بررسی جامع آلودگی هوای شهر اراک و نقش فناوریهای کنترل صنعتی با تأکید بر اسکرابرهای صنعتی
چکیده
آلودگی هوا یکی از مهمترین چالشهای زیستمحیطی شهرهای صنعتی در کشورهای در حال توسعه محسوب میشود. شهر اراک بهعنوان یکی از قطبهای صنعتی ایران طی دهههای اخیر با بحران جدی کیفیت هوا مواجه بوده است. این مقاله با هدف تحلیل وضعیت آلودگی هوای اراک، شناسایی منابع آلاینده، بررسی پیامدهای سلامت عمومی و ارزیابی راهکارهای مهندسی کنترل آلودگی بهویژه اسکرابرهای صنعتی تهیه شده است. نتایج بررسیها نشان میدهد بخش عمده آلودگی هوای اراک ناشی از منابع ساکن صنعتی بوده و ذرات معلق ریز مهمترین آلاینده غالب در شهر هستند. افزایش غلظت آلایندهها ارتباط مستقیم با افزایش بیماریهای قلبی، تنفسی و مرگومیر زودرس دارد. در ادامه، انواع فناوریهای اسکرابر صنعتی شامل اسکرابرهای مرطوب، خشک و الکترواستاتیکی بررسی شده و مزایا، معایب و کاربرد هر یک در صنایع نیروگاهی، پتروشیمی و فلزی شهر اراک تحلیل گردیده است. نتایج نشان میدهد استفاده هدفمند از ترکیب رسوبدهنده الکترواستاتیک و اسکرابرهای مرطوب میتواند بهطور قابل توجهی انتشار ذرات معلق و گازهای اسیدی را کاهش داده و نقش مؤثری در بهبود کیفیت هوای شهر ایفا کند.
کلیدواژهها: آلودگی هوا، اراک، ذرات معلق، صنایع سنگین، اسکرابر صنعتی، کنترل آلایندهها، سلامت عمومی
\newpage
1. مقدمه
رشد سریع شهرنشینی و توسعه صنایع سنگین در دهههای اخیر، ضمن ایجاد مزایای اقتصادی، چالشهای زیستمحیطی قابل توجهی را نیز به همراه داشته است. آلودگی هوا مهمترین پیامد این توسعه صنعتی بوده و امروزه بهعنوان یک بحران جهانی سلامت عمومی شناخته میشود. بسیاری از شهرهای صنعتی در کشورهای در حال توسعه به دلیل تمرکز صنایع و استفاده گسترده از سوختهای فسیلی با کیفیت پایین، با سطوح بالایی از آلایندههای هوا مواجه هستند.
شهر اراک یکی از نمونههای شاخص این وضعیت است. استقرار صنایع بزرگی مانند نیروگاه حرارتی شازند، پالایشگاه نفت، مجتمع پتروشیمی و صنایع فلزی موجب شده این شهر در میان آلودهترین شهرهای صنعتی کشور قرار گیرد. ویژگیهای توپوگرافی و اقلیم منطقه نیز در تشدید تجمع آلایندهها نقش مهمی دارند.
آلایندههای اصلی هوا شامل ذرات معلق (PM2.5 و PM10)، دیاکسید گوگرد، اکسیدهای نیتروژن، ازن و منواکسیدکربن هستند. این آلایندهها اثرات گستردهای بر سلامت انسان دارند و با بیماریهای قلبی، تنفسی و سرطان ریه مرتبط هستند.
\newpage
2. معرفی منطقه مورد مطالعه (شهر اراک)
اراک مرکز استان مرکزی و یکی از مهمترین شهرهای صنعتی کشور است. این شهر در دشت نسبتاً محصور قرار گرفته و شرایط جغرافیایی آن سبب کاهش تهویه طبیعی هوا میشود. ویژگیهای مؤثر در تشدید آلودگی عبارتاند از:
تمرکز بالای صنایع سنگین در حریم شهری
وارونگی دما در فصل سرد
سرعت کم باد در بسیاری از روزهای سال
وابستگی صنایع به سوختهای فسیلی
بررسیهای انتشار آلایندهها نشان میدهد سهم منابع ساکن صنعتی در آلودگی هوای اراک بسیار بیشتر از منابع متحرک است.
\newpage
3. منابع آلودگی هوای اراک
3-1 منابع ساکن صنعتی
مهمترین منابع صنعتی آلاینده در اراک عبارتاند از:
نیروگاه حرارتی شازند
پالایشگاه نفت امام خمینی
مجتمع پتروشیمی اراک
صنایع فلزی و ماشینسازی
این صنایع مقادیر قابل توجهی دیاکسید گوگرد، اکسیدهای نیتروژن و ذرات معلق منتشر میکنند. استفاده دورهای از سوختهای سنگین بهویژه در فصول سرد موجب افزایش شدید آلودگی میشود.
3-2 منابع متحرک
خودروها نیز تولیدکننده منواکسیدکربن و اکسیدهای نیتروژن هستند. خودروهای فرسوده و کیفیت سوخت از عوامل مهم تشدیدکنندهاند.
3-3 شرایط اقلیمی
پدیده وارونگی دما و کاهش سرعت باد سبب تجمع آلایندهها در لایههای پایین جو میشود.
