نقش نباتات در تصفیه اتمسفیر هوا (4)

نباتات در تصفیه اتمسفیر هوا چه کارهایی را می توانند انجام دهند؟

نباتات در تصفیه اتموسفیر:

در فصل های گذشته با اتمسفیر هوا آشنا شدیم و متوجه آلودگی های هوا و منابع و عوامل آلوده کننده هوا گشتیم و راه های تصفیه هوا را نیز بررسی نمودیم و گفتیم که نباتات از طریق کاهش غلظت آلوده کننده، هوا را تصفیه می کنند. اکنون به توانایی هایی که نباتات در تصفیه اتمسفیر هوا دارند، می پردازیم و نقشی که نباتات می توانند در پروسه تصفیه هوا ایفا کنند را بررسی می کنیم. و سعی می کنیم بفهمیم نباتات چگونه هوارا تصفیه می کنند؟

تعریف نباتات:

منظور از نباتات موجودات زنده ایی هستند که بتوانند تولید هایدروکاربن توسط عملیه فتوسنتز کنند و دیوار حجروی داشته و دیوار حجروی سلولزی داشته باشند.

هدف آن دسته از نباتاتی است که در اتمسفیر هوا هستند و در تصفیه آلودگی سهیم هستند.

اجزاء تشکیل دهنده نبات که در تصفیه هوا نقش دارند:

برگ: عضو بسیار مهم نبات بوده بصورت عموم دارای رنگ سبز می باشد و ظیفه آن تنفس فتوسنتز و تعرق است. برگ ها از جوانه روی جوانه روی ساقه بوجود می آیند برگ ها دارای اشکال بسیار متنوعی هستند. کلروپلاست در برگ عامل سبزی و فتوسنتزی می باشد. برگ دارای روزنه هایی (Stoma) در سطح خود است و معمولا شامل دو سلول محافظ با یک فضای خالی در بین آنها است . روزنه ها با باز و بسته شدن خود مقدار تبخیر آب از برگ ها و مقدار ورودco2 به داخل برگ را کنترول می کند.

ساقه: بخشی از نبات که دارای گره ها جوانه ها و برگ هاست. اکثر ساقه ها بالای زمین قرار دارند ساقه ایی که هنوز پوست سبز رنگ دارند می توانند فتوسنتز هم کنند. ذخیره و انتقال مواد، محافظت از اعضای نبات مهم ترین وظیفه آن است. بوسیله جذب گردوغبار و شعاع های مضره نقش در تصفیه هوا دارد.

ریشه: یکی از اندام های نباتات که درخاک که به سمت پایین رشد می کند، آب و مواد غذایی را از خاک جذب میکند. ریشه از اکسیجن موجود درخاک تنفس می کند و Co₂ خارج می سازد را به کمک فلتر کردن کاربن فعال توانایی دفع آلودگی را تاحد بالایی دارند.[8]

نقش نباتات در تصفیه آلودگی هوا:

آغاز این تحقیقات به سال 1970 بازمی‌گردد. پروفسور بیل ولورتون آمریکایی اولین کسی بود که سعی کرد عقیده خود را به اثبات برساند. نظریه بیل ولورتون بسیار جالب بود و اکنون این موضوع کاملا به اثبات رسیده که گیاهان می‌توانند بین 20 تا 100 فیصد آلودگی هوا را به خود جذب کرده و هوا را کاملا تصفیه کنند. محققان ناسا در ادامه تحقیقات خود دریافتند تمامی اجزایی یک نبات از جمله برگ‌ها، ساقه، ریشه و حتی میکروارگانیسم‌های داخل خاک نیز به فرآیند تصفیه‌سازی هوا کمک می‌کنند و این بدان معنی است که تنها برگ‌های سبز تصفیه‌کننده هوا نیستند، تحقیقات در این زمینه همچنان ادامه دارد.

طی مطالعاتی که توسط سازمان ناسا نظارت شده است، مشخص شد که گیاهان زینتی در یک فضای بسته و محیط کنترول شده توانایی جذب آلودگی از هوا را خواهند داشت.

به گزارش پایگاه اطلاع ‌رسانی سازمان منطقه ویژه اقتصادی انرجی پارس (www.pseez.ir)، این مطالعات نشان داد که برگ درختان زینتی توانایی جذب آلودگی در مقادیر کم و ریشه گیاهان به کمک فیلتر کاربن فعال توانایی دفع آلودگی تا حد بسیار بالاتری را دارا هستند. این فیلترها در اطراف ریشه های نبات قبل از آنکه آلودگی تجمع پیدا کند، آنها را از بین برده و باعث کاهش آلودگی می‌شوند.

