Челябинские ученые сообщили о новой угрозе: откуда берется токсичный озон
Челябинские исследователи из филиала Росгидромета, при поддержке гранта губернатора и Российского научного фонда, провели комплексное изучение феномена формирования приповерхностного озонового слоя в условиях крупного индустриального центра. В результате было установлено, что в зимний период выбросы теплоэлектростанций и объектов теплоснабжения способствуют образованию токсичного озона, который оказывает неблагоприятное воздействие на биологические системы, аналогичное воздействию кислотных аэрозолей. Летом озон формируется вследствие взаимодействия летучих органических соединений фитогенного происхождения с диоксидом азота, что также представляет существенную угрозу для экологической стабильности.
Исследование подчеркивает значимость озона как вторичного загрязнителя атмосферы, образующегося в результате промышленных эмиссий. Для мониторинга концентрации озона использовались данные спутниковых наблюдений и компьютерного моделирования, что позволило провести детальный анализ пространственно-временных изменений данного загрязнителя.
Молекула озона, состоящая из трех атомов кислорода, выполняет двойственную функцию: в стратосфере она защищает атмосферу от ультрафиолетового излучения, поглощая вредные лучи. Однако в тропосфере озон функционирует как мощный парниковый газ, способствующий удержанию тепла и формированию токсичных аэрозолей, содержащих серную и азотную кислоты. Кроме того, высокие концентрации озона могут вызывать респираторные заболевания, включая астму, что делает его одним из ключевых факторов риска для здоровья населения.
Выбор Челябинска в качестве объекта исследования обусловлен его статусом крупного индустриального центра с развитой транспортной и промышленной инфраструктурой. Анализ данных, полученных с помощью спутниковой системы Sentinel-5P, позволил выявить значительные изменения в концентрациях веществ, способствующих образованию озона, в течение года. В зимний период основными источниками озона являются диоксид азота и формальдегид, выделяющиеся теплоэлектростанциями и котельными. Летом к этим источникам добавляются летучие органические соединения, образующиеся в результате выбросов транспортных средств и коксохимических предприятий.
Особое внимание исследователей было уделено феноменологии стресса растений, который проявляется в увеличении концентрации озона в зимний период. В условиях глобального потепления и антропогенного воздействия на окружающую среду растения испытывают стрессовые реакции, способствующие дополнительному образованию озона. Этот процесс обусловлен взаимодействием фитогенных летучих органических соединений с диоксидом азота, что приводит к трансформации диоксида азота в формальдегид.
Анализ полученных данных свидетельствует о значительном росте концентрации озона в атмосфере, что актуализирует необходимость пересмотра подходов к экологической политике. Экологи предлагают рассмотреть возможность включения озона в перечень веществ, оказывающих беспороговое воздействие на экосистемы, и отказаться от концепции допустимых концентраций, которая не учитывает кумулятивный эффект данного загрязнителя.
В рамках разработки методологических подходов к оценке природоохранной деятельности промышленных предприятий была предложена методика, основанная на данных виртуального мониторинга выбросов и спутниковых наблюдений. Реализация данной методологии планируется на особо охраняемых природных территориях, что позволит минимизировать негативное влияние антропогенных факторов на экосистемы и сохранить биологическое разнообразие.