ازون (O3)، آلودگی نامرئی هوای تهران

در روزهای اخیر گفته‌های مسئولان حوزه شهری و محیط زیست کلانشهر تهران حاکی از افزایش غلظت ازون در هوای تهران بوده است. از جمله این اظهار نظرها می‌توان به سخنان مسعود تجریشی معاون محیط زیست انسانی سازمان محیط زیست در سی و هشتمین جلسه کارگروه ملی کاهش آلودگی اشاره کرد: “امسال از اردیبهشت، تعدادی از روزها به دلیل افزایش شاخص آلاینده ازون هوای تهران ناسالم شد.      (ایسنا، ۱۲ تیر ۱۳۹۸)”. اهمیت این آلاینده تا آنجاست که فقط از ابتدای سال ۱۳۹۸تا اکنون بیش از ۱۵ روز غلظت این آلاینده، هوای تهران را برای افراد حساس ناسالم کرده است. ازون تفاوتی مهم با دیگر آلاینده‌های هوا دارد و آن این است که افزایش غلظتش با پدیده‌های مشهود و ملموس، مانند کاهش افق دید همراه نیست و ممکن است در عین حال که یک شهروند آسمان آبی را می‌بیند، تحت تاثیر غلظت بالای آن قرار داشته باشد.

افزایش غلظت این آلاینده در هوای تهران پدیده‌ای جدید نیست ولی با توجه به اهمیت آن و تأثیر مخرب قابل‌توجه این آلاینده در سلامتی شهروندان لازم است با نگاهی دقیق‌تر به منابع تولید، مخاطرات افزایش غلظت و راهکارهای کاهش انتشار و تولید این گاز در هوای تهران پرداخته شود. از ابتدای دهه ۵۰ اهمیت ازون در کیفیت هوای کلانشهر تهران شناخته شده است و بر این اساس مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران از اوایل سال ۱۳۵۲عملیات اندازه‌گیری غلظت ازون در سطح کلانشهر تهران را به‌صورت مداوم آغاز کرده است. وظیفه‌ای که بعدها به شرکت کنترل کیفیت هوای تهران و همزمان مرکز پایش آلودگی هوای استان تهران محول شد. بر اساس پایش اطلاعات برخط پروژه جهانی کیفیت هوا و مقایسه آن با آمارهای ارائه شده از سوی شرکت کنترل کیفیت هوا (فارغ از ایرادات و ابهاماتی که در آمارهای ارائه شده توسط شرکت کنترل کیفیت هوای تهران وجود دارد)، به نظر می رسد در مناطق غربی و جنوب غربی تهران غلظت گاز ازون بیش از سایر مناطق تهران است. در نمودار زیر شاخص آلاینده ازون از تاریخ ۱۰تا ۲۲تیرماه ۱۳۹۸ارائه شده است. این اطلاعات حاکی از آن است که تنها در این ۱۲روز ۷روز صرفا به دلیل ازدیاد غلظت ازون، شرایط ناسالم در هوای تهران برقرار بوده است. همچنین در نمودار دیگر، به عنوان نمونه، شاخص آلودگی ازون در ایستگاه های مختلف کنترل کیفیت هوای تهران در روز ۱۴تیر ۱۳۹۸ارائه شده است. نکته حائز اهمیت آنجاست که در آمار منتشر شده ایستگاه های کنترل کیفیت هوا، شاخص آلاینده ازون برای تعداد کمی از ایستگاه‌ها گزارش شده است و این نکته علامت سوال بزرگی را در مقابل صحت و جامعیت آمار ارائه شده از سوی شرکت کنترل هوای تهران قرار می دهد. 

ازون در لایه های پایین جو چگونه تشکیل می شود؟

گاز ازون (O۳) از ترکیب سه اتم اکسیژن ایجاد می‌شود و یک اکسیدکننده قوی است. گازی تقریبا بی‌رنگ با بویی خاص شبیه بوی هوای تازه هنگام باران است که در دمای معمولی به‌صورت گاز یافت می‌شود. ازون در سطوح بالایی اتمسفر که به ازون خوب هم نامیده می‌شود، جلوی ورود تابش‌های فرابنفش را به لایه‌های پایینی جو می‌گیرد ولی در سطح زمین، گازی آلاینده است که از آن به عنوان ازون بد یاد می‌شود.

