خلاصه مدیریتی

بیان/ شرح مسئله

با رشد جمعیت و صنعتی‌ شدن، آلودگی‌ هوا به یکی از معضلات جدی و مهم در کلان‌شهرها، ازجمله تهران، تبدیل شده ‌است که علاوه‌بر هزینه‌های اقتصادی، پیامدهایی جبران‌ناپذیر برای سلامت مردم، اجتماع و زیست‌محیط به‌همراه دارد. به‌عبارتی، آلودگی ‌هوا موجب کاهش بهره‌وری و تعطیلی صنایع و مراکز خدماتی می‌شود و عوارض جانبی بسیاری برای سلامت انسان‌ها، حیوانات و محیط ‌زیست دارد و مطلوبیت شهر را برای زندگی کاهش می‌دهد. مهم‌ترین شاخص‌های آلودگی ‌هوا، شاخص ذرات معلق کوچک‌تر از 10 میکرون (PM₁₀) و شاخص ذرات معلق کوچک‌تر از 2.5 میکرون (PM_2.5) است. با افزایش شاخص‌های مذکور پیامدهای زیان‌بار آلودگی ‌هوا به‌ویژه بر سلامتی مردم بیشتر می‌شود. با شناسایی منابع انتشار ذرات معلق و ارتباط علّی حلقوی بین آنها و مدل‌سازی پیچیدگی‌های این سیستم می‌توان اثر سیاست‌های پیشنهادی را به‌منظور کاهش انتشار و غلظت ذرات معلق شبیه‌سازی کرد و راهکارهای مناسبی پیشنهاد داد.

نقطه‌نظرات/ یافته‌های کلیدی

با توجه به مطالعات صورت‌گرفته، این موارد در مرز سیستم درنظر گرفته ‌شده‌اند:

·         غلظت ذرات معلق ناشی از دو منبع کلی است:

1. منابع ثابت: آلودگی ناشی از مصرف گاز و مصرف سوخت جایگزین توسط صنایع، نیروگاه‌ها و پالایشگاه‌ها، آلودگی ناشی از پایانه‌های مسافری و پمپ‌های بنزین و آلودگی ناشی از مصرف گاز بخش خانگی و تجاری و انتشار ذرات معلق ناشی از سوزاندن زباله.

2. منابع متحرک: انتشار احتراقی و انتشار غیراحتراقی وسایل ‌نقلیه عمومی (تاکسی و اتوبوس)، وسایل ‌نقلیه شخصی، موتورسیکلت، کامیون.

·        پیامدهای مهم آلودگی ‌هوا عبارت‌اند از:

1. پیامدهای اجتماعی (سلامتی): افزایش تعداد بیماران و تعداد فوتی‌ها و... .

2. پیامدهای اقتصادی: هزینه‌های ناشی از تعطیلی صنایع و کاهش بهره‌وری، هزینه‌های بهداشتی و درمانی و... .

پیشنهاد راهکارهای تقنینی، نظارتی یا سیاستی

سیاست‌های پیشنهادی در بخش منابع ثابت عبارت‌اند از: اعطای تسهیلات برای نوسازی موتورخانه‌ها و عایق‌بندی ساختمان‌ها، اعمال مقررات و جرائم بر ضرورت استفاده از فیلترهای تصفیه آلاینده‌ها توسط نیروگاه‌ها و صنایع، ارتقای تکنولوژی صنایع، بهسازی نیروگاه‌ها و توسعه نیروگاه‌های سیکل ترکیبی و تجدیدپذیر.

سیاست‌های پیشنهادی در بخش منابع متحرک عبارت‌اند از: کاهش ترددهای غیرضروری با غیرحضوری کردن خدمات یا استفاده از سرویس مشترک برای کارکنان اداره‌ها و سازمان‌ها، ارتقای کیفیت و جدیت در معاینه فنی خودروها، ارتقای سطح فناوری وسایل‌ نقلیه و استفاده از کاتالیزورهای تصفیه آلاینده.

کاهش قابل توجه آلودگی هوای کلان‌شهر تهران نیازمند اجرای سیاست‌های همزمان (بسته سیاستی) در دو حوزه منابع ثابت و منابع متحرک است و هر سیاستی به‌تنهایی نمی‌تواند گامی مؤثر در راستای حل معضل آلودگی هوای شهر تهران باشد.

1. مقدمه

در سال‌های اخیر رشد جمعیت موجب گسترش شهرها، افزایش حجم ترافیک و توسعه صنایع در حاشیه شهرها و درنتیجه افزایش آلودگی ‌هوا شده است که چالشی اساسی در مدیریت شهری محسوب ‌می‌شود. ارتباط مستقیم کیفیت هوای شهر با زندگی و سلامت شهروندان باعث شده ‌است که سطح آلودگی هوای شهر به‌عنوان یکی از معیارهای اصلی کیفیت زندگی شهری شناخته شود.

از آثار آلودگی ‌هوا می‌توان تأثیر منفی بر اکوسیستم، خرابی نما و سطوح ساختمان‌ها و بناهای قدیمی، کاهش قابلیت دید و کاهش بهره‌وری را نام برد؛ آلودگی ‌هوا همچنین به‌عنوان تهدید بزرگی برای سلامت جامعه شناخته شده‌ است. آلودگی ‌هوا با افزایش تعداد بیماری‌ها و مراجعات به بیمارستان‌ها و همچنین تعطیلی مشاغل و مدارس نیز همراه است [1]. بسیاری از مطالعات نشان داده‌اند که مرگ‌ومیر زودرس بزرگ‌ترین هزینه آلودگی است؛ بنابراین، ارزش‌گذاری مرگ‌ومیر منتسب به آلودگی، به تعیین اندازه و شدت مشکل کمک می‌کند [2].

مسئله تحلیل آلودگی ‌هوا، در حوزه سیستم‌های اقتصادی- اجتماعی قرار می‌گیرد که فاکتورهای بسیاری با تأثیرات عمدتاً غیرخطی و پیچیده در آن نقش دارند. بنابراین، ابزار پویایی‌شناسی سیستم‌ها که اولین بار در دهه 1950 میلادی در دانشگاه صنعتی ماساچوست (MIT) پیشنهاد شد، می‌تواند به تحلیل مناسب آلودگی ‌هوا کمک کند. در روش پویایی‌شناسی سیستم‌ها از حلقه‌های بازخوردی و روابط علّی و معلولی بین متغیرها، متغیرهای درون‌زا و برون‌زا و معادلات سیستمی به‌منظور مدل‌سازی پدیده‌های پیچیده استفاده می‌شود. به این ‌منظور، ابتدا زیرسیستم‌های تأثیرگذار شناسایی می‌شوند و سپس با تعیین مرزهای سیستم، متغیرهای اصلی تأثیرگذار تعیین و معادلات ریاضی براساس داده‌های تاریخی استخراج و در نهایت رفتار سیستم شبیه‌سازی می‌شود.

پژوهش حاضر، با درنظر گرفتن زیرسیستم‌های منابع ثابت تولیدکننده آلودگی، منابع متحرک تولیدکننده آلودگی، عوامل محیطی و پیامدهای آلودگی ‌هوا به بررسی مسئله آلودگی ‌هوا با استفاده از رویکرد پویایی‌شناسی سیستم‌ها می‌پردازد و رفتار سیستم را درنتیجه اتخاذ سیاست‌های مختلف کنترلی، شبیه‌سازی می‌کند. به‌این‌ترتیب، در چارچوب روابط علت و معلولی پیچیده این سیستم می‌توان تأثیر سیاست‌های مختلف قابل ‌اجرا را بر کاهش آلودگی هوای شهر تهران سنجید. داده‌های موردنیاز به‌منظور ایجاد و شبیه‌سازی چنین سیستمی از منابع قابل دسترس موجود، مانند گزارش‌های بانک ‌جهانی، گزارش‌های سالیانه کیفیت هوای تهران، اطلس آلودگی نیروگاه‌های کشور، ترازنامه انرژی، گزارش‌های وزارت بهداشت، مرکز آمار ایران و غیره استخراج ‌شده‌اند که در پیوست‌های 3 تا 5 آورده شده‌اند. شایان ‌ذکر است، به‌منظور احصای عوامل تأثیرگذار بر تولید آلودگی هوای تهران و شناسایی روابط علّی و حلقوی بین آنها، رویدادی تحت ‌عنوان «یادگیری پویایی‌های آلودگی ‌هوا» با حضور جمعی از متخصصان و خبرگان این حوزه برگزار شد. همچنین جلساتی با تحلیلگران و اساتید متخصص دانشگاه‌های کشور برگزار شد که نتایج آن در این گزارش استفاده شده است.

