بررسی اثرات زيست محيطي توليد پسته با روش ارزيابي چرخه حيات، مطالعه موردي: شهرستان رفسنجان
محورهای موضوعی : ارزیابی اثرات زیست محیطی
مریم رجایی
1
(دانشگاه یزد)
محمد رضا علمی
2
(دانشگاه یزد)
مهین ملکیان
3
(دانشگاه یزد)
کلید واژه: اثرات زیست محیطی, ارزیابی چرخه حیات, اسیدیته, رفسنجان, پسته,
چکیده مقاله :
روش ارزيابي چرخه حيات رویکردی مورد قبول براي ارزيابي اثرات زيست محيطي سراسر چرخه حيات يك محصول می باشد كه براساس دو مؤلفه ميزان مصرف منابع و انتشار آلاينده ها به محيط زيست محاسبه مي‌شود. در این مطالعه، ارزیابی اثرات زیست محیطی تولید پسته از ابتدای کاشت تا درب مزرعه با استفاده از روش ارزیابی چرخه حیات (LCA) در شهرستان رفسنجان برآورد شد. اطلاعات اولیه به روش پرسشنامه و مصاحبه با کشاورزان منطقه جمع‌آوری شد. داده‌های جمع‌آوری شده با استفاده از پایگاه داده‌ای Ecoinvent®3.0 و نرم‌افزار Simapro8.0.4.30 تجزیه و تحلیل شد. مرز سیستم، مزرعه و واحد کاری در این مطالعه یک تن پسته در نظر گرفته شد. نتایج این مطالعه نشان داد که استفاده از دیزل و الکتریسیته به عنوان منابع انرژی منجر به انتشار CO2، NOx ، SOx و فلزات سنگین به محیط می‌شود. تجزیه و تحلیل داده‌های پسته نشان داد که انتشار ناشی از کودها در طبقات، بیشترین نقش را در کاهش منبع، گرم شدن جهانی، سمیت برای انسان، سمیت برای آبزیان دریایی و فتواکسیداسیون شیمیایی داشت. انتشار ناشی از مصرف سوخت‌ها بیشترین اثر را در تخریب لایه ازون داشتند.
Life Cycle Assessment method is an accepted approach for assessing the environmental impacts of a product's life cycle, which is calculated on the basis of two components: the amount of consuming resources and the release of pollutants to the environment. In this study, the environmental impact assessment of pistachio production from the beginning of planting to the field door was estimated using Life Cycle Assessment (LCA) method in Rafsanjan. Initial data were collected through questionnaire method and interview with local farmers. The collected data were analyzed using Ecoinvent®3.0 database and Simapro8.0.4.30 software. The system boundary, field and work unit were considered as a ton of pistachios in this study. The results of this study showed that the use of diesel and electricity as energy sources lead to the release of CO2, NOx, SOx and heavy metals into the environment. Analysis of the pistachio data showed that emissions from fertilizers in the layers had the highest role in source reduction, global warming, toxicity to humans, toxicity to marine aquatics and chemical photooxidation. Emissions from fuel consumption had the greatest effect on ozone layer depletion.
خرم دل، س؛ نصیری محلاتی، م؛ معلم بنهنگی، ف و ملافیلابی، ع (۱۳۹۸). بررسی اثرات زیست محیطی نظام‌های تولید زعفران (Crocus sativus L.) تحت تاثیر اندازه زمین با استفاده از ارزیابی چرخه حیات، فصلنامه زراعت و فناوری زعفران، دوره 7، شماره 2.
شاه محمدی، ع. ر؛ ویسی، ه؛ خوشبخت، ک، مهدوی دامغانی، ع؛ سلطانی، ا (1395). ارزیابی چرخه حیات تولید سیبزمینی به روش نیمه مکانیزه در ایران: مطالعه موردی، استان مرکزی. مجله مهندسی بیوسیستم ایران، دوره 47، شماره 4، ص 666-659.
شيري، م ر؛ عطايي، ر؛ گل زردي، ف (1397). بررسي چرخه حيات (LCA) نظام توليد ذرت در شرايط آب و هوايي مغان، علوم محیطی، دوره 16، شماره 1، ص 191-206.
مجلس شورای اسلامی ـ (1388) ـ پایگاه اطلاع رسانی مرکز پژوهش‌های شورای اسلامی ، گزارش مرکز پژوهش‌ها درباره چگونگی اصلاح الگوی مصرف کود ، سم ، بذر و نهال در بخش کشاورزی ایران www.Majles.ir.
