آشنایی با آلودگی هوا و صوت

آلودگی هوا و منابع اینترنتی آلودگی هوا انقلاب فناوری رایانه*ای که در طول 25 سال گذشته رخ داده است، ابزارهای گسترش اطلاعات در زمینه آلودگی هوا را بهبود بخشیده است . از نظر تاریخی، اسناد فدرال در مورد آلودگی هوا توسط دفتر نشر دولتی آمریکا چاپ می*شد و از طریق ادارات مرکزی مانند اداره مرکزی اطلاعات فناوری ملی[1] به اطلاع عموم مردم می*رسید. این اطلاعات هم نشریات چاپ شده در زمینه هوا و هم مدل*های سفارش شده در زمینه کیفیت هوا را شامل می*شود. با افزایش انبوه اطلاعات بعد از تصویب قانون هوای پاک*، از ابزارهای الکترونیکی مجهز به رایانه برای پخش اطلاعات استفاده شد. صفحات بولتن*های الکترونیکی به وجود آمد تا اطلاعات وسیع در مورد تدوین قوانین و نشریات چاپ شده به صورت رایگان (با اندکی هزینه) در اختیار افراد وابسته به شرکت*هایی که به شبکه اینترنت دسترسی دارند یا افرادی که از طریق رایانه*های شخصی و مودم[2] به شبکه جهانی ارتباط پیدا می*کنند یا دانشجویانی که به اینترنت وصل می*شوند، قرار گیرد. این "بزرگراه*های اطلاعاتی" کاملاً شناخته شده هستند و موجب دسترسی فوری به اطلاعاتی می*شوند که به طریقی غیر از این می*توانست هفته*ها یا ماه*ها طول بکشد و هزینه قابل توجهی در بر داشته باشد. -------------------------------------------------------------------------------- [1] - National Technical Information Clearinghouse [2] - Modem + مصطفی کلهر ; ۱:۱٢ ‎ق.ظ ; شنبه ٢٩ خرداد ۱۳۸٩ نظرات () ازن آلودگی هوا و ازن ازون گاز دیگری است که تشعشعات خورشیدی را جذب می*کند. حضور ازون در آتمسفر تحتانی اثر واقعاً مفیدی در جذب مقادیر قابل توجهی از اشعه فرابنفش با طول موج*های کوتاه ساتع شده از خورشید، دارد. انرژی فرابنفش پتانسیل عمده*ای در ایجاد سرطان پوست و ایجاد اثرات زیانبار دیگر بر روی گیاهان و حیوانات در اکوسیستم کره زمین دارد. ازون تروپوسفری به دلیل واکنش*های فتوشیمیایی در لایه مرزی سطح زمین تشکیل شده و یک اکسید*کننده قوی است که باعث آسیب رساندن به گیاهان، حیوانات و مواد بی*جان شده و بنابراین به عنوان یک آلاینده مورد توجه قرار می*گیرد. از آنجایی که گازهای گلخانه*ای در آتمسفر رو به ازدیاد هستند، جرم کلی ازون در هوای اطراف سطح زمین در دو دهه اخیر کاهش یافته است. این امر در درجه اول به کاهش ازون استراتوسفری به دلیل حضور گازهای ناشی از فعالیت*های بشری نظیر کلروفلوروکربنها و هیدروکلروفلوروکربنها (CFCs و HCFCs) ارتباط دارد. این گازها در سطح زمین منتشر می*شوند و نهایتاً در استراتوسفر پخش شده و باعث تخریب ازون می*شوند. تخریب یا ایجاد حفره درلایه ازون، هم در نیمکره شمالی و هم در نیمکره جنوبی رخ می*دهد، اما بزرگترین تخریب در استراتوسفر و بالای قطب به وجود آمده است. CFCs و HCFCs به طور گسترده*ای به عنوان خنک کننده در سیستم*های حرارتی، برودتی و یخچال*ها در سراسر دنیا کاربرد دارند. انتشار این گازها در محیط*زیست ،براثر وقوع حوادث مربوط به نشت از سیستم*های سرد کننده تحت فشار بوده یا انتشار در سطح بین*المللی می*تواند بر اثر تعمیر چنین سیستم*هایی باشد. + مصطفی کلهر ; ۱٢:٠٧ ‎ق.