یکی از بزرگترین آفات دوران ما آلودگی هوا است که این موضوع نه تنها بر تغییرات آب و هوایی بلکه بر سلامت عمومی و فردی به دلیل افزایش عوارض و مرگ و میر تاثیرات بسزایی دارد. آلایندههای زیادی وجود دارد که از عوامل اصلی بیماری در انسان هستند. آلودگی هوا یکی از نگرانیهای مهم جهان متمدن جدید است که تأثیر سم شناسی جدی بر سلامت انسان و محیط زیست دارد. طبق گزارش سازمان بهداشت جهانی، شش آلاینده اصلی هوا شامل آلودگی ذرات، ازن سطح زمین، مونوکسیدکربن، اکسیدهای گوگرد، اکسیدهای نیتروژن و سرب است. در این میان ذرات معلق که ذراتی با قطر متغیر اما بسیار کم هستند از طریق استنشاق به سیستم تنفسی نفوذ میکنند و باعث بیماریهای تنفسی و قلبی عروقی، اختلالات عملکرد سیستم عصبی، باروری، مرکزی و سرطان میشوند. علیرغم این واقعیت که ازن موجود در استراتوسفر در برابر اشعه ماورا بنفش نقش محافظتی دارد اما در غلظت زیاد در سطح زمین مضر است، همچنین بر سیستم تنفسی و قلب و عروق تأثیر میگذارد. علاوه بر این، اکسید نیتروژن، دی اکسید گوگرد، ترکیبات آلی فرار (VOCs)، دیوکسینها و هیدروکربنهای معطر چند حلقهای (PAH) همه آلایندههای هوا محسوب میشوند که برای انسان مضر هستند. مونوکسیدکربن حتی میتواند مسمومیت مستقیم را هنگام تنفس در سطوح بالا ایجاد کند. فلزات سنگین مانند سرب، در بدن انسان جذب میشوند، بسته به میزان قرار گرفتن در معرض این آلایندهها، میتوانند منجر به مسمومیت مستقیم یا مسمومیت مزمن شوند. بیماریهای ناشی از مواد فوق الذکر شامل مشکلات تنفسی مانند بیماری انسداد مزمن ریوی (COPD)، آسم، برونشیولیت و همچنین سرطان ریه، بیماریهای قلبی عروقی، اختلالات سیستم عصبی مرکزی و بیماریهای پوستی است. تغییرات آب و هوایی ناشی از آلودگی محیط زیست، توزیع جغرافیایی بسیاری از بیماریهای عفونی را تحت تأثیر قرار میدهد، مانند بلایای طبیعی. تنها راه مقابله با این مشکل آگاهی عمومی همراه با رویکرد چند رشتهای توسط کارشناسان علمی است. سازمانهای ملی و بین المللی باید ظهور این تهدید را برطرف کنند و راه حلهای پایدار را پیشنهاد دهند.
وارونگیهای سطحی مسئول تولید مه دود، به دام انداختن آلایندههای تولید شده توسط وسایل نقلیه، آتش سوزی و فعالیتهای صنعتی هستند. علاوه بر این، هیدروکربنها و اکسیدهای نیتروژن موجود در این آلایندههای محبوس شده توسط نور خورشید به ازن مضر تبدیل میشوند که کیفیت هوا را کاهش میدهد. وارونگی استراتوسفر آلایندهها را در لایه پایدار به دام میاندازد. این همان چیزی است که معمولاً هنگام تزریق گازهای گلخانهای به شدت در جو توسط فوران آتشفشان اتفاق میافتد. بدون اختلاط عمودی حاصل از همرفت، این گازها در لایه وارونگی معلق مانده و منجر به تأثیر طولانی مدت بر آب و هوای جهانی میشوند.
مبانی وارونگی دما
در بیشتر شرایط، دمای جو با افزایش ارتفاع کاهش مییابد، به این معنی که هرچه بالاتر بروید سردتر میشود. با این حال وارونگی دما هنگامی اتفاق میافتد که در جو با افزایش ارتفاع، هوا گرمتر شود. این به طور معمول در یک لایه مشخص از جو اتفاق میافتد. هنگامی که وارونگی دما اتفاق میافتد تأثیر زیادی در آلودگی هوا و کیفیت هوا دارد. وارونگی دو نوع دارد - دائمی و سطحی - و هر کدام با تأثیر متفاوتی مطابقت دارند.