میرحاجی، ح؛ خجسته پور، م.ح؛ مهدوی شهری، س.م (1391)ـ ارزیابی اثرات زیست محیطی تولید چغندر (Beta valgaris.L) با روش ارزیابی چرخه حیات (مطالعه موردی: مزارع استان خراسان جنوبی). نشریه بوم‌شناسی کشاورزی ـ جلد4 ـ شماره 2، ص120-112.
Blengini, G. A. & Busto, M. (2009). The life cycle of rice: LCA of alternative agri-food chain management systems in Vercelli (Italy). Journal of environmental management, 90(3):1512-1522.
Brentrup, F. Kuster S, j. Kuhlmann, H. and Lammel, j. (2001). Application of the live Cycle Assessment methology to agricultural production: an example of sugar beet production with different Froms of nitrogen fertilizers. European journal of Agronomy, 14:221-233.
Danni chang a, C.K.M Lee b,*, Chun- Hsien Chen. Review of life cycle asseassment to wards sustainable product development. Journal of Cleaner Production. 83(2014), 48-54
Rebitzer G, EKvall, T., Baumann, H., 2005. Life cycle assessment: expectations, drawbacks and perspectives. J. Clean. Prod. 1 (3-4), 131-137.
Hunt, R.G., Franklin, W.E., 1996. LCA how it came about personal reflections on the origin and the development of LCA in the USA. Int. j. LCA 1(1), 4-7.
Fava, J.A., Denison, R., Jones, B., Curran, M.A., Vigon, B., S., 1991. A Technical Chemistry, Framework for Life-cycle Assessment. Society of Environmental Toxicology and Washington, DC, USA.
Ekvall, t., 2002. Cleaner production tools: LCA and beyond. Journal of Cleaner Production. 10(5), 403-406.
Russell, A., Ekvall, T., Baumann, H., 2005. Life cycle assessment e introduction and overview. J. Clean. Prod. 13(13-14), 1207-1210.
Avraamides, M. & Fatta, D. (2008). Resource consumption and emissions from olive oil production: A life cycle inventory case study in Cyprus. Journal of Cleaner Production. 16:809–821.
Hokazono, S. Hayashi, K. & Sato, M. (2009). Potentialities of organic and sustainable rice production in Japan from a life cycle perspective. Paper presented at the Agronomy Research.
Blengini, G. A. & Busto, M. (2009). The life cycle of rice: LCA of alternative agri-food chain
management systems in Vercelli (Italy). Journal of environmental management, 90(3):1512-1522.
Isermann, K. (1990): Ammoniac Emissionen der Land wirtschaft, ihrer Stickstoffbilanz- und hinreichende L6sungsansfitza zur Minderung-Bundes for schungsanstalt liir landwir tschaft (FAL), Braunschweig, Germany.
پژوهش و فناوری محیط زیست، دوره چهارم، شماره شش، پاییز و زمستان 98، صفحه‌ی 93-102
|
بررسی اثرات زيست محيطي توليد پسته با روش ارزيابي چرخه حيات، مطالعه موردي: شهرستان رفسنجان
|
مریم رجایی1*، محمدرضا علمی2، مهین ملکیان3 m.rajaeisharif@gmail.com |
The Study of Environmental Impacts of Pistachio Production Using Life Cycle Assessment, (Case Study: Rafsanjan City) Maryam Rajaei1, Mohammadreza Elmi2, Mahin Malekian3
1. M.Sc. of Natural Resources Engineering -Environment, Yazd Science and Technology Park, Yazd, Iran 2. Assistant Professor of Urban Management and Planning, Universityv of Yazd, Yazd, Iran 3. M.Sc. of Natural Resources Engineering -Environment, University of Yazd, Yazd, Iran
Abstract
