بهناز السادات واعظ مدنی : کارشناس ارشد محیط زیست
برف و باران یکی از زیباترین نعمتهای خداوند است، که اگر برنامه جامع و مدون برای مقابله با آن موجود نباشد، همین نعمت ممکن است به یک بحران تبدیل شود. تجارب متعددی در کشور ما نشان میدهد که چگونه بارش برف، زندگی یک شهر را مختل کرده و یک وضعیت بحرانی را بوجود آورده است. معالوصف برف و یخبندان هر ساله مشکلات زیادی را به پیکرهی شهرها، شهروندان و نهادهای شهری وارد میکند. در این راستا تدوین برنامهی ویژه زمستانی و اجرای آن ضرورت دارد.
مشکلات ناشی از عدم مدیریت صحیح و اصولی بحرانهای برفی و یخزدگی
این مشکلات، اثرات منفی و هزینههای زیادی را در بردارد و منجر به پیامدهای زیر میشود :
در حال حاضر برای رفع مشکل یخبندان و جلوگیری از لغزندگی معابر در فصول سرد سال «استفاده از مخلوط نمک، شن و ماسه» که یکی از روشهای سنتی و بظاهر ساده میباشد در کلانشهر تبریز صورت میگیرد. استفاده بیرویه چنین ترکیباتی طی سالهای گذشته در سطح شهر، سبب وارد شدن صدمات جدی و متعددی به محیط زیست شده و به تبع آن خسارات مالی جبران ناپذیری را به ساختار شهری وارد کرده است. این آسیبها شامل شور شدن آبهای سطحی و زیرزمینی، آلودگی آب، آلودگی خاک، تخریب بافت خاک، پخش شدن ذرات ماسه در هوا، آلودگی هوا، نابودی فضای سبز، آسیب رساندن به درختان کنار معابر و پوشش چمن، تخریب روسازها از جمله آسفالت، بتون، سنگ فرشها، ابنیه تاریخی و … میباشد. نکته دیگری که باید به آن توجه کرد این است که استفاده از نمک در دمای سردتر از منفی ۶ درجه پاسخگو نخواهد بود؛ یعنی با وجود مضرات استفاده از حجم بالایی از نمک، باز هم در دماهای پایین این روش کارایی خاصی ندارد. این در حالی است که روش فوق هم اکنون در بسیاری از کشورهای دنیا از رونق افتاده و مسئولان شهری با روشهای به روزتر و البته کارآمدتری خیابانها و معابر یخ زده را در فصل زمستان مدیریت مینمایند. روشهایی که شاید به نظر، هزینهبر بودن آنها تا به حال مانع اجرایی شدن آنها شده است. ولی اگر موضوع بطور علمی و دقیق بررسی شود خسارات ناشی از نمک پاشی خیابانها در فصول سرد بر محیط زیست شهری و تحمیل هزینههای دیگر معنیدار خواهد بود. هرچند شهر ما به طور جدیی فقط حدود سه ماه از سال با مشکل بارش برف و باران و یخ زدگی و لغزندگی معابر و خیابانها دست به گریبان است، اما معلوم نیست تا چه زمانی باید به بهانه هزینهبر بودن، صرفا به روش نمک پاشی اکتفا کرده و گزینههای دیگر را حذف کنیم. کارشناسان مسائل شهری همچنان معتقدند اگر بتدریج به سمت استفاده از روشهای به روز، کارآمد و البته کم خطر برای یخ زدایی پیش نرویم در آیندهای نه چندان دور استفاده مستمر از روش نمک پاشی پیامدهای مخرب خود را در محیط زیست شهری نشان خواهد داد، صدماتی که جبران آن شاید برای فعالان زیست محیطی و مسئولان شهری تا سالها غیر قابل جبران باشد.
