Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2024.

Bibliography: pages 107-117.

The environment and human health are seriously threatened by air pollution, a global problem. To present a basic early warning system for am-bient air quality, this thesis will examine the synergy of the weather and am-bient air quality in a large North African megacity. The World Health Organ-ization lists Greater Cairo as one of the most polluted cities in North Africa because of several issues, such as heavy industry, fast urbanization, and reli-ance on fossil fuels.
To achieve the study's aim, meteorological data from many sources was combined with pollution monitoring data from 18 air quality monitoring stations administered by the Egyptian Environmental Affairs Agency. The study employed statistical methods to analyze and understand air quality data in GC. These techniques, along with meteorological data, helped assess ob-served and modeled air quality. Examining these statistical measures helps to identify patterns and trends in pollution levels, evaluate the effectiveness of control measures, and pinpoint areas needing further investigation. Addition-ally, chemometric methods were applied to the data analysis of the air quality. While cluster analysis (CA) clustered comparable data points and may have shown distinct types of pollution incidents, principal component analysis (PCA) helped minimize data complexity by detecting important patterns. The study also tracked the flow of air pollutants using the HYSPLIT model. The Trajectory Frequency option in this analysis determined the region’s most vulnerable to a particular source of pollution. The transmission and dispersion of air pollutants were better understood because of this combination approach. The study also demonstrated how the Air Quality Index (AQI) and the Discomfort Index (DI), which both have an impact on human health, are related. This synergy between air quality and various weather conditions un-derscores their combined impact on human health.
The results demonstrate that air quality in Greater Cairo is harmful to sensitive groups or unhealthy categories during periods of stable weather conditions. The findings of the study, higher particulate matter concentra-tions, both for short- and long-term exposure, are the cause of Cairo's air pol-lution issue. On the other hand, the gaseous pollutants did not cause air pollu-tion issues, however, some violations were recorded in areas with high traffic or heavy industrial activity for short-term exposure. As for the seasonal pat-tern, meteorological factors help to disperse local pollutants during the sum-mer months due to the average height of the mixing layer increasing. The dispersion of local pollutants is also influenced by topography, as seen by the positive correlation found between the average pollutant concentration and the altitude of the monitoring sites. This resulted in increased concentrations at the sites situated within the basin of the Nile River. For the annual pattern, the study found that there is a positive trend in air quality which indicates the successful efforts of the Egyptian Ministry of Environment and its collabora-tion with other ministries in confronting acute air pollution episodes. Also, the results suggest that DI and AQI are synergistic in extreme weather condi-tions. So, the usage of this will help to alert residents to potential air pollution events as an early warning tool for air quality.

تعتبر منظمة الصحة العالمية منطقة القاهرة الكبرى من أكثر المدن تلوثا في شمال أفريقيا حيث تساهم في ذلك عدة عوامل، منها النمو الحضري السريع والاعتماد على الوقود الأحفوري والصناعات الثقيلة. تهدف هذه الدراسة إلى تقييم جودة الهواء في القاهرة الكبرى ودراسة تأثر تلوث الهواء بالطقس، بهدف تقديم نظام إنذار مبكر لنوعية الهواء المحيط. لتحقيق هدف الدراسة، تم دمج بيانات الأرصاد الجوية من مصادر عديدة مع بيانات رصد التلوث من 18 محطة لرصد نوعية الهواء تديرها الوكالة المصرية لشئون البيئة. تم استخدام الأساليب الإحصائية لتحليل وفهم بيانات نوعية الهواء في القاهرة الكبرى. ساعدت هذه الأساليب، إلى جانب البيانات الأرصاد الجوية، في تقييم نوعية الهواء المقاسة والنمذجة. يساعد فحص هذه الإجراءات الإحصائية على تحديد أنماط واتجاهات مستويات التلوث وتقييم فعالية إجراءات الرقابة وتحديد المناطق التي تحتاج إلى مزيد من الإجراءات. بالإضافة إلى ذلك، تم تطبيق الأساليب الكيمومترية على تحليل بيانات نوعية الهواء، حيث ساعد استخدام تحليل المكونات الأساسية (PCA) على تقليل تعقيد البيانات عن طريق اكتشاف أنماط مهمة. في حين أن تحليل العناقيد قام بتجميع نقاط البيانات القابلة للمقارنة. كما قامت الدراسة بتتبع حركة ملوثات الهواء باستخدام نموذج HYSPLIT الذي ساعد في فهم انتقال ومصادر ملوثات الهواء بشكل أفضل. تناولت الدراسة أيضًا دراسة ارتباط مؤشر جودة الهواء (AQI) ومؤشر الانزعاج (DI) اللذان يؤثران كلاهما على صحة الإنسان. يؤكد هذا التآزر بين نوعية الهواء وظروف الطقس المختلفة على تأثيرهما المشترك على صحة الإنسان.
أظهرت النتائج أن نوعية الهواء في منطقة القاهرة الكبرى ضارة بالفئات ذات الحساسية مثل كبار السن والأطفال وأصحاب الأمراض الصدرية والتنفسية خلال فترات استقرار الأحوال الجوية. ويعد التعرض قصير وطويل المدى للتركيزات المرتفعة للمواد الجسيمية المستنشقة السبب الرئيس في مشكلة تلوث الهواء في القاهرة. من ناحية أخرى، لم تتسبب الملوثات الغازية في مشاكل تلوث الهواء، ولكن تم تسجيل بعض المخالفات في المناطق ذات الكثافة المرورية العالية أو النشاط الصناعي الثقيل للتعرض قصير الأجل. أما بالنسبة للنمط الموسمي، فإن العوامل الجوية تساعد على تشتيت الملوثات المحلية خلال أشهر الصيف بسبب زيادة متوسط ارتفاع طبقة الخلط. كما يتضح من الارتباط الإيجابي بين متوسط تركيز الملوثات وارتفاع مواقع الرصد تأثر تشتت الملوثات المحلية بالطبوغرافيا. أدى هذا إلى زيادة التركيزات في المواقع الواقعة داخل حوض نهر النيل. بالنسبة للنمط السنوي، أظهرت نتائج الدراسة وجود اتجاه إيجابي في نوعية الهواء مما يشير إلى نجاح جهود وزارة البيئة المصرية بتكاتف الوزارات المعنية في مواجهة نوبات تلوث الهواء الحادة. كما تشير النتائج إلى أن مؤشر عدم الراحة الحرارية ومؤشر جودة الهواء يعملان بشكل تآزري في الظروف الجوية القاسية. لذلك، فإن استخدام هذا سيساعد على تنبيه السكان إلى الأحداث المحتملة لتلوث الهواء كأداة إنذار مبكر لنوعية الهواء.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.