Life Cycle Assessment method is an accepted approach for assessing the environmental impacts of a product's life cycle, which is calculated on the basis of two components: the amount of consuming resources and the release of pollutants to the environment. In this study, the environmental impact assessment of pistachio production from the beginning of planting to the field door was estimated using Life Cycle Assessment (LCA) method in Rafsanjan. Initial data were collected through questionnaire method and interview with local farmers. The collected data were analyzed using Ecoinvent®3.0 database and Simapro8.0.4.30 software. The system boundary, field and work unit were considered as a ton of pistachios in this study. The results of this study showed that the use of diesel and electricity as energy sources lead to the release of CO2, NOx, SOx and heavy metals into the environment. Analysis of the pistachio data showed that emissions from fertilizers in the layers had the highest role in source reduction, global warming, toxicity to humans, toxicity to marine aquatics and chemical photooxidation. Emissions from fuel consumption had the greatest effect on ozone layer depletion. Keywords: Environmental impacts, Life Cycle Assessment, Acidity, Rafsanjan, Pistachio
Keywords: 3-5 word
|
روش ارزيابي چرخه حيات رویکردی مورد قبول براي ارزيابي اثرات زيست محيطي سراسر چرخه حيات يك محصول میباشد كه براساس دو مؤلفه ميزان مصرف منابع و انتشار آلايندهها به محيط زيست محاسبه مي‌شود. در این مطالعه، ارزیابی اثرات زیست محیطی تولید پسته از ابتدای کاشت تا درب مزرعه با استفاده از روش ارزیابی چرخه حیات (LCA) در شهرستان رفسنجان برآورد شد. اطلاعات اولیه به روش پرسشنامه و مصاحبه با کشاورزان منطقه جمع‌آوری شد. داده‌های جمع‌آوری شده با استفاده از پایگاه داده‌ای Ecoinvent®3.0 و نرم‌افزار Simapro8.0.4.30 تجزیه و تحلیل شد. مرز سیستم، مزرعه و واحد کاری در این مطالعه یک تن پسته در نظر گرفته شد. نتایج این مطالعه نشان داد که استفاده از دیزل و الکتریسیته به عنوان منابع انرژی منجر به انتشار CO2، NOx ، SOx و فلزات سنگین به محیط می‌شود. تجزیه و تحلیل داده‌های پسته نشان داد که انتشار ناشی از کودها در طبقات، بیشترین نقش را در کاهش منبع، گرم شدن جهانی، سمیت برای انسان، سمیت برای آبزیان دریایی و فتواکسیداسیون شیمیایی داشت. انتشار ناشی از مصرف سوخت‌ها بیشترین اثر را در تخریب لایه ازون داشتند.
كليد واژه‌ها: اثرات زیستمحیطی، ارزیابی چرخه حیات، اسیدیته، رفسنجان، پسته
[1] - کارشناسی ارشد مهندسی منابع طبیعی- محیط زیست، پارک علم و فناوری یزد، یزد
[2] - استادیار مدیریت برنامه‌ریزی شهری، دانشگاه یزد، یزد
[3] - کارشناسی ارشد مهندسی منابع طبیعی- محیط زیست، دانشگاه یزد، یزد
مقدمه
هدف اصلیِ سیاست کشاورزی تا اوایل سال1990، اطمینان یافتن از درجه بالایی از خودکفایی در مواد غذایی بود که منجر به بیتوجهی به اثرات محیطزیستی تولیدات کشاورزی شد. افزایش در عملکرد محصولات کشاورزی به لطف پیشرفت‌های فنی، کارهای اصلاحی و نیز تا حد زیادی با افزایش شدید در استفاده از ورودی‌های کمکی مانند کودهای معدنی و آفت‌کش‌ها به دست آمد. این تغییرات در فعالیت‌های کشاورزی منجر به مشکلات متعدد محیطزیستی مانند مصرف بالای منابع انرژی غیرقابل‌تجدید، از بین رفتن تنوع زیستی، آلودگی محیط‌های آبی توسط مواد مغذی نیتروژن و فسفر و نیز آفت‌کش‌ها شد (گزارش مرکز پژوهش های مجلس شورای اسلامی، 1388).
اگرچه به‌کارگیری کودهای شیمیایی و آلی در بهبود حاصل خیزی خاک و افزایش بازده محصولات کشاورزی امری ضروری و شناخته‌شده است، ولی متأسفانه مصرف بی‌رویه و نابهنگام و نامتعادل در کشور، علاوه بر عدم دست‌یابی به عملکرد بهینه، با ورود این ترکیبات به خاک و آب به‌شدت به محیطزیست آسیب رسانده و سلامت و بهداشت جامعه را تهدید کرده است (برنتاپ1 و همکاران، 2001).
از آنجاییکه منابع طبیعی زمین محدود میباشند؛ بنابراین تلاش بشر به منظور بهبود وضعیت کنونی بوده است. ارزیابی چرخه حیات LCA) ابزاری است که برای اندازهگیری اثرات محیط زیستی توسعه یافته است (ایزه مان2، 1990).
