مقاله تحلیلی:‌ تأثیرات زیست‌ محیطی راه‌ ها و جاده‌ ها

 پژوهشگران MIT دریافته اند که در طول عمر بهره‌برداری از یک روسازی انتشار کربن قابل توجهی صورت می‌گیرد که به عواملی همچون اقلیم محلی و الگوهای ترافیکی وابسته است.

پژوهشگران مرکز پایداری بتن در MIT، مطالعه‌ای بر روی عوامل مؤثر بر ردپای کربن روکش جاده‌ها انجام دادند.

اگرچه نزدیک به ۲۱ میلیون مایل از جاده های آسفالت شده در سرتاسر دنیا منفعل به نظر می رسند، اما باید گفت مجموعه-ای از اثرات زیست‌محیطی را به همراه دارند.

در این مطالعه تمام مراحل عمر یک جاده با استفاده از تکنیکی به نام ارزیابی چرخه عمر روسازها بررسی شد. این بررسی نشان داد که تأثیر زیست‌محیطی یک راه با ساخت‌وساز پایان نمی یابد. در حقیقت، انتشار کربن قابل توجهی در طول عمر بهره‌برداری از راه وجود دارد.

عوامل متعددی ازجمله تأثیر کیفیت روسازی بر بهره وری سوخت، روشنایی و توانایی آن در جذب دی اکسیدکربن از طریق کربناته کردن بر ردپای کربن تأثیرگذار هستند. علاوه بر آن، این عوامل می تواند به مواردی همچون اقلیم و میزان ترافیک بستگی دارند. این عوامل می تواند محاسبه اثرات فاز بهره‌برداری را دشوار سازد.

اگرچه فاز بهره‌برداری می تواند اثرات محیطی قابل‌ملاحظه‌ای داشته باشد اما تصمیماتی که قبل از ساخت روسازی گرفته می-شود می تواند بر میزان آن تأثیر داشته باشد.

جِرِمی گِرگوری، مدیر اجرایی CSHub، توضیح می دهد: «واضح است که طراحی و نگهداری از روسازی به‌طور غیرمستقیم بر محیط تأثیر می گذارد.» برخی از اثرات شامل تأثیر روسازی بر اقلیم از طریق بازتابندگی، جذب دی اکسید کربن در طول زمان، مصالح روسازی و نیز نحوه اثرگذاری آن‌ها بر مصرف سوخت وسایل نقلیه که بر روی آن‌ها حرکت می کنند، می‌شود.

اثر دوم که اندرکنش روسازی- وسیله نقلیه (PVI) نامیده می شود، سبب مصرف اضافی سوخت می شود و یکی از بزرگ ترین دلایل انتشار کربن در فاز بهره‌برداری محسوب می‌شود.

همان‌طور که از نامش پیداست، PVI به اندرکنش بین تایرهای وسیله نقلیه و جاده ای که روی آن در حال حرکت است، اشاره می کند. این یک پدیده چندوجهی است.

اولین و مهم ترین جنبهPVI ، ناهمواری است که به بی نظمی های سطح روسازی اشاره دارد. علاوه بر تحت تأثیر قرار دادن راحتی سرنشینان وسایل نقلیه، ناهمواری‌ها می توانند تأثیر قابل‌توجهی بر مصرف سوخت داشته باشند.

گِرگوری توضیح می دهد: «هر چه روسازی ناهموارتر باشد، اتلاف انرژی بیشتری در سیستم جاذب ضربه یک وسیله نقلیه اتفاق می‌افتد و وسیله نقلیه باید سوخت بیشتری برای غلبه بر این اتلاف انرژی اضافی مصرف کند. ما به این مسئله مصرف اضافی سوخت می گوییم.»

علاوه بر ناهمواری، جنبه دیگر PVI تغییر شکل است. گِرگوری خاطر نشان می کند: «تغییر شکل معمولاً ناشی از وسایل نقلیه خیلی سنگین و عمدتاً کامیون ها است. وزن یک کامیون سبب کاهش ضخامت روسازی می شود، گویی وسیله نقلیه همواره از یک تپه کم شیب بالا می رود؛ مانند ناهمواری، تغییر شکل نیز باعث مصرف اضافی سوخت می شود.»

تا زمانی که مصرف سوخت تنها چند درصد افزایش داشته باشد، راننده متوجه آن نخواهد شد؛ اما با تردد هزاران وسیله نقلیه در یک روز، این چند افزایش قابل‌ملاحظه خواهد شد. در مورد کالیفرنیا، مصرف اضافی سوخت در بزرگراه ها در طول پنج سال، به بیش از ۱ میلیارد گالن رسید.

در حالی که ناهمواری و تغییر شکل در فاز بهره‌برداری نقش قابل‌توجهی بر اثرات زیست‌محیطی ایفا می کنند، عامل دیگر شرایط روسازی است.

گِرگوری می گوید: «زمانی که به ارزیابی چرخه عمر روسازی ها نگاه می کنیم، متوجه می شویم که نتایج بسیار وابسته به شرایط حاکم بر روسازی هستند. این شرایط شامل اقلیم منطقه‌ای که روسازی در آن وجود دارد، نوع طراحی روسازی و همچنین برنامه تعمیر و نگهداری هستند. ترکیب همه این عوامل تأثیر زیست‌محیطی یک روسازی را تعیین می کند.»

محققان نه سناریوی مختلف را برای مطالعه اثرات این شرایط خاص انتخاب کردند. آن‌ها روسازی ها را در چهار ایالت آمریکا با اقلیم متفاوت - میسوری، آریزونا، کلرادو و فلوریدا تحلیل کردند. در هر منطقه آن‌ها جاده هایی با میزان ترافیک متفاوت را بررسی کردند.

پس از مطالعه داده ها آن‌ها دریافتند که ترافیک مهم ترین عامل مؤثر بر اثرات زیست‌محیطی روسازی بوده است.

گِرگوری توضیح می دهد: «مشخص است که در مورد روسازی هایی با بار ترافیکی بسیار بالا، بخش عمده اثرات زیست‌محیطی مرتبط با فاز بهره‌برداری و مصرف اضافی سوخت وسایل نقلیه است.»

به‌عنوان‌مثال، بزرگراه های بین ایالتی که بیش ترین ترافیک را دارند، دارای بالاترین اثرات در فاز بهره‌برداری بودند - یعنی ۷۸ درصد از کل اثرات چرخه عمر.

گِرگوری گزارش می دهد: از سوی دیگر، برای روسازی هایی با تعداد بسیار کمترِ وسایل نقلیه، عمده اثرات زیست‌محیطی مربوط به مصالح و ساخت‌وساز است. در این نوع از جاده های کم ترافیک، مانند بزرگراه های ایالتی و روستایی، به ترتیب اثرات فاز بهره‌برداری کمتر از ۳۸ درصد و ۳۷ درصد است.

علاوه بر ترافیک، طراحی و نگهداری روسازی نیز بر اثرات زیست‌محیطی آن تأثیر می گذارد.

به‌عنوان‌مثال، به علت ترافیک زیاد خودروهای سواری در بزرگراه های بین ایالتی، ناهمواری روسازی منبع اصلی مصرف اضافی سوخت است. اگر فرآیند نگه‌داری به‌طور مرتب انجام نشود، ممکن است ناهمواری روسازی افزایش یابد و منجر به مصرف بیش‌ازحد سوخت شود.

اگر ترافیک کامیون‌ها در بزرگراه های روستایی و ایالتی بالاتر از بزرگراه های بین ایالتی باشد، تغییر شکل این روسازی ها ممکن است تأثیر بیشتری بر مصرف اضافی سوخت نسبت به ناهمواری داشته باشد. برای کاهش اثرات تغییر شکل، روسازی باید به‌اندازه کافی محکم طراحی شود تا بتواند در برابر وزن یک کامیون مقاومت کند.

اقلیم نیز بر روی اثرات زیست‌محیطی فاز بهره‌برداری از روسازی تأثیر می گذارد. در اقلیم سردتر، برخی روسازی ها به خاطر آسیب ناشی از یخ‌زدگی ممکن است به‌سرعت خراب شوند و به همین دلیل ناهمواری‌های بیشتری وجود خواهد داشت. این امر سبب افزایش مصرف اضافی سوخت خودروها در هوای سرد می شود.

در اقلیم گرم تر، روسازی های ساخته شده با مواد نفتی به‌راحتی تغییر شکل می دهند که باعث افزایش حساسیت آن‌ها در برابر تغییر شکل می شود. در این حالت کامیون ها مصرف اضافی سوخت بیشتری خواهند داشت.

منبع

 نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

 اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.