ارزیابی اثرات آلودگی هوا در شهر یزد بر اساس چارچوب DPSIR و رویکرد پویایی سیستم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه برنامه ریزی و مدیریت محیط زیست و HSE، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 گروه محیط‌ زیست، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد ، یزد، ایران

10.48308/envs.2024.1395

چکیده

سابقه و هدف: در شهر یزد طی دو دهه اخیر، رشد اقتصادی و به دنبال آن افزایش مهاجرت، موجب بالا رفتن تقاضای مسکن، حمل‌ونقل و همچنین رشد زیرساخت‌های مربوط به آن‌ها شده است. از سوی دیگر تغییرات اقلیمی و خشک‌سالی‌های پی‌درپی نیز بر کیفیت هوای شهر اثر منفی داشته است. چنین نیرومحرکه‌هایی روی متغیرهای فشار از نوع منشأ شامل (ترافیک، مصرف سوخت و اتلاف انرژی) و محل جذب آلاینده‌ها یعنی مساحت فضاهای سبز و باز شهری مؤثر است. افزایش آلاینده‌های هوای شهری، اثرات مخربی روی سلامت انسان، تنوع زیستی و فرسودگی بناها دارد. اقداماتی که تاکنون به‌طور ناپیوسته در راستای کنترل آلودگی هوا در شهر یزد انجام‌شده شامل توسعه مسیرهای دوچرخه‌سواری به‌طور محدود، کنترل و پایش آلودگی هوا در شهرک‌های صنعتی و طرح‌های مرتبط با کنترل ریزگردها می‌باشد. ولی با توجه به اثرات گسترده و پیش‌رونده آلودگی هوا در این شهر در مرحله نخست باید تصویر کاملی از آلودگی هوا و شرایط آینده، همچنین سناریوهای محتمل، در اختیار برنامه‌ریزان قرار گیرد. ازاین‌رو، در این پژوهش از چارچوبDPSIR و رویکرد پویایی سیستم برای تعیین روابط علت و معلولی بین متغیرهای اثرگذار و اثرپذیر بر آلودگی هوای شهر استفاده‌شده و شرایط پیش رو نیز مدل‌سازی شده است.
مواد و روش‌ها: در اولین مرحله از روش این پژوهش، به‌منظور درک بهتر از روابط علت و معلولی حاکم بر سیستم به شناسایی عوامل نیرومحرکه، فشار، وضعیت، اثر و پاسخ پرداخته‌شده است. سپس با ورود به فاز مدل‌سازی ابتدا بر اساس چارچوب DPSIR، زیرسیستم مؤثر بر کیفیت هوای شهر معرفی‌شده‌اند که شامل زیرسیستم‌های جمعیت، اقتصاد، سیمای سرزمین، حمل‌ونقل، انرژی و محیط‌زیست هستند. سپس روابط میان متغیرها با استفاده از نمودار علت- معلولی نشان داده شد و در آخرین مرحله نیز نمودار انباشت- جریان برای سناریوسازی و پیش‌بینی روندهای آینده به کار رفت.
نتایج و بحث: در این پژوهش با بررسی متغیرهای کلیدی در سیستم مانند جمعیت شهری، سرمایه گذاری در کارگاه‌های صنعتی و میزان آب انتقالی به شهر یزد مشخص شد که به ترتیب نرخ رشدی به میزان 62، 76/54 و 54/16 درصدی داشته‌اند. از آنجا که خودروها منبع اصلی انتشار گازهای گلخانه‌ای در شهر هستند، بنابراین سناریوی اول مربوط به کنترل تعداد آن‌ها است. در صورت ثابت ماندن تعداد خودروها از سال 2015 تا 2040، میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای 94/26% کاهش خواهد یافت اما در صورت ادامه روند موجود 96/33 % افزایش پیدا می‌کند. به دنبال صنعتی شدن شهر، در سناریوی دوم، تأثیر کاهش تعداد جوازهای صنعتی بر آلودگی هوا بررسی‌شده است. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد، در صورت کاهش تعداد مجوزهای صنعتی، میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای 01/56 درصد و در صورت ترکیب سناریو 1 و 2 (ثابت ماندن تعداد خودروها و کاهش مجوزهای صنعتی) 04/67 درصد کاهش خواهد یافت.
نتیجه‌گیری: نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که عامل اصلی آلودگی در شهر یزد، انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از افزایش تعداد خودروها است و از سوی دیگر افزایش رشد شهر درنتیجه توسعه صنعت است. بنابراین یکی از بهترین راهبردها برای کاهش آلودگی هوا، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای است که از دو طریق یکی با کنترل تعداد خودروها و سفرهای درون‌شهری و دیگری کنترل صنعت، حاصل می‌شود. همچنین تولید خودروهای سازگاربامحیط‌زیست که می‌توانند به منابع انرژی تجدید پذیر به‌عنوان سوخت متکی باشند، می‌تواند راه‌حل مناسبی برای کاهش آلاینده‌های هوا باشد. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که نگاه یک‌سویه به مسئله فرا پیچیده آلودگی هوای شهری کمکی به حل آن نمی‌کند. بلکه نیاز به اقدامات یکپارچه و کل‌نگری دارد که از طریق کشف روابط بین مقیاسی و علت و معلولی حاصل می‌شود. پویایی سیستم، رویکردی مناسب برای درک چنین مسائلی است. به‌طوری‌که می‌تواند تصویر شفافی از مسئله، متغیرهای اثرگذار و اثرپذیر و روابط علت و معلولی بین آن‌ها برای برنامه ریزان و تصمیم سازان فراهم کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of air pollution effects in Yazd city based on DPSIR framework and system dynamics approach

