در سال‌های اخیر غلظت آلاینده ازن در روزهای گرم سال اهمیت بسیاری پیدا کرده؛ چراکه وضعیت این آلاینده در شهر تهران سال‌به‌سال وخیم‌تر می‌شود؛ به‌نحوی‌که تعداد روزهای نامطلوب از لحاظ این آلاینده از یک روز در سال 1395 به 47 روز در سال 1401 افزایش یافته است. در سال جاری و تا نیمه مردادماه نیز شهر تهران 17 روز کیفیت هوای نامطلوب داشته که عامل آن ازن بوده؛ در حالی که در همان سال تعداد روزهای نامطلوب شهر تهران از منظر کیفیت هوا برابر 170 روز بوده و این یعنی بیش از 27 درصد روزهای آلوده تهران در سال 1401 به دلیل افزایش آلاینده ازن اتفاق افتاده است. به این ترتیب، قاعدتاً می‌بایست توجه ویژه‌ای به کنترل و کاهش آن صورت گیرد، اما جای تاسف اینجاست که با وجود گذشت 5 سال از تصویب و ابلاغ قانون هوای پاک توسط مجلس و ارائه راهکارهایی برای کاهش آلاینده‌های هوا در آن، هر سال شهرهای جدیدی درگیر این معضل محیط‌زیستی می‌شوند؛ تا آنجا که به گزارش مرکز پژوهش‌های مجلس از بین 56 ماده موجود در قانون هوای پاک و آیین‌نامه فنی آن، تاکنون 22 ماده به صورت ضعیف و 17 ماده به صورت متوسط اجرا شده‌اند و بیشترین وزن از لحاظ کیفیت اجرا مربوط به اجرای ضعیف بوده است.

به گزارش ترابران، تهرانی‌‌‌‌ها در نخستین ماه گرم سال 1402 در مجموع 19 روز هوای آلوده تنفس کردند که آلاینده اصلی در 9 روز، گاز ازن و آلاینده 10 روز دیگر ذرات معلق بوده است. هرچند به‌طورمعمول هوای آلوده به ذرات معلق به واسطه انعکاس ظاهری در آسمان بیشتر مورد توجه عموم مردم قرار می‌گیرد، اما عواقب تنفس در هوای آلوده به ازن کمتر از ذرات معلق موسوم به «PM» نیست.

با توجه به ارتباط تنگاتنگ آلاینده‌‌‌‌های انسان‌‌‌‌ساخت خروجی از اگزوز خودروها با تولید آلاینده ثانویه «ازن»، تهرانی‌‌‌‌ها تابستان امسال فقط از بابت گرمای هوا در معرض این نوع از آلودگی قرار نگرفتند، بلکه به واسطه انتشار ذرات معلق با منشأ طبیعی یا انسان‌‌‌‌ساخت نیز با تشدید انتشار گاز ازن مواجه شدند.

نمودار 1 روند تغییرات تعداد روزهای آلوده از لحاظ آلاینده ازن به همراه اکسیدهای نیتروژن را در شهر تهران از سال 1387 تا سال 1401 نمایش می‌دهد. با مشاهده این نمودار مشخص می‌شود که از سال 1395 غلظت آلاینده ازن رو به افزایش بوده به‌گونه‌ای که تعداد روزهای نامطلوب از لحاظ این آلاینده از سال 1397 تا 1401 از صفر تا 47 روز افزایش پیدا کرده است. همچنین تعداد روزهای آلوده از لحاظ آلاینده اکسیدهای نیتروژن با آلاینده ازن رفتار معکوس دارد. نمودار 2 نیز میانگین غلظت سالیانه این آلاینده را در طی سال‌های اخیر نمایش می‌دهد. براساس این نمودار غلظت میانگین آلاینده ازن از سال 1395 تا 1401 از حدود 18 ppb به حدود 21 ppb افزایش پیدا کرده است.

عوامل اثرگذار بر آلاینده ازن

ازن را شاید بیشتر مردم به‌عنوان گاز ضامن حیات در کره زمین بشناسند و اطلاع ندارند که غلظت بالای آن می‌تواند سلامت آنها را به مخاطره بیندازد. اما واقعیت این است که ازن موجود در جو شامل دو دسته «ازن خوب» و «ازن بد» است. مقصود از ازن خوب همان لایه ازن است که زمین را در آغوش گرفته و با جذب ۹۵ تا ۹۹‌‌‌درصد از پرتو فرابنفش خورشید، زندگی را روی این کره خاکی ممکن کرده است؛ این در حالی است که اگر غلظت همین گاز در لایه‌‌‌‌های پایینی جو افزایش پیدا کند، کارکرد مثبت خود را از دست می‌دهد و به یک آلاینده تبدیل می‌شود که عوارض آن برای سلامتی همپای عوارضی است که دیگر آلاینده‌‌‌‌های گازی و ذرات معلق ایجاد می‌کند.

آلاینده ازن از منابع منتشر نمی‌شود، بلکه از برهم‌کنش شیمیایی آلاینده‌های دیگر با گازهای موجود در اتمسفر در جو تولید می‌شود؛ بنابراین پارامترهای مختلفی بر میزان غلظت این آلاینده تأثیرگذار است که به بررسی این موارد پرداخته خواهد شد.

1- آلاینده‌های پیش‌ساز: به‌طور کلی دو آلاینده ترکیبات آلی فرار (VOCs) و اکسیدهای نیتروژن (NOx) در تعیین غلظت آلاینده ازن بیشترین تاثیر را دارند. با افزایش انتشار ترکیبات آلی فرار، غلظت ازن نیز افزایش می‌یابد و حضور این گاز به‌نوعی در تشکیل ازن کمک‌کننده است. هرچند آلاینده اکسیدهای نیتروژن پیش‌ساز تولید ازن هستند؛ اما نسبت دی‌اکسید نیتروژن به اکسید نیتروژن (NO2 /NO) در این خصوص بسیار تعیین‌کننده است و هرچه این نسبت عدد بالاتری باشد غلظت آلاینده ازن نیز افزایش می‌یابد.

2- میزان تابش خورشید: واکنش‌های اثرگذار بر تولید آلاینده ازن در جو، گرماگیر هستند و نیازمند انرژی بیرونی هستند. این انرژی از طریق فوتون‌های تابش شده از خورشید تامین می‌شود و هرچه سطح انرژی این فوتون‌ها بالاتر باشد، می‌توان انتظار تولید ازن بیشتری را نیز داشت. در نتیجه در روزهای گرم‌تر با تابش نور خورشید بیشتر معمولاً غلظت ازن نیز در حالت بیشینه قرار دارد. به این ترتیب، گرم‌ترین روزهای سال در تابستان و اواخر بهار بستر مناسبی برای تولید ازن است. روند تشکیل ازن در اتمسفر نیز در گرم‌ترین ساعات روز تشدید می‌شود.

3- جریان هوا: سکون هوا و کاهش لایه مرزی منجر به کاهش حجم هوای حاکم بر شهر و در نتیجه افزایش غلظت آلاینده‌های هوا می‌شود و این اصل در مورد تمامی آلاینده‌ها صدق می‌کند.

4- رطوبت و بارش باران: به‌طور کلی رطوبت هوا و بارش باران منجر به کاهش غلظت آلاینده‌های هوا می‌شوند و اصطلاحاً عمل شست‌وشوی آلاینده‌ها، از غلظت آنها در جو می‌کاهد.

5- توزیع مکانی و زمانی آلاینده‌های پیش‌ساز: همان‌گونه که پیش‌تر گفته شد غلظت آلاینده‌های پیش‌ساز ازن بر میزان تولید ازن اثرگذارند. در کنار این، نسبت غلظت این آلاینده‌های پیش‌ساز به یکدیگر نیز در نحوه برهم‌کنش شیمیایی در حال انجام در جو اثرگذار است. از لحاظ مکانی در محدوده بزرگراه‌ها و مناطق پرتردد شاهد غلظت کمی از ازن هستیم، چراکه در این مناطق هرچند میزان NOx بالاست، اما نسبت NO به NO2 نیز بالا است، اما هرچه از منابع انتشار اصلی آلاینده‌ها، یعنی منابع متحرک فاصله گرفته و به مناطق مسکونی و فضاهای سبز نزدیک می‌شویم با کاهش نسبت NO به NO2 غلظت ازن نیز افزایش می‌یابد. پس معمولاً انتظار می‌رود که غلظت ازن در مناطق شهری در بخش‌هایی که فاصله بیشتری با محل تردد وسایل نقلیه دارند مقدار بیشینه باشد.

