فهرست مطالب

محیط شناسی - سال چهل و نهم شماره 1 (پیاپی 105، بهار 1402)

فصلنامه محیط شناسی
سال چهل و نهم شماره 1 (پیاپی 105، بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مریم زارع شحنه*، محمد ارحامی صفحات 1-16
    هدف اصلی این پژوهش تعیین میزان سمیت اجزای شیمیایی موجود در ذرات PM2.5 و منابع تولید آن به کمک روش های مبتنی بر آنالیز آماری شامل ضریب همبستگی پیرسون و مدل های رگرسیون چندمتغیره خطی در فاصله سال های 2014 تا 2015 در ایستگاه دانشگاه صنعتی شریف می باشد. بر اساس آنالیز شیمیایی نمونه ها و استفاده از ظرفیت اکسایش ذرات معلق ریز به عنوان شاخصی از سمیت ذرات (ROS)، امکان تعیین سمیت ذرات، ترکیبات شیمیایی آن و منابع تولید فراهم شد. مقدار سمیت بدست آمده در فصول سرد سال، 3-5/1 برابر بیشتر از فصول گرم سال بوده و با توجه به سهم غالب وسایل نقلیه سبک در فصول سرد، احتمال ارتباط بین این منبع و میزان سمیت ذرات تقویت می گردد. نتایج آنالیز همبستگی پیرسون نشان داد، اجزای شیمیایی با منشا انسانی آنتیمونی، کادمیم، نیکل و آرسنیک با شاخص سمیت بیشترین مقادیر همبستگی را داشته اند. این نتیجه با آنالیز همبستگی رتبه ای اسپیرمن نیز مطابقت دارد. همچنین با بررسی ارتباط بین پارامتر سمیت و سهم مشارکتی منابع، ارتباط بین سهم مشارکتی ماهانه منا بع وسایل نقلیه بنزینی و نفت کوره با هر دو نوع شاخص سمیت تبیین می-گردد. با انجام رگرسیون چند متغیره خطی بین مقادیر سمیت و المان های شیمیایی همبسته و همچنین دو منبع همبسته ذکر شده، نحوه برآورد سمیت ذرات معلق ریز مشخص می-گردد.با توجه به نتایج به دست آمده، سهم مشارکت وسایل نقلیه بنزینی در ایجاد سمیت ذرات در دره بررسی به طور میانگین برابر با 83 درصد می باشد .
    کلیدواژگان: آلودگی هوا، ذرات معلق ریز، منابع تولید آلاینده، سمیت، رگرسیون چند متغیره
  • علی کامیاب، مهناز محمودی*، منصور نیک پور صفحات 17-32
    در این پژوهش، تاثیر پارامترهای موثر در ایوان بر رفتار برودتی تابستان نشین ها در بناهای مسکونی شهر یزد مورد ارزیابی قرار گرفت. هدف از پژوهش حاضر ارایه الگوی بهینه در جهت افزایش توسعه پایدار، برای مسکن معاصر در اقلیم گرم و خشک شهر یزد می باشد. بنابراین در ابتدا، به منظور بررسی تاثیر پارامترهای موثر بر ایوان، مطالعات میدانی و گونه شناسی شکلی پلان خانه های شهر یزد مورد مطالعه قرار گرفت. پس از استخراج مدل های مبنا در گام بعدی مدل ها در نرم افزار اکوتک شبیه سازی و برای تحلیل داده ها از نرم افزار انرژی پلاس استفاده شد. در ادامه با در نظر گرفتن مجموع شرایط، پس از تعیین وزن پارامترهای موثر بر ایوان و اولویت بندی به روش AHP در نرم افزار سوپردسیژن، معیارها و زیر معیارهای الگوی بهینه ایوان رتبه بندی شده است. نتایج نشان داد رتبه بندی معیارهای اصلی به ترتیب، تغییر ارتفاع ایوان، تاثیر زون اصلی، تعیین وزن بهینه پارامترهای طول، ارتفاع و عمق بر ایوان و تعیین ابعاد بهینه تابستان نشین ایوان می باشد. نتایج به دست آمده در این پژوهش دریچه ای جدید برای بازیابی مفاهیم الگوهای کهن برای کمک به طراحان مسکن معاصر و حل مشکلات اقلیمی خواهند شد.
