزارش*ها قید می*شود. قابلیت دید، به قدرت چشم در تشخیص جسمی که در تباین با زمینه آن است و همچنین عبور نور از آتمسفر بستگی دارد. تغییر در میزان تباین جسم و محیط اطرافش فاصله قابل رؤیت را تغییر می*دهد زیرا: الف) نور بیشتری در مسیر عرضه می*شود یا ب) نور به دلیل آتمسفر موجود، در خط سیر عبور خود گم می*شود. در هر دو مورد تباین بین هدف و زمینه آن به صفر می*رسد. هنگامی که چشم نتواند در فاصله*ای دورتر، اختلاف بین هدف و زمینه آن را تشخیص دهد، می*گویند هدف بعد از حد قابل رویت قرار دارد. تغییر فوق*الذکر در میزان تباین مربوط است به جذب و پراکنش نور توسط ذرات معلق در آتمسفر. اگر ملکول*های هوا تنها پارامتر ضعیف شدن نور باشند، قابلیت دید بیشتر از mi150 براساس تئوری پراکنش ریلی خواهد بود. طبق گزارشات داده شده مه - دود و تیرگی قابلیت دید را در فرودگاه*ها به mi3 و گاهی تا mi 1 کاهش می*دهند [20]. براساس اظهارات بلاکتین ذرات گرد و غبار با غلظت 3cm /2000 می*توانند یک کوه را در فاصله 50 مایلی تاریک نمایند، همینطور در غلظت 3cm/10000می*توانند قابلیت دید را به mi 1 کاهش*دهند. 2NO در غلظت ppm 10-8 احتمالاً می*تواند قابلیت دید را تا حدود mi 1 کم کند. از اینرو، ضعیف شدن نور توسط عواملی غیر از پراکنش ریلی باید رخ داده باشد. به دلیل خصوصیت جذب، 2NO علاوه بر کاهش قابلیت رؤیت، باعث می*شود که آسمان خرمایی رنگ شود. غلظت ppm 1/0 2NO احتمالاً قابل توجه نیست، در حالی که ppm 1 را می*توان با چشم تشخیص داد. هدفی را در نظر بگیرید که توسط يك اشعه نورانی با شدت I در فاصله*ای برابر x از یک ناظر قرار دارد. اگر فاصله کوچکی برابر dx را در نظر بگیریم، نور عبوری از آن به دلیل جذب و پراکنده شدن به اندازه شدت dI تغيير مي*كند که متناسب با شدت I می*باشد. میدلتون [22] نشان داده است که : (1-2) ضریب خاموشی کلی (با واحد طول 1-) و علامت منفی در رابطه فوق نشان می*دهد که شدت نور در حين عبور از هوا کم می*شود. با انتگرال*گیری در فاصله 0 تا d خواهد شد (برای ثابت ): (1-3) که I شدت نور پس از عبور از فاصله d و شدت اولیه در 0x = است. این امر در شکل 1-4 ملاحظه می*شود. شکل 1-4: کاهش شدت نور در مسیر عبورd ضریب خاموشی شامل هر دو اثر پراکنش و جذب توسط ملکول*های گاز و آئروسل*هاست. اغلب بهتر است اثرات پراکنش و جذب از هم جدا شوند، بدین صورت ضریب خاموشی کلی در رابطه 1-3 را می*توان به صورت زیر نوشت. (1-4) در اینجا و مربوط به جذب و پراکندگی نور توسط ملکول*های گاز است در حالی که و مربوط به جذب و پراکندگی نور به وسیله ذرات است. این موارد در پاراگراف*های بعدی بیشتر توضيح داده می*شود. بدین ترتیب جزء نور عبور کرده ، تابعی از طول عبور نور d و كيفيت بازدارندگي ذرات و گازها در مسير عبور نور است. میزان ضریب خاموشی کلی تابعی از طول موج نور برخورد کرده، غلظت ملکول*های هوا و جذب گازهای موجود، اندازه و شکل ذرات و خصوصیت نوری ذرات است. علاوه بر آن، بستگی شدید به زاویه پراکندگی نور دارد. این زاویه ای است كه بین جهت نور و خط دید ناظر قرار گرفته است. ضعیف شدن نور در آتمسفر به دلیل پراکندگی، مربوط به پراکنش رایلی توسط ملکول*های هوا است كه در شکل 1-5 نشان داده شده است و عامل ديگر، وجود ذرات و به همان اندازه، طول موج نور برخوردی به آنها [23]. به علاوه شکل1-5 نشان می*دهد که ملکول*هايی نظیر NO2 نور*را جذب*کرده و لذا به مقدار ضریب خاموشی*کلی اضافه می*شود. پراكندگي توسط ذرات به نام پراکندگی مای خوانده شده و پدیده*ای است که نقش موثرتری در کاهش قابلیت رؤیت آتمسفری دارد. تقریباً 59 درصد اشعه خورشیدی در طول موج*های

