В РХТУ предложили простой способ оценки качества воздуха в городских лесных массивах
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.
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.
«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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Большой взрыв мог быть не началом Вселенной, а моментом рождения самой гравитации в привычном нам виде. Новая модель предлагает иную, квантовую форму гравитации, которая могла запустить инфляцию и избавить космологию от проблемы сингулярности, где законы физики перестают работать.
Ученые обнаружили, что дубы выработали эффективную стратегию, позволяющую им защищаться от пожирающих молодую листву гусениц — если предыдущий весной деревья сильно пострадали от их нашествия, то на следующий год почки распустятся на три дня позже. Трехдневной задержки достаточно, чтобы резко снизить выживаемость гусениц.
Темная материя может «светиться» по-разному в зависимости от того, где именно во Вселенной находится галактика. Ученые показали, что космическая среда способна менять ожидаемые сигналы ее аннигиляции на десятки процентов. Это важно, поскольку такие сигналы — один из немногих способов поиска этой загадочной субстанции.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Шведские биологи отследили миграцию обыкновенного соловья с помощью миниатюрных датчиков-рюкзаков. Как оказалось, при пересечении Сахары и Аравийской пустыни птицы летят только по ночам и не ищут пищу. Соловьи преодолевают пустыню без дозаправки, полагаясь лишь на накопленный заранее жир.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно