Поиск - новости науки и техники

Выжить в мегаполисе. Ученые оценят риски урбанизации

21.12.2019

Качество жизни в огромном мегаполисе во многом определяется состоянием окружающей среды. Несмотря на все усилия городских властей, Москва с ее многомиллионным населением остается одной из наиболее загрязненных территорий европейской части России. Главными причинами неблагополучной экологии являются напряженный городской траффик, промышленные выбросы, высокие темпы застройки. И хотя все это – неотъемлемая часть городской инфраструктуры, необходимо держать ситуацию под контролем и стремиться к ее улучшению. В этом году коллектив ученых МГУ им. М.В.Ломоносова выиграл грант РНФ на реализацию четырехлетнего проекта «Технология оценки экологического состояния Московского мегаполиса на основе анализа химического состава микрочастиц в системе «атмосфера – снег – дорожная пыль – почвы – поверхностные воды». О том, что может предложить современная наука для создания комфортной городской среды, «Поиску» рассказала доктор географических наук, профессор кафедры геохимии ландшафтов и географии почв географического факультета МГУ Наталья КОШЕЛЕВА. Беседа с ученым началась с вопроса о текущей ситуации и динамике, наблюдаемой в последние годы.

– На самом деле ситуация улучшается с того момента, когда было принят запрет об использовании тетраэтилсвинца в качестве присадки к топливу, – начала рассказ Н.Кошелева. – До этого содержание свинца все время увеличивалось, особенно в почвах, дорожной пыли. Сейчас топливо стараются сделать лучше, активно внедряются евростандарты, и это, безусловно, сказывается. К 2015 году содержание свинца в почве снизилось на треть, и это – очень важное достижение. Но об уменьшении техногенной геохимической нагрузки говорить преждевременно. Транспорта, увы, меньше не становится.
– То есть основные беды связаны с автомобилями?
– Да, более чем на 90% основные загрязняющие вещества в московской атмосфере вызваны выбросами транспорта, и важную роль играет не только качество топлива, но и режим движения. Кстати, исследования предыдущих лет показали, что загрязнение дорожной пыли на МКАД и той, что находится на автостоянках внутри дворов, различается минимально.
– Во дворах так же грязно, как на МКАД?
– Да, получается одинаково. Но МКАД – относительно чистая магистраль, потому что режим движения там безсветофорный. На светофорах и во дворах двигатели все время включаются-выключаются, и выбросы увеличиваются в несколько раз. А на МКАД ситуация в этом смысле более благополучная, к тому же отсутствуют механические барьеры-экраны, в то время как все дворы окружены высокой застройкой, которая способствует застою воздуха от тех же разогревающих двигатели машин. В результате у нас под окнами выбросы оседают, аккумулируется в почве, на газонах, детских площадках, в дорожной пыли.
– Наверняка за экологической остановкой в Москве следят многие организации. В чем отличие вашей методики?
– Наша кафедра занимается исследованиями городских ландшафтов, начиная с 1980-х. Например, в Восточном округе столицы, одном из самых неблагополучных с точки зрения экологии, мы постоянно ведем мониторинговые исследования и видим многолетнюю динамику. Параллельно с нами ситуацию отслеживает служба ГПБУ «Мосэкомониторинг», правда, в ее поле зрения долгое время попадала лишь рекреационная зона – парки, лесопарки, скверы, где экологическая обстановка более благоприятна по сравнению с той, что наблюдается в целом по городу. Сейчас эта служба занялась жилой зоной и немного промышленной, но мониторинг транспортных артерий и загрязнения придорожных ландшафтов у нее только начинается.
– Расскажите более подробно, какие территории и экологические ниши планируется охватить в вашем новом исследовании? Как оно будет проводиться?
– В проекте участвуют все компоненты ландшафта: так называемые депонирующие (почва, дорожная пыль, донные отложения в реках и водоемах) и транзитные (воздух и вода) среды. Кстати, последние наблюдать очень сложно в силу высокой изменчивости. Сегодня ветер дует в одну сторону, завтра – в другую, на реке половодье сменяется периодом низкой воды и т. д. Чтобы получить объективную картину и оценить в среднем, как загрязнен тот или иной район, необходимо вести наблюдения не то что ежесуточно, а каждые несколько часов. Такие специальные станции для контроля атмосферы есть у «Мосэкомониторинга», их порядка 12-15 на всю территорию города, но этого явно недостаточно, чтобы получить реальную картину в каждом районе Москвы.
– И как вы выходите из положения?
– Мы опробуем большей частью депонирующие среды, в которых загрязнение накапливается за определенный период. Дорожную пыль, например, которую смывают не каждый день. Или снежный покров – он лежит несколько месяцев, и в конце зимы мы отбираем пробы из всей его толщи, которая аккумулирует все, что выпало из атмосферы с момента установления снежного покрова. Таким образом, суммарно мы можем оценить техногенную геохимическую нагрузку за весь снежный период: какие выпадения вредных металлов, органических загрязнителей накопились за это время.
– Когда снег растает, это ведь все окажется в почве…
– Правильно. В ней накопление идет в течение нескольких десятилетий. Частично промывается талой или дождевой водой, стекает в дренажную сеть, попадает в реки, а частично аккумулируется на долгое время. Отбирая почву для исследования, мы получаем интегральную оценку загрязнения окружающей среды за несколько лет, и она достаточно информативна. По Восточному округу мы видим многолетнюю динамику и очень высокие превышения ПДК (предельно допустимых концентраций вредных веществ). Летом 2017 года мы провели опробование дорожной пыли (собраны более 200 проб) во всех 10 административных округах Москвы. В нашем поле зрения оказались МКАД, Третье транспортное кольцо, крупные радиальные магистрали и автодороги внутрирайонного масштаба, а также средние и мелкие дороги плюс дворы с автостоянками. В рамках проекта РНФ мы эту работу продолжаем: проанализировали пробы на содержание металлов и бензапирена. Если говорить о новизне, то она заключается в том, что во всех компонентах ландшафта мы будем выделять частицы разной крупности, в том числе те, размер которых меньше 1 микрона, и определять их химический состав.
