مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی رفسنجان

مقاله پژوهشی
مجله دانشگاه علوم پزشکی رفسنجان
دوره 19، دی 1399، 1088-1071
 
 
 
 
ارزیابی میزان اثرپذیری محوطه­های بیمارستانی از آلاینده­های گازی دی اکسید گوگرد و دی اکسید نیتروژن ناشی از پالایشگاه نفت آبادان با استفاده از مدل CALPUFF در سال 1397: یک مطالعه توصیفی
 
مهنوش روان^[1]، حسین مددی^[2]، غلامرضا سبزقبایی^[3]
 
دریافت مقاله:04/06/99  ارسال مقاله به نویسنده جهت اصلاح:24/06/99   دریافت اصلاحیه از نویسنده:02/10/99        پذیرش مقاله: 06/10/99
 
 
چکیده
زمینه و هدف: بیمارستان­ها به عنوان مهم­ترین مراکز حساس جمعیتی در هر شهر باید در مناطقی با کیفیت هوای مناسب قرار داشته باشند. این مطالعه با هدف تعیین میزان اثرپذیری کیفیت هوا با استفاده از مدل (California Puff) CALPUFF در محوطه­های بیمارستان­های شهر آبادان از پالایشگاه نفت انجام شده است.
مواد و روش­ها: این مطالعه توصیفی بر روی نحوه پراکنش دو گاز دی اکسید گوگرد (sulfur dioxide; SO₂) و دی اکسید نیتروژن (nitrogen dioxide; NO₂)  ناشی از واحد کاتالیستی پالایشگاه نفت آبادان برای 12 ماه سال 1397 انجام شد. داده­هایی که برای اجرای مدل CALPUFF در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفت، شامل داده­های هواشناسی سطحی و جو بالا، نقشه کاربری اراضی و مشخصات فیزیکی دودکش­ها و غلظت آلاینده­های خروجی از آن­ها بود.
یافته­ها: نتایج نشان داد که بیش‌ترین پراکنش غلظت دی ­اکسید گوگرد بر اساس استاندارد یک ساعته در دی ماه بوده است، و غلظت این گاز برای تمام ماه­های سال بالاتر از حد مجاز بوده است. بیشینه پراکنش غلظت دی­اکسید نیتروژن یک ساعته در دی ماه بالاتر از حد استاندارد ارزیابی شد. میزان SO₂ و NO₂ یک ساعته در فاصله کم‌تر از 1500 متری دودکش­ها، بالاتر از حد مجاز بود. غلظت آلاینده­های گازی در فضای آزاد تمامی محوطه­های بیمارستانی پایین­تر از حد استاندارد بود.
نتیجه­گیری: وسعت زیاد محدوده پالایشگاهی و محدود بودن گستره انتشار آلاینده­ها به صورت متوسط ماهانه، می­توانند از عوامل مؤثر در پایین بودن غلظت آلاینده­ها در محدوده­های بیمارستانی باشند. استفاده از مدل­های پیشرفته در زمینه آلودگی هوا می­تواند در افزایش سطح آگاهی و کاهش آسیب­پذیری مراکز درمانی سودمند باشد.
واژه­های کلیدی:  بیمارستان، پالایشگاه نفت، SO₂، NO₂، آلودگی هوای آزاد، آبادان
 

مقدمه
آلودگی هوا امروزه از مهم­ترین مشکلات بهداشتی و محیط زیستی در محیط­های شهری می­باشد. بر اساس گزارش سازمان بهداشت جهانی سالیانه 500 هزار نفر بر اثر آلودگی­ هوا در اتحادیه اروپا [1] و در حدود 2/4 میلیون نفر در جهان دچار مرگ زودرس می­شوند [2]. بیمارستان­ها به دلیل تمرکز بالای افراد آسیب­پذیر جامعه که به علل مختلف جهت درمان در چنین مراکزی حضور دارند جزء محدوده­های شهری حساس از نظر آلودگی هوا محسوب می­شوند. بررسی آلودگی هوا در چنین مراکزی را می­توان به دو شکل آلودگی هوای محیط داخل بیمارستان و محیط خارج بیمارستان در نظر گرفت. فعالیت­های مرتبط با احتراق سوخت­های فسیلی به منظور گرمایش یا تهیه غذای بیماران و پرسنل بیمارستانی، تجهیزات اداری (مانند دستگاه فاکس، فتوکپی و پرینتر)، استفاده از محصولات اسپری کننده، مواد ضدعفونی کننده و شوینده جزء منابع انتشار آلاینده­های هوا در محیط­های داخلی بیمارستان می­باشند [3].
تاکنون مطالعات متعددی در زمینه آلودگی هوای داخل بیمارستان نظیر بررسی اثر آلودگی میکروبی هوا در عفونت‌های بیمارستانی [4] و تعیین آلوده­ترین بخش­های داخلی بیمارستان [5] انجام شده است. منابع آلاینده محیط خارج بیمارستان می­توانند در افزایش آلودگی هوای محیط داخلی بیمارستان­ها نیز نقش قابل توجهی داشته باشند [6]. برای مثال Chamseddine و همکاران [7] در مطالعه خود در سه بیمارستان بیروت نشان دادند که بین غلظت ذرات معلق در محوطه بیرونی و داخلی بیمارستان­ها همبستگی بالایی وجود دارد. هم­چنین در پژوهش مشابهی Ayodele و همکاران [8] با بررسی کیفیت هوای محوطه بیمارستانی در نیجریه غلظت بالای گازهای مونوکسید نیتروژن (nitrogen monoxide; NO) و دی اکسید نیتروژن (nitrogen dioxide; NO₂)، در محوطه بیمارستانی را ناشی از ژنراتور دیزلی تولید برق موجود در نزدیکی بیمارستان دانستند.
از مهم­ترین آلاینده­های گازی شکل در محیط خارج بیمارستان می­توان به گازهای دی اکسید گوگرد (sulfur dioxide; SO₂)  و NO₂ با منشاء سوخت­های فسیلی اشاره کرد [9]. در ایران دو بخش صنعت و حمل و نقل بیش از سایر عوامل در آلودگی هوا و انتشار این دو گاز نقش دارند [10]. صنایع به عنوان منابع ثابت آلاینده هوا می­توانند اثر مستمری بر شرایط کیفیت هوای پیرامون خود داشته باشند. بدیهی است که قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آلاینده­های هوا باعث تضعیف و یا وخیم­تر شدن وضعیت سلامت در بین کارکنان و بیماران بیمارستان خواهد شد [11].
مدل­سازی پراکنش آلاینده­های هوا در شناسایی نقاط حساس و آسیب پذیر و انجام اقدامات کنترلی مناسب جهت کاهش تاثیر آنها موثر است [12]. از آن­جایی که نمی­توان غلظت آلاینده­ها را در هر مکان و زمان اندازه­گیری کرد، به کارگیری مدل­های پخش آلودگی، بهترین و سریع­ترین روش برای بررسی غلظت آلاینده های هوا است. تاکنون مطالعات کمی و کیفی متعددی در خصوص مدل­سازی انتشار (Dispersion Modeling) آلاینده­های گازی از منابع مختلف انجام شده است [17-13]. صنایع مورد بررسی در این مطالعات در خارج از محدوده­های شهری بوده، در نتیجه اثر منفی آلایندگی چنین صنایعی بر بهداشت و سلامت عمومی می­تواند به صورت مقطعی و تحت تأثیر عوامل مختلف به ویژه شرایط هواشناسی قرارداشته باشد. این در حالی است که اسقرار صنایع در داخل محدوده­های شهری می­تواند اثراتی به مرتب شدیدتر را بر اکوسیستم شهری وارد سازد [6].
پالایشگاه نفت آبادان به عنوان یکی از صنایع مهم که تقریباً به عنوان تنها صنعت بزرگ در محدوده شهری در مرکز شهر آبادان قرار دارد نیز از این قاعده مستثنی نخواهد بود. این مطالعه با هدف تعیین گستره مکانی و زمانی پراکنش آلاینده‌های گازی SO₂ و NO₂ ناشی از پالایشگاه نفت آبادان در محدوده بیمارستان­های این شهر انجام شد. برای این منظور میزان خطر پذیری بیمارستان­ها به­عنوان مراکز جمعیتی حساس شهر آبادان با استفاده از مدل­سازی پراکنش آلاینده­های گازی بررسی و مورد مقایسه قرار گرفت.
مواد و روش­ها
این مطالعه توصیفی در پالایشگاه نفت شهر آبادان در سال 1397 انجام شده است. شهر آبادان یکی از مهم­ترین شهر­های استان خوزستان در طول جغرافیایی 48 درجه و 17 دقیقه، و عرض جغرافیایی 30 درجه و 20 دقیقه جنوب غربی این استان واقع شده است. متوسط ارتفاع آن 3 متر از سطح دریا و مساحت آن 2796 کیلومتر مربع بوده که براساس آخرین سرشماری جمعیت در سال 1395 جمعیتی بالغ بر 250555 نفر را در خود جای داده است [18]. مجتمع پالایشگاه نفت آبادان در مرکز شهر قرار داشته و ظرفیت تولیدی آن در حدود 400 هزار بشکه در روز است که علاوه بر تولید بنزین، نفت سفید، گاز مایع، گازوئیل و نفت کوره، بخشی از خوراک پتروشیمی آبادان و پتروشیمی بندر امام را نیز تأمین می­کند. شهر آبادان با توجه به موقعیت جغرافیایی و وجود بندرگاه و امکان کشتیرانی و هم­چنین قرار گرفتن در کنار مناطق نفت خیز، در سال 1291 هجری شمسی با بهره برداری اولین واحد تصفیه نفت در ایران راه‌اندازی شد. از جمله فرآورده­های تولیدی در این پالایشگاه می­توان به تولید انواع حلال­ها، بنزین سفید و معمولی، نفت کوره و سوخت جت و ماده اولیه برای کارخانه­های روغن سازی اشاره کرد. واحد تبدیل کاتالیستی در پالایشگاه آبادان، به عنوان واحد مورد نظر در این پژوهش، با ظرفیت 24000 بشکه در روز محصولاتی چون بنزین سوپر، گاز سبک (که خوراک پتروشیمی آبادان است) و گاز مایع تولید می­شود [19]. 
