4 راهکار کاهش آلودگی هوای تهران و کلان‌شهرها

آمنه میان‌آبادی  

پژوهشگر پسادکتری دانشگاه فردوسی مشهد، عضو پژوهشی اندیشکده دیپلماسی آب و اقلیم   

مقدمه

اگرچه توافق جامع نظری در زمینه علل گرمایش جهانی میان محققین وجود ندارد، اما آنچه امروزه در جوامع علمی مورد تایید بیشتری است، اثر گازهای گلخانه‌یی ناشی از فعالیت‌های انسانی به ویژه CO2 بر گرمایش جهانی است. بررسی وضعیت انتشار گازهای گلخانه‌یی نشان می‌دهد که پس از انقلاب صنعتی (در قرن 18) و به دلیل توسعه صنایع و استفاده از سوخت‌های فسیلی، میزان انتشار گازهای گلخانه‌یی شدت بیشتری یافته است. گزارش IPCC نیز نشان می‌دهد که بر اساس داده‌های زمینی و ماهواره‌ای، تاثیر عوامل انسانی بر افزایش گازهای گلخانه‌یی بیشتر از سهم عوامل طبیعی بوده است. توافقنامه پاریس با فرض نقش گازهای‌گلخانه‌یی در گرمایش جهانی، در بیست و یکمین کنفرانس چارچوب اعضای سازمان ملل متحد در زمینه تغییرات آب و هوا در 12 دسامبر 2015 تصویب و مورد توافق 197 کشور جهان قرار گرفت. به موجب این توافقنامه کشورهای مختلف قرار است با انجام اقدامات لازم برای کاهش تولید گازهای گلخانه‌یی ناشی از فعالیت‌های انسانی، افزایش دمای کره زمین را تا 5/1درجه سلسیوس بیشتر از سطوح پیش از انقلاب صنعتی محدود کنند.

دولت ایران نیز به عنوان یکی از کشورهای عضو، در برنامه مدنظر مشارکت ملی خود اعلام کرده است که تمایل دارد برای رسیدن به اهداف موافقت‌نامه پاریس، انتشار گازهای گلخانه‌یی خود را در سال 2030 به میزان 4 درصد نسبت به سناریوی پایه کاهش دهد. همچنین در صورت رفع تحریم‌ها، کاهش انتشار را تا 12درصد افزایش خواهد داد.

یکی از مسائل مهم در زمینه تعهدات ایران در معاهده پاریس، اثر کاهش گازهای گلخانه‌یی بر بهبود کیفیت هوا و کاهش آلودگی هواست. درحالی که برخی معتقدند کاهش گازهای گلخانه‌یی اثر مثبتی بر کیفیت هوا دارد، برخی دیگر کاهش گازهای گلخانه‌یی را عاملی برای کاهش آلاینده‌های هوا نمی‌دانند. با توجه به اهمیت این موضوع به ویژه برای توجیه افکار عمومی، در این مقاله به بررسی ارتباط بین کاهش گازهای گلخانه‌یی و کاهش آلاینده‌های هوا از منظر علمی پرداخته شده است.

 گازهای گلخانه‌ای

اگرچه گازهای گلخانه‌یی به‌طور طبیعی در اطراف کره زمین وجود دارند و باعث گرم ماندن زمین می‌شوند، اما افزایش غلظت آنها به بیشتر از حد طبیعی بر اثر فعالیت‌های انسانی، باعث افزایش بیش از حد دمای کره زمین شده است. گازهای گلخانه‌یی شامل: بخار آب (95درصد)، CO2 (4درصد) و CH4، N2O و گازهای فلوئوردار و O3 تروپوسفری (1درصد) است (شکل 1) که از میان آنها، CO2، CH4، N2O و O3 هم بر اثر فعالیت‌های طبیعی و هم به دلیل فعالیت‌های انسانی (شکل 2) وارد جو می‌شوند. نتایج نشان می‌دهد که به دلیل فعالیت‌های انسانی غلظت CO2، CH4 و N2O از 1970 تا 2010 به ترتیب 90درصد، 47درصد و 43درصد افزایش یافته است. گازهای فلوئوردار نیز ناشی از فعالیت‌های انسانی بوده و منشا طبیعی ندارند. افزایش دمای ناشی از افزایش غلظت گازهای‌گلخانه‌یی با منشا انسانی، باعث تبخیر بیشتر آب‌های اقیانوس‌ها می‌شود. این مساله باعث افزایش غلظت بخار آب در جو و افزایش بیشتر دما می‌شود. بنابراین اگرچه بخار آب به‌طور طبیعی در جو وجود دارد، اما فعالیت‌های انسانی به‌طور غیرمستقیم بر غلظت بخار آب نیز اثر دارد.

