CC BY
23
УДК 504.054 + 712.41 DOI: 10.24412/1816-1863-2022-3-52-56
| ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ЗАПАСОВ УГЛЕРОДА
§ В ГОРОДСКИХ ЭКОСИСТЕМАХ
| (НА ПРИМЕРЕ НИЖЕГОРОДСКОЙ АГЛОМЕРАЦИИ)
Т. А. Ковалева, магистр кафедры экологии, ФГАОУ ВО «Нижегородский исследовательский государственный университет им. Н. И. Лобачевского», kovalevataisia79@gmail.com, Нижний Новгород, Россия,
Н. И. Зазнобина, к. б. н, доцент кафедры экологии, ФГАОУ ВО «Нижегородский исследовательский государственный университет им. Н. И. Лобачевского», nzaznobina@mail.ru, Нижний Новгород, Россия,
А. Д. Большакова, аспирант кафедры экологии, ФГАОУ ВО «Нижегородский исследовательский государственный университет им. Н. И. Лобачевского», anzhela.bolschakova@yandex.ru, Нижний Новгород, Россия
В данной статье проведена сравнительная оценка запасов углерода и поглощенного углекислого газа растительностью городов на примере Нижегородской агломерации по методике «i-Tree-model». Самые высокие показатели количественного определения объема накопленных запасов углерода и поглощения углекислого газа зелеными насаждениями рассчитаны для г. Дзержинска, соответственно 1,89 млн т С и 6,93 млн т CO2, на км2, самые низкие показатели получены для города Городца — 0,023 млн т С и 0,43 млн т CO2 на км2 соответственно. Дзержинск — крупный промышленный город Нижегородской агломерации с большой автотранспортной загруженностью. Городец — это небольшой туристический город Нижегородской агломерации с минимальным уровнем антропогенного воздействия. По данным центра мониторинга среды по Нижегородской области, за 2022 г. превышений допустимых норм содержания контролируемых примесей (в том числе оксида углерода) в городах не отмечено, что подтверждает ведущую роль зеленых насаждений в очищении атмосферного воздуха.
In the article comparative assessment of carbon reserves and carbon dioxide absorbed by urban vegetation is carried out on the example of the Nizhny Novgorod agglomeration using the "i-Tree-model" method. The highest indicators for quantifying the volume of accumulated carbon reserves and carbon dioxide uptake by green spaces were calculated for Dzerzhinsk, respectively, 1,89 million tons of CO2 and 6,93 million tons of CO2 per km2, the lowest indicators were obtained for Gorodets — 0,023 million tons of CO2 and 0,43 million tons of CO2 per km2, respectively. Dzerzhinsk is a large industrial city of the Nizhny Novgorod agglomeration with a large traffic load. Gorodets is a small tourist town of the Nizhny Novgorod agglomeration with a minimum level of anthropogenic impact. According to the data of the environmental monitoring center for the Nizhny Novgorod region for 2022, there were no excess of permissible standards for the content of controlled impurities (including carbon monoxide) in cities, which confirms the leading role of green spaces in the purification of atmospheric air.
Ключевые слова: поглощение, углекислый газ, запасы углерода, зеленые насаждения, городские экосистемы.
Keywords: absorption, carbon dioxide, carbon stocks, green spaces, urban ecosystems.
52
Введение
Климат нашей планеты уже в течение последнего столетия претерпевает глобальные изменения, проявляющиеся в том числе в неуклонном повышении среднегодовых температур. Максимальный вклад в это изменение вносят города, которые являются территориальными фокусами современных экологических проблем. Именно в городах, концентрирующих подавляющую часть инвестиций, инфраструктуры и инноваций, практически полностью сосредоточены движущие силы экономического развития стран мира. Подобная территориальная экспансия уже
привела и в будущем может приводить к еще более серьезным проблемам в земле-и водопользовании, к нерациональному использованию энергоресурсов и связанному с этим значительному росту выбросов парниковых газов и появлению огромных «островов тепла». Следствием антропогенной деятельности является так называемый углеродный след, представляющий собой совокупность всех выбросов парниковых газов, образованных в результате деятельности человека. Согласно статистическим данным, в реальном времени [1] средний годовой объем выбросов углекислого газа на человека составляет
4,79 т в мире, 11,44 т в России. Последнее исследование Национального аэрокосмического агентства США (NASA) совместно с Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA) показывает, что 2021 год стал седьмым годом подряд (2015—2021 гг.), когда глобальная температура была выше доиндустриального уровня более, чем на 1 °C [2].
