Environmental Impacts of Pistachio Production Using Life Cycle Assessment (Case Study: Rafsanjan City)
Subject Areas :Maryam Rajaei 1 , Mohammad Reza Elmi 2 , Mahin Malekian 3
1 - Yazd University
2 - Yazd University
3 - Yazd University
Keywords: Environmental Impacts Life Cycle Assessment Acidity Rafsanjan Pistachio,
Abstract :
Life Cycle Assessment Approach 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 resources consumed 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 questionnaires and interviews with local farmers. The collected data were analyzed using Ecoinvent®3.0 database and Simapro8.0.4.30 software. System boundary, field and work unit were considered 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 pistachio data showed that emissions from fertilizers had the highest role in source reduction, global warming, toxicity to humans, toxicity to marine aquifers and chemical photosynthesis. Emissions from fuel consumption had the greatest effect on the depletion of the ozone layer.
1- 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.
2- 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.
3- مجلس شورای اسلامی ـ (1388) ـ پایگاه اطلاع رسانی مرکز پژوهش های شورای اسلامی ، گزارش مرکز پژوهش ها درباره چگونگی اصلاح الگوی مصرف کود ، سم ، بذر و نهال در بخش کشاورزی ایران www.Majles.ir .
4- (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
5- (Rebitzer G,EKvall, T., Baumann, H., 2005. Life cycle assessment: expectations, drawbacks and perspectives. J. Clean. Prod. 1 (3-4), 131-137.)
6- (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.)
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.)
8- Ekvall, t., 2002. Cleaner production tools: LCA and beyond. Journal of Cleaner Production. 10(5), 403-406.
9- Russell, A., Ekvall, T., Baumann, H., 2005. Life cycle assessment e introduction and overview. J. Clean. Prod. 13(13-14), 1207-1210.
10- 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.
11- 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.
12- 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.
13- میرحاجی، ح ـ خجسته پور ،م.ح ـ مهدوی شهری ،س.م ـ(1391)ـ ارزیابی اثرات زیست محیطی تولید چغندر (Beta Valgaris.L) با روش ارزیابی چرخه حیات (مطالعه موردی : مزارع استان خراسان جنوبی) . نشریه بوم شناسی کشاورزی ـ جلد4 ـ شماره 2، ص120-112.
14- Isermann, K. (1990): Ammoniac Emissionen der Land wirtschaft, ihrer Stickstoffbilanz- und hinreichende L6sungsansfitza zur Minderung-Bundes for schungsanstalt liir landwir tschaft(FAL), Braunschweig, Germany.
بررسی اثرات زيست محيطي توليد پسته با روش ارزيابي چرخه حيات (مطالعه موردي: شهرستان رفسنجان)
Environmental Impacts of Pistachio Production Using Life Cycle Assessment (Case Study: Rafsanjan City)
Abstract
Life Cycle Assessment Approach 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 resources consumed 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 questionnaires and interviews with local farmers. The collected data were analyzed using Ecoinvent®3.0 database and Simapro8.0.4.30 software. System boundary, field and work unit were considered 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 pistachio data showed that emissions from fertilizers had the highest role in source reduction, global warming, toxicity to humans, toxicity to marine aquifers and chemical photosynthesis. Emissions from fuel consumption had the greatest effect on the depletion of the ozone layer. Keywords: Environmental Impacts, Life Cycle Assessment, Acidity, Rafsanjan, Pistachio
|
در چند دهه ی اخیر با افزایش جمعیت، تولید محصولات کشاورزی افزایش چشم گیری یافته است. از آنجا كه اهميت حفاظت از محيط زيست در جوامع امروزي امري بديهي است، بنابراين اقدام و اجراي هرگونه برنامه نياز به دانش كافي و شناخت لازم از محيط زيست دارد. يكي از راههاي حفظ منابع طبيعي و دست يافتن به توسعه پايدار بويژه كشاورزي پايدار، ارزيابي زيست محيطي فرايند توليد محصولات كشاورزي ميباشد. روش ارزيابي چرخه حيات رویکردی مورد قبول براي ارزيابي اثرات زيست محيطي سراسر چرخه حيات يك محصول میباشد كه بر اساس دو مؤلفه ميزان مصرف منابع و انتشار آلايندهها به محيط زيست محاسبه مي شود. 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 جمع آوری شد. داده های جمع آوری شده با استفاده از پایگاه داده ایEcoinvent®3.0 و نرم افزار 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 می شود. تجزیه و تحلیل داده های پسته نشان داد که انتشارات ناشی از کودها در طبقات کاهش منبع، گرم شدن جهانی، سمیت برای انسان، سمیت برای آبزیان دریایی و فتواکسیداسیون شیمیایی بیشترین نقش را داشت. انتشارات ناشی از مصرف سوخت ها بیشترین اثر را در تخریب لایه ازون داشتند.