وارونگیهای دائمی
وارونگی دمای دائمی در بالای سطح سیاره رخ میدهد. در رابطه با آلودگی هوا، مهمترین آنها استراتوسفر است. این لایه جوی به طور متوسط از هفت مایل تا ۳۱ مایل بالاتر از سطح زمین امتداد دارد. استراتوسفر در بالای تروپوسفر قرار دارد، که پایینترین لایه جو است و اکثر شرایط آب و هوایی را در خود جای داده است. وارونگی دمای استراتوسفر بر آلودگی جهانی و طولانی مدت هوا تاثیر میگذارد.
وارونگیهای سطح
وارونگی دمای سطح دقیقاً بالاتر از سطح زمین، در تروپوسفر پایین رخ میدهد. آنها اغلب در اثر خنک سازی سریع سطح، ناشی از آزاد شدن انرژی تابشی در طول شب تحریک میشوند. این وارونگیها در ماههای زمستان نیز مكرر است وقتی كه شبها طولانی است و خورشید در افق كم، جو را بیش از سطح سیاره گرم میكند. وارونگی سطحی بر آلودگی هوا در کوتاه مدت و محلی تأثیر میگذارد.
اثرات جوی
وارونگی دما بر آلودگی هوا تاثیر میگذارد زیرا پویایی حرکت هوا را تغییر میدهد. هوای گرم در جو افزایش مییابد زیرا از چگالی کمتری برخوردار است و بنابراین روی هوای خنک کننده بالای آن حرکت میکند. این تمایل به صعود همان چیزی است که توسعه عمودی موجود در رعد و برق را ایجاد میکند. با این حال وارونگی دما از این حرکت عمودی جلوگیری میکند که به آن همرفت نیز میگویند. وارونگیها به طور ساده، عملکردی مانند درپوش یا پتو جوی دارند. این اثر مهارکننده آلایندههای هوا را به دام میاندازد و اجازه میدهد غلظت آنها افزایش یابد.
کنون آلودگی هوا در کشورهای در حال توسعه به دلیل فعالیتهای صنعتی پدید آمده و همچنین باعث افزایش میزان منابع انتشار مانند وسایل نقلیه نامناسب میشود. حدود ۴.۳ میلیون نفر در اثر آلودگی هوای خانگی و ۳.۷ میلیون نفر در اثر آلودگی هوای محیط جان خود را از دست میدهند. بیشتر آنها (به ترتیب ۳.۳ و ۲.۶ میلیون نفر) در آسیا زندگی میکنند. در ایران به عنوان یک کشور در حال توسعه، از ابتدای صنعتی شدن در دهه ۱۹۷۰ سطح آلایندههای هوا به تدریج افزایش یافته است اما در برخی از شهرهای بزرگ مانند تهران، مشهد، تبریز، اصفهان، اهواز و اراک، به سطح بسیار مضر رسیده است. ایران سومین کشور اصلی آلوده در جهان است که سالانه ۱۶ میلیارد دلار ضرر میکند. در واقع چهار شهر از ده شهر اول در جهان در آلودگی هوا در ایران هستند. اهواز با دمیدن ریزگردها از کشورهای همسایه و ذرات معلق سه برابر پکن و تقریباً ۱۳ برابر لندن، آلودهترین هوا را در جهان دارد. آلودگی هوا تقریباً در سال ۲۰۱۳ باعث مرگ ۴۴۶۰ نفر در تهران شد، گرچه در واقعیت بیشتر به نظر میرسید و هر ساله بدتر میشود. بنابراین توصیف مسئله، به ویژه اثرات سمی آن بر سلامت انسان و ارائه توصیههایی به عنوان پایهای برای رهنمودهای زیست محیطی و پروتکلهای استاندارد در زمینه آلودگی هوا در ایران از اهمیت بسیاری برخوردار است.
