فصلنامه علوم و مهندسی محیط زیست
سال دوم شماره 7 (تابستان 1394)

در سال های اخیر آلودگی هوا به عنوان یکی از بزرگ ترین مشکلات زیست محیطی در سطح جهانی مطرح شده است. ازن تروپوسفری یک آلاینده ثانویه است و سبب بروز مشکلات تنفسی و تاثیر حاد بر گیاهان می شود. در این مطالعه به دلیل غیر خطی بودن و پیچیدگی این پدیده هابه مقایسه برآورد غلظت آلاینده ازن با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و شبکه عصبی فازی-تطبیقی پرداخته شد. در پژوهش حاضر از متغیرهای هواشناسی در ایستگاه های پونک، گلبرگ، فتح و شهرداری16 جهت برآورد غلظت ازن شهر تهران در سال های 1389-1390 استفاده شد. با استفاده از رگرسیون گام به گام متغیرهای هواشناسی مقدار دما، میزان بارش و سرعت باد انتخاب و با استفاده از مدل های شبکه عصبی مصنوعی و شبکه عصبی فازی- تطبیقی به پیش بینی غلظت ازن پرداخته شد. نتایج نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی در ایستگاه شهرداری16 با مقدار ریشه میانگین مربعات خطا ( RMSE)، 042/0 و ضریب همبستگی (R2) 23/0 ، نسبت به شبکه عصبی فازی- تطبیقی با مقدار ریشه میانگین مربعات خطا، 057/0 و ضریب همبستگی 16/0 در مرحله آزمون توانسته با دقت بالایی غلظت ازن را برآورد بزند. همچنین در تمامی ایستگاه ها متغیر مقدار دما به عنوان تاثیرگذارترین متغیر ورودی بر غلظت ازن شناخته شد. نتایج بررسی نشان می دهند که مدل شبکه عصبی مصنوعی دارای دقت بالاتری در برآورد غلظت ازن نسبت به شبکه عصبی فازی- تطبیقی می باشد. بر طبق آزمون آنالیز حساسیت مقدار متغیر دما به عنوان تاثیرگذارترین متغیر در همه ایستگاه ها می باشد.

مطالعه دمای اعماق خاک از نظر هواشناسی، اقلیم شناسی،کشاورزی، صنعت و دیگرفعالیت های زیست محیطی اهمیت فراوانی دارد. هدف اصلی این پژوهش، بررسی روند دمای اعماق خاک در ایستگاه خرم آباد می باشد. بدین منظور داده های روزانه دمای خاک ایستگاه سینوپتیک خرم آباد در اعماق 5، 10، 20، 30، 50 و 100 سانتیمتری از سطح زمین در ساعات 03، 09 و 15 به وقت گرینویچ در دوره آماری 7 ساله (2010-2003) انتخاب و تجزیه و تحلیل بر روی آن انجام گرفت. نتایج نشان داد که بیشترین دامنه نوسان روزانه دما در لایه های نزدیک به سطح زمین (عمق 5 سانتیمتری) در ساعات 5/6 صبح و 5/18 عصر در ماه ژوئن (تیرماه) می باشد که با افزایش عمق، پیوسته از مقدار آن کاسته می شود، به طوری که در عمق 100 سانتیمتری به کمترین مقدار خود می رسد. همچنین حداقل دما نیز در سطوح بالا، (5 و10 سانتیمتری) در اوایل ژانویه (دی ماه) و در اعماق پایین تر به تدریج تا اواخر دی ماه اتفاق افتاده است، به گونه ای که در فصول سرد سال درجه حرارات به سمت اعماق خاک روند افزایشی دارد که نشان می دهدموج گرمایی حداکثرروزانه دیرتر از موج گرمایی حداقل به ژرفایی معین می رسد.علت این امر ناشی از طول موج بزرگ ترسرما بوده و امواج بلندتر بهتر در خاک نفوذ می کنند.به عبارت دیگر دمای اعماق خاک درماه ژوئن، بیشترین دامنه تغییرات روزانه را دارد در حالی که در ماه ژانویه و آوریل(دی و فروردین)، کمترین دامنه تغییرات روزانه را داشته، همچنین کمترین دمای مشاهده شده در درون خاک در تمام ماه های سال مربوط به عمق پنج سانتیمتری بوده که نشان از نفوذ سریع دمای سطحی به داخل خاک و تاثیرپذیری سریع ترلایه های بالایی از سطح خاک است.

افزایش جمعیت شکاف بین عرضه و تقاضای آب را افزایش داده و حتی در برخی بخش ها به سطح هشدار نیز رسیده است. در ایران که یکی از کشورهای در حال توسعه و با کاهش منابع آب تجدید شونده محسوب می شود، به عنوان یکی از سیاست های اقتصادی اجتماعی بر استفاده بهینه از منابع تجدید پذیر، به ویژه استفاده مجدد از فاضلاب ها تاکید شده است. این نوع استفاده ها می تواند ریسک هایی را در زمینه ایمنی، بهداشت و محیط زیست نیز به همراه داشته باشد. در همین راستا در پژوهش حاضر به امکان سنجی استفاده از فاضلاب تصفیه شده تصفیه خانه فاضلاب شهر یزد در کشاورزی پرداخته و مهم ترین ریسک های بالقوه در این زمینه شناسایی و ارزیابی گردیدند. بدین منظور تعداد 19 پارامتر مهم و اصلی برای مقایسه با استاندارد استفاده از پساب در کشاورزی و آبیاری، انتخاب و نتایج حاصل با شش استاندارد EPA، WHO، FAO، ترکیه، اردن و سازمان حفاظت محیط زیست ایران مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که به جز در مورد پارامتر های سدیم، کل املاح محلول، کلیفرم کل و کلیفرم گوارشی، که بالاتر از حد مجاز برای استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست ایران بودند، تمامی پارامترهای دیگر پایین تر از حد مجاز در استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست ایران بودند. همچنین با استفاده از روش آنالیز مقدماتی خطر، تعداد 15 ریسک ایمنی، بهداشتی و محیط زیستی شناسایی و با استفاده از ماتریس ارزیابی ریسک اولویت بندی گردیدند که طبق نتایج پنج ریسک در محدوده غیر قابل قبول چهار ریسک در محدوده لزوم اقدام برای کاهش ریسک و شش ریسک نیز در محدوده بهبود مستمر قرار دارند.

قرار گرفتن کشور ایران در کمربند بیابانی سبب افزایش رخدادهای طوفان های ماسه و ریزگرد، به ویژه در نواحی جنوب شرقی آن شده و تاثیرات نامطلوبی بر محیط زیست دربرداشته است. مدیریت کارآمد این رویدادهای مخرب به شناخت ویژگی ها و میزان گستردگی آن ها نیاز دارد. یکی از روش های شناخت پدیده ریزگرد شبیه سازی و پیش بینی آن است. در این پژوهش با استفاده از مدل جفت شده پیش بینی عددی وضع هوا به همراه شیمی (WRF_Chem) و طرح واره GOCART طوفان ماسه و ریزگرد شدید منطقه سیستان برای تاریخ 3 و 4 ژوئن سال 2012 میلادی شبیه سازی شد.، داده های مربوط به گرد و غبار از سازمان محیط زیست و هواشناسی اخذ، مدل DREAM و HYSPLIT اجرا و تصاویر ماهواره ای مربوط به این رخداد از سنجنده MODIS دریافت و به صورت رنگ حقیقی توسط نرم افزار ERDAS IMAGIN نمایش داده شد، تا با شناسایی منبع، الگوی ایجاد طوفان ماسه و ریزگرد، شناسایی مسیر حرکت ذرات و پیش بینی این رخداد اقدامات و هشدارهای لازم جهت کاهش اثرات آن انجام داد. نتایج مدل و تصاویر ماهواره ای نشان داد که منطقه سیستان به ویژه بستر خشک تالاب هامون واقع در شرق ایران، چشمه اصلی طوفان ماسه و ریزگرد بوده است. همچنین بر اساس خروجی مدل جریانات باد در جهت شمالی-جنوبی بر روی ایران وزش داشته که با همگرا شدن این جریانات در قسمت های شرق ایران سبب ایجاد بادهای شدید در ترازهای زیرین جو، بر خواستن و افزایش غلظت ریزگرد، افزایش بار ریزگرد ستون جو و انتقال آن به نواحی جنوبی بخصوص دریای عمان شده است. نتایج مدل نشان داد که شکل گیری طوفان های منطقه سیستان با توجه به ایجاد بادهای محلی به شدت از ویژگی های جغرافیایی محلی متاثر می گردد.

این مطالعه با هدف بررسی تاثیر حضور گیاهان آبزی تیفا و سیپروس بر رشد و فعالیت آللوپاتی جلبک های کلرلا و دونالیه لا انجام شد. بدین منظور، اثر شش غلظت (0، 015/0، 03/0، 06/0، 12/0 و 24/0 گرم در لیتر) وزن خشک گیاهان آبزی تیفا و سیپروس در 100 سی سی جلبک های کلرلا و دونالیه لا در مدت پرورش به طور جداگانه بررسی شد. در پایان مقادیر کلروفیل های a، b، کل و کاروتنوئیدها در جلبک ها اندازه گیری گردید. نتایج نشان داد که با افزایش حضور پودر گیاه تیفا میزان کاروتنوئیدها و تمام کلروفیل ها در هردو جلبک افزایش یافته اما فقط روی رشد کلرلا تفاوت معنی داری را نشان داد. در جلبک کلرلا، بیشترین و کمترین میزان کلروفیل ها به ترتیب در غلظت های 015/0 و 03/0 گرم در لیتر دیده شد ولی بیشترین و کمترین غلظت کاروتنوئیدها در تیمارهای شاهد و 24/0 گرم در لیتر محاسبه شد. همچنین با افزایش حضور پودر گیاه سیپروس، مقادیر تمام کلروفیل ها و کاروتنوئیدها در هردو جلبک کاهش یافت و روی رشد هر دو جلبک نیز تاثیر معنی داری داشت. در جلبک دونالیه لا، بیشترین و کمترین میزان غلظت کلروفیل ها و کاروتنوئیدها به ترتیب مربوط به تیمارهای 06/0 و 03/0 گرم در لیتر بود ولی با افزایش غلظت سیپروس، غلظت کلروفیل ها کاهش یافت، درحالی که بیشترین غلظت کلروفیل ها و کاروتنوئیدهای کلرلا در غلظت 12/0 اما کمترین آنها به ترتیب در غلظت های 06/0 و 03/0 گرم در لیتر دیده شد. همچنین نتایج نشان داد که فعالیت آللوپاتی پودر خشک هر دو گیاه آبزی تیفا و سیپروس بر روی رشد هردو جلبک تاثیر معنی داری داشت.

مونوکسیدکربن یکی از عوامل عمده آلودگی هوای کلان شهر تهران است. هدف اصلی این تحقیق، شبیه سازی غلظت میانگین ساعتی مونوکسیدکربن در هوای شهر تهران با استفاده از دو مدل رگرسیون مولفه های اصلی و شبکه عصبی بهینه شده با الگوریتم رقابت استعماری است. از روش تحلیل مولفه های اصلی برای از بین بردن همبستگی بین متغیرهای ورودی و تفسیر بهتر نتایج مدل رگرسیونی استفاده شد. همچنین با استفاده از یک شبکه عصبی پس انتشار با یک لایه پنهان و استفاده از الگوریتم رقابت استعماری به عنوان الگوریتم آموزش نیز مدلی مناسب برای این امر ایجاد شد. برای شبیه سازی غلظت مونوکسیدکربن از داده های ساعتی سال های 1386 و 1387 ایستگاه تجریش واقع در شمال تهران استفاده شد. برای ارزیابی نتایج مدل های مذکور، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین مطلق خطا (MAE)، میانگین مربعات خطا (MSE) و ضریب همبستگی (R) در مدل شبکه عصبی برای مرحله آزمون به ترتیب 050/0 ، 0346/0 ، 0025/0 و 746/0 به دست آمده که در مقایسه با مدل رگرسیون مولفه های اصلی (0856/0RMSE=، 0619/0MAE=، 0075/0MSE= و 501/0R=) حاکی از برتری مطلق نتایج شبکه عصبی بهینه شده با الگوریتم رقابت استعماری نسبت به مدل رگرسیون مولفه های اصلی است.

پژوهش حاضر با هدف تعیین غلظت و منابع احتمالی، نقشه سازی توزیع مکانی، تعیین نقاط داغ آلودگی و ارزیابی خطر عناصر بالقوه سمی، در خاک های سطحی استان مرکزی به وسعت 29٬530 کیلومترمربع و با استفاده از GIS، انجام گرفت. این امر با محاسبه و نقشه سازی شعاع های آلودگی برای تک تک عناصر و منابع مربوطه آلودگی انجام پذیرفت. همچنین برای تجزیه و تحلیل نقشه های توزیع مکانی عناصر سمی بالقوه از نقشه های کاربری زمین و بافت خاک استفاده شد.از آنجا که آرسنیک، کروم و نیکل منشا صنعتی، کادمیوم و سرب بیشتر منشا شهری و جیوه منشا طبیعی دارند،نقاط معنی دار داغ آلودگی به طور عمده در ناحیه شهری، صنعتی و شهرک های صنعتی واقع شده بودند. نتایج ارزیابی خطر ضمن بیان جایگاه عناصر در آلودگی خاک، نشان داد که حدود %25منطقه مورد مطالعه پتانسیل آلودگی شدید تا متوسط دارد و کمتر از 10 درصد منطقه فاقد هرگونه پتانسیل آلودگی است.