ارزیابی اثرات آلودگی هوا در شهر یزد بر اساس چارچوب DPSIR و رویکرد پویایی سیستم | ||
| فصلنامه علوم محیطی | ||
| مقاله 4، دوره 23، شماره 2، 1404 اصل مقاله (1.14 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.48308/envs.2024.1395 | ||
| نویسندگان | ||
| زهرا دهقان منشادی* 1؛ اسماعیل صالحی1؛ پرستو پریور2 | ||
| 1گروه برنامهریزی و مدیریت محیطزیست و HSE، دانشکده محیطزیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران | ||
| 2گروه محیطزیست، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد ، یزد، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: در دو دهه اخیر، رشد اقتصادی و افزایش مهاجرت در شهر یزد موجب افزایش تقاضای مسکن، حملونقل و توسعه زیرساختها شده است. در کنار آن، تغییرات اقلیمی و خشکسالیهای پیدرپی کیفیت هوای شهر را کاهش دادهاند. این عوامل بر متغیرهای فشار از جمله ترافیک، مصرف سوخت، اتلاف انرژی و همچنین بر محل جذب آلایندهها یعنی فضاهای سبز و باز شهری اثرگذارند. افزایش آلایندههای هوای شهری پیامدهای منفی بر سلامت انسان، تنوع زیستی و فرسودگی بناها دارد. اقدامات انجامشده برای کنترل آلودگی هوا شامل توسعه محدود مسیرهای دوچرخهسواری، پایش آلودگی در شهرکهای صنعتی و طرحهای کنترل ریزگردها بوده است. اما با توجه به روند فزاینده آلودگی، در گام نخست نیاز به ارائه تصویری جامع از وضعیت کنونی و آینده آلودگی هوا و سناریوهای محتمل برای برنامهریزان وجود دارد. در این پژوهش از چارچوب DPSIR و رویکرد پویایی سیستم برای تحلیل روابط علت و معلولی بین متغیرهای مؤثر و اثرپذیر بر آلودگی هوای یزد و مدلسازی شرایط آینده استفاده شده است. مواد و روشها: ابتدا برای درک بهتر روابط علت و معلولی سیستم، عوامل نیرومحرکه، فشار، وضعیت، اثر و پاسخ شناسایی شدند. سپس در فاز مدلسازی پویایی سیستم، بر اساس چارچوب DPSIR، زیرسیستمهای مؤثر بر کیفیت هوای یزد شامل جمعیت، اقتصاد، سیمای سرزمین، حملونقل، انرژی و محیطزیست تعریف گردیدند. برای بررسی تغییرات سیمای سرزمین، با استفاده از نرمافزار Fragstats متریکهای ED، PD، AREA_AM و CONTAG بر پایه نقشه پوشش اراضی یزد محاسبه شد. روابط بین متغیرها با نمودار علت و معلولی در نرمافزار Vensim ترسیم شد و در گام پایانی، مدل انباشت-جریان در همین نرمافزار برای سناریونویسی و پیشبینی روندهای آینده استفاده گردید. بهمنظور اعتبارسنجی مدل، روند تاریخی و شبیهسازی دو متغیر جمعیت شهری و تعداد مجوزهای صنعتی با استفاده از ضریب تبیین مقایسه شد. نتایج و بحث: نتایج مدلسازی نشان داد متغیرهای کلیدی شامل جمعیت شهری، سرمایهگذاری در کارگاههای صنعتی و میزان آب انتقالی به یزد بهترتیب با نرخ 62، 76/54 و 54/16 درصد رشد داشتهاند. تحلیل ساختار سیمای سرزمین و متریکهای ED، PD، AREA_AM و CONTAG بیانگر حرکت لکهها به سمت خوشهای و متراکم شدن و توزیع نامناسب آنهاست که منجر به خرددانگی در سیمای سرزمین شده است. با توجه به اینکه خودروها منبع اصلی انتشار گازهای گلخانهای هستند، سناریوی نخست بر کنترل تعداد آنها تمرکز دارد. در صورت ثابت ماندن تعداد خودروها از 2015 تا 2040، انتشار گازهای گلخانهای 94/26% کاهش مییابد، اما در صورت تداوم روند فعلی 96/33% افزایش خواهد یافت. در سناریوی دوم، کاهش تعداد جوازهای صنعتی بررسی شد که نتایج نشان داد کاهش مجوزها باعث 01/56% کاهش انتشار گازهای گلخانهای میشود. ترکیب سناریوی 1 و 2 (ثابت ماندن تعداد خودروها و کاهش مجوزهای صنعتی) بیشترین تأثیر را داشته و منجر به 04/67% کاهش انتشار میگردد. نتیجهگیری: یافتهها نشان میدهد انتشار گازهای گلخانهای ناشی از افزایش خودروها و رشد صنعت عامل اصلی آلودگی هوای یزد است. بنابراین، کاهش آلودگی نیازمند کنترل انتشار گازهای گلخانهای از طریق مدیریت تعداد خودروها و سفرهای درونشهری و همچنین کاهش رشد صنعتی است. تولید خودروهای سازگار با محیطزیست و استفاده از سوختهای تجدیدپذیر میتواند راهکار مؤثری باشد. همچنین این پژوهش نشان داد که نگاه یکجانبه به مسئله آلودگی هوا کارآمد نیست و حل این چالش نیازمند رویکردی یکپارچه و کلنگر است. استفاده از پویایی سیستم امکان شناسایی روابط علت و معلولی، متغیرهای اثرگذار و اثرپذیر و پیشبینی روندهای آینده را فراهم میکند. علاوهبراین، سناریونویسی در این چارچوب میتواند برای برنامهریزی و ارزیابی اثربخشی راهکارهای کاهش آلودگی هوا به کار رود. | ||
| کلیدواژهها | ||
| تفکر سیستمی؛ رویکرد پویایی سیستم؛ آلودگی هوا؛ شهر یزد | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Evaluation of Air Pollution Effects in Yazd City Based on DPSIR Framework and System Dynamics Approach | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Zahra Dehghan Manshadi1؛ Esmail Salehi1؛ Parastoo Parivar2 | ||
| 1Department of Environmental Planning and Management and HSE, Faculty of Environment, University of Tehran, Tehran, Iran | ||