مدل (California Puff) CALPUFF یک مدل چند لایه­ای طراحی شده برای شرایط ناپایدار جوی است که به عنوان یک مدل انتقال و پراکندگی نحوه انتشار آلاینده­های گازی برای ارزیابی اثرات بهداشتی، زیست محیطی و تحلیل ریسک به کار می­رود [12]. با استفاده از این مدل می­توان اثر شرایط متغیر آب و هوایی (از نظر زمانی و مکانی) را بر روی نحوه انتشار و یا تبدیل و حذف آلاینده­ها از منبع تولید آن را بررسی کرد. این مدل قادر به شبیه سازی انتشار آلاینده­های گازی از انواع منابع نقطه­ای، خطی، سطحی و حجمی می‌باشد. مدل CALPUFF توسط (Environmental Protection Agency) EPA به عنوان مدل مناسب برای مدل­سازی جریان­های غیر یکنواخت و شبیه سازی متغیرهای زمانی و مکانی در انتقال آلودگی مورد توجه قرار گرفته است [20]. به همین دلیل با توجه به موقعیت شهر آبادان که در یک منطقه ساحلی با جریان­های متغیر ساحل به دریا و بالعکس قرار دارد این مدل برای پژوهش حاضر انتخاب شد. مدل CALPUFF  از دو بخش مهم تشکیل شده است. اولین بخش مدل، ماژول (California Meteorology) CALMET است که یک مدل هواشناسی تشخیصی سه بعدی است. این ماژول با استفاده از داده­های توپوگرافیکی، کاربری اراضی و داده­های هواشناسی یک مدل سه بعدی تولید می­کند. این پردازش منجر به بهبود شبیه‌سازی داده­های هواشناسی مورد استفاده در مدل­سازی پراکنش آلاینده­های هوا می­شود که این موضوع در مناطق ساحلی از اهمیت زیادی برخوردار است. دومین بخش مدل ماژول CALPUFF، مدل پخش کیفی هوا است که ویژگی­های مربوط به منابع آلاینده هوا و نوع گاز را برای شبیه­ سازی پراکنش دریافت می­کند. سیستم مدل­سازی CALPUFF/CALMET در تحلیل شرایط کیفیت هوا در مقیاس­های مختلف منطقه­ای تا محلی به کار می­رود [24-21]. مشخص کردن غلظت آلاینده در موقعیت مکانی یک گیرنده، بر اساس رابطه 1 به­عنوان معادله اصلی در CALPUFF قابل انجام است.
(1)
C =    / (2  ] exp[ - d _c² / (2 ² )]
g =    exp [- (H_e + 2nh)² / (2
در این معادله  C= غلظت آلاینده بر اساسg/m³،Q  = جرم آلاینده در توده برحسب g، _xσ = انحراف معیار استاندارد توزیع گوس در جهت باد برحسب متر، _yσ = انحراف معیار استاندارد توزیع گوس بر خلاف جریان باد برحسب متر، _zσ = انحراف معیار استاندارد توزیع گوس در جهت عمودی برحسب متر، da = فاصله مرکز توده از گیرنده در جهت باد، dc = فاصله مرکز توده از گیرنده در خلاف جهت باد، g = جمله عمودی معادله گوسی برحسب معکوس متر، H = ارتفاع مؤثر مرکز توده از سطح زمین برحسب m و h = ارتفاع لایه ترکیبی می‌باشد [12].
استفاده ترکیبی از پارامترهای مربوط به هر ساعت با ساعت­های بعد از آن یکی از قابلیت­های مدل CALPUFF است. مثلاً تأثیر جهت باد در تغییر غلظت و پراکنش آلاینده­ را مدل می­کند و سپس در ساعت بعدی علاوه بر در نظر گرفتن جهت باد در ساعت جدید، ساعت قبل را هم در نظر می­گیرد. این نکته در دیگر مدل­های گوسی اتفاق نمی­افتد به همین دلیل مدل­های گوسی به میزان 50 درصد دارای عدم قطعیت بیش‌تری هستند. مهم­ترین مزیت این مدل در مقایسه با دیگر مدل­های شبیه­سازی پراکنش آلاینده­های جوی مانند SCREEN3 استفاده هم­زمان متغیرهای مکانی و زمانی داده‌های هواشناسی در فرآیند مدل­سازی می­باشد [25]. از این رو با توجه به این­که در موقعیت­های مکانی و زمانی مختلف شرایط آب و هوایی نیز متغیر می­باشد، این مدل می‌تواند کارآیی مناسبی در تعیین غلظت آلاینده­ها داشته باشد.
داده­هایی که برای اجرای مدل CALPUFF در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است شامل: 1) اطلاعات کاربری زمین، 2) اطلاعات ارتفاعی، 3) اطلاعات هواشناسی جو بالا، 4) داده­های هواشناسی سطح زمین شامل دمای هوا، رطوبت نسبی، پوشش ابری، سرعت باد، جهت باد، فشار هوا و میزان بارش و 5) نرخ انتشار آلاینده ها می­باشد. این داده­ها بر مبنای اطلاعات ثبتی در ایستگاه هواشناسی سینوپتیک آبادان در سال 1397 و در بازه های زمانی سه ساعته مورد استفاده قرار گرفت. بر اساس اهداف در نظر گرفته شده در این پژوهش، گازهای دی اکسید گوگرد و دی اکسید نیتروژن منتشر شده از دودکش­های موجود در واحد تبدیل کاتالیستی پالایشگاه نفت آبادان مورد بررسی قرار گرفتند. گازهای SO₂ و NO₂ خروجی از دودکش­ها به صورت ماهانه با استفاده از دستگاه با مدل Testo 350-M/XL ساخت شرکت آمریکاییTesto، در ارتفاع یک متری از محل خروج دود از دودکش­ها برداشت شده است. نتایچ حاصل بر اساس استاندار کیفیت هوای آزاد سازمان حفاظت محیط زیست مورد ارزیابی قرار گرفت. دو آلاینده گازی مورد نظر به صورت شاخص استاندارد SO₂ (1ساعته)، SO₂ (24 ساعته) وNO₂  (1 ساعته) در این مطالعه استفاده شده است. این سه شاخص بر اساس استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست به ترتیب دارای آستانه غلظت 196، 395 و 200 میکروگرم بر متر مکعب می­باشند [26].