بررسی صدمات و عوارض زیست محیطی روش نمک پاشی
اثرات نمک پاشی بر روی گیاهان
نمک از شاخهها، برگها و از ریشهها جذب درختان میشود. میزان صدمات وارده از نمک به گیاهان نسبت به گونههای مختلف متفاوت است. بعضی از گیاهان برای مقابله با نمک راههای مختلفی را انتخاب میکنند. وجود نمک در خاک باعث تغییر فشار اسمزی محلول خاک شده و با زیاد شدن این فشار، ریشه گیاهان به سختی قادر خواهند بود که آب و مواد غذایی را جذب کنند. افزایش نمک باعث اختلال در فعالیتهای متابولیکی گیاهان میشود. البته تأثیر سمی؛ یون کلر بر روی گیاهان هنوز کاملاً مشخص نیست و نظرات مختلفی وجود دارد. برخی معتقدند که تجمع کلراید مانع متابولیسم آمینو اسیدها و کربوهیدراتها می شود ولی وجود سدیم در خاک در صورت تجاوز از حد معینی باعث اختلالاتی در فعالیتهای متابولیکی گیاهان میشود. ضمنا اثرات سوئی نیز در خاک میگذارد. به این ترتیب که تعادل بین یون سدیم داخل غشا و پتاسیم بیرون آن برهم خورده و از جذب پتاسیم و سایر مواد ضروری خاک از طریق ریشه و انتقال آن به گیاه جلوگیری مینماید. همچنین فعالیتهای میکرو ارگانیسمها را نیز در خاک کاهش میدهد. فقط بخشی از نمک جذب شده به وسیله برگها در اثر ریزش دوباره به خاک بر میگردد، بخش اعظم آن در تنه، شاخه و ریشه ذخیره شده و در تابستان، به وسیله تعریق به سطح برگها انتقال مییابد. یعنی نمکپاشی در زمستان باعث جذب نمک به وسیله ریشهها در تابستان شده و به برگها منتقل میشود. با ریزش نا بهنگام برگها دوباره نمک به زمین بر میگردد. در یک دوره رویشی مقدار کلر 20 تا 30 بار بیشتر (در لیتر ) در اثر شسته شدن به وسیله باران به خاک انتقال یافته و جذب ریشه شده و دو مرتبه وارد چرخه میشود. ولی عملاً شسته شدن نمک در طبقات عمقی خاک زیاد مقدور نمیباشد.
علایم آسیب ناشی از نمک پاشی بر روی درختان و درختچه ها عبارتند از :
– تأخیر در جوانه زدن برگ ها درابتدای فصل رویش.
– کوچک شدن بیشتر از حد متعارف برگ ها.
– نکروز برگ ها در حاشیه و لبه برگ ها به صورت قهوه ای.
– ریزش برگ ها.
– خشک شدن جوانه ها.
– خشک شدن شاخه ها، کل درخت، درختچه و نباتات علفی در مواردی که غلظت نمک در خاک بالا باشد.
– تهاجم آفات و امراض.
نمک پاشی و ایجاد رواناب
یکی از مشکلات نمک پاشی، ایجاد روان آبهایی است که بعد از نمک پاشی به شکل آب نمک بر عرصه های فضای سبز جاری می شوند، شایان ذکر است؛ علاوه بر این روان آبهای شور، در بستر عرصههای خاکی نیز نفوذ کرده و میزان شوری آن را افزایش و به تبع آن میزان رویش را کاهش میدهد. و زندگی گیاه را تهدید میکند در اینجا به اختصار به عوارض افزایش نمک (کلرید سدیم) درخاکهای فضای سبز، زراعی و باغی اشاره میگردد :
برای کاهش عوارض نمک پاشی در خاکهای فضای سبز مجبور به استفاده از مقدار بیشتر آب آبیاری به منظور رقیق کردن محیط و یا شستشوی نمک از محیط جوانه زنی بذر و ریشه درختان، درختچه و نباتات علفی فضای سبز میباشیم این درحالی است که فضای سبز با کمبود جدی آب مواجه بوده و هزینههای آن بسیار بالا است.
