Разрушительное воздействие чёрного углерода

Загрязнение атмосферного и воздуха внутри помещений вызывает миллионы преждевременных смертей ежегодно, в основном из-за вдыхания твёрдых частиц. Особенно опасен для здоровья человека чёрный углерод (сажа) — компонент взвешенных частиц ультрамелкого размера. Он влияет не только на здоровье, но и на видимость, вредит экосистемам, снижает продуктивность сельского хозяйства и усугубляет глобальное потепление.

По данным ВОЗ, в 2012 году из-за загрязнения атмосферного воздуха преждевременно умерли 3,7 млн человек, а из-за загрязнения воздуха в домах — 4,3 млн. Наибольший риск представляют частицы размером 10 микрон и менее (PM10), которые проникают глубоко в лёгкие и кровоток. Чёрный углерод, образующийся при неполном сгорании ископаемого топлива, биотоплива и биомассы, имеет диаметр менее 2,5 микрон (PM2.5). Он является сильнейшим поглотителем солнечной энергии среди частиц. Согласно оценке 2013 года, его вклад в энергетический баланс атмосферы составляет 1,1 Вт/м² в год, что уступает только CO₂ (1,56 Вт/м²). Таким образом, чёрный углерод — второй по величине фактор изменения климата после CO₂. Однако, в отличие от CO₂, который сохраняется в атмосфере сотни лет, частицы сажи вымываются осадками за дни или недели.

Выпадая с дождём или снегом, чёрный углерод затемняет поверхность снега и льда, снижая их альбедо (отражательную способность) и ускоряя таяние. Он также влияет на свойства облаков и осадки. Эффект зависит от концентрации и высоты в атмосфере: над облаками он может стабилизировать их (охлаждающий эффект), а на уровне их образования — приводить к испарению. Точный вклад в потепление сложно оценить из-за взаимодействия с другими компонентами частиц (например, сульфатами), которые охлаждают атмосферу.

Около 8% глобальных выбросов чёрного углерода приходится на США (дизельные двигатели, сжигание биомассы, отопление). Более 75% выбросов производят развивающиеся страны Азии, Африки и Латинской Америки, в основном из-за использования примитивных печей и твёрдого топлива (уголь, дрова), что особенно вредит здоровью женщин и девочек. Наиболее уязвимы к потеплению из-за сажи заснеженные регионы. Таяние ледников в Андах, Скалистых горах, Альпах, Гималаях угрожает водоснабжению рек в засушливые сезоны. Таяние арктических льдов увеличит судоходство и, вероятно, выбросы сажи от судов, использующих тяжёлое топливо. Согласно исследованию, альбедо снега и льда Гренландии за последние 20 лет снизилось, и к концу века может уменьшиться на 10% и более.

«Таяние высвобождает все тёмные частицы, накопленные в снежном покрове, — пояснил Марко Тедеско, ведущий автор исследования. — Около 20–30% остаётся на поверхности». Учёные не обнаружили статистически значимого увеличения сажи из лесных пожаров в период 1996–2012 гг., которое соответствовало бы потемнению. Ключевым фактором стало то, что уже было запасено в снежном покрове. Процесс усиливается, так как при таянии и повторном замерзании снежинки слипаются, увеличиваются в размере и поглощают больше солнечной радиации. Это ускоряет потерю пресной воды Гренландией и повышение уровня моря.

Сокращение выбросов чёрного углерода — одна из самых эффективных стратегий замедления изменения климата из-за его короткого времени жизни в атмосфере. Климатический отклик последует быстро, особенно в Арктике и Азии. Ожидается, что к 2030 году США сократят выбросы сажи от транспорта на 86% благодаря новым стандартам. Глобально наиболее эффективные стратегии включают модернизацию кирпичных печей и коксовых печей в Азии, а также повсеместное внедрение чистых кухонных плит и дизельных технологий. Инициатива Global Alliance for Clean Cookstoves ставит цель перевести 100 млн домохозяйств на чистые плиты к 2020 году. Климатическая и чистая воздушная коалиция (Climate and Clean Air Coalition) работает над сокращением выбросов «короткоживущих климатических загрязнителей», включая чёрный углерод. Арктический совет инициирует меры по сокращению выбросов сажи и метана в регионе. Сложность разработки стратегий заключается в том, что при сгорании наряду с сажей образуются и охлаждающие загрязнители (например, диоксид серы). Поэтому важно учитывать специфический набор загрязняющих веществ от каждого источника и в первую очередь воздействовать на те, которые выбрасывают больше чёрного углерода.