آلودگی هوا در ایران
آلودگی هوا در ایران به عنوان یک کشور در حال توسعه اخیراً چندین مشکل بهداشتی و زیست محیطی ایجاد کرده است. براساس یک گزارش، کیفیت هوا در ایران به ویژه در کلانشهر تهران بسیار ناسالم است و بیشتر شاخصهای آلودگی به ویژه شاخصهای CO و PM بالاتر از حد استاندارد و در بعضی مواقع در سطح خطرناک است. موتورهای غیر استاندارد موتور و سایر منابع آلودگی هوا مربوط به ترافیک مهمترین علت کیفیت پایین هوا هستند. به عنوان مثال بیش از ۹۰٪ گاز CO به عنوان یک آلاینده مهم هوا توسط وسایل نقلیه موتوری در تهران تولید میشود. گزارشها نشان دادهاند که بیش از ۸۰٪ آلودگی هوا در ایران به وسایل نقلیه موتوری نسبت داده شده است. گزارشهای رسمی نشان میدهد که در تهران ۹/۴ درصد از اتومبیلها، ۲۲/۱ درصد وانتها و ۴/۷ درصد از تاکسیها از نوع کاربراتور هستند. حدود ۹٪ از وسایل نقلیه در تهران مسئولیت تولید تقریبا ۴۰۰ تن آلاینده در سال را دارند. گزارشهای دیگر نشان داد که اتومبیلها مسئول ۸۰٪ آلودگی هوا هستند. اطلاعات منتشر نشده نشان میدهد که یک موتورسیکلت ۶۰ برابر بیشتر از یک اتومبیل استاندارد آلودگی هوا تولید میکند. بر اساس گزارشها میانگین سالانه سموم هوا شامل PM 10 ،SO2 ،NO2 و O3 در پایتخت تهران با حدود ۸.۳ میلیون سکنه به ترتیب ۵۳/۹۰، ۱۶/۸۹، ۸۵ و ۸۲/۶۸ میکروگرم بر متر مکعب بود. این مقادیر بیش از استانداردهای تعریف شده توسط EPA و WHO است.
اقدامات عملی برای کاهش آلودگی هوا در ایران
صنعتی شدن جوامع برای توسعه ضروری است اما قبل از تحمیل بار مالی زیاد به جوامع، باید مشکل طولانی مدت بهداشتی و تاثیرات اکولوژیکی چنین رشدی را در نظر گرفت. بنابراین پیشنهاد میشود با تدوین سیاستهایی برای کنترل کلیه فعالیتهای منتج به آلودگی هوا، یک توازن بین توسعه اقتصادی و آلودگی هوا اتخاذ شود. چند راهکار موقتی اما قابل اعتماد برای کاهش آلودگی هوا در ایران وجود دارد. به عنوان مثال افزایش قیمت سوخت، کاشت درخت در اطراف و داخل شهر، جایگزینی اتومبیلهای قدیمی با اتومبیلهای مدرن و افزایش عوارض جادهای و بیمه اتومبیل ممکن است میزان آلایندههای هوا را کاهش دهد اما به منظور حفظ ثبات یا حتی بهینهسازی، این استراتژیها باید ادامه یابد. دهلی و تهران آلودهترین شهرهای آسیایی هستند. دلایل آلودگی هوا از جمله سوخت ارزان و کم کیفیت خودرو خصوصاً روغن بنزین، موتورهای غیراستاندارد، حمل و نقل عمومی نامناسب، استفاده بیش از حد از سوخت فسیلی، عدم آگاهی و شفافیت عمومی، قوانین و همکاری بین ادارات مختلف و جوامع سبز در موارد مشابه یکسان است.
برخی از پایتختهای بزرگ در کشورهای دیگر مانند لندن و توکیو طی سالهای گذشته به دنبال قوانین مناسب و کنترل دقیق، آلودگی هوای خود را کنترل کردهاند در حالی که انتقال پایتخت در هند و پاکستان در قرن گذشته مشکل آلودگی هوا در این کشور را در طولانی مدت حل نکرده است. انتقال پایتخت مشکل آلودگی هوا را حل نمیکند و فقط در کوتاه مدت مشکل را کاهش میدهد.
برخی از راهکارهای توصیه شده برای کاهش آلودگی هوا در ایران به شرح زیر است:
- استاندارد سازی هرچه بیشتر سوخت خودرو و همچنین یافتن منبع جدیدی از انرژی برای وسایل نقلیهی موتوری توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. بخش عمدهای از آلایندهها از اگزوز وسایل نقلیه ناشی میشود به ویژه در مواردی که از گازوئیل و بنزین استفاده میکنند.