В ц елях разработки политики по сокращению объема выбросов углерода Министерство экономического развития РФ в марте 2021 года подготовило проект «Стратегии долгосрочного развития России с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года». Кроме этого, Министерство науки и высшего образования РФ в феврале 2021 года разработало программу по созданию на территории регионов России карбоновых полигонов для разработки и испытаний технологий наземного и дистанционного контроля углеродного баланса. Идея создания карбоновых полигонов основывается на том, что зеленые насаждения — основные поглотители углекислого газа на нашей планете и для стабилизации процесса изменения климата необходимо формирование зеленого каркаса. Таким образом, накопление углерода растительностью является важной средообразующей экосистемной услугой зеленой инфраструктуры городов.
Нижегородская агломерация — одна из крупнейших в Поволжье, занимает центральное положение на карте Нижегородской области [3]. Основу Нижегородской агломерации составляют крупнейшие города области — Нижний Новгород, Дзержинск, Кстово и Бор, которые образуют практически непрерывную урбанизированную территорию [3]. В состав агломерации также входят меньшие по площади города, такие как: Балахна, Павлово и Го-родец. Высокая транспортная загружен -ность центральной части Нижегородской агломерации и деятельность промышленных производств на территории Нижнего Новгорода, Дзержинска и Кстова оказывает негативное воздействие на состояние окружающей среды.
Для формирования целостного экологического природного каркаса агломерации и улучшения микроклимата необходимо в полной мере обеспечить городские пространства зелеными насаждениями.
На территории Нижегородской области планируется создание международного научно-образовательного карбонового полигона, на базе которого будет разрабатываться эффективный метод анализа углеродного баланса с учетом хранения и секвестрации углерода.
Цель работы — оценить запасы углерода и поглощение углекислого газа дре-весно-кустарниковой растительностью в Н. Новгороде и городах-спутниках Нижегородской агломерации.
Объекты и методы исследования
Нижегородская агломерация — одна из крупнейших городских агломераций Поволжья с населением 2 052 813 чел. (2021), что составляет 63,1 % населения Нижегородской области, 6,97 % населения Приволжского федерального округа, 1,48 % населения Российской Федерации [4]. Согласно генеральному плану в структуру Нижегородской агломерации входят: Нижний Новгород, Дзержинск, Кстово, Бор, Балахна, Городец, Павлово.
Нижний Новгород — административный центр Приволжского федерального округа и Нижегородской области, общая площадь которого составляет 460 км2 [4]. Нижний Новгород является крупный промышленным центром России в сфере машиностроения и металлообработки. Крупнейшие промышленные предприятия Нижнего Новгорода: ОАО «ГАЗ», ПАО «Красное Сормово», ОАО «Сокол» [5].
Дзержинск — город в Нижегородской области России, общая площадь которого составляет 421 км2 [4]. Основой экономики города является обрабатывающая промышленность, представленная предприятиями ООО «Нефтехимаппарат», АО «Капролактам СИБУР-Нефтехим» и др. [5].
Бор — город Нижегородской области, общая площадь которого составляет 147 км2 [4]. Ведущее положение в городе занимает промышленность, которая представлена предприятиями черной металлургии, машиностроения и металлообработки: ОАО «АОС Борский стекольный завод», ОАО «Борский трубный завод» [5].
Городец — административный центр Городецкого района Нижегородской области. Общая площадь города — 124,2 км2 [4]. Промышленность города развивается за счет судостроения и судоремонта, де-
CD О Ф
О
О -1
53
IK
О ^
m О ш
fivWi г"-ГЙ«А-
Нижний Новгород Дзержинск
Обозначения:
Кстово
Балахна
Павлово
| Травянистая растительность | Непроницаемые постройки J Непроницаемые другие объекты | Непроницаемые дороги | Почва/пустой грунт
Дерево/кустарник | Вода
is
Городец
Бор
"Si.
Sfc £
Рис. 1. Сгенерированные точки c разным типом покрытия по модулю «i-Tree Canopy»
54
ревообработки, перерабатывающих предприятий сельхозпродукции. Крупные промышленные предприятия: ПАО «Судо-ремонтно -суд остроительная корпорация», ООО «Городецкий судоремонтный завод» [5].
Кстово — административный центр Кстовского района Нижегородской области, общая площадь которого — 59 км2 [5]. Градообразующее предприятие — ООО «Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез» [5].
Балахна — административный центр Балахнинского района Нижегородской области. Общая площадь города — 48 км2 [4]. Основными предприятиями города являются заводы по добыче и обогащению песка, выпуску пластмассовых и резиновых изделий, электротехнических приборов, целлюлозно-бумажных изделий и мебели. Крупные промышленные предприятия: целлюлозно-бумажный комбинат «Волга», АО НПО «Правдинский радиозавод» [6].
Павлово — административный центр Павловского района Нижегородской области. Общая площадь города — 43,12 км2 [4]. Павлово — важный центр машиностроения и металлообработки. Крупные
промышленные предприятия: ОАО «Гидроагрегат», АО ПМЗ «Восход» [5].
