معرفی چرخه و اجزا مديريت كيفيت هوا

۱- تعريف چرخه مديريت كيفيت هوا
طبق تعريف آژانس حفاظت محيط زيست آمريكا (EPA)، مديريت كيفيت هوا در برگيرنده كليه سياست ها، اهداف، فعاليت ها و قوانيني است كه يك مرجع قانوني نظير سازمان هاي حفاظت محيط زيست ملي با هدف حفظ سلامت انسان و جلوگيري از آسيب محيط زيست در برابر اثرات مخرب آلودگي هوا اتخاذ مي كند. فرآيند مديريت كيفيت هوا بصورت يك چرخه فعال (Dynamic) داراي اجزا مرتبط به يكديگر بصورت شكل (۱) قابل ارائه و نمايش است. اين چرخه بايد بصورت مداوم مورد ارزيابي و بازبيني قرار گيرد تا با توجه به اهداف و استراتژي هاي مختلف تدوين شده توسط مرجع قانوني در هر كشور و نيز ارتقا دانش در حوزه آلودگي هاي هوا و سلامت انسان بيشترين اثر بخشي در هر جامعه و كشوري داشته باشد. همه اجزا اين چرخه در تحقيقات علمي مورد مطالعه و تحليل قرار مي گيرند تا داده هاي مورد نياز مديران كيفيت هوا را در حوزه هاي انتشار آلاينده هاي هوا، نحوه انتقال، پخش و پراكنش اين آلايندها در جو و نيز تبديل آلاينده هاي اوليه (Primary Pollutants) به آلاينده هاي ثانويه (Secondary Pollutants) در نتيجه واكنش هاي شيميايي در جو و اثرات اين آلاينده ها بر سلامت انسان و محيط زيست فراهم گردد.

 

شكل(۱)- اجزا موثر در چرخه مديريت كيفيت هوا

۲- اجزا چرخه مديريت كيفيت هوا

۲-۱- برآورد و تخمين انتشار آلاينده هاي هوا از منابع مختلف
اولين جز در چرخه مديريت كيفيت هوا، برآورد و تخمين انتشار آلاينده هاي هوا است. هدف از تخمين انتشار بسيار مهم و حياتي مي باشد. تخمين انتشار با هدف تهيه داده هاي مورد نياز مدل سازي پخش و پراكنش آلاينده هاي هوا، استفاده در سيستم هاي تجارت نشر و يا اخذ ماليات بر نشر مطرح مي باشد. روش هاي تئوري و تجربي متنوعي براي محاسبه و تخمين انتشار آلاينده هاي هوا توسعه داده شده اند (شكل ۲). در روش هاي تئوري تخمين انتشار از بسته هاي نرم افزاري و نيز مستندات فني مبتني بر فاكتور هاي انتشار آلاينده هاي هوا استفاده مي شود. در اين روش، محاسبه و تخمين ميزان انتشار آلاينده هاي هوا با توجه به هندسه منبع انتشار مشتمل بر منابع نقطه اي، خطي و سطحي و نيز نوع منابع صنعتي مشتمل بر منابع احتراقي نظير نيروگاه ها و پالايشگاه ها و فرآيندي (غير احتراقي) نظير صنايع توليد مواد معدني و مواد غذايي متفاوت خواهد بود. در روش هاي تجربي از فناوري هاي مختلف اندازه گيري آلاينده هاي هوا مبتني بر آنالايزرها و سنسورها در قالب سيستم هاي پايش مداوم و يا سيستم هاي قابل حمل پايش آلاينده هاي هوا در محصولات احتراق و فرآيند هاي توليدي صنايع استفاده مي شود. از نظر هزينه هاي تخمين انتشار، روش هاي تئوري بسيار ازران تر از روش هاي تجربي مي باشند ليكن داده هاي انتشار برآورد شده توسط اين روش ها داراي صحت به مراتب كمتري نسبت به روش هاي تجربي مي باشند.