نویسندگان [English]

  • Zahra Dehghan Manshadi 1
  • Esmail Salehi 1
  • Parastoo Parivar 2
1 Department of Environmental Planning and Management and HSE, Faculty of Environment, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Member of Department of Environmental Sciences-Yazd University - Faculty of Natural Resources and Desert Studies
چکیده [English]

Introduction: Since immigration and economic expansion have occurred concurrently in Yazd over the last two decades, housing and transportation requirements have increased, as has infrastructure development to support these needs. Moreover, climate change and a succession of droughts have adversely affected the city's air quality. Urban air pollution is a major problem that affects the environment, human health, and structures. To reduce air pollution in the city of Yazd, present efforts include the construction of restricted bicycle routes, the monitoring and regulation of air pollution in industrial areas, and the implementation of fine particulate control systems.This study used the DPSIR framework and the system dynamics technique to establish causal relationships between the influencing variables and city air pollution.
Material and methods: To gain a more comprehensive understanding of the cause-and-effect relationships that govern the system, the driving force, pressure, state, impact, and response variables were identified in the initial phase of this research methodology. Subsequently, during the modeling phase, the subsystems influencing the air quality were incorporated using the DPSIR framework. These subsystems comprised the environment, population, economy, landscape, transportation, and energy. The causal loop diagram was employed to illustrate the interrelationships among the variables. The stock and flow diagram was utilized in the final stage to generate scenarios and forecast forthcoming trends. The determination coefficient (R2) is a factor in establishing the accuracy of the simulation. Using the determination coefficient, the historical trend and simulation of two variables—urban population and the number of industrial licenses—were compared to validate the model.
Results and discussion: By analyzing the system's critical variables, including urban population, investment in industrial areas, and water transferred to Yazd city, this study determined that their respective growth rates were 62, 54.76, and 16.54 percent. The primary cause of greenhouse gas emissions in the city is vehicles, the initial scenario pertains to regulating their quantity. The quantity of greenhouse gas emissions will decrease by 26.94% between 2015 and 2040 if the number of vehicles remains unchanged; conversely, if the present trajectory persists, it will escalate by 33.96%. In the second scenario, which ensued after the city became industrialized, an examination was conducted to determine the impact of a reduction in the quantity of industrial permits on air pollution. The findings of this study indicate that a reduction in the quantity of industrial licenses corresponds to a 56.01 percent decrease in greenhouse gas emissions. Furthermore, when scenarios 1 and 2 (with the number of vehicles held constant and the number of industrial licenses reduced) are combined, the emissions amount to 67.04 percent.
Conclusion: The results suggest that the primary source of pollution in Yazd city is the emission of greenhouse gases, primarily due to the rise in vehicle usage. On the other hand, the development of industry is the driving force behind the urban expansion. Consequently, reducing greenhouse gas emissions is one of the most effective methods for mitigating air pollution. Regulating the number of vehicles and intercity travel, as well as regulating industry, can accomplish this. Additionally, the development of fuel-efficient automobiles powered by renewable energy sources could serve as a viable approach to mitigating air pollution. The findings of this study demonstrate that a unidimensional approach to addressing the intricate issue of urban air pollution is ineffective. Instead, to implement comprehensive and integrated measures, it is necessary to identify inter-scale and cause-and-effect relationships. System dynamics is an appropriate methodology for comprehending such matters. It provides planners and decision-makers with a clear representation of the issue at hand, identifies effective and efficient variables, and explains the causal relationships that connect them.

کلیدواژه‌ها [English]

  • system thinking
  • system dynamics approach
  • air pollution
  • Yazd city