В работе использовался современный рецензируемый программный комплекс «i-Tree model», разработанный Лесной службой Министерства сельского хозяйства США. Комплекс «i-Tree model» представляет собой программный пакет, включающий несколько модулей для оценки экосистемных услуг, предоставляемых зелеными насаждениями [6]. Для количественной оценки улавливания и хранения углерода был выбран модуль «i-Tree Canopy», который является инструментом получения статистически достоверных оценок растительного покрова и других видов землепользования на основе точечного метода [7].
Результаты и обсуждение
Для количественной оценки запасов углерода и поглощенного углекислого газа в программе QGIS Desktop созданы shp-файлы основных центров Нижегородской агломерации (Нижний Новгород, Дзержинск, Кстово, Бор, Балахна, Городец, Павлово), которые были загружены в про-
граммный комплекс «i-Tree model», в модуль «i-Tree Canopy».
Далее в модуле для каждого объекта исследования случайным образом сгенерированы точки выборок (от 200 до 300 точек в зависимости от размеров площадей городов). Каждая точка была отнесена к одному из семи типов покрытия (рис. 1).
В модуле «i-Tree Canopy» рассчитаны результаты процентного соотношения типов покрытия исследуемых территорий, а также суммарного объема запасов углерода и поглощенного углекислого газа древесно-кустарниковой растительностью (табл. 1).
На основании полученных результатов установлено, что в Дзержинске самые высокие показатели по объему накопленных запасов углерода и поглощению углекислого газа растительностью, соответственно 1,89 млн т С и 6,93 млн т CO2, на км2 (табл. 1). В первую очередь это связано с тем, что Дзержинск является крупным городом Нижегородской агломерации, в экономическом развитии которого главную роль занимает химическая промышленность. Автотранспортная загруженность и высокотоксичные поллютанты, образующиеся в результате деятельности предприятий, негативно воздействуют на природ но-экологический каркас города. Однако в настоящее время озелененные территории общего пользования г. Дзержинска занимают 427,7 га, что составляет 17,4 м2 на одного жителя. В соответствии с законом № 110-З «Об охране озелененных территорий Нижегородской области» этот показатель превышает установленный норматив. По данным наблюдений ФГБУ «Верхне-Волжское УГМС», за
2022 год превышений допустимых норм содержания контролируемых примесей (в том числе, оксида углерода) в городе не отмечено, что подтверждает ведущую роль зеленых насаждений в очищении атмосферного воздуха.
Для Н. Новгорода установлены высокие показатели по объему хранения углерода (1,54 млн т С) и поглощению углекислого газа растительностью (5,65 млн т С02/км2) (табл. 1). Известно, что Нижний Новгород — крупный промышленный центр Нижегородской области с высоким уровнем автомобильного трафика, характеризующийся высоким уровнем загряз -нения атмосферного воздуха.
При этом площадь озелененных территорий г. Нижнего Новгорода на одного жителя составляет 15,46 м2. В соответствии с законом № 110-З «Об охране озелененных территорий...» этот показатель ниже установленного норматива. По данным наблюдений ФГБУ «Верхне-Волжское УГМС», за 2022 год уровень загрязнения атмосферного воздуха характеризуется как «повышенный».
Для города Городца рассчитаны самые низкие значения показателя по объему хранения углерода (0,023 млн т С) и поглощению углекислого газа растительностью (0,43 млн т С02/км2) (табл. 1). Это можно объяснить тем, что Городец — это довольно небольшой туристический город, являющийся важным транспортным узлом в Нижегородской области. В городе соблюдаются меры по поддержанию стабильной экологической обстановки. Все стационарные источники загрязнения атмосферы расположены по периферии города. Кроме того, в г. Городце органи-
а> о ф
О
О -1 S
Таблица 1
Сводная таблица результатов оценки по модулю «i-Tree Canopy»
Тип покрытия, %/Land cover, %
Город Травянистая растительность Непрон. постройки Непрон. др. объекты Непрон. дороги Почва/ пустой грунт Дерево/ кустарник Вода C (млн т)/ CO2 экв. (млн т/км2)
Нижний 13,0 14,0 7,0 5,7 14,3 39,0 7,0 1,5 5,6
Новгород
Дзержинск 12,9 5,9 1,1 1,5 13,7 59,6 5,2 1,9 6,9
Кстово 25,2 7,2 7,6 6,4 14,4 28,4 10,8 0,1 0,5
Балахна 17,3 5,4 2,7 1,5 3,1 55,0 15,0 0,3 1,1
Бор 23,6 14,6 6,4 7,7 10,0 30,9 6,8 0,1 0,5
Павлово 29,6 10,5 2,3 3,2 3,6 40,5 10,5 0,1 0,5
Городец 23,5 21,5 8,5 6,0 14,0 25,5 1,0 0,02 0,4
Средообразующая экосистемная услуга/ Environment ecosystem service
55
IK S
О ^
m
О ф
зовано благоустройство и озеленение магистральных улиц и дорог, а сам город окружают обширные лесные массивы. Благоприятную экологическую обстановку в городе подтверждают официальные данные наблюдений филиала ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Нижегородской области»: превышений ПДК по оксиду углерода за 2022 год не выявлено.
