При оценке объемов выбросов CO₂ необходимо учитывать городскую растительность и дерн

Американские ученые выяснили, что значительный объем выбросов CO₂ в Лос-Анджелесе приходится на долю зеленых насаждений, а не на сжигание ископаемого топлива, как считалось ранее. Отчасти это связано с тем, что люди ухаживают за городскими зелеными насаждениями в засушливые периоды. Отличить выбросы CO₂ биогенного происхождения (остатки отмерших организмов и продукты жизнедеятельности и линьки живых организмов, частицы органики) от выбросов, попавших в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива, ученые смогли с помощью природного радиоактивного элемента — углерода-14 (C14, или радиоуглерод). Работа опубликована в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

C14 — это редкий изотоп (разновидность атома) углерода. Он образуется в верхних слоях атмосферы при столкновении элементарных частиц — нейтронов — с атомами азота-14. Элемент нестабилен и, вступая в реакцию с кислородом, превращается в углекислый газ. Далее CO₂ поглощается растениями в процессе фотосинтеза. Люди и животные потребляют растения в пищу — так углерод-14 попадает в их организм и сохраняется в нем в течение всей жизни. В умершем организме C14 распадается, период полураспада этого элемента составляет 5,7 тыс. лет. По соотношению количества радиоуглерода и стабильных изотопов углерода ученые могут определить возраст органических останков. Ископаемое топливо находилось в недрах Земли в течение миллионов лет, поэтому нефть, каменный уголь, природный газ и другие полезные ископаемые C14 не содержат. Выявление этого компонента и дало возможность ученым определить источник CO₂ в атмосфере.

Авторы исследования отбирали пробы в период с ноября 2014 года по март 2016 года в трех густонаселенных районах бассейна Лос-Анджелеса (обширный участок местности на побережье Тихого океана). Для анализа был взят воздух около зданий Южно-Калифорнийского университета и Университета штата Калифорния в Фуллертоне (в обоих случаях отбор проводился на высоте 50 м над уровнем земли), а также на 51-метровой башне в районе Гранада Хиллс. Еще часть проб они отобрали в обсерватории Маунт-Вилсон, которая находится на высоте 1,6 тыс. м над уровнем моря.

Исследователи измерили массовые доли C14 в молекулах CO₂ и обнаружили, что значительная часть выбросов приходится на растительность. «Это, пожалуй, самый важный вывод на сегодняшний день: политики, заинтересованные в уменьшении углеродного следа городов, должны обращать внимание на выделение и поглощение CO₂ городскими зелеными насаждениями, а не только на выбросы от ископаемого топлива», — говорит один из авторов исследования, сотрудник Калифорнийского технологического института Райли Дурен.

Для Лос-Анджелеса характерен средиземноморский климат с большим количеством осадков зимой и засухой летом. Ранней весной, во время дождей и активной вегетации, растения более активно поглощают CO₂ и выделяют кислород. В конце лета и осенью количество выделяемого ими в процессе дыхания углекислого газа увеличивается. Выяснилось также, что сезонные колебания концентраций CO₂ биогенного происхождения (то есть разница между периодами активного выделения и поглощения CO₂) составляли 4,3 ppm (от англ. — parts per million, частиц на миллион). Это эквивалентно 33% выбросов (13 ppm), которые попадают в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива в течение года.

При этом засуха летом 2015 года никак не повлияла на чистый обмен CO₂ между экосистемой и атмосферой (Net Ecosystem Exchange, NEE; скорость выделения диоксида углерода из экосистемы в атмосферу). Исследователи связывают это с ирригационной деятельностью: в жаркое время года в городе активно поливают газоны, поля для гольфа и деревья. «Орошение компенсировало недостаток дождя и поддерживало активность городской экосистемы», — заявил Джон Миллер, один из авторов исследования, сотрудник лаборатории Global Monitoring Laboratory (GML), входящей в структуру Национального управления океанических и атмосферных исследований (National Oceanographic and Atmospheric Administration, NOAA) в США. К слову, непрерывные наблюдения, которые ведутся в обсерватории GML около вершины вулкана Мауна-Лоа на Гавайях, показывают, что концентрация CO₂ в атмосфере непрерывно растет. Средненедельное содержание диоксида углерода в воздухе сейчас составляет 411,2 ppm, в то время как десять лет назад этот показатель находился на уровне 386,8 ppm.

Ученые напоминают, что зеленые насаждения приносят таким крупным городам, как Лос-Анджелес, много пользы. Они смягчают последствия городского «острова тепла», очищают воздух, уменьшают объемы сточных вод. Озеленение выполняет важные эстетические и рекреационные функции, благодаря чему жизнь в городах становится более комфортной. При оценке объемов выбросов CO₂ и работе по их сокращению важно различать биогенные и антропогенные источники. Особое значение такое разграничение приобретает в городах с большим количеством растений и повышенной влажностью — например, в Мумбаи и Сан-Паулу, говорят авторы работы. Исследование стало частью проекта Megacities Carbon Project, направленного на создание глобальной системы мониторинга выбросов парниковых газов, включая CO₂, метан и монооксид углерода. Сейчас проект реализуется в Лос-Анджелесе и Париже, а в будущем его планируют запустить во многих крупных городах. В частности, в Лос-Анджелесе исследования ведутся при поддержке NASA, NOAA, Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology) и других исследовательских организаций.

В Москве, как и в других мегаполисах, уделяют много внимания вопросам сокращения выбросов парниковых газов. Инвентаризация выбросов (контроль за состоянием воздуха в Москве осуществляет ГПБУ «Мосэкомониторинг») производится в трех областях. Первая включает прямые выбросы от разных источников на территории города, в том числе потребление энергии стационарными объектами и транспортом, производственные процессы, обращение с отходами и сельское хозяйство. Вторая — непрямые выбросы от выработки электроэнергии за пределами города. И третья — косвенные выбросы, связанные с передачей и распределением энергии, использованием транспорта и другой деятельностью за пределами города. В 2018 году на первую область пришлось 57,6 млн т CO₂-эквивалента, на вторую — 4,1 млн т CO₂-эквивалента, а на третью — почти млн т CO₂-эквивалента. Такие данные содержатся в докладе о состоянии окружающей среды в Москве в 2019 году. При этом выбросы планомерно снижаются — во многом благодаря модернизации теплоэнергетического комплекса. Так, с 2007 года на ТЭЦ появились семь новых парогазовых энергоблоков мощностью более 2,9 ГВт. В результате с 2010 по 2018 год ежегодный объем потребления природного газа и, как следствие, выбросов парниковых газов снизился более чем на 13,67 %. Сокращаются выбросы и в транспортном секторе, в том числе за счет развития электрического транспорта, повышения привлекательности общественного транспорта.