| 2Department of Environmental Sciences, School of Natural Resources and Desert Studies, Yazd University, Yazd, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction: Over the past two decades, economic growth and increasing migration in Yazd have led to higher demands for housing, transportation, and infrastructure development. Meanwhile, climate change and recurrent droughts have further deteriorated the city’s air quality. These driving forces directly affect pressure variables such as traffic, fuel consumption, and energy loss, as well as pollutant absorption areas, including green and open urban spaces. The increase in urban air pollutants has a negative impact on human health, biodiversity, and building durability. Implemented actions for air pollution control, including limited bicycle lane development, air quality monitoring in industrial parks, and dust storm mitigation plans, have remained insufficient. Considering the progressive trend of air pollution, it is essential to provide policymakers with a comprehensive understanding of the current and future air quality status, along with possible scenarios. This study employs the DPSIR framework and a system dynamics approach to analyze the causal relationships between variables influencing air pollution in Yazd and to model future conditions. Material and methods: Initially, driving forces, pressures, states, impacts, and responses were identified to better understand the causal relationships within the system. Then, based on the DPSIR framework, six subsystems influencing Yazd’s air quality—population, economy, landscape structure, transportation, energy, and environment—were defined. To analyze landscape structure changes, Fragstats software was employed to calculate the metrics ED, PD, AREA_AM, and CONTAG using land cover maps of Yazd. The causal relationships among variables were illustrated using causal loop diagrams in Vensim software, and stock-flow diagrams were developed to simulate scenarios and predict future trends. Model validation was performed by comparing historical data and simulated results for two variables: urban population and the number of industrial permits, using the coefficient of determination. Results and discussion: System dynamics modeling revealed that the key variables, including urban population, investments in industrial workshops, and the volume of transferred water to Yazd, have grown by 62%, 54.76%, and 16.54%, respectively. Analysis of landscape structure and the calculated metrics (ED, PD, AREA_AM, CONTAG) indicated that land patches have become more clustered and denser, showing unsuitable distribution patterns and increased fragmentation. As vehicles are the main source of greenhouse gas emissions, the first scenario focused on controlling their numbers. If the number of vehicles remains constant from 2015 to 2040, greenhouse gas emissions would decrease by 26.94%, whereas following the current trend would cause a 33.96% increase. In the second scenario, the effect of reducing industrial permits on air pollution was examined, showing that emissions would drop by 56.01%. Combining scenarios 1 and 2—keeping vehicle numbers constant and reducing industrial permits—would result in the maximum reduction of emissions by 67.04%. Conclusion: The findings indicate that greenhouse gas emissions from increased vehicle numbers and industrial expansion are the primary contributors to air pollution in Yazd. Therefore, reducing air pollution requires controlling emissions by managing vehicle numbers and urban travel, as well as limiting industrial growth. Promoting the production of environmentally friendly vehicles powered by renewable energy sources can also be an effective solution. Moreover, this study highlights that a one-dimensional perspective is insufficient for addressing urban air pollution. Tackling this complex challenge requires an integrated and holistic approach, made possible through system dynamics modeling, which enables the identification of causal relationships, influential variables, and future trends. Additionally, scenario-based analysis provides policymakers with valuable insights for evaluating and selecting effective strategies to mitigate urban air pollution. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| system thinking, system dynamics approach, air pollution, Yazd city | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 4,626 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 3,798 |
||