 گازهای آلاینده هوا

آلودگی هوا در شرایطی ایجاد می‌شود که ترکیبات ناخواسته‌ و مضر به مقدار زیادتر از حد معمول وارد هوا شده و بر محیط زیست و سلامت انسان‌ها اثرات منفی داشته باشد. گازهای آلاینده‌ هوا شامل آلاینده‌های اولیه و ثانویه هستند. آلاینده‌های اولیه بطور مستقیم از منابع انتشار (مانند اگزوز خودروها، دودکش کارخانه‌ها و...) وارد هوا می‌شوند و شامل ذرات معلق جامد و مایع (PM2.5 و PM10)، SO2، NOx، هیدروکربن، ترکیبات آلی فرار، مونواکسید کربن (CO)، آمونیاک (NH3) و سرب (Pb) هستند. آلاینده‌های ثانویه مانند ازن (O3) ناشی از واکنش‌های شیمیایی دو یا چند آلاینده اولیه یا واکنش با ترکیبات طبیعی موجود در جو است.

از میان گازهای آلاینده هوا، آلاینده‌هایی که اهمیت بیشتری در سطح کلان‌شهرهای جهان و ایران دارند، تحت عنوان آلاینده‌های معیار شناخته شده و شامل CO، O3، SO2، NO2، PM2.5 و PM10 هستند. این آلاینده‌ها بطور کلی از دو منبع ساکن و متحرک انتشار می‌یابند. منابع ساکن، شامل فعالیت‌های خانگی و فعالیت‌های صنعتی است. حمل و نقل و وسایل نقلیه که با ایجاد گازهای آلاینده خروجی از اگزوزها و ذرات معلق باعث آلودگی هوا می‌شوند نیز منابع آلودگی متحرک هستند. مطالعات انجام شده در ایران نشان می‌دهد که بیش از 80 درصد آلودگی هوای کلان‌شهر تهران ناشی از منابع متحرک است. در واقع به جز SO2 که منبع اصلی انتشار آن منابع ساکن به‌ویژه صنایع هستند، سایر آلاینده‌ها بیشتر از وسایل نقلیه انتشار می‌یابند.

 گازهای گلخانه‌ای و آلودگی هوا

با توجه به تعریف گازهای گلخانه‌یی و گازهای آلاینده در بخش‌های قبل، در این بخش به بررسی ارتباط بین این دو دسته از گازها پرداخته می‌شود. باید توجه داشت که گازهای گلخانه‌یی از نظر تعریف متفاوت از گازهای آلاینده هستند و نوع گازها، ارتفاع قرارگیری آنها در جو و نحوه عملکرد آنها متفاوت است. تنها اشتراک آنها گاز ازن است که با توجه به ارتفاعی که این گاز وجود دارد، نقش آن متفاوت است، یعنی ازن سطح زمین نقش آلاینده و ازن در جو بالا نقش گاز گلخانه‌یی را دارد. کربن سیاه (BC) نیز که در دسته PM2.5 قرار می‌گیرد و یک آلاینده مهم است، می‌تواند با جذب تابش و کاهش آلبیدوی سطح زمین نقش گرمایشی داشته باشد، اما باید توجه داشت که کربن سیاه گاز نیست (شکل 3). با توجه به اینکه عمر ازن و کربن سیاه بسیار کوتاه است (حداکثر چند هفته) و نسبت به سایر گازهای گلخانه‌یی اهمیت چندانی در گرمایش زمین ندارند، بنابراین در پیمان کیوتو از این دو به عنوان ترکیبات گلخانه‌یی که باید انتشارشان کاهش یابد، نام برده نشده است.

  سیاست‌های کاهش استفاده از سوخت‌های فسیلی در بخش‌های مختلف از جمله نیروگاه‌ها، کارخانجات و وسایل نقلیه می‌تواند به‌طور مستقیم علاوه بر کاهش CO2 به کاهش گازهای آلاینده‌یی چون NOx و SO2 و CO و در نتیجه بهبود کیفیت هوا منجر شود. هیات بین‌الدول تغییر اقلیم (IPCC) اعلام کرده است که کنترل انتشار گازهای گلخانه‌یی می‌تواند مزایای کوتاه‌مدتی برای سلامت عمومی ناشی از کاهش آلاینده‌های هوا در پی داشته باشد. بر اساس نظر برخی از محققان، سیاست‌های اجرا شده برای کاهش آلودگی و تغییر اقلیم در کنار هم می‌تواند مزایای حاصل شده را افزایش دهد، بطوری‌که فعالیت‌های کاهش گازهای‌گلخانه‌یی و تغییر اقلیم می‌تواند بطور غیرمستقیم به کاهش آلودگی هوا کمک کند و همچنین سیاست‌های کاهش آلودگی هوا می‌تواند باعث کاهش انتشار گازهای گلخانه‌یی شود.

