آلودگی هوا؛ پیامد ناگزیر فرایند صنعتیشدن
چگونه میتوان با تکیه بر تجربهٔ کشورهای صنعتی، این مشکل را سریعتر مهار کرد؟
پیشتر در بخش نخست این متن، بر مبنای مقالهای از هانا ریچی، به اهمیت سرعتبخشیدن به فرایند گذار از آلودگی هوای ناشی از دورهٔ صنعتیسازی پرداختیم. همچنین نقش فناوریهای نوین و مداخلات قانونی را در کاهش چشمگیر دیاکسید گوگرد در بریتانیا و برخی کشورهای ثروتمند دیگر بررسی کردیم. ضمن ابراز خوشبینی به بهبود وضعیت، ریچی این دیدگاه را بیان میکند که کشورهای با درآمد کمتر میتوانند با استفاده از شناخت کسبشده و فناوریهای پیشرفته در زمینهٔ کنترل آلودگی هوا، مسیر توسعهٔ پاکتری داشته باشند. در این بخش با استناد بر همان مقاله از ریچی به اقدامات و سیاستگذاریهای انجامشده بهمنظور کاهش اکسیدهای نیتروژن پرداخته و در انتها شواهدی مطرح میشوند که نشان میدهند کشورهایی که هنوز در مسیر صنعتیسازی هستند، قادرند سریعتر و پاکتر مشکل آلودگی هوا را برطرف کنند.
کاهش اکسیدهای نیتروژن (NOx)؛ یکی از زیانبارترین آلایندههای هوا برای سلامتی انسان
اکسیدهای نیتروژن (بهاختصار «NOx») دستهای از آلایندههای محلی هستند که کاهش آنها از اهداف اصلی متخصصان سلامت عمومی و سیاستگذاران بوده است. اکسیدهای نیتروژن بر اثر سوزاندن سوختهای فسیلی در نیروگاهها، صنایع یا بخش حملونقل تولید میشوند.
در چند دههٔ اخیر، کشورهای زیادی موفق شدهاند انتشار این آلایندهها را کاهش دهند. بخشی از این موفقیت نتیجهٔ اعمال کنترلهای سختگیرانهتر بر نیروگاهها و صنایع است. بااینحال، تمرکز این متن بر روند کاهش انتشار در حملونقل و بهویژه حملونقل جادهای است، چراکه این نوع حملونقل یکی از منابع عمدهٔ اکسیدهای نیتروژن است و برای جمعیت عظیمی که در شهرهای کوچک و بزرگ با راهبندان و ترافیک سنگین زندگی میکنند، بزرگترین منبع مواجهه با این آلایندههاست.
شکل ۱ نشان میدهد که انتشار اکسیدهای نیتروژن ناشی از بخش حملونقل در بریتانیا از سال ۱۹۵۰ تا امروز چه مسیری را طی کرده است. منحنی یک الگوی متقارن دارد: از دههٔ ۱۹۸۰ با شیبی تند بالا میرود، حوالی ۱۹۹۰ به اوج میرسد و بعد وارد مسیر کاهش میشود؛ در سالهای اخیر نیز، میزان انتشار حتی از سطح ۱۹۵۰ هم پایینتر آمده است
شکل 1. اکسیدهای نیتروژن (NOx) گازهایی هستند که بهطور عمده در فرایند سوزاندن سوختهای فسیلی شکل میگیرند. قرارگرفتن در معرض اکسیدهای نیتروژن میتواند بر سلامت دستگاه تنفسی اثرات منفی بگذارد. علاوهبراین، گازهای NOx میتوانند منجر به تشکیل یکی دیگر از آلایندههای هوا، یعنی ازن، شوند.
منبع داده: Hoesly et al. (2021) - Community Emissions Data System (CEDS)
چیزی این پدیده را توضیح میدهد؟
افزایش سریع اکسیدهای نیتروژن با افزایش میزان رانندگی در جادههای بریتانیا همزمان بوده است. از ۱۹۵۲ تا ۱۹۹۰، مسافت پیمودهشده با خودروهای شخصی، اتوبوسها، کامیونها و موتورسیکلتها در حدود ۳۰۰٪ افزایش یافت. این روند فزاینده در شکل 2 قابلمشاهده است. دو منحنی تغییرات نسبی پیمایش جادهای (با رنگ آبی) و انتشار اکسیدهای نیتروژن ناشی از حملونقل (با رنگ قرمز) در بریتانیا را از سال ۱۹۵۲ نمایش میدهند.
شکل 2. اکسیدهای نیتروژن برای سلامتی انسان مضر هستند و حملونقل یکی از منابع غالب آنها در شهرهای کوچک و بزرگ است.
پیمایش جادهای بر حسب نفر-کیلومتر اندازهگیری میشود که عبارت است از مجموع مسافت پیمودهشده توسط تمامی سرنشینان خودروهای شخصی، ونها و اتوبوسها.
توجه: پیمایش جادهای در این نمودار، شامل دادهٔ ایرلند شمالی نیست.
