Все статьи

Черный углерод: короткоживущий, но долгоиграющий загрязнитель

28 Августа
0
Черный углерод  - это микроскопические твердые частицы, которые образуются при сгорании различной биомассы и ископаемого топлива. Чем они опасны для окружающей среды и человека?  

В последнее десятилетие в научных исследованиях климата и влияющих на него факторов, произошла мало заметная широким кругам революция: выяснилось, что не один только углекислый газ способен дестабилизировать климатическую систему, вызывая всем известный парниковый эффект и его многочисленные последствия. В этом же ряду оказались и так называемые короткоживущие климатические факторы.

«Война загрязнений»

Пять-шесть лет назад в западной научной прессе начались бурные обсуждения исследований по воздействию на земной климат аббревиатуры SLCF (Short Living Climate Factors), или «короткоживущих климатических факторов». Это – вещества, которые способны находиться в атмосфере от нескольких дней до нескольких лет, а не десятки и сотни лет как углекислый газ. На сегодняшний день наиболее полно изучены эффекты, вызываемые такими «факторами», как метан, гидрофторуглероды, тропосферный озон, а также черный углерод, на котором мы и остановимся.

Что мы знаем об углероде? Из школьного курса химии нам известно, что углерод - исключительно важный для жизни на планете химический элемент, который в чистом виде в природе, однако, практически не встречается, но существует во множестве различных форм - от алмазов и графита до древесного угля и сажи. Относительно же «чистый» углерод способен образовываться в результате сгорания различных органических веществ, что, собственно, и определяет его способность загрязнять окружающую среду. Такой углерод называют «черным».

Итак, черный углерод - это микроскопические (не более 2,5 микрон) твердые частицы черного цвета, состоящие в основном из чистого углерода, которые образуются при неполном сгорании различной биомассы (древесины, соломы, сухой травы и т.п.) или топлива. Попадая в атмосферу (например, в результате лесных пожаров), черный углерод может разноситься на сотни (а при определенных метеорологических условиях даже на тысячи) километров, вызывая три основных негативных атмосферных и наземных эффекта, как утверждается в докладе Агентства по защите окружающей среды США за 2012 год.

Во-первых, прямое поглощение солнечной радиации. Это вызывает нагревание верхних слоев атмосферы, что способствует повышению температуры и в приземном слое. Во-вторых, черный углерод загрязняет облака, что также приводит к поглощению солнечной радиации и прогреву (слово «прогрев» здесь не надо понимать слишком буквально – речь идет о десятых долях градуса).

Исследования показывают, что в тех регионах мира, где происходит устойчивое загрязнение атмосферы черным углеродом, снижается количество осадков. Сложные научные выкладки можно резюмировать простыми словами: загрязненная и перегретая атмосферная влага, получая от Солнца дополнительную энергию, получает и дополнительную подвижность. Облака просто «убегают» в другие регионы (чем-то это можно сравнить с искусственным разгоном туч, когда в них распыляют специальные реагенты). Этот интересный эффект особенно выражен в тропических широтах: в южной и восточной Азии, в тропической Африке, Латинской Америке.


Смог в Москве из-за лесных пожаров, 2010 год (источник: https://inc-news.ru/

«В Азии черный углерод способствует региональному потеплению и нарушает режим выпадения осадков. Другие «горячие точки» находятся в Мексике, Бразилии, Перу и в части Африки», - регулятрно отмечает в своих докладах Организации ООН по окружающей среде (ЮНЕП) и Всемирной метеорологической организации (ВМО) «Комплексная оценка черного углерода и тропосферного озона».

Интересно, что атмосферные эффекты черного углерода «конкурируют» с загрязнением атмосферы взвешенными частицами, которые, в отличие от первого, больше отражают, чем поглощают солнечную радиацию. Иными словами, у нас над головой идет постоянная, но невидимая «война загрязнений», которая вызывает, порой, самые непредсказуемые погодные последствия.

