مقایسه میزان ترسیب گرد و غبار در برگ چهار گونه درختی در دو دامنه پارک جنگلی چیتگر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه جنگلداری-دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران

2 گروه جنگلداری- دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران

3 محقق آزاد

چکیده

اقدامات زیستی راه‌حل‌های کلیدی جهت مقابله با پدیده گرد و غبار هستند و برگ درختان در مناطق شهری به دلیل داشتن سطح بیش‌تر نسبت به سایر اندام‌ها، اهمیت بیش‌تری در پاک‌سازی ذرات گرد و غبار دارند. هدف از این پژوهش، مقایسه میزان ته‌نشست سطحی گرد و غبار روی سطح برگ گونه‌ی بلندمازو (Quercus castaneifolia)، کاج تهران (Pinus eldarica)، چنار (Platanus orientalis) و آسمان‌دار (Ailanthus alissima) در استان تهران واقع در پارک جنگلی چیتگر است. نمونه-برداری‌ به صورت تصادفی از ارتفاعات متفاوت تاج پنج پایه از هر گونه و در چهار جهت اصلی جغرافیایی انجام شد. نمونه‌های برگ‌ به طور کامل در آب مقطر شسته شده و طی عمل سانتریفیوژ ذرات گرد و غبار از محلول جدا شده و در آون خشک و سپس وزن آنها به‌دست آمد. همچنین، با کمک نرم‌افراز Image J، میانگین سطح برگ هر گونه‌ برآورد گردید. نتایج نشان داد که مقدار ته-نشست سطحی گرد و غبار در سوزن‌های درخت کاج تهران به طور کاملا معنی‌داری بیشتر از سه گونه دیگر بود. مقدار میانگین ته نشست ذرات معلق در برگ کاج تهران برابر با 06/1 میلی‌گرم بر سانتی‌مترمربع اندازه‌گیری شد، در صورتی که در سه گونه دیگر این مقدار به ترتیب برای آسمان‌دار، بلندمازو و چنار برابر با 2/0، 23/0 و 28/0 اندازه‌گیری شد. همچنین نسبت مساحت به محیط در کاج تهران به کمترین میزان رسید و برابر با 05/0 بود در صورتی که در سه گونه دیگر این مقدار به ترتیب برابر با 03/1، 02/1 و 55/1 اندازه‌گیری شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Dust sequestration comparison on leaves of four tree species in two domains of the Chitgar Forest Park

نویسندگان [English]

  • Mahnaz Khazaei 1
  • Vahid Etemad 2
  • Anoshirvan Shirvani 2
  • Mohsen javanmiri Pour 3

1 forestry dept. Natural Resource Faculty, University of Tehran

2 forestry and forest economic dept. unversity of Tehran.

3 Free reasercher

چکیده [English]

Biological activities are underlying strategies against dust storms. The leaves, because of the larger surface in comparison with other parts of plant organs, are considered importantly for atmospheric dust filtration. The main purpose of this study was to compare the amount of dust deposited on the leaf surfaces of Quercus castaneifolia, Platanus orientalis, Pinus eldarica, and Ailanthus altissima in Chitgar Forest Park. Leaf samples were collected randomly from different heights of 5 individual trees in four main directions and washed thoroughly by distilled water. Dust particles of the solutions were dried-oven and were weighed. The leaf area was measured by Image J software. Results showed that dust precipitation on the leaves of pine trees are significantly higher compared to broadleaved trees. The average amount of precipitated particulate material was measured as 1.06 mg/cm2 in pine trees compared to 0.2, 0.23, and 0.28 mg/cm2 for Tree of heaven, Oak and Plane trees, respectively. Also, the area to perimeter ratio of studied species was lowest for pine (0.05) and the broadleaved species was calculated as 1.03, 1.02, and 1.55 respectively. Totally, our results showed that pine trees can better absorb the clouds of dust from the air.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Chitgar Forest Park
  • Quercus castaneifolia
  • Pinus eldarica
  • Platanus orientalis
  • Ailanthus altissima

مقایسه میزان ترسیب گرد و غبار در برگ چهار گونه درختی در دو دامنه پارک جنگلی چیتگر