اثرات ذرات معلق آتمسفری بر مواد، گیاهان و حیوانات ذرات معلق از نظر شیمیایی بی*اثر یا فعال هستند، يعني می*توانند از نظر شیمیایی بی*اثر باشند اما مواد فعال شیمیایی موجود در جو را جذب نمایند، یا برای تشکیل گونه*های شیمیایی فعال با یکدیگر ترکیب شوند. ذرات معلق بسته به ترکیب شیمیایی یا موقعیت فیزیکی می*توانند موجب تخریب وسیع مواد شوند. ذرات تنها با رسوب روی سطوح رنگ شده، لباس*ها و پرده*ها، آنها راکثیف می*کنند. اثر مهمتر ذرات معلق اين*است*كه، می*توانند مستقیماً باعث تخریب شیمیایی شوند و این عمل یا به دلیل ماهیت خورندگی آنها یا به دلیل عملکرد مواد شیمیایی خورنده*ای است که روی ذرات معلق بی*اثر منتشر شده در هوا، جذب یا جذب سطحی شده*اند. فلزات معمولاً می توانند در هوای خشک به تنهایی یا در هوای مرطوب تمیز، در مقابل خوردگی مقاوم باشند. با اين وجود، ذرات جاذب رطوبت که به طور معمول در جو وجود دارند می*توانند در غیاب سایر آلاینده ها موجب تحلیل سطوح فلزی شوند. مثال*هایی از خوردگی سطوح فلزی در مجاورت هواي مناطق صنعتی در مراجع علمی وجود دارد [29] و لزومي به اشاره بيشتر در اينجا نيست. تخریب اجسام توسط ذرات معلق هنگامی که دی*اکسیدگوگرد حضور دارد افزایش می*یابد و این به ایجاد ماهیت اسیدی این گاز مربوط می*شود و آن هنگامی است که دی*اکسیدگوگرد روی سطح ذرات معلق جذب می*شود [30]. به طور کلی اطلاعات کمی راجع به اثر ذرات معلق روی گیاهان وجود دارد. چند بررسی در مورد همراه شدن ذرات معلق و سایر آلاینده*ها نظیر دی*اکسیدگوگرد انجام شده که نشان از امکان افزایش نفوذ دی*اکسیدگوگرد از طریق برگ، افزایش تخریب برگ توسط فلزات سنگین و یا کاهش رشد گیاه و محصولات، دارد [30]. ذرات معلق درشت نظیر گرد و غبار می*توانند مستقیماً روی سطح برگ*ها رسوب نمایند، تبادل گاز را کاهش دهند، دمای سطح برگ را افزایش داده و باعث کاهش فتوسنتز شوند. این امر می*تواند موجب کلروزیس (زرد شدن برگ*ها به دلیل عدم توانایی رشد کلروفیل)، کاهش رشد و نکروزیس برگ ( یا نقطه*های رنگی روی برگ) شود. ذرات حاوی فلوراید سبب ایجاد برخی تخریب*ها در گیاهان می*شوند و رسوب اکسید منیزیم روی خاک زراعی باعث تضعیف رشد گیاهان می*گردد. سلامت جانوران نیز هنگام تغذیه از گیاهانی که با ذرات معلق سمی پوشانده شده*اند به خطر می*افتد. برخی ترکیبات سمی می*توانند یا داخل بافت گیاه جذب شوند یا به صورت لايه آلوده روی سطح گیاه باقی بمانند. فلوئوروسیس در حیوانات می*تواند به دلیل تغذیه از گیاهان پوشیده با ذرات معلق آلوده به فلوراید باشد [29]. گاو و گوسفندهایی که از گیاهان آلوده به ذرات معلق حاوی آرسنیک تغذیه می*کنند قربانی مسمومیت با آرسنیک می*شوند [

اثرات ذرات معلق آتمسفری روی سلامت انسان ذرات معلق به تنهایی یا همراه با سایر آلاینده*ها خطرات بسیار جدی برای سلامت انسان دارند. ورود آلاینده*ها به بدن انسان بیشتر از طریق سیستم تنفسی است. آسیب اندام*های تنفسی می*تواند مستقیماً انجام شود زیرا پیش*بینی می*کنند که 20 تا 60 درصد ذرات تنفس شده با قطر بین 01/0 تا 5/2 میکرومتر به ریه*ها نفوذ کرده و همانطور که در شکل 1-3 دیده می*شود، در همانجا رسوب می*کنند [13]. ذرات معلق می*توانند اثرات سمی را از یک یا چند طریق اعمال نمایند [29]: 1- ذرات می*توانند به دلیل خصوصیات شیمیایی یا فیزیکی خود، ماهیت سمی داشته باشند. 