مدل رقومی ارتفاع

کاربری اراضی

MAKEGEO

داده جو بالا

داده هواشناسی سطحی

CALMET

داده آلاینده ها

CALPUFF

CALPOST

طبقه بندی نتایج بر اساس استاندارد

پیش پردازش

پردازش

پس پردازش

 
 
 
 
 
 
 
 

شکل 1- فلوچارت مراحل اجرای مدل CALPUFF/CALMET جهت ارزیابی محوطه­های بیمارستانی از آلاینده های گازی پالایشگاه نفت آبادان در سال 1397

پس از گردآوری داده­های مورد نیاز، لایه­ برداری از پوشش اراضی به صورت پلی­گون (Polygon)، با استفاده از تصاویر ماهواره­ای Google earth رقومی­سازی شد. هم­چنین لایه­ برداری نقطه­ای از موقعیت مکانی دودکش­ها از طریق تصاویر ماهواره­ای تهیه شد. در مرحله پیش­پردازش نرم­اقزار CALPUFF، ابتدا از تلفیق دادهای کاربری زمین و مدل رقومی ارتفاع شرایط یکپارچه فیزیکی منطقه تهیه شد. سپس با وارد کردن داده­های جو بالا و داده هواشناسی سطح زمین و اجرای مدل CALMET، مدل سه بعدی هواشناسی تشخیصی تهیه شد. در مرحله پردازش مدل، با وارد کردن نرخ انتشار آلاینده­های دی اکسید گوگرد و دی اکسید نیتروژن همراه با مدل سه بعدی هواشناسی شبیه سازی پراکنش آلاینده­ها به صورت ماهیانه انجام شد. رابطه 1 نشان­دهنده ساختار مدل CALPUFF می باشد که در سطوح منظم با ابعاد 500 در 500 متر و در ارتفاع­های مختلف از سطح زمین تا اتمسفر غلظت آلاینده را شبیه سازی می­نماید. در مرحله پس پردازش، نتایج حاصل از مدل CALPUFF بر اساس آستانه غلظت­های تعریف شده [26] طبقه بندی شدند (شکل 1).
پس از تهیه نقشه های ماهیانه پراکنش آلاینده­ها، براساس موقعیت مکانی بیمارستان­های امام خمینی، 17 شهریور، طالقانی و شهید بهشتی، این اطلاعات وارد نرم افزار QGIS نسخه 3 شد. غلظت آلاینده­ها براساس موقعیت مکانی نسبت به منابع انتشار در با استفاده از شاخص های فاصله و حریم (Buffer) در نرم افزار مذکور مورد ارزیابی قرار گرفت.
نتایج
محدوده پراکنش متوسط غلظت ماهانه گازهای NO₂ یک ساعته و SO₂ یک ساعته ناشی از منابع انتشار مورد مطالعه در این پژوهش در شکل­های 2 و 3 ارائه شده است. با توجه به این­که غلظت گاز SO₂ 24 ساعته در تمامی ماه­های سال کم‌تر از حد استاندارد بود، از نمایش آن خودداری گردید. محدوده انتشار گاز NO₂ یک ساعته در دی، شهریور، مهر، آبان و بهمن ماه نسبت به بقیه ماه­ها بیش‌تر می­باشد (شکل 2). بیش‌ترین غلظت متوسط این گاز با مقادیر 753، 554 و 554 میکروگرم بر متر مکعب به ترتیب در ماه­های دی، شهریور و مهر اتقاق افتاده است. شاخص دی اکسید نیتروژن یک ساعته در تیر ماه پایین‌تر از سطح استاندارد می­باشد. خروجی مدل نشان می­دهد که محدوده پراکنش متوسط غلظت ماهانه گاز SO₂ یک ساعته در ماه­های مختلف سال تقریباً یک‌سان می­باشد (شکل 3). غلظت متوسط ماهانه گاز SO₂ یک ساعته، تا حدود زیادی با دو شاخص SO₂ 24 ساعته و NO₂ یک ساعته، متفاوت بوده و شرایط حادتری را بازگو می­کند. در تمامی ماه­های سال غلظت انتشار گاز SO₂ یک ساعته بالاتر از سطح استاندارد می­باشد. بیش‌ترین غلظت این گاز در دی ماه برابر با 1920 (میکروگرم بر مترمکعب) می‌باشد (جدول 1). تمامی این مقادیر حداکثر غلظت آلاینده­ها در داخل محوطه پالایشگاه نفت آبادان و در نزدیکی دودکش­ها قرار دارند.

 
جدول 1- حداکثر غلظت آلاینده­های NO₂ و SO₂  ناشی از واحد کاتالیستی پالایشگاه نفت آبادان  بر اساس استاندارد کیفیت هوای آزاد (میکروگرم بر مترمکعب) در سال 1397

	فروردین	اردیبهشت	خرداد	تیر	مرداد	شهریور	مهر	آبان	آذر	دی	بهمن	اسفند
NO2 (حداکثر 1 ساعته)	229	270	350	138	255	554	554	524	390	753	530	511
SO2 (حداکثر 1 ساعته)	735	694	875	1071	652	1423	1423	1350	1003	1920	1350	1310
SO2 (24 ساعته)	35	63	59	70	60	45	199	128	62	89	59	106

 

شکل ­2- نقشه پراکنش گاز NO₂ یک ساعته نسبت به موقعیت مکانی بیمارستان­ها در سال 1397
(1- طالقانی، 2- امام خمینی، 3- شهید بهشتی، 4- 17 شهریور)
 

شکل 3- نقشه پراکنش گاز SO₂ یک ساعته نسبت به موقعیت مکانی بیمارستان­ها در سال 1397
(1- طالقانی، 2- امام خمینی، 3- شهید بهشتی، 4- 17 شهریور)
 