آلودگی هوا و تغییر اقلیم از طریق اثرات متقابل و درهم تنیده در جو بر همدیگر اثر دارند؛ زیرا افزایش گازهای گلخانه‌یی باعث تغییر بیلان انرژی جو و سطح زمین، تغییر دما و در نتیجه تغییر در ترکیب شیمیایی جو می‌شود. تغییر الگوی تولید و مصرف انرژی بطور قابل ملاحظه‌یی در کاهش تغییر اقلیم و آلودگی هوا بطور هم‌زمان موثر است. به عنوان مثال، تبدیل سوخت‌های فسیلی به سوخت-های تجدیدپذیر باعث کاهش انتشار آلاینده‌هایی چون ذرات معلق، SO2 و NO2 شده و بطور هم‌زمان باعث کاهش انتشار گاز گلخانه‌یی CO2 می‌شود. نتایج نشان داده است که سیاست‌های مربوط به کاهش گازهای گلخانه‌یی (به‌ویژه CO2) باعث کاهش انتشار PM2.5، NOx و CO شده است. نتایج مطالعاتی که در امریکا صورت گرفت نیز نشان داد که کاهش CO2 و پرداخت مالیات برای کربن، باعث کاهش آلاینده‌ها بین 4/1 درصد برای ترکیبات آلی فرار تا 6/6 درصد برای NOx شد. کنترل گاز CH4 نیز که یکی از پیش‌سازهای O3 بوده و بر غلظت O3 موثر است، می‌تواند علاوه بر کاهش اثرات تغییر اقلیم، منجر به کاهش غلظت O3 شود. بر اساس نتایج به دست آمده اگر غلظت CH4 50 درصد کاهش یابد، تقریبا احتمال وقوع غلظت بالای O3 در امریکا نیز نصف خواهد شد.

از سوی دیگر افزایش گازهای گلخانه‌یی به شکل‌های گوناگونی می‌تواند به‌طور غیر مستقیم و با افزایش دما یا تغییر الگوی بارش و باد بر افزایش یا کاهش آلودگی هوا اثر داشته باشد. افزایش دما می‌تواند باعث افزایش واکنش‌های شیمیایی و کاهش کیفیت هوا شود. افزایش دما همچنین باعث افزایش تعداد آتش‌سوزی جنگل‌ها شده و به این طریق کاهش کیفیت هوا را به همراه دارد. یکی‌ از آثار تغییر اقلیم ناشی از افزایش گازهای گلخانه‌یی در برخی از مناطق، افزایش فراوانی بارش است که این افزایش فراوانی بارش می‌تواند باعث کاهش غلظت ذرات معلق و کاهش آلودگی هوا شود، چرا که نهشت مرطوب یکی از مخازن اصلی برای حذف ذرات معلق است. از سوی دیگر، در برخی از مناطق کاهش بارش‌های استراتوسی و در نتیجه کاهش نهشت مرطوب، باعث افزایش قابل ملاحظه سولفات، ذرات غبار کوچک‌تر و مواد آلی می‌شود. کاهش بارش هم بطور مستقیم و هم بطور غیر مستقیم (با ساخت سازه‌های آبی برای تامین آب از منابع آبی برای کشاورزی، شرب و صنعت) باعث خشک شدن برخی از دریاچه‌ها و تالاب‌ها شده و لذا آلودگی ناشی از افزایش ریزگردها را (به عنوان مثال در غرب و شرق کشور) به همراه داشته است. تغییر اقلیم همچنین می‌تواند شکل و حالت جو، ارتفاع لایه‌های مختلف جو، میزان واکنش شیمیایی و در نتیجه توسعه و جریان آلاینده‌های هوا را تغییر دهد. اقلیم گرم‌تر در آینده در برخی از مناطق موجب افزایش پایداری و تضعیف بادها شده و در نتیجه غلظت آلاینده‌های گازی افزایش می‌یابد. اما از سویی دیگر افزایش غلظت CO2 در برخی مناطق باعث افزایش سیستم‌های همرفتی، چرخندها و جبهه‌های سرد شده که این مساله باعث تهویه هوا و بهتر شدن کیفیت هوا می‌شود. بنابراین باید توجه داشت که افزایش گازهای گلخانه‌یی بسته به منطقه تحت تاثیر می‌تواند باعث کاهش یا افزایش غلظت آلاینده‌ها و در نتیجه کاهش یا افزایش آلودگی هوا شود. با وجود آثار مستقیم و غیرمستقیم گازهای گلخانه‌یی بر کاهش یا افزایش غلظت آلاینده‌ها، باید توجه داشت که برای کاهش غلظت گازهای آلاینده‌ هوا لزوما نیازی به کاهش گازهای گلخانه‌یی نیست، بلکه بدون اجرای سیاست‌های کاهش گازهای گلخانه‌یی و با انجام فعالیت‌های دیگر در زمینه کنترل آلودگی هوا، می‌توان انتشار گازهای آلاینده را کاهش داد. به عنوان مثال، از آنجا که آلاینده CO بیشتر از منابع متحرک تولید می‌شود، بنابراین اجرای راهکارهای کنترل آلودگی ناشی از احتراق ناقص مانند تعمیر و نگهداری خودروها، جلوگیری از روغن‌سوزی، استفاده خودروها از کاتالیست‌ها و حذف خودروها و موتورسیکلت‌های کاربراتوری نقش مهمی در کاهش غلظت این آلاینده در کلان‌شهرهای مختلف کشور داشته است.