واژگان كليدي: : اثرات زیستمحیطی، ارزیابی چرخه حیات، اسیدیته، رفسنجان، پسته
1- 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(1) .افزایش در عملکرد محصولات کشاورزی به لطف پیشرفت های فنی، کارهای اصلاحی ونیز تا حد زیادی با افزایش شدید در استفاده از ورودی های کمکی مانند کودهای معدنی و آفتکشها به دست آمد. این تغییرات در فعالیت های کشاورزی منجر به مشکلات متعدد محیطزیستی مانند مصرف بالای منابع انرژی غیرقابل‌تجدید، از بین رفتن تنوع زیستی، آلودگی محیط های آبی توسط مواد مغذی نیتروژن و فسفر و نیز آفتکشها شد(2).
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(3).
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(4).
ارزیابی چرخه حیات روشی برای تعیین تمام تاثیرات محیطی مرتبط با یک محصول،فرآیند یا خدمات و تمام آلاینده¬های منتشر شده ومواد زائد رها شده به طبیعت است(5).
ارزیابی چرخه حیات ابتدا در اروپا و امریکا دراواخر دهه 1960 به طورعمده در ارتباط با اثرات ظروف نوشابه پیشنهاد گردید(6).
پس از آن کاربردهای عملی عمده به وسیله صنایع شیمیایی باهدف 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 پذیرفت(7).
امروزه ارزیابی چرخه حیات به یک ابزار کمی موثر و متداول برای اندازهگیری اثرات محیطزیستی تکامل یافته است(8)(9).
به منظور ارزيابي آثار زيست محيطي روشهاي مختلفي وجود دارد. که این روشها در آغاز، تأثير مصرف نهادههاي بكار گرفته شده در بومنظام را به صورت اختصاصي در رابطه با يكي از پيامدهاي آن به طور 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.
فتا1 و آورامیدس2 (2008)، ارزیابی مصرف منابع و انتشار گازهای آلاینده ناشی از تولید روغن زیتون در کیپروس3 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 غیر ارگانیک 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 (10).. هوکازونو4 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(11).. بوستو5 و بلنجینی6(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 انتشارCO2 2.9کیلوگرم eq ، مصرف انرژی اولیه 17.8 مگاژول و استفاده از آب 4.9 مترمکعب به ازای تولید هر کیلوگرم محصول بود. سناریوهای بهبود کشاورزی جایگزین شامل کشاورزی ارگانیک و کشت دیم و بهبود فرایندهای فراوری است(12).
در ايران نتايج منتشر شده زيادي در خصوص اجرايLCA در مورد محصولات كشاورزي وجود ندارد. 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(13).
با توجه به اینکه در کشور ما بحث مهم مدیریت زیستمحیطی تولید محصولات کشاورزی مورد غفلت واقع‌شده است، در این مطالعه سعی شده که مناسب بودن روش ارزیابی چرخه‌ی حیات برای ارزیابی اثرات زیستمحیطی محصولات کشاورزی (در اینجا محصول پسته) بررسی شود؛ بنابراین در این مطالعه اثرات زیستمحیطی شامل گرمایش جهانی ، اسیدیته ، پرغذایی شدن و تخلیه منابع ناشی از تولید پسته در شهرستان رفسنجان، با روش ارزیابی چرخه‌ی حیات بررسی شده است.
2- مواد و روش كار
از نظر جغرافیایی محدوده مورد مطالعه در شهرستان رفسنجان با طول جغرافیایی ״55׳59°59 شرقی و عرض جغرافیایی ״30׳24°29شمالی قرار داشته و دارای 1518 متر ارتفاع از سطح دریا میباشد. 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. رفسنجان به دلیل مجاورت با کویر از جمله مناطق نیمه‌خشک و کم‌باران به شمار می‌رود.
شکل 3-3: موقعیت منطقه و باغهای مطالعه شده
از آنجایی که ارزیابی چرخه حیات رهیافتی پیچیده و دقیق است و با توجه به اینکه تحقیق حاضر، می بایستی در یک بازه زمانی مشخص به سرانجام برسد، تصمیم گرفته شد که مرزهای سیستم به نحوی تعیین شود که داده های موجود در ایران و زمان اجازه انجام تحقیق را بدهد. این مطالعه فرایند مصرف توسط مصرف‌کننده و دفع پسماند (چرا که هنوز در ایران فرایند مصرف و دفع پسماند حاصل از آن به فرایندی نظام مند تبدیل نشده است) و همچنین نوع ابزارآلات و ابنیه به کار رفته در سیستم های تولید را لحاظ ننموده است، اما با استفاده از مرور منابع و همچنین جمع‌آوری اطلاعات از بخش های مرتبط، اطلاعات مربوط به نهاده‌های لازم برای تولید پسته، حامل های انرژی مصرف شده، حمل و نقل و تولید پسته لحاظ گردیده است. در این مطالعه مرز سیستم تولید پسته از «گهواره تا دروازه مزرعه » تعیین شد. واحد کارکردی در این مطالعه، تولید یک تن پسته تعیین شد. مرز سیستم تا مرحله تولید کشاورزی در نظر گرفته شد. مرحله کشاورزی شامل روش‌های کشاورزی است که توسط کشاورز به کار برده میشود مانند آبیاری و روش‌های آن، کنترل علف‌های هرز، هرس، مدیریت استفاده از کودها و آفتکشها.
داده های لازم برای این مطالعه به دو دسته داده‌های اولیه و ثانویه تقسیم می‌شوند. داده‌های اولیه شامل میزان کودها و آفت‌کش‌های مصرف شده، میزان برداشت میوه پسته، مصرف آب و الکتریسیته برای آبیاری، مصرف سوخت برای تراکتور و سایر ماشین‌آلات و... میباشد. این دادهها از طریق مشاهده، پرسشنامه جمع آوری شد. پرسشنامه ها از طریق مصاحبه حضوری با کشاورزان تکمیل گردید. داده های اقلیمی و خاکی نیز از «مرکز تحقیقات پسته» واقع در شهرستان رفسنجان جمع‌آوری شد. داده‌های ثانویه شامل منابع داده های مختلف است؛ مقالات بین‌المللی که برای برآورد دادههایی که جمع‌آوری آن‌ها از مزارع امکان‌پذیر نمی‌باشد (مانند انتشار نیتروژن و آفتکشها و برخی ترکیبات از مزارع) و پایگاه های داده بین‌المللی که در محاسبه مصرف مواد و انرژی برای تولید نهاده¬ها استفاده میشود (مانند آفتکشها و کود ها). برای صورت‌برداری داده های مربوط به تولید کودها و آفت کش ها از داده های EcoInvent®2.0 در نرم‌افزارSimaPro7.2 استفاده شد. کودهای شیمیایی استعمال شده شامل اوره، سوپرفسفات تریپل و پتاسیم سولفات بودند.
برای برآورد انتشارات مستقیم از باغ پسته (شامل انتشار ترکیبات نیتروژنه، فسفر و آفتکشها) از روش های موجود در مقالات بین المللی استفاده شد. انتشارات نیتروژن و فسفر، ناشی از مصرف کودهاست. در مطالعات LCA در کشاورزی، انتشارات مستقیم نیتروژن معمولاً در مرحله تولید کشاورزی اتفاق می افتد. انتشارات نیتروژن شامل انتشار آمونیاک (NH3) از طریق تصعید، انتشار نیتروز اکسید (N2O) و آبشویی نیترات است. اغلب برآورد انتشار واقعی و دقیق نیتروژن به محیط آب و هوا مشکل است چون به نوع خاک، شرایط اقلیمی و عملیات مدیریتی کشاورزی وابستگی زیادی دارد. اندازهگیری این انتشارات نیازمند صرف وقت و هزینه زیادی است که در هر مورد نیز تغییرپذیری زیادی نشان می‌دهد(14). در این مطالعه مانند اغلب مطالعات ارزیابی چرخه حیات کشاورزی، برای تخمین انتشارات ترکیبات نیتروژن (NH3، N2O، NO3) ناشی از استعمال کودها، از روش پیشنهادی برنتراپ7و همکاران (2000) و EPA (1995) استفاده شد. انتشار فسفر، ناشی از کودهای فسفره است که در اثر فرسایش و رواناب به آب‌های سطحی وارد میشود. روش استعمال کود در اغلب باغات پسته موردمطالعه به‌صورت چال کود است، در این روش چاله ای در کنار درخت به عمق 7/0 تا 1 متر حفر میشود و کود شیمیایی و دامی به صورت مخلوط درون چاله دفن میشود. در روش چال کود تلفات کود به حداقل می رسد. بنابراین باتوجه به عدم تحرک فسفات در خاک و نیز دفن کردن کود در عمق چاله، میزان تلفات فسفات از طریق رواناب و فرسایش صفر در نظر گرفته شد. مصرف سوخت دیزل در موتور تراکتور و سایر ماشین‌آلات مربوطه، منجر به آزاد شدن برخی ترکیبات مضر به هوا میشود. فاکتورهای انتشار برای مصرف سوخت دیزل توسط IPCC (1996) و ساهله8 و پوتینگ9 (2013) ارائه شده است. برای برآورد انتشار آفتکشها به هوا از روش پیشنهادی وان در برگ10 و همکاران (1999) استفاده شد. اسپری کردن و تصعید پس از آن، دلایل اصلی انتشار آفتکشها هستند.
در مرحله بعد به ارزیابی اثر و طبقات اثر پرداخته شد تا بتوان مشخص ساخت که کدام طبقات اثر لحاظ شوند و نیز برای ارزیابی تأثیر از چه روشی استفاده شود. در این مطالعه، همه ده طبقه اثر موجود در روش مطرح شده است. این ده طبقه اثر شامل تهی سازی منابع غیر زنده ، پتانسیل اسیدی شدن ، پتانسیل مردابی شدن ، پتانسیل گرمایش جهانی ، پتانسیل کاهش لایه اوزون ، پتانسیل سمیت برای انسان ، پتانسیل سمیت برای آبزیان آب‌های شیرین ، پتانسیل سمیت برای آبزیان آب‌های دریایی ، پتانسیل سمیت برای اکوسیستم های خشکی ، پتانسیل تشکیل اکسیدفتوشیمیایی به‌منظور تعیین اثرات لحاظ گردید. در این مطالعه برای ارزیابی اثر چرخه حیات از نرم‌افزار SimaPro 7.2 استفاده شد.
شکل 2-2- مراحل اجرای ارزیابی چرخه حیات (ISO, 2006)
3- يافته‌ها
در این بخش ابتدا به مرحله صورت‌برداری سامانه تولیدی پسته در شهرستان رفسنجان پرداخته شد و سپس نتایج به‌دست‌آمده از نرم‌افزار سیماپرو در طبقات اثر گرمایش جهانی، کاهش لایه اوزون، مردابی شدن، سمیت برای انسان، سمیت برای اکوسیستم‌های خشکی، کاهش منابع غیرزنده، سمیت برای آب‌های شیرین، پتانسیل تشکیل اکسید فتوشیمیایی ارائه گردید. در سیستم کشت تولیدی پسته در شهرستان رفسنجان از انواع کودهای شیمیایی، به‌ویژه کود اوره، کودهای فسفات دار و کودهای پتاسیم دار استفاده میشود. همچنین از کود حیوانی نیز استفاده میشود. از حشره‌کش‌هایی همچون دیازنون و لوفوکس در مرحله داشت استفاده میشود. برای مقابله با علف های هرز از رنداپ و پاراکوات بهره گرفته میشود. برای آبیاری از نیروی الکتریسیته برای پمپاژ آب استفاده میشود. از ماشین‌آلات برای مقابله برای علف هرز و سم پاشی درختان استفاده میشود. در جدول 4-1 صورت‌برداری چرخه حیات برای به ازای یک‌تن پسته تولیدی آورده شده است.
جدول 3-1- صورت‌برداری چرخه حیات به ازای یک‌تن پسته
ورودی | واحد | ||||
آبیاری |
| مترمکعب | 10454 | ||
کودها | اوره | کیلوگرم | 185 | ||
تریپل فسفات | کیلوگرم | 450 | |||
سولفات پتاسیم سولفات آمونیوم | کیلوگرم کیلوگرم | 270 180 | |||
کود دامی |
| تن | 5/27 | ||
آفتکشها حشره کش ها علف کش ها قارچ کش ها |
|
کیلوگرم کیلوگرم کیلوگرم |
5/5 5/4 5/4 | ||
سوخت مصرفی (گازوئیل) |
| لیتر | 820 | ||
الکتریسیته |
| کیلووات | 6700 | ||
انتشارات | نیترات | کیلوگرم | 1/17 | ||
فسفات | کیلوگرم | --- | |||
NH3 | کیلوگرم | 2/25 | |||
CO2 | کیلوگرم | 2355 | |||
CO | کیلوگرم | 3/25 | |||
N2O | کیلوگرم | 5/2 | |||
NOx | کیلوگرم | 5/5 | |||
N2 | کیلوگرم | 5/3 | |||
بعد از جمع آوری اطلاعات لازم از مزرعه و محاسبه انتشارات از روش های معتبر جهانی برنتراپ و همکاران (2000) و نیمک11 و همکاران (2007) سپس داده ها به نرم‌افزار SimaPro 8.0.430 وارد و نتایج تحقیق به شرح زیر به دست آمد.
شکل 3-1- ارزیابی اثرات محیطزیستی کشت پسته
در این تحقیق دادهها با روش CML 2 baseline 2000/ world 1995 تحلیل شد. نتایج عددی در جدول 4-2 به شرح زیر است.
جدول 3-2- مقدار اثرات محیطزیستی تولید یک‌تن تولید پسته
طبقه اثر | واحد | مقدار |
کاهش منابع غیرزنده | کیلوگرم | 42/52 |
اسیدی شدن | کیلوگرم SO2 | 36/76 |
گرمایش جهانی | کیلوگرم CO2 | 5/2380 |
کاهش لایه ازن | کیلوگرم CFC | 00092/0 |
سمیت برای انسان | کیلوگرم 1.4DB | 5/1123 |
سمیت آبزیان آب شیرین | کیلوگرم 1.4DB | 951 |
سمیت آبزیان دریایی | کیلوگرم 1.4DB | 3/208551 |
سمیت برای خاکزیان | کیلوگرم 1.4DB | 68/26 |
اکسیداسیون فتوشیمیایی | کیلوگرم C2H4 | 27/1 |
مردابی شدن | کیلوگرم PO4- | 2/18 |
3-1- کاهش منابع غیرزنده
کاهش منابع غیرزنده مربوط به استفاده از منابع غیرزنده مانند سوخت‌های فسیلی یا مواد معدنی است که دسترسی نسل های آینده به این منابع کاهش می‌دهد. مقدار این طبقه اثر برای تولید یک تن پسته معادل 42/52 کیلوگرم sb میباشد. تجزیه‌وتحلیل نتایج نشان داد که کودها بیشترین اثر و بعد آن الکتریسیته و گازوییل در کاهش منابع غیرزنده نقش داشتند. مقدار اثر هر یک از ورودیها بر تخلیه منابع زنده در شکل 4-2 آورده شده است.
شکل 3- 2- مقدار اثر هر یک از ورودی ها بر طبقه اثر تخلیه منابع زنده
3-2- اسیدی شدن
این طبقه اثر تأثیر مواد اسیدزا آزادشده به اکوسیستم ها را نشان می‌دهد. به ازای تولید هر تن پسته تولیدی 36/76 کیلوگرم SO2 به محیط زیست منتشر میشود که دارای اثرات اسیدی شدن است. مهم‌ترین بخش هایی که روی اسیدی شدن تأثیر دارند می توان به انتشارات مستقیم از مزرعه، کودها و الکتریسیته اشاره کرد. عوامل مؤثر در اسیدی شدن در شکل 4-3 آورده شده است.
شکل 3-3- مقدار اثر هر یک از ورودی¬ها بر طبقه اثر اسیدی شدن
3-3- مردابی شدن
مردابی شدن یا اتروفیکاسیون برای یک تن پسته تولیدی در شرایط رفسنجان معادل 2/18 کیلوگرم PO4-به محیط وارد میشود. در تولید پسته انتشارات مستقیم از مزرعه و بعد آن کودها بیشترین اثر را روی مردابی شدن را در سامانه تولیدی داشتند. در شکل 4-4سهم هرکدام از ورودی ها بر مردابی شدن آورده شده است. خدا رضایی و همکاران (1394) مردابی شدن را برای منطقه طارم 25/8 کیلوگرم PO4-به ازای ی‌تن زیتون تولیدی محاسبه کردند. تلفات از ترکیبات دارای نیتروژن و فسفر که در مزرعه استفاده می‌شوند منشأ اصلی مردابی شدن هستند.
شکل 3-4- مقدار اثر هر یک از ورودیها بر طبقه اثر مردابی شدن
3-4- پتانسیل گرمایش جهانی
گرمایش جهانی یکی از مهم‌ترین مسائل حال حاضر در جهان محسوب میشود. در تحقیق حاضر به ازای هر تن پسته تولیدی در شرایط رفسنجان 5/2380 کیلوگرم دی‌اکسید کربن به محیط آزاد میشود. در این طبقه اثر کودها و بعد از الکتریسیته بیشترین تأثیر را داشتند. مقدار اثر هر یک از ورودی ها بر این طبقه اثر در شکل 4-5 آورده شده است.
شکل 3-5- مقدار اثر هر یک از ورودی ها بر طبقه اثر گرم شدن جهانی
3-5- تخریب لایه اوزون
این طبقه اثر تأثیر مواد انتشاریافته در از بین بردن لایه اوزون را کمی می‌کند. مقدار عددی تخریب لایه اوزون معادل 00092/0 کیلوگرم CFC-11 به ازای هر تن تولیدی پسته است. سوخت مصرفی دیزل و کود شیمیایی در تخریب لایه اوزون بیشترین سهم را داشتند. سهم عوامل مؤثر در تخریب لایه اوزون در شکل 4-6 زیر آورده شده است.
شکل 3-6- مقدار اثر هر یک از ورودی ها بر طبقه اثر تخریب لایه اوزون
3-6- سمیت
در نرم‌افزار سیماپرو روش CML2baseline2000V2.05 و نرمال‌سازی world 1995 4 نوع سمیت بررسی میشود؛ که شامل سمیت برای انسان، سمیت برای خاکزیان، سمیت برای آب‌های شیرین و سمیت برای آبزیان دریایی میباشد. سمیت بیشتر ناشی از انتشار آفتکشها و استفاده از کودها است
3-6-1- سمیت برای انسان
در مطالعه حاضر در طبقه اثر سمیت برای انسان برای کشت پسته 5/1123 کیلوگرم 1,4-DB است. کودها، الکتریسیته و آفتکشها بیشترین اثر را بر سمیت برای انسان به همراه داشت. سهم هر کدام از ورودیها در طبقه اثر سمیت برای انسان در شکل 4- 7 آورده شده است.
شکل 3-7- مقدار اثر هر یک از ورودی ها بر طبقه اثر سمیت برای انسان
3-6-2- سمیت برای آبزیان آب شیرین
مقدار عددی محاسبه‌شده برای این طبقه اثر در این تحقیق به ازای تولید یک تن پسته 951 کیلوگرم 1,4-DB به دست آمد. انتشارات مستقیم از مزرعه، کودها و الکتریسیته بیشترین تأثیر را بر سمیت برای آبزیان به همراه داشت.
شکل 3-8- مقدار اثر هر یک از ورودی ها بر طبقه اثر سمیت برای آبزیان آب شیرین
3-6-3- سمیت برای آبزیان دریایی
در شرایط رفسنجان برای تولید یک تن پسته مقدار سمیت برای آبزیان معادل 208551 کیلوگرم 1,4-DB به دست آمد. کودهای شیمیایی بیشترین تأثیر را داشتند بعدازآن آفتکشها بودند.
