• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
2 марта
РХТУ им. Д.И. Менделеева
672

В РХТУ предложили простой способ оценки качества воздуха в городских лесных массивах

4.6

Изучение качества воздуха в городских лесных массивах необходимо, поскольку эти территории служат не только частью экосистемы города, но и местом отдыха горожан. Ученые РХТУ вместе с сотрудниками кафедры лесоводства, экологии и защиты леса МГТУ имени Н. Э. Баумана и Базовой кафедрой РХТУ имени Д. И. Менделеева в ИГЕМ РАН предложили недорогой и достаточно точный метод оценки присутствия вредных примесей в атмосфере — для этого используются пробоотборники с сорбентом из фильтровальной бумаги, пропитанной различными реагентами, на которую осаждаются соответствующие примеси. Пробоотборники можно размещать в любых точках леса, они не требуют постоянного наблюдения и создания стационарных пунктов мониторинга. Методику уже опробовали на территории природного заповедника «Долина реки Сетунь» в западной части Москвы.

В РХТУ предложили простой способ оценки качества воздуха в городских лесных массивах / ©Getty images

Результаты испытаний приведены в журнале Pure and Apllied Chemistry. В лесном воздухе, помимо естественных примесей, могут присутствовать вещества антропогенного происхождения. Самые распространенные из них – соединения серы и азота. Количество оксидов азота в атмосфере резко увеличилось в последние десятилетия. Существенный вклад вносит сжигание ископаемого топлива, в том числе при работе транспорта, который является основным источником загрязнения воздуха в больших городах.

Избыток «техногенного азота», поступающий в экосистемы, инициирует перестройки в видовом разнообразии растений (начинают доминировать виды, растущие на богатых азотом почвах) и снижает устойчивость древесных растений к болезням. Особо чувствительны хвойные породы деревьев, которые из-за перенасыщения почвы азотом гибнут и постепенно уступают свои позиции лиственным породам.

Больше всего примесей в лесном воздухе наблюдается на границах с урбанизированными территориями и транспортными магистралями. В глубине насаждений концентрации снижаются, но это снижение может быть незначительным. Более того: если биофильтрующая способность леса недостаточна по каким-то причинам, то при определенных метеоусловиях, например, в штиль, примеси будут накапливаться на отдельных участках внутри лесного массива. Подобные очаги часто формируются в природных массивах внутри городов. Это может создавать опасность для человека, ведь лесные зоны часто используются горожанами как рекреационные.

Долина реки Сетунь, на территории которой апробировался новый метод / ©Wikimedia Commons. Creative commons 

«Выявлять такие участки необходимо, но организовать в городском лесном массиве пункт стационарного мониторинга непросто и дорого, а в некоторых случаях запрещено — если лесные участки входят в состав особо охраняемых территорий. Поэтому мы предложили оценивать состояние воздуха с помощью мобильных пробоотборников, сделанных из доступных материалов: примеси будут улавливаться за счет сухого осаждения на поверхности сорбента, в качестве которого используется фильтровальная бумага, пропитанная соответствующим раствором», – говорит Владимир Кузнецов, профессор кафедры ЮНЕСКО «Зелёная химия для устойчивого развития» РХТУ имени Д. И. Менделеева.

Фильтр, который «ловит» примеси из воздуха

Загрязняющие вещества и примеси могут выводиться из воздуха при контакте с поверхностью, даже если нет атмосферных осадков. Этот процесс называется сухим осаждением и его скорость зависит от химических свойств соединений. Над любой подстилающей поверхностью — например, над бумажным фильтром — образуется тонкий слой неподвижного воздуха. В этом слое молекулы примесей из атмосферы перемещаются в процессе молекулярной диффузии и взаимодействуют с молекулами веществ на поверхности и, вступая с ними в химическую реакцию, выводятся (адсорбируются) из воздуха.

Это свойство и предложили использовать ученые из РХТУ вместе с коллегами. В качестве подстилающей поверхности — сорбента используется фильтровальная бумага, пропитанная химическим раствором. Состав раствора зависит от того, какие примеси необходимо поймать из воздуха. Молекулы серы, азота, фтора и хлора хорошо связываются с раствором на основе гидроксида натрия, а соединения аммиака, щелочноземельные и тяжелые металлы — с растворами серной кислоты. В качестве пробоотборника можно использовать самые простые емкости, например, полиэтиленовые крышки от стеклянных банок или донышки от молочных пакетов, внутрь которых и прикрепляют сорбент.

Собирать данные можно в любое время года. Пробоотборники развешиваются на деревьях сорбентом вниз. Выбор точек размещения производится обычно на месте. Спустя установленное время — от нескольких суток до нескольких недель — пробоотборники собирают и доставляют в лабораторию. После промывки фильтра водой примеси переходят в раствор. И выяснив концентрацию примеси в растворе и соответственно массу вещества, которое удалось собрать, можно определить средний уровень загрязнения воздуха в период экспозиции в данной контрольной точке. «Чтобы определить среднюю за период экспозиции концентрацию примеси в каждой контрольной точке, мы делаем контрольные замеры на стационарном пункте мониторинга», – говорит Владимир Кузнецов.