2. پیشینه پژوهش

پژوهش‌های مختلفی به بررسی معضل آلودگی ‌هوا در کشورهای مختلف پرداخته‌اند. در جدول 1 خلاصه‌ای از مطالعات صورت‌گرفته با هدف بررسی عوامل آلوده‌کننده هوا، عوامل تأثیرگذار بر آن و ارائه راهکار برای کنترل و کاهش آثار این عوامل با رویکرد پویایی‌شناسی سیستم‌ها آورده شده‌اند. عمده این پژوهش‌ها، اثر ترافیک و حمل‌ونقل شهری بر آلودگی ‌هوا را بررسی کرده‌ و راهکارهایی را برای کاهش آلودگی ‌هوا متناسب با وضعیت منطقه مورد بررسی پیشنهاد داده‌اند. از بررسی پژوهش‌های موجود درمورد آلودگی ‌هوا برای شهر تهران با رویکرد پویایی‌شناسی سیستم‌ها، مشاهده می‌شود که پژوهش‌هایی که به تمام ابعاد مسئله آلودگی ‌هوا پرداخته باشند، به‌ندرت یافت می‌شوند. منابع متحرک (با موضوع ترافیک و حمل‌ونقل شهری، ماشین‌های شخصی، دوگانه‌سوز کردن خودروها)، عوامل طبیعی (با موضوع فضای سبز) و منابع ثابت (با موضوع آلودگی حاصل از ساختمان‌های صنعتی و غیرصنعتی)، ازجمله ابعادی محسوب می‌شوند که در پژوهش‌های مختلف به یک یا دو بعد از آنها پرداخته شده ‌است. در این راستا، مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی نیز مطالعاتی را روی مسئله آلودگی ‌هوا انجام داده است که تمرکز هریک بر یک زیرسیستم (منابع متحرک یا منابع ثابت) بوده و راهکارهایی را برای کاهش آلودگی ‌هوا، پیشنهاد داده است. مطالعات صورت‌گرفته توسط مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی در جدول 2 آورده شده ‌است.

جدول 1. پیشینه پژوهش تحلیل آلودگی ‌هوا با رویکرد پویایی‌شناسی سیستم‌ها

مأخذ: یافته‌های پژوهش.

جدول 2. گزارش‌های منتشر شده توسط مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی

مأخذ: همان.

 3. چارچوب مدل دینامیکی آلودگی ‌هوا

3-1. فرضیات دینامیکی مدل

v     افزایش مصرف گاز علاوه‌بر ایجاد آلودگی، موجب ناترازی گاز می‌شود و بنابراین مصرف سوخت جایگزین در نیروگاه‌ها افزایش می‌یابد. البته ازسوی دیگر افزایش مصرف گاز ممکن است به تعطیلی و شیفت‌بندی صنایع بینجامد و مصرف سوخت و تولید آلودگی کم شود.

v     افزایش غلظت آلاینده ذرات معلق (PM_2.5 و PM₁₀) به افزایش تعداد روزهای آلوده شهر تهران (تعداد روزهای ناسالم برای گروه‌های حساس و تعداد روزهای ناسالم) منجر می‌شود.

v     مصرف گاز توسط بخش خانگی و تجاری، صنایع و نیروگاه‌ها، و همچنین مصرف سوخت جایگزین به‌دلیل ناترازی گاز موجب افزایش انتشار ذرات معلق PM_2.5 توسط منابع ثابت در هوا می‌شود.

v      وسایل ‌نقلیه فرسوده (وسایل ‌نقلیه شخصی، تاکسی، اتوبوس و مینی‌بوس، کامیون و وسایل ‌نقلیه سنگین و موتورسیکلت) با افزایش انتشار احتراقی موجب افزایش غلظت ذرات معلق PM_2.5 توسط منابع ثابت در هوا می‌شود.

v      افزایش مسافت سفر با افزایش انتشار آلاینده‌های (احتراقی و غیراحتراقی)، موجب افزایش غلظت ذرات معلق توسط منابع متحرک در هوا می‌شود.

v     برخی عوامل محیطی مانند ریزگردها، وارونگی دما و تشکیل جزیره حرارتی موجب افزایش آلودگی ‌هوا و باران‌های اسیدی می‌شود.

v     آلودگی ‌هوا پیامدهای اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی دارد که به‌کارگیری اقدامات اصلاحی برای کاهش آلودگی را الزام‌آور می‌کند.

v      استفاده از فیلترهای تصفیه آلاینده توسط صنایع و نیروگاه‌ها، بهسازی نیروگاه‌ها و توسعه نیروگاه‌های تجدیدپذیر، موجب کاهش آلودگی حاصل از منابع ثابت می‌شوند.

v     گسترش حمل‌ونقل برقی عمومی، تولید و واردات خودروهای برقی، اسقاط خودروهای فرسوده، اجرای قوانین ترافیکی و غیرحضوری کردن خدمات موجب کاهش آلودگی حاصل از منابع متحرک می‌شوند.

3-2. مرز سیستم

مدل دینامیکی آلودگی ‌هوا شامل چهار زیرسیستم است:

v     زیرسیستم اول، زیرسیستم منابع ثابت است که شامل آلودگی حاصل از مصرف گاز توسط بخش خانگی و تجاری، صنایع و نیروگاه‌ها، آلودگی حاصل از سوزاندن زباله‌ها و آلودگی حاصل از مصرف سوخت جایگزین توسط نیروگاه‌هاست. ورودی این زیرسیستم از مدل دینامیک رشد جمعیت و مدل دینامیک شدت انرژی می‌آید. 

v      زیرسیستم دوم، زیرسیستم منابع متحرک است که شامل انتشار آلاینده‌های احتراقی و غیراحتراقی انواع وسایل ‌نقلیه مانند خودروی سواری، تاکسی، اتوبوس و موتورسیکلت است. ورودی این زیرسیستم از مدل دینامیک ترافیک می‌آید.

v     زیرسیستم سوم، عوامل محیطی حذف‌کننده آلودگی مانند پوشش گیاهی، باد و باران، عوامل محیطی تشدیدکننده آلودگی مانند جزیره حرارتی، فرم شهری و اثر وارونگی دما و عوامل محیطی ایجادکننده آلودگی ‌هوا مانند ریزگردهاست.

v     زیرسیستم چهارم پیامدهای آلودگی ‌هواست که به سه دسته پیامدهای اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی دسته‌بندی می‌شود.

مرز سیستم و زیرسیستم‌های مدل دینامیکی آلودگی ‌هوا و ارتباط بین زیرسیستم ها در شکل 1 نمایش داده شده ‌است.

شکل 1. مرز سیستم و زیرسیستم‌های مدل آلودگی ‌هوا

مأخذ: یافته های پژوهش.

3-3. ساختار کلی روابط علّی و معلولی مدل دینامیکی آلودگی ‌هوا

 همان‌طور که اشاره شد، مدل درنظر گرفته شده برای تحلیل آلودگی هوای تهران شامل چهار زیرسیستم است. منابع عمده آلودگی ‌هوا، ذرات معلق با قطر کمتر از 10 میکرومتر (PM₁₀) منتشر شده از ریزگردها (با منشأ داخلی و خارجی ناشی از بحران آب) و ذرات معلق دارای قطر کمتر از 2/5 میکرومتر (PM_2.5) منتشر شده از منابع ثابت (ناشی از مصرف گاز، مصرف سوخت جایگزین و سوزاندن زباله) و منابع متحرک (انتشار آلاینده‌های احتراقی و غیراحتراقی انواع وسایل‌نقلیه)‌اند که هریک از عوامل پویای متعددی نشئت گرفته ‌می‌شود. ساختار کلی علّی حلقوی مدل دینامیکی آلودگی ‌هوا در شکل 2 نمایش داده ‌شده که شامل چهار حلقه تعدیل‌کننده است.