2- ذرات می*توانند در یک یا چند مکانیسم که به صورت عادی پاک*کننده مجاری تنفسی هستند دخالت نمایند. 3- ذرات می*توانند به عنوان یک حمل کننده باشند، هنگامی که ذرات مایع باشند مواد سمی جذب می*شوند و زمانی که ذرات جامد باشند، مواد سمی جذب سطحی آنها می*شوند. تعيين ارتباط مستقیم بین مجاورت با غلظت*های مختلف ذرات معلق و اثر آن برسلامت انسان واقعاً مشکل است. طول مدت مجاورت حائز اهمیت است. در برخی موارد مشاهده می*شود که مجاورت با ذرات معلق همراه با سایر آلاینده*ها نظیر2SO اثرات جدی*تری در سلامت انسان دارد تا مجاورت با هر یک از آلاینده*ها به تنهایی*[30]. همچنین فراهم نمودن غلظت*هایی از آلاینده*ها در آزمایشگاه همانند آنچه در جو وجود دارد، مشکل است. امروزه، مجبور هستیم که به تحليل*های آماری در خصوص افزایش مراجعه به بیمارستان*ها، مراجعه به درمانگاه*ها، غیبت از محل کار و مدرسه، مرگ و میر و اطلاعات محدود متعلق به سنجش غلظت آلاینده*های جوی در طول دوره مورد تحقیق، اکتفا نماییم. چنین اطلاعاتی می*توانند ارتباط بین افزایش غلظت ذرات و افزایش تعداد مراجعه به درمانگاه*ها و بیمارستان*ها برای بیماری*هایی نظیر عفونت*های تنفسی، بیماری*های قلبی، برونشیت، آسم، ذات الریه و آمفیزم (تنگی نفس) را نشان دهند. در طول دوره*ای که غلظت ذرات معلق در مدت چند روز بالاست، مرگ افراد سالخورده*اي که از بیماری*های تنفسی و قلبی رنج می*برند، افزایش می*یابد. مدارک موجود نشان می*دهد که برخی ذرات معلق جوی ماهیت سرطانزایی دارند بخصوص هنگامی که با دود سیگار همراه می*شوند. همانطور که در بخش 1-5 الف شرح داده شد، ادامه پیشرفت مطالعات در زمینه اثرات ذرات معلق روی سلامت انسان باعث تغییرات اساسی در روش اندازه*گیری ذرات معلق شده است. این پیشرفت با استاندارد اصلی کیفیت هوا در مورد کل ذرات معلق (TSP) و استفاه از نمونه*بردارهايي با حجم زیاد در سال 1970 آغاز شد و تا جایگزین کردن استاندارد (TSP) با استاندارد10PM در 1987 ادامه یافت. در سال 1997 با دریافت یافته های جدیدي که در گزارش "معیارهای کیفی هوا در مورد ذرات معلق" به چاپ رسیده بود، USEPA استانداردهای جدیدي در مورد ذرات معلق با ابعاد آئرودینامیکی کمتر یا برابر m 5/2 (اکنون به عنوان بخش ذرات ریز خوانده می*شوند) تدوین کرده است. ذراتی با ابعاد بین10PM و 5/2PM به عنوان بخش ذرات درشت نامیده می*شوند. به این دلیل گزارشاتی که در مورد اثرات ذرات معلق به عنوان تابعی از مقدار آنها داده می*شود تا حد زیادی بستگي به نوع سنجش انجام شده دارد (برای مثال، TSP، 10PM ، 5/2-10PM و 5/2PM). در سال*های اخیر، یافته*های مطالعات اپیدمیولوژیکی در مورد خطر نسبی مجاورت با ذرات معلق با شاخص*هایی نظیر TSP ، 10PM و غیره مشخص شده*اند. خطر نسبی RR اغلب به عنوان افزایش بیش از میزان عادی مرگ*آوری و بیماری*زايی با افزایش مشخص غلظت ذرات معلق و با در نظر گر*فتن یکی از شاخص*های فوق*الذکر است. برای مثال وقتی خطر نسبی RR برابر 05/1 برای مرگ و میر به دلیل افزایش 10PM به اندازه3g/m 50 باشد، بدین معنی است که مرگ و میر، افزایشی 5 درصدی به دلیل افزایش 10PM به اندازه 3g/m 5 داشته است. در سند مربوط به معیارهای کیفی هوا كه در سال 1996 برای ذرات معلق ارائه شده، آمده است که RR برای مرگ و میرهای غیر تصادفی با ازدياد ذرات معلق 10PM به اندازه 3g/m 50 طی 24 ساعت، از 015/1 تا 085/1(یعنی 5/1 تا 5/8 درصد) مرگ و میر افزایش خواهد يافت. برای افراد سالخورده و آنهایی که از قبل دچار ناراحتی*های تنفسی هستند، میزان خطر بالاتر است. طي مطالعاتی که در هاروارد در مورد شش شهر، انجام شد، افزایش روزانه خطرمرگ، برای هر3g/m 10 افزایش 10PM براساس میانگین غلظت دو روزه، حدود 8/0 درصد بوده است [61]. در مطالعه بر روي شش شهر، همبستگی جالب توجهی از نظر آماری، برای ذرات ریز (5/2PM) ، مشاهده شده است، یعنی خطر نسبی از 02/1 تا 06/1 به ازاء هر 3g/m 25 برای 5/2PM و 5/1 درصد افزایش روزانه مرگ و میر برای هر 3g/m 10، به دست آمده است. خطر احتمالی ایجاد شده با مجاورت طولانی مدت و یا همیشگی با ذرات معلق، حتی میزان مرگ و میر بالاتری نشان می*دهد. با اين حال، مطالعات دراز مدت در مورد غلظت ذرات معلق که در سال*های قبل بالاتر بوده است، پیچیدگی بیشتری دارد. از آنجایی که، میزان مجاورت با ذرات ثابت نبوده، خطر احتمالی به طور قطعی مشخص نمی*شود. جدول1-4 نمونه*ای از اثرات مرتبط با غلظت ذرات معلق مندرج در اسناد گزارش معیارهای کیفی هوا در سال 1970 را نشان می*دهد. اطلاعات بیشتر، از جمله داده*های به دست آمده از اسناد جدیدتر از سال 1996، در این جدول مشاهده می*شود. در این جدول استاندارد TSP ، استاندارد کنونی 10PM و استاندارد جدید 5/2PM (1997) به عنوان مقایسه ذکر شده است. غلظت زمان اندازه گیری اثرات معیار اصلی براساس TSP g/m3 180-60 میانگین هندسی سالیانه با SO2 و رطوبت تشدید خوردگی فولاد و صفحات روی g/m3 75 میانگین هندسی سالیانه NAAQS اولیه (TSP) g/m3 150 رطوبت نسبی کمتر از 70 درصد کاهش قابلیت دید تا mi 5 g/m3 150-100 کاهش مستقیم نور آفتاب به یک سوم g/m3 100- 80 با میزان سولفاته شدن برابر month / / mg 30 افزایش میزان مرگ افراد بیش از 50 سال g/m3 130- 100 g/m3 120 SO2 > افزایش وقوع بیماری*های تنفسی در کودکان g/m3 200 میانگین 24 ساعته و g/m3 250 SO2 > افزایش بیماری بین کارگران و غیبت از محل کار g/m3 260 حداکثر 24 ساعته NAAQS (TSP) g/m3 300 حداکثر 24 ساعته و g/m3 630 SO2 > بروز علائم حاد نامطلوب برای بیماران برونشیتی g/m3 750 میانگین 24 ساعته g/m3 715 SO2 > افزایش تعداد مرگ و افزایش قابل توجه بیماری کیفیت هوا براساس PM10 g/m3 50 میانگین حسابی سالیانه NAAQS کنونی (PM10) افزایش تا g/m3 50 میانگین 24 ساعته خطر نسبی افزایش مرگ و میر برابر 015/1 تا 085/1 افزایش تا g/m3 50 میانگین 24 ساعته خطر نسبی افزایش بستری شدن در بیمارستان به دلیل بیماری مقاومت حاد ریوی (COPD) و ذات*الریه برابر 06/1 تا 25/1 g/m3 150 حداکثر 24 ساعته NAAQS کنونی (PM10) معیار کیفیت هوا براساس g/m3 15 میانگین حسابی سالیانه مصوبه NAAQS ( جولای 1997) افزایش تا g/m3 25 میانگین 24 ساعته خطر نسبی افزایش شدید مرگ و میر برابر 02/1 تا 06/1 g/m3 65 حداکثر 24 ساعته مصوبه NAAQS ( جولای 1997) جدول 1-4: اثرات مشاهده شده ذرات معلق (اندازه گیری شده به صورت TSP ، PM10 ، PM2.5) منابع : خلاصه اطلاعات موجود در اداره ملی کنترل آلودگی هوا، معیارهای کیفی هوا برای ذرات معلق، AP4 واشنگتن D.C : 1969, HEW و معیارهای کیفی هوا برای ذرات معلق، EPA/600/P.95/001AF, Vol.1, April 1996, U.S.EPA معیارهای کیفیت هوا در مورد TSP مندرج در جدول مذكور، نمایشگر توسعه اطلاعات در زمینه اثرات بهداشتی ذرات است. استانداردهای10PM و که اخیراً تصویب شده مقادیری بالاتر از غلظت*هایی را نشان می*دهند که در حال حاضر به دلیل تأثیرات زیانبارشان در سلامت انسان مورد توجه قرار گرفته*اند.