DOI: https://doi.org/10.5194/acp-26-1605-2026
تاريخ النشر: 2026-01-30
المؤلف: Elie Bimenyimana وآخرون
الموضوع الرئيسي: جودة الهواء وتأثيرات الصحة
نظرة عامة
يقدم هذا القسم من ورقة البحث تحليلًا شاملاً لبيانات الجسيمات طويلة الأمد (PM) التي تم جمعها من 2015 إلى 2023 في مواقع حركة المرور الحضرية والخلفية الإقليمية في قبرص. تسلط الدراسة الضوء على انخفاض ملحوظ إحصائيًا في تركيزات PM 2.5 و PM 10 على مدى السنوات التسع عشرة الماضية؛ ومع ذلك، تظل المستويات مرتفعة، متجاوزة الحدود السنوية الجديدة للاتحاد الأوروبي، دون ملاحظات لتحسينات كبيرة في السنوات التسع الماضية. استخدم التحليل توزيع مصادر PMF لتحديد وكمية سبعة مصادر للجسيمات في الموقع الحضري (NICTRA) وستة في الموقع الإقليمي (AMX)، مما يكشف أن الغبار هو المصدر الرئيسي، حيث يساهم بنسبة 27% و 35% من PM 10 في NICTRA و AMX، على التوالي.
تشير النتائج إلى انخفاض بنسبة 35% في انبعاثات PM 10 المرتبطة بحركة المرور في الموقع الحضري، ويعزى ذلك إلى الانتقال إلى مركبات جديدة بمعايير EURO. ومع ذلك، يتم تعويض هذا الانخفاض من خلال زيادة الانبعاثات غير المنضبطة من المصادر المحلية، مثل إعادة تعليق غبار الطرق وحرق الكتلة الحيوية للتدفئة المنزلية. بالإضافة إلى ذلك، تحدد الدراسة الشرق الأوسط كمساهم كبير في مستويات PM 10 في شرق البحر الأبيض المتوسط، والتي تتميز بارتفاع الغبار والتلوث الناتج عن الأنشطة البشرية، بما في ذلك الاتجاهات المتزايدة في الانبعاثات الغنية بالكبريت وحرق الكتلة الحيوية. بشكل عام، تؤكد الأبحاث على التحديات في تحقيق الامتثال لمعايير جودة الهواء الأكثر صرامة في الاتحاد الأوروبي بسبب تفاعل مصادر الانبعاثات المحلية والإقليمية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على أهمية الجسيمات (PM) كعنصر حاسم في تلوث الهواء، مما يؤثر على صحة الإنسان والمناخ. بينما تم إجراء أبحاث واسعة حول الاتجاهات طويلة الأمد للجسيمات في شمال ووسط أوروبا، تظل البيانات من شرق البحر الأبيض المتوسط والشرق الأوسط (EMME) محدودة، خاصة فيما يتعلق بمواقع الخلفية الحضرية والإقليمية. من الجدير بالذكر أن الدراسات السابقة قد حددت اتجاهًا متناقصًا في الهباء الجوي الكبريتي كعامل رئيسي في تسارع الاحترار الأخير في البحر الأبيض المتوسط. في اليونان، لوحظ انخفاض في تركيزات PM بسبب سياسات انبعاثات المرور، على الرغم من أن الزيادة اللاحقة قد ارتبطت بزيادة حرق الخشب في المنازل. في قبرص، كانت الدراسة الشاملة الوحيدة طويلة الأمد حتى الآن قد أفادت بتوجهات متناقصة في مستويات PM لكنها افتقرت إلى الوضوح بشأن العوامل المحركة بسبب نقص بيانات التركيب الكيميائي.
تهدف الأبحاث الحالية إلى سد هذه الفجوة من خلال تقديم أكثر التوصيفات الكيميائية شمولاً للجسيمات في قبرص من 2015 إلى 2023. تدمج الدراسة التركيب الكيميائي اليومي للجسيمات وتوزيع المصادر في كل من المواقع الحضرية والإقليمية، كاشفة عن اتجاهات متناقصة كبيرة في مستويات PM2.5 و PM10 على مدى فترة التسع عشرة سنة التي تم تحليلها. على وجه التحديد، يشير تحليل الاتجاهات مان-كيندال إلى تخفيضات سنوية قدرها -0.31 ميكروغرام م⁻³ سنة⁻¹ لـ PM2.5 و -0.49 ميكروغرام م⁻³ سنة⁻¹ لـ PM10، مما يصل إلى تخفيضات إجمالية قدرها 31% و 26%، على التوالي. ومع ذلك، تظهر السنوات التسع الماضية مستويات مستقرة من PM، مما يشير إلى تباطؤ في الانخفاض. تشير النتائج أيضًا إلى أن الغبار يشكل جزءًا كبيرًا من PM10، مما يبرز تأثير انبعاثات الغبار الإقليمية على اتجاهات PM، والتي تتأثر بتغير أنماط الطقس والتنظيمات الدولية المستهدفة لانبعاثات الكبريت.
الطرق
يستعرض قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك مصادرها وطرق إعدادها، بالإضافة إلى إعداد التجربة، والذي قد يتضمن تقنيات وأدوات متنوعة ذات صلة بأهداف البحث. يصف القسم أيضًا البروتوكولات المتبعة لجمع البيانات وتحليلها، مما يضمن إمكانية تكرار النتائج وموثوقيتها.
بالإضافة إلى ذلك، يتم تحديد أي طرق إحصائية تم تطبيقها لتفسير البيانات، بما في ذلك البرامج المستخدمة للتحليل والمعايير للدلالة على الأهمية. تسمح هذه المقاربة الشاملة بفهم واضح لكيفية إجراء البحث وتدعم صحة النتائج المقدمة في الدراسة.
النتائج
يسلط قسم النتائج في الدراسة الضوء على التباين الموسمي لتركيزات الجسيمات (PM) في محطات المراقبة AMX و NICTRA، بالإضافة إلى الاتجاهات طويلة الأمد والتباين بين السنوات للمكونات الكيميائية الرئيسية من 2015 إلى 2023. تشهد NICTRA ذروة تركيزات PM في الشتاء بسبب انبعاثات التدفئة المنزلية وظروف الأرصاد الجوية الراكدة، بينما تسجل AMX مستويات أعلى في الصيف، تعزى إلى محدودية هطول الأمطار وزيادة عمليات التحول الجوي.
يكشف تحليل توزيع المصادر أن الحلول المثلى لـ PMF (تحليل المصفوفة الإيجابية) لفترة التسع سنوات تتكون من سبعة عوامل لـ NICTRA وستة لـ AMX، مع تحديد خمسة مصادر مشتركة: الثانوية الإقليمية، الغبار، النفط الثقيل، ملح البحر الطازج، وملح البحر القديم. من الجدير بالذكر أن حرق الكتلة الحيوية ومصادر المرور خاصة بـ NICTRA، بينما يعتبر احتراق الوقود الأحفوري الإقليمي فريدًا لـ AMX. تقدم الدراسة أيضًا تحليل اتجاهات مان-كيندال لكتلة PM ومكوناتها، مشيرة إلى اتجاهات متباينة عبر أنواع PM المختلفة والمواقع، مع نتائج مهمة لبعض المكونات مثل البوتاسيوم (K⁺) والمواد العضوية (OM) في AMX، والكربون العنصري (EC) في NICTRA.
المناقشة
تستكشف الدراسة تركيزات الجسيمات (PM) وتركيبها الكيميائي في موقعين متباينين في قبرص: موقع حركة المرور الحضرية (NIC-TRA) وموقع الخلفية الإقليمية (AMX). على مدى فترة تسع عشرة سنة (2005-2023)، تم إجراء أخذ عينات مستمرة من PM، حيث تم جمع PM 10 في NIC-TRA وكلا من PM 2.5 و PM 10 في AMX. تكشف النتائج أن تركيزات PM 10 الحضرية في NIC-TRA (46.0 ± 5.5 ميكروغرام م⁻³) أعلى بكثير من تلك الموجودة في AMX، مما يشير إلى انبعاثات محلية كبيرة من حركة المرور، وحرق الكتلة الحيوية، وغبار الطرق. من الجدير بالذكر أنه كان هناك انخفاض بنسبة 19% في مستويات PM 10 في NIC-TRA من 2005 إلى 2023، على الرغم من أن هذا الانخفاض قد تباطأ في السنوات الأخيرة.
تشير التحليلات الكيميائية إلى أن كبريتات الأمونيوم ((NH₄)₂SO₄) هي المكون السائد في PM 2.5 في AMX، حيث تشكل 43% من الكتلة الإجمالية، تليها المواد العضوية (OM) والغبار. ظلت معظم مكونات PM مستقرة من 2015 إلى 2023، باستثناء البوتاسيوم (K⁺)، وهو مؤشر على حرق الكتلة الحيوية، الذي أظهر اتجاهًا متزايدًا. في NIC-TRA، تشمل المصادر الرئيسية لـ PM 10 المحددة الغبار المعدني، وانبعاثات المرور، وحرق الكتلة الحيوية، مع إظهار انبعاثات المرور انخفاضًا كبيرًا بنسبة 35% على مدى السنوات التسع الماضية. تستخدم الدراسة تحليل المصفوفة الإيجابية (PMF) لتوزيع المصادر، مما يكشف أن الانبعاثات المحلية تمثل جزءًا كبيرًا من PM 10 في NIC-TRA، بينما تظل المساهمات الإقليمية أيضًا مهمة، مما يبرز التفاعل المعقد لمصادر التلوث المحلية والإقليمية في شرق البحر الأبيض المتوسط.
DOI: https://doi.org/10.5194/acp-26-1605-2026
Publication Date: 2026-01-30
Author(s): Elie Bimenyimana et al.
Primary Topic: Air Quality and Health Impacts
Overview
This research paper section presents a comprehensive analysis of long-term particulate matter (PM) data collected from 2015 to 2023 at urban traffic and regional background sites in Cyprus. The study highlights a statistically significant decline in PM 2.5 and PM 10 concentrations over the past 19 years; however, levels remain elevated, exceeding new EU annual limits, with no significant improvements noted in the last nine years. The analysis utilized PMF source apportionment to identify and quantify seven PM sources at the urban site (NICTRA) and six at the regional site (AMX), revealing that dust is the predominant source, contributing 27% and 35% of PM 10 at NICTRA and AMX, respectively.
The findings indicate a 35% reduction in traffic-related PM 10 emissions at the urban site, attributed to the transition to newer EURO-standard vehicles. Nevertheless, this reduction is counterbalanced by rising uncontrolled emissions from local sources, such as road dust re-suspension and biomass burning for domestic heating. Additionally, the study identifies the Middle East as a significant contributor to PM 10 levels in the Eastern Mediterranean, characterized by high dust and anthropogenic pollution, including increasing trends in sulfate-rich emissions and biomass burning. Overall, the research underscores the challenges in achieving compliance with stricter EU air quality standards due to the interplay of local and regional emission sources.
Introduction
The introduction highlights the significance of particulate matter (PM) as a critical element of air pollution, impacting both human health and climate. While extensive research has been conducted on long-term PM trends in northern and central Europe, data from the Eastern Mediterranean and Middle East (EMME) remain limited, particularly regarding urban and regional background sites. Notably, previous studies have identified a declining trend in sulfate aerosols as a key factor in the Mediterranean’s recent warming acceleration. In Greece, a reduction in PM concentrations has been observed due to traffic emission policies, although a subsequent rise has been linked to increased residential wood burning. In Cyprus, the only comprehensive long-term study to date reported decreasing trends in PM levels but lacked clarity on the driving factors due to insufficient chemical composition data.
The current research aims to fill this gap by providing the most extensive long-term chemical characterization of PM in Cyprus from 2015 to 2023. The study integrates daily PM chemical composition and source apportionment at both urban and regional sites, revealing significant decreasing trends in PM2.5 and PM10 levels over the 19-year period analyzed. Specifically, the Mann-Kendall trend analysis indicates annual reductions of -0.31 µg m⁻³ yr⁻¹ for PM2.5 and -0.49 µg m⁻³ yr⁻¹ for PM10, amounting to total reductions of 31% and 26%, respectively. However, the last nine years show stable PM levels, suggesting a slowdown in the decline. The findings also indicate that dust constitutes a substantial portion of PM10, highlighting the influence of regional dust emissions on PM trends, which are affected by changing weather patterns and international regulations targeting sulfate emissions.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including their sources and preparation methods, as well as the experimental setup, which may involve various techniques and instruments relevant to the research objectives. The section also describes the protocols followed for data collection and analysis, ensuring reproducibility and reliability of the results.
Additionally, any statistical methods applied to interpret the data are specified, including the software used for analysis and the criteria for significance. This comprehensive approach allows for a clear understanding of how the research was conducted and supports the validity of the findings presented in the study.
Results
The results section of the study highlights the seasonal variability of particulate matter (PM) concentrations at the AMX and NICTRA monitoring stations, as well as the long-term trends and inter-annual variability of major chemical components from 2015 to 2023. NICTRA experiences peak PM concentrations in winter due to residential heating emissions and stagnant meteorological conditions, while AMX records higher levels in summer, attributed to limited precipitation and enhanced atmospheric transformation processes.
The source apportionment analysis reveals that the PMF (Positive Matrix Factorization) optimal solutions for the nine-year period consist of seven factors for NICTRA and six for AMX, with five common sources identified: regional secondary, dust, heavy oil, fresh sea salt, and aged sea salt. Notably, biomass burning and traffic sources are specific to NICTRA, while regional fossil fuel combustion is unique to AMX. The study also presents a Mann-Kendall trend analysis for PM mass and its constituents, indicating varying trends across different PM types and locations, with significant findings for certain components such as potassium (K⁺) and organic matter (OM) at AMX, and elemental carbon (EC) at NICTRA.
Discussion
The study investigates particulate matter (PM) concentrations and their chemical composition at two contrasting sites in Cyprus: an urban traffic site (NIC-TRA) and a regional background site (AMX). Over a 19-year period (2005-2023), continuous PM sampling was conducted, with PM 10 collected at NIC-TRA and both PM 2.5 and PM 10 at AMX. The findings reveal that urban PM 10 concentrations at NIC-TRA (46.0 ± 5.5 µg m⁻³) are significantly higher than those at AMX, indicating substantial local emissions from traffic, biomass burning, and road dust. Notably, there has been a 19% reduction in PM 10 levels at NIC-TRA from 2005 to 2023, although this decline has slowed in recent years.
Chemical analyses indicate that ammonium sulfate ((NH₄)₂SO₄) is the dominant component of PM 2.5 at AMX, comprising 43% of total mass, followed by organic matter (OM) and dust. Most PM constituents remained stable from 2015 to 2023, with the exception of potassium (K⁺), a biomass burning tracer, which showed an increasing trend. At NIC-TRA, the primary PM 10 sources identified include mineral dust, traffic emissions, and biomass burning, with traffic emissions showing a significant decline of 35% over the past nine years. The study employs Positive Matrix Factorization (PMF) for source apportionment, revealing that local emissions account for a substantial portion of PM 10 at NIC-TRA, while regional contributions are also significant, highlighting the complex interplay of local and regional pollution sources in the Eastern Mediterranean.