بررسی سمیت منابع تولید کننده ذرات معلق ریز بر اساس ترکیبات شیمیایی آن‌ها در شهر تهران، ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر طوسی، تهران، ایران

2 گروه مهندسی آب و محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

چکیده

هدف اصلی این پژوهش تعیین میزان سمیت اجزای شیمیایی موجود در ذرات PM2.5 و منابع تولید آن به کمک روش های مبتنی بر آنالیز آماری شامل ضریب همبستگی پیرسون و مدل‌های رگرسیون چندمتغیره خطی در فاصله سال های 2014 تا 2015 در ایستگاه دانشگاه صنعتی شریف می‌باشد. بر اساس آنالیز شیمیایی نمونه‌ها و استفاده از ظرفیت اکسایش ذرات معلق ریز به عنوان شاخصی از سمیت ذرات (ROS)، امکان تعیین سمیت ذرات، ترکیبات شیمیایی آن و منابع تولید فراهم شد. مقدار سمیت بدست آمده در فصول سرد سال، 3-5/1 برابر بیشتر از فصول گرم سال بوده و با توجه به سهم غالب وسایل نقلیه سبک در فصول سرد، احتمال ارتباط بین این منبع و میزان سمیت ذرات تقویت می‌گردد. نتایج آنالیز همبستگی پیرسون نشان داد، اجزای شیمیایی با منشا انسانی آنتیمونی، کادمیم، نیکل و آرسنیک با شاخص سمیت بیشترین مقادیر همبستگی را داشته اند. این نتیجه با آنالیز همبستگی رتبه‌ای اسپیرمن نیز مطابقت دارد. همچنین با بررسی ارتباط بین پارامتر سمیت و سهم مشارکتی منابع، ارتباط بین سهم مشارکتی ماهانه منا بع وسایل نقلیه بنزینی و نفت کوره با هر دو نوع شاخص سمیت تبیین می-گردد. با انجام رگرسیون چند متغیره خطی بین مقادیر سمیت و المان‌های شیمیایی همبسته و همچنین دو منبع همبسته ذکر شده، نحوه برآورد سمیت ذرات معلق ریز مشخص می-گردد.با توجه به نتایج به دست آمده، سهم مشارکت وسایل نقلیه بنزینی در ایجاد سمیت ذرات در دره بررسی به طور میانگین برابر با 83 درصد می‌باشد .

کلیدواژه‌ها


Al Hanai, A. H., Antkiewicz, D. S., Hemming, J. D. C., Shafer, M. M., Lai, A. M., Arhami, M., Hosseini, V. & Schauer, J. J. (2019). Seasonal variations in the oxidative stress and inflammatory potential of PM2.5 in Tehran using an alveolar macrophage model; The role of chemical composition and sources. Environment International 123, 417-427.
Arhami, M., Hosseini, V., Zare Shahne, M., Bigdeli, M., Lai, A. & Schauer, J. J. (2017). Seasonal trends, chemical speciation and source apportionment of fine PM in Tehran. Atmospheric Environment 153, 70-82.
Arhami, M., Shahne, M. Z., Hosseini, V., Roufigar Haghighat, N., Lai, A. M. & Schauer, J. J. (2018). Seasonal trends in the composition and sources of PM2.5 and carbonaceous aerosol in Tehran, Iran. Environmental Pollution, 239, 69-81.
Bayat, R., Ashrafi, K., Shafiepour Motlagh, M., Hassanvand, M. S., Daroudi, R., Fink, G. &Künzli, N. (2019). Health impact and related cost of ambient air pollution in Tehran. Environmental Research, 176, 108547.
Breznan, D., Goegan, P., Chauhan, V., Karthikeyan, S., Kumarathasan, P., Cakmak, S., Nadeau, D., Brook, J. R. &Vincent, R. (2013). Respiratory burst in alveolar macrophages exposed to urban particles is not a predictor of cytotoxicity. Toxicology in Vitro, 27(4), 1287-1297.
Daher, N., Ruprecht, A., Invernizzi, G., De Marco, C., Miller-Schulze, J., Heo, J., M. Shafer, M., R. Shelton, B., J. Schauer, J. &Sioutas, C. (2012). Characterization, sources and redox activity of fine and coarse particulate matter in Milan, Italy. Atmospheric Environment, 49, 130–141.
Daher, N., Ruprecht, A., Invernizzi, G., De Marco, C., Miller-Schulze, J., Heo, J. B., Shafer, M. M., Shelton, B. R., Schauer, J. J. &Sioutas, C. (2012). Characterization, sources and redox activity of fine and coarse particulate matter in Milan, Italy. Atmospheric Environment, 49, 130-141.
Dasgupta, A., Sun, Y. V., König, I. R., Bailey-Wilson, J. E. & Malley, J. D. (2011). Brief review of regression-based and machine learning methods in genetic epidemiology: the Genetic Analysis Workshop 17 experience. Genetic Epidemiology, 35 Suppl 1(Suppl 1), S5-11.
Delfino, R. J., Staimer, N. &Vaziri, N. D. (2011). Air pollution and circulating biomarkers of oxidative stress. Air Quality, Atmosphere & Health, 4(1), 37-52.
Gogikar, P., Tripathy, M. R., Rajagopal, M., Paul, K. K. &Tyagi, B. (2021). PM2.5 estimation using multiple linear regression approach over industrial and non-industrial stations of India. Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing, 12(2), 2975-2991.
Hamad, S. H., Schauer, J. J., Antkiewicz, D. S., Shafer, M. M. & Kadhim, A. K. (2016). ROS production and gene expression in alveolar macrophages exposed to PM(2.5) from Baghdad, Iraq: Seasonal trends and impact of chemical composition. Science of The Total Environment, 543(Pt A), 739-745.
Kim, I., Lee, K., Lee, S. & Kim, S. D. (2019). Characteristics and health effects of PM2.5 emissions from various sources in Gwangju, South Korea. Science of The Total Environment, 133890.
Lawal, A. O. (2017). Air particulate matter induced oxidative stress and inflammation in cardiovascular disease and atherosclerosis: The role of Nrf2 and AhR-mediated pathways. Toxicology Letters, 270, 88-95.
Leong, F. T. L. & Huang, J. L. (2010). Encyclopedia of Research Design. Thousand Oaks, Thousand Oaks, California, SAGE Publications, Inc.
Naddafi, K., Hassanvand, M. S., Yunesian, M., Momeniha, F., Nabizadeh, R., Faridi, S. & Gholampour, A. (2012). Health impact assessment of air pollution in megacity of Tehran, Iran. Iranian Journal of Environmental Health Science and Engineering, 9(1), 28.
Naimabadi, A., Ghadiri, A., Idani, E., Babaei, A. A., Alavi, N., Shirmardi, M., Khodadadi, A., Marzouni, M. B., Ankali, K. A., Rouhizadeh, A. & Goudarzi, G. (2016). Chemical composition of PM10 and its in vitro toxicological impacts on lung cells during the Middle Eastern Dust (MED) storms in Ahvaz, Iran. Environmental Pollution, 211, 316-324.
Nezis, I., Biskos, G., Eleftheriadis, K. & Kalantzi, O.-I. (2019). Particulate matter and health effects in offices - A review. Building and Environment, 156, 62-73.
Pope, C. A., 3rd, Burnett, R. T., Thun, M. J., Calle, E. E., Krewski, D., Ito, K. & Thurston, G. D. (2002). Lung cancer, cardiopulmonary mortality, and long-term exposure to fine particulate air pollution. Jama, 287(9), 1132-1141.
Rezaei, M., Salimi, A., Taghidust, M., Naserzadeh, P., Goudarzi, G., Seydi, E. & Pourahmad, J. (2014). A comparison of toxicity mechanisms of dust storm particles collected in the southwest of Iran on lung and skin using isolated mitochondria. Toxicological & Environmental Chemistry, 96(5), 814-830.
Saffari, A., Daher, N., Shafer, M. M., Schauer, J. J. & Sioutas, C. (2014). Seasonal and spatial variation in dithiothreitol (DTT) activity of quasi-ultrafine particles in the Los Angeles Basin and its association with chemical species. Journal of Environmental Science and Health, Part A, 49(4), 441-451.
Samoli, E., Atkinson, R. W., Analitis, A., Fuller, G. W., Green, D. C., Mudway, I., Anderson, H. R. & Kelly, F. J. (2016). Associations of short-term exposure to traffic-related air pollution with cardiovascular and respiratory hospital admissions in London, UK. Occup Environ Med, 73(5), 300-307.
Shafer, M. M., Hemming, J. D. C., Antkiewicz, D. S. & Schauer, J. J. (2016). Oxidative potential of size-fractionated atmospheric aerosol in urban and rural sites across Europe. Faraday Discussions, 189(0), 381-405.
Shahbazi, H., Hassani, A. & Hosseini, V. (2019). Evaluation of Tehran clean air action plan using emission inventory approach. Urban Climate, 27, 446-456.
Soltani, N., Keshavarzi, B., Sorooshian, A., Moore, F., Dunster, C., Dominguez, A. O., Kelly, F. J., Dhakal, P., Ahmadi, M. R. & Asadi, S. (2018). Oxidative potential (OP) and mineralogy of iron ore particulate matter at the Gol-E-Gohar Mining and Industrial Facility (Iran). Environmental Geochemistry and Health, 40(5), 1785-1802.
Statistics (2022). https://statistics.laerd.com/statistical-guides/pearson-correlation-coefficient-statistical-guide. php.
Tighe, J., McManus, I. C., Dewhurst, N. G., Chis, L. & Mucklow, J. (2010). The standard error of measurement is a more appropriate measure of quality for postgraduate medical assessments than is reliability: an analysis of MRCP(UK) examinations. BMC Medical Education, 10(1), 40.
Torbatian, S., Hoshyaripour, A., Shahbazi, H. & Hosseini, V. (2020). Air pollution trends in Tehran and their anthropogenic drivers. Atmospheric Pollution Research, 11(3), 429-442.
Traboulsi, H., Guerrina, N., Iu, M., Maysinger, D., Ariya, P. & Baglole, J. C. (2017). Inhaled Pollutants: The Molecular Scene behind Respiratory and Systemic Diseases Associated with Ultrafine Particulate Matter. International Journal of Molecular Sciences, 18(2).
Verma, V., Rico-Martinez, R., Kotra, N., King, L., Liu, J., Snell, T. W. & Weber, R. J. (2012). Contribution of water-soluble and insoluble components and their hydrophobic/hydrophilic subfractions to the reactive oxygen species-generating potential of fine ambient aerosols. Environ Sci Technol, 46(20), 11384-11392.
Wang, J., Chen, S., Tian, M., Zheng, X., Gonzales, L., Ohura, T., Mai, B. & Simonich, S. L. M. (2012). Inhalation cancer risk associated with exposure to complex polycyclic aromatic hydrocarbon mixtures in an electronic waste and urban area in South China. Environmental science & technology, 46(17), 9745-9752.
World Bank (2018). Air pollution in Tehran: Health costs, sources and policies.
Zhao, S., Yu, Y., Yin, D., Qin, D., He, J. & Dong, L. (2018). Spatial patterns and temporal variations of six criteria air pollutants during 2015 to 2017 in the city clusters of Sichuan Basin, China. Science of The Total Environment, 624, 540-557.
Zhu, Y., Huang, L., Li, J., Ying, Q., Zhang, H., Liu, X., Liao, H., Li, N., Liu, Z., Mao, Y., Fang, H. & Hu, J. (2018). Sources of particulate matter in China: Insights from source apportionment studies published in 1987–2017. Environment International, 115, 343-357.