مهناز خزایی، وحید اعتماد*، انوشیروان شیروانی و محسن جوانمیری‌پور

ایران، کرج، دانشگاه تهران، دانشکده منابع طبیعی، گروه جنگل‌داری و اقتصاد جنگل

تاریخ دریافت: 02/10/1398          تاریخ پذیرش: 12/11/1398

چکیده

اقدامات زیستی، راه­حل­های کلیدی جهت مقابله با پدیده گرد و غبار هستند و برگ درختان در مناطق شهری به‌دلیل داشتن سطح بیش­تر نسبت به سایر اندام­ها، اهمیت بیش­تری در پاک­سازی ذرات گرد و غبار دارند. هدف از این پژوهش، مقایسه میزان ته­نشست سطحی گرد و غبار روی سطح برگ گونه­ی بلندمازو (Quercus castaneifolia C.A.Mey.)، کاج تهران (Pinus eldarica Medw.)، چنار (Platanus orientalis L.) و آسمان‌دار (Ailanthus altissima Mill.) در استان تهران واقع در پارک جنگلی چیتگر است. نمونه­برداری­ به صورت تصادفی از ارتفاعات متفاوت تاج پنج پایه از هر گونه و در چهار جهت اصلی جغرافیایی انجام شد. نمونه­های برگ­ به‌طور کامل در آب مقطر شسته شده و طی عمل سانتریفیوژ ذرات گرد و غبار از محلول جدا شده و در آون خشک و سپس وزن آنها به­دست آمد. همچنین، با کمک نرم­افراز Image J، میانگین سطح برگ هر گونه برآورد گردید. نتایج نشان داد که مقدار ته­نشست سطحی گرد و غبار در سوزن‌هاینن درخت کاج تهران به‌طور کاملاً معنی‌داری بیشتر از سه گونه دیگر بود. مقدار میانگین ته نشست ذرات معلق در برگ کاج تهران برابر با 06/1 میلی‌گرم بر سانتی‌مترمربع اندازه‌گیری شد، در صورتی که در سه گونه دیگر این مقدار به ترتیب برای آسمان‌دار، بلندمازو و چنار برابر با 2/0، 23/0 و 28/0 اندازه‌گیری شد. همچنین نسبت مساحت به محیط در کاج تهران به کمترین میزان رسید و برابر با 05/0 بود در صورتی که در سه گونه دیگر این مقدار به ترتیب برابر با 03/1، 02/1 و 55/1 اندازه‌گیری شد. در مجموع نتایج حاکی از آن بود که عملکرد گونه کاج در ترسیب ذرات معلق بسیار بیشتر از سه گونه دیگر بوده است و همچنین سه گونه چنار، آسمان‌دار و بلوط از نظر عملکرد جذب ذرات اختلاف معنی‌داری با یکدیگر نداشتند.

واژه‌های کلیدی: گیاه‌پالایی، پارک جنگلی چیتگر، Quercus castaneifolia، Pinus eldarica، Platanus orientalis و Ailanthus altissima

* نویسنده مسئول، تلفن: 0263249312، پست الکترونیکی: vetemad@ut.ac.ir

مقدمه

 

کشور ایران با قرارگرفتن در کمربند خشک و نیمه­خشک جهانی در معرض بادهای مختلف و زیادی قرار می‌گیرد. از این­رو، پدیده گرد و غبار و آلودگی هوا در بخش­های غربی، مرکزی و جنوب غربی ایران به علت نفوذ سامانه پرفشار در بخش­های جنوب عراق و شمال عربستان بیشتر می­باشد (5 ،6و 7). بنابراین، به دلیل مجاورت نواحی غربی و جنوب­غربی کشور با بیابان­های بزرگ کشورهای هم­جوار، تعداد روزهای غبارآلود در این مناطق زیاد است. آمارهای سازمان هواشناسی کشور نشان می­دهد که میانگین روزهای غبارآلود در طی پنجاه سال گذشته در شهرهای اهواز و آبادان به‌طور میانگین به ترتیب 65 و 82 روز بوده است که فراوانی وقوع آن در مرداد ماه بیش از ماه‌های دیگر برآورد شده است (8). در بعضی موارد پدیده گرد و غبار از مرکز آفریقا به ویژه کشور سودان که همراه با جریان شدید باد نیز می­باشد، با گذر از دریای سرخ و پیوستن به توده گرد و غبار در عربستان بر شدت این پدیده می­افزاید (9).

طوفان گرد و غبار در سال 1388 باعث کاهش 726 هزار تن محصولات کشاورزی (معادل 5/341 میلیارد تومان) در استان کرمانشاه شده است و در سال 1391 حدود 640 پرواز هوایی با مشکل رو به رو گردیده است. علاوه براین، طوفان گرد و غبار باعث گسترش مهاجرت خوزستانی­ها به استان­های یزد، شیراز و اصفهان شده است (6).

گرد و غبار می­تواند منجر به تغییر اقلیم در مقیاس جهانی و محلی، تغییر در چرخه­های زیستی، زمین­شناسی، شیمیایی و یا محیط­زیست انسان گردد (1، 7و 11). هواویزهای معدنی (Mineral Aerosol) حاصل از گرد و غبار می­تواند بر تشکیل ابر، خصوصیات ابر و میزان نزولات هواسپهر اثر گذارد (17، 22، 37و 38). غبار هواسپهری مانع نفوذ نور خورشید شده و می­تواند منجر به کاهش محصولات کشاورزی به میزان پنج تا 30 درصد گردد (42). هم­زمان با پدیده گرد و غبار، غلظت برخی از فلزات سنگین مانند سرب (Pb) می­تواند تا سه برابر افزایش یابد (32) هم­چنین غلظت فلزات سمی جیوه (Hg) و آرسنیک (As) نیز به میزان زیادی افزایش خواهد یافت (19، 24و 27).آنالیز ذرات گرد و غبار نشان می­دهد که غلظت عناصر آلومینیوم (Al)، آهن (Fe)، پتاسیم (K)، منیزیم (Mg)، گوگرد (S)، فسفر (P) و سدیم (Na) بیش از 500 میکروگرم در متر مکعب است و غلظت عناصر منگنز (Mn)، باریم (Ba) و وانادیم (V) 500 – 100 میکروگرم در مترمکعب و غلظت عناصر سنگین روی (Zn)، نیکل (Ni)، سرب (Pb)، کروم (Cr) و کبالت (Co) 100 – 1 میکروگرم در متر مکعب است (23، 30، 34و 41).

Steubing و Klee (1970) به مقایسه دو گونه Rhododendron catawbiense و Pinus mugo در امتداد حاشیه جاده در فرانکفورت آلمان پرداختند و به این نتیجه رسیدند که برگ­های P.mugo در فیلتر کردن گرد و غبار کارآیی بیشتری نسبت به Rh. catawbiense دارند (18/0 میلی­گرم بر سانتی­مترمربع در برگ P.mugo و 03/0 میلی­گرم بر سانتی­مترمربع در برگRh. catawbiense). در این خصوص، مقایسه گونه­های پهن­برگ و سوزنی­برگ به‌طور گسترده­ای انجام شده است. به­طور مثال در مقایسه­ای که بین ممرز (Carpinus betulus) و پیسه­آ (Picea abies) انجام گرفت، مشخص شد که شاخه­های بالایی ممرز در جذب و محبوس کردن گرد و غبار توانایی بیشتری نسبت به پیسه­آ دارند ولی شاخه­های پایینی و میانی پیسه­آ نسبت به ممرز توانایی بیشتری دارند (33).

