مخاطرات محیط طبیعی

صنایع رنگرزی یکی از مهم ترین منابع آلاینده محیط زیست بوده است که سالانه مقادیر زیادی پساب سمی و خطرناک حاوی فلزات تولید می کنند. آلودگی و انباشت فلزات سنگین در خاک و آب به سبب تجزیه ناپذیر بودن و انباشت آنها در محیط، فراوانی منابع آلاینده و سمّیت، مشکلی جدی در سطح جهان است. امروزه ارائه راه کارهای ایمن و سازگار با محیط زیست در صنایع رنگرزی دستبافته ها، یک مسئله مهم است و دانشمندان را ترغیب نموده تا با جدیت بیشتری درصدد یافتن راه حل باشند. در سال های اخیر افزایش آگاهی عمومی در مورد محیط زیست، اکولوژی و کنترل آلودگی سبب ترغیب صنایع نساجی به استفاده از مواد طبیعی شده است. در این راستا در این پژوهش برای اولین بار از پوست پسته و تاج خروس به عنوان زائدات صنایع کشاورزی برای رنگرزی زیست سازگار نخ پشمی استفاده شد. روش پژوهش از نظر هدف کاربردی است و به منظور به حداقل رساندن میزان مواد مصرفی و زباله های تولیدی، از روش آماری رویه پاسخ از روش آماری رویه سطح پاسخ و از روش طراحی باکس - بهنکن بر پایه روش فاکتوریل ناقص سه سطحی استفاده شد. اثر سه پارامتر غلظت رنگزا، غلظت سیتریک اسید و مدت زمان رنگرزی بر میزان قدرت رنگی نسبی نمونه ها مورد ارزیابی قرار گرفت و بر اساس آنها شرایط بهینه رنگرزی معرفی شد. نتایج حاصل از ضرایب همبستگی که اختلاف کمی را بین ضریب تنظیم شده (9832/0) و ضریب پیش بینی شده (9307/0) نشان داد و همچنین ضریب همبستگی بالای مدل (9927/0) نشان داد که روش رویه - پاسخ قادر است تا فرآیند رنگرزی پشم با رنگزای تاج خروس را با تعداد کمی از آزمایش ها، پیش بینی و بهینه سازی کند. همچنین تمامی متغیرهای مستقل مورد بررسی در این پژوهش، مربع غلظت رنگزا و تداخل همزمان متغیرهای غلظت رنگزا و سیتریک اسید، با سطح اطمینان 95% بر متغیر پاسخ (قدرت رنگی نسبی) معنی دار و مؤثر می باشند. استفاده از بیودندانه زیست سازگار پوست پسته در رنگرزی پشم با عصاره تاج خروس منجر به بهود میزان جذب رنگ توسط الیاف شده و ثبات های عمومی قابل قبولی را حاصل می سازد. استفاده از پوست پسته به عنوان یک بیودندانه زیست تخریب پذیر و پایدار جدید در صنایع رنگرزی نه تنها منجر به افزایش راندمان رنگرزی می شود، بلکه در به حداقل رساندن مشکلات زیست محیطی ضایعات کشاورزی و محصولات جانبی نیز مفید خواهد بود. بنابراین این روش می تواند به عنوان یک جایگزین عالی و اقتصادی برای دندانه های فلزی متداول درنظر گرفته شود و کمک شایانی به کاهش آلودگی محیط زیست و تولید مواد با ارزش افزوده بالا نماید.

