Названы деревья, ухудшающие качество воздуха в городах

Миллионы плакучих ив и тополей украшают города по всему миру — и исподволь, незаметно способствуют загрязнению воздуха. Вклад растительности в экологическое неблагополучие оценило исследование, которые вышло в Science Advances.

Когда выбирают деревья для озеленения — ориентируются прежде всего на их неприхотливость и быстрый рост. В этом плане плакучие ивы и тополя вне конкуренции. Но именно они особенно активно выделяют летучие органические соединения (ЛОС), которые в результате цепочки химических реакций в атмосфере приводят к образованию озона.

Изначально авторы работы намеревались оценить антропогенное загрязнение озоном. К их удивлению, вклад растительности оказался неожиданно значительным. «Когда мы получили эти данные, сначала просто не поверили своим глазам», — признается Бинь Юань, изучающий химию атмосферы в Университете Цзинань в китайском Гуанчжоу.

Ива Salix spp. и тополь Populus spp., которыми озеленяют многие города, выделяют большое количество изопрена — ЛОС, образующегося в качестве побочного продукта фотосинтеза. До 35% деревьев, высаженных в Пекине, относятся к эмитентам изопрена.

Ученые отбирали пробы воздуха в разных точках Пекина, чтобы измерить концентрации ЛОС, а также собирали данные об озоне на городских мониторинговых станциях. С мая по июль 2021 года на долю растительности пришлось около 10% от общего объема выбросов ЛОС в Пекине. Остальное дали антропогенные источники — автомобильные выхлопы и промышленные химикаты.

Цепочка реакций

Исследователи измерили, как быстро ЛОС реагируют с гидроксильными радикалами в воздухе. Эти реакции образуют пероксильные радикалы, которые, в свою очередь, взаимодействуют с оксидами азота. Получается двуокись азота, которая от солнечного света распадается с образованием озона.

По расчетам, растительность обеспечивает 52% химических веществ, участвующих в образовании озона, причем главенствующую роль играет изопрен. Хотя суммарные выбросы ЛОС от деятельности человека выше, чем от растений, их вклад в образование озона оказался существенно ниже.

Авторы также изучили древесный состав в 24 мегаполисах, чтобы спрогнозировать потенциальные выбросы изопрена. Оказалось, что во многих городах, включая Сидней и Мельбурн, эти выбросы, по прогнозам, превышают пекинские показатели. Так, в Сиднее около 65% деревьев выделяют изопрен.

Выделение ЛОС и образование озона усиливаются с ростом температуры. Исследование показало, что при 35 °C скорость реакции гидроксильных радикалов с ЛОС от растительности в семь раз выше, чем при 20 °C. Как следствие, доля растительности в химической реакционной способности возрастает с 21% при 20 °C до 74% при 35 °C.

Еще один немаловажный фактор — городские «острова тепла». Из-за теплового стресса городские деревья вырабатывают больше ЛОС. По оценкам ученых, в летние дневные часы в Пекине этот эффекта (+0,8 °C при максимальной суточной температуре 32 °C) может увеличить выбросы изопрена растительностью на 12%.

Не повод к вырубке

Разумеется, это не повод отказываться от озеленения городов, подчеркивает Юань. Но в дальнейшем стоило бы учитывать при выборе культур для высадки и их экологическую составляющую.

А самый очевидный и эффективный способ решения проблемы — сокращение выбросов окислов азота, которые почти на 100% антропогенного происхождения, добавляет профессор Робин Скофилд из Мельбурнского университета. Тогда озону попросту не из чего будет образовываться.

Названо оптимальное для счастья количество зеленых насаждений в городе

Найден способ сохранить тополя, но избавиться от пуха

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX