موضوعات ‌مرتبط: محیط زیست شهری

a/7895 :کد

ارزیابی چگونگی عملکرد بام سبز بر کیفیت رواناب های شهری

ابوالفضل بشیری

  پنجشنبه ۲۹ مرداد ۱۳۹۴ — ۱۱:۴۰
تعداد بازدید : ۲۵۵۱   
 تحلیل ایران -ارزیابی چگونگی عملکرد بام سبز بر کیفیت رواناب های شهری

بام هاي سبز بخشي از تلاش ها براي پايدار تر ساختن شهرها و يكي از راه حلهاي مدرن براي مشكلات شهري مي باشد.

 

 

چکیده
بام هاي سبز بخشي از تلاش ها براي پايدار تر ساختن شهرها و يكي از راه حلهاي مدرن براي مشكلات شهري مي باشد. نقش عمده بام سبز در مديريت آب هاي رواناب شهری، كاهش اثرات گازهاي گلخانه اي، تنوع محيط زيستي درموجودات زنده شهري (گياهان و جانوران)، جلوگيري از تابش اشعه فرابنفش به ساختمان ، بهبود و تلطيف هوا، كاهش دما، جلوگيري از آتش سوزي ساختمان ها، كاهش نفوذ تابش الكترومغناطيس ، بهبود كيفيت اقليمي و ايجاد تهويه مطبوع در شهر، پاكيزگي و كاهش آلودگي هوا، ذخيره انرژي و كاهش آلودگي صوتي می باشد. در سالهای اخیر بر روی ابعاد مختلف فنی، زیستی محیطی، اکولوژیکی و اقتصادی بام های سبز تحقیقات بسیاری صورت گرفته است اما در رابطه با تاثیر این بام بر روی کیفیت رواناب شهری تحقیقات کمی صورت گرفته است و جمع بندی مشخصی راجع به این موضوع ارائه نگردیده است. اين مقاله به بررسي بام های سبز به عنوان راهبردی در جهت ارتقا کیفیت زيست محیطي شهری مي پردازد. در این راستا ابتدا با تعريفي از بام های سبز به اهمیت حضور این پدیده در شهرهای امروزی می پردازیم. سپس با استفاده از تجربیات جهاني به تشريح تاثیرات بام های سبز شهری در بعد اکولوژيكي و زيست محیطي با تاکید ویژه بر اثرات کیفی آنها بر رواناب شهری می پردازیم. عوامل مؤثر بر کیفیت آب رواناب خروجی از بام سبز بر مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. غلظت فسفر، نیتروژن، فلزات سنگین و pH در رواناب پشت بام سبز مورد بررسی گرفت. همچنین تاثیر شستشوی اولیه و ارتباط بین کوددهی، آلودگی رواناب و توسعه پوشش گیاهی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به وضوح نشان دهنده این واقعیت بود که نیاز به تحقیقات بیشتر در رابطه با عملکرد بام سبز به ویژه تاثیر آن بر کیفیت رواناب در محیط شهری وجود دارد.

مقدمه
درصد شهرنشینی در جهان رو به افزایش است و جمعیت شهری جهان در حال متراکم تر شدن در شهرها می باشد (UNDP, 2008). یکی از اثرات شهرنشینی افزایش درصد سطوح نفوذ ناپذیر در این مناطق می باشد. این مساله عواقب زیادی برای زیرساخت های شهری و محیط زیست پیرامون شهرها در پی خواهد داشت. به علت وجود فاضالب های سطحی نفوذپذیری کاهش می یابد و در اثر جاری شدن رواناب سطحی استرس در زیرساخت های فاضالب های سطحی موجود افزایش می یابد. سیلاب در مناطق شهری پدیده ای شایع میباشد. علاوه بر این مطالعات نشان می دهد پدیده گرمایش زمین باعث افزایش تعداد دفعات بارندگی های شدید شده است (Arnell, 1999; Bates et al., 2008). که این امر نیز سبب افزایش سیلاب های شهری گردیده است. توسعه صنعتی هزینه های سنگینی را بر نواحی سبز تحمیل نموده است. کاهش نواحی سبز شهری باعث افزایش دما و کاهش رطوبت شده است. سیستم های متعارف انتقال فاضلاب های سطحی همچنان در مناطق شهری به طور گسترده به کار می رود. مبنای طراحی این سیستم ها خارج کردن هر چه سریعتر فاضلاب های سطحی از محیطهای شهری است. بعد از مطرح شدن ایده توسعه پایدار بازنگری کلی در زیرساخت های آب شهری صورت گردیده است. به جاي آنكه سيلاب را هر چه سريعتر از شهر خارج كنيم، بايد آلودگي آنرا كم كرده و تا حد امكان در زمين نفوذ دهيم. اگر رواناب شهری بجای در نظر گرفته شدن بعنوان فاضلاب، بعنوان یک منبع آب در نظر گرفته شود می تواند منشاء فواید بسیاری گردد. این مسئله حجم مورد تقاضا برای آب آشامیدنی را که یک محصول وارداتی به مناطق شهری است را بطرز قابل توجهی کاهش خواهد داد. روشهای بسیاری در جهت مدیریت رواناب های شهری در کشورهای مختلف دنیا به کار گرفته شده است. از جمله این طرحها تالاب‌ها (Wetlands)، برکه‌ها (Ponds) و سيستم هاي ماند بيولوژيک (Bio Retention Systems) می باشد. اما اکثر این طرحها نیاز به زمین هایی برای احداث در مناطق شهری دارد که غالبا در مناطق شهری متراکم تامین این زمین ها به سختی امکان پذیر است. پارامترهای کمی و کیفی رواناب شهری، فن آوریهای تصفیه، روشهای باز چرخانی توسعه و معماری شهرها، اقلیم منطقه ای و مسائل اجتماعی- اقتصادی از جمله فاکتورهایی هستند که موثر بودن طرحهای استفاده از رواناب شهری مشخص می کنند. این تفکر که در هر شهری فضاهایی کافی از بام ساختمان ها وجود دارد سر منشا تحولی در زمینه مدیریت رواناب های شهری گردید. سطوح آبگیر باران با استراتژی کنترل رواناب در محل تولید و حتی الامکان قبل از حرکت بر روی سطح زمین، بخاطر جلوگیری از حل املاح و آلوده شدن، حرکتی در جهت توسعه پایدار مناطق شهری است.
همان طور که ذکر شد لازم است نگرش مديريت سنتي رواناب شهري ( هر چه سريعتر خارج كردن رواناب از شهر) به نقطه نظر استفاده از رواناب براي تصفيه و ذخيره، تغيير يابد. در نتيجه در مناطق شهري به توليد رواناب به عنوان يك زائده نه به عنوان يك منبع نگريسته ميشود. نگرش دوم تلاش مي كند چرخه هيدرولوژيك طبيعي را كه توسط شهرسازي به هم خورده است، تعديل كند. اين نگرش شامل بهترين اقدامات مديريتي است كه به منظور كم كردن بار آلودگي ونيز كاهش حجم و تندي روانابي كه به آبهاي سطحي تخليه ميشوند، طراحي ميگردند. معمولترين اين اقدامات براي ساختمان ها در مناطق شهری ، استفاده از يك لايه شن به ارتفاع 10 تا 15 سانتي متر در پشت بام هاي آسفالته سبب تاخير در حركت آب ناودانها و جلوگيري از تخليه سريع آب پشت بام ها ميشود. اين نوع پوشش براي پشت بام ساختمان در كشورهاي اروپايي رواج گسترده اي داشته و به سقف شني موسوم است. اين لايه علاوه بر حفاظت از عايق در برابر نور آفتاب و ضربات باران، سبب تخليه ديرتر رواناب در پشت بام شده و به اين ترتيب زمان عبور دهي سيلاب از كانال هاي شهر را افزايش مي دهد.
نگرشی عمیق تر از راه کارهای ذکر شده در بالا برای ساختمان ها در مناطق شهری استفاده از بام سبز می باشد. بام های سبز، فضاهای سرد با منظر بتني و يا آسفالتي را به مناظر سبز و حیات بخش تبديل مي کنند . اين وضعیت شهر های استرس آفرين را به فضا های آرامش بخش در توازن با محیط تبديل مي کند .
پیشینه بام های سبز و باغ های عمودی به باغ های معلق بابل، و در امپراطوری روم در واکنش به فشار جمعیتي در مناطق شهری بر ميگردد. از اوايل دهه شصت میلادی با مورد توجه قرار گرفتن کیفیت محیط زيست در بافت شهری و چالش های زيست محیطي شهرهای بزرگ به خصوص در مناطق مرکزی شهر، ظهور پديده جزيره گرمايي شهر و بحران انرژی موج جديد رويكرد به بام های سبز در مفهوم جديد و امروزيشان از اروپای شمالي آغاز شد. در آلمان، فرانسه، نروژ، سوئیس و ديگر دولت های اروپائي ، بام های سبز در صنعت ساخت و ساز به سیمای معمول پذيرفته شده ايي تبديل شده است و به عنوان سیمای مقبولي از چشم انداز شهری تلقي مي گردد . (Kohler, 2003; FLL, 2002).
بامهای سبز می توانند در انواع فشرده يا متمرکز (intensive) و گسترده يا وسیع (extensive) بسته به عمق متوسط کشت و میزان تاسیسات مورد نیاز طبقه بندی شوند(تصویر 1). بامهای سنتی سبز که نیازمند عمق متعارفی از خاک برای رشد گیاهان حجیم و چمن معمولی می باشند، به عنوان بام های سبز متمرکز مطرحند. این نوع بامها نیازمند آبیاری، کوددهی و سایر مراقبتها می باشند. بدین ترتیب بام های متمرکز، محیط کشت ژرف و عمیقی دارند و در دسترس هستند (می توانند به عنوان یک فضای باز در نظر گرفته شوند). در مقابل، بامهای سبز وسیع یا گسترده، به عنوان سیستمهای خودنگهدار در نظر گرفته شده و به حداقل تاسیسات نگهداری، شاید تنها یکبار در سال هرس یا کوددهی برای افزایش رشد گیاهان، نیاز دارند. این نوع از بامهای سبز می توانند در لایه بسیار نازکی از “خاک” (اغلب از کودهای آلی با فرمول ویژه استفاده می شود)، قرار گیرند. يك بام سبز گسترده 20- 30 درصد ارزان تر از بام های سبز فشرده است. تمامي سیستم بام سبز از گیاهان، خاك، لايه زهكشي و پوسته ضد نفوذ آب شكل مي گیرند. فاکتورهايي از قبیل : بارندگي، دما، نور خورشید، باد، و ملزومات مراقبت و نگهداری در انتخاب نوع بام بايد با دقت مورد بررسي قرار گیرد (FLL, 2002).