تحقیقات این سازمان نشان داد که گیاهان هوا را از آلودگی گازی و بنزن پاک می‌کنند. تحقیقات بیشتر مشخص کرد که گیاهان زینتی در پاک کردن هوای اطراف خود از ذرات بزرگتر و آلوده کننده های زینتی نظیر آزبست‌ها، حشره‌کش‌ها، کاربن دای اکساید، کاربن منواکسید و سایر گازها، مواد شیمیایی حاصل از مواد شوینده، حلال‌ها و مایعات پاک کننده، الیاف پخش شده در هوا حاصل از پوشاک، فرنیچر، پرده ها، زیراندازها و فرش ها و همچنین قارچ ها و باکتریها و دود حاصل از تنباکو موثرند.

امروزه توجه بیشتری به گیاهان به عنوان چاره‌ای بر آلودگی هوا در شهرها، معطوف شده است، چرا که گیاهان طی عملیه فتوسنتز کاربن با جذب کاربن دای اکساید و تبدیل آن به اکسیژن بطور طبیعی کاربن اضافی هوا را جذب می‌کنند. همچنین طی عملیه فتوسنتز، برگ درختان سایر مواد شیمیایی مانند اکسیدهای نایتروجن، آمونیم تولید شده در هوا، بخشی از دی So₂ و ازن که مولد قسمتی از مشکلات مه آلودگی و اثرات گلخانه‌ای هستند را از محیط خارج می‌کند.
برگ درختان با جذب و حفظ گرد و غبار و سایر ذرات معلق هوا تا زمان شست‌وشو و بارندگی مقدار گرد و غبار و سایر ذرات معلق هوا را تا 75 فیصد کاهش داده و تاثیر به‌ سزایی بر بهبود کیفیت هوا دارد.

شرایط بد آب و هوایی که در مناطق شهری بسیار معمول است، با افزایش تعداد درختان در فضای شهرها که به صورت تصفیه کننده‌های طبیعی هوا عمل می‌کنند، بهبود خواهد یافت. گیاهان به کمک پروسه های طبیعی مانند فتوسنتز و تنفس و تعرق هوا را تصفیه و خنک کرده و به فضای اطراف بر میگردانند.

مقدار توانایی درختان در جذب کاربن به ابعاد درخت، سن، سلامتی و پهنه چتر درخت بستگی دارد و به طور متوسط درختان بزرگ می توانند 2 تا 3 فیصد مقدار کاربن هوا را کاهش دهند. یک درخت راش 80 فوتی می تواند روزانه کاربن دای اکسایدی را که معادل کاربن دای اکساید ایجاد شده توسط دو خانواده دو نفره است حذف کند.

درختان همچنین به طور غیر مستقیم، از طریق ذخیره انرژی بر کیفیت هوا تاثیر می‌گذارند. درختانی که به منظور ایجاد سایه بر منازل کاشته شده اند، می‌توانند 10 تا 15 فیصد در هزینه خنک کردن و 4 تا 22 فیصد در هزینه‌های تامین گرما از طریق مانع شدن در برابر جریان‌های باد موثر واقع شوند که البته مقدار این صرفه جویی با توجه به نوع درخت، محل کاشت و فضاسازی متغیر خواهد بود.
اگر چه بشر امروزه به تکنالوژی‌های مختلفی دست یافته است، ولی به نظر می‌رسد برگ درختان و گیاهان می‌توانند بهترین وسیله جهت بهبود کیفیت هوای محیط زیست بشری باشد. این جانداران قادرند گازها و ذرات آلوده کننده را از هوا خارج کرده، مصرف انرژی را کاهش داده، باعث کاهش حرارتی اتمسفیر زمین شده و جوامع را در جهت زندگی هرچه مطلوب تر یاری کنند.[12]

جذب کاربن دای اکساید :

گیاهان سبز به هنگام رشد ،کاربن دای اکساید موجود در اتمسفیر هوا را جذب می کند. آنها کاربن موجود در Co₂ رابا هایدروجن ترکیب کرده قند ساده تولید می کند . و آنرا در بافت خود ذخیره می نمایند ،پس از مرگ نبات با تجزیه آن متساطع می شود . اکوسیستم هایی با زندگی نباتی غنی میتوانند کاربن دی اکساید بیشتری را درخود حبس نمایند.

