Как известно, озоновый слой в стратосфере защищает нас от солнечного ультрафиолета, точнее, от его наиболее опасной коротковолновой части спектра. Но появляясь где-то ниже стратосферы, он способен создать большие проблемы.
Озон – довольно агрессивный окислитель, который при определённых концентрациях становится токсичен (с его помощью обеззараживают воду, медицинские растворы, воздух в помещениях, одежду и т. д.). Поэтому в приземных слоях воздуха он считается загрязнителем.
В природе озон образуется при взаимодействии кислорода с солнечным ультрафиолетом, но этот озон остаётся высоко в атмосфере. Ещё он появляется, когда через воздух проходит сильный электрический разряд, то есть молния. Но у него есть и антропогенные источники. В первую очередь тут, наверно, вспоминаются копировальные машины, принтеры, ионизаторы воздуха, от которых часто веет озоном – причиной тому всё те же электрические разряды, происходящие в их недрах. Но озона от них получается сравнительно немного. Тот озон, который достигает загрязняющих концентраций, образуется в так называемом фотохимическом смоге. Углеводороды и оксиды азота в промышленных выбросах и автомобильном дыме под воздействием солнечного света реагируют друг с другом с образованием озона. Проблема не только и, может быть, не столько в нём самом, хотя озон, как было сказано, может быть весьма токсичен. Будучи очень активным окислителем, он начинает реагировать с окружающими молекулами, в результате чего появляются разные альдегиды, органические нитраты и др., более-менее стабильные и достаточно вредные для живых существ.
Кажется, что озоновое загрязнение зависит только от автомобильно-промышленных факторов. Однако на днях в Science Advances появилась статья, в которой сотрудники Университета Цзинань сообщают парадоксальную вещь: озоновое загрязнение усиливают некоторые виды деревьев, выделяющие много изопрена и других летучих углеводородов. В первую очередь это различные ивы и тополя, которые по совпадению активно используют в озеленении городов. Изопрен же входит в число тех самых соединений, которые могут реагировать с образованием озона.
О том, что растительный изопрен может усиливать озоновое загрязнение, учёные уже сообщали несколько лет назад, но в том исследовании речь шла о том, что растения в засуху выделяют больше изопрена. Сейчас его влияние на уровень озона оценили относительно остальных озоноповышающих молекул, которые есть в городском воздухе. Если просто посчитать долю растительных «озоновых» углеводородов, то она будет не очень большой: например, в Пекине с мая по июль 2021 г. они составляли всего 10% из всех углеводородных соединений. Но при этом растительные молекулы с большей готовностью вступают в цепочки реакций, которые в итоге дают озон. По подсчётам авторов работы, растительные летучие углеводороды (главным образом изопрен) дают 52% предшественников-прекурсоров O3. То есть антропогенные углеводороды тут даже не на первом месте. И это не какая-то специфика Пекина: уровень древесного изопрена измеряли ещё, например, в Мельбурне и Сиднее, и там получилась похожая картина.
Озонирующие реакции с участием растительного «сырья» усиливаются с повышением температуры, так что древесный вклад здесь увеличивается с 21% при 20 °С до 74% при 35 °С. (Тут ещё нужно не забывать, о чём говорилось выше – что в засушливую жару растения выделяют больше изопрена.) Всё это вовсе не означает, что городам нужно избавиться от деревьев. Просто стоит внимательнее относиться к тому, что за деревья предполагается сажать на улицах и в парках, и, кроме того, стоит постараться, чтобы в антропогенном дыме было поменьше соединений, которые могут добавить озона в городской воздух.
Автор: Кирилл Стасевич