فصلنامه علمی مدیریت محیط زیست شهری

چکیده با افزایش رشد فناوری و جمعیت، ورود آلاینده‌ها به منابع آبی رو به افزایش است و دریاچه‌های طبیعی در معرض آلودگی و تغذیه‌گرایی، از مهم‌ترین منابع آب کشورها به شمار می‌روند. در این پژوهش، از داده‌های کیفیت آب برای تخمین غلظت اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی پنج‌روزه (BOD₅) در شش زیرحوضه و ۳۴ ایستگاه نظارتی یک دریاچه قطبی با دسترسی سخت و محدود استفاده شد. هدف، کاهش هزینه‌های پایش، افزایش کارایی نظارت بر کیفیت آب و ارزیابی رویدادهای بحرانی بود. برای این منظور، عملکرد سه مدل یادگیری ماشین و یادگیری عمیق شامل جنگل تصادفی (Random Forest)، XGBoost و شبکه عصبی پیچشی (CNN) با معماری متفاوت ارزیابی شد. متغیرهای ورودی شامل پارامترهای فیزیکی، شیمیایی و زمانی مانند pH، کدورت، اکسیژن محلول، عمق دیسک سکی، رسانایی، دمای آب و زمان نمونه‌برداری بودند. داده‌ها در بازه‌ای ۴۰ ساله از ایستگاه‌های مختلف گردآوری شد و شامل حدود ۶۵۰ مشاهده بودند. با تحلیل ماتریس همبستگی، ضرایب پیرسون بینBOD₅ و متغیرهای ورودی محاسبه شد. نتایج نشان داد هر سه الگوریتم در پیش‌بینی BOD₅ مؤثرند. در مدل جنگل تصادفی، مقدارضریب تعیین (R²) در اعتبارسنجی بین ۰٫۸۵ تا ۰٫۸۶ بود و طبق تحلیل اهمیت متغیرها اکسیژن محلول، pH، کدورت و زمان نمونه‌برداری مهم‌ترین پارامترهای تخمین بودند. مدل XGBoost نیز R² برابر ۰٫۸۳ تا ۰٫۸۴ داشت و متغیرهای مهم شامل اکسیژن محلول، pH، کدورت و تاریخ نمونه‌برداری بودند. مدل CNN بهترین عملکرد را نشان داد و به R² برابر ۰٫۸۸ تا ۰٫۸۹ رسید. بر اساس تحلیل مدل برگزیدهCNN ، رسانایی، اکسیژن محلول، pH، کدورت و ساعت نمونه‌برداری مهم‌ترین پیش‌بینی‌کننده‌های BOD₅ بودند.

چکیده در شهرهای دره‌ای–کوهستانی، تفاوت تابش و تهویه می‌تواند الگوی «هسته داغ» را به کانون‌های گرمایی در حاشیه تغییر دهد. این پژوهش الگوی مکانی جزیره حرارتی سطحی (SUHI) در خرم‌آباد (۱۶ مهر تا ۱۶ آبان ۱۴۰۴) و نقش پوشش گیاهی در تعدیل دمای سطح زمین را بررسی کرده است. دمای سطح زمین (LST) با تصاویر لندست ۸ و ۹ و الگوریتم تک‌کانالی همراه با پارامترهای ERA5 استخراج شد. NDVI از تصاویر سنتینل‑۲ محاسبه و به تفکیک ۳۰ متر هم‌مقیاس گردید. SUHI از تفاضل LST شهری و میانگین LST نواحی مرجع (بازتعریف‌شده با قیود ارتفاع، شیب و جهت دامنه) محاسبه شد. نتایج نشان داد ۲۷٫۱۵ درصد از مساحت شهر در کلاس «خنثی» و ۴٫۸۲ درصد در کلاس «بسیار گرم» قرار دارد، در حالی که ۵۰٫۶۱ درصد در طبقات سرد تا خنک جای می‌گیرد. کانون‌های بسیار گرم در حاشیه جنوبی (فرودگاه، تیپ ۱۸۴، انبار نفت، اراضی بایر) و کمربند شرقی (مسکن مهر تا دانشگاه آزاد) متمرکز شده‌اند. در مقابل، در اطراف دریاچه کیو، حاشیه خرم‌رود و برخی محله‌های مرکزی جزایر خنک دیده می‌شود. تحلیل آماری رابطه معکوس قوی بین LST و NDVI را تأیید کرد (r=-0.82؛ R²=0.71؛ p<0.001)؛ هر افزایش ۰٫۱ واحدی NDVI با کاهش متوسط ۲٫۸۶ درجه سلسیوس همراه است. بر این اساس، حفاظت از لکه‌های سبز درون‌دره‌ای، تقویت شبکه سبز-آبی حاشیه رودخانه و دریاچه، ایجاد کمربند سبز در حاشیه‌های حساس، محدودیت ساخت‌وساز در شیب‌های تند و حفظ کریدورهای تهویه در راستای دره، به عنوان راهکارهای کم‌هزینه و مؤثر برای کاهش تنش حرارتی پیشنهاد می‌شود.

