تاثیر بوستان های شهری بر میزان انتشار ذرات معلق PM10 با استفاده از نرم افزار GIS

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف

2 دانشیار، دانشکده محیط زیست و انرژی، واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی.

3 کارشناس ارشد، دانشکده محیط زیست و انرژی، واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی*(مسئول مکاتبات).

چکیده

چکیده
زمینه و هدف : توسعه فضای سبز در داخل و حاشیه شهرها و احداث بوستان های شهری بهترین راهکار جهت بهسازی محیط شهری به شمار می رود. هدف از این مطالعه بررسی تاثیر فضای سبز بوستان لاله در کاهش میزان انتشار ذرات PM10 و مقایسه آن با محیط پیرامون می باشد. بوستان لاله با وسعت تقریبی 35 هکتار و قدمت 45 ساله در منطقه 6 شهرداری تهران واقع شده و از پارک های مطرح درسطح منطقه می باشد.
روش بررسی : ابتدا 16 ایستگاه جهت نمونه برداری میدانی در بوستان و محیط پیرامون آن تعیین و میزان ذرات معلق PM10 و برخی پارامترهای اقلیمی از جمله دما، رطوبت، سرعت و جهت باد، طی1 سال هرماه در دو نوبت صبح و عصر، در آن ها مورد سنجش قرار گرفت. سپس  نحوه انتشار مقادیر میانگین فصلی PM10  با استفاده از نرم افزار GIS بررسی گردید . در نهایت به منظور تعیین رابطه  تغییرات غلظت آلاینده ها با افزایش فاصله، میدان مرکزی پارک به عنوان مبدا و میدان فاطمی به عنوان ایستگاه شاهد
(آلوده ترین مکان) در فاصله 3000 متری از مبدا، در نظر گرفته شد و اندازه گیری هایی در سه ایستگاه به فواصل 200، 700 و 1100 متری از مبدا صورت گرفت و بهترین معادله حاکم بر  روند تغییرات غلظت آلاینده ها نسبت به فاصله،  توسط نرم افزار Table Curve تعیین و منحنی های آن توسط نرم افزار MATLAB رسم گردید.
یافته ها و نتایج :  نتایج نشان داد که با فاصله از مبداء میزان PM10 در فصول مختلف روند افزایشی داشته (در  بهار 11%، تابستان 66/25%، پائیز 5/42% و در زمستان 06/31%) و در  نزدیکی ایستگاه فاطمی این روند ثابت می گردد. همچنین در ایستگاه های درون پارک غلظت آلاینده  PM10 کمتر از ایستگاه های محیط اطراف می باشد .
 

کلیدواژه‌ها


تاثیر بوستان های شهری بر میزان انتشار ذرات معلق PM10

با استفاده از نرم افزار GIS

 

 

مجید عباس پور[1]

امیرحسین جاوید[2]

سحر سعیدی[3]

 

تاریخ دریافت: 25/2/90

تاریخ پذیرش: 25/5/90

 

چکیده

زمینه و هدف : توسعه فضای سبز در داخل و حاشیه شهرها و احداث بوستان های شهری بهترین راهکار جهت بهسازی محیط شهری به شمار می رود. هدف از این مطالعه بررسی تاثیر فضای سبز بوستان لاله در کاهش میزان انتشار ذرات PM10 و مقایسه آن با محیط پیرامون می باشد. بوستان لاله با وسعت تقریبی 35 هکتار و قدمت 45 ساله در منطقه 6 شهرداری تهران واقع شده و از پارک های مطرح درسطح منطقه می باشد.

روش بررسی : ابتدا 16 ایستگاه جهت نمونه برداری میدانی در بوستان و محیط پیرامون آن تعیین و میزان ذرات معلق PM10 و برخی پارامترهای اقلیمی از جمله دما، رطوبت، سرعت و جهت باد، طی1 سال هرماه در دو نوبت صبح و عصر، در آن ها مورد سنجش قرار گرفت. سپس  نحوه انتشار مقادیر میانگین فصلی PM10  با استفاده از نرم افزار GIS بررسی گردید . در نهایت به منظور تعیین رابطه  تغییرات غلظت آلاینده ها با افزایش فاصله، میدان مرکزی پارک به عنوان مبدا و میدان فاطمی به عنوان ایستگاه شاهد
(آلوده ترین مکان) در فاصله 3000 متری از مبدا، در نظر گرفته شد و اندازه گیری هایی در سه ایستگاه به فواصل 200، 700 و 1100 متری از مبدا صورت گرفت و بهترین معادله حاکم بر  روند تغییرات غلظت آلاینده ها نسبت به فاصله،  توسط نرم افزار Table Curve تعیین و منحنی های آن توسط نرم افزار MATLAB رسم گردید.

یافته ها و نتایج :  نتایج نشان داد که با فاصله از مبداء میزان PM10 در فصول مختلف روند افزایشی داشته (در  بهار 11%، تابستان 66/25%، پائیز 5/42% و در زمستان 06/31%) و در  نزدیکی ایستگاه فاطمی این روند ثابت می گردد. همچنین در ایستگاه های درون پارک غلظت آلاینده  PM10 کمتر از ایستگاه های محیط اطراف می باشد .

 

 

واژه های کلیدی: فضاهای سبز شهری، آلودگی هوا، ذرات معلق PM10،  نرم افزار GIS، نرم افزار MATLAB.

 

 

مقدمه

 

                امروزه به دلیل گرفتاری های روزمره زندگی، امکان قرار گرفتن انسان شهر نشین در دامان طبیعت چندان مهیا نبوده و بشر با زندگی ماشینی مانوس تر می باشد. به همین دلیل به ناچار از فضای سبز شهری محدود و مصنوعی ساخته دست خویش استفاده می نماید. درختان علاوه بر زیبا کردن چشم انداز شهری، با حذف آلاینده های هوا از جمله SO2، NOx، CO و ذرات معلق به بهبود کیفیت هوا کمک نموده و به این ترتیب موجب ایجاد تعادل در متابولیسم شهری از یک سو و بالابردن سطح زیبایی از سوی دیگر می گردند و به عنوان ریه های تنفسی شهرها به شمار می روند.

فضاهای سبز شهری که اغلب به صورت پارک احداث می‌شوند از دیدگاه شهرسازی به زیبایی محیط زیست شهری می‌افزایند. همچنین از نظر حفاظت محیط زیست، پیرامون خود را از بازدهی‌های اکولوژیک بهره‌مند می‌سازند و درصورت طراحی مناسب قادرند خدمات تفرجگاهی ـ اجتماعی ارایه کنند. براین اساس، این نوع پارک‌ها، چه در رابطه با جذب بازدید کننده و چه از حیث بازدهی اکولوژیکی- زیست محیطی، به صورت موضعی عمل می‌نمایند(1).

غبار زدایی یکی از تاثیرات زیست محیطی مهمی است که فضاهای سبز شهری برعهده دارند. گیاهان سبز ذرات ریز غبار، قیر و روغن را جذب می‌‌کنند و در نتیجه از سرعت غبارهایی که به توده‌ای از فضای‌سبز برخورد می کنند کاسته می‌شود. غبارهای سنگین ته‌نشین می شوند و ذرات ریزتر، به سطح برگ گیاهان می‌چسبند. چمن 3 تا 6 برابر بیشتر از سطوح بدون پوشش گرد و غبار را جذب می کند. اما همین چمن 10 برابر کمتر از درختی که همان سطح را دارد، گرد و غبار را جذب می‌نماید(2).

Shyong  و همکاران در مطالعه ای مدلسازی عددی تنظیم و کنترل اثرات فضای سبز شهری بر کیفیت هوا و میزان انتشارPM10 و O3 را مورد بررسی قرار دادند. سیستم
مدل سازی فوق از دو قسمت : مدل سطح پوشش گیاهی  و مدل هواشناسی در مقیاس شهری تشکیل شده است. این سیستم به مطالعه هماهنگی بومی و کنترل اثرات فضای سبز شهری بر PM10 و O3 در شهر Jinan در چین پرداخته است. نتایج حاصل از این بررسی نشان داد پوشش جنگلی
به طور بر جسته موجب کاهش غلظت PM10 و  افزایش غلظت O3 می شود و بوسیله افزایش پوشش جنگلی می توان میزان  PM10 و O3 را تنظیم و کنترل کرد(3).

در مطالعه دیگری توسط Yanga و همکاران، با استفاده از مدل اثرات فضای سبز شهری ، تاثیر آن بر کیفیت هوای شهر پکن بررسی شده است. نتایج نشان می دهد از 204 میلیون درخت موجود در بخش مرکزی پکن حــدود 29% از آن ها در حد شرایط بدی قرار دارند که به علت وجود 126104 تن از آلوده کننده‌های هوا این درختان از بین رفته اند. البته همین میزان درخت موجب کاهش ذرات معلق PM10 در بیشترین حد خود شده است(4).

نتایج تحقیقات Wendy  و همکاران در خصوص استفاده از زمین های تفریحی با پوشش درختی جهت رفع
آلاینده های هوا نشان داد که میزان کاهش آلاینده های SO2، NOx و ذرات معلق در حدود 03/312 میلی گرم بوده و درختان نسبت به بوته ها و چمن در فراهم ساختن مدیریت سالم فضای سبز کارآیی بیشتری دارند(5).

با توجه به اهمیت فضاهای سبز شهری و تاثیر آن ها  بر میزان انتشار آلاینده های هوا در این پژوهش اثر
بوستان های شهری و محیط پیرامون آن مورد بررسی قرار گرفته و هدف از آن تعیین تاثیر فضای سبز شهری بر میزان انتشار و جذب ذرات معلق(PM10 ) موجود در هوا می باشد. بوستان مورد مطالعه پارک لاله به مساحت 35 هکتار واقع در منطقه 6 شهرداری تهران می باشدکه از جنوب به بلوار کشاورز، از شرق به خیابان حجاب، از غرب به خیابان کارگر شمالی و از شمال به خیابان فاطمی منتهی می شود. گونه های گیاهی موجود در بوستان لاله بر اساس آخرین برآوردها عبارتند از: سرو شیراز، سدروس‌، ارغوان‌، بید مجنون‌، سرو نقره‌ای‌، ماگنولیا، کاتالپا، زبان گنجشک‌، فنیکس، افرا، نارون‌، سروتبری‌، عرعر، لاوسون‌،  صنوبر، توت، بلوط، اکالیپتوس، زیتون و پالم(6) .

 

مواد و روش ها

1- روش های  اندازه گیری آلاینده های هوا

در این مطالعه ضمن اندازه گیری میزان ذرات معلق PM10، همزمان پارامترهای جوی شامل درجه حرارت محیط، رطوبت، سرعت و جهت باد طی یک دوره یکساله اندازه گیری شد. این نمونه برداری ها در دو نوبت صبح و بعد از ظهر انجام و نهایتاً نتایج به صورت میانگین ماهیانه و فصلی مورد ارزیابی قرار گرفت .

در اندازه گیری و تحلیل پارامتر مورد نظر از دستگاه قرائت مستقیم سنجش ذرات معلق هوا به صورت وزنی (ساخت کمپانی TSI آمریکا) شکل 1،  با دقت 001/0 تا 100 mg/m3 و روش استاندارد متد ASTM D4536[4]
وASTM D4096[5]  استفاده شده است(7). ارزیابی های نهایی مقادیر نمونه برداری شده نیز با استاندارد های متوسط 24 ساعتهEPA 2009  معادل150 µg/m3  مقایسه گردید(8).

 

 

شکل 1-  نمای ظاهری دستگاه غبارسنج TSI

 

2- مطالعه میدانی جهت اندازه گیری میزان ذرات معلق در هوا

در این پژوهش ضمن بهره گیری از مطالعات انجام شده، نقشه های محدوده مورد مطالعه، نقشه پراکندگی
گونه های گیاهی موجود به همراه لیست کاملی از آن ها و همچنین لیست منابع آلاینده هوا در محدوده تهیه گردید. همچنین به منظور مقایسه داده های حاصل از
نمونه برداری های میدانی با داده های موجود درایستگاه های اندازه گیری آلاینده های هوا، مقادیر ذرات اندازه گیری شده در نزدیک ترین ایستگاه های ثابت و سیار متعلق به سازمان
حفاظت محیط زیست و شرکت کنترل کیفیت هوا به محدوده مورد مطالعه در بازه زمانی انجام پژوهش جمع آوری و نمودارهای مربوط به آن رسم شد(9). در خصوص موقعیت جغرافیایی و شرایط اقلیمی محدوده مورد نظر نیز اطلاعات خام مورد نیاز مربوط به نزدیک ترین ایستگاه هواشناسی از سازمان هواشناسی کشور اخذ و گزارش اقلیم و هواشناسی برای منطقه تهیه گردید (10).

انتخاب مکان یا ایستگاه های اندازه گیری از
بخش های مهم جهت اندازه گیری آلاینده های هوا می باشد. برای تعیین ایستگاه های سنجش مطالعات میدانی متعددی صورت گرفت و در نهایت با در نظر گرفتن عواملی چون وسعت محل، اقلیم، باد غالب منطقه و توپوگرافی محل، ایستگاه ها تعیین شدند. همچنین به منظور مقایسه میزان انتشار و پخش ذرات معلق توسط فضای سبز شهری علاوه بر ایستگاه های درون بوستان، ایستگاه هایی در پیرامون بوستان نیز در نظر گرفته شد. شکل2 و جدول 1 موقعیت مکانی ایستگاه های
 اندازه گیری را نشان می دهد.

 

 

 

 

 

 

شکل 2- موقعیت ایستگاه های اندازه گیری

 

جدول 1- موقعیت ایستگاه‌های اندازه گیری

عرض جغرافیایی (شمالی)

طول جغرافیایی(شرقی)

ایستگاه

شماره ایستگاه

o

o

35

42

60/39

51

23

60/45

درب ورودی پارک خیابان حجاب

ST1

35

42

57/36

51

23

81/40

راهروهای داخل پارک قبل از میدان اصلی

ST2

35

42

83/36

51

23

50/34

میدان اصلی (آبنمای مرکزی)

ST3

35

42

29/27

51

23

06/36

بلوار کشاورز ـ ابتدای پورسینا

ST4

35

42

54/32

51

23

97/47

بلوار کشاورز ـ وزارت کشاورزی

ST5

35

42

19/37

51

24

46/05

بلوار کشاورز ـ نبش کوچه سعید

ST6

35

42

27/29

51

23

00/24

تقاطع بلوارکشاورز و خیابان کارگر شمالی

ST7

35

42

04/32

51

23

93/23

خیابان کارگر شمالی نبش کوچه میر

ST8

35

42

94/41

51

23

34/23

خیابان کارگر شمالی ـ موزه هنرهای معاصر

ST9

35

42

30/50

51

23

30/21

تقاطع خیابان کارگر شمالی و خیابان فاطمی

ST10

35

42

19/55

51

23

93/32

خیابان فاطمی ـ نگارخانه پارک لاله

ST11

35

43

78/05

51

24

59/04

خیابان فاطمی نبش خیابان هما

ST12

35

42

11/29

51

23

29/08

تقاطع بلوار کشاورز و خیابان جمالزاده

ST13

35

42

06/46

51

23

19/01

تقاطع خیابان فاطمی و خیابان جمالزاده

ST14

35

42

58/30

51

23

49/42

درب جنوب شرقی پارک لاله

ST15

35

42

80/58

51

23

50/44

خیابان فاطمی مجاور سازمان آب

ST16

 

 

نمونه برداری های میدانی در سطح محدوده مورد مطالعه از تابستان 1388 آغاز و تا اواخر بهار 1389 به طول انجامید. در این دوره اندازه گیری ها به صورت ماهیانه در دو نوبت صبح و عصر انجام گردید.

 

یافته ها

نتایج حاصل از اندازه گیری های میدانی طی یکسال در  جدول 2 ارایه شده است و همچنین در نمودارهای شکل 2 مقادیر میانگین غلظت ذرات معلق حاصل از نمونه برداری های میدانی و مقادیر استخراج شده از ایستگاه سنجش آلودگی هوای ژئوفیزیک تهران در فصول مختلف ارایه شده است. همان گونه که در نمودارهای فوق ملاحظه می شود در اکثر ایستگاه ها میزان انتشار PM10 از حد استاندارد (150 µg/m3) کمتر
می باشد.

به منظور مقایسه مقادیر حاصل از نمونه برداری های میدانی با اطلاعات موجود در ایستگاه های کنترل کیفیت هوا، غلظت ذرات PM10 موجود در نزدیک ترین ایستگاه به منطقه مورد مطالعه یعنی ایستگاه ژئوفیزیک تهران واقع در خیابان کارگر شمالی طی یک سال در فصول مختلف از تابستان 1388 الی بهار 1389 نیز استخراج و مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت و با مقادیر استاندارد مقایسه گردید که نتایج در جدول 2 و نمودارهای شکل 3 ارایه شده است.

 

 

 

جدول 2-  مقایسه مقادیر میانگین غلظت ذرات معلق و پارامتر های اقلیمی اندازه گیری شده

 در محدوده مطالعاتی و ایستگاه ژئوفیزیک تهران

پارامتر

 

فصل

 

ایستگاه

PM10

(µg/m3)

درجه حرارت

(متوسط سالانه) (OC)

سرعت باد

 (متوسط سالانه) (m/s)

رطوبت

(متوسط سالانه)

(%)

بهار89

تابستان88

پائیز88

زمستان88

سالیانه

1

33/80

67/107

83/144

122

71/113

15/19

267/0

41/35

2

17/71

13/74

67/93

5/114

37/88

19/18

215/0

91/36

3

17/71

5/115

92

113

92/97

28/18

44/0

08/34

4

73

67/104

33/110

33/146

58/101

32/21

22/0

5/33

5

67/73

5/118

33/114

83/132

83/109

27/21

11/0

16/35

6

67/71

143

83/124

6/151

78/122

31/21

24/0

1/33

7

83/83

5/121

17/113

122

13/110

39/20

126/0

1/37

8

5/80

5/159

83/116

33/132

29/122

30/21

042/0

6/32

9

5/76

5/125

111

67/141

67/113

7/20

29/0

83/32

10

5/77

17/126

33/153

5/147

13/126

92/20

10/0

75/33

11

67/77

33/131

67/114

67/155

83/119

64/19

19/0

9/33

12

16/76

121

16/139

149

3/121

63/21

12/0

08/33

13

33/77

33/132

17/125

33/128

79/115

66/21

079/0

66/31

14

5/78

126

111

131

63/111

74/21

087/0

8/30

15

67/75

17/128

17/106

118

107

62/18

245/0

16/34

16

33/74

83/132

135

5/142

17/121

88/20

162/0

08/34

ژئوفیزیک

35/92

49/101

03/51

72/84

40/82

9/16

2

37

 

 

 

 

&

منابع

  1. هاشمی، سید مهدی، بوستان اردویی چند منظوره
    (توسعه شهری پایدار با رویکرد اسکان موقت)، سومین همایش ملی فضای سبز ومنظر شهری، 1386، صفحه11، تهران
  2. حیدری، فرناز، نقش فضای سبز منطقه یک شهرداری تهران بر کیفیت محیط زیست منطقه، کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، 1384
    1. Shyong, Du., Daiwen K., Xiaoen, L., Liren, C., 2007. Numerical study on adjusting and controlling effect of forest cover on PM10 and O3, Atmospheric Environment, Vol. 41, pp. 797–808.
    2. Yang, J., McBridea, J., Zhou, J., Sun, Z., 2005. The urban forest in Beijing and its role in air pollution reduction, Urban Forestry & Urban Greening, Vol. 3, pp. 65–78.
    3. C.Y. Jim, Wendy, Y.C., 2007. Assessing the ecosystem service of air pollutant removal by urban trees in Guangzhou (china), Journal of Environmental management, Vol. 88, pp. 665–676.
    4. www.region6.tehran.ir, 1389
    5. ASTM Standard Test Method, 2010. See information in: http://www. astm. org/ standards
    6. United States Environmental Protection Agency, 2010. National Ambient Air Quality Standards, see information in: http://www.epa.gov/air/criteria.html
    7. شرکت کنترل کیفیت هوا، "گزارش‌های کیفیت هوای تهران"، 89 ـ 1388.
    8. سازمان هواشناسی کشور، "سالنامه آماری هواشناسی"، 1991 -2007.