هدف این مطالعه، شناسایی عوامل موثر، تهیه نقشه های پیش بینی خطرات سیل با استفاده از مدل های یادگیری ماشین و در انتها ارزیابی کارایی  این مدل ها در حوزه آبخیز زیوه ارومیه می باشد. برای این منظور از عوامل محیطی و انسانی شامل شاخص های مورفومتری؛ شاخص توان آبراهه (SPI)، شاخص طول شیب (LS)، شاخص خیسی توپوگرافی (TWI)، شاخص موقعیت توپوگرافی (TPI)، شاخص ناهمواری زمین (TRI)، شاخص تعادل جرم (MBI)، شاخص انحنای پروفیل (Profile Curvature) و شاخص انحنای سطح (Plan Curvature)، بارندگی، ارتفاع حوضه، درجه شیب ، جهت شیب، لیتولوژی، کاربری اراضی، شاخص تفاضل نرمال شده پوشش گیاهی (NDVI)، فاصله از آبراهه، فاصله از روستا و فاصله از گسل استفاده شد. برای این منظور با استفاده از بازدیدهای میدانی و تصاویر گوگل ارث و منابع دریافتی از ادارات تعداد 96 نقطه سیل در حوضه شناسایی شدند. لایه های مربوط به شاخص های مورفومتری از مدل رقومی ارتفاعی (5/12×5/12) متر و در محیط SAGA_GIS ؛ و نقشه های عوامل محیطی و انسانی در سامانه اطلاعات جغرافیایی ArcGIS تهیه و رقومی شدند. نتایج ارزیابی دو مدل با استفاده از منحنی ROC برای مدل های یادگیری ماشین (ML) نشان داد که مدل بیشینه آنتروپی با )916/0(AUC= و مدل خطی تعمیم یافته با  )902/0(AUC= دارای عملکرد عالی در پهنه بندی حساسیت محدوده مطالعاتی به سیلاب بوده اند. همچنین نتایج حاصل از شاخص کاپا برای مدل برتر نشان داد که عوامل محیطی شامل زمین-شناسی، فاصله از آبراهه، ارتفاع و شیب بیشترین تاثیر و کمترین تاثیر مربوط به عامل های شاخص انحنای پروفیل، کاربری اراضی و شاخص تعادل جرم بوده است. شناسایی مناطق پر خطر و تعیین عوامل موثر بر رخداد سیلاب ها در این حوضه در امر کاهش خسارات احتمالی می تواند بسیار کارآمد باشد.

کربن سیاه (BC) یکی از اجزای مهم ذرات ریز معلق در هواست که تأثیر قابل توجهی بر آب و هوا و سلامت انسان دارد و فعالیت های انسانی همراه با شرایط آب و هوایی بر تغییرپذیری آن در طولانی مدت تأثیر می گذارد. از این رو، مطالعه حاضر به بررسی روابط آماری بین پارامترهای هواشناسی (دما، بارش، سرعت باد، رطوبت نسبی، فشار هوا، ساعات آفتابی، تابش خورشیدی و ابرناکی)، آلاینده های معیار هوا (CO، NO2، SO2، O3، PM10 و PM2.5) و آلاینده کربن سیاه و همچنین ارزیابی و مقایسه کارایی پنج الگوریتم یادگیری ماشین (رگرسیون خطی چندگانه (MLR)، مدل جمعی تعمیم یافته (GAM)، درخت طبقه بندی و رگرسیون (CART)، جنگل تصادفی (RF) و تقویت گرادیان (GBM)) در مدلسازی آلاینده ها و عوامل آب و هوایی مؤثر در تغییرات سطح غلظت آلاینده کربن سیاه در تبریز و تهران (2021 -2004) با استفاده از نرم افزار R 4.3.2 پرداخته است. نتایج مطالعه ی حاضر بیانگر تفاوت آشکار تأثیر پارامترهای هواشناسی و آلاینده های جوی معیار بر سطح غلظت آلاینده کربن سیاه در تبریز و تهران به دلیل موقعیت جغرافیایی، شرایط آب و هوایی و ساختار منطقه ای متفاوت این شهرها است. ذرات کربن سیاه روند صعودی معناداری را با سرعت نسبتاً برابر در طول دوره آماری مورد مطالعه در شهرهای تبریز و تهران تجربه کرده اند. بر اساس یافته های حاصل از تحلیل همبستگی اسپیرمن، ذرات کربن سیاه دارای همبستگی مثبت با آلاینده های PM2.5، NO2، CO و SO2 و همبستگی منفی با O3 است. آلاینده کربن سیاه دارای بیشترین همبستگی با پارامترهای سرعت باد (منفی) و رطوبت نسبی (مثبت) در تبریز و پارامترهای دما (منفی) و فشار هوا (مثبت) در تهران است. بر اساس ارزیابی عملکرد مدل های پیشگو و با توجه به اصل صرفه جویی، در تبریز مدل GAM و در تهران مدل مبنای MLR از عملکرد بهتری در پیش بینی مقادیر کربن سیاه نسبت به سایر مدل ها برخوردار بودند.