 

شكل (۲)- تقسيم بندي روش هاي مختلف تجربي و تئوري جهت تخمين انتشار مطابق مستندات AP-42

۲-۲- مدل سازي پخش و پراكنش آلاينده هاي هوا
دومين جز چرخه مديريت كيفيت هوا، مدل سازي پخش و پراكنش آلاينده هاي هوا مي باشد. آلاينده هاي هوا پس از خروج از منابع مختلف در نتيجه اثر فاكتورهاي هواشناسي جو (كه تعيين كننده پايداري، ناپايداري و خنثي بودن جوي و ضريب تهويه جوي هستند) و فاكتورهاي توپوگرافي محل استقرار منابع انتشار در جو پخش و پراكنش مي يابند. مدل سازي پخش و پراكنش آلاينده هاي هوا ابزاري ارزان قيمت به منظور برآورد غلظت آلاينده ها در جو مي باشند. مهمترين هدف مدل سازي پخش و پراكنش تخمين غلظت مواجه انسان و محيط زيست اطراف منابع انتشار با آلاينده هاي هوا در جو مي باشد (شكل ۳). مدل سازي پخش و پراكنش آلاينده هاي هوا با استفاده از مدل هاي مختلف آلودگي هوا مشتمل بر مدل هاي اويلرين، گوسين و لاگرانژين قابل انجام است. در حال حاضر از مدل هاي همبست شده مدل هاي هواشناسي با مدل هاي آلودگي هوا  جهت تخمين غلظت آلاينده هاي هوا در جو استفاده مي شود. از ديگر اهداف مدل سازي پخش و پراكنش آلاينده هاي هوا، تهيه گزارشات ارزيابي اثرات زيست محيطي (Environmental Impact Assessment) صنايع مختلف قبل از احداث و نيز تعيين سهم هر منبع انتشار از كل غلظت آلاينده هاي هوا در هر منطقه اطراف آن منبع انتشار مي باشد.

 

شكل (۳)- اجزا اصلي مدل سازي پخش و پراكنش آلاينده هاي هوا

 

۲-۳- پايش و اندازه گيري آلاينده هاي هوا در هواي آزاد
سومين جز چرخه مديريت كيفيت هوا، پايش و اندازه گيري آلاينده هاي هوا در هواي آزاد است. سيستم هاي پايش هواي محيط به دليل نياز به حد تشخيص پايين در حد ppbv از فناوري پيشرفته تري نسبت به سيستم پايش محصولات احتراق و فرآيند برخوردار هستند به همين دليل قيمت ايستگاه هاي سنجش هواي محيط چهار تا پنج برابر سيستم هاي پايش دود و فرآيند است. فناوري مورد استفاده در سيستم هاي پايش محيطي مشتمل بر روش هاي فلورسانس ماورا بنفش(UV-Fluorescence) و كمولومينسانس (Chemiluminescence) مي باشد. امروزه استفاده از روش هاي سنجش از راه دور (Remote Sensing) و داده هاي ماهوره اي به منظور اندازه گيري غلظت هاي آلاينده هاي مبنا در هواي محيط بسيار در حال گسترش است. فناوري هاي جديد فناوري اطلاعات نظير سيستم هاي پايش كيفيت هوا مبتني بر رايانش ابري (Cloud Computing Based Air Quality Monitoring ) نيز در حال پيشرفت مي باشند (شكل ۴). از مهمترين اهداف پايش و اندازه گيري آلاينده هاي هوا در هواي آزاد تعيين شاخص AQI در هر مركز جمعيتي نظير شهر ها مي باشد كه با توجه به اين شاخص مراجع قانوني اقدام به اعمال محدوديت هايي براي فعاليت واحد هاي صنعتي و نياز تردد خودرو ها در مواقع وضعيت بحراني آلودگي هوا در شهر ها مي نمايند. از ديگر كاربرد هاي پايش و اندازه گيري آلاينده هاي هوا در هواي آزاد مي توان به تعيين سهم آلودگي منابع مختلف انتشار آلاينده هاي هوا با كمك مدل سازي پخش و پراكنش آلاينده هاي هوا اشاره كرد.

شكل (۴)- فناوري سيستم پايش كيفيت هوا مبتني بر رايانش ابري

۲-۴- ارزيابي و مديريت ريسك آلاينده هاي هوا بر سلامت انسان
ارزيابي و مديريت ريسك آلاينده هاي هوا چهارمين جز چرخه مديريت كيفيت هوا است. هدف از ارزيابي و مديريت ريسك آلاينده هاي هوا بر سلامت انسان تعيين خسارت يا خسارات مواجه انسان با آلاينده هاي هوا پخش و پراكنش يافته از يك منبع مشخص انتشار در هواي محيط و بررسي روش هاي كنترل انتشار متناسب با هزينه خسارت وارده بر سلامت انسان است. اصل هزينه-فايده كنترل انتشار از هر منبع با توجه به اجراي اين ارزيابي قابل استفاده خواهد بود. همچنين تخمين هزينه هاي اجتماعي (Social cost) توليد يك محصول كه مجموع هزينه هاي خارجي توليد (External Cost) و هزينه هاي اختصاصي توليد (Private Cost) مي باشد از ديگر كاربرد هاي ارزيابي و مديريت ريسك آلاينده هاي هوا بر سلامت انسان است. به منظور ارزيابي و مديريت ريسك آلاينده هاي هوا بر سلامت انسان چهار مرحله براي هر آلاينده هوا بايد پياده سازي و اجرايي شود. اين چهار مرحله مشتمل بر موارد زير است (شكل ۵):
– شناسايي ريسك آلاينده هوا (Hazard Identification)
– ارزيابي مواجه انسان با آلاينده هوا (Exposure Assessment)
– تعيين رابطه ايجاد يك عارضه مشخص در هنگام مواجه با آلاينده هوا (Dose-Response Assessment)
– برآورد ميزان ريسك مواجه با آلاينده هوا و مديريت ريسك جهت كاهش اثر آن (Risk Management)