    کلیدواژگان: توسعه پایدار، رفتار برودتی، تابستان نشین، ایوان، مسکن یزد
  • ندا محمدپور، فاطمه جهانی شکیب*، زهرا اسدالهی صفحات 33-49
    فعالیت های انسانی به طور فزاینده ای تنوع زیستی و خدمات زیستگاهی را مورد تهدید قرار داده اند. بطوری که با تشدید آن زیستگاه ها ازهم گسیخته و کیفیت آنها تحت تاثیر قرار گرفته است. در این راستا شناخت الگوی فضایی نقاط داغ زیستگاهی ضروری است زیرا به نوبه خود موجب پایداری محیط زیست می شود. در پژوهش حاضر، کیفیت زیستگاه در اکوسیستم های خشک استان خراسان جنوبی باتوجه به تهدیدهای انسانی، تاثیر، فاصله، حساسیت نسبی به تهدیدها و دسترسی پذیری منابع با نرم افزار InVEST مدلسازی گردید. سپس داده کاوی فضایی نقاط داغ با استفاده از روش های گیتس-ارد جی (Gettis-Ord Gi)، موران (Moran) و شکست های طبیعی تحلیل شد. همچنین ارزیابی دقت استخراج نقاط داغ زیستگاهی، ازطریق شاخص ROC حاکی از دقت بالای 80 درصدی در روش های داده کاوی مذکور بود اما شاخص گیتس-ارد جی از بالاترین دقت (5/94%) برخوردار بود. نتایج تحلیل آمار فضایی همپوشانی نقاط داغ زیستگاهی با مناطق تحت حفاظت استان نشان داد منطقه حفاظت شده کمرسرخ حاوی بیشترین (33/91%) و منطقه شکارممنوع استند کمترین (54/0%) نقاط داغ زیستگاهی هستند. همچنین بخش هایی از نقاط داغ زیستگاهی در مناطق آزاد شناسایی شدند (34/9%). لذا مناطق تحت حفاظت فعلی، درصد قابل توجهی از نقاط داغ موجود در مناطق آزاد را پوشش نمی دهند، لذا در برنامه ریزی حفاظت پایدار می توان از فرآیند پیشنهادشده در جهت تغییر و بازنگری خردمندانه مرز مناطق تحت حفاظت بهره برد.
    کلیدواژگان: کیفیت زیستگاه، مدل InVEST، گتیس، ارد جی، شاخص موران، نقاط داغ زیستگاهی
  • علی نبیان، ناصر مهردادی*، محمدجواد امیری صفحات 51-69

    عملکرد جاذب نانو هیبرید اکسید دو تایی آهن- سریوم آمین دار شده/ کیتوسان/ پلی وینیل الکل سنتز شده به روش کستینگ برای جذب کاتیون های مس و نیکل از سیستم آبی بررسی شده است. جاذب های سنتز شده با استفاده از آنالیزهای FESEM ، FTIR و BET مشخصه یابی شدند. تاثیر میزان اکسیدهای تکی و دوتایی، میزان اکسید دوتایی آهن سریوم آمین دار شده، pH محلول، غلظت اولیه کاتیون فلزی، زمان تماس و دما روی میزان ظرفیت جذب در یک سیستم نا پیوسته ارزیابی شد. نتایج نشان دادند که ظرفیت جذب به طور معنا داری بعد از اصلاح جاذب با نانو ذرات اکسیدی آمین دار شده آهن- سریوم، افزایش یافته است. داده های سینتیکی و تعادلی به ترتیب توسط مدل های دو اکسپونانسیلی و ردلیچ پترسون با دقت بالایی ارزیابی شدند. حداکثر ظرفیت جذب جاذب نانو هیبریدی برای کاتیون های مس و نیکل بترتیب برابر 9/246 و 6/88 میلی گرم بر گرم در دمای 45 درجه سانتی گراد بدست آمد. مطالعه ترمودینامیکی جذب گرما گیر و خود بخودی را برای هر دو کاتیون فلزی نشان داد و فرایند جذب در دماهای بالاتر، مطلوب تر بود. جاذب نانو هیبرید سنتز شده به آسانی بعد از پنج مرحله دفع- جذب احیا شد.