چکیده اگرچه نقش زیرساخت‌های سبز (GI) در تعدیل گرمای شهری شناخته‌شده است، اما تأثیر پیکربندی فضایی آنها بر عملکرد حرارتی در اقلیم‌های خشک کمتر بررسی شده است. این پژوهش به‌صورت کمّی رابطه بین ساختار فضایی زیرساخت سبز و دمای سطح زمین (LST) را در شهر یزد بررسی می‌کند. در این تحقیق متریک‌های بوم‌شناسی سیمای سرزمین و تصاویر ماهواره‌ای Sentinel-2 و Landsat 9 در تابستان ۱۴۰۳ برای تهیه عرصه‌های سبز و محاسبه شاخص کاهش حرارت فضای سبز (GS-HMI) استفاده شده است. متریک‌های فضایی با نرم‌افزار FRAGSTATS در سطوح لکه، کلاس و سیمای سرزمین استخراج و ارتباط آنها با عملکرد خنک‌کنندگی از طریق رگرسیون چندمتغیره تحلیل گردید.
نتایج تحقیق بیانگر آن است که زیرساخت‌های سبز در یزد از الگوی بسیار پراکنده و گسسته با لکه‌های کوچک و مجزا و عدم وجود پهنه‌های سبز بزرگ و پیوسته مشخص می‌شود. لکه‌های خنک‌تر، از شاخص خوشه‌بندی (CLUMPY) به‌طور معناداری بالاتر و از تراکم مرز پایین‌تری برخوردار بودند. نتایج تحلیل رگرسیون نشان داد که حدود ۶۸٪ از تغییرات شاخص GS-HMI توسط سه متریک فضایی خوشه‌بندی، بزرگترین لکه و تراکم مرز قابل تبیین است. این یافته موید آن است که در محیط‌های خشک، سازمان فضایی زیرساخت سبز تأثیر بیشتری بر کارایی خنک‌کنندگی نسبت به مساحت کل آن دارد. طراحی فضاهای سبز یکپارچه، فشرده و با حریم ساده‌شده می‌تواند عملکرد حرارتی را بهینه و اثر جزیره حرارتی را کاهش دهد. روش‌شناسی ارائه‌شده در این پژوهش، چارچوبی قابل تعمیم برای ارزیابی روابط ساختار-عملکرد در چشم‌اندازهای شهری فراهم می‌کند که کاربرد جدی در طراحی شهری پایدار شهرهای مناطق خشک دارد.