 

 

تصویر شماره1- بام سبز سیتی هال در شیکاگو

 

 

روش تحقیق
در سالهای اخیر بر روی ابعاد مختلف زیستی محیطی اکولوژیکی و اقتصادی بام های سبز تحقیقات بسیاری صورت گرفته است اما در رابطه با تاثیر این بام بر روی کیفیت رواناب شهری تحقیقات کمی صورت گرفته است و جمع بندی مشخصی راجع به این موضوع ارائه نگردیده است. اين مقاله به بررسي بام های سبز به عنوان راهبردی در جهت ارتقا کیفیت زيست محیطي شهری مي پردازد. در این راستا ابتدا با بیان مزایای بام های سبز در بعد اکولوژيكي و زيست محیطي ، به اهمیت حضور این پدیده در شهرهای امروزی می پردازیم. سپس با استفاده از تجربیات جهاني به تشريح تاثیرات بام های سبز بر کیفیت رواناب شهری می پردازیم. غلظت فسفر، نیتروژن، فلزات سنگین و pH در رواناب پشت بام سبز مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین تاثیر شستشوی اولیه و ارتباط بین کوددهی، آلودگی رواناب و توسعه پوشش گیاهی مورد بررسی قرار می گیرد. ایجاد بام های سبز در مناطق شهری قدم بزرگی به سوی توسعه پایدار می باشد، از جمله مزایای زیست محیطی بام های سبز می توان به مسائل زیر اشاره نمود:

کاهش حجم رواناب حاصل از بارندگي:
نواحي مادر شهری با ساختمان ها و خیابان ها، بیش از 50 درصد با سطوح نفوذناپذير پوشیده شده است . تنها کمتر از 15 درصد از آب باران در سفره های آب سطحي و عمیق نفوذ مي کنند و کمتر از 30 درصد به واسطه پوشش گیاهي در جريان هوا تبخیر مي شود . به تناوب بیش از 55 درصد از آب باران به شكل رواناب های سطحي ظاهر مي شوند. در تصوير شماره 2-مقایسه هیدروگراف رواناب در مناطق شهری و غیر شهری ارائه گردیده است.

تصوير شماره 2-مقایسه هیدروگراف رواناب در مناطق شهری و غیر شهری

 

مطالعات بسیاری بر کاهش قابل ملاحظه ای حجم رواناب شهری در اثر استفاده از بام سبز نسبت به بام های معمولی تاکید می نمایند. بام های سبز در مناطق شهری ریسک سیلاب های شهری را کاهش می دهند و باعث کاهش طغیان فاضلاب های شهری می گردند. اصولا در تابستان بام های سبز می توانند 70-80 درصد و در زمستان 25-40 درصد آب را در خود حفظ کنند. همچنین بام های فشرده با عمق بستر 150 میلی متر به طور سالانه حدودا 75 درصد و بام های سبز گسترده با عمق بستر 100 میلی متر در حدود 45 درصد آب را در خود نگه می دارند. میزان نگه داری آب در فصل زمستان به طور قابل ملاحظه ای کمتر از فصل تابستان می باشد.این نتایج ناشی از تفاوت در تبخیر وتعرق و توزیع بارش است. اما این امر به نوع سیستم بام سبز ترکیب خاک و عمق شیب و فراز پشت بام گونه های گیاهی رطوبت موجود خاک و شدت و مدت بارندگی بستگی دارد.آب حفظ شده در خاک در نهایت تبخیر خواهد شد یا به بیرون باز خواهد گشت وعلاوه بر این جریان آب به دلیل اشباع کردن خاک با تاخیر تخلیه می شود. لذا در کنترل سیلاب نقش موثری را ایفا می کند (e.g. Bengtsson et al., 2005; VanWoert et al., 2005).