ظ ; جمعه ٢۸ خرداد ۱۳۸٩ نظرات () پیامدهای جهانی در رابطه با آلودگی هوا آلودگی هوا همانطور که در قبل نشان داده شد، به هر حال، آلودگی هوا و انتقال آن، تأثیرات جهانی در پی دارد. به علاوه کاهش قابلیت دید به دلیل وجود ذرات و آلاینده*های گازی، برخی ترکیبات گازی خاص، به دلیل خصوصیت آنها در جذب تشعشعات، باعث به وجود آمدن برخی نگرانی**ها در سطح جهانی می*شود. برخی از این ترکیبات هم اکنون به عنوان آلاینده ثبت شده*اند و سایر ترکیبات ممکن است در آینده به عنوان آلاینده طبقه*بندی شوند. مفاهیم جهانی در برگیرنده پیامدهایی نظیر باران اسیدی، انتشار گازهای مسبب گرم شدن کره زمین و انتشار ترکیباتی نظیر [1]CFCs است که می*تواند لایه ازون استراتوسفری را تخریب کند. اثر دو مورد آخری مربوط به جذب تشعشعات آتمسفری است. جذب آتمسفری سطح زمین و آتمسفر بالای آن،دارای اثری طبیعی تحت عنوان اثر گلخانه*ای هستند. بدون این اثر، زمین کاملاً با آن چه که ما می*شناسیم متفاوت خواهد بود. اگر زمین آتمسفری نداشت، دمای آن سردتراز دمای امروزی آن بود. دمای گرم*تری که ما در سطح زمین تجربه می*کنیم مربوط به وجود گازهای گلخانه*ای در آتمسفر اطرافمان است. دامنه طول موج برای نور فرابنفش کمتر از mm 4/0؛ دامنه نور مرئی mm 75/0-4/0؛ و برای نور مادون قرمز mm100-1 است. در طول یک چرخه عادی روزانه ، اشعه خورشیدی (در ابتدا در دامنه فرابنفش (UV)، مرئی ، و نزدیک مادون قرمز (IR) طول موج*های mm 4-2/0) از میان آتمسفر شفاف عبور کرده و توسط سطح زمین جذب می*شوند. سطوح گرم شده زمین، که بسیار سردتر از خورشید هستند، در ابتدا انرژی جذب شده از خورشید را به وسیله تشعشع در طول موج*های بلندتر ناحیه مادون قرمز (mm 100-5) از دست می*دهند. در حالی که ابرها، جاذب*های تشعشات خورشیدی، کارایی بیشتری در جذب تشعشعات با طول موج بلندتر منتشر شده از سطح زمین*، دارند. هنگامی که غلظت*های کمی از دی*اکسیدکربن و بخار آب در آتمسفر وجود داشته باشد، مقدار انرژی ورودی خورشیدی با تشعشعات خروجی از زمین برابر بوده و تعادلی بین دمای سطح زمین و آتمسفر تحتانی به وجود می*آید. با افزایش غلظت بخار آب، دی*اکسیدکربن یا سایر گازهای گلخانه*ای، جذب اشعه مادون قرمز در آتمسفر افزایش یافته در حالی که تشعشعات با طول موج کوتاه بدون تغییر عبور می*کند. نتیجه آنکه میانگین دمای سطح زمین و آتمسفر تحتانی افزایش می*یابد ،زیرا مقدار اشعه خورشیدی در طول روز بدون تغییر می*ماند در حالی که تشعشعات زمینی کاهش می*یابد. بخار آب جالب توجه*ترین گاز گلخانه*ای است زیرا همانطور که در شکل 1-14 ملاحظه می*شود عامل جذب اشعه بازتابش IR با طول موج کمتر از mm 8 و بالای mm 20 است. دی*اکسیدکربن دومین گاز گلخانه*ای مهم با جذب اولیه در ناحیه IR در طول موج mm 18-12 است. گروه بعدی گازهای گلخانه*ای CFCs ها هستند که باندهای جذبی نزدیک mm 10 دارند

