ИГОЛКИ ВЕЧНОЗЕЛЕНЫХ РАСТЕНИЙ ПОМОГУТ ОПРЕДЕЛИТЬ КАЧЕСТВО ВОЗДУХА


Зимой на деревьях скапливается больше мелкодисперсных взвешенных частиц, чем летом.

Ученые из Университета Юты (США) выяснили, что по степени намагниченности иголок вечнозеленых растений можно определить уровень загрязнения воздуха. По мнению авторов работы, опубликованной в научном журнале GeoHealth, хвойные деревья могут стать доступной альтернативой инструментам для мониторинга качества воздуха.

Исследователи взяли образцы хвои с четырех австрийских, или черных, сосен (лат. — Pinus nigra) на территории кампуса Университета Юты в городе Солт-Лейк-Сити. Три дерева растут недалеко от автомобильной дороги North Campus Drive, где ежедневно проезжает около 13 тыс. транспортных средств. Одна сосна находится в непосредственной близости от проезжей части, вторая — немного дальше, третья удалена сильнее всего. Четвертое дерево растет внутри университетского городка, где практически нет машин. Исследователи собирали иголки на высоте примерно 1,5 м от поверхности земли с южной стороны растений. В 2017 году сбор производили дважды: в июне, когда воздух был относительно чистым, и в декабре.

Авторы работы отмечают, что зимой ухудшение качества воздуха связано в том числе с явлением температурной инверсии. При определенных условиях температура более высоких слоев атмосферы оказывается выше, чем около поверхности Земли. В результате нарушается циркуляция воздуха, и в атмосфере начинает накапливаться большое количество мелкодисперсных взвешенных частиц PM2,5. Эти частицы оказывают негативное воздействие на организм человека и могут стать причиной развития респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний, когнитивных нарушений и других проблем со здоровьем.

В лаборатории ученые разрезали иглы на отрезки длиной примерно 10 мм. Чтобы предотвратить попадание на них посторонних металлов, они использовали керамические ножницы. Во время первого опыта исследователи подвергали образцы воздействию магнитных полей с разной индукцией и измеряли их изотермическую остаточную намагниченность (возникает при непродолжительном воздействии внешнего поля при постоянной температуре. — Прим. Plus-one.ru) с помощью магнитометра. Выяснилось, что намагниченность иголок, собранных во время температурных инверсий, была в три раза выше, чем у иголок, собранных в другое время. При этом намагниченность хвоинок снижалась по мере удаления сосен от дороги. Исследователи также провели несколько экспериментов при пониженной температуре. Они узнали, что пыль, осевшая на иголки во время инверсий, содержит в своем составе частицы маггемита размером менее 20 нм. Это природный минерал из семейства оксидов железа, который обладает выраженными магнитными свойствами.

В дополнение к этому авторы работы проанализировали химический состав твердых частиц на поверхности хвои. Помимо железосодержащих компонентов, среди загрязнителей были титан, ванадий, цирконий и другие металлы, которые попадают в воздух в результате сжигания ископаемого топлива и с тормозной пылью (мелкие частицы с тормозных колодок и покрышек колес). Там также присутствовали каталитические нейтрализаторы для детоксикации выхлопных газов — их концентрации были самыми высокими в хвое деревьев, растущих рядом с дорогой.

Изучение хвои под электронным микроскопом показало, что на поверхности декабрьских образцов присутствовало гораздо больше твердых частиц, чем на поверхности июньских. Однако вопрос о том, как долго твердые частицы остаются на иголках вечнозеленых растений во время температурных инверсий, остается открытым, отмечают ученые. Чтобы лучше понять, как, почему и в какое время происходит загрязнение воздуха в городских районах, они напечатали на 3D-принтере сосновую ветвь с иглами, которые улавливают твердые частицы. Приспособление может крепиться к веткам живых деревьев — таким образом каждое растение может стать своего рода станцией для сбора данных о качестве воздуха. «Это довольно дешевый способ, — говорит один из авторов работы Пит Липперт, — который даст нам больше возможностей для контроля загрязнения воздуха в долине».

Хвойные породы деревьев неприхотливы и растут практически при любых температурах. В Москве на долю этих растений приходится 4% деревьев. Но в некоторых административных округах — например, в Северо-Западном — этот показатель достигает 11%. Лучше всего к жизни в условиях загрязненного воздуха приспособлена лиственница: она не только обладает повышенной газоустойчивостью, свойственной всем хвойным, но и ежегодно сбрасывает иголки. Это дерево активно используют для озеленения столицы: его доля в составе зеленого фонда города составляет 2,4%. Об этом сообщается в докладе о состоянии окружающей среды в Москве в 2019 году. Большое количество хвойных пород растет на территории Троицка — это ели (12,7%), сосны (3,1%), лиственницы (2,9%). В документе подчеркивается, что сосна обыкновенная наряду с такими лиственными деревьями, как липа мелколистная, дуб черешчатый, клен остролистный, ива белая, обладают самой высокой продолжительностью жизни. Возраст некоторых из этих видов деревьев на территории Москвы превышает 100 лет.

 

Источник: https://plus-one.ru/ecology/igolki-vechnozelenyh-rasteniy-pomogut-opredelit-kachestvo-vozduha