در مناطق شهری برگ درختان به دلیل داشتن سطح جذب بیش­تر، اهمیت بالاتری در مقایسه با سایر پوشش­های گیاهی دارد (12، 28 و31). ذرات معلق موجود در هوا در اثر باد و نیروی وزن می­توانند بر روی سطح برگ، با سرعت بیش­تری ته­نشست و رسوب یابند و ذرات ریزتر و آلاینده­ها نیز جذب شوند (20و 39). گرد و غبار بر روی پوشش گیاهی تأثیر فیزیکی و شیمیایی می­گذارد (18). گرد و غبار سبب بسته شدن روزنه­های برگ درختان می­شود و این پدیده بستگی زیادی به اندازه ذرات دارد (21،18و 26).

در مجموع نتایج تحقیقات حاکی از آن است که توانایی جذب گرد و غبار در گونه­های مختلف یکسان نیست (14 ،40،15، 32و 37). نتایج Liu و همکاران در سال 2012 نشان داد که با افزایش شدت آلودگی میزان گرد و غبار در سطح برگ افزایش می­یابد. میزان نشست غبار در واحد سطح برگ به ساختار مورفولوژیک برگ مانند وجود کرک یا چرمی شکل بودن، تعداد روزنه­ها، و سایر موارد از جمله ضخامت و جنس کوتیکول و زاویه قرارگرفتن برگ بستگی دارد (4و 35). رسوب ذرات بر سطح پوشش گیاهی به عوامل متعددی وابسته است و همیشه قطر و شکل ذرات نمی­تواند مهمترین عامل باشد، بلکه فاکتورهای اقلیمی مانند رطوبت، سرعت و تلاطم باد نیز بر سرعت رسوب ذرات و عملکرد جذب آنها بسیار تأثیرگذار است. همچنین نوع و ساختار پوشش گیاهی و شکل برگ مهمترین عوامل تأثیرگذار در جذب ذرات معلق موجود در هوا هستند (25).

پوشش گیاهی در شدت وقوع گرد و غبار نقش مؤثری دارد (2و 16). تراکم و ساختار پوشش گیاهی، دو عامل کنترل­کننده اساسی در وقوع و فراوانی طوفان­های گرد و غبار هستند. در واقع ایجاد گرد و غبار می­تواند نوعی واکنش به تغییر پوشش گیاهی زمین باشد که در این رابطه نقش فعالیت­های انسانی را نیز در کنار شرایط محیطی هر منطقه باید در نظر گرفت (17، 29و 35).

از این­رو در اکوسیستم­های شهری، درک و شناخت روابط بین انسان و درختان باعث تسهیل طراحی فضای سبز شهری و بهبود کارکردهای اجتماعی پوشش گیاهی می­شود (16و 36). طراحی فضای سبز در ساختار ظاهری شهرها علاوه بر فراهم نمودن محیطی مناسب جهت آرامش روحی انسان، در کاهش سرعت باد، کاهش آلودگی­های صوتی و هوایی از طریق جذب و تجمع آلاینده­ها در ریشه، ساقه و برگ نقش به­سزایی دارد (20). انسان می­تواند با طراحی و اجرای طرح­های بزرگ مقیاس و اطلاع از چگونگی، کم و کیف جذب عناصر آلوده کننده توسط گونه های گیاهی، اثرات نامطلوب طوفان­های گرد و غبار را تعدیل کرده و از فراوانی رخداد، شدت و استمرار آن­ها بکاهد. برای نمونه می­توان به طرح درختکاری در شمال چین اشاره کرد که تا حدود زیادی باعث کاهش فراوانی وقوع، شدت و استمرار طوفان­های گُبی (Gobi Desert Dust Storm) چین پس از سال1960 میلادی شده است (13). ایجاد پوشش گیاهی در مناطق بیابانی و ایجاد و توسعه موانع اکولوژیک مانند کمربند­های جنگلی در نواحی مورد تهدید گرد و غبار از جمله­ی راه­حل­های زیستی به شمار می­آید (34). امروزه شناسایی و استفاده از درختان با قدرت جذب بالاتر ذرات گرد و غبار در جنگل­کاری­ها و فضای سبز اهمیت زیادی پیدا کرده است.

باید توجه داشت که ارزیابی و مقایسه عملکرد گونه­های مختلف درختی در مقابل پدیده گرد و غبار و همچنین معرفی راه‌ کارهای مبارزه با آن به‌ویژه در محیط­های شهری، بسیار ضروری به نظر می‌رسد. بنابراین هدف اصلی این پژوهش عبارت از مقایسه میزان نشست سطحی گرد و غبار روی سطح برگ چهار گونه درختی (چنار، کاج تهران، آسمان‌دار و بلندمازو) موجود در پارک چیتگر، برای شناسایی گونه‌ی با پتانسیل ترسیب بالاتر است. و اینکه بین میزان نشست گرد و غبار در درختان واقع در پارک تفاوتی وجود دارد یا خیر؟

مواد و روشها

موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه: پارک چیتگر دارای مساحت تقریبی ۹۵۰ هکتار با مختصات جغرافیایی 90 72 35 شمالی تا 23 21 51 شرقی می­باشد. این پارک از حیث جغرافیایی تقریباً در حد وسط فاصله تهران و کرج و مجموعه شهرک‌های اقماری پیرامون قرار گرفته است. این پارک از جنوب به اتوبان و خط متروی تهران ـ کرج، از شمال به اتوبان در حال احداث رسالت و از غرب به پیکان شهر و باغ ملی گیاه‌شناسی محدود می‌گردد.

نوسانات شیب پارک چیتگر زیاد بوده و از صفر تا هشتاد درصد متغیر است. امتداد اصلی پارک در جهت شرقی ـ غربی قرارگرفته و پستی و بلندی‌های عمده را تپه ماهورها تشکیل می‌دهتد. عبور مسیل از وسط پارک، محدوده را به دو بخش غربی و شرقی تقسیم کرده است. مساحت تقریبی محدوده شرقی ۲۵۳ هکتار و محدوده غربی مساحتی معادل ۶۵۸ هکتار دارد. حداقل ارتفاع پارک چیتگر از سطح دریا ۱۲۲۵ و حداکثر آن ۱۳۱۳ متر است (4). پوشش درختی پارک در مجموع مساحتی در حدود ۷۳۴ هکتار را در بر می­گیرد. گونه­های سوزنی برگ حدود ۵۳ درصد از مجموع درختان را تشکیل می­دهند که حدود۳۹۰ هکتار (در حدود ۴۸ درصد مساحت کل پارک) را به خود اختصاص داده­اند و پهن برگان حدود ۴۷ درصد درختان پارک را شامل می­شوند و این مجموعه به‌عنوان کمربند حفاظتی برای بهبود شرایط زیستی شهر تهران احداث شده است (4). شکل 1 موقعیت جغرافیایی پارک چیتگر را در ایران و تهران نشان می­دهد.

 

شکل 1- موقعیت جغرافیایی پارک چیتگر در ایران و تهران

 

روش نمونه­برداری از درختان: به منظور تعیین میزان گرد و غبار جذب شده توسط درختان از دو جهت غربی (ابتدای ورود باد به سمت پارک) و شرقی (آخرین ردیف درختان بادگیر به طرف شهر تهران) پارک نمونه‌برداری صورت گرفت. نمونه­برداری با افزایش غلظت گرد و غبار در فصل تابستان به دلیل کاهش پارامترهای هواشناسی مانند بارش، سرعت باد و رطوبت نسبی و افزایش دما انجام شد. درختان موجود در پارک چیتگر به صورت توده‌های خالص بوده و زیرآشکوب درخت دیگری نیستند اما دارای اختلاف ارتفاع با هم هستند. از این ­رو، در برآورد ته­نشست سطحی غبار، 5 اصله از هر درخت در جهت غربی و 5 اصله نیز در جهت شرقی پارک مورد نمونه‌برداری قرارگرفتند (12). نمونه­گیری از تاج درختان از هر چهار جهت شمال، جنوب، شرق و غرب انجام گرفت. از هر جهت به تعداد 20 برگ جمع­آوری شد. علاوه ­بر این، نمونه­برداری به گونه‌ای انجام شده که از برگ­هایی به اندازه بزرگ، متوسط و کوچک به صورت انتخابی از نوک شاخه به سمت تنه­ی درختان برداشت شود. در گونه کاج تعداد سوزن‌های موجود در هر غلاف برگ دو عدد است و از هر جهت درخت تعداد 20 غلاف برداشت شده و به‌عنوان سطح برگ کاج محاسبه شده است. مساحت برگ‌ها را با دستگاه اندازه‌گیری نموده و میزان جذب گرد و غبار بر حسب سانتی‌مترمربع سنجیده شده است. برگ درختان در ارتفاع 2/2 متر به بالا از ارتفاع‌های مختلف تاج درختان جمع­آوری شده و در کیسه­های پلاستیکی زیپ‌دار به سردخانه منتقل گردید (12).

برآورد کمی مقدار ته‌نشست گرد و غبار هوا بر روی برگ درختان: جهت برآورد مقدار غبار ته­نشست شده برگ درختان، برگ­های جمع­آوری شده از هر جهت جغرافیایی به صورت مجزا، با 150 میلی­لیتر آب مقطر شست­وشو شدند (8). سپس، محلول­ها در ظرف­های آزمایشگاهی نگهداری شده و برای رسوب غبار موجود در آن، در دستگاه سانتریفیوژ به مدت 5 دقیقه با سرعت 3000 دور در دقیقه گذاشته شدند. پس از انجام سانتریفیوژ، آب از غبار رسوب شده با سرنگ جدا گردیدند. سپس، ظرف­های حاوی غبار جهت از دست دادن کامل رطوبت، به دستگاه آون با دمای 70 درجه سانتی­گراد منتقل شد. وزن ظرف­های حاوی مواد خشک پس از 72 ساعت با ترازوی دیجیتال مدل AND ساخت کشور ژاپن اندازه­گیری شده و با کسر وزن ظرف خالی از وزن ظرف حاوی ماده خشک، وزن غبار ته­نشست شده برگ درختان برآورد شد.

اندازه‌گیری برگ درختان: از نمونه­های برگ، پس از شستشو و خشک شدن مجدد، تصویربرداری شده و سپس توسط نرم‌افزار Corel Draw 2017 به باینوری سیاه و سفید تبدیل شد. در مرحله بعد تصاویر باینوری وارد نرم‌افزار Image J شده و مساحت و محیط برگ مورد اندازه‌گیری قرار گرفتند.

