محیطی اوزون ، جسے O 3 کہا جاتا ہے اور اسے زمینی سطح یا ٹروپاسفیرک اوزون بھی کہا جاتا ہے، زمین پر ہر کسی کو متاثر کرتا ہے چاہے وہ کسی بھی ملک کا ہو، جیسا کہ دائیں طرف کی تصویر پر دکھایا گیا ہے [1] ۔
(Attribution: WMO GAW research on reactive gases )
ذرات (PM 2.5 ) کے برعکس، زمینی سطح کا اوزون براہ راست خارج نہیں ہوتا ہے۔ اس کے بجائے یہ کیمیائی رد عمل کی ایک سیریز کے ذریعے پیدا ہوتا ہے جو نائٹروجن آکسائیڈز، غیر مستحکم نامیاتی مرکبات، سورج کی روشنی اور اعلی درجہ حرارت کی موجودگی میں ہوتا ہے، جیسا کہ درج ذیل بصری میں دکھایا گیا ہے:
صحت پر اس زمینی سطح کے اوزون کے اثرات کی پیمائش ایئر کوالٹی انڈیکس اسٹینڈرڈ کے ذریعے کی جاتی ہے جس کی وضاحت ہر ملک کرتا ہے۔ دلچسپ بات یہ ہے کہ آدھی دنیا ملی گرام کی پیمائش پر مبنی معیار استعمال کر رہی ہے، جبکہ باقی پی پی بی پر مبنی پیمائش کا استعمال کر رہی ہے۔ لیکن کیا یہ واقعی کوئی مسئلہ ہے؟ یہ وہی ہے جو ہم اس مضمون میں دیکھیں گے۔
--
اوزون کے لیے امریکی EPA کا معیار پی پی ایم پر مبنی ہے، جب کہ یورپی معیار ملیگرام پر مبنی ہے۔
لہٰذا، ہم نے قدرتی طور پر اپنے سوال کو Environnement SA کو نشانہ بنایا، جو یورپی ماحولیاتی سازوسامان کے ایک سرکردہ ادارے میں سے ایک ہے، جو اپنا O342M اوزون تجزیہ کار تیار کرتا ہے (دائیں طرف تصویر دیکھیں)۔
O342M US EPA اور EU دونوں کے ذریعہ تصدیق شدہ ہے (دیکھیں specsheet )، لہذا پی پی ایم اور ملیگرام دونوں میں پیمائش فراہم کرنے کے قابل ہے۔ Environnement SA سے ہمارا سوال یہ تھا کہ ' آپ کا اوزون تجزیہ کار پی پی ایم اور ملیگرام دونوں آؤٹ پٹ کو کیسے سپورٹ کرتا ہے؟ کیا پیمائش کے لیے کوئی ہارڈ ویئر فرق ہے؟ اگر نہیں، تو کیا تبدیلی کا کوئی معیار ہے؟ '
اوزون کی پیمائش کے اصول
اوزون کی پیمائش عالمگیر طور پر معروف UV جذب اصول پر مبنی ہے [2] ، جو اوزون کے مالیکیولز کے UV جذب کی پیمائش پر مشتمل ہے۔ اوزون کا ارتکاز کاتلیٹک کنورٹر کے ذریعے فلٹریشن کے بعد گیس کے نمونے کے UV جذب اور اوزون کے بغیر نمونے کے درمیان فرق سے طے ہوتا ہے۔
اس نظام میں، اوزون کے ارتکاز کو ہوا کے حجم کے حساب سے ہلکی توانائی کی مقدار کے طور پر ماپا جاتا ہے، جس سے ppbv میں ارتکاز کو نکالا جاتا ہے۔ اس سسٹم کے لیے کم قابل شناخت حد 0.4 پی پی بی ہے (امریکی EPA 8 گھنٹے کے اوزون معیار پر مبنی 0.3 کے AQI کے مطابق)۔ یہ نظام بڑے پیمانے پر اس طرح کی پیمائش نہیں کرتا، لیکن ppmv سے mg/m 3 میں تبدیل کرنے کا ایک معیاری طریقہ ہے۔
ماحولیاتی آلودگی کے ارتکاز کو تبدیل کرنا: ppmv سے mg/m 3
سب سے پہلے، ppm (حصے فی ملین [3] ) اور ppb (پارٹس فی بلین) کو `1 ppm = 1/10 6 = 10 -6` اور `1 ppb = 1/10 9 = 10 -9` کے طور پر بیان کیا گیا ہے۔ تو `1 ppm = 1000 ppb or 1 ppb = 10 -3 ppm`۔
تبدیلی کا عنصر اس درجہ حرارت پر منحصر ہوتا ہے جس پر آپ تبدیلی چاہتے ہیں (امریکہ میں عام طور پر 25 ڈگری سینٹی گریڈ)، اور ساتھ ہی ساتھ محیطی دباؤ۔ 1 ماحول کے محیطی دباؤ پر، عمومی مساوات یہ ہے:
-
c= concentration in mg/m3(i.e., milligrams of gaseous pollutant per cubic meter of ambient air) -
MW= molecular weight of the gaseous pollutant -
ppmv= parts per million by volume (i.e., volume of gaseous pollutant per million volumes of ambient air) -
t= ambient temperature in degrees centigrade. -
12.187= inverse of the Universal Gas Law constant[4]
مثال کے طور پر، گیسی آلودگی والے O 3 (اوزون) کے لیے، اوزون کے 20 ppmv کو 25 °C at `mg/m3 اور 1 atmosphere میں تبدیل کرنے کے لیے، درج ذیل فارمولہ استعمال کیا جاتا ہے:
48.00 = `MW(O3)` = molecular weight of Ozone O3. یورپی اور امریکی تبادلوں کے معیارات
محیطی درجہ حرارت اور ماحول کے دباؤ کا مفروضہ دراصل امریکہ، یورپ یا عام حالات کے لیے درج ذیل جدول میں معیاری اور خلاصہ کیا گیا ہے۔ ہمارے O342M اوزون تجزیہ کاروں کے لیے، یہ گتانک صارف کے آلے کے آپریٹر کے ذریعے قابل پروگرام ہے۔
| Gas | Standard Conditions for Temperature and Pressure ( STP) | ||
| "STP US" Conditions at 25°C (US EPA standard) [5] 1013 mbar and 298K | "STP European Union" Conditions at 20°C (EU standard) [6] 1013 mbar and 293K | "Normal" Conditions at 0°C 1013 mbar and 273K | |
| O3 - Ozone | 1 ppb = `1,97` µg/m3 | 1 ppb = `2,00` µg/m3 | 1 ppb = `2,15` µg/m3 |
| NO2 - Nitrogen Dioxyde | 1 ppb = `1,88` µg/m3 | 1 ppb = `1,91` µg/m3 | 1 ppb = `2,05` µg/m3 |
نوٹ: ان لوگوں کے لیے جو یہ جاننے میں دلچسپی رکھتے ہیں کہ 20 ° C کو معیاری حوالہ درجہ حرارت کے طور پر کیوں استعمال کیا جاتا ہے، آپ Ted Doiron کا مضمون "20 °C—صنعتی جہتی پیمائش کے لیے معیاری حوالہ درجہ حرارت کی مختصر تاریخ" پر دیکھ سکتے ہیں۔
اوزون مانیٹر پر فوری اور درست جواب دینے کے لیے Environnement SA کی طرف سے Serge کا بہت شکریہ۔ نوٹ کریں کہ یہی تصور دیگر گیسوں پر بھی لاگو ہوتا ہے جیسے نائٹروجن ڈائی آکسائیڈ (مثال کے طور پر AS32M تجزیہ کار کا استعمال کرتے ہوئے)۔
--
تحقیقات کو تھوڑا آگے بڑھانے کے لیے، اگلا سوال یہ ہے کہ اگر حوالہ کے بجائے اصل درجہ حرارت اور دباؤ کا استعمال کیا جائے تو حساب شدہ ایئر کوالٹی انڈیکس پر کیا اثر پڑے گا؟
محیطی درجہ حرارت کا اثر
آخری سوال یہ ہے کہ ہوا کے معیار کے اشاریہ پر درجہ حرارت کی تبدیلی کے اثرات کو دیکھیں۔
For instance, let assume that an instrument is measuring an average of `120 mg/m3` of Ozone over 1 hour, which corresponds to an AQI of 50 (Medium) according to the European Common Air Quality Index (CAQI).
20°C اور 1 atm پر، `120 mg/m^3` 120/2.00، یعنی 60.0 ppmv میں بدل جاتا ہے۔ تو آئیے فرض کریں کہ یہ اوزون سینسر سے اصل پیمائش ہے۔ پھر سوال یہ ہے کہ اگر محیطی درجہ حرارت 42 ڈگری سینٹی گریڈ تک پہنچ رہا ہو جیسا کہ بعض اوقات گرمی کی لہروں کے دوران ہوتا ہے، تو صحیح ماس کیا ہوگا؟ تبدیلی کا فارمولا ہے:
$$c = { ppmv \times 12.187 \times MW \over 273.15 + t } = 111.37 $$
اس کے نتیجے میں ناپے گئے اوزون میں `8.6 mg/m^3` کا فرق ہوتا ہے۔ CAQI معیار کا اطلاق کرتے وقت، متعلقہ AQI 46.4 ہے (معیاری 20°C حالت کا استعمال کرتے ہوئے 50 کے بجائے)۔ یہ دراصل ایک قابل قبول فرق ہے۔
محیطی درجہ حرارت پر منحصر عمومی ایڈجسٹمنٹ فارمولہ کو دائیں طرف گراف کے ساتھ خلاصہ کیا گیا ہے۔ x-axis محیطی درجہ حرارت ہے، اور y-axis کا حساب لگایا گیا AQI ہے اصل درجہ حرارت ایک حوالہ (20°C) کے بجائے استعمال کیا جائے گا۔
ماحولیاتی دباؤ کا اثر
جیسا کہ ماحولیاتی دباؤ کا تعلق ہے، تغیر کی تعریف آئیڈیل گیس قانون (` PV = nRT `) کے ذریعے کی گئی ہے۔
قدر 12.187 اصل میں یونیورسل گیس لاء مستقل R کا الٹا ہے۔ لہذا، ماحولیاتی دباؤ کے اثرات کو سمجھنے کے لیے، درج ذیل فارمولے کو استعمال کیا جا سکتا ہے۔
دوسرے لفظوں میں، کسی کو صرف موجودہ ماحول سے تبدیلی کے عنصر کو تقسیم کرنے کی ضرورت ہے۔ یہ فرض کرتے ہوئے کہ دباؤ p ملی بارز میں ظاہر ہوتا ہے ( 1 atm = 1013.25 mb )، عمومی تبدیلی کا فارمولا بن جاتا ہے:
-
c= concentration in mg/m3(i.e., milligrams of gaseous pollutant per cubic meter of ambient air) -
MW= molecular weight of the gaseous pollutant -
ppmv= parts per million by volume (i.e., volume of gaseous pollutant per million volumes of ambient air) -
t= ambient temperature in degrees centigrade. -
p= ambient atmospheric pressure in millibars.
نتائج
مندرجہ بالا وضاحتیں ہمارے ابتدائی مفروضے کی تصدیق کرتی ہیں کہ اگرچہ اوزون ریڈنگ کو مختلف اکائیوں ( ppm اور `mg/m^3` کے ساتھ فراہم کیا جا سکتا ہے)، یہ درحقیقت کوئی مسئلہ نہیں ہے کیونکہ ریڈنگ کو `mg/m سے تبدیل کرنے کا ایک معیاری طریقہ موجود ہے۔ ^3 to ppm` اور اس کے برعکس۔ مزید برآں، اصل محیطی درجہ حرارت اور دباؤ کے بجائے حوالہ STP (معیاری درجہ حرارت اور دباؤ) کے استعمال کا اثر کم سے کم ہے، یعنی اوزون کے فرق میں صرف اشاریہ کی اکائیاں۔
Credits: Ozone visual recreated using Icon pack by Icons8 and taken from American Chemical Society.