افزایش آلودگی درنتیجه رشد صنعتی شدن و شهرنشینی به دلیل تاثیر بر سلامت انسان به یک نگرانی مهم در کشورهای در حال توسعه تبدیل شده است. از این رو در مطالعه حاضر به منظور بررسی آلودگی، 70 نمونه گردوغبار خیابانی از مراکز درمانی شهر یزد جمع آوری و در آزمایشگاه برای تعیین محتوای عناصر آهن، کبالت، منگنز، روی، کروم، سرب، کادمیوم، نیکل، مس، آرسنیک و آلومینیوم با استفاده از روش طیف سنجی القایی هضم شدند. الگوی مکانی غلظت فلزات با استفاده از روش درون یابی IDW در نرم افزار GIS تهیه شد. همبستگی زوجی بین فلزات با استفاده از همبستگی پیرسون و طبقه بندی فلزات مشابه از نظر منشأ احتمالی با استفاده از خوشه بندی سلسله مراتبی انجام شد. همچنین سطح آلودگی با استفاده از شاخص های فاکتور غنی شدگی، شاخص زمین انباشت، شاخص آلودگی و آلودگی یکپارچه تعیین شد. بر اساس نتایج، روند میانگین غلظت فلزات به ترتیب آهن (16/23587)، آلومینیوم (94/18074)، روی (54/602)، منگنز (7/445)، سرب (95/80)، مس (86/60)، کروم (83/46)، نیکل (09/34)، کبالت (2/10)، آرسنیک ( 29/0) و کادمیوم (21/0) میلی گرم بر کیلوگرم برآورد شد. بر اساس الگوی توزیع مکانی بیشترین مقادیر غلظت فلزات در  مراکز درمانی نزدیک به خیابان دوطرفه و ایستگاه خط واحد مشاهده شد. بیشترین مقدار غنی شدگی در عناصر روی و در نتیجه کلاس غنی شدگی زیاد مشاهده شد. همچنین بالاترین مقادیر شاخص زمین انباشت، درجه آلودگی و آلودگی یکنواخت نیز مربوط به عناصر روی و سرب بود. همبستگی معنی داری بین عناصر آلومنیوم-آهن-کبالت-منگنز-کروم، کادمیوم- کروم-سرب و نیکل-مس در سطح 1 درصد مشاهده شد در حالی که آرسنیک هیچ گونه همبستگی با سایر عناصر نداشت. بر اساس خوشه بندی سلسله مراتبی عناصر کبالت، منگنز، کروم، کادمیوم، سرب،  نیکل، مس و روی منشأ انسانی، در حالیکه آلومینیوم و آهن منشأ طبیعی داشتند.

امروزه سیل به عنوان پدیده ای چندوجهی و پیچیده مطرح که با ظهور محرک ها و عوامل جدید با روی آوری به الگوواره های غیر کالبدی و غیر مهندسی، تنوعی از رویه ها و الگوها به منظور مقابله و مدیریت سیلاب ها آمیخته شده با مداخلات انسانی شکل گرفته است. لذا نظریه های نهادگرایی و مکتب نو نهادگرایی ازجمله نظریه های پیشگام در سه دهه اخیر به منظور مدیریت پایدار شهری با تأکید بر نقش نهادها در وضع قوانین، هماهنگی بین سازمان ها و افزایش آگاهی عمومی، در راستای ایجاد ساختارهای مناسب و تقویت همکاری بین تمامی ذینفعان راهکارهایی برای کاهش آسیب پذیری جامعه در برابر مخاطراتی مانند سیل مطرح شده اند.  هدف این پژوهش، بررسی ظرفیت ها و کاستی های ساختاری-نهادی شهرستان آق قلا در مدیریت بلایا با تمرکز بر سیل سال 1398 و رویکرد جامعه محور است. بدین منظور از روش تحقیق  ترکیبی (کمّی و کیفی) و مبتنی بر چارچوب سیاسی توسعه و تحلیل نهادی (PIAD) به عنوان یکی از چارچوب های جامع تحلیل نهادی استفاده شده است. ابزار جمع آوری داده های پژوهش شامل یک پرسشنامه محقق ساخته و داده های پیمایشی گردآوری شده از شهرستان آق قلا در سال 1402 خورشیدی با حجم نمونه 400 نفر و مقایسه با داده های تحلیل ثانویه اسناد معتبر کشوری در حوزه اجتماعی در زمان وقوع سیل سال 98 است. یافته های تحقیق بیانگر حضور مجموعه ای از شواهد در خصوص کمبودها و نقایص ابعاد اجتماعی پشتیبان سیلاب به عنوان یکی از اضلاع کانونی مدیریت مطلوب سیلاب های شهری در کنار سایر متغیرهای برون زا در چارچوب (PIAD) است. درمجموع نتایج نهایی بیانگر لزوم تجدیدنظرهای جدی در نوع دیدگاه به حوزه عمومی شهر یا متغیر جامعه و ویژگی های آن به دلیل نقش پراهمیت آن در مدیریت بلندمدت، جامعه محور، مشارکتی و پایدار سیلاب های شهری به عنوان یک مخاطره پیچیده شهری است.

