Nature: ивы и тополя усиливают образование приземного озона в городах

Ивы и тополя могут заметно усиливать загрязнение воздуха приземным озоном в жаркую погоду. Исследование в Пекине показало, что выделяемые деревьями летучие вещества активнее участвуют в образовании этого газа, чем значительная часть выбросов транспорта и промышленности. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances, сообщает Nature.

Ученые проанализировали пробы воздуха и данные городских станций наблюдения, собранные с мая по июль 2021 года. Исследователи измеряли концентрацию летучих органических соединений и сопоставляли ее с уровнем озона. Для оценки химических реакций они также применили атмосферную модель.

Основным растительным соединением, влиявшим на образование озона, оказался изопрен. Его выделяют многие деревья, включая распространенные в Пекине ивы и тополя. По оценке исследователей, около 35% деревьев в китайской столице относятся к породам, способным производить это вещество.

На растительность приходилось лишь около 10% общего объема летучих органических соединений в городском воздухе. Остальные выбросы были связаны преимущественно с транспортом, промышленностью, красками, чистящими средствами и другой деятельностью человека. Однако растительные соединения оказались значительно химически активнее.

В результате деревья обеспечили около 52% веществ, непосредственно участвовавших в цепочке реакций, ведущих к образованию озона. Для сравнения, краски, бытовая химия и другие подобные источники создавали примерно половину всех летучих выбросов, но их вклад в образование озона оценили в 21%. Автомобили производили около 24% таких выбросов, а их вклад составил 17%.

Приземный озон не поступает в воздух напрямую. Он образуется под солнечным светом, когда летучие органические соединения вступают в реакцию с оксидами азота, выделяемыми автомобилями, предприятиями и другими источниками. В верхних слоях атмосферы озон защищает Землю от ультрафиолетового излучения, но у поверхности способен раздражать дыхательные пути и особенно опасен для людей с астмой и заболеваниями легких.

Ситуация осложняется во время жары. При температуре 35 градусов скорость реакции растительных соединений с другими компонентами воздуха оказалась примерно в семь раз выше, чем при 20 градусах. Доля деревьев в химических процессах, формирующих озон, при этом увеличивалась с 21% до 74%.

Дополнительным фактором становится городской тепловой остров. Здания, дороги, автомобили и внешние блоки кондиционеров повышают температуру в центре мегаполиса по сравнению с окраинами. Согласно расчетам, при дневном максимуме в 32 градуса разница всего в 0,8 градуса способна увеличить выделение изопрена деревьями примерно на 12%.

Исследователи распространили расчеты на 24 крупных города мира. Во многих из них предполагаемые выбросы изопрена оказались выше пекинских. Среди таких городов названы Харбин, Чанчунь, Сидней, Мельбурн и Атланта. В Сиднее доля деревьев, способных выделять изопрен, может достигать 65%.

Авторы подчеркивают, что результаты не означают необходимости отказываться от городского озеленения. Деревья охлаждают улицы, поглощают углекислый газ, задерживают часть загрязняющих частиц и поддерживают биоразнообразие. Проблема заключается не в растительности как таковой, а в массовой посадке пород с высокими выбросами летучих соединений.

По расчетам ученых, замена 10% выделяющих изопрен деревьев в Пекине другими породами могла бы сократить соответствующие выбросы почти на 29%. Исследователи предлагают учитывать влияние растений на образование озона при проектировании новых парков и улиц. На фоне повышения температуры и учащения волн жары выбор пород может стать полноценной мерой борьбы с городским загрязнением воздуха.

Читайте также: ИИ проник почти во все медицинские статьи и оставил заметный след