اثرات نمک پاشی برروی خاکهای فضای سبز، زراعی و باغی
نتایج آزمایشات و تحقیقات نشان میدهد در خا کهای سدیمی کاتیون سدیم با قرارگرفتن در محلهای تبادلی رسها ؛ در صورت شستشو از طریق آبیاری منجر به آماس رسها و در نهایت تخریب خاکدانهها میشود. در ادامه این فرآیند، همآوری و انعقاد جای خود را به پخشیدگی و پراکندگی میدهد. همچنین وجود سدیم بالا سبب تخریب ساختمان خاک، کاهش نفوذپذیری و کاهش سرعت حرکت آب در خاک، افزایش روانآب سطحی، پایین آمدن کاربری اراضی، کم شدن تهویه و در نهایت سبب خسارت بر درختان، درختچه و نباتات علفی، کاهش عملکرد محصولات زراعی و اثرات سوء زیست محیطی میگردد.
تبعات تخریب ساختمان خاک و کاهش نفوذپذیری در راستای نمک پاشی به شرح زیر میباشد:
– ایجاد سله بعلت تخریب ساختمان خاک با تکرار نمک پاشی و در نتیجه افزایش عوارض آن.
– ایجاد اختلال در سبز شدن بذر نباتات و گلهای فضای سبز.
– مقاومت در خروج زه آب یا آبهای اضافی در هنگام آبیاری و بارندگی.
– با عبور و مرور وسایل نقلیه آب نمک موجود در سطح خیابانها به اطراف پاشیده وخصوصا به باند سبز میانه بزرگراه ها آسیب میرساند. در این حالت آب نمک ، هم به اندامهای هوایی گیاه صدمه میزند و هم از طریق شور نمودن خاک، ریشه را مسموم میسازد.
– کمک به بروز بیماری ریشه در گیاهان حساس، به سبب ماندگاری رطوبت زیاد و طولانی مدت بعد از آبیاری .
– مصرف بیش از حد بذر بعلت شرایط نامساعد فیزیکی خاک و همچنین شوری خاک .
– ایجاد سیلاب در هنگام بارندگی به سبب نفوذ کم در زمینهای شور سدیمی.
– احتمال بالا رفتن درصد واکاری نهال در روفیوژهای مجاور خیابانهایی که نمک پاشی زیاد انجام گرفته و تحمیل هزینه.
– در خاکهایی که سدیم زیاد است (بعلت آزاد شدن و افزایش غلظت سدیم)، PH خاک 5/ 8 یا بیشتر میباشد. که در این حالت کمبود برخی از عناصر کم مصرف مانند Zn، Fe، Mn، Cu و … در خاک بروز میکند که بر رشد گیاه اثر منفی میگذارد.
– غلظت بالای سدیم به ریشههای گیاه صدمه میزند و تأثیر سوئی بر رشد گیاه دارد.
– سمیت فسفر در محیط کشت شور بروز نموده حال آنکه در همان سطح فسفر در محیط غیر شور چنین سمیتی دیده نشده است.
– با تجمع نمکها در خاک، فشار اسمزی محلول خاک افزایش خواهد یافت.
چنین واکنشی باعث کاهش فیزیولوژیکی عناصر غذایی و آب برای گیاه خواهد شد. به عبارت دیگر با افزایش شوری، جذب آب و عناصر غذایی توسط ریشه نباتات (درخت، درختچه و علفی)با دشواری بیش تری صورت میگیرد. و نتیجه این کار پسروی فضای سبز و … را به دنبال خواهد داشت.
– شوری خاک همچنین فعالیت میکروارگانیسمهای خاک را نیز تحت تاثیر قرار میدهد. چنانچه مقدار نمک در خاک به 3 درصد افزایش یابد، فعالیت میکروراگانیسمها به طور کلی متوقف میشود.
اثرات نمک پاشی بر روی سیستم آبهای زیرزمینی
جمع برفی که نمک پاشی شده موجب انباشتگی مقدار نمک در امتداد راه ها و جاده ها خصوصاً شانه های جاده ها خواهد شد. سپس ذرات نمک که بوسیه آب های روان حمل شده اند نهایتا وارد آب های زیرزمینی می شوند. و موجب ایجاد حالت قلیایی و حتی شور شدن منابع آبهای زیرزمینی نظیر چاهها، چشمهها و قنوات میگردد.
اثرات نمک پاشی بر هوای محیط شهری
یکی از عوامل حیاتی در بقای موجودات زنده سلامت هواست که بدون آن فعالیتهای حیاتی مختل میشود. ازاین رو استنشاق هوای پاک و تمیز و هر آنچه که از طریق تنفس وارد بدن میشود، اهمیت زیادی دارد بنابراین با استفاده از روش نمک پاشی معابر و خیابانها با افزایش دما، نمک به نحوی وارد هوا شده و ذرات ریز نمکی، شن و ماسه میتوانند به اعماق بیشتر و نواحی حساس مجرای تنفسی و ریه نفوذ کنند و آسیبهای جبران ناپذیری به دستگاه تنفسی وارد کنند. همچنین ممکن است واکنشهای آلرژیک را نیز ایجاد نماید.
اثرات نمک پاشی نمکی بر روی آسفالت، بتن و سازه های راه
ترکیبات نمکی با ایجاد خاصیت الکترولیت در آب، شکسته شدن آسفالت را تسریع میکنند و افزودن شن در این شرایط موجب افزایش اصطکاک مکانیکی لاستیک ماشینها و سطوح آسفالت شده و نهایتاً باعث زدودن سطح آسفالت میشود. همانطوری که میدانیم ترکیبات نمک متشکل از یونهای کلرید با بار منفی و کاتیونها با بار مثبت میباشد. لذا وجود کلرید آزاد در بتن میتواند به لایۀ حفاظتی غیرفعالی که در اطراف آرماتورها قرار دارد آسیب وارد نموده و آن را از بین ببرد همچنین محلولهای کلرید سدیم باعث ایجاد خوردگی بر فلزات پایه همچون آهن و فولاد میگردند و میزان خوردگی در حضور اکسیژن افزایش مییابد.
اثرات نمک پاشی نمکی بر عملکرد خط کشی، ایمنی راه ها و خودروها
از علل عمده ترک خوردگی رنگها و پوششهای ترافیکی وجود ترکهای مختلف در سطح آسفالت می باشد. زیرا به مرور زمان و تحت تاثیر شرایط مختلف دمایی، انقباض و انبساط ناشی از ترک های موجود در سطح آسفالت به پوششهای ترافیکی نیز منتقل شده و باعث ترک خوردگی و جدا شدن آنها از سطوح اجراء میگردد. ترکیب نمک و آب و پخش آن در اثر عبور ماشینها بر سطوح رنگ شده باعث میشود که این ذرات اتصال رنگ با سطح آسفالت را کم کند و رنگ براحتی از روی سطح جدا شود. ضمنا فشار چرخهای ماشین بر ذرات شن باعث افزایش فشار وارده بر رنگ شده و جدا شدن رنگ از سطح آسفالت را تشدید میکند .لذا میزان آسیب پذیری پوششهای ترافیکی در هنگام استفاده از مخلوط نمک و شن جهت یخ زدایی معابر شدت بیشتری میگیرد. افزودن شن همراه با ترکیبات نمک جهت یخ زدایی موجب افزایش اصطکاک مکانیکی لاستیک ماشینها با سطح آسفالت میشود. به موجب سایش ناشی از این اصطکاک، سطح لاستیک نیز تخریب میگردد.
روش های مورد استفاده برای یخ زدایی در کشورهای پیشرفته و راهکارهای مدیریتی
کشور ژاپن
روش های بدیعی برای یخ زدایی معابر در کشور ژاپن استفاده می کنند :
– استفاده از برق برای گرم کردن سطح جاده ها و یخ زدایی در مناطق برون شهری.
– استفاده از آب های زیر زمینی حاوی املاح نمک های مختلف.
– استفاده از مخزن ذوب برف.
– استفاده از کانال های زیرزمینی ویژه انتقال برف در دو طرف خیابان.
کشور کانادا
تورنتو در سال ۲۰۰۱ بعنوان اولین شهردر کانادا برنامه مدیریت نمک را توسعه و اجرا نمود. تکنیک های پیش مرطوب سازی و پیشگیری از یخ زدگی را معرفی نمود، و سیستم های اطلاعات آب و هوایی جاده ها ( RWIS ) را در سرتاسر این شهر نصب نمود. درنتیجه بیش از یک میلیون دلار صرفه جویی در هزینه ها طی زمستان ۲۰۰۱ انجام شد.
در ونکوور استراتژی نگهداری زمستانه، بر مبنای استفاده از یک ترکیب ۵۰/ ۵۰ درصدی از نمک و شن در سال های قبل بود ولی با استفاده از محلول کلرید منیزیم موفق به کاهش 64 % در میزان استفاده از نمک و 73 % کاهش در کلرایدهای منتشر شده به محیط زیست گردید.
در اکثر نقاط انتاریو جایگزین نمودن استات منیزیم کلسیم ( CMA ) با نمک باعث افزایش قابل توجه سطح سرویس دهی شده است.
کشور نروژ
در نروژ بجای نمک خشک یا از پیش مرطوب شده از محلول نمکی استفاده می شود که نتایج بسیار مثبتی را به همراه داشته است.
کشور سوئد
در سوئد نیز پخش نمودن نمک پیش مرطوب شده یا محلول نمکی یک تکنیک کاملا شناخته شده است که عمدتا نتایج مثبتی را با خود به همراه داشته است. بطور کلی در سال های اخیر، روش های پیشگیری از یخ زدگی و روش از قبل مرطوب سازی به تدریج پذیرفته شده اند و توسط آژانس های بزرگراه آمریکای شمالی مورد استفاده قرار می گیرد؛ و در کشورهای دانمارک، انگلستان و آلمان نیز در حال افزایش است.
راهکارهای مدیریتی :
انتقال برف و یخ به خارج از راه
انباشته شدن برف و یخ روی شانههای راه صحیح نیست و حتی الامکان باید برف و یخ به خارج از راه منتقل گردد زیرا یخ و برف موجود روی شانه راه در طول روز ذوب شده و آب، سطح سواره رو را مرطوب ساخته و با پائین آمدن دمای محیط، آب موجود در سطح راه منجمد شده و معمولا یک لایه نازک یخ بوجود میآید که خطراتی را برای ترددکنندگان بدنبال خواهد داشت.
استفاده از نمک مرطوب
در درجه حرارت پائین ترجیح داده میشود که از نمک مرطوب بویژه کلرورکلسیم ( CaCl2 ) که قبلا مرطوب شده استفاده نمود.
(مرطوب بودن نمک باعث میشود که ذوب یخ و برف سریع تر انجام شود.)
پخش یکنواخت مواد یخزدا
توجه به استفاده از ماشین آلات مخصوص که موجب یکنواختی در پخش مواد یخ زدا میشود از نکات ضروری و حائز اهمیت میباشد. در این میان پخش مواد یخ زدا با کامیون و یا ماشینهای کوچک و حداقل توسط 2 کارگر توصیه میشود زیرا این اقدام باعث پخش یکنواختتر مواد یخزدا در خیابان میگردد.
ارسال اطلاعات روزانه هواشناسی به مناطق شهرداری
یکی از مسائل مهم و تعیین کننده در نگهداری راه های شهری و برف زدایی، توجه به پیش بینی دما و اطلاعات هواشناسی میباشد که میتوان با استفاده از این اطلاعات به میزان بارش برف، عمق برف، دمای هوا و سایر اطلاعات پیبرد. در این راستا ارسال اطلاعات روزانه هواشناسی به شهرداریهای مناطق 10 گانه کلانشهر از طریق دورنگار ضروری است. همچنین باید وضع عبور و مرور و شرایط جوی مرتبا در فواصل زمانی کوتاه از طریق رادیو و تلویزیون محلی به اطلاع شهروندان برسد تا در مواقع لزوم تجهیزات زمستانی مناسب را به همراه داشته باشند.