كاهش اثرات جزاير گرمايي شهرها:
زوال و تنزل کیفیت آب و هوا به زايش جزاير حرارتي در شهرها منجر مي شود که تاثیر منفي در کیفیت زندگي دارند . مناطق شهری يكي از مهمترين منابع انتشار گازهای گلخانه ای هستند . شرايط فضايي يا آب و هوايي نقش اساسي در میزان تقاضای انرژی در شهرها دارند. بام سبز با اصلاح كردن اثر جزاير گرمايي ازنظر سالم سازي محيط و تامين سلامتي انسان بسيارمفيداست. درروزهاي تابستان شهرها تا 7 درجه سانتي گراد از حومه خود گرمتر بوده و محفظه اي پر دود مي باشند. بام هاي پوشيده از گياهان وعلف ها به دليل توليد رطوبت و ايجاد هواي خنك باعث مناسب تر شدن شرايط مي شوند. بام سبز باعث كاهش اثرات جزاير گرمايي شهرها می شود (Fang, 2008; Takebayashi and Wong et al., 2003, 2007).

تصفيه هوا:
بام سبز با جذب دي اكسيد كربن و توليد اكسيژن موجب تصفيه هوا مي شود. 5/1 متر مربع علف سبز نبريده ( زنده ) اكسيژن كافي سالانه يك شخص را فراهم مي سازد. يك متر مربع از بام سبز علفي مي تواند 2/0 كيلوگرم از ذرات معلق هوا را در سال حذف نمايد. گیاهان بام سبز، مانند ديگر گیاهان برای عمل تنفس خود، دی اکسید کربن را مورد استفاده قرار مي دهند و از اين رو اثرات منفي آلودگي را کاهش مي دهند . بهترين آنها، گیاهان موثری هستند که در سال بیوگاز بیشتری تولید کنند . بام های سبز گسترده زياد نمي تواند بیو گاز تولید کنند اما بام های سبز فشرده توانايي انجام آن را دارند . يك بام سبز 93 متر مربعي در حدود 1/18 کیلوگرم از ذرات معلق در هوا را مي تواند حذف کند همچنین با حذف دی اکسید کربن از اتمسفر موجب تولید اکسیژن مي شود (Currie and Bass, 2008; Yang et al., 2008).

كاهش و تعديل شدت صدا:
سطوح نرم، چمن مانند و يا بام سبز ، به جای بازتاب صدا آن را کاهش مي دهند . ديوارهايي با پوشش گیاهي و يا درختان نیز در وضعیتي متفاوت مي تواند موضوع مورد مطالعه باشد . آزمايشات نشان مي دهد که پوشش لايه ای به ضخامت 12 سانتیمتری از بام سبز 20 دسي بل و 46 سانتیمتر 41 دسي بل از حجم صدا را کاهش مي دهند .مقابل " سروصدای سفید " که ناشي از حرکت شاخه ها و برگ های باغ های عمودی توسط جريان باد تولید مي شود نقش مثبتي در افزايش حس مطلوب رواني در افراد داردRenterghem & Booteldooren, 2009) ). توسعه دهندگان بام سبز با تمرکز بر وجه زیبایی شناختی آن تحقیقات بسیاری بر روی ترکیبات خاک، نوع کود، و نحوه آبیاری بام برای بدست آوردن بهترین پوشش گیاهی انجام داده اند. مزایای زیست محیطی این بام نیز مورد بررسی قرار گرفته است اما مطالعاتی در راستای بهینه سازی عملکرد این بام برای دستیابی به بهترین سطح عملکرد اقتصادی، فنی و زیست محیطی صورت نپذیرفته است. همچنین ابعاد کارایی بام سبز در مناطق شهری هنوز ناشناخته است (Dunnett et al., 2008b;Wonget al., 2007).

تاثیر بر کیفیت رواناب شهری:
همانطور که ذکر گردید مطالعات بسیاری بر کاهش قابل ملاحظه ای حجم رواناب ناشی از بام سبز نسبت به بام های معمولی تاکید می نمایند اما با این حال این سوال که بام سبز تا چه حد می تواند بر روی کیفیت این آب ها تاثیر بگذارد هنوز بر قوت خود باقی است. تفاوتهای قابل ملاحظه ای در گزارشات ارائه شده از معدود مطالعات انجام شده در زمینه کیفیت رواناب خروجی از بام های سبز دیده می شود(جدول 1).

 

جدول شماره 1- غلظت مواد مغذی در رواناب خروجی از پشت بام های سبز.

 

N-tot

NO3–N

NH4–N

P-tot

PO4–P

واحد

منبع 

1.2–2.1

0.42–0.8

0.12–0.33

0.026–0.09

0.006–0.066

mg/l

Teemusk and Mander (2007)

0.8–6.8

 

 

0.6-1.5

 

mg/l

Moran et al. (2005)

 

 

 

0.46–4.39

 

mg/l

 Monterusso et al. (2004)

 

 

 

 

 

 

Czemiel Berndtsson et al. (2009)

2.31

0.07

0.08

0.31

0.27

mg/l

بام سبز گسترده

0.59

0.11

0.15

0.01

0.00

mg/l

بام سبز متمرکز

0.0

 

 

2–3

 

mg/l

Bliss et al. (2009)

 

 

 