منبع داده: UK Department for Transport (2022); Hoesly et al. (2022) - Community Emissions Data System (CEDS)
در این بازه، روند انتشار اکسیدهای نیتروژنِ مرتبط با حملونقل صعودی بود و به دلایل مختلفی شتاب گرفت. با رشد کلی صنعت حملونقل، بخشهایی مانند هوانوردی و راهآهن نیز توسعه یافتند و سهم آنها هم در تولید این آلاینده بیشتر شد. همزمان، تغییر در الگوی تردد جادهای و حرکت به سمت وسایل نقلیهٔ بزرگتر و متنوعتر، رشد انتشار را تقویت کرد.
اما از اوایل دهه ۱۹۹۰ روند عوض شد؛ باوجودآنکه پیمایش جادهای همچنان بالا میرفت، انتشار اکسیدهای نیتروژن در سال ۱۹۹۰ به اوج رسید و سپس با سرعت کاهش یافت. در واقع، بریتانیاییها بیشتر رانندگی کردهاند؛ ولی آلودگی خیلی کمتری تولید شده است. اکنون این پرسش ایجاد میشود که چهطور چنین چیزی امکانپذیر بوده است؟ چرا انتشار اکسیدهای نیتروژن در سه دههٔ گذشته کاهش سریعی داشته است؟
محدودیتهای آلایندگی برای خودروها و پیشرفتهای فناورانهٔ خودروسازان، خودروهای بریتانیاییها را نسبت به سیسال قبل، بسیار کم آلایندهتر کردهاند. در سال ۱۹۹۲، نخستین استانداردهای «یورو» برای وسایل نقلیه اجرایی شد. هدف از طراحی این استانداردها کاهش انتشار آلایندههای محلی هوا، ازجمله اکسیدهای نیتروژن بود و در کلیهٔ کشورهای اتحادیهٔ اروپا، به علاوهٔ نروژ، ایسلند و لیختناشتاین اعمال شدند. تمامی وسایل نقلیهٔ دستاول فروختهشده در این کشورها، باید کمتر از این عدد انتشار قرار میگرفتند و این استانداردها باگذشت زمان سختگیرانهتر شدند. «یورو ۱» در ۱۹۹۲ به اجرا درآمد و در حال حاضر استانداردهای یورو ۶ اجرا میشوند. به بیان دیگر، خودروهایی که در شبکهٔ جادهای بریتانیا هستند، به طور پیوسته در طول زمان پاکتر شدهاند.
خودروسازان برای رعایت این مقررات، ناچار به ابداع فناوریهایی بودهاند که بتوانند انتشار اکسیدهای نیتروژن و دیگر آلایندهها از اگزوز خودروها را کاهش دهند. این فناوریها شامل مبدلهای کاتالیزوری، فیلترهای ذرات معلق، سیستم بازگردانی گاز و تلههای اکسید نیتروژن بوده است (سیستم بازگردانی گاز، دمای احتراق را کاهش میدهد تا اکسیدهای نیتروژن کمتری از اگزوز تولید شود و تلههای اکسید نیتروژن، اکسیدهای نیتروژن را به گازهای نیتروژنی کمضررتر تبدیل میکنند). این اقدامات در کاهش آلودگی بسیاری از شهرها بهشدت موفقیتآمیز بودهاند.
شکل 3 نشان میدهد که از سال ۱۹۹۸ در بریتانیا بهازای هر یک کیلومترِ پیمودهشده با خودروهای دیزلی و بنزینی چه میزان از اکسیدهای نیتروژن تولید شده است. خودروهای دیزلی هنوز در مقایسه با مدلهای مشابه بنزینی برای آلودگی محلی هوا مضرتر هستند. ولی انتشار ناشی از هر یک از دو نوع سوخت، کمتر از ۱۵٪ میزان انتشارشان در سالهای پایانی دههٔ ۱۹۹۰ است.
شکل 3. اندازهگیریشده بر حسب گرم (اکسیدهای نیتروژن) در هر کیلومتر راندهشدن، بر مبنای سال مدل خودروها
توجه: دادهها مبتنی بر اندازهگیریهای سنجش از دور و ضرایب انتشارِ مدلسازیشده هستند و بر مبنای خوداظهاری سازندگان درخصوص میزان انتشار به دست نیامدهاند.
منبع داده:
Wilson et al. (2023). The impact on passenger car emissions associated with the promotion and demise of diesel fuel
بر اساس دادههای مربوط به میزان آلایندههای نیتروژنی منتشرشده از بخش حملونقل، کشورهای با درآمد کم تا متوسط هنوز خیلی از این وضعیت عقبتر هستند. برخی از آنها، از جمله چین، آفریقای جنوبی و برزیل، نقطهٔ اوج میزان انتشار اکسیدهای نیتروژن را گذراندهاند. در بعضی کشورهای با درآمد کم یا متوسط، مانند هند، بنگلادش و رواندا، میزان رشد انتشار این آلاینده در حال کاهش است. این مشابه همان الگویی است که در بخش اول مقاله در مورد SO2 مشاهده شد.