مطالعه فرسایش پذیری اراضی و مدل سازی مکانی آن ازجمله اطلاعات اصلی و کلیدی برای مدیریت پایدار اراضی می باشد. فرسایش بادی یکی از مخاطرات اصلی محیطی در منطقه سیستان به شمار می آید. ازاین رو، این پژوهش با هدف بررسی تغییرات مکانی و مدل سازی شاخص های فرسایش پذیری بادی در دشت سیستان انجام شد. بدین منظور 181 نقطه مطالعاتی در اراضی دشت سیستان انتخاب و از خاک سطحی آنها نمونه برداری شد. شاخص های مورد مطالعه شامل بخش فرسایش پذیر بادی آزمایشگاهی (EF)، بخش فرسایش پذیر بادی بر اساس فرمول فرایر (EFF)، لوپز (EFL)، بواجیلا (EFB)، فاکتور سله خاک (SCF)، پایداری خاکدانه خشک (DAS) و میزان تخمینی فرسایش خاک بود. همچنین برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی در نمونه های خاک با استفاده از روش های استاندارد اندازه گیری شد. روش وزن دهی معکوس فاصله، کریجینگ و کوکریجینگ به عنوان روش های آنالیزهای زمین آماری مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که بهترین مُدل تغییرنما برای EFF، SCF، EFB و DAS مُدل کروی و برای EFL، EF و فرسایش خاک مُدل نمایی بود و تناسب مکانی برای کلیه شاخص ها در کلاس تناسب مکانی متوسط قرار گرفت. روش کوکریجینگ ساده با متغیر کمکی شن برای EFF (724/5=RMSE) و فرسایش خاک (576/85=RMSE)، با متغیر کمکی رس برای EFB (950/2=RMSE) و DAS (481/14=RMSE) و با متغیر کمکی نسبت شن بر رس برای EF (966/17=RMSE) و روش کوکریجینگ معمولی برای SCF (163/0=RMSE) و EFL (312/36=RMSE) با متغیر کمکی نسبت شن بر رس، به عنوان بهترین روش های پیش بینی انتخاب شدند. مقادیر میانگین EFF برابر 13/29 درصد، SCF برابر 45/0، EFL برابر 25/75 درصد، EFB برابر 09/83 درصد، EF برابر 97/54 درصد، DAS برابر 18/72 درصد و فرسایش خاک برابر 67/121 مگاگرم در هکتار در سال بود. در قسمت های جنوبی دشت سیستان بیشترین مقادیر شاخص های فرسایش پذیر بادی و در قسمت های شمالی و غربی کمترین مقادیر مشاهده شد. اما بیشترین مقدار DAS  در قسمت شمالی و غربی و کمترین آن در قسمت جنوبی دشت مشاهده شد. تطابق بالایی بین نحوه پراکنش شاخص های فرسایش پذیری با نحوه پراکنش اندازه ذرات خاک در منطقه وجود داشت. تغییرات ذرات معدنی خاک در منطقه وابسته به ماهیت ژئومورفیک منطقه و هم راستا با تغییرات رژیم رسوب گذاری رودخانه هیرمند و شاخه های آن و همچنین فرایندهای فرسایش بادی و رسوب گذاری آن در دشت سیستان می باشد.

