ازن «بد»؛ آلاینده هوای تهران در روزهای گرم تابستان

رئیس بخش پژوهشی ازن و آلودگی هوای مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران از ازن به‌عنوان آلاینده هوای شهر تهران در روزهای گرم سال یاد کرد و افزود: آلاینده ازن «بد» یا همان ازن سطحی اغلب در روزهای تابستانی شرایط آلودگی هوای تهران را حاد می‌کند. اغلب شاخص آلودگی هوای تهران در تابستان به‌علت این آلاینده و آلاینده ذرات معلق ریز، از حد مجاز فراتر می‌رود.

دکتر علی اکبری بیدختی در گفت‌وگو با ایسنا، با بیان این‌که در بخش ازن و آلودگی هوای مؤسسه ژئوفیزیک دو پارامتر مهم مربوط به ازن، یکی ازن سطحی(آلاینده بسیار مخرب برای سلامت انسان و گیاهان) و ازن کلی جو پایش و تحلیل می‌شود، اظهار کرد: محدودسازی گازهایی که در ایجاد ازن سطحی نقش دارند، به‌عنوان مثال اکسیدهای ازت که بیشتر از خودروها و با کوره‌ها و گاز آشپزخانه‌ها به هوا وارد می‌شوند و گازهای آلی فرار غیر از متان که از خودروها به‌ویژه خودروهای فرسوده و پمپ بنزین به هوا وارد می‌شوند، می‌تواند مقدار تولید آن را کم کند.

وی ادامه داد: پایش ازن کلی جو نیز که در بخش پژوهشی ازن و آلودگی هوا (https://geophysics.ut.ac.ir) از مؤسسه ژئوفیزیک به‌طور پیوسته انجام می‌شود، می‌تواند مقادیر پرتوهای فرابنفش خورشیدی را که به سطح زمین می‌رساند، به‌طور غیرمستقیم در اختیار قرار دهد. سطح زیاد تابش فرابنفش خورشیدی که به‌همراه مقادیر کمتر ازن کلی جو همراه است، می‌تواند روی سلامت پوست و چشم انسان تاثیرگذار باشد.

عضو هیئت علمی مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران با بیان این‌که ازن یک گاز سه اتمی با بوی تند و اکسیدکننده بسیار قوی است، افزود: در جو به‌علت تابش خورشید و وجود گازهای دیگر از جمله خود اکسیژن، اکسیدهای ازت و ترکیبات آلی فرار در دماهای معمولاً بالاتر از ۲۵ درجه سانتیگراد به‌وجود می‌آید.

بیدختی توضیح داد: این گاز در لایه ازن جو که بخشی از لایه استراتوسفر است، در ارتفاع حدود ۳۰ کیلومتری زمین به مقدار زیادی بر اثر تابش فرابنفش خورشید و فرآیند فتوشیمیایی با مولکول‌های اکسیژن ایجاد می‌شود.

وی خاطرنشان کرد: ازن در همان لایه جو، بخش دیگری از امواج فرابنفش خورشیدی با طول موج بلندتر را جذب می‌کند و به اکسیژن تبدیل می‌شود. در این فرآیند «تولید – اضمحلال»، مقدار آن تقریباً در لایه ازن ثابت می‌ماند. بنابراین لایه ازن با جذب پرتوهای فرابنفش، موجودات زنده زمین را در مقابل تابش فرابنفش خورشیدی محافظت می‌کند و این ازن به ازن «خوب» معروف است.

رئیس بخش پژوهشی ازن و آلودگی هوای مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، افزود: اما ازن در نزدیک سطح زمین نیز در محیط‌های عمدتاً شهری بر اثر فرآیند فتوشیمیایی تابش خورشیدی و گازهای اکسید ازت و ترکیبات آلی فرار که عمدتاً از وسایل نقلیه منتشر می‌شوند، ایجاد می‌شود.

بیدختی تصریح کرد: ازن سطحی یک آلاینده ثانوی که مستقیماً توسط گسیل‌کننده آلاینده‌های جوی، وارد جو نمی‌شود، است و با توجه به قدرت اکسیدکننده بالا، خطرناک بوده چون بر روی دستگاه تنفسی موجودات و انسان و اعضاء حساس بدن مثل چشم و نیز برخی گیاهان اثر سوء می‌گذارد و به ازن «بد» معروف است.