شکل 3-9- مقدار اثر هر یک از ورودی ها بر طبقه اثر سمیت برای آبزیان دریایی
3-6-4- سمیت برای خاکزیان
سمیت برای خاکزیان به ازای یک تن پسته تولیدی معادل 68/26 کیلوگرم 1,4-DB به دست آمد. بیشترین تأثیر را بر روی این طبقه اثر مربوط به انتشارات مستقیم از تولید و بعد از آن کودها و الکتریسیته است.
شکل 3-10- مقدار اثر هر یک از ورودی ها بر طبقه اثر سمیت برای خاکزیان
3-7- پتانسیل اکسیداسیون فتوشیمیایی
آخرین طبقه موردبررسی پس از تجزیه‌وتحلیل داده ها پتانسیل اکسیداسیون فتوشیمیایی است که مقدار آن معادل 27/1 کیلوگرم C2H4 به ازای یک تن پسته تولیدی به دست آمد. در این طبقه اثر کودها به‌خصوص کود فسفات و بعد از آن انتشارات مستقیم از تولید بیشترین تأثیر را داشتند.
شکل 3-11- مقدار اثر هر یک از ورودی ها بر طبقه اثر اکسیداسیون فتوشیمیایی
4- بحث و نتيجه گيري
ارزیابی اثرات محیط زیستی تولید پسته در رفسنجان نشان دادکه استفاده از دیزل و الکتریسیته به‌عنوان منبع انرژی منجر به انتشار CO2، NOx، SOx و فلزات سنگین به محیط میشود. در تحقیق حاضر کارایی پایین آبیاری به وضوح قابل مشاهده است. برای پمپاژ این آب از نیروی الکتریسیته استفاده می شود که این خود بر طبقه اثرات کاهش منابع و گرمایش جهانی اثرات قابل مشاهده ای دارد. با اجرایی شدن سیستم قطره ای کردن باغ ها مصرف آب کاهش و در نتیجه نیروی برق کمتری استفاده می شود. در طبقه اثر کاهش منابع بیشترین اثرات مربوط به کودها و الکتریسیته بود. با تقسیط کوددهی میتوان از میزان مصرف کودها کاست و در نتیجه اثرات ناشی از از آن ها کاهش یابد.
تجزیه و تحلیل داده های تولید پسته نشان داد که انتشارات ناشی از کودها در طبقات کاهش منابع، گرم شدن جهانی، سمیت برای انسان، سمیت برای آبزیان دریایی و فتواکسیدان شیمیایی بیشترین نقش را داشت. در مراحل تولید پسته از ماشین آلات برای سم پاشی و مبارزه با علف های هرز استفاده می شود انتشارات ناشی از سوختن گازوییل باعث آزاد شدن CO2، NOx و SOx میشود. انتشارات ناشی از مصرف سوخت ها بیشترین اثر را در تخریب لایه اوزون دارد. استفاده از ماشین الات جدیدتر و با تکنولوژی بالاتر باعث میشود که سوخت کمتری مصرف و در نتیجه میزان انتشارات ناشی از مصرف کاهش می یابد.
اوره و سایر کودهای نیتروژنه باعث انتشار گازهای N2O، NOx و NH3 به هوا و NO3 به آب های زیرزمینی میشود. با مصرف تقسیطی کودها به‌ویژه کود اوره میتوان از آبشویی و انتشار گازهای آن‌ها کاست.