ازون در سطح زمین در زمره «آلاینده‌های ثانویه» دسته‌بندی می‌شود. آلاینده‌های ثانویه آلاینده‌هایی است که در اثر برهم‌کنش عوامل محیطی مانند نور خورشید، رطوبت و واکنش‌های فتوشیمیایی، هیدرولیز و اکسیداسیون بر روی آلاینده‌های اولیه تولید می‌شوند و به‌طور کلی منشاء این آلاینده‌ها آلاینده‌های اولیه‌ای هستند که وارد اتمسفر می‌شوند. به‌عبارت‌دیگر این آلاینده به‌طور مستقیم در هوا منتشر نمی‌شود، بلکه توسط واکنش‌های شیمیایی بین اکسیدهای نیتروژن (NOx) و ترکیبات آلی فرار ( (VOCs در حضور نور خورشید ایجاد می‌گردد. ترکیبات آلی فرار موادی با پایه آلی(زیستی) هستند که به سرعت تبخیر می‌شوند. این ترکیبات از منابع مختلفی از جمله اگزوز خودروها، فعالیت های صنعتی و حتی مواد شیمیایی و شوینده در هوا انتشار پیدا می کند. میزان ازون در تابستان و در وسط روز بیش از سایر مواقع است. زمانی تحت تاثیر نور خورشید، ترکیبات آلی فرار انتشار یافته و اکسید‌های نیتروژن واکنش می دهد. «ازون هنگامی تشــکیل می‌شود که آلاینده‌های منتشر شده از خودروها، نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌ها، کارخانه‌های شیمیایی و سایر منابع، تحت تاثیر نور خورشید با اکسیدهای نیتروژن واکنش می‌دهند». 

به‌عبارت‌دیگر در فصول گرم سال که زاویه تابش خورشید عمودی‌تر و شدت تابش آن بیشتر است، در صورت افزایش غلظت آلاینده‌های اولیه مانند اکسیدهای نیتروژن و مواد آلی فرار (که خود جزو آلاینده‌های اولیه هستند)، با نسبت مستقیم، میزان غلظت ازون در هوا نیز افزایش می‌یابد. بررسی تغییرات غلظت این آلاینده در هوای تهران حاکی از آن است که میزان غلظت ازون در ساعات به شدت گرم (۱۱ تا ۱۸) به حداکثر میزان خود می‌رسد. نمودار زیر روند یکساله شاخص ازون در هوای تهران را ارائه می دهد. 

مضرات گاز ازون موجود در سطوح پایین جو

از آنجا که گاز ازون یک اکسیدکننده بسیار قوی و آلاینده‌ای بسیار خطرناک است حد استاندارد آن ۰.۱۲۵ قسمت در میلیون (ppm) از حجم هوا است و اگر متوسط غلظت این آلاینده در ساعت کمتر از این مقدار باشد به لحاظ این آلاینده هوا سالم است و مقادیر بیشتر آن، به میزان غلظت، هوا را در شرایط ناسالم برای گروه‌های حساس، ناسالم بسیار ناسالم و خطرناک قرار می‌دهد. به ویژه در روزهای گرم و آفتابی که به‌طور معمول ازون به حد ناسالم می‌رسد حتی میزان نسبتاً پایین ازون می‌تواند باعث بروز عوارضی بر سلامتی انسان به ویژه مبتلایان به بیماری‌های ریوی، کودکان، سالمندان و افرادی که در خارج از منزل فعال هستند، شود. در مواجهه با این گاز کودکان در معرض بیشترین خطر هستند زیرا ریه‌های آن‌ها هنوز در حال رشد و احتمال بروز آسم در کودکان بیشتر از بزرگ‌سالان است. مهمترین تاثیرات شناخته شده ازون بر سلامت انسان عبارت است از ایجاد اشک و سوزش در مجراهای تنفسی فوقانی (در غلظت ۰.۱ ppm غلظتی که به وفور مشاهده شده است)، ورم غشاء مخاط بینی، سرفه، سردرد، گاهی تهوع و عق زدن در موارد مستعد، منجر به تشدید آسم می‌شود (در غلظت ۱ تا ۲ ppm مشمول غلظت شرایط ناسالم برای همه افراد که کمتر اتفاق می‌افتد)، افزایش پیش‌رونده تنگی نفس، اسپاسم برونشیتی، درد قفسه سینه (در غلظت ۲ تا ۵ ppm که غلظتی نادر است) و  حتی مرگ (در غلظت‌های بالاتر از ۵ ppm).

راهکارهای جلوگیری از افزایش غلظت ازون

مهمترین راهکارهای جلوگیری از افزایش غلظت این آلاینده را باید در کاهش مؤثر تولید آلاینده‌های پیش‌ساز آن جستجو کرد. کاهش انتشار اکسیدهای نیتروژن به‌وسیله استفاده از کاتالیست‌ها و فیلترهای جاذب مخصوصاً در خودروهای دیزلی، توسعه استفاده از موتورسیکلت‌های برقی، افزایش کنترل بر گازهای خروجی صنایع و نیروگاه‌ها، کاهش مؤثر انتشار مواد آلی فرار (مانند جلوگیری از سیم و لاستیک سوزی در مناطق جنوبی تهران که برای استحصال مس از سیم‌های مستعمل انجام می‌شود که علاوه بر انتشار پیش سازهای تولید ازون، مواد سمی بسیار خطرناکی همچون دی‌اکسیدها و فوران‌ها در بخش وسیعی از جنوب پایتخت منتشر می‌کند که خود مخاطره‌ای جدی در کیفیت و سلامت هوای این کلانشهر است) از جمله مهم‌ترین اقدامات کنترل افزایش غلظت ازون در هوای تهران است.