    کلیدواژگان: اکسید دوتایی آمین دار شده، کیتوسان، روش کستینگ، نانوهیبرید، جذب
  • سهیل سبحان اردکانی*، نیره السادات حسینی صفحات 71-90
    حمل و نقل جاده ‏ای به یکی از منابع اصلی آلودگی فلزی تبدیل شده است که می‏ تواند بر خاک های کنار جاده ها تاثیر بگذارد. از این رو، در پژوهش حاضر، به‏ منظور ارزیابی خطر سمیت و سلامت مرتبط با عناصر بالقوه سمی (روی، سرب، کادمیم و کروم) خاک حاشیه جاده ای شهر همدان، پس از برداشت 63 نمونه خاک سطحی در طول 700 متر از یک قطعه 9 کیلومتری از جاده‏ های گلتپه، رزن و کرمانشاه در سال 1398 و آماده سازی و هضم اسیدی نمونه‏ ها در آزمایشگاه، محتوی عناصر در آن ها به روش طیف سنجی نوری پلاسمای جفت شده القایی (ICP-OES) خوانده شد. نتایج محاسبه شاخص جامع آلودگی نمرو (NIPI) نشان داد که آلودگی عناصر روی، سرب، کادمیم و کروم در ایستگاه‎ های با جحم ترافیک زیاد (رزن و کرمانشاه) "شدید" و بیان ‏گر تاثیر ورودی های انسانی به ویژه با منشا ترافیک بوده است. همچنین، میانگین مقادیر شاخص‏ خطر سمیت بوم شناختی (TRI) عناصر در نمونه‏ های خاک بیان گر عدم سمیت بود. نتایج حاصل از ارزیابی خطر سلامتی نشان داد که در همه ایستگاه های نمونه برداری مقادیر شاخص خطر تجمعی غیرسرطان‏ زایی (HI) عناصر مورد مطالعه برای هر دو گروه کودک و بزرگسال در طبقه "خطر کم" قرار داشت. از طرفی، خطر سرطان زایی (CR) کروم در هر دو رده سنی در سطح قابل ‏تحمل بود، در حالی‏ که، سرب و کادمیم خطر سرطان زایی قابل توجهی نداشتند. در مجموع، به‏‏ منظور حفظ سلامت محیط و انسان نسبت به پایش منظم محتوی عناصر بالقوه سمی و ارزیابی مخاطره سلامت خاک های آلوده به فلزات سنگین توصیه می شود.
    کلیدواژگان: ترافیک، حمل و نقل جاده ای، خطر سرطان زایی، عناصر سمی، کلان ‎شهر همدان
  • سحر پورمحمدی، عبدالرضا کرباسی، شهرام بیک پور*، محمود شریعت، هوشنگ حسونی زاده صفحات 91-105
    این پژوهش به منظور بررسی کیفیت آب زیرزمینی و آب دریاچه سد دز باتوجه به وجود دو میدان نفتی قلعه نار و بالارود در بالادست سد دز و شیب متمایل آنها به سمت دریاچه سد دز، احتمال انتشار آلاینده های نفتی از طریق آب زیرزمینی به سد دز و نیز ارزیابی ریسک و توسعه روش ارزیابی ریسک با استفاده از روش EPA انجام شده است. نمونه های جمع آوری شده از آب های زیرزمینی و مخزن سد دز توسط دستگاه کروماتوگراف-گازی برای تعیین میزان هیدروکربن های نفتی کل تجزیه و تحلیل شدند. معادله جدید ارزیابی ریسک بهداشتی (HRA) با درنظر گرفتن فاکتور اهمیت تدوین و ریسک احتمالی سلامتی انسان مطابق استاندارد EPA و روش جدید برای ریسک سرطانزایی و غیرسرطانزایی محاسبه گردید. نتایج دو روش نشان داد که ریسک سرطانزایی در نمونه ها وجود ندارد ولی دارای ریسک غیرسرطانزایی می باشند و هیدروکربن C10 و C22 از آب زیرزمینی وارد مخزن سد دز شده اند و C10 در روش EPA با میزان 1.94 و در روش جدید (HRA) 1.13 دارای بیشترین احتمال ریسک غیرسرطانزایی است. نتایج بدست آمده از معادله EPA و فرمول جدید HRA نشان داد که هیدروکربن های نفتی کل وارد آب های زیرزمینی و دریاچه سد شده و دارای احتمال ریسک غیرسرطانزایی بالا می باشند.
