دكتوراه: النمذجة المكانية لانبعاثات مصادر تلوث الهواء في مدينة الديوانية ومستويات تعرض السكان لها

النمذجة المكانية لانبعاثات مصادر تلوث الهواء

في مدينة الديوانية ومستويات تعرض السكان لها

أطروحة قدّمها

إلى مجلس كلية الآداب – جامعة القادسية

إبراهيم ناجي عباس الشباني

وهي جزء من متطلبات نيل درجة الدكتوراه فلسفة في الجغرافيا

إشراف

الأستاذ المساعد الدكتور

عبد الرضا مطر عبد الرضا الهاشمي

1440 هـ - 2019 م

المستخلص

تمثلت منطقة الدراسة بمدينة الديوانية وهي مركز محافظة القادسية التي بلغ عدد سكانها 418309 نسمة توزعوا على 61 حي سكني وقد تناولت الدراسة النمذجة المكانية لانبعاثات مصادر تلوث الهواء ومستويات تعرض السكان لها وقد تم استعمال برنامج AERMOD VEIW في بناء نماذج الانبعاثات للمصادر المختلفة وحساب المساحات المتعرضة لانبعاثاتها، على وفق الظروف المناخية المسجلة في محطة الديوانية المناخية لسنة 2017 .

شملت الدراسة العديد من مصادر تلوث الهواء التي تستهلك أنواع مختلفة من الوقود الأحفوري وتمثلت بالمصادر (المتنقلة المركبات) والمصادر الثابتة (الصناعة) وقد هدفت الدراسة إلى تمييز مستويات مقدار التراكيز لأهم خمسة ملوثات غازية وهي ثاني أوكسيد الكاربون CO2 وأول أوكسيد الكاربون (CO) والهيدروكربونات (HC) وأكاسيد النتروجين (2 NOx) وثاني أوكسيد الكبريت (SO2) في مدينة الديوانية وإعداد خرائط التوزيع لمستويات مقدار تراكيز هذه الملوثات وتوظيف نماذج انتشار وتشتت الانبعاثات من خلال أدوات برنامج ArcGis الخاصة بالتركيب ودمج الطبقات الرسومية لترشيح المواقع المناسبة لأخذ القياسات الميدانية الخاصة بتلوث الهواء المحيط . وقد تم احتساب عدد السكان المتعرضين لانبعاثات أهم المصادر المشمولة بالدراسة بوساطة الكثافة العامة على وحدة المساحة (نسمة/الهكتار).

اعتمدت الدراسة على المناهج الجغرافية المعروفة كالمنهج الوصفي التحليلي والتحليل المقارن والمنهج المورفولوجي، أما دراسة الحالة فقد تم اعتمادها في بعض نماذج محاكاة حركة الرياح.

وقد استعملت أيضا أساليب التحليل الآلي في نظم المعلومات الجغرافية. تضمنت الدراسة أربعة فصول فكان الفصل الأول الإطار نظريا يرسم الخطوط العامة للدراسة أما الفصل الثاني فكان عن العوامل الجغرافية المؤثرة في تركز وتشتت ملوثات الهواء في مدينة الديوانية والفصل الثالث مصادر الانبعاثات الملوثة للهواء وخصائصها في مدينة الديوانية أما الفصل الرابع فهو عن النمذجة المكانية لانبعاثات مصادر تلوث الهواء المتنقلة والثابتة.

وقد كشفت الدراسة عن جملة من النتائج كان أهمها أن المركبات الخاصة شكلت نسبة 44 % من عدد المركبات الكلي في مدينة الديوانية مما يعني اتجاه النقل في المدينة نحو المركبات الخاصة بدل استعمال وسائل النقل العام مما يزيد من عدد الرحلات وزيادة الانبعاثات الصادرة عنها. وأن أعلى مقدار تركز الملوثات كانت في بعض التقاطعات المحيطة بالمنطقة المركزية للمدينة التي تمثل حلقة وصل للأحياء الكثيفة السكان مثل تقاطع عبد الكريم قاسم والمصطفى وتقاطعي العصري (الصغير والكبير) إضافة إلى تقاطع شارع شهيد المحراب.

ويلاحظ ازدياد كميات الوقود المستهلك والانبعاثات الناتجة عنه في الشوارع الشريانية الرئيسة في مدينة الديوانية كشارع الزيتون وشارع بغداد نظراً لسرعة المركبات وتواجد المركبات الكبيرة وقلة عدد التقاطعات وتقل كميات الوقود المستهلك لبعض الشوارع كشارع المدينة والأم بسبب قصر أطوال هذه الشوارع فضلاً عن انخفاض سرعة المركبات فيها.

وأن أعلى مقادير لتراكيز الملوثات المنبعثة عن المولدات هي في الحي الثقافي وذلك راجع إلى زيادة أعداد المولدات أو زيادة قدرتها التوليدية مما تستهلك معه كميات وقود أعلى.

وكشفت الدراسة أيضاً أن تراكيز الملوثات قد ازدادت في انبعاثات مصنع النسيج في ساعات العمل خلال شهر كانون الأول نتيجة لزيادة استهلاك الوقود فيما مثل شهري أيار وآب المرتبة الثانية في مستوى تراكيز الانبعاثات خلال الساعة الواحدة. أما أعلى مقادير من تراكيز الملوثات في انبعاثات معمل الإطارات في الديوانية الذي عمل لستة شهور فقط كان خلال شهر أيار يأتي بعده شهر آذار وكانون الثاني على التوالي.