شکل 2. ساختار کلی مدل آلودگی ‌هوا

مأخذ: همان.

Ø     حلقه B1 (زیرسیستم منابع ثابت): با رشد جمعیت، آلودگی منابع ثابت و درنتیجه مجموع انتشار (غلظت) ذرات معلق افزایش می‌یابد که موجب افزایش تعداد روزهای ناسالم برای گروه‌های حساس می‌شود و درنتیجه پیامدهای آلودگی ‌هوا و فشار به‌منظور انجام اقدام اصلاحی افزایش پیدا می‌کند. با اعمال سیاست‌های اصلاحی، آلودگی حاصل از منابع ثابت کاهش می‌یابد.

Ø     حلقه  B2(زیرسیستم پیامدهای آلودگی ‌هوا): ریزگردها موجب افزایش غلظت ذرات معلق PM₁₀ و افزایش تعداد روزهای ناسالم و بدتر در سال می‌شود و درنتیجه پیامدهای آلودگی ‌هوا و فشار به‌منظور انجام اقدام اصلاحی را افزایش می‌دهد. با اعمال سیاست‌های اصلاحی، آلودگی با منشأ ریزگردها (گرد و غبار) کاهش می‌یابد.

Ø     حلقه B3 (زیرسیستم منابع متحرک): انتشار ذرات ناشی از آلاینده‌های احتراقی و غیراحتراقی وسایل‌ نقلیه متحرک موجب افزایش غلظت ذرات معلق PM_2.5 و درنتیجه افزایش تعداد روزهای ناسالم و بدتر در سال می‌شود که با افزایش پیامدها، فشار برای انجام اقدام اصلاحی افزایش می‌یابد. با اعمال سیاست‌های اصلاحی، آلودگی حاصل از منابع متحرک کاهش پیدا می‌کند.

Ø     حلقه B4 (زیرسیستم عوامل محیطی): کاهش ظرفیت محیطی موجب افزایش ذرات معلق در هوا می‌شود که خود تعداد روزهای ناسالم برای گروه‌های حساس و پیامدها و درنتیجه فشار برای انجام اقدام اصلاحی را افزایش می‌دهد. با اعمال اقدام اصلاحی، ظرفیت محیط برای کاهش آلودگی افزایش می‌یابد.

4. نمودارهای حالت- جریان مدل آلودگی ‌هوا

4-1. نمودار حالت- جریان زیرسیستم منابع ثابت

در شکل 3، ارتباطات بین آلودگی منابع ثابت ناشی از ذرات معلق منتشر شده از مصرف گاز توسط نیروگاه‌ها برای تولید برق، ذرات معلق منتشر شده از مصرف گاز توسط صنایع و پالایشگاه‌ها، ذرات معلق منتشر شده از مصرف گاز توسط بخش خانگی و تجاری، ذرات معلق منتشر شده از سوزاندن زباله‌ها، ضایعات و کابل‌ها، و ذرات معلق منتشر شده از مصرف سوخت جایگزین توسط نیروگاه‌هاست. در این مطالعه، داده‌های مربوط به میزان آلودگی تولید شده توسط هریک از منابع ثابت، از سیاهه انتشار سال 1396 استخراج شده که در پیوست 3 آورده شده‌ است. درخصوص آلودگی منتشر شده از سوزاندن زباله، طبق گزارش مرکز مطالعات راهبردی و آموزش وزارت کشور [15]، منتشر شده در مرداد سال 1402، متوسط سرانه زباله تولید شده در تهران 320 کیلوگرم در سال است. طبق مقاله شکوهمند [16]، به‌ازای سوزاندن یک تن زباله، به‌طور متوسط بین 12 تا 20 کیلوگرم ذرات معلق منتشر می‌شود. البته بخشی از زباله سوزانده می‌شود که در مدل درنظر گرفته شده ‌است.