 
جدول 2- متوسط غلظت ماهانه و سالانه SO₂  (میکروگرم بر مترمکعب) ناشی از واحد کاتالیستی پالایشگاه نفت آبادان بر اساس استاندارد یک ساعته در محوطه بیمارستان­های شهر آبادان در سال 1397
 

فروردین

اردیبهشت

خرداد

تیر

مرداد

شهریور

مهر

آبان

آذر

دی

بهمن

اسفند

متوسط سالانه

امام خمینی

9/36

6/33

2/35

8/29

8/40

7/31

2/47

2/42

46

2/63

4/47

1/41

3/41

شهید بهشتی

5/11

1/17

7/15

3/14

3/14

3/16

19

6/15

9/19

4/20

3/21

17

9/16

17 شهریور

6/7

7

7/10

5/6

1/8

3/7

8/9

2/9

5/11

4/16

4/14

9/9

9/9

طالقانی

8/6

2/9

9/5

7/7

6/11

6/10

4/7

9/8

2/6

3/10

7/8

1/9

5/8

 

نتایج حاصل از مدل­سازی آلاینده­های گازی نشان می­دهد که هیچ یک از بیمارستان­های مورد مطالعه در محدوده بالای حد مجاز قرار ندارند. بیمارستان امام خمینی که نسبت به سایر بیمارستان­ها کم‌ترین فاصله را به منابع انتشار گازهای مورد مطالعه دارد نیز در محدوده مجاز می­باشد. با توجه به این­که غلظت گاز SO₂ یک ساعته نسبت به دیگر شاخص­های مورد بررسی در این مطالعه از مقدار بیش‌تری برخوردار بوده است، وضعیت توزیع غلظت و جهت پراکنش این آلاینده در ماه­های مختلف در شکل 4 ارائه شده است. این توزیع حداکثر در فاصله دو کیلومتری از منابع آلاینده می­باشد.
وضعیت توزیع مکانی گاز SO₂ یک ساعته به صورت متوسط سالیانه در اطراف بیمارستان امام خمینی به عنوان نزدیک‌ترین مرکز درمانی به منبع انتشار آلودگی در شکل 5 ترسیم شده است.

شکل 4- نمودار گلباد از توزیع غلظت آلودگی و جهت پراکنش گاز SO₂ ناشی از واحد کاتالیستی پالایشگاه نفت آبادان در حریم دو کیلومتری دودکش­ها در سال 1397
 

شکل ­5 – نقشه متوسط سالیانه SO₂ یک ساعته در فواصل 500 متری و نمودار فاصله-غلظت از محل دودکش­ها تا بیمارستان امام خمینی در سال 1397