چکیده گذار از اقتصاد خطی به اقتصاد چرخشی در مدیریت پسماندهای پلاستیکی شهری، یکی از چالش‌های محوری توسعه پایدار شهرهای معاصر محسوب می‌شود. این پژوهش با هدف مقایسه عملکرد اتحادیه اروپا و ایران در مدیریت پسماند پلاستیکی از منظر اقتصاد چرخشی انجام شده است. مقایسه بر اساس شش پارامتر کلیدی چارچوب قانونی و نظارتی، الگوهای مصرف و تولید، سرعت و کیفیت بازیافت، سیستم‌های جمع‌آوری و دفع، به‌کارگیری فناوری‌های نوین و دقت در تفکیک و دسته‌بندی ضایعات در منبع صورت گرفته است. یافته‌ها نشان می‌دهد که اتحادیه اروپا با تلفیقِ قوانین پیشگیرانه، اهداف کمّی الزام‌آور (مانند هدف ۵۵ درصد بازیافت پلاستیک تا سال ۲۰۳۰) و زیرساخت‌های فنی یکپارچه، در مسیر سیستماتیکی به سمت اقتصاد چرخشی حرکت می‌کند؛ به‌طوری که نرخ بازیافت پلاستیک در این منطقه به 26.5 درصد رسیده و از نرخ دفن 23.5 درصد، پیشی گرفته است. در مقابل، ایران علی‌رغم تصویب قوانین اولیه (مانند قانون مدیریت پسماند ۱۳۸۳)، با چالش‌های ساختاری جدّی نظیر: ضعف در اجرای مؤثر سیاست‌ها، نبود زیرساخت‌های منسجم برای بازیافت، وابستگی گسترده به بخش غیررسمی و فقدان شفافیت در آمارهای رسمی مواجه است. این عوامل باعث شده‌اند که نرخ بازیافت پلاستیک در ایران کمتر از ۱۴ درصد باقی بماند و بیش از ۸۴ درصد پسماندهای پلاستیکی بدون جداسازی دفن شوند. این مطالعه نشان می‌دهد که گذار مؤثر به اقتصاد چرخشی در ایران مستلزم اصلاحات اساسی نظیر اجرای قانون، رفع قیمت گذاری دستوری، تقویت نهادهای نظارتی، استانداردسازی، شفاف‌سازی داده‌ها و فعال‌سازی مشارکت آگاهانه شهروندی، نه صرفاً احداث کارخانه‌های بازیافت است.

چکیده افزایش مصرف انرژی در بخش ساختمان و سهم بالای گرمایش در اقلیم‌های سرد، ضرورت بهره‌گیری از مصالح هوشمند را دوچندان کرده است. این پژوهش با هدف بررسی تأثیر مصالح هوشمند بر کاهش بار گرمایش و ارتقای عملکرد حرارتی در ساختمان‌های نزدیک به صفر انرژی، مطالعه‌ای کاربردی و تحلیلی را در اقلیم سرد و کوهستانی تبریز انجام داده است. برای این منظور، ساختمان آموزشی چهارطبقه «مدرسه نور ارم» به‌عنوان نمونه موردی انتخاب و با استفاده از نرم‌افزار DesignBuilder و موتور EnergyPlus مدل‌سازی شد. پس از تهیه مدل پایه، سه سناریوی بهبود شامل به‌کارگیری مواد تغییر فازدهنده، نصب شیشه‌های کم‌گسیل و استفاده از عایق حرارتی نوین شبیه‌سازی و نتایج با وضعیت موجود مقایسه شد. یافته‌ها نشان می‌دهد که مصالح هوشمند تأثیر قابل توجهی بر کاهش بار گرمایش دارند، اما میزان کارایی آن‌ها متفاوت است. سناریوی مواد تغییر فازدهنده توانست با کاهش نوسانات حرارتی، بار گرمایش سالانه را حدود ۲۳ درصد کاهش دهد. شیشه‌های کم‌گسیل نیز با کاهش اتلاف حرارت تابشی، عملکرد حرارتی را بهبود بخشیدند، هرچند سهم جداره‌های شفاف در تلفات حرارتی نسبتاً محدود بود. بیشترین اثرگذاری مربوط به سناریوی عایق حرارتی نوین بود که با کاهش حدود ۳۴ درصدی بار گرمایش، بیشترین نقش را در نزدیک‌سازی عملکرد ساختمان به استانداردهای انرژی صفر ایفا کرد. نتایج نشان می‌دهد که انتخاب مصالح هوشمند باید به‌صورت اقلیم‌محور انجام شود و توجه به سهم اجزای غیرشفاف در تلفات حرارتی تبریز اهمیت ویژه‌ای دارد. این مطالعه نشان می‌دهد که ترکیب هوشمندانه مصالح واکنش‌پذیر می‌تواند زمینه‌ساز توسعه ساختمان‌های کم‌مصرف و پایدار در اقلیم‌های سرد کشور باشد.

