بررسی تاثیر پارک‌های شهری در تولید اکسیژن (مطالعه موردی: بوستان هاشمی واقع در شهر قم)

فصلنامه انسان و محیط زیست، شماره 45، تابستان 97

بررسی تاثیر پارک­های شهری در تولید اکسیژن

(مطالعه موردی: بوستان هاشمی واقع در شهر قم)

الهام فروتن [1]^*

eliforootan@yahoo.com

 زهرا صدرآبادی [2]

چکیده

فضای سبز شهری به­ویژه درختان منافع بی­شماری داشته و می­توانند کیفیت محیط زیست و سلامتی بشر را در مکان­های شهری بهبود بخشند. این منفعت­ها شامل بهبود کیفیت آب و هوا، حفاظت از انرژی ساختمان­ها، کاهش دمای هوا، تابش اشعه ماورای بنفش و دیگر منفعت­های زیست محیطی و اجتماعی می­باشد. هدف این مقاله بررسی میزان تولید اکسیژن در مکان شهری است. منطقه مورد مطالعه  بوستان شهری هاشمی واقع در منطقه یک شهر قم با مساحت 7 هکتار می­باشد که به­منظور محاسبه میزان اکسیژن تولید شده سالانه، قطر درختان آن اندازه­گیری شد. براساس محاسبات انجام شده میزان اکسیژن تولید شده توسط درختان این پارک44/7کیلوگرم در روز می­باشد که این میزان اکسیژن برای تامین نیاز روزانه 9 انسان بزرگ­سال کافی می­باشد. نتایج این تحقیق بیان­گر نیاز به افزایش غرس درختان برای تامین اکسیژن در فضاهای سبز شهری است که در کاهش تغییرات آب وهوایی محلی شهر و خنک شدن منطقه نیز مؤثر می­باشد.

کلمات کلیدی: پارک هاشمی، اکسیژن، فضای سبز شهری، قم.

The investigation of oxygen production in urban parks

(Case Study: Hashemi Park in Qom City)

Elham Forootan ^[3]*(Corresponding Author)

eliforootan@yahoo.com

 Zahra Sadrabadi ^[4]

Abstract

Urban green area, particularly trees, provides numerous benefits that can improve environmental quality and human health in and around urban areas. These benefits include improvements in air and water quality, building energy conservation, cooler air temperatures, reductions in ultraviolet radiation, and many other environmental and social benefits. The purpose of this article is to investigate oxygen production in urban area. The study area is Hashemi Park which is located in district number 1 of Qom city with 7-hectare area. The diameters of trees were measured to estimate oxygen production of the trees in the urban park. Oxygen productions of trees were estimated 7.44 kilogram per day which provides the necessary oxygen for 9 Adult persons. The result of this research revealed that it is necessary to plant more trees in urban green area. Also, planting trees tends to reduce change of climate inurban area and cooling of this region.

Key words: Hashemi Park, Oxygen, Urban green area, Qom.

مقدمه

گیاهان و به­ویژه درختان از عناصر اصلی و مهم تشکیل دهنده شهرها محسوب شده و امروزه دیگرتردیدی نیست که درختان وفضای سبز نقش مهمی در بهبود شرایط زیستی و ارتقاء جنبه های کمی وکیفی زندگی شهرنشیان ایفا می­کنند و روزبه­روز نیز برتأکید و اهمیت این مباحث، افزوده می­شود(1). فضای سبز شهری به ویژه درختان منافع بی­شماری را فراهم می سازندکه می­توانند کیفیت محیط زیست و سلامتی بشر را در مکان­های شهری بهبود ببخشند. این منفعت­ها شامل بهبود کیفیت آب و هوا، حفاظت از انرژی، کاهش دمای هوا ، تابش اشعه ماورای بنفش و دیگر منفعت­های زیست محیطی و اجتماعی می باشد.  تعیین مقدار تولید اکسیژن و ترسیب کربن در فضاهای شهری به سبب آلودگی های موجود  در این مکان­ها از ارزش بسیاری برخوردار است. در این زمینه تحقیقات گسترده­ای انجام پذیرفته شده است.  Nowak و همکاران در سال2007 تولید اکسیژن از طریق درختان در 16 شهر را با نمونه برداری انجام دادند (2).  تولید اکسیژن به وسیله درختان بر اساس مقدار اکسیژن تولید شده در طی فتوسنتز منهای مقدار اکسیژن مصرف شده در طی فرآیند تنفس گیاهی مورد محاسبه قرار گرفت. اگر دی اکسید کربن جذب شده در طی فرآیند فتوسنتز از دی اکسید کربن آزاد شده بیش­تر باشد درخت کربن را ذخیره می­نماید(ترسیب کربن). همچنین درختی که رشد می نماید نیز تجمع کربن در طول سال را دارد. مقدار اکسیژن تولید شده از ترسیب کربن براساس وزن اتمی برآورد شده است (2).

اکسیژن خالص آزاد شده (کیلوگرم در سال)= کربن ترسیب شده خالص (کیلوگرم بر سال)  12/32

در تحقیقات دیگری کهNowak انجام داده است ابتدا مقدار خالص اکسیژن تولید شده به­وسیله یک درخت مستقیما با مقدار ترسیب کربن از طریق درخت مرتبط شده است. وزن زیست توده درخت  بر اساس قطر و ارتفاع درخت محاسبه شده است (4و3). سپس بر اساس نسبت بخش بالای سطح زمین به بخش زیر سطح زمین و براساس مطالعات Cairns و همکاران در سال 1990 ضریب26/0در نظر گرفته شده و وزن زیست توده روی زمین به زیست توده کل تبدیل شد (5) و براساس جنس و گونه، وزن تر به وزن خشک تبدیل شد که این ضریب به طور متوسط برای مخروطیان 48/0 و برای پهن برگان 56/0 در نظر گرفته شد (3). وزن خشک گیاهی با ضرب نمودن در ضریب 5/0 به مجموع کربن ذخیره شده تبدیل شده است. رشد متوسط قطر در سال های بعد با توجه به نوع کاربری و کلاس قطری تعیین شده و به قطر  موجود اضافه شده است که برای مکان­های شهری متوسط رشد قطر 38/0 سانتی­متر در سال برآورد شده است(6). برای رشد ارتفاعی نیز  از فرمول Fleming که در سال 1988 ارایه شده است استفاده شد(7). همچنین نرخ رشد با وضعیت تاج پوشش درختان تطبیق داده شده است. فاکتور تطبیق دهنده رشد با درصد مرگ تاج پوشش متناسب می­باشد و این بدان معناست که هر چه مرگ تاج پوشش بیش­تر باشد سرعت رشد کم­تر خواهد بود لذا فرض شده که مرگ تاج پوشش کم­تر از 25 درصد تاثیر ناچیزی در نرخ رشد قطری دارد و برای وضعیت تاج پوشش خوب تا عالی (کم­تر از 25 درصد مرگ و میر) ضریب تنظیم کننده نیاز نمی باشد. برای وضعیت ضعیف(26 تا 50 درصد مرگ تاج پوشش) نرخ رشد از طریق ضرب نمودن در ضریب 76/0 محاسبه می­شود. در وضعیت بحرانی درختان (51 تا 75 درصد مرگ  تاج پوشش) ضریب 42/0 استفاده می­شود و برای درختان در حال مرگ (76 تا 99 درصد مرگ و میر تاج پوشش) ضریب 15/0 و برای درختان مرده ضریب صفر در نظر گرفته می­شود (2). مرگ درخت منجر به آزاد سازی کربن ذخیره شده می­شود. به­منظور برآورد مقدار خالص ترسیب، کربن انتشار یافته منتج از تجزیه بعد از مرگ درخت مورد توجه قرار گرفت و پتانسیل آزاد سازی کربن بر اساس وضعیت­های درختان و مرگ آن­ها مورد محاسبه قرار گرفته است (7). برآورد کربن انتشار یافته منتج از تجزیه نیز بر اساس احتمال مرگ در سال بعد نیز محاسبه شده است (8).

از آن جایی­که تولید اکسیژن یکی از منفعت­های مهم درختان در مکان­های شهری است در این مقاله بررسی میزان تولید اکسیژن در مکان شهری و در پارک شهری بوستان هاشمی واقع در منطقه یک شهر قم مورد بررسی قرار گرفته است.

مواد و روش­ها

بوستان هاشمی واقع در منطقه یک شهرداری شهر قم در عرض جغرافیایی34 درجه 39 دقیقه و 10.82 ثانیه شمالی و طول جغرافیایی  50 درجه و 55 دقیقه  9.82 ثانیه شرقی واقع است. این بوستان در سال 1385 با مساحت 7 هکتار احداث شده که درختان موجود در آن در جدول 1 آورده شده است.

شکل 1- موقعیت بوستان هاشمی

روش بررسی

بر اساس نتایج تحقیقات Nowakو همکاران که در سال 2006 در Minneapolis, Minnesota انجام شده است مشخص شد درختان هر سال مقدار کربن اتمسفر را از طریق ترسیب کربن در بافت­های رشد یافته­ کاهش می­­دهند. لذا مقدار کربنی که سالانه ترسیب می شود با سلامت درختان و افزایش قطر آنان افزایش می یابد (جدول2). در این تحقیق به­منظور محاسبه میزان اکسیژن تولید شده سالانه درختان، قطر درختان اندازه گیری شد و با توجه به این که انواع درختان مورد مطالعه در این منطقه تا حدی با درختان منطقه مطالعه شده توسط Nowak و همکاران تشابه داشت لذا در این تحقیق، مقدار اکسیژن تولید شده بر اساس تحقیقات  Nowak و همکاران (جدول2) مورد محاسبه قرار گرفت.

  یافته­ها

قطر درختان موجود و مقدار اکسیژن تولید شده در پارک در جدول 3 آورده شده است. متوسط سالانه مصرف اکسیژن توسط انسان بزرگ­سال 84/0 کیلوگرم در روز می­باشد (10) و  بر اساس محاسبات انجام شده میزان اکسیژن تولید شده توسط مجموع درختان این پارک6/2715 کیلوگرم در سال و معادل  با 44/7 کیلوگرم در روز می باشد که این میزان اکسیژن برای تامین نیاز روزانه 9 انسان کافی می­باشد. این موضوع بیان­گر اهمیت درختان در تامین اکسیژن در فضاهای سبز شهری است.

بحث و نتیجه­گیری

 درختان شهری بر اقلیم محلی، چرخه کربن، مصرف انرژی و تغییر اقلیم  تاثیر می گذارد (11). افزایش جمعیت ساکن در شهرها که معضلاتی همچون آلودگی هوای ناشی از  وسایل نقلیه و....را به همراه دارد، بیان­گر نیاز به فضای سبز کافی در مناطق شهری است که بر سلامتی روحی و جسمی مردم تاثیرگذار خواهد بود. یکی ازاثرات مهم پوشش گیاهی هم­چون درختان تولیداکسیژن و جذب دی­اکسید­کربن  می­باشد که در تصفیه هوای فضای شهری بسیار حایز اهمیت است. در سال2000در امریکا حدود170 میلیون دلارصرف مبارزه باآلودگی هوا شده است که رقمی معادل 2 درصد تولید ناخالص ملی امریکادراین سال بوده است(9). پژوهش­ها نشان داده که درسال1991 درمحدوده شیکاگو درختان3/1 تن مونو اکسید کربن، 4 تن دی اکسید کربن،6/4 تن دی اکسید نیتروژن و 9/11 تن o₃ از اتمسفر جذب می کنند (1). تحقیقات انجام شده در نیویورک، نیوجرسی نیز موید آن است که هر ایکر از تاج پوشش درختان قادر است اکسیژن مورد نیاز هشت نفر را در سال تامین نماید(2). لذا در این تحقیق نیز میزان اکسیژن تولید شده توسط درختان در یک بوستان شهری مورد محاسبه قرار گرفت تا اهمیت درختان در فضای سبز شهری مشخص شود. نتایج این تحقیق نشان می­دهد که میزان اکسیژنی که تنها توسط درختان بوستان هاشمی تولید می­شود قادر خواهد بود نیاز اکسیژن روزانه 9 نفر را تامین نماید. مساحت این پارک هفت هکتار می­باشد که تعداد 63 درخت در این پارک کاشت شده است و این بدان معناست که در هر 1111 متر مربع از فضای پارک، یک درخت کاشت شده است که بسیار کم می­باشد. لذا بایستی غرس درختان در فضاهای سبز شهری افزایش یابد تا تصفیه هوای فضاهای شهری بهبود یابد چرا که درختان وفضای سبزشهری می­تواند در تصفیه هوا و تولید اکسیژن و کاهش تغییرات آب وهوایی محلی شهر و خنک شدن منطقه مؤثر باشند.