 نتیجه‌گیری

به‌طور کلی در زمینه گازهای گلخانه‌یی و آلاینده‌ها چند نکته را می‌توان در نظر داشت:

1- سیاست‌های کاهش انتشار گازهای گلخانه‌یی می‌تواند به دو صورت انجام شود: 1) حذف یا کاهش سوخت‌های فسیلی (که هم منبع CO2 و هم منبع برخی از آلاینده‌هاست) و استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، 2) استفاده از فیلترهای حذف‌کننده گازهای گلخانه‌ای. در روش اول، حذف یا کاهش سوخت‌های فسیلی می‌تواند علاوه بر کاهش گازهای گلخانه‌یی CO2، CH4 و N2O، بطور مستقیم باعث کاهش آلاینده‌هایی چون SO2، NOx، ذرات معلق، CO و O3 و بهبود کیفیت هوا شود. اما استفاده از فیلترهای جذب گازهای گلخانه‌یی منتشر شده (به عنوان مثال ذخیره‌سازی گاز CO2 در بستر اقیانوس‌ها یا تزریق در میادین نفتی فرسوده) بدون حذف یا کاهش سوخت‌های فسیلی اثری بر کاهش آلودگی هوا ندارد. البته باید توجه داشت که استفاده از فیلترها و حذف گازهای گلخانه‌یی به علت هزینه‌های بالا در کشورهای در حال توسعه امکان پذیر نبوده و لذا سیاست‌های کاهش انتشار بر روش اول یعنی کاهش سوخت‌های فسیلی تمرکز دارد که این روش می‌تواند باعث کاهش گازهای آلاینده شود. البته ذکر این نکته بار دیگر ضروری است که با توجه به اینکه بخش زیادی از آلاینده‌ها در کلان‌شهرها از جمله تهران از منابع متحرک و وسایل نقلیه انتشار می‌یابد، لذا برای کاهش آلودگی هوا لزوما نیازی به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌یی نیست.

2- سیاست‌های کاهش گازهای گلخانه‌یی به ویژه CO2 و CH4 می‌تواند بطور غیر مستقیم و از طریق اثر تغییر اقلیم بر دما، الگوی بارش و باد و الگوهای سینوپتیکی، منجر به کاهش آلاینده‌ها و بهبود کیفیت هوا شود. این آثار را به دلیل عدم قطعیت مدل‌ها و آثار متفاوتی که در مناطق مختلف دارد، نمی‌توان با قطعیت تایید کرد. به این نکته نیز باید توجه داشت که سیاست‌های کاهش گازهای گلخانه‌یی نمی‌تواند اثر فوری بر کاهش آثار تغییر اقلیم داشته و باعث تغییر سریع در الگوهای باد و بارش شود.

3-در مورد شهر تهران این نکته را نیز باید در نظر داشت که عواملی مانند شرایط خاص توپوگرافی و جهت وزش باد (که باعث انتقال آلاینده‌ها به شهر می‌شود) و محل نامناسب قرارگیری کارخانجات در آلودگی شهر نقش مهمی دارد.

4-باید توجه کرد که سهم اثر انتشار محلی، منطقه‌یی، قاره‌یی و جهانی بر تغییرات اقلیمی یک منطقه یا کشور، موضوع بسیار مهمی است که از نظر علمی هنوز پاسخی برای آن یافت نشده است. به این منظور باید آثار شیمیایی و فیزیکی و برهم‌کنش این اثرات را نیز درنظر گرفت. آثار شیمیایی جو (مانند غلظت آلاینده‌ها) می‌تواند به صورت محلی و سریع دیده شود، اما آثار فیزیکی (از جمله الگوهای بارش و باد) در مقیاس زمانی و مکانی بزرگ‌تری دیده می‌شود.

منبع : شمس