- استفاده از منبع تمیز انرژی دیگر مانند گاز طبیعی فشرده (CNG)، گاز مایع (LNG) و الکل مورد توجه بسیاری است. از این رو، تحریک محققان و همچنین شرکتهایی که در دوره مورد علاقه خود هستند برای یافتن راهی برای جایگزینی بنزین و سایر سوختهای فسیلی با منابع جدید تولید برق مناسب سودمند خواهند بود. وسایل نقلیه بیشتری با استفاده از CNG و LNG توصیه میشود.
- استانداردسازی موتورهای موتور و موتورهای تولیدی با مصرف سوخت پایین، راهکار دیگری برای کاهش سطح آلایندههای هوا است. مطمئناً وسایل نقلیه موتوری در آینده نزدیک دیگر از سوخت فسیلی و مشتقات استفاده نخواهند کرد. اخیراً برخی از سازندگان اتومبیل در ژاپن و کشورهای غربی اتومبیلهای الکتریکی تولید کردهاند که از برق ذخیره شده باتری برای سرعت پایین استفاده میکنند که معمولاً برای رانندگی در داخل شهرها با سرعت ترافیک و یا کنترل شده کافی است. از این رو با طراحی موتورهای جدید، شرکتهای مورد علاقه باید چشم به راه باشند.
- بهبود سیستمهای حمل و نقل عمومی با استفاده از مترو، تراموا و مسیرهای اتوبوس برقی بیشتر. کاهش هزینههای افرادی که از چنین سیستمهایی استفاده میکنند یک راه حل بهینه برای کاهش آلودگی هوا است. مردم و دولتها از نظر آلودگی هوا در طولانی مدت چه از نظر اقتصادی و چه در مواردی از سلامتی سود خواهند برد. توصیه میشود خطوط مترو در این شهرها گسترش یابد. تراموا و اتوبوسهای برقی متاسفانه در ایران ایجاد نشدهاند. آنها باید به زودی در شهرهای بزرگ ایران اجرا شوند
- افزایش هزینه سوخت در ایران میتواند به عنوان یک راه حل موثر برای کاهش نسبت آلایندههای هوا در نظر گرفته شود. بر اساس گزارش توسط بارنت و نیبس، قیمت بالاتر سوخت با کاهش سطح آلودگی هوا همراه است.
- اعمال مجازات برای صنایع آلاینده و اجرای سیاست مالیاتی پایین برای فناوریهای پاک. اعمال مالیات بیشتر برای اتومبیلها در ایران، به ویژه برای افراد بالای ۲۰ سال برای تمایز بین وسایل نقلیه کثیف و تمیز مناسب است. دولت باید برای سازندگان اتومبیل و سایر تولیدکنندگانی که از استانداردهای زیست محیطی پیروی میکنند برنامههای تشویقی ایجاد کند. علاوه بر این برنامههای تشویقی باید برای همه منابع تولید گازهای گلخانهای طراحی شود. این طرحها ممکن است شامل تخفیف در مالیات یا سایر حمایتهای مالی از مشتریان و تولیدکنندگان باشد
- از آنجا که پدیده آلودگی هوا طی قرنها پس از انقلاب صنعتی یک مسئله جهانی بود پیشنهاد میشود یک رشته دانشگاهی بین رشتهای درباره آلودگی هوا ایجاد شود. همچنین پیشنهاد میشود که ارتباط و همکاری بیشتر بین متخصصان علوم مختلف از جمله سم شناسی، بهداشت محیط، شیمی تحلیلی، مکانیک و فیزیک کاربردی انجام شود.
- نظارت مداوم بر کیفیت هوا، طراحی و توسعه ابزارهایی برای شناسایی آلایندهها، یافتن منشا ذرات و استفاده از فیلتر ذرات معلق برای موتورهای دیزلی و سایر اتومبیلهای غیر جادهای از دیگر روشهای پیشنهادی عملی برای کاهش آلودگی هوا است.
- کمپین گسترده رسانهای برای افزایش آگاهی عمومی در مورد کیفیت هوا، محیط زیست و موضوعات بهداشت عمومی.
https://journals.ametsoc.org/view/journals/apme/45/1/jam2328.1.xml
https://sciencing.com/temperature-inversions-influence-air-pollution-10038430.html