پروسه جذب کاربن دی اکساید در طی عملیه فتوسنتز انجام می شود .

مقدار کاربن دای اکساید که بطور دایم در طول روز بوسیله گیاهان سبز از اتمسفیر هوا گرفته می شود.بسیار زیاد است . برای مثال : 10000بوته جواری در یک جریب زمین کاشته شده اند در فصل رشد بیش از 2500کیلوگرم کاربن را در خود ذخیره می کنند برای تامین این کاربن حدود 11000کیلوگرام دای اکساید کاربن لازم است . یک درخت صد ساله راش با 2.5 تن وزن (وزن چوب خشک) در طول عمر خود 12.5 میلیون متر مکعب گاز کاربنیک هوا را جذب کرده است تا بتواند این مقدار چوب را تولید کند. مقدار توانایی درختان در جذب کاربن به ابعاد درخت، سن، سلامتی و پهنه چتر درخت بستگی دارد و به طور متوسط درختان بزرگ می توانند 2 تا 3 فیصد مقدار کاربن هوا را کاهش دهند. یک درخت راش 80 فوتی می تواند روزانه کاربن دای اکساید را که معادل کاربن دای اکساید ایجاد شده توسط دو خانواده دو نفره است حذف کند.[8]

سالانه میلیون ها تن ( CO۲ ) هوا برای كربن گیری مورد استفاده گیاهان قرار می گیرد و در نتیجه مقدار ان در طبیعت تا حدی ثابت و بی ضرر برای انسان و حیوان باقی می ماند.

تولید اکسیجن :

هنگام با جذب کاربن دای اکساید، مقدار زیادی اکسیجن آزاد می شود و از این طریق كمبود اکسیجن در اثر تنفس موجودات زنده و احتراق مواد فسیلی در كارخانه ها و خودروها جبران می شود . از ۲۶۴ گرم کاربن دای اکساید به هنگام كربن گیری در برابر نور آفتاب ۱۹۲ گرم اکسیجن آزاد می شود. هر هكتار جنگل قادر است سالانه ۵.۲ تن اكسیجن ( اکسیجن لازم برای ۱۰ نفر در سال ) آزاد كند. هوای مورد نیاز انسان در روز حدود۱۵ كیلوگرم است. درحالی كه جذب غذای مورد احتیاج وی به آب ۵.۱ كیلوگرم و غذا ۵.۲ كیلوگرم می باشد. از این مقدار هوای سالم كه به بدن انسان وارد می شود ۷۸ فیصد آن را نایتروجن و ۲۱ فیصد آن را اکسیجن تشكیل می دهد. تأكید می شود كه مقدار زیادی از اکسیجن آزاد شده در طبیعت از طریق فضای سبز تولید می گردد. حال اگر درخت و فضای سبزی وجود نداشته باشد مشكل انسان در رابطه با وجود کاربن دای اکساید در هوا و كمبود اکسیجن به خوبی نمایان می شود. علفها و چمنزارها اگر چیده و كوتاه نشوند سطح سبز زیادی را به وجود می آورند مثلاً یك متر مربع چمن چیده (بریده) شده به ارتفاع ۳-۵ سانتیمتر دارای ۶ تا۱۰ مترمربع سطح سبز می باشد. در صورتی كه همین چمن در حالت كوتاه نشده در هر متر مربع دارای ۲۰۰متر مربع سطح سبز است.براساس این محاسبه تنها ۵.۱ مترمربع چمن كوتاه نشده میتواند به اندازه یك انسان در یك سال اکسیجن تولید كند.

لازم به تذکر است که دای اکساید کاربن جذب شده توسط نبات هم اکسیجن دارد ولی اکسیجن تولید شده توسط نبات از آنالیز آب می باشد. و اکسجن موجود درکاربن دای اکساید ترکیب هایدروکاربن ساخته شده بکار گرفته میشود. لذا آب در تولید اکسیجن نقش دارد.[10]

جذب گازهای آلوده کننده:

امروزه توجه بیشتری به گیاهان به عنوان چاره‌ای بر آلودگی هوا در شهرها، معطوف شده است، چرا که گیاهان طی عملیه فتوسنتز کاربن با جذب کاربن دای اکساید و تبدیل آن به اکسیژن بطور طبیعی کاربن اضافی هوا را جذب می‌کنند. همچنین طی عملیه فتوسنتز، برگ درختان سایر مواد شیمیایی مانند اکساید های نایتروجن، آمونیم تولید شده در هوا، بخشی از دای اکساید گوگرد و ازن را جذب می کند . گروهی از گیاهان دارویی در برابر آلودگیهای هوا، گرد و غبار، شعاع ماوراء بنفش و آلودگی صوتی تحمل خوبی از خود نشان می دهند. انواع رز مثل گل محمدی دی اکسید گوگرد (So₂) را در نسوج خود تثبیت می کنند. اقاقیا، نمدار و فندق در کاهش شدت آلودگی صوتی بسیار مؤثر است و گل سرخ و فلوراید اطراف کارخانجات آلومینیم سازی را جذب کرده و نسبت به آن تحمل نشان می دهد. نبات نمدار (زیرفون) به ازن (O₃) متحمل است. نبات جینکو نسبت به آلودگی هوا تحمل زیادی دارد.[14]

این گاز ها در کنار پروسه فتوسنتز جذب نبات می شوند هر چند این گاز ها اثرات منفی مانند تجمع مواد سمی یا مشتقات آن در نبات و غیره.. دارند به هر حال گاز های آلوده کننده هوا را جذب می کنند و می توانند در کاهش غلظت گازه های آلوده کننده در محیط زیست نقش مثبتی را بازی کنند. پیشنهاد می شود یک گروه از نباتات صرف برای تصفیه اتمسفیر هوا درنقاط آلوده کشت گردد.

جذب سرب:

نباتات در كاهش میزان سرب بویژه در حاشیه جاده‌ها و شاهراه‌ها بسیار مهم بوده است. مقایسه درختان با سایر گیاهان مانند گیاهان علفی و گیاهان زراعی نشان می‌دهد كه درختان 10 تا 20 برابر گیاهان علفی و 2 برابر گیاهان زراعی توان رسوب ‌گیری دارند. در مناطق پرترافیك، شاهراه‌ها و شهرهای انبوه اهمیت درختان در جذب مقدار سرب هوا كه از ماشین‌ها پراكنده می‌شود حائز اهمیت است.[14]

جذب گرد و غبار:

درختان به سبب پراكندگی شاخ و برگ خود بر تمام زوایا و سطوح، همچون یك گرد گیر عمل می كنند. اگر درخت را به دقت نظاره كنیم می توانیم تنه آن را به جای دسته و شاخ و برگ آن را به جای پرهای روی یك گرد گیر معمولی كه در خانه بكار گرفته می شود، تصور كنیم.

با این ویژگی، درختانی كه در خاك ثابت مانده اند به منزله یك گرد گیر كاشته شده در زمین نقش خود را ایفا می كنند. طی بررسیهای بعمل آمده یك هكتار از فضای سبز كه حدود ۲۰۰ درخت در آن كاشته شده باشد تا ۶۸ تن از گرد و غبار را در هر بارندگی در خود جذب می كند. كاملاً واضح است كه با وجود چنین درختانی پاک کردن ۶۸ تن گرد وغبار، رایگان خواهد شد در صورتیكه بدون این درختان باید هزینه بسیاری را برای این كار اختصاص داد.

درختان به كمك شاخ و برگ خود ذرات معلق در هوا را شانه كرده و بر روی خود رسوب می دهند. از آن جایی كه جریان هوا در جنگل آرامتر است بسیاری از ذرات درشت نمی توانند به وسیله باد حمل شوند، ‌لذا در مناطق جنگلی رسوب كرده و از آلودگی محیط می كاهند. یك هكتار جنگل قادر است هر بار تا ۴۸ تن گرد و غبار هوا را بر شاخ و برگ درختان خود رسوب دهد. پس از هر باران كه شاخ و برگ ها شسته می شود، جنگل مجدداً می تواند همین مقدار را در خود رسوب دهد. به این ترتیب سالانه هزاران تن گرد و غبار در جنگل یا فضای سبز رسوب كرده و از مضرهای ان برای انسان و سایر موجودات كاسته می شود.[10]

جذب شعاع مضره در اتمسفیر هوا:

دو دسته از پرتوهای خورشیدی تأثیرات چشمگیری بر بدن انسان و سایر جانداران باقی می گذارند. یكی از آنها پرتومادون سرخ و دیگری پرتو ماورا^ء بنفش است. احساس آرامشی را كه انسان در سایه، به ویژه در سایه یك درخت احساس می كند تا حدی مربوط می شود به جذب پرتوهای مادون سرخ خورشید توسط درخت (نا گفته نماند كه كه پرتوهای مادون سرخ با طول موج بلند خود خاصیت گرمازایی دارند) و مقداری نیز به دلیل جذب پرتوهای ماوراء بنفش صورت می گیرد. امروزه تأثیرات پرتو ماوراء بنفش بربافت سلولی گیاهان و جانوران و همچنین خاصیت ضد عفونی آن بخوبی روشن شده است بنابراین نقش درختان در حمایت از انسان و سایر جانداران در برابر آفتاب سوزان به خوبی روشن می شود.

ضد عفونی هوا:

بررسیهای دانشمندان علم محیط زیست نشان می دهد كه درختانی مانند چهار مغز، ناجو، نراد، بلوط، فندق، سروكوهی، اكالیپتوس، بید، افرا، از خود ماده ای به نام فیتونسید در فضا رها می سازند كه برای بسیاری از باكتریها و قارچهای تك سلولی و برخی از حشرات ریز اثر كشندگی دارد. در عین حال تولید چنین موادی توسط درختان برروی انسان اثر فرح بخشی دارد. دلیل این امر را دانشمندان چنین بیان می كنند: مغز انسان از دو نیمكره چپ و راست تشكیل شده است.نیمكره راست در تنظیم احساس غریزیوی و طبیعی انسان مانند احساس محبت، خواب و نیازهای دیگر طبیعی نقش دارد. در حالی كه نیمكره چپ كار به نظم كشیدن كارهای میكانیكی انسان مانند تنظیم وقت و سروقت حاضر بودن را بعهده دارد. انسان شهرنشین به دلیل درگیری در كارهای روزمره و شرایط محیط زیست شهری به مراتب كار بیشتری از نیمكره چپ خود می كشد كه ایت امر موجب اختلال بین دو نیمكره مغز و در نتیجه عملكرد طبیعی مغز انسان می گردد. دانشمندان پی برده اند كه درختان به سبب رهاسازی مواد شبیه فیتونسید می توانند تعادل بین دو نیمكره مغز را به خوبی برقرار ساخته و حالت طبیعی و آرام بخشی را به انسان ارزانی دارند. بنابراین نقش آرامبخشی درختان و فضای سبز به خوبی نمایان می گردد. مثلاً اگر پشه یا مگسی را در زیر سرپوشی قرار دهیم كه در ان برگ های خرد شده اكالیپتوس یا زبان گنجشك ریخته شده باشد، پس از مدتی می میرد. برای مبارزه با بیماری سل، ‌افراد مبتلا را در روسیه برای استراحت به مناطقی می فرستند كه جنگل های ناجو در آن ها وجود دارد و در آزمایشگاه ماده فیتونسید درخت ناجو به آسانی می تواند میكروب استرپتوكوكوس و استافیلوكوكوس را از بین برد. این مسئله اهمیت فضای سبز در اطراف و داخل شهرها و به ویژه اطراف شفاخانه ها، مکاتب و اماكن عمومی را آشكار می سازد.[10]

افزایش رطوبت نسبی، کاهش حرارت و تنظیف هوا:

نباتات مخصوصا درختان با توجه به وسعت سطح برگی خود نسبت به سایر اشكال نباتی میتواند از طریق تعرق سبب افزایش رطوبت نسبی، كاهش حرارت و تنظیف هوا ‌گردد. درختان حرارت را كاهش داده، هوا را به حركت و جریان وامی‌دارند و از خشكی هوا جلوگیری می‌كنند. حرارت یك هكتار فضای سبز در ماه سرطان تا ۵.۴ درجه كمتر از فضای مجاور خالی از درخت است. و به همین نحو رطوبت نسبی درون یك فضای سبز تا۱۱% بیش از محیط خارج اندازه گیری شده است. به عنوان مثال درختزاری از گونه راش به مساحت یك هكتار در شش ماه میتواند 3 هزار تن آب را بصورت بخار در هوا پخش كند. عمل تعریق همراه با جذب كالری است و به همین جهت سبب كاهش حرارت هم می‌شود. با تعدیل دو فکتور یاد شده، فضای سب، مایكروکیمایی به وجود می آورد كه آسایش فیزیكی مناسبی برای زیست انسان در پی دارد.[14]