چکیده رودخانه‌های کوهستانی با مورفولوژی پله-گوداب از پیچیده‌ترین سیستم‌های هیدرولیکی از نظر کیفیت آب محسوب می‌شوند، اما کارایی مدل‌های مرسوم کیفی مانند QUAL2Kw که بر اساس فرض جریان یکنواخت طراحی شده‌اند، در این بسترها به‌ندرت مورد ارزیابی قرار گرفته است. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی کارایی مدل QUAL2Kw در شبیه‌سازی کیفیت آب چنین رودخانه‌هایی انجام شده است. بدین منظور، بازه ۶۶ متری با ساختار پله-گوداب در رودخانه دوهزار استان مازندران انتخاب و نمونه‌برداری از چهار پارامتر کیفی دما، اکسیژن محلول، نیترات و فسفر غیرآلی در چهار ایستگاه (بالادست، بالای پله، پای پله و پایین‌دست) طی هشت ماه در شرایط کم‌آبی و پرآبی صورت گرفت. مدل، با استفاده از داده‌های چهار ماه نخست واسنجی و با داده‌های چهار ماه دوم صحت‌سنجی شد. نتایج نشان داد در شرایط کم‌آبی، مدل QUAL2Kw با ضرایب نش-ساتکلیف برای تمامی پارامترها بیش از ۸۴/۰ عملکرد قابل قبولی دارد. با این حال، شبیه‌سازی نیترات و فسفر غیرآلی نسبت به دما و اکسیژن محلول با خطای کمتری همراه بود که ناشی از افزایش زمان ماند و کاهش تلاطم است که به واکنش‌های سینتیکی فرصت کافی برای تأثیرگذاری می‌دهد. در شرایط پرآبی، مدل QUAL2Kw در تمامی پارامترهای کیفی، به‌ویژه در محل پله-گوداب، دچار بیش‌برآوردی گردید. این خطا ناشی از کاهش زمان ماند و غلبه فرآیندهای فیزیکی (تلاطم و اختلاط) بر واکنش‌های سینتیکی است. بر اساس یافته‌ها، مدل می‌تواند به‌عنوان ابزاری کارآمد برای شبیه‌سازی کیفیت آب رودخانه‌های کوهستانی در دوره‌های کم‌آبی مورد استفاده قرار گیرد و نتایج آن برای مدیریت زیست‌محیطی این اکوسیستم‌ها سودمند می‌باشد.

چکیده این مطالعه با هدف انجام ارزیابی زیست‌محیطی چرخه‌عمر تولید اتیلن‌گلیکول در صنعت پتروشیمی ایران صورت گرفته است و در تلاش است تا با بهره‌گیری از رویکرد کمی و نظام‌مند ارزیابی چرخه‌عمر اثرات زیست‌محیطی تولید یک تن اتیلن‌گلیکول را شناسایی و کمی‌سازی کرده و نقاط بحرانی فرآیند را تعیین کند. روش تحقیق بر مبنای استانداردهای سری ISO 14040 تدوین شد. مرز سیستم با رویکرد «دروازه تا دروازه» تعریف و واحد عملکردی «تولید یک تن اتیلن‌گلیکول» در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که الگوی اثرگذاری زیست‌محیطی تولید اتیلن‌گلیکول به‌طور معناداری تحت تأثیر واحدهای یوتیلیتی و فرآیندهای پشتیبان قرار دارد. در دسته اثر گرمایش جهانی، واحد تولید برق و پس از آن تولید بخار بیشترین سهم را در انتشار معادل CO₂ به خود اختصاص دادند که بیانگر نقش غالب تأمین انرژی مبتنی بر سوخت‌های فسیلی در شکل‌دهی ردپای کربن محصول است. در دسته‌های مرتبط با سلامت انسان، از جمله اثرات سرطان‌زا و اثرات تنفسی آلی و غیرآلی نیز واحد تولید برق به‌عنوان نقطه بحرانی اصلی شناسایی شد؛ امری که نشان‌دهنده سهم بالای انتشارهای احتراقی و آلاینده‌های مرتبط با آن است. در مقابل، در دسته اثر غیرسرطان‌زاها، سهم غالب به واحد تولید آب صنعتی اختصاص یافت که اهمیت مصرف مواد شیمیایی و مدیریت جریان‌های مرتبط با آب را در اثرات سلامت‌محور برجسته می‌کند. در مجموع، یافته‌های پژوهش تأیید می‌کند که بهبود عملکرد زیست‌محیطی تولید اتیلن‌گلیکول مستلزم رویکردی یکپارچه است که به‌صورت هم‌زمان بر بهینه‌سازی مصرف انرژی (برق و بخار)، کاهش انتشارهای احتراقی، ارتقای مدیریت آب و پساب و بهبود مدیریت پسماند تمرکز کند.

چکیده در سال‌های اخیر، پایش هوشمند کیفیت آب و تشخیص زودهنگام آلودگی به دلیل رفتار غیرخطی، نویز و عدم قطعیت داده‌های محیطی، به یکی از چالش‌های مهم مدیریت منابع آب تبدیل شده است. در این پژوهش، چارچوب ترکیبی مبتنی بر تبدیل موجک و سیستم استنتاج فازی-عصبی تطبیقی برای تشخیص ناهنجاری‌های کیفیت آب ارائه شده است. ابتدا غلظت فسفات کل (TP) با استفاده از رابطه ساروگیت برآورد شد. سپس سری زمانی با استفاده از تبدیل موجک نویززدایی و به عنوان ورودی مدل ANFIS استفاده گردید. پس از آموزش مدل، خطای باقی‌مانده بین مقادیر واقعی و پیش‌بینی‌شده استخراج و آستانه تشخیص ناهنجاری بر اساس برازش توزیع‌های آماری مختلف تعیین شد. نتایج شاخص‌های آماری شامل AIC، BIC و آزمون کولموگروف-اسمیرنوف نشان داد که توزیع لجستیک نسبت به توزیع‌های نرمال و لاپلاس برازش مناسب‌تری برای مدل‌سازی خطاهای باقی‌مانده ارائه می‌دهد. برای ارزیابی عملکرد مدل، دو سناریوی آلودگی با شدت‌های مختلف تعریف و ازشاخص های ارزیابی ماتریس درهم‌ریختگی استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل Wavelet–ANFIS در سناریوی دوم با دستیابی به Accuracy برابر با 98.07%، Recall برابر با 98.98%، Specificity برابر با 99.04% و F1-score برابر با 99.08% بهترین عملکرد را ارائه داده است. همچنین استفاده از تبدیل موجک پیش از مرحله یادگیری موجب کاهش خطا، بهبود پایداری مدل و افزایش توانایی تشخیص رخدادهای واقعی آلودگی شده است. نتایج این پژوهش بیانگر آن است که چارچوب پیشنهادی Wavelet–ANFIS می‌تواند به عنوان ابزاری مؤثر برای پایش هوشمند کیفیت آب و هشدار سریع آلودگی در محیط‌های دارای داده‌های غیرخطی و نویزی مورد استفاده قرار گیرد.