Пригородные леса не успевают очищать воздух от городских выбросов

Пригородные леса способны поглотить не более 4% токсичных веществ от общих выбросов, которые поступают в атмосферу городов.

К такому выводу пришли сотрудники кафедры физической географии мира и геоэкологии географического факультета МГУ. Они разработали методику дистанционной оценки очистки воздуха лесными массивами и применили её для более чем 130 городов Европейской части России с численностью населения свыше 100 тыс. человек.

Данные работы географы МГУ выполнили совместно с «Центром охраны дикой природы» в рамках проекта TEEB (The Economics of Ecosystems and Biodiversity – Экономика экосистем и биоразнообразия). Летом 2020 г. учёные подвели итоги исследования, сделав выводы о способности пригородных лесов России очищать воздушный бассейн.

Известно, что леса не только производят кислород и поглощают углекислый газ, но ещё и очищают атмосферу, поглощая газообразные загрязняющие вещества устьицами листьев. Наиболее распространённые в мире и России способы расчёта этого поглощённого объёма основаны на полевых работах. Определяется количество осевшей пыли на листовой поверхности и концентрация элементов загрязняющих газообразных веществ в тканях листа определённых видов деревьев. Затем эти данные интерполируются на весь зелёный массив. Подобные методы, однако, осуществимы только на локальном уровне, например, в пределах одного города. На сегодняшний день в России отсутствует общая база данных о поглотительной способности древесных видов в разных климатических условиях. Поэтому учёные воспользовались осреднёнными показателями, рассчитанными для городов Канады и США, соответствующих по типам лесонасаждений российским: темнохвойные, светлохвойные, широколиственные, смешанные и мелколиственные.

— Говоря о пригородных лесах, важно понимать, какая территория под этим подразумевается, — рассказывает руководитель научной работы, доцент кафедры физической географии мира и геоэкологии географического факультета МГУ Оксана Климанова. – Мы исходили из логики, что, с одной стороны, чем больше у города выбросы от стационарных источников, тем в большей площади пригородного леса он нуждается. А с другой, мы ограничивали размер буфера метеорологическими условиями территории – чем они менее благоприятны, тем меньше потенциал рассеивания загрязняющих веществ. Соответственно, тем меньше и сам буфер.

Несмотря на то, что во многих крупных городах выбросы от автомобильного транспорта значительно выше, чем от стационарных источников, исследование проводилось именно для последнего типа выбросов. К сожалению, официальные открытые статистические данные предоставляют информацию о выбросах конкретных компонентов только для стационарных источников. Имеющиеся данные об общих автомобильных выбросах не позволяют провести подобное исследование для них.

Для городов со сравнительно низкими выбросами – менее 9 тыс. тонн за год, была взята 3-километровая область вокруг города. При выбросах от 9 до 30 тыс. тонн. – 5 км; от 30 до 100 тыс. тонн – 10 км; и наконец для городов с более высокими выбросами – 15 км. Также были приняты во внимание метеорологические условия, в частности параметры ветрового режима, высота слоя перемешивания, продолжительность туманов, штилей и т.д. Совокупность данных характеристик определяет потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА). Для территорий с наиболее высоким ПЗА буферы были уменьшены, а с наиболее низким – увеличены.

Чтобы определить, насколько эффективно пригородные леса очищают воздух, географы оценили соотношение поглощённого объёма загрязняющих веществ лесами внутри выделенных буферов и необходимого. Под необходимым подразумевается общее количество атмосферных выбросов от стационарных источников города, которое необходимо растениям поглотить для полной очистки воздушного бассейна. Оценка проводилась для пыли и трёх основных газообразных загрязнителей в городах: оксида серы (SO2), оксидов азота (NOx) и монооксида углерода (CO).

Поглощённый объём зависит, во-первых, от состава лесных массивов (например, светлохвойные и широколиственные леса поглощают наибольший объём токсичных веществ, тогда как темнохвойные – наименьший), а во-вторых, от степени залесённости самих буферов. Известно, что округи крупных городов часто в значительной степени обезлесены. То же касается городов степной и тундровой зон, где лесонасаждений по естественным причинам меньше, чем в лесных зонах. Таким образом, лидерами по поглощённому объёму загрязнителей оказались города Пермского края (2703 т/год), Вологодской (1885 т/год) и Архангельской (1592 т/год) областей. Наименьшие результаты показали Астраханская и Волгоградская области, республика Калмыкия и Ненецкий автономный округ.

В то же время, у многих городов с наиболее высокими результатами по объёмам поглощения токсичных веществ и крайне большие объёмы выбросов. Например, города Вологодской области поставляют в атмосферу более 300 000 т выбросов в год. Поэтому, даже несмотря на большие площади эффективных лесов, древесная растительность не способна очистить воздушный бассейн от столь огромного объёма загрязняющих веществ. Доля поглощения пригородными лесами загрязнителей от необходимого объёма здесь составляет лишь 0,6%. В Архангельской области выбросы значительно меньше, однако даже так доля очистки воздуха лесами составляет только 2%.

Таким образом, результаты показали, что в абсолютном большинстве городов сохранившиеся пригородные леса способны поглотить не более 4% токсичных веществ от общих выбросов.

— Конечно, такие показатели говорят вовсе не о «бесполезности» пригородных лесов, а об огромных выбросах в атмосферу, превышающих природную способность к их нейтрализации, и о недостаточной залесённости пригородных территорий даже лесной зоны со сравнительно малыми объёмами выбросов, — комментирует Оксана Климанова.

Лидерами по доле поглощения среди исследованных городов стали Псковская (15%), Калужская (22%), Воронежская (12%) области. Причём их необходимый объём поглощения (4-8 тыс. т/год) схож с объёмами городов многих других субъектов лесной зоны, например, Ивановской, Орловской, Ульяновской областей, где менее 1-2%. Подобный результат можно объяснить низкой долей залесённости пригородных территорий.

Учёные обнаружили даже пример с превышением поглотительной способности необходимого объёма в Кабардино-Балкарской республике, где имеющиеся леса способны поглотить на 2% больше загрязняющих веществ, чем выбрасывается стационарными источниками.

Чистый воздух является одним из индикаторов комфортной городской среды. Контроль и регулирование техногенных выбросов в атмосферу вместе с эффективными «зелёными» мерами по их очистки способны повысить качество жизни в городе и здоровье его населения.