SUPERVISOR
Amirhossein Khoshgoftarmanesh,Norolah Mirghafari,Seyed Hamid Matinkhah
امیرحسین خوش گفتارمنش (استاد مشاور) نوراله میرغفاری (استاد راهنما) سید حمید متین خواه (استاد راهنما)
STUDENT
Zeinab Rafiee
زینب رفیعی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
TITLE
Effect of Urban Air Pollution on Sycamore (Platanus orientalis): A Case Study in Isfahan City
Increasing need for energy with economic growth and industrialization has led to increased air pollution. In addition to the health impact on residents of the city, air pollution also affects the trees. One of the most important trees which is widely planted in Isfahan is sycamore ( Platanus orientalis L. ). In the present study, various air pollution stress indicators on sycamore were measured. It was done in different bases including cell biochemistry, leaf morphology and crown condition. Then their relation to different pollutant concentrations such as ozone, nitrous oxide, nitrogen dioxide, sulfur dioxide, carbon dioxide and particulates was investigated. There is four permanent air quality monitoring stations in Isfahan . To achieve the goal, three sycamore similar trees with almost the same conditions near the stations were selected for leaf sampling and crown imaging. In addition, AOT 40 index for protecting forests was calculated. The mean concentration of aformentioned pollutant was 37.77, 72.24, 36.21, 21.68, 6.20 and 168.07 ?g/m 3 , respectively. The total sulfur concentration in the leaves showed a negative correlation with NO 2 . There was not any significant correlation between total sulfur concentration in leaves and SO 2 . Tow-way ANOVA results showed significant changes in total sulfur concentration in leaves during different times and SO 2 levels. In all seasons except fall, the total sulfur concentration in sycamore leaves was higher in SO 2 polluted area. Sulfate ion concentration in leaves increased from spring to fall. In other words, the inorganic sulfur was accumulated in the leaves of sycamore. In spring, sulfate ion concentration showed a negative correlation with nitrous oxide (NO). Pigments and their ratios showed little correlation with the concentrations of air pollutants, but generally carotenoids responded better to air pollution than chlorophylls. Chlorophyll a and chlorophyll b showed negative correlation with NO in autumn. In spring, total leaf carotenoids showed negative significant correlation with ozone and it showed positive significant correlation with NO. It was also negatively correlated with NO. Chlorophyll a to chlorophyll b ratio showed negative significant correlation with NO in spring and the entire year. Specific leaf area showed a strong relation with ozone, nitrogen dioxide, nitrous oxide, and carbon monoxide so it was a good indicator of air pollution stress and damage to sycamore. The average leaf size showed positive significant correlation with NO2 in spring. It also showed positive correlation with NO in summer and showed positive correlation with AOT40 and NO in whole year but it showed negative correlation with CO in spring. Air pollutants affected the average leaf size by inducing premature leaf scenesense and consequently new leaf flush. Branch density varied at different stations. During a long time, air pollution has changed crown form to a dense and small canopy. The leaf to branch ratio showed positive significant correlation with NO 2 and negative significant correlation with CO in all seasons. Yellowing of sycamore leaves in Isfahan starts in early summer. Average crown color showed negative significant correlation with NO and PM 10 (p 0.01) and positive significant correlation with O 3 (p .05) in fall. AOT 40 index showed better relation with plant parameters than ozone. So our results confirm the use of this index to show the ozone damage to plants. Key words : Air pollution, sycamore, leaf biochemistry, leaf morphology, crown condition, crown color, Isfahan