آفت کش های مورد استفاده باعث تشدید اثرات بر طبقه اثرهای سمیت شد. با توجه به نتیجه تحقیق مبنی بر اثرات بر تخلیه منابع پیشنهاد می شود با استفاده از کودهای بیولوژیک و کمپوست و همچنین تقسیط کوددهی تأثیر کودها را بر این طبقه اثر کاهش داد. در طبقه اثر اسیدی شدن تولید پسته بیشترین سهم اثر مربوط به انتشارات مستقیم از باغ و بعد از آن کود شیمیایی به‌خصوص فسفر بیشترین اثر را داشت. در طبقه اثر گرم شدن جهانی کود شیمیایی و الکتریسیته بیشترین اثر را داشتند. در طبقه اثر مردابی شدن، تولید مستقیم از باغ و کودها به خصوص کود فسفاته بیشترین سهم را داشتند. در طبقه اثر تخریب لایه اوزون بیشترین اثر مربوط به مصرف دیزل و بعد از آن کودها بود. در طبقه اثر سمیت برای انسان، کودها بیشترین اثر و بعد از آن آفت کش ها بیشترین تأثیر را داشتند. در طبقه اثر سمیت برای آبزیان آب شیرین تولید مستقیم از باغ بیشترین اثر را داشت. در طبقه اثر سمیت برای خاکزیان تولید مستقیم بیشترین اثر و بعد از آن کودها و افت کش ها بیشترین اثر را داشتند. کودهای فسفاته بیشترین اثر را در طبقه اثر اکسیداسیون شیمیایی داشت. با توجه به آنچه گفته شد و هدف اصلی نظام های تولید پایداری آن ها است باید در راستای پایداری نظام تولیدی حرکت کرد شکل پایین نمایی کلی از چهارچوب ارزیابی برای پایداری می باشد.
با توجه به نتایج به دست آمده از بخش یافته های تحقیق پیشنهادها بر دو نوع استراتژیهای ساختاری و استراتژی های آگاه سازی ارائه میشود.
• استراتژیهای ساختاری
تعمیر ماشین‌آلات قدیمی یا استفاده از ماشین‌آلات جدید برای افزایش راندمان مصرف نهادهها؛ توسعه سیستم‌های آبیاری قطره‌ای؛ استفاده از ارقام اصلاح‌شده جدید مناسب منطقه؛
• استراتژیهای آگاه‌سازی
آموزش روش های تلفیقی مبارزه با آفات و بیماری های مهم؛ آموزش کشاورزان به‌منظور ارتقا سواد محیطزیستی؛ کاهش مصرف کودهای شیمیایی و جایگزین کردن آن‌ها با کود دامی و بیولوژیک؛ تقسیط کودهای نیتروژنه و استفاده از کودهای ریزمغذی موردنیاز پسته؛ تشکیل دفتر چرخه حیات برای ایجاد پایگاه داده ملی LCI محصولات کشاورزی؛ حمایت سازمان‌های دولتی از پروژه‌هایی که ارزیابی اثرات محیطزیستی محصولات کشاورزی را انجام می‌دهند.
5- مراجع
1- 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.
2- 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.
3- مجلس شورای اسلامی ـ (1388) ـ پایگاه اطلاع رسانی مرکز پژوهش های شورای اسلامی ، گزارش مرکز پژوهش ها درباره چگونگی اصلاح الگوی مصرف کود ، سم ، بذر و نهال در بخش کشاورزی ایران www.Majles.ir .
4- (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
5- (Rebitzer G,EKvall, T., Baumann, H., 2005. Life cycle assessment: expectations, drawbacks and perspectives. J. Clean. Prod. 1 (3-4), 131-137.)
6- (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.)
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.)
8- Ekvall, t., 2002. Cleaner production tools: LCA and beyond. Journal of Cleaner Production. 10(5), 403-406.
9- Russell, A., Ekvall, T., Baumann, H., 2005. Life cycle assessment e introduction and overview. J. Clean. Prod. 13(13-14), 1207-1210.
10- 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.
11- 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.
12- 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.
13- میرحاجی، ح ـ خجسته پور ،م.ح ـ مهدوی شهری ،س.م ـ(1391)ـ ارزیابی اثرات زیست محیطی تولید چغندر (Beta Valgaris.L) با روش ارزیابی چرخه حیات (مطالعه موردی : مزارع استان خراسان جنوبی) . نشریه بوم شناسی کشاورزی ـ جلد4 ـ شماره 2، ص120-112.
14- Isermann, K. (1990): Ammoniac Emissionen der Land wirtschaft, ihrer Stickstoffbilanz- und hinreichende L6sungsansfitza zur Minderung-Bundes for schungsanstalt liir landwir tschaft(FAL), Braunschweig, Germany.
[1] Fatta
[2] Avraamides
[3] Cyprus
[4] Hokazono
[5] Busto
[6] Blengini
[7] Brentrup
[8] Sahle
[9] Potting
[10] Van den Berg
[11] Nemeck