شكل (۵)- مراحل مختلف ارزيابي و مديريت ريسك آلاينده هاي هوا بر سلامت انسان

۲-۵- تصميم گيري، سياست گذاري و تعيين اهداف كنترل انتشار بر اساس تحليل فني- اقتصادي
تصميم گيري، سياست گذاري و تعيين اهداف كنترل انتشار آلاينده هاي هوا بر اساس تحليل فني- اقتصادي به عنوان پنجمين جز چرخه مديريت كيفيت هوا است كه با استفاده از نتايج ارزيابي و مديريت ريسك آلاينده هاي هوا بر سلامت انسان قابل پياده سازي است. اتخاذ سياست ها و تصويب قوانيني نظير تعيين حدود نشر مجاز آلاينده هاي هوا در منابع مختلف، تعيين استاندارد هاي هواي پاك بر اساس اصل خسارت صفر، قوانين ماليات بر نشر، قوانين تجارت نشر بر اساس تعيين سقف انتشار بر هر منبع انتشار آلاينده هاي هوا و تجارت انتشار مابين صنايع مختلف در اين بخش توسط مراجع قانوني قابل بررسي است (شكل ۶). بطور كلي تصويب قوانين موثر، موتور محركه كنترل انتشار و استفاده از فناوري هاي مختلف جهت كاهش انتشار در صنايع و منابع مختلف انتشار آلاينده هاي هوا است.

شكل (۶)- چرخه تصميم گيري، سياست گذاري و تعيين اهداف كنترل انتشار

۲-۶- كنترل و كاهش انتشار آلاينده هاي هوا
كنترل انتشار آلاينده هاي هوا ششمين جز چرخه مديريت كيفيت هوا است. با توجه به اصل هزينه- فايده (شكل ۷)، به منظور كنترل انتشار مي توان از فناوري هاي مختلف با توجه به نوع آلاينده هاي هوا استفاده نمود. در واحد هاي احتراقي روش هاي كنترلي به روش هاي قبل از احتراق (Pre-Combustion)، بعد از احتراق (Post-Combustion) و حين احتراق (In-Combustion) تقسيم بندي مي شوند. استراتژي هاي مختلفي به ترتيب زمان مورد استفاده مشتمل بر استراتژي كنترل انتشار يك آلاينده مشخص (Single-Component Control)، استراتژي كنترل انتشار چند آلاينده (Multi-Component Control) و استراتژي كنترل انتشار مبتني بر خسارت وارد بر سلامت انسان (Risk-Based Control) جهت كنترل انتشار آلاينده هاي هوا در كشورهاي مختلف جهان دهه هاي اخير مورد استفاده قرار گرفته اند. كه با توجه سياست ها و قوانين اتخاذ شده در جز پنجم چرخه مديريت كيفيت هوا، صرفه اقتصادي جهت نصب و راه اندازي يك فناوري به منظور كاهش انتشار آلاينده هاي هوا از هر منبع انتشار قابل بررسي و ارزيابي است.

شكل (۷)- اصل هزينه- فايده كنترل انتشار

 

 

“استفاده از مقالات با ذکر منبع بلامانع است”

:References

https://www.epa.gov/air-quality-management-process/air-quality-management process-cycle-

https://www.epa.gov/air-emissions-factors-and-quantification/ap-42-compilation-air emissions-factors-

https://www.epa.gov/air-quality-management-process/managing-air-quality-air-quality-modeling-

https://www.epa.gov/air-quality-management-process/managing-air-quality-ambient-air-monitoring-

Kofi Asante-Duah, Public Health Risk Assessment for Human Exposure to Chemicals, Springer, 2017-

http://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0010/119674/E67902.pdf-

https://authors.library.caltech.edu/25069/11/AirPollution88-Ch9.pdf-

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *