تحلیل ارتباط فضایی بین پوشش گیاهی با توزیع ازون سطحی با تأکید بر نقش پیش‌عنصریِ ایزوپرن در مناطق مختلف کلانشهر تهران

الموضوعات : فصلنامه علمی و پژوهشی پژوهش و برنامه ریزی شهری

صادق کریمی ¹ , حسین غضنفرپور ² , مریم فیروزی ³

1 - دانشیار اقلیم‌شناسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران.
2 - دانشیار جغرافیا و برنامه‌ریزی شهری، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران.
3 - کارشناس ارشد مخاطرات محیطی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران.

تاريخ الإرسال : 05 الأحد , جمادى الأولى, 1442 تاريخ التأكيد : 18 الأربعاء , ذو الحجة, 1442 تاريخ الإصدار : 24 السبت , ذو الحجة, 1443

الکلمات المفتاحية: آلودگی هوا, شاخص NDVI, ایزوپرن, ازون, پوشش گیاهی,

ملخص المقالة :

انتشار ایزوپرن از گیاهان به عنوان بزرگترین منبع شناخته شده در جهان از ترکیبات آلی فرار غیر متان است که نشان دهندۀ انتقال مستقیم کربن و نشانۀ واکنش گیاهان در برابر جوّ است. برآورد شده که بیش از 90 درصد انتشار ایزوپرن از گیاهان در ساعات اوج فوتوسنتز (11 تا 20) است. با توجه به اینکه ایزوپرن، پیش آلایندۀ ازون است و اثر مستقیم آن در انتشار ازون بیشتر در زیست سپهر مشخص می شود؛ شناسایی مناطق مولد این پیش آلاینده در مناطق دارای پوشش گیاهی از طریق پایش داده‌های ازون تروپوسفری، هدف اصلی این پژوهش است. داده های ازون از ایستگاه های سنجش آلودگی هوا و ایستگاه های پایش سازمان محیط زیست از سال 2002 تا 2018 تهیه و پس از تولید نقشۀ NDVI شهر تهران، تجزیه و تحلیل مبتنی بر روش همبستگی بین متغیرها انجام گردید. نتایج نشان داد از ساعت 11 تا 20 در مناطقی که شاخص پوشش گیاهی در شعاع یک کیلومتری هر ایستگاه بیشتر باشد، میزان ازون انتشار یافته نیز بیشتر است و ارتباط معناداری بین این دو وجود دارد که حاکی از تولید ایزوپرن توسط گونه های غالب درختی و درختچه ای در اینگونه مناطق است. ایزوپرن عمدتاً از درختانی با رشد سریع مانند صنوبر، بید، اوکالیپتوس، اقاقیا، چنار و ... تولید می‌شود که می تواند موجب تشدید آلودگی ازون در سطح زمین شود؛ لذا به شهرداری های مناطق مختلف کلانشهر تهران توصیه می شود قبل از توسعۀ فضای سبز جدیدی، شناسایی دقیق گونۀ متناسب با محیط زیست شهری و اثر آلایندگی آنها به صورت کاملا علمی صورت گیرد و در صورت ضرورت، حتی الامکان کاشت اینگونه درختان در مناطقی صورت پذیرد که در معرض شرایط کاتالیزور تولید ایزوپرن قرار نداشته باشند.

المصادر:

1. Amini Parsa, Vahid., Salehi, Ismaeil., Yavari, Ahmadreza (2019). Estimation of emission of biogenic volatile organic compounds by urban trees using the I-Tree Eco model (Case study: Tabriz city). Journal of Forest Research and Development, Vol 5, No 3, pp: 257-371.


2. Atkinson, Roger (2000). Atmospheric chemistry of VOCs and NOx. Atmospheric environment, 34.12-14, 2063-2101.


3. , Xi., Hong, Li., Yujie, Zhang., Yuping, Li., Weiqi, Zhang., Xuezhong, Wang., Fang, Bi., Hao, Zhang., Jian, Gao., Fahe, Chai., Xiaoxiu, Lun., Yizhen, Chen., Jian, Gao., Junyi, Lv (2018). Atmospheric isoprene and monoterpenes in a typical urban area of Beijing: Pollution characterization, chemical reactivity and source identification, J. Environ. Sci, Vol.71, pp.150-167. https://doi.org/10.1016/j.jes.2017.12.017


4. Geng, F., Tie, X., Guenther, A., Li, G., Cao, J., Harley, P (2011). Effect of isoprene emissions from major forests on ozone formation in the city of Shanghai, China. Atmospheric Chemistry and Physics, 11(20), 10449-10459.


5. Guenther, A (1997). Seasonal and spatial variations in natural volatile organic compounds emissions, Ecol. Appl., 7, 34–45.


6. Harley, P., Otter, L., Guenther, A., Greenberg, J (2003). Micrometeorological and leaf-level measurements of isoprene emissions from southern African savanna, J. Geophys. Res., 108, 8468– 8479.


7. Hellén, H(2017). Evaluation of the impact of wood combustion on benzo [a] pyrene (BaP) concentrations; ambient measurements and dispersion modeling in Helsinki, Finland. Atmospheric Chemistry and Physics, 17.5, 3475-3487.