افزایش نیاز به انرژی به همراه رشد اقتصادی و صنعتی شدن باعث افزایش آلودگی هوا شده است. این آلاینده ها علاوه بر تأثیر بر سلامت ساکنان شهر، درختان را نیز تحت تأثیر قرار می دهند. یکی از درختان مهم در فضای سبز شهر اصفهان که به طور گسترده در این شهر کاشته شده است درخت چنار ( Platanus orientalis L . ) است. در این پژوهش، شاخص های مختلف نشان دهندة تنش آلودگی هوا در چنار در مقیاس های مختلف شامل بیوشیمی سلول، ریخت شناسی برگ و وضعیت تاج اندازه گیری شد و ارتباط آن ها با غلظت آلاینده های هوا شامل ازن، اکسیدهای نیتروژن، ذرات معلق، دی اکسیدگوگرد، مونواکسیدکربن و ذرات معلق مورد بررسی قرار گرفت. برای این کار، تعداد سه درخت چنار با شرایط یکسان در محدودة اطراف هر کدام از چهار ایستگاه پایش دائم کیفیت هوای شهر اصفهان (مجموعا 12 درخت) برای نمونه برداری از برگ و عکسبرداری از تاج انتخاب شد. علاوه بر آن، شاخص AOT 40 برای محافظت از جنگل ها محاسبه شد. میانگین غلظت آلاینده هادر هوای شهر اصفهان به ترتیب 37.77، 72.24، 36.21، 21.68، 6.20 و 168.07 ?g/m 3 بود. غلظت گوگرد کل در برگ با NO 2 همبستگی معنی دار منفی (05/0 P ) نشان داد. هیچکدام از ضرایب همبستگی بین دی اکسید گوگرد و غلظت گوگرد کل در برگ معنی دار نشد. نتایج تجزیه واریانس فاکتوریل دوطرفه نشان دهندة تغییرات معنی دار در غلظت گوگرد کل در برگ در زمان های مختلف و سطوح آلودگی دی اکسیدگوگرد بود. غلظت گوگرد کل در برگ چنار در همه فصول به جز پاییز در مناطق با آلودگی بالای SO 2 بیشتر بود. غلظت یون سولفات در برگ از بهار به پاییز روند افزایشی داشته است و در واقع گوگرد غیرآلی در برگ چنار تجمع یافته بود. غلظت سولفات در بهار با نیتروزاکسید (NO) همبستگی معنی دار منفی نشان داد. رنگدانه ها و نسبت های بین آن ها با غلظت آلاینده ها در هوای شهر اصفهان ارتباط کمی نشان دادند. اما به طور کلی، کاروتنوئیدها بهتر از کلروفیل ها به آلودگی هوا پاسخ داد. کلروفیل آ و کلروفیل ب در پاییز با NO همبستگی معنی دار منفی نشان داد. غلظت کل کاروتنوئیدهای برگ در بهار با ازن همبستگی معنی دار منفی و با NO همبستگی معنی دار مثبت و در کل سال با NO همبستگی معنی دار منفی نشان داد. نسبت کلروفیل آ به کلروفیل ب در بهار و کل سال با O همبستگی معنی دار منفی نشان داد. سطح ویژة برگ با غلظت آلایند های ازن، دی اکسید نیترژن، نیتروزاکسید و مونواکسیدکربن ارتباط زیادی نشان داد و شاخص مناسبی از تنش آلودگی هوا و آسیب به چنار بود. متوسط اندازة برگ درخت در بهار با دی اکسیدنیتروژن، در تابستان با نیتروزاکسید و در کل سال با AOT 40 و نیتروزاکسید همبستگی معنی دار مثبت و در بهار با مونواکسیدکربن همبستگی معنی دار منفی نشان داد. آلاینده های هوا با القای فرایند خزان زود رس و در پی آن رویش برگ های جدید، متوسط اندازه برگ درخت را تحت تأثیر قرار داده اند. در بهار، سطح ویژه برگ با ازن و دی اکسید نیتروژن همبستگی معنی دار مثبت (05/0P ) و با مونواکسیدکربن همبستگی معنی دار منفی (01/0P ) نشان داده و AOT 40 در پاییز با سطح ویژه برگ همبستگی معنی دار منفی (05/0P ) نشان داد. تراکم شاخه ها در ایستگاه های مختلف متفاوت بود. آلودگی هوا در مدت زمانی طولانی فرم تاج درخت چنار را تغییر داده و موجب ایجاد تاج های کوچک و متراکم در مناطق آلوده شد. نسبت برگ به شاخه با NO 2 همستگی مثبت و با CO همبستگی منفی در همة فصول نشان داد. زرد شدن برگ درخت چنار در اصفهان بسیار زودهنگام و در تابستان آغاز می شود. متوسط رنگ تاج درخت در پاییز با آلاینده های NO و PM 10 همبستگی معنی دار منفی در سطح 1% و با O 3 همبستگی مثبت در سطح 5% نشان داد. شاخص AOT 40 بهتر از ازن با پارامترهای گیاهی ارتباط نشان داد و نتایج این مطالعه استفاده از شاخص AOT 40 برای نشان دادن آسیب حاصل از ازن را تأیید می کند. کلیدواژه: آلودگی هوا، چنار، بیوشیمی برگ، ریخت شناسی برگ، وضعیت تاج، رنگ تاج، اصفهان