\newpage
4. آلایندههای اصلی و وضعیت کیفیت هوا
مهمترین آلاینده شهر اراک ذرات معلق ریز (PM2.5) است. این ذرات به دلیل اندازه کوچک قادرند به عمق ریه نفوذ کرده و وارد جریان خون شوند. علاوه بر آن، گازهای اسیدی و اکسیدهای نیتروژن نیز در شکلگیری آلودگی ثانویه نقش دارند.
\newpage
5. پیامدهای سلامت آلودگی هوا
5-1 بیماریهای قلبی و عروقی
قرارگیری طولانیمدت در معرض ذرات معلق موجب افزایش حملات قلبی و سکته مغزی میشود.
5-2 بیماریهای تنفسی
آلودگی هوا موجب تشدید آسم، برونشیت مزمن و بیماری انسدادی مزمن ریه میشود.
5-3 مرگومیر زودرس
افزایش غلظت ذرات معلق با افزایش مرگهای قابل پیشگیری ارتباط دارد.
5-4 پیامدهای اجتماعی و اقتصادی
افزایش هزینه درمان
کاهش بهرهوری نیروی کار
افت کیفیت زندگی شهری
\newpage
6. راهکارهای عمومی کاهش آلودگی هوا
بهبود کیفیت سوخت
توسعه حملونقل عمومی
افزایش فضای سبز شهری
پایش پیوسته کیفیت هوا
با این حال، از آنجا که منبع اصلی آلودگی اراک صنایع هستند، راهکارهای کنترلی در مبدأ اهمیت بیشتری دارند.
\newpage
7. اسکرابرهای صنعتی بهعنوان فناوری کنترل آلودگی
اسکرابر صنعتی تجهیزی برای حذف آلایندههای گازی و ذرات معلق از گاز خروجی دودکش صنایع است. اساس عملکرد آن ایجاد تماس میان جریان گاز آلوده با یک فاز جاذب است تا آلایندهها جذب یا تهنشین شوند.
7-1 طبقهبندی
اسکرابر مرطوب
اسکرابر خشک
رسوبدهنده الکترواستاتیکی
\newpage
8. اسکرابرهای مرطوب (Wet Scrubbers)
8-1 برج اسپری
مزایا:
ساختار ساده
هزینه سرمایهگذاری کم
مصرف انرژی پایین
معایب:
مصرف زیاد آب
تولید پساب
کارایی محدود برای ذرات بسیار ریز
8-2 اسکرابر پکینگدار
مزایا:
راندمان جذب بالا برای گازهای اسیدی
مناسب صنایع پتروشیمی
معایب:
گرفتگی در حضور گردوغبار زیاد
نیاز به نگهداری دورهای
8-3 اسکرابر ونتوری
مزایا:
بسیار مؤثر برای حذف PM2.5
معایب:
افت فشار زیاد
مصرف انرژی بالا
\newpage
9. اسکرابرهای خشک
در این سیستم از جاذبهای جامد برای خنثیسازی گازهای اسیدی استفاده میشود.
مزایا:
عدم تولید پساب
اشغال فضای کم
معایب:
نیاز به مواد مصرفی
راندمان کمتر نسبت به نوع مرطوب
\newpage
10. رسوبدهنده الکترواستاتیکی (ESP)
در این دستگاه ذرات با میدان الکتریکی باردار شده و بر روی صفحات جمعکننده مینشینند.
مزایا:
راندمان بسیار بالا برای ذرات ریز
افت فشار کم
معایب:
هزینه اولیه زیاد
کارایی پایین برای گازهای اسیدی
\newpage
11. کاربرد در صنایع اراک
نیروگاه حرارتی شازند
آلاینده غالب: SO2 و ذرات معلق
راهکار مناسب: ESP + اسکرابر مرطوب گوگردزدایی
پتروشیمی و پالایشگاه
آلاینده غالب: گازهای اسیدی و ترکیبات آلی
راهکار مناسب: اسکرابر پکینگدار
صنایع فلزی
آلاینده غالب: ذرات فلزی
راهکار مناسب: ونتوری یا ESP
\newpage
12. نتیجهگیری
آلودگی هوای اراک عمدتاً ناشی از فعالیت صنایع سنگین است. ذرات معلق مهمترین آلاینده مؤثر بر سلامت شهروندان محسوب میشوند. کنترل این بحران تنها از طریق سیاستهای ترافیکی امکانپذیر نیست و باید کنترل در مبدأ مورد توجه قرار گیرد. استفاده از فناوریهای اسکرابر صنعتی، بهویژه ترکیب رسوبدهنده الکترواستاتیکی و اسکرابر مرطوب، میتواند انتشار آلایندهها را بهطور قابل توجهی کاهش داده و کیفیت هوای شهر را بهبود بخشد.
\newpage
منابع (نمونه فرمت APA)
Cooper, C. D., & Alley, F. C. (Air Pollution Control: A Design Approach).
Seinfeld, J. H., & Pandis, S. N. (Atmospheric Chemistry and Physics).
World Health Organization. Air Quality Guidelines.
United States Environmental Protection Agency. Air Pollution Control Technology Fact Sheets.
European Environment Agency. Industrial Emission Control Techniques.
دندانپزشک و دانش آموخته اقتصاد