بحث
امروزه قوانین و مقررات زیادی برای جلوگیری از آسیب و تخریب محیط­ زیست شهری و حفظ سلامت شهرنشینان تدوین و به­کار گرفته می­شود. ضوابط و مقررات زیست محیطی با هدف حفظ سلامت و بهداشت عمومی سبب پیش­گیری از آلودگی محیط زیست و کنترل فعالیت­های خدماتی و اقتصادی می­شود [27]. به دلیل فعالیت­های شبانه روزی مراکز مهم اقتصادی نظیر پالایشگاه­ها و ماهیت فرآیند تولید در آن­ها، انتشار آلودگی امری اجتناب­ناپذیر است. به ویژه این‌که اگر چنین صنایعی از قدمت طولانی­تر برخوردار باشند. استقرار چنین صنایعی در هسته مرکزی هر شهری می‌تواند چالش­های مختلف بهداشتی و زیست­ محیطی را ایجاد نماید [28]. هرچند پالایشگاه نفت آبادان در هسته مرکزی شهر آبادان قرار دارد، اما توجه به این نکته که توسعه شهری و استقرار مراکز خدماتی در چنین شهری پس از راه­اندازی این پالایشگاه به عنوان هسته توسعه صورت پذیرفته است، اهمیت بهینه­یابی برای توسعه­های آتی در شهرسازی را بیش‌تر نمایان می­سازد. به ویژه این­که اگر قرار باشد توسعه­های پر­هزینه­ای نظیر ساخت مراکز درمانی و بیمارستان­ها مدنظر باشد. مهم‌ترین دلیل قرار­گیری موقعیت این پالایشگاه در مرکز شهر، پتانسیل بسیار بالای این مرکز صنعتی در ایجاد اشتغال و مهاجر­پذیری آن به دلیل فرصت­های شغلی مناسب و در نتیجه توسعه شهری صورت گرفته به عنوان پیامد این صنعت مهم کشور می­باشد.
استاندارد­های مورد استفاده در این پژوهش برای بررسی اثر واحد کاتالیستی پالایشگاه به­عنوان شاخص­های اندازه­گیری کیفیت هوا نشان می­دهد که از بین سه شاخص مورد نظر در این پژوهش، شاخص SO₂ به صورت 24 ساعته در تمام بازه‌های زمانی پایین­تر از حد استاندارد می­باشد و این در حالی است که دو شاخص دیگر شرایط متفاوتی دارند. بر اساس نتایج به دست آمده، به­طور کلی محدوده پراکنش شاخص NO₂ یک ساعته، در مقایسه با شاخص SO₂ 24 ساعته کم‌تر می­باشد. مقایسه با استاندارد کیفیت هوای آزاد نشان می­دهد که حداکثر غلظت گاز دی اکسید نیتروژن یک ساعته 8/3 برابر و حداکثر غلظت گاز دی اکسید گوگرد یک ساعته تقریباً 10 برابر استاندارد می­باشد. با وجود این­که در اردیبهشت ماه کم‌ترین مقدار بیشینه این گاز مشاهده می­شود ولی همین مقدار نیز در حدود 5/3 برابر حد مجاز است. بر این اساس ماه­های فروردین و اردیبهشت دارای حداقل مقادیر بالاتر از حد استاندارد می­باشند. بررسی نقشه­های به­دست آمده نشان می­دهد، حداکثر پراکنش گاز دی اکسید نیتروژن یک ساعته برای مقادیر بالاتر از حد استاندارد کم‌تر از یک کیلومتر از محل دود کش­ها می­باشد. براساس محدوده­های پراکنش بالاتر از سطح استاندارد، در تمامی ماه­های سال گستره پراکنش گاز NO₂ یک ساعته، در محدوده داخلی پالایشگاه می­باشد (شکل 1).
نتایج این تحقیق در مقایسه با پژوهش صورت گرفته با مدل SCREEN3 توسط Hedayati Rad و همکاران [29]، نشان می­دهد که شهریور ماه تا دی ماه به عنوان دوره زمانی با حداکثر غلظت­ها می باشد. Najafpoor و همکاران [10] در مطالعات خود، یکی از پارامتر­های مهم در شناخت عوامل مؤثر در آلودگی هوا را داده­های هواشناسی عنوان می­کنند، در نتایج تحقیق ایشان اشاره شده است که بیش‌ترین غلظت آلاینده SO₂ در فصل زمستان بوده است که با نتایج پژوهش حاضر هم­خوانی دارد [10]. هرچند در مدل SCREEN3 شکل ساده مدل گوسی پراکنش آلاینده ها می­باشد [12]، تنها جهت باد غالب و شرایط ایستای هواشناسی مورد استفاده قرار می­گیرد و این در حالی است که در مدل CALPUFF شرایط هواشناسی به صورت پویا و داده­های ساعتی در مدل‌سازی پراکنش آلاینده­ها استفاده شده است. نحوه توزیع غلظت-جهت گاز SO₂ یک ساعته در ماه­های مختلف نشان می­دهد که پراکنش غلظت­های بالای این گاز در جهت شمال شرقی از محل دودکش­ها می­باشد. اما توزیع حجمی گاز SO₂ یک ساعته در ماه­های مختلف متفاوت می‌باشد. برای مثال در فروردین ماه با وجود این­که بالاترین غلظت گاز در امتداد شمال شرقی می­باشد، اما بیش‌ترین حجم گاز متساعد شده در غرب دودکش­ها تجمع یافته­اند. بر این اساس در دی ماه که بیش‌ترین مقدار گاز دی اکسید گوگرد یک ساعته وجود دارد، تراکم این گاز در بخش شمالی و شرقی دودکش­ها بیش‌تر می­باشد (شکل 4).