Загрязненные зоны — на геоинформационной карте леса

Исследователи из РХТУ провели эксперимент в ельнике Кунцевской дачи – лесного массива в западной части Москвы. Это часть природного заповедника «Долина реки Сетунь» – городская особо охраняемая природная территория., Пробоотборники равномерной сетью разместили в границах участка, наиболее близко расположенного к центру города, практически полностью окруженного автомагистралями и улицами с интенсивным движением транспорта. В этой зоне преобладают хвойные породы, наиболее чувствительные к атмосферному загрязнению. В лесном массиве ученые выбрали 35 точек и установили на высоте 1,5–2 метров пробоотборники. Спустя 20 дней их сняли и оценили уровень загрязненности воздуха диоксидом азота.

Концентрация соединений азота в долине реки Сетунь, установленная по результатам исследования. Подписи на цветовой шкале – мкг/м3 / ©Pure and Applied Chemistry / De Gruyter

Исследователи заметили, что вещество по территории городского леса распределяется неравномерно. В среднем, концентрация NO2 уменьшалась по мере удаления от границ внутрь лесной зоны: это говорит о том, что лесная экосистема выполняет свои функции по стабилизации состава воздуха. Однако, это уменьшение было незначительным, а в некоторых местах показатели, наоборот, росли. Например, на расстоянии до 10 метров от края леса концентрация диоксида азота составляла около 90 мкг/м3, что превышает среднесуточную предельно допустимую концентрацию. По мере удаления от границы показатели снизились до 71 мкг/м3, однако после 50 метров вглубь лесного массива вновь выросли почти до 90.

«Мы визуализировали распределение примесей с помощью геоинформационных систем и увидели, что наибольшие концентрации NO2 сосредоточены в местах, где биогеоценоз леса достаточно сильно изменен из-за деятельности человека», — рассказал Владимир Кузнецов.

Качество атмосферного воздуха определяет экологическую безопасность и риски для здоровья человека. В городах можно проводить наблюдение за уровнем загрязнения атмосферного воздуха с помощью стационарных постов наблюдения. Однако они не решают всех задач: характер движения воздушных потоков и рассеивания примесей по территории постоянно меняется.

Данные, полученные на постах наблюдения, чаще всего имеют сугубо локальный характер. В то же время загрязняющие вещества распространяются неравномерно из-за своих аэродинамических характеристик и диффузных моделей рассеяния: их количественное соотношение по мере удаления от источника выброса изменяется неравномерно. Поэтому изучение фонового загрязнения в различных точках необходимо.

«Мы предложили способ, который позволит с помощью доступных средств создать крупномасштабную схему загрязнения воздуха на участках, где нет постоянных постов наблюдения. В дальнейшем планируем развивать и совершенствовать эту методику», —резюмирует Владимир Кузнецов.  

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева — высшее учебное заведение в Москве, крупнейший учебный и научно-исследовательский центр в области химической технологии.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 10:00
РНФ

Группа ученых из России и Германии математически описала ситуацию, когда происходит самоостановка света — явление, при котором скорость световых импульсов падает в миллионы раз, вплоть до нуля. Оказалось, что в определенных условиях излучение в резонансно поглощающей среде создает для себя «потенциальную яму», из которой затем не может выйти. Это происходит за счет обволакивания материей безмассовых фотонов, и в результате они могут остановиться.

Вчера, 15:33
Михаил Орлов

В контексте изменений климата обычно говорят о таянии ледников, однако ученые отмечают, что некоторые крупные скопления льда на Антарктическом полуострове за последние 20 лет заметно выросли. Причиной могут быть изменения атмосферной циркуляции и перераспределение массы антарктических льдов ближе к берегу.

Позавчера, 10:02
Сергей Васильев

Распространяясь в популяциях крупных жвачных животных, паразиты незаметно оказывают мощное влияние на целые экосистемы, позволяя растительности спокойно развиваться и процветать.

20 мая
Мария Азарова

Ученые предупреждают: поскольку вес современных комбайнов и прочей сельхозтехники сегодня приближается к весу самых крупных животных, когда-либо бродивших по Земле, возникает парадокс уплотнения грунта.

Позавчера, 10:02
Сергей Васильев

Распространяясь в популяциях крупных жвачных животных, паразиты незаметно оказывают мощное влияние на целые экосистемы, позволяя растительности спокойно развиваться и процветать.

Вчера, 10:00
РНФ

Группа ученых из России и Германии математически описала ситуацию, когда происходит самоостановка света — явление, при котором скорость световых импульсов падает в миллионы раз, вплоть до нуля. Оказалось, что в определенных условиях излучение в резонансно поглощающей среде создает для себя «потенциальную яму», из которой затем не может выйти. Это происходит за счет обволакивания материей безмассовых фотонов, и в результате они могут остановиться.

26 апреля
Василий Парфенов

Крупнейшие патентные ведомства мира десятилетиями или веками принципиально игнорируют любые конструкции, нарушающие начала термодинамики. С точки зрения здравого смысла это хорошо, но конспирологи и гении-самоучки считают иначе. По их мнению, такая политика стала результатом заговора (подставьте сюда любое вымышленное или не очень секретное общество либо лобби). Что ж, похоже, Роспатент встал на их сторону.

27 апреля
Александра Медведева

С помощью GPS-трекинга ученые проследили за перемещениями целой популяции домашних кошек в небольшом норвежском городке. Оказалось, питомцы редко уходят от дома далее 50 метров и почти не совершают длительных прогулок.

28 апреля
Мария Азарова

Авторы нового исследования составили таблицу ожидаемой продолжительностью жизни для собак 18 чистокровных пород и метисов. Кроме того, они узнали, кто живет дольше — суки или кобели, кастрированные или нет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: