مدل داده کاوی مبتنی بر یادگیری ماشین جهت پیش بینی آلودگی هوا در کلان شهرهای ایران

مقدمه: در پاسخ به همه گیری کووید-۱۹، دولت ها در سراسر دنیا محدودیت های شدیدی را اعمال نموده و سناریوهای متفاوتی از کاهش انتشار آلاینده های ناشی از منابع ترافیکی را ارائه کردند. با اعمال محدودیت های ترافیکی ناشی از همه گیری کووید-۱۹ و قرنطینه، به نظر می رسید کاهش در تردد وسایل نقلیه و غلظت آلاینده ها صورت پذیرفته و به نوعی شاخص کیفیت هوا به استانداردهای کیفیت نزدیک گردد. بنابراین انتظار می رفت تغییراتی در غلظت آلاینده های منواکسید کربن (CO)، ازن (O۳)، منواکسید نیتروژن (NO)، دی اکسید نیتروژن (NO۲)، اکسیدهای نیتروژن (NOx)، دی اکسید گوگرد (SO۲)، ذرات معلق با اندازه ۲.۵ میکرومتر یا کمتر (PM۲.۵) و ذرات معلق با اندازه ۱۰ میکرومتر یا کمتر (PM۱۰)که از عوامل بیماری زا و بعضا مرگ زودرس می باشند، مشاهده گردد. مواد و روش ها: با استفاده از روش یادگیری ماشین، در مرحله اول تغییر غلظت آلاینده ها در دوره همه گیری کووید-۱۹ نسبت به دوره قبل از آن مورد بررسی قرار گرفت تا مشخص گردد که اعمال محدودیت های ترافیکی چه تاثیری در تغییر غلظت آلاینده ها در هر یک از کلان شهرهای مشهد و شیراز داشته است. در مرحله دوم، الگوهای پیش بین با استفاده از شبکه های عصبی پیشخور و عمیق جهت پیش بینی سطح اهمیت بهداشتی بر اساس اعمال هر یک از محدودیت های ترافیکی در هر کلان شهرارائه گردید.
نتایج و بحث: این مطالعه نشان داد که تغییر غلظت آلاینده ها در دوران کووید-۱۹ نسبت به قبل از آن، در کلان شهرهای مشهد و شیراز متفاوت بوده است. با توجه به نتیجه حاصل شده و تفاوت در روند تغییر غلظت آلاینده ها، جهت کنترل شاخص کیفیت هوا، الگوهای پیش بین برای هر کلان شهر ارائه گردید.
نتیجه گیری: برای آلاینده ها، الگوی افزایشی و یا کاهشی یکسانی در کلان شهرهای مورد مطالعه مشاهده نشد، پس می توان گفت که تاثیر محدودیت های یکسان بر روی تغییر غلظت آلاینده ها در شهرهای مختلف، متفاوت بوده است؛ لذا اعمال محدودیت های یکسان در تمامی شهرها، لزوما منجر به کاهش آلودگی نشده و می بایست برای برای هر موقعیت شهری و زیست محیطی، الگوی محدودیت های ترافیکی مختص آن موقعیت تهیه گردد. الگوی حاصل از این تحقیق را می توان به صورت روزانه، هفتگی، ماهانه و سالانه برای هر یک از دو کلان شهر مورد استفاده قرار داد و مشخص کرد که کدام محدودیت ها در کدام شهر سبب خواهد شد تا بتوانیم شاخص کیفیت هوا را کنترل نماییم.

کلیدواژه ها:

پیش بینی آلودگی هوا ، کلان شهرهای ایران ، یادگیری ماشین ، شبکه عصبی ، کووید-۱۹