وی گفت: البته بر اثر برخی حرکات بزرگ مقیاس جوی، کمی از ازن لایه ازن به سطح زمین نیز سرایت می‌کند که حدود ۱۰ درصد مقدار سطحی آن‌را تشکیل می‌دهد. مقدار ازن «بد» یا آلاینده ازن در محیط‌های شهری به‌طور میانگین معمولاً از حدود ۱۰ تا ۹۰ بخش در بیلیون تغییر می‌کند. به‌عنوان مثال میانگین تابستانه محیط‌های شهری آن در منطقه خاورمیانه، مثلاً تهران می‌تواند حدود ۴۵ بخش در بیلیون باشد؛ مقدار مجاز میانگین ۸ ساعته آن معمولا ۷۰ تا ۸۰ بخش در بیلیون است و مقدار این استاندارد در کشورهای مختلف متفاوت است و برخی کشورها حتی ۵۰ این واحد را حد مجاز آن قرار داده‌اند.

افزایش ازن سطحی (بد) به بیش از ۱۲۰ بخش در بیلیون در دمای بیش از ۳۰ درجه سانتی‌گراد

عضو هیئت علمی مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران توضیح داد: البته گاهی روزها که دما بیش از ۳۰ درجه سانتی‌گراد و تابش خورشید شدید است (در تابستان) در تهران مقدار آن حتی به بیش از ۱۲۰ بخش در بیلیون می‌رسد (شکل زیر یک نمودار تغییر شبانه‌روزی ازن سطحی را برای ایستگاه پونک تهران نشان می‌دهد).

بیدختی ادامه داد: این شرایط وقتی رخ می‌دهد که غلظت گازهای تولیدکننده ازن در هوا (اکسیدهای ازت و ترکیبات آلی فرار غیر از متان) مناسب باشد. معمولاً در حالتی که نسبت غلظت کربنی ترکیبات آلی فرار به گازهای اکسید ازت حدود ۸ به یک باشد، بیشترین تولید ازن را به‌همراه دارد.

وی ادامه داد: آلاینده ازن با توجه به این‌که در دماهای بیشتر (معمولاً بیش از ۲۰ درجه سانتی‌گراد) و تابش شدید خورشید (معمولاً بین روز در تابستان) در محیط های شهری رخ می‌دهد، مقدار میانگین روزانه آن به خصوص وقتی بادهای سطحی نسبتاً کم باشد، در تابستان بیشتر است. شکل زیر نمونه‌ای از تغییرات فصلی میانگین روزانه آلاینده ازن سطحی را برای ایستگاه پونک تهران نشان می‌دهد. مقدار آن در ماه‌های تابستان بیشینه است.

پایش مداوم آلاینده ازن سطحی، توسط ایستگاه‌های سنجش آلودگی هوا در سطح شهر تهران

رئیس بخش پژوهشی ازن و آلودگی هوای مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، افزود: اندازه‌گیری آلاینده‌ها از جمله ازن سطحی، توسط ایستگاه‌های سنجش آلودگی هوا که در سطح شهر توسط شرکت کنترل کیفیت هوای شهر تهران و سازمان محیط‌زیست نصب شده‌اند، مرتب پایش می‌شود. یکی از آن‌ها در ایستگاه مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران است که ما از داده‌های آن برای بررسی این آلاینده و سایر آلاینده‌های دیگر استفاده می‌کنیم.

بیدختی گفت: در مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، علاوه‌بر پایش آلاینده‌های سطحی مثل ازن، ازن کلی جو (در ستون هوای بالای ایستگاه) نیز اندازه‌گیری می‌شود.

وی توضیح داد: ازن کلی جو که عمدتاً در لایه ازن قرار دارد نیز توسط فعالیت‌های انسانی در چند دهه اخیر دچار مشکل شده که سپس توسط کشورها با محدود کردن رهاسازی گازهای کلروفلروکربن که عمدتاً در یخچال‌های خانگی استفاده می‌شود، تا حدی رفع شده است.

عضو هیئت علمی مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران خاطرنشان کرد: در بخش ازن و آلودگی هوای مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران ازن کلی جو نیز توسط یک دستگاه طیف‌سنج تابش خورشیدی معروف به دستگاه دابسون، مرتب اندازه‌گیری می‌شود. شکل زیر تصویری از این دستگاه را نشان می‌دهد. این دستگاه با تحلیل طیفی تابش خورشیدی که از جو عبور می‌کند و مقدار جذب پرتو فرابنفش خورشیدی را تخمین می‌زند، مقدار ازن کلی جو را بدست می‌دهد. مقادیر اندازه‌گیری شده آن اغلب با مقادیر تخمین زده شده با ماهواره مقایسه می‌شود که نشان می‌دهد مقدار ازن کلی جو با تفاوت کمتر از ۳ درصد توسط این دستگاه اندازه‌گیری می‌شود.

دستگاه دابسون