| 16. |
Аннотация |
Актуальность проблемы обусловлена тем, что одним из приоритетных направлений государственной политики России на ближайшее время и перспективу являются экологическая безопасность природной среды и улучшение качества жизни населения. Возможности эффективного ответа на большие вызовы, обозначенные в стратегии научно-технологического развития РФ играют важную роль не только в обеспечении устойчивого развития территорий, но и в оценке рисков и возможных опасностей для населения, особенно в условиях арктических и субарктических регионов. В числе наиболее значимых вызовов включено возрастание антропогенных нагрузок на окружающую среду до масштабов, угрожающих воспроизводству природных ресурсов, и связанный с их неэффективным использованием рост рисков для жизни и здоровья граждан. В связи с этим, решение экологических проблем техногенного и антропогенного воздействия на экосистемы; экологический мониторинг загрязняющих веществ и прогнозирование в условиях интенсивного промышленного освоения Арктики и Севера является одним из актуальных на сегодняшний день. Среди химических соединений, особо опасной считается черный углерод, который характеризуются высокой токсичностью, долговременным периодом полуразложения, способностью к биоаккмуляции и трансграничному переносу. Черный углерод найден в объектах окружающей среды и в тканях живых организмов в удаленных от каких либо источников районах (в Арктике и Антарктике), что является результатом трансграничного атмосферного переноса. Трансграничный транспорт черного углерода и других загрязнителей и накопление их в удаленных от источников областях – одна из самых актуальных проблем. Одной из частью нашей проекта является концепция эколого-аналитического контроля, которая предполагает осуществление исследований по выявлению и оценке источников загрязнения, определение уровней загрязнения природных объектов черным углеродом в результате антропогенного воздействия (прямого, косвенного и катастрофического) на окружающую среду и человека. На 3-й Конференции сторон Стокгольмской конвенции был принят План глобального мониторинга стойких загрязнителей. Его цель — создание гармонизированной организационной инфраструктуры для сбора сопоставимых данных мониторинга в целях определения временных трендов стойких загрязнителей, их уровней в окружающей среде и обеспечения информацией по их региональному и глобальному переносу.
В глобальных мониторинговых программах POPs особая роль отведена Арктической программе мониторинга и оценки (АМАР) Арктического совета и Северной программе по загрязнителям (NCP). В России традиционно мониторинг загрязнения окружающей среды проводят организации Росгидромета и НПО «Тайфун» и др., однако не все научные станции оснащены специальным оборудованием для улавливания черного углерода. На сегодняшний день на территории Арктической Якутии мониторинг черного углерода проводится слабо, то есть из мониторингового пояса выпадает обширная территория Арктического региона – Республики Саха (Якутия). Именно поэтому, развертывание мониторинговых станций по изучению загрязнений черным углеродом, изучение баланса парниковых газов в экосистемах Северо-востока Азии в современных и прогнозируемых на будущее климатических условиях на основе синтеза данных наблюдений сети вдоль широтной трансекты арктических и субарктических регионов России и пространственное моделирование с использованием ГИС является актуальной.
Все большее количество данных научных исследований, полученных в настоящее время свидетельствуют о том, что северные широты испытывают влияние глобального потепления. Ранневесеннее озеленение наземной поверхности в результате увеличения вегетационного периода растений, подтверждаемое спутниковыми съемками и данными лесной инвентаризации (Buermann et al., 2003), является одним из беспрецедентных доводов. Имеются также данные моделирований, как инверсных, так и "bottom up" подхода (Bousquet et al.; 1999, Lucht et al, 2002), показывающие, что Северное полушарие депонирует большое количество углерода в повышенном темпе.
Подробная информация о распределении источников черного углерода в атмосфере является необходимым условием для анализа и понимания роли углеродного цикла в контексте глобального изменения климата. Сибирь считается одним из крупнейших в мире резервуаров углерода благодаря большой площади лесов.
В условиях глобального потепления очень важно проводить исследования вариаций черного углерода атмосферы. Особенно это касается арктической зоны, так как температура воздуха этой зоны растет в полтора-два раза быстрее, чем в среднем по Земле. Рост температуры стимулирует интенсивность лесных и тундровых пожаров, а также оказывает разрушительное воздействие на вечную мерзлоту, содержащую в огромных количествах парниковые газы и другие малые газовые компоненты.
Для России, плохо представлена количественная характеристика временной динамики черного углерода и скорости ее роста в связи лесными и тундровыми пожарами, что определило актуальность данной работы.
Мониторинг параметров атмосферы на обширной и труднодоступной территории арктического региона целесообразно возможен только на основе спутниковых наблюдений. В настоящее время группировка отечественных и зарубежных спутников на орбите позволяет получать данные по всей территории Северо-Востока России с высокой периодичностью и высоким пространственным и спектральным разрешением, но задача анализа и интерпритации получаемых спутниковых данных в разрезе влияния лесных пожаров и эмиссии черного углерода на экосистему еще требует детальной проработки.
Вторым направлением научных исследований молодежной лаборатории является изучение негативного влияния длительных высоких концентраций черного углерода на здоровье населения для выявления основных групп риска и разработки рекомендаций для их здоровьесбережения на основе анализа статистических данных заболеваемости населения и обращения за медицинской помощью в период высокой задымленности.
В 90-х годах появился интерес к проблеме загрязнения атмосферного воздуха мелкодисперсными взвешенными частицами, в том числе черным углеродом. Воздействие мелкодисперсных взвешенных частиц на показатели смертности может различаться в городах в зависимости от климатогеографических условий, национальному составу, образу жизни населения. В научной литературе по оценке влияния черного углевода на здоровье человека показан широкий спектр биологических эффектов – от увеличения частоты бронхитов и других симптомов со стороны верхних и нижних дыхательных путей, обострения приступов бронхиальной астмы, до увеличения частоты случаев пневмоний и смертности от болезней органов дыхания и сердечно-сосудистых заболеваний. Было установлено, что взвешенные частицы являются факторами риска развития атеросклероза, инфаркта миокарда, инсульта, ишемической болезни сердца и других заболеваний органов кровообращения. Наиболее масштабное эпидемиологическое исследование по 22 когортам в Европе подтвердило зависимость общей смертности от концентрации в атмосферном воздухе мелкодисперсных взвешенных частиц возрастала на 7% на каждые 5 мкг/м3 (Beelen et al., 2014).
На сегодняшний день данные о влиянии состояния атмосферы на течение заболеваний системы кровообращения, органов дыхания весьма противоречивы, механизмы влияния климатических факторов остаются неясными.
В целом совершенствование моделей загрязнения воздуха черным углеродом с учетом эмиссии, переноса и скорости осаждения на основе мониторинга массовой концентрации, погодных условий и спутниковых данных является актуальной задачей биогеохимии атмосферы для прогноза и предупреждения негативного воздействия на экосистему и человека. |