از طرف دیگر، زمان انتشار آلاینده‌های پیش‌ساز نیز اهمیت دارد، در روزهای عادی که اوج ترافیک در ساعات اولیه صبح اتفاق می‌افتد با توجه به پایین بودن میزان تابش خورشید در این ساعات، غلظت ازن از حدی بالاتر نمی‌رود، اما در روزهای تعطیل که اوج تردد پس از ساعات اولیه صبح است با توجه به اینکه این موضوع همزمان با ساعات اوج تابش نور خورشید است و همچنین انتشار اکسیدهای نیتروژن نیز در کمترین میزان خود قرار دارد، غلظت ازن بیشتر می‌شود که به این پدیده «اثر آخر هفته» می‌گویند؛ بنابراین برخلاف سایر آلاینده‌ها، ازن در روزهای تعطیل غلظت بالاتری دارد.

در عین حال، آلاینده ازن بسیار ناپایدار بوده و طی تنها چند ساعت انجام واکنش شیمیایی به گازهای دیگر تبدیل می‌شود. بنابراین ازن همان‌گونه که به وجود آمد، به‌خودی‌خود نیز از بین می‌رود، اما در طی ساعاتی که غلظتش از حدی بالاتر است آثار منفی خود بر سلامت انسان می‌گذارد.

همه راه‌های نرفته

البته راهکارهایی برای مهار ازن در فصل گرم سال وجود دارد، اما همچون خیلی از موارد دیگر از جمله اجرای آیین‌نامه هوای پاک مورد غفلت قرار گرفته است؛ حالا یا به دلیل کمبود منابع مالی یا در اولویت نبودن مسئله آلودگی هوا، عدم وجود نظارت کافی و موثر، ناهماهنگی بین دستگاه‌های مجری و عملکرد جزیره‌ای، تفسیر شخصی از متون قانون و…

به هر حال، با توجه منابع اصلی انتشار دو آلاینده پیش‌ساز ازن، می‌توان راهکارهای کاهش این آلاینده را چنین خلاصه کرد:

1- منابع متحرک: همان‌گونه که توضیح داده شد مهم‌ترین عامل انتشار آلاینده‌های VOCs و NOx منابع متحرک هستند. سال‌به‌سال به تعداد وسایل نقلیه در حال تردد افزوده شده و از طرفی میانگین سنی وسایل نقلیه نیز افزایش می‌یابد که منجر به افزایش آلایندگی ناوگان می‌شود. این اتفاق عمدتاً به دلیل توقف روند اسقاط وسایل نقلیه فرسوده رخ می‌دهد، در حالی که اگر به‌ازای ورود هر وسیله نقلیه جدید، یک وسیله نقلیه فرسوده از چرخه ناوگان حمل‌ونقل حذف شود، هم از افزایش وسعت ناوگان جلوگیری خواهد شد و هم ضرایب انتشار میانگین ناوگان بهبود می‌یابد.

عامل دیگری که به کاهش انتشار آلاینده‌ها از وسایل نقلیه کمک می‌کند، نظارت کارآمد بر وسایل نقلیه در حال تردد است که اغلب از طریق معاینه فنی انجام می‌شود، اما در حال حاضر چالش‌های عدیده‌ای در این حوزه در کشور وجود دارد که باعث عدم کارایی موثر آن در بهبود کیفیت هوا می‌شود.

مدیریت ترددها و ترافیک نیز سومین عامل مهم تعیین‌کننده در میزان انتشار آلاینده‌ها از وسایل نقلیه است. بهبود و توسعه سامانه حمل‌ونقل عمومی، توسعه حمل‌ونقل پاک و غیرموتوری، کاهش تقاضای سفرهای درون‌شهری، بهینه‌سازی آمدوشد و کاهش زمان سفرها، ایجاد محدودیت‌ها و ممنوعیت‌های ترافیکی و… در این دسته از عوامل قرار می‌گیرند که به بخش عمده‌ای از آنها توجه کافی صورت نمی‌گیرد.

در کنار آلاینده‌های منتشره از اگزوز، آلاینده  VOCsدر روزهای گرم از باک وسایل نقلیه نیز به‌صورت تبخیری به جو منتشر می‌شود که برای جلوگیری از این پدیده نیز می‌توان استانداردهای سخت‌گیرانه‌ای را در خصوص سیستم سوخت‌رسانی خودروها و موتورسیکلت‌ها برای کنترل بخار سوخت الزامی کرد.

2- نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌ها و صنایع: براساس سیاهه انتشار آلایندگی در شهر تهران چیزی در حدود 50 درصد از کل انتشار اکسیدهای نیتروژن سهم این منابع است؛ اما این منابع در انتشار ترکیبات آلی فرار سهم چشمگیری ندارند. عمده شاخص تعیین‌کننده در میزان آلاینده این منابع کیفیت سوخت آنهاست. طبیعتاً استفاده از سوخت گاز منجر به کاهش انتشار آلاینده ذرات معلق و اکسیدهای گوگرد شده و از طرفی انتشار آلاینده دی‌اکسید نیتروژن را افزایش می‌دهد.

در کنار بحث کیفیت سوخت، نوع سیستم‌های احتراقی و بازدهی آنها، بررسی کمّی و کیفی تجهیزات کنترل‌کننده آلاینده واحدها و میزان کارکرد واحدها در تعیین میزان آلایندگی آنها موثر است. تصمیم‌گیری در خصوص نحوه سیاست‌گذاری بر این منابع با تمرکز بر آلاینده ازن – بسته به مکان و زمان – ممکن است متفاوت باشد؛ چراکه پیش‌تر گفته شد تأثیر NOx بر کاهش یا افزایش تولید ازن می‌تواند متفاوت باشد. اما به‌طور کلی بهتر است در شهرهایی که این منابع سهم بالایی در انتشارNOx  دارند، از راهکارهایی مانند نصب تجهیزات deNOx یا سیستم‌های مخصوص کاهشNOx  استفاده شود.

3- جایگاه‌های سوخت: عامل دوم انتشار ترکیبات آلی فرار، جایگاه‌های سوخت هستند که صرفاً آلاینده VOCs را منتشر می‌کنند. کاهش انتشار این آلاینده منجر به کاهش ازن می‌شود؛ بنابراین اجرای اقداماتی مانند طرح کهاب در جهت کنترل بخار بنزین در جایگاه‌های سوخت برای مقابله با ازن اقدامی اثرگذار خواهد بود. پیش‌تر گزارشی تحت عنوان آسیب‌شناسی اجرای طرح کهاب (کاهش، هدایت، انتقال و بازیافت بخار بنزین) منتشر و در آن تصریح شده که از سال 1387 تاکنون از مجموع بیش از ۳۰ انبار سوخت در کشور کمتر از ۱۰ عدد از آنها درحال اجرای طرح کهاب هستند. از حدود ۱۲هزار تانکر حمل سوخت در کشور نیز حدود ۷۰ درصد هنوز به الزامات طرح کهاب مجهز نشده‌اند و در جایگاه‌های توزیع سوخت نیز تجهیز نازل‌هاست به هیچ وجه عملیاتی نشده است.

براساس محاسبات صورت گرفته در صورت اجرای کامل طرح کهاب ۱۶.۶۷۹.۰۴۰ میلیون ریال صرفه‌جویی اقتصادی براساس کاهش هدرروی سوخت در سال در کل کشور به دست خواهد آمد که با مقایسه هزینه تکمیل طرح کهاب در کل کشور که برابر ۲۶.۷۸۴.۰۰۰ میلیون ریال است، طول دوره بازگشت سرمایه تکمیل طرح کهاب حدود ۱ سال و هفت ماه برآورد می‌شود.

همچنین براساس محاسبات صورت گرفته در خصوص شهر تهران، اگر فایده ناشی از کاهش آلودگی هوا را هم به صرفه‌جویی ناشی از مصرف سوخت اضافه کنیم، اجرای کامل طرح کهاب در جایگاه‌های عرضه سوخت این شهر بین ۲.۲۶۸.۸۲۵ تا ۲.۲۶۳.۸۰۰ میلیون ریال عایدی اقتصادی خواهد داشت که در مقایسه با هزینه اجرای آن‌که برابر ۸۰۴.۰۰۰ میلیون ریال است، مدت زمان بازگشت سرمایه حدود ۴ ماه برآورد می‌شود.

4- منابع خانگی و تجاری: یکی دیگر از منابع انتشار آلاینده‌های پیش‌ساز ازن، احتراق در سیستم‌های گرمایشی ساختمان‌هاست. منابع خانگی و تجاری مجموعاً حدود 14 درصد در انتشار اکسیدهای نیتروژن و دو درصد در انتشار ترکیبات آلی فرار به هوای شهر تهران نقش دارند. می‌توان با بهینه‌سازی سیستم‌های احتراقی گرمایشی به کاهش انتشار این آلاینده‌ها کمک کرد.