کیفیت رواناب خروجی متاثر از کیفیت آب تولید کننده آن می باشد. آب باران به طور کلی به عنوان آبی فاقد آلودگی در نظر گرفته می شود. البته ممکن است که ذرات آلاینده به ویژه فلزات سنگین و مواد مغذی که به سطوح برگ چسبیده اند یا در هوا وجود دارند توسط باران شسته و در سیستم آبهای سطحی وارد شوند و در نتیجه آلودگی آب را به همراه داشته باشند. یک رابطه مستقیم بین میزان باران و مقدار مواد جامد در پساب وجود دارد. همچنین مقدار جریان آب در کیفیت آب خروجی اثر گذار است. در موارد زیادی در طول رویدادهای باران با شدت ومدت کمتر مواد مغذی و رسوباتی که در بام متعارف با شستشو پاک شدند به علت عدم جریان یافتن آب باران در روی بام سبز باقی مانده اند. اما در بارندگی های بیشتر غلظت مواد در بام سبز بیشتر می شود.
تفاوتهای قابل ملاحظه در گزارشات ارائه شده در زمینه کیفیت رواناب عمدتا ناشی از تفاوت در ساخت و شرایط نگهداری بام های سبز می باشد. تاثیرات فصلی بر روی کیفیت رواناب خروجی قابل ملاحظه می باشد.
در مجموع فاکتورهای تاثیرگذار بر کیفیت رواناب خروجی از بام سبز به شرح زیر می باشد.
• ترکیبات خاک بستر
• ضخامت خاک بستر
• نوع زهکشی
• نحوه نگهداری
• نوع پوشش گیاهی
• شدت و مدت بارش
• جهت و قدرت باد
• منابع آلودگی محل
• خصوصیات فیزیکی شیمیایی آلاینده ها
• سن بام سبز
مطالعات انجام شده رواناب شهري را به عنوان يك منبع عمده آلودگيها معرفي كرداند. تاكنون بيش از 6000 آلاينده در رواناب شناسايي شده اين ليست شامل رسوبات، فلزات سنگين، كلريد، هيدروكربنها، مواد مغذي، نيتروژ، فسفر، اكسيژن محلول، آفت كش ها و عوامل بيماريزاست. فلزات سنگین، هيدروكربنها، مواد مغذي، اآفت كش ها و عوامل بيماريزا از معمولترین آلاینده ها موجود در رواناب های شهری می باشند. فلزات سنگين، نيتروژن و فسفر غالبا آلاینده هایی که معمولا در رواناب خروجی از بام های سبز مورد مطالعه قرار گرفته است.
از جمله سوالات کلیدی در ارتباط با کیفیت رواناب از بام سبز این است که آیا بام سبز درکاهش یا افزایش بار آلودگی رواناب شهری تاثیرگذار است و این تاثیرگذاری چه مقدار می باشد. محققین مختلف جواب های متفاوتی به این سوالات داده اند. بعضی از محققین غلظت آلاینده ها را در آب ورودی (آب باران) با غلظت آلاینده ها در رواناب خروجی مقایسه نموده اند. باید توجه داشته باشید که در این نوع از تحقیقات توجهی به حجم روانابی که کاهش غلظت آلاینده ها در آن صورت گرفته است نمی شود. دیگر نویسندگان بار آلودگی در رواناب را به عنوان جرم آلاینده ها در حجم کل رواناب خروجی از یک متر مربع سطح بام سبز در یک بازه زمانی مشخص (غالبا 1 سال) در نظر می گیرند.

فسفر
آب باران به طور کلی شامل غلظت اندکی از فسفر می باشد. رواناب شهری ممکن است دارای آلودگی با منشا فسفری باشد. به عنوان مثال، کودهای مورد استفاده در باغبانی شهری، مدفوع حیوانات و پرندگان معمولا یک منبع فسفر می باشند. پشت بام های سبز با خاک های غنی شده با مواد مغذی (غنی شده به صورت کمپوست و یا کود های مصنوعی) یک منبع فسفر می باشند.(Czemiel Berndtsson et al., 2006; Monterusso et al., 2004; Moran et al., 2005)
بعضی مطالعات نشان می دهند که تقریبا همه فسفر آزاد شده به صورت فسفات است و نمونه هایی از سقف های سبز وجود دارد که آزاد شدن فسفر را نشان نمی دهد (Czemiel Berndtsson et al., 2006; Czemiel Berndtsson et al., 2009). برخی دیگر از مطالعات نشان می دهد که غلظت فسفر کل در آب رواناب پشت بام سبز به میزان قابل توجهی بالاتر از غلظت فسفر فسفات می باشد (Teemusk and Mander, 2007). کوهلر و همکاران (2002) نتیجه گیری کردند که، در رابطه با فسفات، کاهش بار وابسته به کاهش حجم آب در سقف سبز است. آنها همچنین مشاهده کردند که کاهش فسفر فسفات با گذشت زمان افزایش می یابد. کوهلر و همکاران (2002) در طول چهار سال متوالی مشاهده کردند که درجه سالانه کاهش بار فسفر فسفات از این الگو تبعیت می کرد : 26٪، 61٪، 64٪ و 80٪. این نسبت داده شد به رشد گیاهان، ولی ممکن است به سن بام سبز و نیز از دست دادن سالانه فسفر از خاک بام سبز مرتبط باشد . بنابراین نشت فسفات از یک بام سبز را می توان به مرتبط به سن سقف و لایه های کود در سقف دانست.

نیتروژن
برخی از مطالعات نشان می دهد که غلظت فرم های مختلف نیتروژن در رواناب بام سبز کمتر از آب باران است، در حالی که برخی دیگر آزادی مقدار قابل توجهی ازت را از پشت بام های سبز نشان می دهند. غلظت ازت در رواناب خروجی بام سبز را می توان مرتبط به نوع خاک، سن بام سبز و نحوه تعمیر و نگهداری (نوع کودو ...) بام سبز دانست. برد استون و همکاران (2006) برای سقف مورد مطالعه با پوشش گیاهی گسترده در جنوب سوئد نشان دادند که، به طور کلی، نیترات نیتروژن است که توسط پوشش گیاهی و خاک باقی می ماند. اگر غلظت نیتروژن در فرم آمونیاک در بارش و رواناب خروجی از بام سبز مقایسه گردد، این غلظت در دومی به مقدار قابل ملاحظه ای کمتر است. با این حال، غلظت نیتروژن کل در باران و آب رواناب خروجی از پشت بام سبز بسیار مشابه بود. برد استون و همکاران (2006)، ادعا کردند که نیتروژن آلی ممکن است از پشت بام گیاهی منتشر شود.
توماسک و ماندر (2007) برای بارش باران های سنگین بر روی پشت بام های سبز نشان دادند که افزایشی در غلظت نیتروژن کل ایجاد نمی شود یعنی این غلظت در باران و رواناب بام سبز یکسان گزارش شد. با این حال، برد استون و همکاران (2009) سقف های سبز فشرده ساخته شده با خاک غیر آلی سبک را در ژاپن مورد مطالعه قرار دادند. نتایج نشان داد که این سقف ها به کاهش قابل توجهی از ازت کل در رواناب خروجی کمک می کنند.
موران و همکاران (2005) رها شدن مقدار قابل توجهی از نیتروژن کل را از پشت بام های سبز گزارش نمودند. در مطالعه ای مونترسو و همکاران (2004) مشاهده نمودند که غلظت نیترات بین سیستم های زهکشی مختلف متفاوت بود. و سیستم های خاک با باریکترین سیستم های زهکشی بالاترین مقدار رها شدن را نشان می دهند(بین 22/0پی پی ام و 7/22 پی پی ام). افزایش در ترشحات نیتروژن نیتراته بین اولین و دومین نمونه برداری که به ترتیب بعد از 140 و 314 روز پس از زمان کود دهی، بود توسط مونترسو و همکاران (2004) مشاهده شد. انتشار نیترات وابسته به نوع گیاه و نحوه استقرار گیاهان در قطعات بام سبز گزارش شد. و کمترین انتشار برای قطعاتی با گیاهان بومی، و بالاترین انتشار برای قطعاتی با سیستم های بذر گل ناز (sedum plugs) مشاهده شد (Monterusso et al., 2004). کوهلر و همکاران (2002) گزارش نمودند که کاهش بار نیتروژن نیترات در رواناب خروجی از بام سبز وابسته به کاهش حجم آب بود.

فلزات سنگین
مطالعات موجود نشان می دهد که هیچ آزادی سازی قابل توجهی از فلزات سنگین در پشت بام سبز گسترده اتفاق نمی افتد. به طور کلی لایه نازک خاک پشت بام های سبز گسترده هیچ تاثیری بر کیفیت رواناب نشان نمی دهد و غلظت های موجود در آب رواناب همان غلظت های موجود در آب بارش می باشند. با این حال، اگر حجم رواناب کاهش یافته در نظر گرفته شود، بام سبز به طور کلی باعث کاهش بارهای فلزات سنگین ورودی به رواناب شهری است. غلظت فلزات سنگین در رواناب بام سبز پایین تر از غلظت فلزات سنگین در رواناب شهری ناشی از سطوح سخت می باشد (e.g. Czemiel Berndtsson et al., 2009).
استویسلف (1998) کاهش غلظت فلزات سنگین (سرب (Pb)، روی (Zn)، مس (Cu) و کادمیوم (Cd)) در مدل های بامهای سبز مورد بررسی قرار داد و دریافت که این کاهش غلظت به طور عمده به قابلیت کاهش رواناب توسط سقف های سبز بستگی دارد. در فصل تابستان در سیستم بام سبز نیمه متراکم با چمن 99٪ از بار سرب، مس، روی و مس و 98٪ از بار کادمیوم کم می شود. سیستم های گسترده با علف 97٪ مس، 96٪ روی، 92٪ کادمیوم و 99٪ سرب موجود را در خود نگه می دارند. در ماه های زمستان سقف نیمه متراکم با پوشش گیاهی 68٪ مس، 92٪ روی، 88٪ کادمیوم 94٪ سرب را در خود نگه می دارد. سقف با پوشش گیاهی گسترده 44٪ مس، 72٪ روی، 62٪ کادمیوم و 91٪ سرب را در خود حفظ می نماید.
برد استون و همکاران (2006) نشان دادند که در حالی که غلظت معمول بعضی از فلزات در رواناب شهری کم می باشد، غلظتهای این فلزات در رواناب خروجی از پشت بام های سبز بیشتر به نظر می رسد که می تواند نشانی از آلودگی آب باران باشد. توانایی حفظ فلزات سنگین در یکی از سقف های سبز مورد مطالعه واقع در سوئیس در مدت یک سال نشان می دهد که 61 درصد کروم، 24٪ از منگنز، 93٪ از سرب و 8٪ روی (بارهای فلزات در بارش = 100٪).