أما أعلى كمية للانبعاثات الناتجة عن الأفران والمخابز كانت من أحياء الصدر الأول والعروبة الأولى نظراً لكثرة عدد الأفران والمخابز فيهما يأتي بعدهما حي صوب الشامية. وتميل الانبعاثات المستخرجة بالنمذجة في شهر كانون الثاني وبمختلف تراكيزها من الملوثات ولمختلف المصادر في احتلال مساحات أكثر مقارنة بشهر تموز.

وأتضح من نتائج الرصد الميداني للنقاط المحددة بوساطة النمذجة المكانية أن مقدار تراكيز الانبعاثات تكاد تتقارب فيما يخص انبعاثات اول أوكسيد الكاربون والهيدروكربونات واكاسيد النتروجين واوكسيد الكبريت فيما عدا بعض الحالات.

وأن المساحة المتعرضة لانبعاثات مصادر منطقة الدراسة جميعها و ضمن حدود الأحياء السكنية في المدينة قد بلغت 4157 هكتار وهو ما يمثل نسبة 88 % من المساحة الكلية للمدينة والبالغة 4711 هكتار وبذلك فإن عدد الأشخاص المحتمل تعرضهم لانبعاثات هذه المصادر على وفق الكثافة العامة في المدينة والبالغة 89 شخص/الهكتار هو 369973 نسمة أي ما يعادل 88 % من سكان المدينة.

Spatial modeling of emissions of air pollution

sources in Diwaniyah city and levels of population exposure

A Dissertation

Submitted to The Council of College of Arts, University of AL-Qsdisiyah in partial Fulfillment of The Requirements

for The Degree of Doctor of Philosophy in Geography

Ibrahim Naji Abbas AL-Shabany

Supervised By

Asst. Prof. Dr.

Abdul Reda Matar Abdul Reda Al Hashmi

2019 A.D. 1440 A.H.

Abstract

The study area occurs in Al-Diwaniyah, the center of Al-Diwaniyah Governorate with a population of 418309 distributed to 61 residential districts. The study deals with the spatial modeling of emissions of air pollution sources and levels of population exposure.

The AERMOD VEIW program is used to build emission source models and calculate the areas exposed to their emissions, in accordance with the climatic conditions recorded at the Al-Diwaniyah weather station for 2017.

The study includes many sources of air pollution that consume different types of fossil fuels these sources represented by transport sources (vehicles) and static sources (industry). The study aims to discriminate concentration levels of the most five important pollutants, which are carbon dioxide (CO2), carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides NOx and Sulfur dioxide SO2 in the city of Al-Diwaniyah, and mapping the distribution of concentrations of pollutant values and dispersion Using Arc Gis's overlapping tools and integrating graphic layers to filter suitable locations to take field measurements of ambient air pollution. The number of population exposed to the emissions of the most important sources covered by the study was calculated by the general density per unit area (inhabitants / ha).

This study depends on the geographical methods known as analytical descriptive approach, comparative analysis and morphological approach. While the status study is adopted in some models of wind movement simulation. Automated analysis methods are also used in GIS.This study consists of four chapters; the first is a theoretical framework that outlines the study,the second chapter is about geographical factors affecting the concentration and dispersion of air pollutants in the city of Al-Diwaniyah, third Chapter stands for sources of air pollutant emissions and their characteristics in the city of Al-Diwaniyah while the fourth chapter is about the spatial modeling of emissions of air pollution sources for both transport sources and static.

The study reveals a number of results, the most important of which is that the private vehicles accounted for 44% of the total number of vehicles in the city of Al-Diwaniyah, which means the direction of transport in the city towards private vehicles instead of using public transport Which Increase the number of flights and increasing emissions. The highest values of pollutant concentrations were in some intersections surrounding the central area of the city, which is a link to densely populated neighborhoods such as Abdul Karim Qasim and Al- Mustapha and the intersections of Al-Asri (Al-Sagheer and Al-Kabir) in addition to the intersection of Shahid Al-Mihrab Street.

The increase in the amount of consumed fuel and the resulting emissions in the main arterial streets in the city of Al-Diwaniyah Street Zaytoon and Baghdad Street due to the speed of vehicles and the presence of large vehicles and the number of intersections and the amount of fuel consumed for some streets such as the city and the city because of the short lengths of these streets As well as the low speed of vehicles in them.

The highest amounts of concentrations of pollutants emitted from generators are in the cultural district, due to the increase in the number of generators or increase their generating capacity, which consumes higher amounts of fuel.

The study also finds that pollutant concentrations increases during the hours of the textile factory work in December as a result of rise in fuel consumption, while May and August come in the second rank in the level of emissions concentrations per hour. The highest concentration of pollutant concentrations is in Al-Diwaniyah tire factory, which works for only six months, during May, followed by March and January consequently.

The highest amount of emissions from ovens and bakeries are from Al-sadder Alawel, Al-Oruba Alulla while Al-shamiah side at the third place due to the large number of ovens and bakeries. Emissions extracted by modeling in January and with different pollutant concentrations and various sources tend to occupy more areas than in July.

The results of field monitoring of the points determined by spatial modeling show that the amount of emission concentrations are almost identical for carbon monoxide, hydrocarbons, nitrogen oxides and sulfur oxides emissions, except in some cases. The area exposed to emissions of all sources studied and within the limits of residential neighborhoods in the city amounted to 4157 hectares, which is 88% of the total area of the city and the total of 4711 hectares so the number of people likely to be exposed to emissions of these sources and according to the general density in the city of 89 people / 369973 people, equivalent to 88% of the population of the city.