خریداری ماشین آلات برفروبی مدرن (مکنده و دمنده)
نظارت مستمر جهت عدم آب گرفتگی جویهای کنار خیابان و معابر
برنامهریزی در راستای اولویتبندی شبکههای ارتباطی داخل شهری جهت برفروبی مانند الویت در:
الف) بزرگراه ها
ب) راه های مهم رفت و آمد منطقه ای
ج) راه های رفت و آمد روز مره و عبور برنامه ای اتوبوس
د) راه های رفت و آمد اتوبوس مدارس
ضرورت استفاده از ماده یخزدای دوستدار محیط زیست
ماده یخزدای دوستدار محیط زیست ، استات منیزیم کلسیم (C.M.A)
C.M.A نمک مضاعفی به شکل دانههای نسبتاً کروی به فرمول( CH3COO CaMg 4)، یک مادهی منحصر بفرد از منظر زیست محیطی در حوزه مدیریت شهری است که برای اولین بار اداره بزرگراههای آمریکا آن را در سال ۱۹۸۰ به عنوان جایگزینی برای نمک معرفی کرده است. C.M.A با ترکیب دانههای برف از یخزدگی جادهها جلوگیری میکند. این ماده به دلیل خورندگی کمتر و آثار مخرب زیست محیطی کمتر، در موقعیتهای خاصی چون پلها، سازههای حساس و نواحی حساس زیست محیطی که ممکن است صدمه بالقوه نمک و سایر کلریدها نوعی مشکل بهشمار رود استفاده میشود.
بررسی اثرات زیست محیطی C.M.A
تجزیه حیاتی :
C.M.A به یونهای کلسیم، منیزیم و استات تجزیه میشود. استات می تواند توسط باکتریها تجزیه گردد.
ساختار و ترکیب شیمیایی:
خاک یونهای سدیم (Na+)، (Mg2 +) و ( Ca2 +) بر ساختار خاک تأثیر میگذارند؛ یون سدیم موجب کاهش نفوذپذیری خاک میگردد، در حالی که یون کلسیم و منیزیم این نفوذ پذیری را افزایش میدهند. نفوذپذیری بیشتر، سبب بالا رفتن نفوذ اکسیژن، گاز کربن و آب، به داخل خاک میشود. آزمایشهایی که با C.M.A صورت گرفته، نشان میدهد که این ماده در غلظت پایین، رشد نباتات را سرعت میبخشد، ولی C.M.A مصرف در غلظتهای بالا، رشد را به تأخیر میاندازد.
پاشیدن C.M.A روی برگها، هیچ گونه ضایعهای را به وجود نمیآورد.
زنگ زدن ( خورده شدن فولاد ) :
تجربه نشان میدهد که اثر خورندگی 2 C.M.A تا 5 برابر کمتر از نمک و اندکی کمتر از آب خالص است. اثر C.M.A بر بتن ساده، میلگرد فولادی و سایر مصالح مورد استفاده در تولید وسائل نقلیه و ساختن راهها از جمله آلومینیوم، قیر، پلاستیکی، الاستومرها، سرامیکی، چوب، رنگ، لاستیکی و مواد ضد زنگ بررسی شده، C.M.A بر اغلب این مواد، بیاثر بوده و یا آثار ظاهر شده به میزان قابل ملاحظهای کمتر از اثرات حاصل از نمک بوده است.
بدینوسیله اقداماتی جهت تهیه و یا تولید ماده یخزدای استات منیزیم کلسیم( C.M. A )، به عنوان جایگزین نمک در کلانشهر تبریز پیشنهاد میگردد؛ ولی از آنجا که میزان مصرف این ماده نسبت به سایر مواد یخزدا به عوامل مختلفی چون شرایط آب و هوایی، میزان برفهای جمع شده در سطح خیابانها، تجربه و مهارت نیروی انسانی و … بستگی دارد، لذا انجام پژوهشهای جامع و علمی در راستای مدیریت بحرانهای برف و یخبندان ضرورتی انکار ناپذیر دارد.