Наконец, главное: черный углерод, оседая на поверхность земли, значительно снижает отражающую способность снега и льда (альбедо). В незагрязненном состоянии снег и лед отражают примерно 98 процентов солнечного излучения. Когда же они загрязнены, то отражаться может от 97 до 90% солнечной радиации. То есть поглощение увеличивается с двух процентов до 3-10 (т.е. в 1,5 - 5 раз). Это, казалось бы, немного, но даже такое увеличение количества поглощенной солнечной энергии работает как ускоритель таяния льда. Особенно этот процесс заметен на арктических просторах: и без черного углерода Северный Ледовитый океан к середине нынешнего столетия, вероятно, вовсе будет лишаться льда в летнее время, но постоянный вынос на арктические льды загрязнений еще больше ускоряет негативный процесс.   

 Впрочем, черный углерод вредит не только арктическим льдам, но и горным, и не только на севере, но и на юге. Большую озабоченность черный углерод вызывает в Гималаях, ускоряя таяние ледников, которые снабжают водой миллионы людей. 

Кстати, о людях. Дышать аэрозолью с черным углеродом  само по себе весьма нездорово. Дело в том, что твердые частицы менее пяти микрометров в диаметре (каковыми и являются частицы углерода) не отфильтровываются в верхних дыхательных путях и потому проникают глубоко в легкие и далее - в кровеносную систему. 

Показательна статистика заболеваемости и смертности во время задымления Москвы летом 2010 года в результате беспрецедентных лесных пожаров. Так, за две недели задымления и высоких температур смертность в столице увеличилась в пять раз за две недели по сравнению с этим же периодом в другие годы. Кроме того, по официальным данным Минздрава за лето 2010 года были 55 тыс. дополнительных смертей.

Откуда «дровишки»?

До сих пор нет единого мнения, являются ли лесные пожары главным поставщиком черного углерода в Северном полушарии. Леса, что в Евразии, что Северной Америке горят действительно сильно и масштабно. Возникает порочный круг: рост среднегодовой температуры растягивает пожароопасный сезон, способствует распространению далеко на север вредителей и болезней деревьев, а участившиеся пожары способствуют выбросам углекислого газа и все того же черного углерода, что еще больше способствует негативным климатическим изменениям.

Что касается России, то только по официальной статистике Рослесхоза каждый год в России регистрируется от 9 до 35 тысяч лесных пожаров (есть, впрочем, и неофициальные, гораздо более удручающие данные), и только 75 процентов из них, по данным властей, удается потушить (цифра тоже заставляет улыбнуться, если вспомнить, как в этом году страшно горела Якутия, а в прошлом полыхали регионы вокруг Байкала).

Как и в других северных странах, богатых лесами, в России повышение среднегодовой температуры приводит к увеличению продолжительности пожароопасного сезона в лесах. По данным российской Гидрометеослужбы, с 70-х годов прошлого века она увеличилась почти на месяц. Впрочем, в Минприроды России, не спешат объявлять лесные пожары главными виновниками загрязнения атмосферы черным углеродом и говорят в общем о сжигании биомассы.

Под «сжиганием биомассы» понимается широкий круг деятельности - от печного отопления дровами до сжигания пожнивных остатков и сухостоя на сельскохозяйственных угодьях. С последним явлением в нашей стране вообще беда, и парадокс заключается в том, что если лесные пожары - вещь объективно трудно контролируемая и малопредсказуемая, то сельхозпалы, выжигание сухостоя в степных районах, болотной растительности по берегам водоемов - действия сознательные и, можно сказать, плановые.

 Интересно, что результаты спутниковых наблюдений, а также анализ моделей переноса и баз данных по выбросам от пожаров показывают, что высокие концентрации черного углерода образуются на Евразийском континенте, а также в «зерновом поясе» Северной Америки. Однако наибольшее количество – около 80% – черного углерода от весенних палов поступает именно с территории России. Такие данные еще в 2009 году приводились в отчете Рабочей группы по чистому воздуху (Clean Air Task Force, 2009г. США).

 Зачем жгут?

Сельскохозяйственные палы в нашей стране носят практически всесезонный характер, исключая разве что глубокую зиму. Март и апрель - традиционный «сезон дыма» для Центральной и Северо-Западной России, Поволжья, Сибири. Выжигают остатки сухостоя на полях («чтобы земля быстрее прогрелась»), по обочинам дорог, на окраинах населенных пунктов, пастбищах («чтобы новая трава быстрее выросла»).