تجزیه تحلیل آماری داده‌ها: داده‌های تهیه شده در نرم‌افزار Excel وارد شده و مورد بررسی قرارگرفته و سپس این داده‌ها جهت انجام تجزیه تحلیل‌ها وارد نرم‌افزار SAS 9.4 آماری شد. طرح مورد استفاده در این پژوهش طرح فاکتوریل 2×4 در غالب کاملاً تصادفی بوده و در نهایت تیمارهای مورد بررسی با استفاده از مقایسه‌های میانگین چند دامنه دانکن در سطح احتمال 5 درصد مورد مقایسه قرارگرفتند.

نتایج

نتایج تجزیه واریانس و مقایسه میانگین دانکن بین گونه‌های مختلف از نظر مورفولوژی برگ در شکل (2) حاکی از آن است که نسبت مساحت به محیط برگ در گونه چنار به‌طور معنی‌داری بیشتر از سایر گونه‌ها است، در صورتی که دو گونه بلندمازو و آسمان‌دار نسبتی تقریباً مشابه داشته و گونه کاج نیز به‌طور کاملاً معنی‌داری از تمامی گونه‌ها کمتر بوده است.

شکل 2- مقایسه میانگین مورفولوژی برگ بین چهار گونه (حروف ناهمسان نشان دهنده اختلاف معنی‌دار در سطح 5 درصد است)

بررسی اثرات متقابل جهت و نوع گونه بر مورفولوژی برگ نشان می‌دهد که در دو گونه کاج، چنار و آسمان‌دار، در جهت‌های غربی و شرقی اختلاف معنی‌داری وجود نداشت، در صورتی که در گونه بلندمازو، مورفولوژی برگ در پایه‌های غربی و شرقی اختلاف بسیار معنی‌داری را نشان می‌دهد (شکل 3).

شکل 3- مقایسه میانگین اثرات متقابل گونه و جهت بر مورفولوژی برگ (حروف ناهمسان نشان دهنده اختلاف معنی‌دار در سطح 5 درصد است)

جذب گرد و غبار: نتایج آنالیز تجزیه واریانس نشان داد که بیشترین میزان ترسیب ذرات معلق در گونه کاج رخ داده است که به‌طور بسیار معنی‌داری با میانگین 06/1 میلی‌گرم بر سانتی‌متر مربع از بقیه گونه‌ها بیشتر بوده است. این در صورتی است که سه گونه دیگر مورد مطالعه قدرت ترسیب بسیار پایین‌تری داشته و از نظر آماری با یکدیگر یکسان هستند (شکل 4).

شکل 4- مقایسه میانگین ذرات معلق ترسیب شده روی برگ بین چهار گونه (حروف ناهمسان نشان دهنده اختلاف معنی‌دار در سطح 5 درصد).

نتایج مقایسه میانگین بین دو جهت جغرافیایی در تمامی گونه‌ها حاکی از آن است که در هر دو جهت جغرافیایی مقدار ذرات معلق ترسیب شده در واحد سطح برگ تقریباً یکسان بوده و از نظر آماری اختلاف معنی‌داری ندارند (شکل 5).

شکل 5- مقایسه میانگین ذرات معلق ترسیب شده روی برگ بین جهت‌های شرق و غرب (حروف ناهمسان نشان دهنده اختلاف معنی‌دار در سطح 5 درصد).

شکل 6 نتایج مقایسه اثرات متقابل جهت و گونه بر میزان ترسیب ذرات معلق را نشان می‌دهد. براساس این نمودار در هیچ یک از گونه‌ها میزان ذرات ترسیب شده بین دو جهت جغرافیایی اختلاف معنی‌داری ندارد. با این حال، در دو گونه آسمان‌دار و کاج میزان ترسیب در جهت شرقی کمی بیشتر از جهت غربی بوده است و در دو گونه بلندمازو و چنار میزان ترسیب در جهت غربی بیشتر از جهت شرقی مشاهده شده است (شکل 6).

شکل 6- مقایسه میانگین اثرات متقابل گونه و جهت بر ترسیب ذرات معلق (حروف ناهمسان نشان دهنده اختلاف معنی‌دار در سطح 5 درصد).

بحث و نتیجه گیری

در این پژوهش چهار گونه درختی در دو دامنه مختلف در پارک چیتگر شهر تهران از نظر میزان جذب غبار روی سطح برگ با یکدیگر مورد مقایسه قرارگرفتند. نتایج نشان داد اختلاف بسیار معنی‌داری بین گونه‌های مورد مطالعه وجود دارد. بنابراین، درختان و درختچه­ها دارای کارآیی مناسبی برای فیلتر کردن گرد و غبار هستند. مطالعات قبلی نشان داده­اند که درختان در مقایسه با سایر پوشش‌های گیاهی به دلیل ارتفاع بالای تاج توانایی بیشتری در جذب ذرات معلق دارند (15). همچنین، بررسی‌های انجام شده روی گونه‌های داخلی در غرب کشور نشان داد که مقدار نشست سطحی گرد و غبار در برگ چنار (1/0 میلی‌گرم بر سانتی‌متر مربع)، زبان‌گنجشک (045/0 میلی‌گرم بر سانتی‌متر مربع) و اقاقیا (04/0 میلی‌گرم بر سانتی‌متر مربع) دارای تفاوت معنی­دار است (12).