ارزیابی چرخه حیات روشی برای تعیین تمام تاثیرات محیطی مرتبط با یک محصول، فرآیند یا خدمات و تمام آلاینده‌های منتشر شده و مواد زائد رها شده به طبیعت است (هانت3 و فرانکلین4، 1996).
ارزیابی چرخه حیات ابتدا در اروپا و امریکا دراواخر دهه 1960 به طور عمده در ارتباط با اثرات ظروف نوشابه پیشنهاد گردید (دنی چانگ5 و همکاران، 2014).
پس از آن کاربردهای عملی عمده به وسیله صنایع شیمیایی با هدف قرار دادن بررسی سمشناسی و کاهش آلودگی ارایه شد. به دنبال آن، در سال 1990 تلاشهای مهمی برای گسترش یافتن کاربرد ارزیابی چرخه حیات توسط جامعه سمشناسی محیطزیست و مواد شمیایی (SETAC) به منظورگسترش ارزیابی چرخه حیات در سرتاسر جهان و بسط دادن تعریف آن صورت گرفت (فاوا6 و همکاران، 1991) (اکوال7، 2000).
امروزه ارزیابی چرخه حیات به یک ابزار کمی موثر و متداول برای اندازهگیری اثرات محیطزیستی تکامل یافته است (ربیتزر8 و همکاران، 2005).
به منظور ارزيابي آثار زيست محيطي روش‌هاي مختلفي وجود دارد. که این روش‌ها در آغاز، تأثير مصرف نهادههاي بكار گرفته شده در بومنظام را به‌صورت اختصاصي در رابطه با يكي از پيامدهاي آن به عنوان مثال، گرمايش جهاني و آبشويي تركيبات نيتروژندار مورد توجه قرار ميدادند، ولي به تدريج با كامل شدن اطلاعات، كليه كاركردهاي زيست محيطي نيز مورد بررسي و مطالعه قرار گرفتند.
فتا9 و آورامیدس10 (2008)، ارزیابی مصرف منابع و انتشار گازهای آلاینده ناشی از تولید روغن زیتون در کیپروس11 ایتالیا را انجام دادند. واحد عملیاتی 1 لیتر Extra virgin olive oil و مرز سیستم از گهواره تا مدیریت پسماند بود. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که تولید کودهای غیر‌ارگانیک مصرف شده در مرحله‌ی کشاورزی و مصرف پسماند مایع ناشی از آسیاب زیتون در حوض‌های تبخیر، نقاط داغ فرآیندها در انتشار آلاینده‌ها بودند. بیشترین مصرف انرژی و انتشار CO2مربوط به کودهای شیمیایی بود (فتا و آورامیدس، 2008). هوکازونو12 و همکاران (2009)، بررسی پتانسیل‌های تولید ارگانیک و پایدار برنج در ژاپن را بر روی یک کیلوگرم محصول انجام دادند. مرز عملیاتی در این تحقیق مزارع تولیدی بود و نتایج حاصل نشان داد که با استفاده از LCA برای مقایسه سیستم‌های تولید برنج در ژاپن، انتشار گازهای گلخانه‌ای حدود 6 درصد کمتر از کشاورزی ارگانیک به ازای هر کیلوگرم برنج قهوه‌ای است؛ که به علت کاهش عملکرد دانه در کشاورزی ارگانیک است (هوکازونو و همکاران، 2009). بوستو13 و بلنجینی14 (2009)، ارزیابی چرخه‌ی عمر برنج در ایتالیا بر روی یک کیلوگرم آرد برنج تصفیه و بسته‌بندی شده را انجام دادند. مرز سیستم در این مطالعه تحویل درب سوپرمارکت بود. نتایج نشان داد که میزان انتشار CO2 2.9 کیلوگرمeq ، مصرف انرژی اولیه 17.8 مگاژول و استفاده از آب 9/4 مترمکعب به ازای تولید هر کیلوگرم محصول بود. سناریوهای بهبود کشاورزی جایگزین شامل کشاورزی ارگانیک و کشت دیم و بهبود فرایندهای فراوری است (بوستو و بلنجینی، 2009).
