Экология и человек

Российские учёные активно исследуют проблему парникового эффекта, уделяя особое внимание углекислым газам. СО2 — второй по значимости парниковый газ после водяного пара. За последние 300 лет его концентрация в атмосфере увеличилась с 277 до 405 ppm, что, по мнению учёных, способствует усилению парникового эффекта.

В связи с этим в последние годы во всём мире проводятся исследования особенностей накопления и выбросов СО2 в атмосферу. Обозреватель «МК» посетила один из карбоновых полигонов, расположенных недалеко от Екатеринбурга, на территории Коуровской астрономической обсерватории.

По данным российских учёных, на начало XXI века большая часть выбросов углекислого газа в атмосферу происходит из естественных источников: растения выделяют около 220 миллиардов тонн в год, океаны — 330 миллиардов тонн, вулканы — от 130 до 230 миллионов тонн. Антропогенные выбросы, по данным Геологической службы США, примерно в 100 раз превышают вулканические и составляют около 20 миллиардов тонн в год.

Углекислый газ играет важную роль в жизни на Земле, участвуя в процессе фотосинтеза, в ходе которого растения формируют свою биомассу, синтезируя органические вещества.

Одной из задач полигона является изучение особенностей фотосинтеза основных пород уральского леса: пихты, сосны и ели, а также оценка их вклада в поглощение СО2. Также важно понимать сезонную динамику этого процесса, чтобы определить, в какое время растения лучше связывают углекислый газ.

Ещё одна задача — понять, какие из указанных пород в большей степени поглощают газ, а какие в меньшей. Согласно промежуточным данным, наиболее активно впитывает углекислый газ сосна, за ней следуют ель и пихта. Учёные выяснили это с помощью инфракрасного газоанализатора, который позволяет оценить содержание углекислого газа в атмосфере до и после помещения растительного организма, например, веточки пихты, в специальную камеру. Этот прибор дифференциально оценивает убыль углекислого газа из атмосферы за счёт его поглощения растением.

Кроме инфракрасного газоанализатора, на полигоне установлена специальная мачта, возвышающаяся над лесом. Она оборудована ультразвуковым высокочастотным анемометром, который измеряет скорость воздушных потоков, и двумя газоанализаторами: один измеряет концентрацию углекислого газа и водяного пара, а другой — метана. Особое внимание уделяется вертикальным потокам парниковых газов: если они направлены вниз, то это хорошо, так как лес активно поглощает их, а если вверх — значит, отдаёт.

По словам Ирины Киселёвой, в будущем, после завершения исследований, можно будет создавать специальные карбоновые фермы из наиболее активных поглотителей углекислого газа. Эти виды растений подойдут и для рекультивации выработанных промышленных территорий.

Однако пока неясно, какое растение станет основным на таких фермах. Несмотря на то, что основное внимание на уральском полигоне уделяется хвойным породам деревьев, уже известно, что наиболее активными поглотителями CO2 являются молодые сосны. Учёные пока не могут сказать, сколько тонн чистого углерода их биомасса поглощает с одного гектара.

С другой стороны, на территории Уральского государственного аграрного университета уже два сезона выращивают техническую коноплю именно с этой целью. Эта трава также претендует на звание борца с углекислым газом, и оборудование фиксирует активно нисходящие потоки CO2. Растущая биомасса конопли поглощает по 2-3 тонны на одном гектаре.

Уральские учёные обратили внимание на коноплю вслед за зарубежными исследователями, которые заявляют, что она поглощает по 5-6 тонн углерода. Правда, за границей она вырастает гораздо выше, чем в России — на 6-7 метров, что не сравнить с нашей двухметровой коноплёй.

В вопросе о том, что лучше — конопля или сосны, учёные пока больше склоняются к соснам, которые способны гораздо дольше удерживать углерод. Когда они сгниют и станут источником CO2? Лет через 100 минимум. А с однолетней коноплёй возврат парникового газа в атмосферу будет происходить раз в год, по мере завершения её жизненного цикла.

Ведущий научный сотрудник лаборатории физики климата и окружающей среды УрФУ Константин Грибанов отмечает, что выращенному и поглотившему углерод растению нельзя позволить ни сгореть, ни сгнить. Иначе всё, что оно впитало в себя, вернётся обратно. Одним из возможных решений, по словам Грибанова, может стать использование конопли как компонента бетонной смеси (это гарантированный способ захоронения углерода) или шитье из её волокна одежды.

Ещё одно растение, с которым хотят поработать специалисты уральского карбонового полигона, — это лён. Его большая биомасса также может оказаться хорошим поглотителем углерода, а заодно и источником ценного волокна.