    کلیدواژگان: ارزیابی ریسک، آب زیرزمینی، سد دز، کروماتوگراف گازی
  • زینب جعفریان*، محدثه امیری صفحات 107-120
    پیش بینی تاثیر تغییر اقلیم بر اکوسیستم های بومی یکی از اهداف دیرینه اکولوژیست هاست و امری ضروری جهت حفاظت و مدیریت آنهاست. مدل های پراکنش گونه ای (SDM) پرکاربردترین ابزار برای پیش بینی اثرات تغییر اقلیم بر محدوده جغرافیایی گیاهان هستند. در این مطالعه، تکنیک های رگرسیونی (GLM و MARS) و یادگیری ماشینی (ANN و RF) همراه با متغیرهای محیطی برای پیش بینی پراکنش Onobrychis cornuta L. به کار رفتند. پاسخ گونه به اقلیم آینده (2070-2050) تحت سناریوهای خوش بینانه (SSP1-2.6)، بدبینانه (SSP3-7.0) و خیلی بدبینانه (SSP5-8.5) مدل اقلیمی IPSL-CM6A-LR از مدل های CMIP6 بررسی شد. طبق نتایج، مدل اجماعی و سپس MARS دقیق ترین پیش بینی را داشتند. مدل ANN با اختلاف معنی دار با سایر مدل ها (0.05>p) کمترین صحت پیش بینی را داشت. آنالیز حساسیت، ارتفاع (%24.64)، حداکثر دمای گرمترین ماه (%20.31)، تغییرات فصلی دما (%16.57) و میانگین دامنه دمای روزانه (%16) را موثرترین متغیرها بر پراکنش گونه معرفی کرد. طبق مدل اجماعی، رویشگاه مناسب گونه، 27 درصد از منطقه را به خود اختصاص داده است، اما تحت اقلیم آینده، پراکنش آن کاهش خواهد یافت. سناریوی SSP5-8.5 بیشترین تاثیر را بر جابجایی محدوده پراکنش گونه خواهد داشت. نقشه های پیش بینی حاصل اطلاعات ارزشمندی را برای راهکارهای حفاظتی شامل شناسایی مکان های مناسب جهت معرفی مجدد و کشت آن در چارچوب طرح های مدیریت مراتع فراهم می سازند.
    کلیدواژگان: آشیان اکولوژیک، مطلوبیت رویشگاه، تغییر اقلیم، سناریوهای SSP، مدل های CMIP6
|
  • Maryam Zare Shahne *, Mohammad Arhami Pages 1-16
    The purpose of this research is to determine the toxicity of chemical components in PM2.5 particles and its production sources with the help of linear multivariate regression models between 2014 and 2015 at the Sharif University station. Based on the chemical analysis of the samples and the use of the oxidation capacity of suspended particles as an indicator of particle toxicity (ROS), it is possible to determine the toxicity of particles, their chemical compositions and provide resources. The amount of toxicity received in the cold seasons of the year was 1.5-3 times higher than in the hot seasons of the year, and due to the concentration of light vehicles in the cold seasons, the possibility between this source and the toxicity of particles is strengthened. The results of Pearson's correlation analysis showed that chemical components of human origin antimony, cadmium, nickel and arsenic had the highest correlation with toxicity index. This result is also consistent with Spearman's rank correlation analysis. Also, by examining the relationship between toxicity and resource contribution, the monthly contribution of MENA to gasoline vehicles and fuel oil is explained with both types of toxicity indices. By performing multivariate linear regression between toxicity and related chemical elements as well as two related sources, according to the obtained results, the contribution of gasoline vehicles in causing particle toxicity in the survey valley is equal to 83% on average.