سرب و سایر فلزات

آلودگی هوا و سرب

سرب تنها فلزی است که در حال حاضر در فهرست آلاینده*های اصلی قرار دارد. سرب فلزی خاکستری – سفید با نقطه ذوب پایین، نرم، قابل انعطاف، شکل*پذیر، مقاوم در مقابل خوردگی و دارای هدایت الکتریکی نسبتاً ضعیف است. بدین دلیل، سرب از 2000 سال پیش از میلاد مسیح توسط فنقی*ها مورد استفاده قرار می*گرفت. این عنصر در رنگ*ها، لوله*کشی*ها، سقف منازل، محفظه*های ذخیره برای موادخورنده، پوشش*های محافظ در مقابل پرتوافشانی، در باطری*های سرب-اسید و در ترکیبات آلی سرب*دار به عنوان افزودنی*های بنزین جهت کاهش ضربه و افزایش عدد اکتان، کاربرد دارد. نخستین استفاده از سرب در این قرن استفاده از آن به عنوان افزودنی به صورت تترا اتیل سرب و تترا متیل سرب به بنزین است. به دلیل کاربرد آن طی مدت 4000 سال، غلظت*های جزئی از سرب را می توان در سراسر دنیا یافت . مثلاً در مناطق دوردست در قطب شمال (جای گرفته در میان یخ*ها)، در دامنه کوه*ها، در خاک و در آب دیده شده است. منابع انتشار سرب که باعث تراکم آن در آتمسفر می*گردند شامل منابع صنعتی، منابع متحرک، فرسایش خاک*های سطحی زمین و رسوب رنگ*های حاوی سرب بر روی خاک و به دنبال آن انتشار غبار فرار (به دلیل باد، ساختمان سازی و سایر ابزارهای مکانیکی فرسایش خاک) است. علی*رغم اینکه استفاده از سرب در سه تا از پنج منبع فوق*الذکر ممنوع شده است (رنگدانه در رنگ*سازی، بنزین خودروها و جوش*کاری)، بسیاری از سطوح رنگ شده موجود و لوله*های جوشکاری شده هنوز هم حاوی سرب هستند و به عنوان منابعی با توان بالقوه انتشار سرب در محیط*زیست محسوب می*شوند.
در اسناد مربوط به معیارهای کیفیت هوا در مورد سرب قید شده است که "از مراجع گسترده وقابل دسترسی چنین استنباط می*شود که... اثرات بیولوژیکی دائمی در ارتباط با طیف وسیعی از مجاورت با سرب وجود دارد". در مقادیر کم، تغییرات بیوشیمیایی شروع می*شود و اثر آن بر روی فعالیت*های آنزیمی در بیوسنتز است که در عملیات فیزیولوژیکی عادی اندام*های بدن اهمیت دارد. درغلظت*های بالا آغاز تأثیرگذاری بر سیستم عصبی بوده و می*تواند ضمن مختل کردن عمل تولید مثل، عملیات ایمن سازی بدن را تضعیف نماید. در موردی که مجاورت با مقادیر بالای سرب مطرح باشد، اختلال در سیستم عصبی و ایمنی بدن می*تواند منجر به مسمومیت سرب، عقب *ماندگی ذهنی دائمی و حتی مرگ شود. به طور کلی، شدت تأثیر سرب در ابتدا ، مربوط به غلظت آن در جریان خون می شود. براساس اینکه حداکثر غلظت قابل اطمینان سرب در جریان خون 30 میکروگرم در هر دسی لیتر خون است، در سال 1978 استاندارد ملی کیفیت هوا برای سرب 1.5 میکروگرم بر متر مکعب(میانگین سه ماهه) تعیین و مورد تصویب قرار گرفت. همینطور اثراتی منفی بر روی پیشرفت رفتارهای عصبی بعد از تولد دارد. اگرچه استاندارد تدوین شده تا کنون تغییر نیافته است، اما بعد از سال 1970 تا کنون در آمریکا، انتشار سرب در محیط*زیست به طور قابل توجهی کاهش یافته و این به دلیل ممنوعیت استفاده از بنزین سرب دار است.
اگرچه سرب تنها فلزی است که جزء آلاینده*های اصلی هوا به شماره آمده است ولی این فلز با تعداد دیگری از فلزات در بخش سوم از قانون هوای پاک مصوب 1990، به عنوان آلاینده*های خطرناک هوا طبقه*بندی شده است. ترکیبات حاوی فلزاتی نظیر آنتیمون، کادمیوم، کرم، منگنز و نیکل، همینطور عناصری چون آرسینک، کبالت و سلنیوم در فهرست 189 تایی ترکیبات سمی قرار دارند که باید حداکثر فناوری*های موجود برای کنترل آنها به کار گرفته شود.