جدول1-درختان موجود در پارک هاشمی

جدول2- مقدار اکسیژن تولید شده بر اساس قطر درختان(2)

جدول3- مقدار اکسیژن تولید شده سالانه توسط درختان در پارک هاشمی

منابع

1-   زارع، سارا، نمیرانیان، منوچهر، فقهی، جهانگیر.1390. "ارزشهای کاربردی گیاهان درجنگل­های شهری"، مقالات کامل نخستین همایش باغ گیاه شناسی ملی ایران، موسسه تحقیقات جنگل­ها ومراتع کشور، باغ گیاه شناسی ملی ایران.

2-      Nowak, D.J., Hoehn, R., Crane, D.E., 2007. Oxygen Production by Urban Trees in the United States. Arboriculture & Urban Forestry Vol.33, Nov. 3, pp.220–226.

3-      Nowak, D. J.و 1994. Urban forest structure: the state of Chicago's urban forest. In: McPherson, E. G., Nowak, D. J. and Rowntree, R. A. eds. Chicago's urban forest ecosystem: results of the Chicago Urban Forest Climate Project. Gen. Tech. Rep. NE-186. Radnor, PA: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Northeastern Forest Experiment Station.

4-      Nowak, D.J., Crane, D.E., Stevens, J.C., Ibarra, M., 2002a. Brooklyn’s Urban Forest. General Technical Report NE-290, U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Northeastern

5-      Research Station, Newtown Square, PA. 107 pp. Cairns, M.A., Brown, S., Helmer, E.H., Baumgardner, G.A., 1997. Root biomass allocation in the world’s uplandforests. Oecologia Vol. 111, NO. 1, pp 1–11.

6-      Smith, W.B., Shifley, S.R., 1984. Diameter Growth, Survival, and Volume Estimates for Trees in Indiana andIllinois. Res. Pap. NC-257. U.S. Department of Agriculture, Forest Service, North Central Forest Experiment Station, St. Paul, MN.

7-      Fleming, L.E., 1988. Growth estimation of street trees in centralNew Jersey. New Brunswick, NJ, Rutgers University.MS thesis.

8-      Scheu, S., Schauermann, J., 1994. Decomposition of rootsand twigs: Effects of wood type (beech and ash), diameter, site of exposure and macro fauna exclusion. Plantand Soil Vol.163, pp.13–24.

9-      بوتکین، دانیلوادواردکلر. 1382. "مبانی محیط­زیست"، ترجمه وهابزاده، انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد، 680 ص.

10-  Perry, J., LeVan, M.D., 2003. Air Purification in Closed Environments: Overview of Spacecraft    Systems. U.S. Army Natrick Soldier Center. http://nsc.natick.army.mil/ jocotas/ColPro_Papers/Perry-  LeVan.pdf (accessed 6/06).

11-  Lal, R., Augustine, B., 2012. Carbon Sequestration in Urban Ecosystems. Springer, New York, pp. 385.