Assessment of Air Quality Along Pedestrian Walkways at King Fahd University of Petroleum and Minerals: An Exposure-Aware Approach to Campus Walkability. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Master_Thesis_Mahmoud_Adel_Final (1).pdf Restricted to Repository staff only until 8 June 2027. Download (7MB)

Arabic Abstract

ملخص الرسالة تُشكّل الجامعات في المناطق الحارة الجافة تحديًا فريدًا لصحة المشاة، إذ يسير أفراد مجتمعاتها يوميًا في بيئات تتأثر بحركة المرور، وقربها من المصانع البتروكيميائية، وارتفاع درجات الحرارة، والغبار الطبيعي، ومع ذلك، نادرًا ما تُقاس جودة الهواء على طول ممرات المشاة، فضلًا عن معالجتها من خلال التصميم. تُجري هذه الدراسة بحثًا حول جودة الهواء الخارجي على طول مسارات المشاة في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن (KFUPM) في الظهران، المملكة العربية السعودية، باستخدام منهجية بحثية مُتكاملة تعتمد على ثلاثة مصادر بيانات مُتكاملة. يُمثّل المصدر الأول حملة رصد ميدانية استمرت (من 28 يناير إلى 25 مارس 2026) لقياس الجسيمات الدقيقة PM2.5 وPM10 وثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة والرطوبة النسبية في ثلاث مناطق مشي مُختلفة شكليًا: ممر حديقة مُغطاة بالنباتات، وممر مُجاور لمواقف السيارات، وممر أكاديمي مُحاط بمبنى، وذلك خلال فترتي الصباح والمساء. ثانيًا، استبيان مُنظّم لآراء المجتمع (عدد المشاركين = ١١٦) باستخدام تصميم الاستجابة للمحفزات، حيث عُرضت على المشاركين نتائج الرصد قبل سؤالهم عن تفضيلاتهم بشأن التدخلات. ثالثًا، تحليل منهجي لمحتوى الدراسات المُحكّمة حول تخفيف تلوث الهواء على مستوى المشاة. كانت نتائج الرصد لافتة للنظر. فباستخدام معيار منظمة الصحة العالمية لتركيز الجسيمات الدقيقة (PM2.5) على مدار ٢٤ ساعة، والبالغ ١٥ ميكروغرام/م³، كمعيار مرجعي لحماية الصحة، تجاوزت متوسطات المناطق والفترات هذا الحد في ٤٢٥١٪ من جميع أيام الرصد، وصُنّفت ٤٠ يومًا من أصل ٥٧ يومًا (٧٠.٢٪) كأيام ساخنة، حيث تجاوزت فيها مجموعة واحدة على الأقل من مجموعات المناطق والفترات المعيار. ولأن القياسات جُمعت خلال فترات مُحددة من الصباح والمساء بدلًا من جمعها بشكل مستمر على مدار ٢٤ ساعة، فإن هذه المقارنات تُشير إلى الأهمية الصحية للتركيزات المرصودة، وليست تقييمات رسمية للامتثال على مدار ٢٤ ساعة. برز شكل الممرات كعامل حاسم في تحديد مستوى التعرض: فقد حافظ الممر المفتوح ذو الغطاء النباتي على تركيزات مستقرة من الجسيمات الدقيقة (PM2.5) طوال اليوم، بينما سجلت الممرات المجاورة لمواقف السيارات والمحاطة بالمباني تركيزات أعلى بنسبة 2024% خلال المساء، وهي الساعات التي يكثر فيها مرور 71% من رواد الحرم الجامعي. ولم تُفسر درجة الحرارة والرطوبة معًا أكثر من 10% من التباين اليومي في تركيز الجسيمات الدقيقة (PM2.5)، مما يشير إلى أن مصادر الانبعاثات والنقل الإقليمي، وليس الطقس المحلي، هي العوامل الرئيسية التي تُشكل أنماط التعرض الملحوظة. وكشف استطلاع رأي المجتمع عن مفارقة في الإدراك: فقد قيّم 72.1% من المشاركين جودة هواء الحرم الجامعي بأنها جيدة عمومًا، ومع ذلك، أفاد 51.7% منهم بملاحظة غبار أو عوادم أو روائح كريهة في الهواء أثناء سيرهم اليومي. وكان الوعي الأساسي بظروف جودة الهواء الفعلية منخفضًا (مؤشر الجودة النسبية = 0.494، وهو أقل من عتبة 0.50). بعد الاطلاع على نتائج الرصد، أفاد 59% من المشاركين بأنهم سيغيرون مسار مشيهم، بينما سيختار 50% منهم مسارًا أطول ولكنه أنظف. وقد أسفرت تفضيلات المجتمع للتخفيف من الآثار البيئية عن تسلسل هرمي واضح: حيث احتلت التدخلات التصميمية المرتبة الأولى (المناطق العازلة النباتية: 4.47/5؛ الممرات المغطاة: 4.03/5؛ إعادة تصميم المسار: 4.03/5)، متجاوزةً بشكل ملحوظ التدخلات السياسية (3.223.33/5). وبدمج جميع مصادر الأدلة الثلاثة، تُطوّر هذه الأطروحة إطارًا ثلاثيًا متقاطعًا يُصنّف عشر استراتيجيات مُرشّحة للتخفيف من الآثار البيئية في ثلاث مستويات تنفيذية بناءً على درجة التقاطع بين البيانات التجريبية، وتأييد المجتمع، وأدلة الفعالية المنشورة. وتُشكّل التدخلات التصميمية من المستوى الأول المناطق العازلة النباتية ذات القدرة المُثبتة في الدراسات على خفض الآثار البيئية بنسبة 1760%، والممرات المغطاة التي توفر فصلًا رأسيًا مع خفض التعرض بنسبة 2780%، وإعادة تصميم مسار المشاة عبر المساحات الخضراء الداخلية التوصيات ذات الأولوية القصوى. يوفر هذا الإطار خارطة طريق عملية لمخططي حرم جامعة الملك فهد للبترول والمعادن ومنهجية قابلة للتكرار لتخطيط سهولة المشي مع مراعاة التعرض في حرم الجامعات في جميع أنحاء منطقة مجلس التعاون الخليجي.