شکل 4. اکسیدهای نیتروژن (NOx) گازهایی هستند که بهطور عمده در فرایند سوزاندن سوختهای فسیلی شکل میگیرند. قرارگرفتن در معرض اکسیدهای نیتروژن میتواند بر سلامت دستگاه تنفسی اثرات منفی بگذارد. علاوهبراین، گازهای NOx میتوانند منجر به تشکیل یکی دیگر از آلایندههای هوا، یعنی ازن، شوند.
منبع داده: Hoesly et al. (2024) - Community Emissions Data System (CEDS)
کشورهای کمدرآمدتر باید بتوانند بدون تکرار مسیر گذشته، در سطوح پایینتری به اوج انتشار برسند و زودتر هم وارد مسیر کاهش شوند. بسیاری از آنها مقررات مشابه استانداردهای «یورو» را پذیرفتهاند و مدتی است که استفاده از فناوریهایی مانند مبدلهای کاتالیزوری و تلههای اکسید نیتروژن تثبیت شده است. این فناوریها نه فقط در اروپا یا آمریکای شمالی، بلکه در اکثر بازارها به جریان اصلی برای تولیدکنندگان تبدیل شدهاند.
حملونقل برقی نوآوری عظیم دیگری است که بسیاری از کشورها را به این توانمندی میرساند که بدون انتشار اکسیدهای نیتروژن حملونقل جادهای را گسترش دهند. وسایل نقلیهٔ برقی هیچ نوع انتشاری از لولهٔ اگزوز ندارند و این اکسیدهای نیتروژن را کاملاً حذف میکند. آنها در دورهای بهواسطهٔ هزینهٔ بالایشان کالایی تجملی به چشم میآمدند؛ ولی قیمت باطریها بهسرعت پایین آمده است. در نتیجه در حال حاضر بسیاری از خودروهای برقی تقریباً به همان اندازهٔ خودروهای بنزینی قیمت داشته و کارکردشان کمهزینهتر است. این یعنی آنها بهزودی مقرونبهصرفهترین انتخاب مصرفکنندگان در بازارهای درحالتوسعه خواهند بود.
موتورسیکلتهای برقی که در بسیاری از کشورهای با درآمد کم و متوسط پذیرفته میشوند، اثر بزرگی بر آلودگی شهری دارند. پایتخت روآندا، کیگالی، ثبت موتورسیکلتهای بنزینی جدید را متوقف کرده و بهاینترتیب، حرکت بهسوی برقی شدن همهٔ موتورسیکلتها را شتاب داده است.
همکاری بینالمللی و انتقال آموختهها میتواند جانهای بسیاری را در برابر آلودگی هوا حفظ کند
برجستهکردن نمونههای موفق، برای روشنکردن این نکته است که کاهش آلودگی هوا قابلدستیابی است و راهکارهای مشخصی برای آن وجود دارد. همینطور قرار است ما را به این شناخت برساند که کدام فناوریها و تصمیمهای سیاستی را میتوان در جای دیگری تکرار کرد و کدام قابلتکرار نیست. شناخت امکانات موجود ما را بلندپروازتر خواهد کرد.
کشورهای با درآمد کم یا متوسط این فرصت را دارند که نسبت به بریتانیا یا ایالات متحده مسیر توسعهٔ بسیار پاکتری داشته باشند. آنها میتوانند تنها با کسری از اثرات زیستمحیطی، مصرف انرژی را افزایش و استانداردهای زندگی را بهبود دهند. اما با نادیدهگرفتن نوآوریهایی که منجر به تغییر شدهاند، قادر به چنین کاری نیستند و نخواهند بود.
نشانههای حرکت به سمت مسیرهای پاکتر همین حالا هم قابلمشاهده است. کافی است سرانهٔ فعلی انتشار دیاکسید گوگرد در هند و چین را با روند بریتانیا در چند قرن اخیر مقایسه کنیم. این مقادیر در شکل 5 نمایش داده شدهاند. بیشترین مقدار انتشار در چین حدوداً یکپنجم بریتانیا بوده است. در هند نیز هرچند روند انتشار هنوز صعودی است، اما همچنان تنها کسری از سطحی است که بریتانیا درگذشته تجربه کرده بود. هندیها با عملکردن به مفیدترین آموختههای کسانی که پیش از آنها حرکت کردهاند، مطمئناً میتوانند در سطوح بسیار پایینتری به اوج میزان انتشار خود برسند.
شکل 5. دیاکسید گوگرد (SO2) یکی از آلایندههای اصلی هوا است که در اثر سوزاندن سوختهای حاوی گوگرد، مانند زغالسنگ، تولید میشود. SO2 یکی از ترکیبهای شیمیایی اصلی در تشکیل باران اسیدی است.
منبع داده: Hoesly et al. (2024) - Community Emissions Data System (CEDS)