– Для чего?
– Оказывается, что даже если в общей пробе содержание металла не превышает ПДК, то в мелких частицах, которые считаются наиболее опасными (проникают в легкие человека и не выводятся в течение многих лет), являются канцерогенными и аллергенными, его содержание очень высокое. Мы увидели, что по сурьме, например, ПДК превышено в несколько раз.
– Что является ее источником?
– Она содержится не только в выбросах многих промышленных предприятий, но и выделяется при износе шин, металлических частей двигателя и кузова, тормозных колодок. При сжигании топлива выделяются ПАУ – полициклические ароматические углеводороды. Они очень токсичны и канцерогенны. Плюс надо учитывать износ дорожного покрытия, в котором тоже содержатся ПАУ, а также краску, стертую с дорожной разметки.
До сих пор мы контролировали содержание тяжелых металлов в общей пробе пыли или почв, не разделяя ее на фракции. А оказывается, эта общая проба неоднородна. Какие-то крупные фракции обогащены одними элементами, мелкие – другими и при этом заметно сильнее. Все это дает информацию об источниках и уровне загрязнения, особенно если такие же пробы мы для сравнения отбирали в фоновых, ненарушенных природных условиях, например, в природных почвах. В этом и есть суть проекта.
– И суть нового метода, если я правильно понимаю?
– Все верно. Как ни странно, на фракции специалисты стали обращать внимание только в последние годы, когда появились технические возможности их выделять и анализировать в массовом порядке. Пришло понимание того, что общие валовые содержания вредных веществ недостаточны для понимания источников, процессов и механизмов функционирования тех или иных компонентов ландшафта. Очень важный момент заключается в том, что подвижность разных по размеру частиц и их способность мигрировать по пищевым цепям совершенно разная. Допустим, выбросы металлургического завода содержат металлы в виде труднорастворимых оксидов. Когда они попадают в почву, их воздействие на почвенную биоту не очень сильное, поскольку они малоподвижны. Зато выбросы других производств могут быть в формах, которые поглощаются растениями, накапливаются в них в катастрофических концентрациях и потом вместе с растениями поступают к нам на стол. В последние десятилетия урбанизация стала глобальной тенденцией и одновременно глобальной проблемой. Половина населения планеты живет в крупных городах, и, естественно, производство продуктов часто находится в пригородных зонах. Есть даже такое понятие – «городские агропочвы», на них выращиваются сегодня до 10% овощей и фруктов, потребляемых горожанами.
– В контексте вашего рассказа даже страшно представить, что в них может содержаться. А что же вода? Насколько с ней благополучно в столичном регионе?
– В составе нашей команды есть гидрологическая группа с кафедры гидрологии суши, которая несколько лет занимается качеством воды в источниках водоснабжения Москвы. Сейчас мы все разрозненные данные прежних исследований пытаемся связать в единую цепочку. Будем изучать загрязнение воды по длине Москвы-реки, оценивая водный баланс и поступление химических веществ в различных частях водосбора: выше и ниже города, а также в устье, когда река впадает в Оку. Особое внимание будет уделяться рекам-притокам и их влиянию на качество воды в Москве-реке. Для этого мы провели исследование в бассейне реки Сетунь, сейчас будем анализировать полученные данные.
– Проект выглядит очень масштабно. Какими силами вы его выполняете?
– Центром исследований является наша кафедра геохимии и ландшафтов почв, которую возглавляет академик Николай Касимов. Параллельно привлекли гидрологов, а также специалистов с кафедры социально-экономической географии, которые оценивают транспортные и промышленные выбросы на территории Москвы. Содержание вредных микрочастиц в атмосфере определяет аэрозольная группа из НИИЯФ МГУ, имеющая большой опыт изучения атмосферных частиц и владеющая современными методами их мониторинга. Руководство МГУ также не осталось в стороне, оно выделило нам средства для закупки современной измерительной аппаратуры, которая будет размещена в специальном трейлере, чтобы проводить исследования аэрозолей в разных местах Москвы.
Что касается сложностей, то их достаточно. Дело в том, что разработка новой технологии оценки экологического состояния мегаполиса предполагает развитие новых и совершенствование известных эколого-геохимических методов исследований. Приходится осваивать новое на ходу: отлаживаем методики, ведем наблюдения, выполняем лабораторные работы и химические анализы, которые раньше не проводили.
– Куда же в итоге пойдут результаты вашей работы, ведь главное – сделать так, чтобы экологическая ситуация стала более благоприятной для жизни москвичей?
– Хотя наши исследования в значительной степени носят поисковый характер, заказчик, который готов воспользоваться нашими результатами, уже есть. Это Институт экологического проектирования и изысканий, который занимается оценкой воздействия проектируемых объектов промышленности, транспортной, добывающей отраслей на окружающую среду. Он готов вложиться и наряду с РНФ частично финансировать нашу работу. Но все же основную финансовую нагрузку несет Российский научный фонд. Кстати, я недавно узнала, что в МГУ всего несколько проектов получили финансирование, сравнимое с нашим (30 миллионов рублей в год). Мы очень гордимся этим и понимаем, что это серьезный уровень и большая ответственность. Без такой поддержки работать над прорывной технологией было бы невозможно.

Светлана БЕЛЯЕВА

Нет комментариев