Деревья в городе для улучшения качества воздуха: не все делают это одинаково. Исследование, раскрывающее наиболее подходящие виды

В Пекине деревья составляли едва ли 10% общего потока летучих органических соединений (VOC), зафиксированного над городом. Затем исследователи посмотрели, насколько эти молекулы способны реагировать во взаимодействии с воздухом: растительность вносила в реактивность, вовлечённую в образование озона, более половины. Эмиссии малы по количеству, но по химической активности они весьма бойки. А в самые жаркие дни их вклад возрастал ещё.

Это результат исследования, опубликованного в журнале Science Advances международной группы под руководством Университета Джинань, которая прямо измерила выбросы растительности в центре Пекина и затем сопоставила их с данными других городов. Вывод требует большего внимания, чем простой вывод «некоторые деревья загрязняют воздух»: вид, выбранный для городского озеленения, может влиять на образование тропосферного озона, особенно когда температуры поднимаются.

Проблема называется изопрен, и с жарой она усиливается

С мая по июль 2021 года группа установила систему мониторинга на платформе высотой 102 метра над Beijing Meteorological Tower, дополняя её измерениями, проводимыми в лаборатории у основания башни. Цель состояла в том, чтобы наблюдать за «химическим дыханием» города в реальных условиях, избегая полагаться только на модели, которыми обычно оценивают выбросы растительности.

Соединение, которое выделилось сильнее всего, — изопрен, один из основных биогенных VOC, продуцируемых растениями. Само по себе говорить об «вредных выбросах деревьев» было бы неточно. Суть процесса проявляется на следующем этапе: озон на уровне почвы формируется в результате фотохимических реакций, вовлекающих летучие органические соединения, оксиды азота и солнечный свет. Жара ускоряет и эмиссии изопрена у многих видов растений. Так образуется особенно эффективная комбинация именно в самые жаркие и солнечные летние дни.

Речь идёт об озоне, который мы дышим близко к земле, то есть это совершенно не то же самое, что озоновый слой, защищающий нас от ультрафиолета. Всемирная организация здравоохранения считает его одним из главных загрязнителей воздуха: повышенные концентрации могут раздражать дыхательные пути, усугублять астму и снижать лёгочную функцию.

В Пекине эффект особенно заметен, потому что примерно 35% городских деревьев относятся к видам, способным выделять изопрен. Среди перечисленных учёными видов встречаются ивы и тополя, широко применяемые в городе ещё и потому, что они быстро растут и хорошо переносят урбанизацию. Отличные качества для города, который хочет быстро обрести тень; с точки зрения химии атмосферы вносятся и мелкие оговорки.

Два города, одинаково зелёные, могут иметь очень разную эмиссию

И вот здесь исследование становится интересным и за пределами Китая. Сопоставляя данные по эмиссии, учёты лесов и покрытие растительностью в более чем двадцати городах, учёные выявили различия в уровне изопрена более чем в десять раз. Объём зелени сам по себе объяснял эти различия не слишком хорошо. Гораздо более точным оказывался показатель доли деревьев, принадлежащих к видам с высокой эмиссией.

Иными словами, два города с похожей степенью озеленённости могут вести себя по-разному в отношении озона. Прогнозы моделей показывают, что нагрузки, сопоставимые или превосходящие те, что зафиксированы в Пекине, могут касаться ряда городов Азии и Океании, где стратегии городского озеленения часто включают виды с высокой эмиссией VOC. Это моделируемые оценки, а не прямые измерения в каждом городе.

Для Европы картина, как её описывают авторы, отличается от китайской. Томас Карл, атмосферный физик Университета Инсбрука и соавтор исследования, отмечает существенно меньшую долю видов, сильно выделяющих изопрен, в европейских городах. Различные коренные виды выделяют больше монотерпенов, которые также вовлечены в химию озона, но обычно выделяются в меньших количествах. Это исключает довольно удобное обобщение: «хорошие деревья» слева и «плохие деревья» справа не существует. Важны виды, климат, объём эмиссий и микс загрязнителей, уже присутствующий в воздухе.

Ни одно исследование не призывает валить деревья

Сами авторы прямо заявляют об этом. Результаты не призывают снижать зелёность города или вырубать зрелые деревья. Тень, охлаждение, поглощение некоторых загрязнителей, управление ливневыми водами и местообитания остаются огромными преимуществами, особенно по мере того как города становятся теплее. Предложение же более практично: включить потенциал эмиссии BVOC в критерии, которые применяются при выборе новых растений или замене старых деревьев.

В Пекине, согласно моделям исследования, постепенная замена видов с высокой эмиссией на менее эмитирующие в всего лишь 10% городской древесной популяции могла бы снизить выбросы изопрена как минимум на 29%. Под «постепенной» understood в контексте обычных обновлений насаждений, без подготовки лома и вырубки ради решения проблемы химии атмосферы.

Остаётся и аспект, над которым деревья мало влияют: оксиды азота. Трафик и прочие процессы сгорания продолжают supply необходимые для образования озона ингредиенты, и авторы подчёркивают, что снижение NOx остаётся ключом. Выбор видов растительности может способствовать этим политикам, особенно во время жарких волн; вряд ли он может их заменить.

Так исследование сдвигает на несколько сантиметров вопрос, который города задают постоянно. Сколько деревьев сажать? Конечно. Но какие именно деревья — вот вопрос, который становится не менее важным. В Пекине достаточно было измерить, что выходит из кроны, чтобы понять: даже городская лесонабережная обладает своей химией. И её полезно знать ещё до того, как заказать ещё тысячи саженцев.