محدود شدن دامنه پراکنش آلاینده­های گازی به کم‌تر از 5/1 کیلومتر که با مطالعه Hedayati Rad و همکاران [29] نیز هم­خوانی دارد، در کنار وسعت زیاد اراضی پالایشگاه نفت آبادان باعث گردیده است تا حتی نزدیک­ترین بیمارستان به پالایشگاه نیز از دریافت آلاینده­های گازی بالاتر از سطح استاندارد در امان باشد. میزان غلظت در اطراف بیمارستان شهید بهشتی در حدود 7/5 میکروگرم بر متر مکعب و جهت باد غالب در این ماه به سمت شمال غربی است و بیمارستان در قسمت شرقی پالایشگاه قرار گرفته است. بیمارستان امام خمینی کم‌ترین فاصله را در خرداد ماه با بالاترین حد از غلظت SO₂ یک ساعته دارا می­باشد. این بدان معنی است که افراد تا یک ساعت بعد از انتشار این آلاینده با استاندارد 196 میکروگرم بر متر مکعب در معرض تأثیر­پذیری از مضرات این آلاینده می­باشند. بیش‌ترین مقدار غلظت SO₂ یک ساعته در ماه دی و بهمن ماه 91/1191 میکروگرم بر متر مکعب تخمین زده شده است حال آن­که بیمارستان امام خمینی در این ماه کم‌ترین فاصله را با منبع انتشار (5/1 کیلومتر) دارد. کم‌ترین مقدار غلظت SO₂ یک ساعته در اطراف بیمارستان 17 شهریور با غلظت 02/6 میکروگرم بر متر مکعب است و فاصله این بیمارستان تا منبع تولید آلاینده در این ماه در حدود 1/5 کیلومتر است. از میان بیمارستان­های مورد بررسی، بیمارستان امام خمینی به دلیل کم بودن فاصله آن­ها با بیش‌ترین مقدار غلظت آلاینده­­های خروجی و به طور متوسط بالا بودن غلظت هر سه آلاینده در همه استانداردها، بیش‌ترین تأثیرپذیری را داشته است.
عواملی مانند کاهش دما و پدیده­ی وارونگی، سرعت و جهت وزش باد سبب شده است تا میزان تراکم غلظت هر سه آلاینده به طور متوسط در زمستان بیش‌تر باشد [30]. با وجود این­که غلظت گازهای SO₂ یک ساعته و 24 ساعته و NO₂ یک ساعته در محدوده مراکز درمانی از مقدار مجازی برخوردار هستند اما به دلیل فعالیت شبانه روزی و مستمر پالایشگاه در طول سال غلظت کم آن­ها نیز ممکن است چالش برانگیز باشد [31]. از این رو انجام پژوهش در زمینه ارزیابی ریسک سلامت کارکنان و مراجعه کنندگان به مراکز درمانی در صورت ارائه آمار تعداد افراد در بخش­های مختلف بیمارستان­ها می­تواند جنبه کاربردی خروجی این مدل را نشان دهد. مطالعه احتمال ایجاد پدیده مه دود فتوشیمیایی ناشی از فعالیت پالایشگاه نفت آبادان در فصول سرد سال و اتخاذ تمهیدات سازه­ای مناسب در خصوص مراکز جمعیتی نظیر بیمارستان­ها و هم­چنین مدارس می­تواند نقش مؤثری در حفظ کیفیت هوا در شرایط بحرانی داشته باشد.
از محدودیت­های این پژوهش عدم همراهی مراکز درمانی در صدور مجوز برای اندازه­گیری غلظت آلاینده­ها در بخش‌های مختلف از محوطه بیمارستان­ها بوده است. هم­چنین عدم وجود و یا عدم ارائه اطلاعات و آمار در خصوص تعداد مراجعه کنندگان با مشکلات تنفسی و قلبی-عروقی از دیگر محدودیت­ها در تحلیل نتایج به­دست آمده در این تحقیق بوده است. شناخت بهتر اثر چنین صنایعی به­ویژه در محیط­های شهری بر سلامت عمومی جامعه نیازمند اطلاعات کامل و به­ روز است که این امر با مشارکت بخش­های مختلف صنعت و بهداشت امکان­پذیر می­باشد. به دلیل بالا تر از حد استاندارد بودن غلظت آلاینده­ها در محدوده داخلی پالایشگاه ارزیابی ریسک سلامت کارکنان پالایشگاه در دوره­های زمانی مختلف پیشنهاد می­گردد. در این مطالعه تنها دو آلاینده گازی SO₂ و NO₂ مورد بررسی قرار گرفتند و این در حالی است که گاز ازن (O₃) و ترکیبات آلی فرار (VOC) نیز می توانند در چنین محیط­هایی باعث بروز آسیب بر سلامت عمومی جامعه شوند. از این­رو مطالعه و مدل­سازی پراکنش این آلاینده­ها و بررسی رابطه آن­ها با انواع بیماری­های مرتبط با آلودگی هوا نظیر انواع سرطان­ها، مشکلات تنفسی و قلبی-عروقی قابل انجام می‌باشد. با توجه به این­که محوطه­های بیمارستانی ممکن است تحت تأثیر دیگر منابع آلاینده نظیر خودروها و دیگر صنایع قرار داشته باشند پیشنهاد می­شود تا با شناسایی سایر منابع مهم و مدل­سازی پراکنش آن­ها در یک ارزیابی تجمعی، سهم هر یک از منابع در آلودگی هوای محوطه های بیمارستانی بررسی شود.
نتیجه­گیری
در این تحقیق، با استفاده از روش مدل­سازی پراکنش، وضعیت غلظت دو آلاینده گازی SO₂ و NO₂ ناشی از واحد کاتالیستی پالایشگاه نفت آبادان در محوطه های بیمارستانی شهر آبادان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که میزان SO₂ و NO₂ یک ساعته تنها در فاصله کم‌تر از 5/1 کیلومتری از دودکش ها بالاتر از حد مجاز می­باشد. وسعت زیاد محوطه پالایشگاه و محدود بودن گستره انتشار آلاینده­ها به صورت متوسط ماهانه، باعث گردیده است تا غلظت­ها در محوطه­های بیمارستانی پایین­تر از حد مجاز باشند. عواملی مانند کاهش دما و پدیده­ی وارونگی، سرعت و جهت وزش باد سبب شده است تا میزان تراکم غلظت هر دو آلاینده در زمستان نسبت به سایر فصول بیش‌تر باشد. به همین دلیل توصیه می­شود تا در این فصل از حضور و فعالیت­هایی نظیر پیاده­روی بیماران به­ویژه سالمندان و کودکان در محوطه­های بیمارستانی خودداری گردیده و از مسدود­سازی مناسب منافذ ورود جریان هوای بیرون به داخل بیمارستان اطمینان حاصل شود. از سوی دیگر به روز کردن تجهیزات کنترل آلودگی و پایش دوره­ای آن­ها تا حد زیادی می­تواند در حفظ مقدار آلاینده­ها در حد استاندارد مؤثر باشد.
تشکر و قدردانی
 این مقاله برگرفته از پایان­نامه در مقطع کارشناسی ارشد است که در سال 1397 اجرا شده است. نویسندگان از کلیه کارکنان بخش پژوهش و امور اداری پالایشگاه نفت آبادان که در مراحل مختلف انجام این تحقیق همکاری نمودند، سپاس و قدردانی می­نمایند.

