Борьба с загрязнением воздуха является насущной проблемой в большинстве крупных городских районов во всем мире, либо в странах с низким, средним или высоким уровнем дохода. Например, в ежегодном докладе о качестве воздуха в Европе за 2015 год содержится оценка, согласно которой в период 2011-2013 годов 17-30% городского населения Европы подвергалось воздействию твердых частиц выше предельного значения. Эта доля людей, подвергающихся воздействию проблемных уровней загрязнения, увеличивается до 61-83%, если применять более строгий стандарт ВОЗ.
Вредное воздействие загрязнения атмосферного воздуха на здоровье человека постоянно и все чаще подтверждается научными данными, а его глобальное бремя болезней оценивается в 3,7 миллиона смертей в 2018 году. Качество городского воздуха в большинстве городов страдает от местных выбросов загрязняющих веществ от транспорта, промышленности и других источников, но оно также чувствительно к изменению климата.
Изменение климата приведет к увеличению содержания приземного озона в США и Европе, однако его воздействие на качество воздуха весьма неопределенно, как и влияние на концентрации других загрязнителей, таких как твердые частицы.
Растительность в городских ландшафтах может удалять загрязняющие вещества из атмосферы, главным образом, за счет поглощения и улавливания взвешенных частиц листьев. Городская растительность может выступать в качестве физического барьера, препятствующего проникновению загрязняющих веществ в определенные районы.
Таким образом, стратегии озеленения городов были предложены в качестве средства для снижения уровня загрязнения воздуха.
Однако потенциал растительности для существенного улучшения качества воздуха в городах оспаривается из-за неопределенности, связанной с модельными оценками и недостатком эмпирических исследований.
Кроме того, городская растительность может выделять биогенные летучие соединения, которые способствуют образованию приземного озона в воздухе.
Исследования загрязнения воздуха и предложения по их удалению
Большинство исследований по оценке удаления загрязнения воздуха городской растительностью основаны на моделях сухого выпадения. Как правило, эти модели применяются в масштабах города или метрополии с учетом характеристик зеленых насаждений, данных о концентрации загрязнения и метеорологических данных.
Результаты этих модельных исследований показывают, что городская растительность может удалять значительные объемы загрязнения воздуха. Общее годовое удаление загрязнения воздуха городскими деревьями и кустарниками в США в 1994 году составило 711,300 тонны.
Тем не менее, средний процент улучшения качества воздуха в 55 отобранных городах США, связанный с удалением загрязнения воздуха растительностью, был очень низким (от 0,1 до 0,6% для диоксида азота и от 0,2 до 1,0% для твердых частиц).
Моделирующие исследования в городских районах Южной Америки, Азии или Европы показали аналогичное маргинальное воздействие на качество воздуха в масштабах города или мегаполиса.
Эти результаты свидетельствуют о том, что стратегии озеленения могут иметь ограниченную эффективность для решения проблем загрязнения воздуха в масштабах города. Моделирующие исследования также показывают, что улучшение качества воздуха растительностью будет более актуальным в масштабе площадки.
Однако в ущельях улиц некоторые моделирующие исследования показывают, что большинство проектов зеленых улиц оказывают негативное влияние на качество воздуха, поскольку они снижают вентиляцию и рассеивают такие загрязнители, как твердые частицы.
Ученые предложили интенсивную обрезку навесов уличных деревьев с целью минимизации их негативного влияния на частицы. Зеленые крыши и особенно зеленые стены, могут существенно снизить уличные концентрации, поскольку они увеличивают осаждение загрязнителей без негативного аэродинамического воздействия на вентиляцию.
Что касается других моделей, пытающихся смоделировать сложные биофизические процессы, то в моделях сухого выпадения существует много неопределенностей и ограничений, которые препятствуют более точному определению поглощения загрязнения воздуха городской растительностью.
Например, некоторые источники неопределенности включают неоднородность пространственного распределения загрязнителей воздуха, скорости повторной взвеси частиц, состояние влажности почвы, интенсивность транспирации или сопротивление границам листьев.
Местные мелкомасштабные входные данные по этим переменным величинам обычно отсутствуют, а эмпирические данные о фактическом поглощении загрязнителей городской растительностью по-прежнему ограничены.
В целом, имеющиеся экспериментальные исследования показывают, что зеленые насаждения количественно связаны со снижением уровня загрязнения воздуха в масштабе объекта, особенно в отношении твердых частиц.
В завершении добавлю, что в ходе последнего исследования не было обнаружено значимых связей между различиями в концентрациях загрязнения и характеристиками структуры растительности, такими как закрытие полотна или количество и размер деревьев. Проектирование и отбор городской растительности имеет решающее значение для улучшения качества воздуха на уровне объекта.
В качестве наиболее эффективного проекта была предложена низкоплотная и пористая растительность вблизи источников загрязнения, поскольку она увеличивает осаждение загрязняющих веществ и в то же время не препятствует разбавлению выбросов более высоким чистым слоем атмосферы.