در بین پژوهش‌های انجام شده، در دو پژوهش توسط منوچهری و همکاران (1395) و بزازی و همکاران (1393) گونه چنار در مناطق دیگر کشور مورد بررسی قرارگرفته است. مقایسه نتایج پژوهش حاضر با این دو پژوهش (3و 12) نیز نشان می‌دهد که اختلاف بسیار زیادی بین میزان جذب در این سه منطقه وجود دارد (تهران 28/0، گرگان 757/0 و کرمانشاه 1/0 میلی‌گرم بر سانتی‌متر مربع). چنین نتایجی به دلیل اختلاف در کیفیت ذرات معلق و همچنین میزان رطوبت هوا می‌باشد. Winkler (1988) در پژوهش خود روی تأثیر رطوبت هوا بر میزان جذب ذرات معلق به این نتیجه رسید که افزایش رطوبت هوا منجر به افزایش ابعاد ذرات معلق و همچنین چسبندگی آن‌ها به سطوح برگ درختان می‌شود. بنابراین انتظار می­رود که در مناطق مرطوب میزان ترسیب ذرات معلق روی برگ درختان بیشتر باشد. گرچه در این سه منطقه اختلاف رطوبتی قابل توجه است، اما در بین دو منطقه تهران و کرمانشاه اختلاف رطوبت قابل ملاحظه‌ای مشاهده نمی‌شود. نتایج پژوهش حاضر با نتایج منوچهری و همکاران (1395) همسو بوده و حاکی از آن است که در بین سه گونه پهن‌برگ این پژوهش، گونه چنار توانایی جذب بیشتری داشته است. با این حال اختلاف بین گونه‌های پهن‌برگ در پژوهش حاضر بسیار کمتر از منوچهری و همکاران (1395) بوده و از نظر آماری معنی‌دار نشده است.

به‌طور‌کلی در سطح وسیع، رسوب ذرات از شکل و ساختار پوشش گیاهی و شکل برگ­ها یا سوزن­ها تأثیر می­پذیرد. نتایج مطالعات نشان می­دهند، رسوب ذرات در سوزنی­برگان (کاج و سرو) با ساختار تاجی پیچیده‌تر نسبت به پهن­برگان (صنوبر و افرا) بیشتر است (14)، ولی نداشتن ارتفاع بلند، سایه­پسند بودن، کاهش میزان نور رسیده به سطح اکوسیستم و مقاومت کم برخی از این گونه­ها نسبت به آلاینده­ها، سبب شده است که استفاده از سوزنی­برگان در طرح­های کاربردی فضای سبز شهری، محدودتر باشد (25). نتایج پژوهش حاضر نشان داد که در بین گونه‌های مورد بررسی، گونه کاج به مراتب توانایی بیشتری در جذب ذرات معلق از هوا داشته است. در گونه کاج میزان جذب ذرات معلق به‌طور میانگین در هر دو جهت جغرافیایی برابر با 06/1 میلی‌گرم بر سانتی‌متر مربع بود که این میزان تقریباً 5 برابر بیشتر از سه گونه پهن برگ مورد بررسی است. بنابراین نتایج پژوهش حاضر نیز تأییدی بر عملکرد بهتر سوزنی‌برگان در جذب ذرات معلق است.

از آن جایی‌که تاکنون مطالعات اندکی در مورد کمی­سازی عملکرد درختان شهری نسبت به نشست ذرات گرد و غبار انجام گرفته است، نتایج این پژوهش با پژوهش­های مشابه که در مورد گرد و غبار حاصل از کارخانه سیمان انجام گرفته مقایسه می­شود. برای نمونه، صادقی­روش و خراسانی (1388) به این نتیجه رسیدند که هرچقدر از منبع انتشار ذرات گرد و غبار ناشی از صنایع سیمان دورتر شویم، میزان رسوب ذرات کاهش و تنوع و تراکم پوشش گیاهی (مرتعی) افزایش می­یابد. به‌طوری­که در اطراف کارخانه، رسوب ذرات بیشتر و تنوع گونه­ها کمتر می­شود، در این منطقه تعدادی از گونه­های مقاوم مثل ورک (Hulthemia persica) و درمنه (Artemisia aucheri) مشاهده شدند. نتایج این محققان نشان داد که مورفولوژی گیاه خاکشیر (Descurainia sophia) که فاقد برگ و کرک است، باعث رسوب کمتر ذرات می­شود و سرعت و جهت باد غالب باعث پراکنش بیشتر ذرات در فواصل دورتر می­گردد (10).

مقایسه تحقیقات انجام شده توسط Lin و همکاران (2017) و منوچهری و همکاران (1395) و تحقیق حاضر حاکی از آن است که مورفولوژی برگ تأثیر بسیار قابل توجهی بر میزان جذب ذرات معلق دارد به‌عنوان مثال گرچه برگ‌های کاج به لحاظ سوزنی شکل بودن سطح کمتری برای نشست ذرات دارند اما از نظر تعداد بسیار بیشتر از سایر گونه‌ها هستند و همین تعداد زیاد سطح بیشتری را برای نشست ذرات گرد و غبار فراهم می‌کنند (شکل 4). از نتایج این سه پژوهش مشخص شد که سه گونه آسمان‌دار، زبان‌گنجشک و بلندمازو از نظر میزان جذب ذرات معلق بسیار مشابه عمل کرده‌اند. بنابراین این تحقیقات تأثیر مورفولوژی برگ را بر میزان جذب ذرات پررنگ‌تر نشان می‌دهد.

در نهایت باتوجه به آنچه که از نتایج این پژوهش و نتایج پژوهش­های مشابه بدست آمد می‌توان نتیجه گرفت که نشست سطحی گرد و غبار بر روی برگ درختان به دو گروه از عوامل ارتباط دارد. دسته اول عوامل بیرونی همچون میزان گرد و غبار، رطوبت هوا و فاصله از منبع آلودگی هستند و دسته دوم عوامل درونی درختان همچون نوع گونه، مورفولوژی برگ و خصوصیات آناتومیکی برگ می‌باشند. در مجموع نتایج نشان داد که گونه کاج عملکرد بسیار بهتری در جذب ذرات معلق داشته است. بنابراین در پارک جنگلی چیتگر این گونه کارآیی بالاتری از نظر جذب ذرات معلق دارد. با این حال، به دلیل حساسیت این گونه به خشکی و آلودگی هوای شهر، باید در صورت توسعه سطح جنگل‌کاری‌های این گونه، تمهیدات لازم نیز در نظر گرفته شود.

سپاسگزاری

این پژوهش با استفاده از حمایت‌های مالی صندوق پژوهشگران و فناوران کشور (insf)  به انجام رسیده است.

 

1- پناه، ا.، کرمشاهی، ع.، میرزایی، ج.، و حیدری، م.، 1396. بررسی ترسیب فلزات سنگین در خاک و برگ درختان اکالیپتوس، سروسیمین و اقاقیا در حاشیه کارخانه سیمان شهر ایلام، فصلنامه بهداشت در عرصه، 5 (2)، صفحات 36-41.
2- بزازی، ک.، و نادری، ه.، 1393. بررسی تأثیر شست و شوی درختان در میزان رسوب گرد و غبار هوا بر روی برگ درختان شهری، سومین همایش ملی مدیریت آلودگی هوا و صدا.
3- بزازی، ک.، نادری، ه.، شاهکوه محلی، ا.، و کاظمیان، ر.، 1393. بررسی و مقایسه میزان رسوب گرد و غبار هوا بر روی برگ درختان فضای سبزشهری، اولین همایش الکترونیکی یافته های نوین در محیط زیست و اکوسیستم های کشاورزی.
4- جمشیدی، ع.، 1391. مقایسه اثر گونه­های جنگل شهری بر کاهش آلودگی هوا در شهر اصفهان، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، 89 صفحه.
5- حسین‌زاده منفرد، س.، شیروانی، ا.، متینی‌زاده، م.، زاهدی، ق.، و موسوی‌فرد، ر.، 1392. گیاه‌پالایی در دو گونه چنار و زبان‌گنجشک پارک 22 بهمن شهر کرج، مجله تحقیقات منابع طبیعی تجدید شونده، 5 (4)، صفحات 48-39.
6 -خالدی، ک.، 1392. زیان‌های اقتصادی طوفان‌های گرد و غبار بر استان‌های غربی ایران (ایلام، خوزستان و کرمانشاه)، فصلنامه علمی-پژوهشی مدلسازی اقتصادی، 7 (23)، صفحات 125-105.
7-دریواسی، س.، صائب، ک.، و ملاشاهی، م.، 1394. بررسی تأثیر میزان فاصله از منبع آلودگی بر غلظت فلزات سنگین در خاک اطراف کارخانه سیمان شهرستان نکا. علوم و تکنولوژی محیط زیست، 17 (4)، صفحات 44-35.
8- شاهسونی، ع.، یار احمدی، م.، جعفرزاده حقیقی فرد، ن.، نعیم آبادی، ا.، محمودیان، م. ح.، صاکی، ح.، صولت، م. ح.، سلیمانی، ز. و ندافی، ک.، 1389. اثرات طوفان­های گرد و غباری بر سلامت و محیط زیست، مجله دانشگاه علوم پزشکی خراسان شمالی، 2 (4)، صفحات 56-45.
9- شاهسونی، ع.، یار احمدی، م.، مصداقی­نیا، ع.، یونسیان، م.، جعفرزاده، ن. ا.، نعیم­آبادی، ا.، ثالثی، م.، و ندافی، ک.، 1391. تحلیل روند گرد و غبار ورودی به ایران با تأکید بر استان خوزستان، مجله پژوهشی حکیم، 15 (3)، صفحات 202-192.
10-صادقی‌روش، م. ح.، و خراسانی، ن.، 1388. بررسی آثار گرد و غبار ناشی از صنایع سیمان بر تنوع و تراکم پوشش گیاهی (مطالعه موردی کارخانه سیمان آبیک)، علوم و تکنولوژی محیط زیست، 10 (1)، صفحات 107-117.
11- کریمی، م.، هاشمی، م. ن.، و کریمی، ع.، 1389. بررسی اثرات زیست محیطی ذرات معلق و گرد و غبار (ایروسل­ها) موجود در هوا، چهاردهمین کنفرانس ژئوفیزیک ایران- تهران، موسسه ژئوفیزیک، مقالات پوستری، فیزیک فضا، صفحات 224-221.
12- منوچهری، ک.، شیروانی، ا.، عطارد، پ.، و خداکرمی، ی.، 1395. ابعاد و توزیع ذرات معلق رسوب یافته بر سطح برگ درختان زبان‌گنجشک، چنار و اقاقیا. جنگل و فرآورده های چوب (منابع طبیعی ایران)، 69 (1)، صفحات 41-49.
 
13- Arimoto, R., 2001. Eolian dust and climate: Relationships to source, tropospheric chemistry, transport and deposition, Earth Science Review, 54, PP: 29-42.
14- Beckett, K. P., Freer-Smith, P. H., and Taylor, G., 2000. Effective tree species for local air-quality management, Journal of Arboriculture, 261, PP: 12–19.
15- Cai, Y. H., 2010. Study on dust retention effect and photosynthetic characteristics of urban keynote tree, Fujian Agriculture and Forestry University (in Chinese), Fuzhou, Fujian, China.
16- Dwyer, J. F., McPherson, E. G., Schroeder, H. W., and Rowntree, R. A., 1992. Assessing the benefits and costs of the urban forest, Journal of Arboriculture, 18, PP: 227-234.
17- Eriksson, G., Jensen, S., Kylin, H., and Strachan, W., 1989. The pine needle as a monitor of atmospheric pollution, Nature Publishing Group, 341, PP: 42-44.
18- Farmer, A. M., 1993. The Effects of dust on vegetation A Review, Environmental Pollution, 79, PP: 63-75.
19- Freer-Smith, P. H., Beckett, K. P., and Taylor, G., 2005. Deposition velocities to Sorbus aria, Acer campestre, Populus deltoids, Trichocarpa Beaupré, Pinus nigra and Cupressocyparis leylandii for coarse, fine and ultra-fine particles in the urban environment, Environmental Pollution, 133, PP: 157–167.
20- Gratani, L., Crescente, M. F., and Varone, L., 2008. Long-term monitoring of metal pollution by urban trees, Atmospheric Environment, 42, PP: 8273-8277.
21- Krajickova, A., and Mejstrik, V., 1984. The effect of fly-ash particles on the plugging of stomata, Environmental Pollution, 36, PP: 83-93.
22- Krueger, B. J., Grassian, V. H., Cowin, J. P., and Laskin, A., 2004. Heterogeneous chemistry of individual mineral dust particles fromdifferent dust source regions, the importance of particle mineralogy, Atmospheric Environment, 38(36), PP: 6253-6261
23- Lee, J., Park, B. J., Tsunetsugu, Y., Ohira, T., Kagawa, T., and Miyazaki, Y., 2011. Effect of forest bathing on physiological and psychological responses in young Japanese male subjects, Public Health, 125, PP: 93-100.
24- Lin, L., Yan, J., Ma, K., Zhou, W., Chen, G., Tang, R., and Zhang, Y., 2017. Characterization of particulate matter deposited on urban tree foliage: A landscape analysis approach. Atmospheric Environment, 171, PP: 59-69.
25- Litschke, T., and Kuttler, W., 2008. On the reduction of urban particle concentration by vegetation a review, Meteorologische Zeitschrift, 17, PP: 229-240.
26- Liu, L., Guan, D., and Peart, M. R., 2012. The morphological structure of leaves and the dust-retaining capability of afforested plants in urban Guangzhou, South China. Environmental Science and Pollution Research, 19 (8), PP: 3440-3449.
27- Miller, P. R., Parmeter, J. R., Flick, B. H., and Martinez, C. W., 1969. Ozone dosage response of ponderosa pine seedling, Journal Air Pollution Control Association, 10, PP: 435-443.
28- Moreno, E., Sagnotti, L., Dinares-Turell, J., Winkler, A., and Cascella, A., 2003. Biomonitoring of traffic air pollution in Rome using magnetic properties of tree leaves. Atmospheric Environment, 37, PP: 2967-2977.
29- Perini, K., Ottelé, M., Giulini, S., Magliocco, A., and Roccotiello, E., 2017. Quantification of fine dust deposition on different plant species in a vertical greening system. Ecological Engineering, 100, PP: 268-276.
30- Pilehvar, B., Jafari Sarabi, H., and Mirazadi, Z., 2016. Soil carbon sequestration compression in plantations with different species in Makhmalkooh forest park. Journal of plant researches, 29 (4), PP: 718-727.
31- Pyatt, F. B., 1973. Some aspects of plant contamination by air borne particulate pollutants. International Journal Environmental Studies, 5, PP: 215-20.
32- Schlesinger, P., Mamane, Y., and Grishkan, I., 2006. Transport of microorganisms to Israel during Saharan dust events, Aerobiologia, 22(4), PP: 259-273.
33- Simon, E., Baranyai, E., Braun, M., Cserháti, C., Fábián, I., and Tóthmérész, B., 2014. Elemental concentrations in deposited dust on leaves along an urbanization gradient, Science of the Total Environment, 490, PP: 514-520.
34- Steubing, L., and Klee, R., 1970. Vergleichende Untersuchungen zur Staubfilterwirkung von Laub- und Nadelgeholzen, Journal of Applied Botany and Food Quality-Angewandte Botanik, 44, PP: 73-85.
35- Tavili, A., Jahantab, E., Jafari, M., Motashre zadeh, B., and Zargham, N. A., 2018. Remediation of contaminated soils with heavy metal of Pb using rangelands plants in the greenhouse condition, Journal of plant researches, 31 (3), PP: 1-13.
36- UNEP., 2005. UNEP annual evaluation report 2005. UN environment evaluation office, URI: http://hdl.handle, net/20.500, 11822/183.
37- Urbat, M., Lehndorff, E., and Schwark, L., 2004. Biomonitoring of air quality in the Cologne conurbation using pine needles as a passive Sampler-Part I magnetic properties. Atmospheric Environment, 38, PP: 3781-3792.
38- Wang, X., Dong, Z., Yan, P., Yang, Z., and Hu, Z., 2005. Surface sample collection and dust source analysis in northwestern China. Catena, 59(1), PP: 35-53.
39- Wang, Y. C., 2011. Carbon sequestration and foliar dust retention by woody plants in the   greenbelts along two major Taiwan highways. Annals of Applied Biology, 159, PP: 244-251.
40- Winkler, P. 1988. The growth of atmospheric aerosol particles with relative humidity. Physica Scripta, 37, PP: 223-230.
41- Yang, J., Mcbride, J., Zhou, J. X., and Sun, Z. Y., 2005. The urban forest in Beijing and its role in air pollution reduction. Urban Forestry and Urban Greening, 3, PP: 65-78.
42- Ye, B., Ji, X., and Yang, H., 2003. Concentration and chemical composition of PM2.5 in Shanghai for a 1-year period. Atmospheric Environment, 37(4), PP: 449-510.
دوره 34، شماره 2
مرداد 1400
صفحه 384-393
  • تاریخ دریافت: 10 مرداد 1398
  • تاریخ بازنگری: 02 دی 1398
  • تاریخ پذیرش: 12 بهمن 1398