8. Hellén, H., Hakola, H., Pystynen, K. H., Rinne, J., Haapanala, S (2006). C 2-C 10 hydrocarbon emissions from a boreal wetland and forest floor.


9. Hellén, H., Tykkä, T., & Hakola, H (2012). Importance of monoterpenes and isoprene in urban air in northern Europe. Atmospheric Environment, 59, 59-66.


10. Ismailzadeh Bahabadi, Sedigheh; Sharifi, Muzaffar (2013). Increasing the production of plant secondary metabolites using biological aliquots. Journal of Cell and Tissue, Volume 4, Number 2, pp. 128-119.


11. Jardine, K.J., Jardine, A.B., Souza, V.F., Carneiro, V., Ceron, J.V., Gimenez, B.O., Gonçalves, J.F (2016). Methanol and isoprene emissions from the fast growing tropical pioneer species Vismia guianensis (Aubl.) Pers.(Hypericaceae) in the central Amazon forest. Atmospheric Chemistry and Physics, 16(10), 6441-6452.


12. Karimi Firozjayee, M., Kiavarz, M., Alavipanah, S.K (2017). Monitoring and prediction of heat island intensity of Babol city with respect to urban sprawl and land use changes over a period of 1364-1394, Geospatial information Technology Journal, Vol. 5, No. 3, pp. 123-151. (In Persian)


13. Karimi, Sadegh (2014). Synoptic analysis of changes in tropospheric ozone concentration in Tehran metropolis. Journal of Applied Research in Geographical Sciences, Volume 14, Number 32, pp. 26-7.


14. Karimi, Sadegh., Negresh, Hossein., Tavoosi, Taghi., Alijani, Behlool (2013). Systematic analysis of the tropospheric ozone cycle in the cybernetic climate system (Case: Tehran metropolis). Journal of Geography, Volume 11, Number 37, pp. 215-189.


15. Millet, D.B., Baasandorj, M., HU, L., Mitroo, D., Turner, J., Williams, B.J (2016). Nighttime chemistry and morning isoprene can drive urban ozone downwind of a major deciduous forest. Environmental science & technology, 50(8), 4335-4342.


16. Monson, R.K., Fall, R (1989). Isoprene emissions from Aspen leaves: Influence of environment and relation to photosynthesis and photorespiration, Plant Phys., 90, 267–274.


17. Monson, R.K., Harley, P.C., Litvak, M.E., Guenther, A., Wildermuth, M., Zimmerman, P., Fall, R (1994). Environmental and developmental controls over the seasonal pattern of isoprene emission from Aspen leaves, Oecologia, 99, 260–270.


18. Parsayee, Reza (2014). A study of the history of marginalization from the world to Tehran. Alborz Law Enforcement Science Quarterly, Vol.2, No.4, pp. 47-63.


19. Purdayhami, Sh., Tahsildost, M., Ameri, P (2019). The effect of vegetation on reducing the intensity of urban heat islands: A case study of Tehran metropolis. Journal of Energy Planning and Policy Research, Volume 5, Number 16, pp. 97-122.


20. Ramezani, Sadegh; Naqibi Fereydoun (2020). Analysis of changes in vegetation index in the formation of urban thermal islands) Case study: Urmia (Journal of Urban Research and Planning, Vol.11, No. 42, pp. 195-206.


21. Rasmussen, R.A (1972). What do the hydrocarbons from trees contribute to air pollution? Journal of the Air Pollution Control Association, 22(7), 537-543.


22. Robertson, G.W., Griffiths, D.W., Woodford, J.A.T., Birch, A.N.E (1995). Change in the chemical composition of volatiles released by the flowers and fruits of the red raspherry [Rubus idaeus] cultivars Glen Prosen, Phytochemistry, 38, 1175– 1179.


23. Sangwan, NS., Farooqi, AH., Shabih, F., Sangwan, R.S (2001). Regulation of essential oil production in plants, Plant Growth Regul, 34: 21-34.


24. Sharkey, T.D., Wiberley, A.E., Donohue, A.R (2008). Isoprene emission from plants: why and how. Annals of botany, 101(1), 5-18.


25. Taiz, L., Zeiger, E (2006). Plant Physiology, 4th Edition. Sinauer Associates Inc. Sunderland, Massachusetts. USA, 260-287


26. Tingey, D. T., Manning, M., Grothaus, L.C., Burns, W.F (1979). The influence of light and temperature on isoprene emission rates from live oak, Plant Phys., 47, 112– 118.


27. Varshney, C., Singh, A.P (2003). Isoprene emission from Indian trees. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 108(D24).


28. Watson, John G., Judith C. Chow, and Eric M. Fujita (2001). Review of volatile organic compound source apportionment by chemical mass balance. Atmospheric Environment 35.9, 1567-1584.


29. Williams, C.Grenville (1860). On isoprene and caoutchine. Proceedings of the Royal Society of London. 10: 516–519. doi:10.1098/rspl.1859.0101.S2CID 104233421.