Лето и осень– сложный период для южных регионов, основных производителей зерна (Краснодарский, Ставропольский края, Ростовская область и др.). Здесь уже с начала июля, с началом уборки озимой пшеницы начинают выжигать стерню и солому.

В августе-сентябре «вахту» сменяет кукуруза и подсолнечник, стебли которых горят еще сильнее и загрязняют еще больше атмосферу, чем пшеничная солома. А в октябре, например, на Кубани начинается период массового выжигания рисовой соломы, когда города и веси затягивает смогом.

Смысл утилизации пожнивных остатков с помощью огня в том, что сельхозпроизводители хотят сэкономить на горючем: ведь чтобы качественно измельчить растительную биомассу и заделать ее в почву, требуется совершить дополнительные операции, да и техника должна быть соответствующая: старые советские комбайны и трактора для этих целей, мягко говоря, не очень подходят. Плюс ко всему для быстрого разложения соломы, в почву требуется внести больше азотных удобрений – а это тоже дополнительные затраты.


Так на практике выглядят сельхозпалы

Впрочем, в долгосрочной перспективе такая экономия выходит боком: систематические пожарища просто уничтожают слой гумуса и полезную почвенную живность, из-за чего с годами падает урожайность, в почве накапливаются патогенные грибки, ухудшается водный режим почвы и так далее.

Точной статистики, сколько в нашей стране сжигается растительной биомассы, нет. Стоитотметить, что выделить для статистики «чистые» случаи выжигания сухой травы не так-то просто: часто огонь перекидывается на природные территории, и пожар начинает носить уже вовсе не «сельскохозяйственный» характер.  

Имеются оценки, что, по меньшей мере 30-40 процентов от общего количества пожаров в лесах и в защитных лесных насаждениях в России происходят по причине сельскохозяйственных палов и палов сухой травы. Массовые палы обычно играют значительную роль в возникновении и быстром распространении катастрофических лесных пожаров, как это было, например, в 2010 году в Европейской части страны, когда тут бушевали аномальный пожары.

Если массовые травяные палы совпадают по времени с лесными пожарами (что нередко случается в регионах с засушливым климатом или в особо засушливые годы), то пожарным приходится одновременно тратить силы на борьбу с теми и другими, что резко снижает эффективность их работы в целом.Даже если травяные палы и не приводят к возникновению лесных пожаров, то во многих случаях повреждают защитные сельскохозяйственные лесополосы, обжигают стволы деревьев, что ведет к их усыханию, повреждению вредителями и болезнями.

Проблема не в актах, а головах

Проблема рукотворных пожаров в России - это не проблема несовершенства законов. Несанкционированно жечь траву и отходы любых видов в нашей стране запрещено.

Нельзя сказать, что власти на местах потворствуют порочной практике - скорее, просто не придают особого значения этой проблеме, а во-вторых, не представляют, как с ней бороться.

Между тем, технологии сегодня позволяют поставить под контроль каждый дециметр полей, пастбищ, пустырей, берегов водоемов: здесь и космоснимки земной поверхности, на которых фиксируются термоточки, и геоинформационные системы (ГИС), позволяющие моментально устанавливать собственника участка, где произошел пал, и все обстоятельства поджога.


Фрагмент карты проекта по борьбе с пожарами «Ясный горизонт» (желтые и красные значки - это термоточки)

Есть также проблема ведомственной неразберихи и перепихивания ответственности. Так, региональные управления МЧС обычно открещиваются от сельхозпалов, если только они не угрожают населенным пунктам. Полиция тоже не видит повода для вмешательства со своей стороны и кивает в сторону местной администрации, а та возлагает надежды на оперативные службы.

Россия действительно имеет все шансы радикально сократить эмиссию черного углерода и вынос этого вещества в арктические широты. Главное, не увлекаться одними только запретами и карательными мерами, как это часто бывает в нашей стране. Нужна целостная политика, которая бы предполагала и межведомственное взаимодействие, и работу с населением, и продвижение новых технологий в сельском хозяйстве, и поддержку производителей, готовых отказаться от порочной практики.

На данном сайте могут использоваться материалы АНО "Гражданская инициатива против экопреступности", признанной НКО-иностранным агентом (решение Минюста РФ от 25.10.2019г.)

Подписка на рассылку
Будь в курсе наших событий
Теги