ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЫБРОСОВ ЧЕРНОГО УГЛЕРОДА НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ПУТИ ИХ СОКРАЩЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

ISSN 2223-4047

Вестник магистратуры. 2018. № 4-1(79)

УДК 62

Д.Р. Дрягина, Р.А. Никонова

ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЫБРОСОВ ЧЕРНОГО УГЛЕРОДА НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ПУТИ ИХ СОКРАЩЕНИЯ

Ученые доказали, что частицы черного углерода, которые поднимаются в атмосферу, являются важным фактором для окружающей среды. Из-за огромных объемов выброса в атмосферу черный углерод способен усугубить эффект потепления. Черный углерод вызывает потемнение арктического снега, снижая его альбедо и приводя к ускоренному таянию. Современные научные климатические модели недооценивают фактор черного углерода, выбросы которого серьезно влияют на изменения климата в Арктике.

Ключевые слова: черные углерод взвешенные частицы, дизельное топливо.

Черный углерод, выбрасывающийся непосредственно в атмосферу как продукт неполного сгорания угля, дизельного топлива, биотоплива и биомассы в виде мелкодисперсных частиц (размер составляет менее 2,5 мкм), является наиболее активной частью взвешенных частиц, абсорбирующей солнечную радиацию, и основным компонентом сажи, которая состоит из частиц углерода с примесями и также содержит органический углерод.

На основе анализа докладов Минприроды «О состоянии и об охране окружающей среды в России» можно сделать выводы о том, что на долю России приходится около 7% мировой эмиссии черного углерода, что, в свою очередь, составляет порядка 10 % от всех прямых выбросов взвешенных частиц размером менее 2,5 микрон (PM25), причем основными источниками этих выбросов в России являются лесные пожары, а также потребление энергии в жилищном секторе, на транспорте и в промышленности [1].

Как один из компонентов взвешенных частиц PM25, черный углерод оказывает негативное воздействие на здоровье людей, природные экосистемы, а также на атмосферную видимость.

Попадая в организм человека через легкие в процессе дыхания, через желудочно-кишечный тракт с водой и пищей, а также через кожу и слизистые оболочки, частицы черного углерода независимо от продолжительности, воздействуют на внутренние органы, что, в свою очередь, приводит к появлению респираторных и кардиоваскулярных заболеваний, а также к преждевременной смерти. В исследованиях РАН выявлена положительная связь взвешенных частиц PM25 с ростом смертности от ишемической болезни сердца и цереброваскулярных заболеваний [2].

Помимо этого, с воздействием частиц PM25, содержащих черный углерод, связывают снижение урожайности и нанесение ущерба материалам и зданиям.

Черный углерод оказывает три типа воздействия на климат: прямой эффект, снижение отражающей способности снега (альбедо) и загрязнение облаков.

Прямой эффект заключается в том, что, поглощая солнечную радиацию во всех длинах волн, черный углерод способствует прогреву атмосферы.

Второй тип воздействия заключается в «затемнении» поверхностей снега и льда, снижении их отражающей способности, тем самым увеличивая поглощение тепла и преждевременное таяние.

Взаимодействие углерода с облаками сказывается на их стабильности, количестве осадков и отражающей способности.

Указанные механизмы делают Арктику особенно уязвимым регионом для выбросов черного углерода, в связи с чем необходимо найти способы и возможности сокращения этих выбросов.

В Арктическом регионе к крупнейшим источникам выбросов черного углерода относятся мобильные и стационарные дизельные двигатели.

Поскольку черный углерод выбрасывается вместе с другими взвешенными частицами и газами, то при оценке возможностей сокращения выбросов необходимо учитывать также побочные эффекты и от них.

Например, черный углерод составляет около 75% выбросов взвешенных частиц от мобильных дизельных двигателей, в то время как в процессе сгорания биомассы выбрасывается в основном органический углерод.

© Дрягина Д.Р., Никонова Р.А., 2018.

Вестник магистратуры. 2018. № 4-1(79)

ISSN 2223-4047

Повышение эффективности процесса горения и контроль прямых выбросов взвешенных частиц PM25 может содействовать сокращению выбросов черного углерода.

Кроме того, рекомендации по сокращению выбросов включают в себя: повышение эффективности использования энергии в целях снижения потребности в работе дизель-генераторов; повышение КПД дизельных двигателей; ужесточение стандартов в отношении новых двигателей или стандартов на топливо в целях сокращения выбросов от мобильных источников; замену или модернизацию промышленных котлов и дизель-генераторов.

Продолжительность пребывания черного углерода в атмосфере невелика, и климат должен быстро отреагировать на сокращение выбросов, особенно в Арктике.

Кроме того, стратегии сокращения выбросов черного углерода, как правило, приводят и к сокращению выбросов взвешенных частиц PM25, обеспечивая значительные медицинские, экологические и экономические выгоды. По оценкам, к 2030 г. выгоды от сокращения выбросов взвешенных частиц PM25 в России варьируют в диапазоне от 290 тыс. до 1,2 млн. долл. в расчете на тонну взвешенных частиц PM2.5 [3].

Библиографический список

1. Глобальная инвентаризация на технологической основе выбросов черного и органического углерода от сжигания. [Электронный ресурс]. URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/ (Дата обращения 12.01.2018).

2. Физико-химические характеристики черного углерода: воздействие на климат и здоровье населения. [Электронный ресурс]. URL:http://wwwepa.gov/Ыackcarbon^(Дата обращения 12.01.2018).

3. Распределение и источники черного углерода в российской Арктике. [Электронный ресурс]. URL: http://www.atmos-chem-phys.net/10/7017/201 (Дата обращения 14.01.2018).

ДРЯГИНА ДАРЬЯ РОМАНОВНА - магистрант, Санкт-Петербургский государственный морской технический университет, Россия.

НИКОНОВА РАДА АНДРЕЕВНА - магистрант, Санкт-Петербургский государственный морской технический университет, Россия.