فرونشست گرد و غبار به طور گسترده در مناطق خشک و نیمه خشک جهان اتفاق می افتد. به دلیل ریز بودن و بالا بودن جذب سطحی ذرات گرد و غبار، امکان انتقال آلودگی بالا با اتصال فلزات سنگین به آنها وجود دارد. یزد از جمله شهرهای صنعتی ایران است که کارخانجات و صنایع مختلف فولاد و کاشی و سرامیک در اطراف آن وجود دارد. این مطالعه به منظور بررسی آلودگی عناصر سنگین در گرد و غبار اتمسفر شهر یزد انجام شد. نمونه های گرد و غبار به صورت فصلی از پائیز 1397 تا تابستان 1398 و از 30 نقطه با استفاده از تله های رسوبگیر نصب شده در بام ساختمان های یک طبقه جمع آوری شد. غلظت عناصر سنگین تعیین و شاخص های ارزیابی آلودگی فلزات سنگین شامل شاخص زمین انباشتگی (Igeo)، شاخص جامع آلودگی نمرو INPI))، شاخص آلودگی تجمعی IPI)) و شاخص ریسک اکولوژیک اصلاح شده (MRI) برای ارزیابی سطح و میزان آلودگی گرد و غبار در منطقه محاسبه شدند. بر اساس نتایج شاخص آلودگی تجمعی دو فصل پائیز و زمستان دارای شاخص آلودگی زیاد و فصل بهار و تابستان دارای مقدار آلودگی متوسط است. بر اساس شاخص جامع آلودگی نمرو عناصر آرسنیک، کادمیوم و روی به ترتیب با میانگین 8/7، 7/3 و 9/6 در کلاس آلودگی شدید قرار دارند. مقادیر متوسط شاخص انباشتگی به ترتیب از بیشتر به کمتر روی>کروم> مس> سرب>آرسنیک>کبالت> آهن> نیکل> منگنز> کادمیوم می باشد. نتایج شاخص ریسک اکولوژیک اصلاح شده نیز در همه فصول بین 300 تا 600 بوده است و به همین دلیل منطقه در طبقه ریسک اکولوژیک قابل توجه قرار می گیرد.

خشکسالی یکی از مهمترین مخاطرات طبیعی است که برآورد و پایش صحیح آن تاثیر زیادی بر مدیریت و کاهش خسارات ناشی از این پدیده دارد. امروزه علاوه بر شاخصهای خشکسالی مبتنی بر داده های اقلیمی، شاخص های سنجش از دوری خشکسالی نیز به طور گسترده خصوصا در مناطقی که با کمبود داده های اقلیمی مواجه هستند، مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به دسترسی مناسب به تصاویر ماهواره ای و اطلاعات قابل توجه ارائه شده توسط این تصاویر، این شاخص ها عملکرد نسبتا مناسبی را ارائه می دهند. همچنین شاخص های ترکببی سنجش از دوری شاخص های نسبتا جدید و چند متغیره ای هستند که برای پایش خشکسالی، تلفیقی از شاخص های سنجش از دوری را در نظر می گیرند. مطالعات نشان داده است اثربخشی این شاخص ها می تواند تحت تاثیر منطقه مورد مطالعه نیز قرار گیرد. با توجه به اهمیت ارزیابی کارآیی روش های نوین در پایش خشکسالی، عملکرد شاخص ترکیبی سنجش از دور CDI با شاخص های سنجش از دوری VCI، TCI، VHI و PCI در استان چهارمحال و بختیاری مقایسه گردید. شاخص CDI ترکیبی از شاخص های VCI، TCI و PCI می باشد. بدین منظور مقادیر شاخص های مذکور با مقادیر شاخص خشکسالی اقلیمی SPI در دوره آماری 2020-2001 و با در نظر گرفتن تاخیر زمانی 0 تا 8 ماه از طریق محاسبه ضریب تعیین مقایسه شدند. برای هر شاخص تاخیر زمانی که بالاترین ضریب تعیین را ارائه نمود، مشخص شد. برای محاسبه SPI، از داده های بارش 19 ایستگاه باران سنجی منطقه مطالعه در مقیاسهای زمانی 3 و 6 ماهه استفاده شد. نتایج نشان داد شاخص ترکیبی CDI با اختلاف قابل توجه بیشترین تطابق را با مقادیر SPI ارائه می دهد. بر اساس نتایج، بالاترین ضریب تعیین برای شاخص VCI در مقیاس زمانی شش ماهه با تاخیر زمانی 3 ماه به طور میانگین برابر 0.30 می باشد. برای شاخص TCI، مقدار R2 میانگین برابر 0.50 در هر دو مقیاس سه و شش ماهه و بدون تاخیر زمانی می باشد. R2 میانگین برای شاخص VHI در مقیاس شش ماهه با تاخیر دو ماه برابر 0.41 محاسبه شد. ضریب تعیین میانگین برای PCI در مقیاس سه ماهه و بدون تاخیر زمانی برابر 0.32 به دست آمد. در نهایت شاخص CDI عملکرد بسیار بهتری را ارائه کرد. مقادیر  R2میانگین در هر دو مقیاس زمانی سه و شش ماهه و بدون تاخیر زمانی برابر 0.83 به دست آمد. بنابراین در حالیکه هر یک از سه شاخص  VCI، TCI و PCI به صورت مجزا تطابق نسبتا ضعیفی را با SPI ارائه کردند، تلفیق آنها در قالب شاخص CDI تطابق فابل توجهی را با SPI ارائه کرد.