پایش کیفیت هوای تهران با استفاده از نمودارهای کنترل آماری فرآیند (SPC) و تحلیل شاخص کیفیت هوا (AQI)

آلودگی هوای تهران به ویژه با غلظت بالای ذرات معلق PM۲.۵ به یکی از بحران های زیست محیطی و بهداشت عمومی تبدیل شده است. این مطالعه با هدف پایش آماری فرآیند آلودگی هوا و تحلیل الگوهای زمانی غلظت PM۲.۵ با استفاده از داده های ایستگاه چشمه در سال ۱۴۰۱ انجام شده. داده های روزانه آلاینده ها شامل NO۲، O۳، PM۱۰، PM۲.۵، SO۲ و CO پس از پاکسازی و یکپارچه سازی در محیط پایتون پردازش شدند. برای ارزیابی کنترل پذیری فرآیند، نمودارهای کنترل آماری X-Bar با حدود ۳ سیگما و EWMA با ضریب هموارسازی ۰/۱۵ بر اساس پارامترهای فاز ۳ روز نخست پیاده سازی گردید. تحلیل های تکمیلی شامل محاسبه شاخص کیفیت هوا (AQI) بر مبنای استاندارد EPA، تحلیل فصلی و بررسی همبستگی میان آلاینده ها انجام شد. میانگین غلظت PM۲.۵ در ۲۹۲ روز معتبر ۶۱/۸۰ میکروگرم بر متر مکعب و انحراف معیار ۴۰/۳۸ به دست آمد که ۱۳۰ درصد بالاتر از حد مجاز سالانه (۳۵) است. بیشترین مقدار ثبت شده ۳۱۶ (۸ فروردین) و کمترین ۲۷ (۱۶ شهریور) بود. حدود کنترل X-Bar در سطح ۱۴۸/۰ - تا ۱۴۸/۰ قرار گرفت. تحلیل فصلی نشان داد که تابستان با میانگین ۳۸/۹۷ و پاییز با ۴۲/۵۷ به ترتیب آلوده ترین و پاک ترین فصل ها هستند. توزیع شاخص AQI بیانگر آن است که ۵۶/۸ روزها در وضعیت «ناسالم» و ۱۸/۸ در وضعیت بسیار «ناسالم» قرار دارند. همچنین ۲ روز (۰/۰۷) در شرایط خطرناک ثبت شده است. فرآیند آلودگی هوای تهران خارج از کنترل آماری بوده و الگوی فصلی معناداری با اوج آلودگی در ماه های گرم دارد. کاربرد همزمان نمودارهای کنترل و شاخص AQI امکان پایش لحظه ای و طراحی سامانه هشدار سریع را فراهم می کند.

کلیدواژه ها:

کنترل کیفیت ، آماری ، نمودار PM۲.۵ ، EWMA ، شاخص کیفیت هوا (AQI) ، آلودگی هوا