بررسی رفتار دی‌اکسید نیتروژن در شهرستان مشهد و ارتباط آن با پارامترهای هواشناسی

توسعه شهرنشینی و آلودگی هوای شهری از مهم‌ترین موضوعاتی است که امروزه در ارتباط با اقلیم مطرح است. گسترش شهرنشینی و توسعه شهرها، افزایش جمعیت، توسعه فعالیت‌های صنعتی و مصرف بی‌رویه سوخت‌های فسیلی به شدت آلودگی هوا را افزایش داده و میزان آن را بیش از ظرفیت محیط کرده است. در کشور ما، انتشار آلاینده های هوا در برخی از کلان شهرها به میزان خطرناکی رسیده است، مشهد در برخی روزهای سال از آلوده ترین شهرهای کشور به شمار می رود. دی اکسید نیتروژن یکی از شاخص های آلودگی هوا است. در این مطالعه از داده های دی اکسید نیتروژن سنجنده omi و پارامترهای هواشناسی مانند باد،‌ دمای سطحی و دید افقی برای بازه زمانی 2004 تا می 2016 جهت بررسی آلودگی هوای ناشی از دی اکسید نیتروژن شهر مشهد استفاده شده است. نتایج نشان می دهند بیشترین (کمترین) مقدار دی اکسید نیتروژن در فصل های سرد (گرم) سال اتفاق می افتد. به طوری که بیشترین مقدار دی اکسید نیتروژن در ماه ژانویه برابر 15^10×5.56 مولکول بر سانتی متر مربع و کمترین مقدار آن در ماه سپتامبر برابر 15^10×4.18 مولکول بر سانتی متر مربع می باشد. انحراف معیار دی اکسید نیتروژن نیز نشان می دهد که بیشترین تغییرات در فصل های سرد سال رخ می دهد. همچنین نتایج نشان دادند باد غالب در شهر مشهد از سمت جنوب می باشد و اغلب بادهای این شهر سرعت کم دارند. ضریب همبستگی دی اکسید نیتروژن با باد و دمای سطحی به ترتیب برابر 0.36 و 0.57 است که اهمیت بیشتر دما در تغییرات دی اکسید نیتروژن شهر مشهد را نشان می دهد. همچنین ضریب همبستگی دی اکسید نیتروژن با دید افقی برابر 0.15 است که نشان می دهد با افزایش آلودگی هوای ناشی از دی اکسید نیتروژن دید افقی کاهش می یابد. با استفاده از آنالیز طیفی کمترین مربعات دوره های تناوب شش و دوازده ماهه مشاهده شد که از نظر آماری نیز معنی دار شناخته شدند. پس از حذف مولفه های معنی دار از سری زمانی میانگین ماهانه دی اکسید نیتروژن‌، روند محاسبه شد. مقدار روند دی اکسید نیتروژن در هر سال برای شهر مشهد 2.41 × 13^10 مولکول بر سانتی متر مربع بدست آمد.

Investigation of nitrogen dioxide behavior in Mashhad and its relationship with Meteorological Parameters

Urban development and air pollution are among the most important issues related to climate. The expansion of urbanization and urban development, population growth, industrial development and excessive use of fossil fuels significantly increased air pollution and it is more than the capacity of the environment. In our country, the emissions of air pollutants in some metropolitan areas have reached a dangerous level, Mashhad is considered to be the most polluted cities of the country in some days of the year. Nitrogen dioxide is one of the indicators of air pollution. In this study, the OMI data and atmospheric parameters such as wind, surface temperature, and horizontal visibility data for the period from 2004 to May 2016 were used to investigate the air pollution in Mashhad. The results show that the maximum (minimum) nitrogen dioxide levels occur in the cold (hot) season. The highest amount of nitrogen dioxide in January is equal to 5.56 × 1015 molec/cm2 and its lowest value in September is 4.18 × 1015 molec/cm2. Standard deviation of nitrogen dioxide also indicates that the greatest changes occur in cold seasons. Also, the results showed that the dominant wind in the city of Mashhad is from the south, and most of the winds are slow. Correlation coefficient of nitrogen dioxide with wind and surface temperature is 0.36 and 0.57, respectively, which shows the higher importance of temperature in nitrogen dioxide changes in Mashhad city. The correlation coefficient of nitrogen dioxide with horizontal visibility is 0.15, which indicates that with increasing nitrogen dioxide contamination, horizontal visibility decreases. Spectral analysis of least squares of the six and twelvemonth periods of rotation was observed, they were also statistically significant. After eliminating the significant components of the time series of the average monthly nitrogen dioxide, the trend was calculated. The amount of nitrogen dioxide in each year for Mashhad was 2.41×1013 molec/cm2.