English Abstract

Abstract: University campuses in hot-arid regions present a distinctive challenge for pedestrian health: their communities walk daily through environments shaped by vehicular traffic, petrochemical proximity, extreme heat, and natural dust yet the air quality along their walkways has rarely been measured, let alone addressed through design. This study investigates outdoor air quality along pedestrian routes at King Fahd University of Petroleum and Minerals (KFUPM) in Dhahran, Saudi Arabia, using a mixed-methods design that draws on three complementary evidence streams. The first stream is a field monitoring campaign (January 28March 25, 2026) measuring PM2.5, PM10, CO₂, temperature, and relative humidity across three morphologically distinct walking zones a vegetated garden corridor, a parking-adjacent commuting corridor, and a building-enclosed academic corridor during morning and Night periods. The second is a structured community perception survey (n = 116) employing a stimulus-response design in which respondents were shown the monitoring results before being asked about their intervention preferences. The third is a systematic content analysis of peer reviewed studies on pedestrian level air pollution mitigation. The monitoring results were striking. Using the World Health Organization 24-hour PM2.5 guideline of 15 µg/m³ as a health protective reference benchmark, zone period means surpassed this threshold on 4251% of all monitored days, and 40 of the 57 days (70.2%) qualified as hotspot days on which at least one zone period combination exceeded the benchmark. Because measurements were collected during selected morning and Night windows rather than continuously over 24 hours, these comparisons indicate the health significance of observed concentrations rather than formal 24-hour compliance assessments. Walkway morphology emerged as an apparent determinant of exposure: the open, vegetated corridor maintained stable PM2.5 concentrations throughout the day, whereas the parking-adjacent and building-enclosed corridors recorded 20–24% higher concentrations during the Night the very hours when 71% of campus pedestrians walk. Temperature and humidity together explained no more than 10% of daily PM2.5 variation, suggesting that emission sources and regional transport, rather than local weather, are the predominant factors shaping the exposure patterns observed. The community survey revealed a perception paradox: 72.1% of respondents rated campus air quality as generally good, yet 51.7% reported noticing unpleasant air dust, exhaust, or odours during their daily walks. Baseline awareness of actual air quality conditions was low (Relative Quality Index = 0.494, below the 0.50 threshold). After encountering the monitoring findings, 34.5% of respondents said they would change when they walk, and 31.9% would choose a longer but cleaner route. The community’s mitigation preferences produced a clear hierarchy: design interventions ranked highest (vegetation buffers: 4.47/5; covered walkways: 4.03/5; route redesign: 3.94/5), significantly exceeding policy interventions (3.333.22/5). Synthesizing all three evidence streams, the thesis develops a three-stream intersection framework that organizes ten candidate mitigation strategies into three implementation tiers based on the degree of intersection among empirical data, community endorsement, and published effectiveness evidence. The Tier 1 design interventions vegetation buffers with literature validated reduction potential of 1760%, covered walkways providing vertical separation with 2780% exposure reduction, and pedestrian route redesign through interior green spaces constitute the highest priority recommendations. The framework provides an actionable roadmap for KFUPM campus planners and a replicable methodology for exposure aware walkability planning on university campuses across the Gulf Cooperation Council region.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Architectural
Department:	College of Design and Built Environment > Architecture and City Design
Thesis Advisor:	Mohammad Sharif Zami,
Thesis Committee Members:	Mohammad Hassanain, Omar Almahdy,
Depositing User:	MAHMOUD ADEL
Date Deposited:	08 Jun 2026 11:28
Last Modified:	08 Jun 2026 11:28
URI:	https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/144532