    Keywords: Air pollution, particulate matter, sources of pollutant production, Toxicity, multivariate regression
  • Ali Kamyab, Mahnaz Mahmoudi Zarandi *, Mansour Nikpour Pages 17-32
    In this research, the effect of the effective parameters in the iwan on the cooling performance of summer rooms in the residential structures of Yazd city was evaluated. The aim of the current research is to provide an optimal model for increasing sustainable development for contemporary housing in a hot and dry climate. Therefore, in the beginning, in order to investigate the effect of the effective parameters on the iwan, field studies and typology of the house plans of Yazd were studied, and in the next step, the base models were simulated in the Ecotect software and for data analysis, the EnergyPlus software was used. Then, the criteria and sub-criteria of the optimal iwan model were ranked after determining the weight of parameters affecting iwan and prioritizing them using the analytical hierarchy process (AHP) in Super Decisions. The results showed that the main criteria were ranked in the following order: changing the height of iwan, the effect of the main zone, determining the optimal weight of length, height, and depth parameters on iwan, and determining the optimal dimensions of iwan in (summer rooms). The positive effect of the iwan itself shows the advantage of using this idea in sustainable housing designs and suitable for hot and dry climate
    Keywords: Sustainable Development, cooling performance, summer room, Iwan, dwelling of Yazd
  • Neda Mohammadpour, Fatemeh Jahanishakib *, Zahra Asadolahi Pages 33-49
    Human activities have increasingly threatened biodiversity and habitat services. With the intensification of fragmented habitats has affected their quality. In this regard, it is necessary to know the spatial pattern of habitat hotspots because it, in turn, causes environmental sustainability. In present research, habitat quality modeled in arid ecosystems of South Khorasan province using InVEST software based on human threats, impact, distance, relative sensitivity to threats, and accessibility of habitat sources. Then spatial data mining of hotspots was analyzed using Gettis-Ord Gi, Moran and natural breaks methods. Also, the accuracy assessment of habitat hotspots extraction, through the ROC index, indicated accuracy more than 80% in the mentioned data mining methods, but the Gettis-Ord Gi index had the highest accuracy (94.5%). The results of the spatial statistics of habitat hotspots overlapping with the protected areas of the province showed that Kamarsorkh Protected area contains the most (91.33%) and the Estand No-hunt area has the least (0.54%) habitat hotspots. Also, some areas of habitat hotspots were identified in free lands (9.34%). Therefore, the current protected areas do not cover a significant percentage of the hotspots in the free lands, so in sustainable conservation planning, the proposed methodology in research can apply to change and revise the borders of the protected areas.
    Keywords: Habitat Quality, InVEST model, Gettis-Ord Gi, Moran index, Habitat Hotspots
  • Ali Nabian, Naser Mehrdadi *, MohammadJavad Amiri Pages 51-69

    The performance of the Fe3O4- CeO2- NH2/ chitosan/ Polyvinyl alcohol nano hybrid synthesized by casting method was investigated for the adsorption of Cu (II) and Ni (II) cations from water system. The synthesized nano hybrid adsorbents were characterized by FESEM, BET and FTIR analyses. The effect of single and binary oxides content, Fe3O4-CeO2-NH2 content, pH, initial cation concentration, contact time and temperature on the adsorption capacity was evaluated in a batch system. The results showed that the adsorption capacity significantly increased after modification of adsorbent with Fe3O4- CeO2- NH2 nanoparticles. The kinetic and equilibrium data were accurately evaluated by the double- exponential and Redlich- Peterson models, respectively. The maximum adsorption capacity of nano hybrid adsorbent was estimated to be 246.9 and 88.6 mg / g at 45 º C for Cu (II) and Ni (II) cations, respectively. Thermodynamic investigation indicated an endothermic and spontaneous adsorption for both metal cations; and adsorption was favored at higher temperature. The synthesized nano hybrid can be easily regenerated after five cycles of adsorption- desorption. 