Заключение
В работе оценена средообразующая экосистемная услуга: объем запасов углерода в древесно-кустарниковых насаждениях и поглощение углекислого газа растительностью в пределах городских экосистем.
Полученные результаты комплексной оценки суммарного объема запасов углерода и поглощения углекислого газа зелеными насаждениями будут переданы сотрудникам уполномоченных органов местного самоуправления в области охраны окружающей среды объектов исследования для принятия решений по корректировке и формированию рекомендаций, посвященных компенсационному озеленению территорий городов. На основе этих рекомендаций могут быть разработаны предложения по изменению действующих нормативных актов, в соответствии с которыми предполагается создание комфортной городской среды, включающей благоустройство общественных пространств.
Библиографический список
1. Справочный интернет-ресурс. — URL: https://www.worldometers.info, дата обращения: 22.08.2022.
2. Официальный сайт Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства. — URL: https://www.nasa.gov, дата обращения: 22.08.2022.
3. Александрийская К. А., Авилова К. В., Илларионова O. A., Климанова О. А. Экосистемные услуги России: Прототип национального доклада. Т. 3. Зеленая инфраструктура и экосистемные услуги крупнейших городов России. — М.: Изд-во Центра охраны дикой природы, 2021. — 112 с.
4. Официальный сайт Федеральной службы государственной статистики. — URL: https:// rosstat.gov.ru, дата обращения: 22.08.2022.
5. Официальный сайт Правительства Нижегородской области. — URL: https://government-nnov.ru, дата обращения: 22.08.2022.
6. Программный пакет i-Tree. — URL: http://www.itreetools.org, дата обращения: 22.08.2022.
7. Nowak D. J. Understanding i-Tree: summary of programs and methods // General Technical Report NRS-200. — Madison, WI: U. S. Department of Agriculture, Forest Service, Northern Research Station, 2020. — 100 p.
56
ASSESSING CARBON STOCKS IN URBAN ECOSYSTEMS (THE EXAMPLE OF NIZHNY NOVGOROD AGGLOMERATION)
T. A. Kovaleva, master of the Department of ecology, Lobachevsky Nizhny Novgorod research state University, kovalevataisia79@gmail.com, Nizhny Novgorod, Russia, N. I. Zaznobina, Ph. D. (Biology), assoc. pofessor of the Department of ecology, Lobachevsky Nizhny Novgorod research state University, nzaznobina@mail.ru, Nizhny Novgorod, Russia, A. D. Bolshakova, graduate student of the Department of ecology, Lobachevsky Nizhny Novgorod research state University, anzhela.bolschakova@yandex.ru, Nizhny Novgorod, Russia
References
1. Spravochnyj internet resurs. — URL: https://www.worldometers.info, date of access: 22.08.2022.
2. Ofltsialnyy sajt Nacional'nogo upravleniyapo aeronavtike i issledovaniyu kosmicheskogoprostranstva [Official website оf NASA]. URL: https://www.nasa.gov, date of access: 22.08.2022.
3. Aleksandriyskaya K. A., Avilova K. V., Illarionova O. A., Klimanova O. A. Ekosistemnie uslugi Rossii: Pro-totip nacionalnogo doklada. T. 3. Zelenaya infrastruktura i ekosistemnie uslugi krupneishih gorodov Rossii [Ecosystem services in Russia: Prototype of the national report. V. 3. Green infrastructure and ecosystem services in the largest cities of Russia]. M.: Tsentr okhrany dikoy prirody, 2021. p. 112 [in Russian].
4. Ofltsialnyy sayt Federalnoy sluzhby gosudarstvennoy statistiki [Official website of the Federal State Statistics Service]. URL: https://rosstat.gov.ru, date of access: 22.08.2022 [in Russian].
5. Ofltsialnyy sayt Pravitelstva Nizhegorodskoy oblasti [Official website of the Government of the Nizhny Novgorod Region]. — URL: https://government-nnov.ru, date of access: 22.08.2022 [in Russian].
6. Programmnyjpaket i-Tree [Official website оf i-Tree]. — URL: http://www.itreetools.org, date of access: 22.08.2022.
7. Nowak D. J. Understanding i-Tree: summary of programs and methods // General Technical Report NRS-200. Madison, WI: U. S. Department of Agriculture, Forest Service, Northern Research Station. 2020. 100 p.
