نقش پدیده های جوی در آلودگی هوا و غلظت آلاینده ها چیست؟

نقش پدیده های جوی در آلودگی هوا و غلظت آلاینده ها چیست؟

شرایط هواشناسی اثر قابل ملاحظه‌ای در مسئله آلودگی هوا دارند. پارامترهای هواشناسی تأثیرگذار بر مسئله آلودگی هوا را می‌توانیم به دو دسته اولیه و ثانویه تقسیم بندی کنیم. پارامترهای اولیه عبارتند: از جهت و سرعت باد، دما، ارتفاع آمیختگی و پارامترهای ثانویه عبارتند از بارش، رطوبت، تابش و دید. این پارامترها بطور قابل ملاحظه‌ای تابع عرض جغرافیایی، فصل و توپوگرافی هستند. همانطوری که شرایط آب و هوایی بر شدت آلودگی تأثیر می‌گذارد، آلودگی هوا نیز شرایط آب و هوایی را تغییر می‌دهد. مثلا آلودگی هوا سبب کاهش دید، افزایش فراوانی و مدت مه‌های غلیظ (fog) و کاهش تابش ورودی خورشید شود. همچنین بارندگی و رطوبت نسبی در شهرها ممکن است به ترتیب بیشتر و کمتر گردد.

پراکنش و پخش آلاینده ها

در هواشناسی آلودگی هوا کلمه پراکنش (Dispersion) و پخش (Diffusion ) بسیار کاربرد دارند پراکنش به حرکت یا انتقال آلاینده‌ها بطور افقی یا قائم توسط باد اشاره می‌کند. در حالیکه پخش به رقیق شدن آلاینده‌ها اشاره دارد. پراکنش در جهت قائم توسط پایداری جوی کنترل می‌شود، در حالی که پراکنش افقی با جهت باد تعیین می‌شود. Diffuپخش عمدتاً نتیجه‌ای از تلاطم (Turbulence) در جو می‌باشد و بستگی به تغییرپذیری ویژگی های رژیم باد دارد.

باد

باد انتقال و پخش آلاینده‌ها را در جهت افقی و قائم به عهده دارد. غلظت آلاينده‌ها در سطح زمين اساساً به شدت و جهت باد و ميزان افت بستگي دارد. اگر باد بطور مداوم در یک جهت خاص بوزد، آلاینده‌ها در آن جهت انتقال می‌یابند، اما اگر جهت باد متغیر باشد مانند شرایط آرام نزدیک سطح زمین ، آلاینده‌ها در یک سطح گسترده پراکنده می‌گردند. در جایی که چند منبع آلودگی در جهت وزش باد و در یک ردیف قرار بگیرند، آلاینده‌ها در آنجا تجمع پیدا می‌کنند. بهترین محل برای ایجاد صنایع آلوده کننده در اطراف شهرها ، ناحیه پشت به باد آنهاست. مثلا برای تهران که باد غالب غربی است، محل صنایع آلوده کننده بهتر است در شرق باشد. اما حوادث ناشی از آلاینده‌های شدید زمانهایی اتفاق افتاده است که باد غالب حاکم نبوده و شرایط ناپایداری جوی نسبت به حالت طبیعی تفاوت زیادی داشته است و این شرایط الگوهای متفاوت با بادهای غالب را تولید کرده است. بنابراین نتیجه می‌گیریم که تعیین محل منابع آلاینده در جریان سوی باد در شرایط پایدار جوی صدق می‌کند و سرعت باد در سطح زمین به علت وجود شرایط اصطکاکی کاهش می‌یابد و هر چه از سطح زمین بالاتر رویم سرعت باد افزایش می یابد.

باران

بارش باران با دو مکانیزم عمده موجب کاهش موقت برخی از آلاینده های هوا می شود. در ابتدا، باران با ناپایداری جوی و وزش باد همراه است. ناپایداری جوی و اغتشاش در اتمسفر موجب کاهش تمامی آلاینده ها به واسطه فرآیندهای انتقال جرم (جابجایی و نفوذ) می شود. از طرف دیگر عناصر گوناگون گازی، مایع و جامد موجود در اتسفر دارای حلالیت به درجات مختلف در آب بوده، و لذا با بارش باران برخی از آلاینده ها در آب حل شده و از اتمسفر جدا می شوند. علاوه بر ذرات جامد معلق در اتسفر که دارای حلالیت مناسبی در آب هستندآلاینده های گازی دارای درجه حلالیت مختلفی در آب هستند که میزان حلالیت نیز تابعی از دمای محیط است. با کاهش دمای محیط، میزان حلالیت این عناصر در آب باران افزایش می یابد.

رطوبت

رطوبت هوا اصولا به دو صورت رطوبت مطلق هوا و رطوبت نسبی هوا در نظر گرفته می شود. رطوبت مطلق عبارتست از مقدار بخار آبی که در واحد حجم از هوا موجود باشد. مقدار رطوبتی که یک حجم هوا می تواند داشته باشد بستگی به دمای هوا دارد .رطوبت نسبی مقدار رطوبت موجود در یک حجم هوا با دمای مشخص به حداکثر رطوبتی که آن هوا می تواند در همان دما داشته باشد. هوای بدون بخار آب را هوای خشک می‌گویند. این نوع هوا در جو وجود ندارد، حتی در جو روی بیابانها و عرضهای بالا. هوای خشک به علاوه رطوبت را هوای مرطوب می‌گویند. تبخیر که عامل مرطوب ساختن هوای خشک است، از سطح اقیانوسها و آبهای سطحی و تعرق، منبع رطوبت هوا، ایجاد ابرها و بارندگی است. حداکثر بخار آب موجود در جو ۴ – ۳ درصد است.

بخار آب موجود در جو در متعادل نگه داشتن درجه حرارت جو کره زمین نقش عمده‌ای دارد. زیرا بخار آب امواج تشعشعی با طول موج بلند را جذب می‌نماید. پس اگر در جو مقدار بخار آب کم باشد، اختلاف درجه حرارت بسیار زیاد می‌شود. پس بحث در مورد متغیرهای هوای مرطوب از جمله رطوبت نسبی حائز اهمیت است.

دما

به طور طبيعي درلايه تحتاني جو(تروپوسفر) با افزايش ارتفاع، دما بطور آدياباتيك خشك(بي دررو) كاهش مي يابد، يعني هواي سطح زمين كه در مجاورت زيست كره واقع شده گرم تر از سطوح بالاتر است، لذا در چنين شرايطي نوسانات عمودي جو به راحتي مهيا شده و هواي سطح زمين با هواي پاك و پاكيزه سطوح بالايي جابجايي صورت داده و تهويه طبيعي به اين شكل انجام مي گيرد. بنابراین تغيير درجه حرارت هوا با افزايش ارتفاع سبب حركت نسبتاً سريع آلاينده‌ها مي‌گردد.

وارونگی دما

وارونگی دما نقش اساسی در آلودگی هوا دارد چراکه سبب پایداری جو و در نتیجه پایداری در برابر حرکت عمودی آلاینده ها می گردد همچنین انرژی باد را میرا کرده و در نتیجه مانع پراکنش عمودی و افقی آلاینده های می شود. به عبارتی اگر شرايط به گونه اي باشد كه با افزايش ارتفاع دما نيز افزايش يابد، يعني هواي مجاور سطح زمين سردتر از سطوح بالايي باشد، در اين حالت جابجايي عمودي جو متوقف شده و هواي سطح زمين به حالت پايدار مسكوت مي گردد، به چنين حالتي وارونگي دمايي يا اينورژن گفته مي شود، و از آنجاييكه منابع آلاينده هوا به طور دائم آلاينده هاي خود را در داخل لايه سطحي تزريق مي كنند، غلظت آلاينده ها در اين شرايط به شدت افزايش مي يابد. آلودگي هوا زماني به شديدترين حد خود مي رسد كه پديده وارونگي، با ارتفاع كم و براي مدت طولاني تر در هواي شهر باقي بماند. در واقع لايه اينورژن با ارتفاع كم و مدت زمان مديد، حائل پايدار و ساكني ايجاد مي كند كه مانع اختلاط اين سطح با سطوح بالايي شده و با افزايش غلظت آلاينده ها در زير آن، آلودگي هوا تشديد مي شود. وارونگي هوا به معناي تغيير يا انحراف هوا از وضعيت موجود به حالتي ديگر به علت ارتفاع مي باشد كه در بيشتر موارد به وارونگي دمايي مربوط بوده و منجر به تهديد سلامتي انسان ها مي شود. اين پديده همچنين مي تواند باعث جلوگيري از پديده انتقال حرارت جابجايي گردد. وارونگي دمايي بسته به نوع تشكيل و عوامل بوجود آورنده، به چهار دسته تقسيم مي شود: تابشي، توربولانسي، فرونشيني و جبهه اي.