    Keywords: Aminated Binary oxide, Chitosan, Casting method, Nanohybrid, Adsorption
  • Soheil Sobhan Ardakani *, Nayereh Sadat Hosseini Pages 71-90
    The road transportation has become one of the major metal contamination sources that could impact on roadside soils. Therefore, this study was conducted to evaluate the toxicity and related health implications of roadside contaminated soils with Zn, Pb, Cd, and Cr in city of Hamedan, west of Iran. In so doing, a total of 63 surface soil samples were collected along 700 m of a 9 km segment of the three major highways (i.e. Goltepeh (G), Razen (R) and Kermanshah (K)) in Hamedan Province. After acid digestion of samples, the element contents were determined using inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES). The computed values of the Nemrow integrated pollution index (NIPI) showed that the pollution of all the analyzed elements in the highways with higher traffic volume (i.e. R and K) could be classified as "severe", indicating that effect of human activities, especially with the traffic origin. Also, based on the mean values of the toxic risk index (TRI) of the elements, the soil samples could be classified as 'non-toxicity'. Besides, the non-carcinogenic risk index (HI) values of the tested elements suggested that the HI could be classified as 'low risk' for both children and adults. Moreover, the carcinogenic risk (CR) of Cr was at a tolerable level for both children and adults, while Pb and Cd have been shown no significant carcinogenic risk. In conclusion, it is suggested that contaminated soil analyses be included in future studies in order to maintain environmental and human health.
    Keywords: traffic, road transportation, carcinogenic risk, toxic elements, Hamedan
  • Sahar Pourmohammadi, Abdolreza Karbassi, Shahram Baikpour *, Mahmoud Shariaat, Houshang Hassounizadeh Pages 91-105
    The aim of this research is investigate quality of underground and Surface water of the Dez Dam lake. Existence of two oil fields (Qala Nar and Balaroud), upstream of Dez Dam and their inclined slope towards Dez Dam Lake, Will affected the release of oil pollutants through underground water to the Dez Dam. Risk assessment development has been done using EPA method. The samples of underground water and Dez dam reservoir were analyzed by gas chromatograph to determine the amount of total petroleum hydrocarbons. The new risk assessment equation (HRA) formulated by considering the importance factor. Analytical Hierarchy Process (AHP) used to evaluate the degree of health importance of petroleum hydrocarbons in the range of C10, C20, C30 in underground water and Dez Dam and the probable risk to human health was calculated according to the EPA standard and the new method for carcinogenic and non-carcinogenic risk. According to the EPA, the results of this research do not include cancer slope (CSF), as a result, there is no risk of carcinogenesis in the existing samples but they have a non-carcinogenic. C10 and C22 hydrocarbons entered the dam from underground water, C10 in the EPA method with a rate of 1.94 and in the new method (HRA) 1.13 has the highest probability of non-carcinogenic risk. Results obtained from the EPA equation and the new HRA formula in this research showed that the total petroleum hydrocarbons entered the underground water and dam lake and have a high probability of non-carcinogenic risk.
    Keywords: Risk Assessment, Groundwater, Dez dam, Gas chromatograph
  • Zeinab Jafarian *, Mohaddeseh Amiri Pages 107-120
    Predicting the effect of climate change on native ecosystems is one of the longstanding goals of ecologists and is essential for their conservation and management. Species distribution models (SDMs) are the most widely used tools to predict the effects of climate change on the geographical range of plants. In this study, two regression techniques (GLM and MARS) and two machine learning techniques (ANN and RF), along with environmental factors were used to predict the distribution of Onobrychis cornuta L. The species response to future climate (2050-2070) was investigated under optimistic (SSP1-2.6), pessimistic (SSP3-7.0) and very pessimistic (SSP5-8.5) emission scenarios of the IPSL-CM6A-LR climatic model from CMIP6 models. Based on results, the ensemble model and then MARS presented the most accurate prediction. ANN had the lowest prediction accuracy with a significant difference from other models (p<0.05). The sensitivity analysis revealed altitude (24.64%), maximum temperature of the warmest month (20.31%), temperature seasonality (16.57%) and diurnal range of mean temperature (16%) as the most effective variables on the distribution. According to the ensemble model, the suitable habitat occupies about 27% of the area, but its distribution will be decrease under the future climate. The SSP5-8.5 scenario will have the greatest impact on the displacement of the species distribution range. The resulting prediction maps provide valuable information for conservation strategies, including identifying suitable places for its reintroduction and cultivation in the framework of rangeland management plans.
    Keywords: Ecological niche, Habitat Suitability, climate change, SSP Scenarios, CMIP6 Models