 
References
 
 

[1] WHO. 2018. Over half a million premature deaths annually in the European Region attributable to household and ambient air pollution. Available at: https://www.euro.who.int/en/health-topics/environment-and-health/air-quality/news/news/2018/5/over-half-a-million-premature-deaths-annually-in-the-european-region-attributable-to-household-and-ambient-air-pollution. 19/9/2020.
[2] WHO. 2018. Ambient (outdoor) air pollution. Available at: https://www.who.int/en/news-room/fact-sheets/ detail/ambient-(outdoor)-air-quality-and-health. 17/9/2020.
[3] Morawska L, Ayoko GA, Bae GN, Buonanno G, Chao CY, Clifford S, et al. Airborne particles in indoor environment of homes, schools, offices and aged care facilities: The main routes of exposure. Environ int 2017; 1(108): 75-83.
 [4] Larypoor M, Soltani M. Overview of Air Microbial Contamination and Prevention Methods of Nosocomial Infections. J Microb Knowl 2010; 2(5): 57-65. [Farsi]
[5] Noroozi R, Noorisepehr M. Qualitative and Guantitative Evaluation of Air Pollution in the Panjom Azar and Sayyad Shirazi Hospitals of Gorgan. Jehe 2016; 3(2): 155-68. [Farsi]
[6] Amoatey P, Omidvarborna H, Baawain MS, Al-Mamun A. Indoor air pollution and exposure assessment of the gulf cooperation council countries: a critical review. Environ int 2018; 1(121): 491-506.
[7] Chamseddine A, El-Fadel M. Exposure to air pollutants in hospitals: indoor–outdoor correlations. WIT Trans Built Environ 2015; 168: 707-16.
[8] Ayodele CO, Fakinle BS, Jimoda LA, Sonibare JA. Investigation on the Ambient Air Quality in a Hospital Environment. Cogent Environ Sci 2016; 2(1): P.1215281.
[9] Fani Z, Mouloudi J. The Assessment of Urban Environment on Regulations & Norms: With Emphasis on Air Pollution. Urban Manag 2010; 7(24): 51-64. [Farsi]
[10] Najafpoor A, Jafari AJ, Dousti S. Trend Analysis of Air Quality Index Criteria Pollutants (Co, No2, So2, Pm10 and O3) Concentration Changes in Tehran Metropolis and its Relationship with Meteorological Data, 2001-2009. Heal Field 2015; 2(3): 17-26. [Farsi]
[11] Maheswaran R, Pearson T, Beevers SD, Campbell MJ, Wolfe CD. Outdoor air pollution, subtypes and severity of ischemic stroke–a small-area level ecological study. International journal of health geographics 2014; 13(1): 23-32.
[12] Scire JS, Strimaitis DG, Yamartino RJ. A User's Guide for the Calpuff Dispersion Model. Earth Technology Inc. New York, NY. 2000; 521.
 [13] Abdul-Wahab SA, Elkamel A, Ahmadi L, Chan K. Study of SO2 dispersion from a proposed refinery in newfoundland and labrador, Canada. Sustain Environ Res 2015; 25: 283-94.
[14] Amoatey P, Omidvarborna H, Baawain M. The modeling and health risk assessment of PM2.5 from Tema Oil Refinery. Hum Ecol Risk Assess 2018; 24(5): 1181-96.
[15] Atabi F, Jafarigol F, Momeni M, Salimian M, Bahmannia G. Dispersion Modeling Of Co With Aermod in South Pars Fourth Gas Refinery. Jehe 2014; 1(4): 281-92. [Farsi]
[16] Mohagheghi E, Karbassi A. Assessment of Sensitive Areas of Oil Refinery around Shiraz Using Screen 3. Environ Sci Eng 2011; 45: 40-52. [Farsi]
[17] Noorpoor A, Shahabi N K. Dispersion Modeling of Air Pollutants from The Ilam Cement Factory Stack. Civ Environ Eng 2014; 44(74): 107-16. [Farsi]
[18] Statistics Center of Iran. Statistical Yearbook of Khuzestan Province. Publications of Statistics Center of Iran. 2016. [Farsi]
[19] AORC. 2016. About Abadan refining Co. Available at: https://abadan-ref.ir/en/about-us. 25/9/ 2020.
[20] EPA. 2017. Air Quality Dispersion Modeling - Alternative Models. Available at: https://www.epa.gov/scram/air-quality-dispersion-modeling-alternative-models. 27/9/2020.
[21] Buchholz S, Krein A, Junk J, Heinemann G, Hoffmann L. Simulation of Urban-Scale Air Pollution Patterns in Luxembourg: Contributing Sources and Emission Scenarios. Environ Model Assess 2013; 18: 271e283.
[22] Calori G, Clemente M, De Maria R, Finardi S, Lollobrigida F, Tinarelli G. Air Quality Integrated Modelling in Turin Urban Area. Environ Model Softw 2006; 21(4): 468-76.
[23] Elbir T. Comparison of Model Predictions with the Data of an Urban Air Quality-Monitoring Network in Izmir, Turkey. Atmos Environ 2003; 37(15): 2149-57.
[24] Holnicki P, Nahorski Z. Emission Data Uncertainty in Urban Air Quality Modeling—Case Study. Environ Model Assess 2015; 20(6): 583-97.
[25] Holnicki P, Kałuszko A, Trapp W. An Urban Scale Application and Validation of the Calpuff Model. Atmos Pollut Res 2016; 7(3): 393-402.
[26] DOE.2009. Clean air standard. Available at: https://nacc.doe.ir/portal/home/?177566. 19/8/2020.
[27] McGartland A, Revesz R, Axelrad D A, Dockins C, Sutton P, Woodruff T J. Estimating the health benefits of environmental regulations. Science 2017; 357(6350): 457-8.
[28] Duncan B N, Lamsal L N, Thompson A M, Yoshida Y, Lu Z, Streets D G, Hurwitz M M, Pickering K E. A space‐based, high‐resolution view of notable changes in urban NOx pollution around the world (2005–2014). Journal of Geophysical Research: Atmospheres 2016; 121(2): 976-96.
[29] Hedayati Rad F, Salman-Mahini A, Mirkarimi S. Air Pollution Dispersion Modeling of Abadan Oil Refinery Using Screen3. Environ Res 2016; 7(13): 93-102. [Farsi]
[30] Cichowicz R, Wielgosiński G, Fetter W. Dispersion of atmospheric air pollution in summer and winter season. Environmental monitoring and assessment 2017; 189(12): 605-15.
[31] Bauleo L, Bucci S, Antonucci C, Sozzi R, Davoli M, Forastiere F, Ancona C. Long-term exposure to air pollutants from multiple sources and mortality in an industrial area: a cohort study. Occupational and Environmental Medicine 2019; 76(1): 48-57.

---