+ مصطفی کلهر ; ۱۱:٥۳ ‎ب.ظ ; دوشنبه ٢٤ خرداد ۱۳۸٩

http://persianbox.com/templates/publ...es/comment.gif نظرات ( )

فیلترالکترواستاتیک

آلودگی هوا و فیلتر الکترواستاتیک

فیلترالکترواستاتیک یا نشست*دهنده الکترواستاتیک دستگاهی است که با ایجاد یک میدان الکتریکی، ذرات موجود در گاز(عموما هوا) را از آن جدا می*سازد. مزیت برتر این فیلتر نسبت به بقیه فیلترها این است که افت فشار کمتری در مسیر جریان هوا ایجاد می*کند. همچنین برای جداسازی ذرات کمتر از یک میکرون که فیلترهای دیگر بازده جداسازی پایینی دارند استفاده از این فیلتر مناسب می*باشد. این فیلتر طی دو مرحله عمل جداسازی ذرات را انجام می*دهد. در مرحله اول ذرات معلق در هوا پس از عبور از کرونای تخلیه که ناحیه کوچکی در فیلتر است و با نور بنفش مشخص می*شود باردار می*شوند.در مرحله دوم این ذرات که به بار اشباع خود رسیده*اند توسط یک میدان*الکتریکی قوی از جریان هوا جدا گردیده و بسوی یک الکترود که جهت خنثی*سازی بار این ذرات بکار می*رود حرکت کرده و در آنجا با از دست دادن بار خود بر روی یک بستر مناسب ته*نشین می*شوند. بازدهی این فیلترها به دو عامل مدت زمانی که جریان هوا از ناحیه جداسازی عبور می*کند و مدت زمانی که ذره باردار به الکترود بیرونی می*رسد بستگی دارد. با توجه به بررسی*ها و آزمایش*های انجام شده با استفاده از یک فیلتر الکترواستاتیک ساده می*توان هشتاد درصد از ذرات دوده خروجی از اگزوز خودروها را جداسازی کرد

اکسیدان*های فتوشیمیایی آلودگی هوا و اکسیدانهای فتوشیمیایی عوامل اکسید کننده نظیر ازون ، پراکسی استیل نیترات، پراکسی بنزوئیل نیترات، پراکسید هیدروژن اسید فرمیک و سایر موادی که بتوانند یدورپتاسیم را اکسید نمایند به عنوان اکسیدان* فتوشیمیایی نامیده می*شوند. اکسیدان*های فتوشیمیایی بر اثر واکنش*هایی در آتمسفری ایجاد می*شوند که ترکیبات آلی فرار، رادیکال هیدروکسیل و سایر رادیکال*ها و نور خورشید در به وجود آمدن آنها نقش دارند. بدین ترتیب اکسیدان*های فتوشیمیایی عموماً آلاینده*های ثانویه*ای هستند که در آتمسفر بر اثر مجموعه* پیچیده*ای از واکنش*ها بین آلاینده*های اولیه موجود در هوا در مقابل نور خورشید، تشکیل می*شوند. در چنین آتمسفری ازون و در بالاترین غلظت خود وجود دارند و اثرات مخرب اسماگ فتوشیمیایی عموماً مربوط به غلظت*های بالای این دو آلاینده است. آئروسل*های تشکیل شده در طول واکنش*های فتوشیمیایی که ایجاد اسماگ فتوشیمیایی می*کنند، سبب کاهش قابل توجه میزان دید شده و آتمسفر را به رنگ خرمایی در می*آورند. ازون لاستیک طبیعی و پلی*مرهایی نظیر بوتادین[1]، ایزوپرن[2] و استایرن[3] را مورد حمله قرار داده سبب شکسته شدن ملکول*ها، سخت شدن و کاهش عمر لاستیک خودروها و روکش مواد لاستیکی شده و طول عمر پوشش*های نگهدارنده خطوط برق در فضای آزاد را کم می*کند. با اضافه کردن بازدارنده*های ازون به محصولات پلی*مری، تخریب این فرآورده*ها به میزان قابل توجهی کاهش می*یابد. ازون همچنین بر روی سلولز موجود در مواد نساجی تاثیر گذاشته و نیز پلی*مرهای مصنوعی نظیر الیاف نایلون و آکریلیک را مورد حمله قرار می دهد و باعث کاهش استقامت چنین موادی می*شود. تمام اکسیدان*ها سبب کمرنگ شدن مواد رنگی مورد استفاده در الیاف می*شوند. از دیرباز، شکستن ملکول*های لاستیک و آسیب رسیدن به برگ سبزیجات، بیشترین نشانه*های قابل رویت مجاورت با ازون بوده است. صدماتی از جمله آسیب آشکار به برگ*ها، کاهش رشد گیاهان و محصولات کشاورزی را به دنبال داشته و به این ترتیب تنش*های زیستی نیز افزایش می*یابد. -------------------------------------------------------------------------------- [1] - Butadiene [2] - Isoprene [3] - Styrene

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 [مرجع:(الف) 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.