PH
پشت بام های سبز بر کیفیت رواناب از طریق بالاتر بردن pH از مقادیر بین 5 و 6 (در آب باران) به 7 و 8 (در آب رواناب خروجی از پشت بام سبز) تاثیر می گذارند (Bliss et al., 2009; Czemiel Berndtsson et al., 2009; Teemusk and Mander, 2007). این عملکرد مهمی است که منجر به کاهش درجه اسیدی آب های طبیعی است. پشت بام های سبز باعث کاهش درجه اسیدی بودن باران می شود.

شستشوی اولیه
این معمول است که رواناب اولیه از سطوح نفوذ ناپذیر پس از یک دوره خشک آلوده تر از رواناب های بعدی است. در طول دوره خشک سطوح پشت بام ها توسط ذرات آلوده اتمسفر، برگ و مدفوع پرنده آلوده می شوند و این آلودگی ها بوسیله بارش اولیه شسته شده، در نتیجه رواناب اولیه کیفیت پایینی دارد. باید دقت شود منشا آلودگی های رواناب اولیه بام سبز به حساب نمی آید. برد استون و همکاران (2008) نشان دادند که بالاترین غلظت تعدادی از عناصر مورد مطالعه (فسفر کل، نیتروژن آمونیوم، نیتروژن نیترات، روی و مس) در نمونه هایی که از رواناب اولیه گرفته شده یافت شد.. این به عنوان تاثیر شستشوی اولیه تفسیر می شود.
پتاسیم و کربن آلی محلول هیچ اثری از شستشوی اولیه را نشان ندادند (Czemiel Berndtsson et al., 2008). بلیس و همکاران (2009) با اندازه گیری پارامترهای کیفیت رواناب (فسفر، سولفات، نیتروژن، COD، pH و کدورت) بر پشت بام سبز بیان کردند که هیچ نشانه ای از اثر رواناب اولیه یافت نشد.

ارتباط بین کود دهی، آلودگی رواناب و توسعه پوشش گیاهی
انتشار مواد مغذی از پشت بام های سبز می تواند به طور مستقیم مرتبط به استفاده از کود برای ایجاد / نگهداری یک بام سبز باشد (Emilsson et al., 2007). استفاده از کودهای متداول غلظت مواد مغذی در آب رواناب خروجی از بام سبز را نسبت به زمانی که از کود کنترل کننده انتشار (CRF) استفاده شود افزایش می دهد. Emilsson و همکاران (2007) در آزمایش گلخانه ای نشان دادند که تفاوت معنی داری بین غلظت فسفات و پتاسیم در کل رواناب خروجی از سیستم هایی با پوشش گیاهی مختلف وجود دارد. در حالی که در سایر سیستم های متداول این تفاوت دیده نشد. انتشار نیترات و نیتروژن کل در بام های سبز نسبت به بام های متداول کمتر گزارش گردید.
مونترسو و همکاران (2004) غلظت فسفر را در نمونه های گرفته شده بعد از 140 روز از کوددهی کمی بالاتر از نمونه های گرفته شده بعد از 314 روز از کوددهی گزارش نمودند. آنها تفاوت هایی از انتشار فسفر در بین سیستم های مختلف گیاهی یافتند، بالاترین انتشار از سیستم گل ناز (sedum plugs) بود. کوددهی بام های سبز است اغلب با انگیزه دستیابی به پوشش گیاهی مورد نیاز است. رو و همکاران (2006) بقا و استقرار تعدادی از گونه های گیاهی را در سقف گسترده با تغییر در بستر و روش کوددهی مورد بررسی قرار دادند. بقای گیاهان بومی بیشتر از آن که تحت تاثیر کوددهی باشد تابعی از در دسترس بودن آب گزارش گردید.
بحث و نتیجه گیری

در سالهای اخیر بر روی ابعاد مختلف زیستی محیطی، اکولوژیکی و اقتصادی بام های سبز تحقیقات بسیاری صورت گرفته است. مزایای زیست محیطی بام سبز مورد توافق اکتر محققین است، اما در رابطه با تاثیر این بام بر روی کیفیت رواناب شهری تحقیقات کمی صورت گرفته است و نظرات مختلفی بین محققین وجود دارد. نتایج مطالعات مختلف گزارش های ضد و نقیضی از کیفیت رواناب ارائه می دهند. دلیل این موضوع تا حدودی شرایط مطالعه متفاوت است. انتخاب گیاه، ترکیبات خاک بستر، عمق نفوذ و سن بام سبز همه در کیفیت رواناب خروجی از بام سبز موثرند. اگرچه یستر مهم است مدیریت بام سبز بسیار مهم تر است. کاربرد کودها و آفت کشها برای اطمینان از رشد گیاه می تواند در کیفیت رواناب خروجی از بام سبز تاثیرگذار است. دوره بیش از حد کوتاه مطالعه نیز در اختلاف نتایج بسیار تاثیر گذار است. در اين مقاله غلظت فسفر، نیتروژن، فلزات سنگین و pH در رواناب پشت بام سبز مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تاثیر شستشوی اولیه و ارتباط بین کوددهی، آلودگی رواناب و توسعه پوشش گیاهی بحث و بررسی گردید. نتایج به وضوح نشان می دهد که نیاز به تحقیقات بیشتر در رابطه با عملکرد بام سبز در محیط شهری وجود دارد.
آب باران به طور کلی شامل غلظت اندکی از فسفر می باشد. رواناب شهری ممکن است دارای آلودگی با منشا فسفری باشد. پشت بام های سبز با خاک های غنی شده با مواد مغذی (غنی شده به صورت کمپوست و یا کود های مصنوعی) یک منبع فسفر می باشند. کاهش فسفر فسفات با گذشت زمان افزایش می یابد. نشت فسفات از یک بام سبز را می توان به مرتبط به سن سقف و لایه های کود در سقف دانست. برخی از مطالعات نشان می دهد که غلظت فرم های مختلف نیتروژن در رواناب بام سبز کمتر از آب باران است، در حالی که برخی دیگر آزادی مقدار قابل توجهی ازت را از پشت بام های سبز نشان می دهند. برای بارش باران های سنگین بر روی پشت بام های سبز افزایشی در غلظت نیتروژن کل ایجاد نمی شود. غلظت نیترات بین سیستم های زهکشی مختلف متفاوت بود. و سیستم های خاک با باریکترین سیستم های زهکشی بالاترین مقدار رها شدن را نشان می دهند. انتشار نیترات وابسته به نوع گیاه و نحوه استقرار گیاهان در قطعات بام سبز گزارش شد. مطالعات موجود نشان می دهد که هیچ آزادی سازی قابل توجهی از فلزات سنگین در پشت بام سبز گسترده اتفاق نمی افتد. به طور کلی لایه نازک خاک پشت بام های سبز گسترده هیچ تاثیری بر کیفیت رواناب نشان نمی دهد و غلظت های موجود در آب رواناب همان غلظت های موجود در آب بارش می باشند. با این حال، اگر حجم رواناب کاهش یافته در نظر گرفته شود، بام سبز باعث کاهش بارهای فلزات سنگین ورودی به رواناب شهری است. غلظت فلزات سنگین در رواناب بام سبز پایین تر از غلظت فلزات سنگین در رواناب شهری ناشی از سطوح سخت می باشد. کاهش غلظت به طور عمده به قابلیت کاهش رواناب توسط سقف های سبز بستگی دارد. پشت بام های سبز بر کیفیت رواناب از طریق بالاتر بردن pH از مقادیر بین 5 و 6 (در آب باران) به 7 و 8 (در آب رواناب خروجی از پشت بام سبز) تاثیر می گذارند. پشت بام های سبز باعث کاهش درجه اسیدی بودن باران می شود. این معمول است که رواناب اولیه از سطوح نفوذ ناپذیر پس از یک دوره خشک آلوده تر از رواناب های بعدی است. در طول دوره خشک سطوح پشت بام ها توسط ذرات آلوده اتمسفر، برگ و مدفوع پرنده آلوده می شوند و این آلودگی ها بوسیله بارش اولیه شسته شده، در نتیجه رواناب اولیه کیفیت پایینی دارد. باید دقت شود منشا آلودگی های رواناب اولیه بام سبز به حساب نمی آید. پتاسیم و کربن آلی محلول هیچ اثری از شستشوی اولیه را نشان ندادند. انتشار مواد مغذی از پشت بام های سبز می تواند به طور مستقیم مرتبط به استفاده از کود برای ایجاد / نگهداری یک بام سبز باشد . استفاده از کودهای متداول غلظت مواد مغذی در آب رواناب خروجی از بام سبز را نسبت به زمانی که از کود کنترل کننده انتشار (CRF) استفاده شود افزایش می دهد.

                               

  ابوالفضل بشیری
  کارشناس ارشد مهندسی محیط زیست
  آدرس ایمیل : ab_bashiri@ymail.com
  آدرس سایت/وبلاگ:


  ارسال نظر جدید:
      نام :        (در صورت تمایل)

      ایمیل:      (در صورت تمایل) - (نشان داده نمی شود)

     نظر :