در ايران نتايج منتشر شده در خصوص اجراي LCA در مورد محصولات كشاورزي به صورت محدود وجود دارد. میرحاجی (1391)، ارزیابی اثرات زیستمحیطی تولید چغندرقند در خراسان جنوبی را انجام داد که واحد کارکردی این مطالعه یک تن چغندرقند و مرز سیستم مزارع تولیدی بود. نتایج این مطالعه نشان داد که در میان اثرات زیستمحیطی گرمایش جهانی، اسیدیته، تخلیه‌ی منابع فسیلی و تخلیه‌ی منابع آبی در تولید چغندرقند در استان خراسان جنوبی، بیشتر از سایر اثرات به محیطزیست آسیب می‌رساند (میرحاجی و همکاران، 1391). شاه‌محمدی و همکاران (1395) ارزیابی چرخه حیات تولید سیبزمینی به روش نیمه مکانیزه را در استان مرکزی را مورد تحقیق قرار دادند. نتایج نشان داد در تولید سیبزمینی انتشارات مستقیم از مزرعه، استفاده از کودهای شیمیایی و الکتریسیته بیشترین سهم تخریب محیط زیست را داشتند. همچنین براساس نتایج به دست آمده از این بررسی، استفاده از نهاده‌های ارگانیک، کشاورزی دقیق، مصرف بهینه کودها و سموم شیمیایی، استفاده از روش‌های نوین آبیاری و فنّاوری‌های پربازده و کم‌مصرف در تولید سیبزمینی پیشنهاد گردید (شاه محمدی و همکاران، 1395).
شیری و همکاران (1397) ارزیابی چرخه حيات (LCA) نظام توليد ذرت در شرايط آب و هوايي مغان را مورد بررسی قرار دادند. براي تجزيه و تحليل اثرات زيست محيطي، از روش ISO14014 به ازاي يک واحد کارکردي معادل با يک تن دانه استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان داد که در ميان شاخص‌هاي زيست محيطي بيشترين سهم نظام توليدي ذرت به ترتيب براي گروه‌هاي موثر اوتريفيکاسيون اکوسيستم خشکي و اسيديته و در ميان گروه‌هاي تخليه منابع، تخليه منابع فسيلي بيشترين تاثير سوء زيست محيطي را در توليد ذرت در منطقه مغان داشتند (شیری و همکاران، 1397). خرم‌دل و همکاران (1398) اثرات زیست محیطی نظام‌های تولید زعفران (Crocus sativus L.) تحت تاثیر اندازه زمین با استفاده از ارزیابی چرخه حیات را مورد بررسی قرار دادند. در این تحقیق، LCA براساس روش ISO14044، در چهار گام شامل مشخصسازی اهداف و حوزه عمل، ممیزی چرخه حیات، ارزیابی تاثیر چرخه حیات و تلفیق، نتیجهگیری و تفسیر نتایج محاسبه گردید. نتایج نشان داد که اندازه زمین، میزان مصرف نهادهها و اثرات زیست محیطی را در واحد عملکرد گل تحت تاثیر قرارداد و گروههای اوتریفیکاسیون و گرمایش جهانی حساسیت بیشتری نسبت به شدت فشردهسازی تحت تاثیر اندازه زمین دارند، بنابراین افزایش کارایی مصرف منابع، یکی از رویکردهای مناسب برای کاهش اثرات زیست محیطی همگام با بهبود عملکرد اقتصادی در واحد سطح است (خرم دل و همکاران، 1398).
با توجه به اینکه در کشور ما بحث مهم مدیریت محیط زیستی تولید محصولات کشاورزی مورد غفلت واقع‌شده است، در این مطالعه سعی شده که مناسب بودن روش ارزیابی چرخه‌ی حیات برای ارزیابی اثرات محیط زیستی محصولات کشاورزی (در اینجا محصول پسته) بررسی شود. بنابراین، در این مطالعه اثرات محیط زیستی شامل گرمایش جهانی، اسیدیته، پرغذایی شدن و تخلیه منابع ناشی از تولید پسته در شهرستان رفسنجان، با روش ارزیابی چرخه‌ی حیات بررسی شده است.
مواد و روش‌ها
از نظر جغرافیایی محدوده مورد مطالعه در شهرستان رفسنجان با طول جغرافیایی ״55׳59°59 شرقی و عرض جغرافیایی ״30׳24°29 شمالی قرار داشته و دارای 1518 متر ارتفاع از سطح دریا است. شهرستان رفسنجان با وسعت 10678 کیلومتر در جنوب شرقی ایران و در شمال غربی استان کرمان قرار دارد؛ از شمال به استان یزد، از جنوب به شهرستان‌های بردسیر و سیرجان، از غرب به شهرستان شهربابک و از شرق به شهرستان‌های زرند و کرمان محدود می‌شود (شکل 1). رفسنجان به دلیل مجاورت با کویر از جمله مناطق نیمه‌خشک و کم‌باران به شمار می‌رود.