Люди испокон веков вырубали леса для строительства своих поселений. В наше время тенденции немного меняются, и здравомыслящие градостроители, прислушиваясь к советам урбанистов, стараются эффективно приспосабливать зеленые насаждения к городским условиям, не только формируя комфортную среду обитания, но и реализуя экологический потенциал «легких» планеты.
И это вовсе не значит, что чем больше деревьев в городе, тем чище воздух в нем. Нужно учитывать, какие это деревья, как и где они посажены относительно городской застройки и еще много других факторов, о которых мы сейчас расскажем на основе материала BBC. Деревья не только очищают воздух в городе, но и улучшают его качество с помощью собственной тени и влияния на температуру. Сейчас объясним. Например, тень от дерева, падающая на дом, уменьшает потребность в кондиционировании помещений и выбросы парниковых газов.
Деревья также понижают температуру окружающей среды и уменьшают риск появления приземного озона, уровень которого обычно повышается в жаркие дни в городских условиях.
Но все же главная полезная функция деревьев — удаление загрязняющих веществ из воздуха. Мы привыкли называть деревья «легкими» планеты, но, по словам физиолога из Института биоэкономики Итальянского национального исследовательского совета Риты Баральди, им также под стать роль «печени» экосистемы.
С помощью листвы деревья фильтруют взвешенные частицы (ВЧ), которые представляют из себя крохотные части органических химических веществ, кислот, металлов и пыли, производимые выхлопными газами автомобилей, выбросами заводов, а также строительными площадками. Диаметр самых крупных из этих частиц составляет около 10 микрометров (PM10s) — это около пятой части ширины человеческого волоса.
Взвешенные частицы проникают в дыхательную систему человека и провоцируют легочные и сердечно-сосудистые болезни, а также ухудшают состояние людей во время респираторных заболеваний. Некоторые исследования нашли связь между ними, развитием воспалений и болезнями сердца. Согласно другому исследованию, около 8,9 миллиона смертей в год во всем мире, возможно, вызваны воздействием взвешенных частиц.
«Печень» планеты
С точки зрения градостроительного проектирования, растения — один из самых легкодоступных и натуральных фильтров воздуха в городе.
По словам директора Глобального центра исследований чистого воздуха в Университете Суррея Прашанта Кумара, деревья помогают уменьшить количество взвешенных частиц двумя основными способами.
Первый — рассеивание: при столкновении с деревьями и растениями концентрированные скопления частиц рассеиваются в воздухе, это уменьшает вероятность попадания ВЧ в наши легкие. Как полагает профессор Баральди, фильтрующая деятельность также зависит от площади древесной кроны, размеров и структуры листьев — чем больше, тем лучше.
Второй — осадок. ВЧ цепляются к листьям деревьев и кустарников, чья поверхность покрыта волосками, или трихомами. После дождя большинство вредных частиц смывается в канализацию. Недавние исследования показали, что крошечные волоски на листьях растений могут играть важную роль в качестве ловушек для твердых и жидких частиц.
Профессор экологических наук Барбара Махер и ее коллеги из Университета Ланкастера провели ряд экспериментов в аэродинамической трубе, чтобы проверить способность девяти видов деревьев улавливать ВЧ. Береза повислая, тис и бузина продемонстрировали наибольшую эффективность. Волоски на их листьях собрали 79%, 71% и 70% частиц соответственно. Крапива же, несмотря на свою колючесть, оказалась наименее полезной из рассматриваемых видов, хотя все равно ее листья «поймали» приличные 32% частиц.
Альпийская свежесть
Хвойные породы, в числе которых сосны и кипарисы, признаны первоклассными природными фильтрами. В 2015 году Джун Ян, городской эколог из Университета Цинхуа в Пекине, составил рейтинг наиболее часто встречающихся видов деревьев в городах на основании их способности поглощать мелкие взвешенные частицы. Рейтинг также учитывал способность видов выживать в городских условиях и любое негативное влияние на качество воздуха. Например, производят ли они аллергены и летучие органические соединения (ЛОС) — набор веществ, которые могут взаимодействовать с газами, выделяемыми транспортными средствами, например, диоксид азота.
Если добавить сюда солнечные лучи, начнется химическая реакция, которая приведет к образованию приземного озона, который, как мы уже говорили, вредит здоровью. В 2006 году на Берлин обрушилась жара и озон, образовавшийся в результате взаимодействия ЛОС растений с загрязняющими веществами, выделяемыми транспортными средствами, привел к внезапному ухудшению качества воздуха.
Одно из исследований Яна показало, что наиболее распространенные «городские» виды деревьев отнюдь не являются лучшими очистителями воздуха.
«Из десяти наиболее распространенных видов только платан кленолистный, серебристый клен и гледичия обыкновенная показали средний уровень очистки от вредных веществ, наилучшими же фильтрами оказались хвойные деревья», — заявляет Ян.
Причина частично кроется в структуре хвойных. Их плотные игольчатые листья крайне эффективно «ловят» загрязняющие вещества. В довесок хвойные растения — вечнозеленый вид, поэтому фильтруют воздух круглый год. Все, решили, всюду садим вечнозеленые деревья. Но нет. Не все так просто.
Как объяснил старший научный сотрудник Лесной службы США Дэвид Новак, хвойные деревья чувствительны к уровню соли в почве, который, как правило, высок в городских районах. Особенно в городах, где соль используется для удаления льда с дорог. Кроме того, хвойные породы блокируют солнечный свет. Замечали, что, как правило, снег чаще задерживается именно под соснами и елками?
«Вредные» деревья
По словам Новака, некоторые лиственные породы деревьев могут не помогать, а вредить. Например, тополя или лесная нисса выделяют огромное количество летучих органических соединений и аллергенов. Если вдруг забыли, то скоро конец мая и время пуха.
Новак предлагает взамен посадить тсугу, можжевельник, вяз, конский каштан и американскую липу — это растения с низким содержанием летучих органических соединений.
Не так уж и просто подобрать подходящие деревья для каждого конкретного города. Однако также важно, где вы их посадите. Роб Макдональд, который работает с муниципальными органами власти по управлению городскими лесами, говорит, что, как правило, деревья необходимо сажать вблизи мест проживания людей и, естественно, источников загрязнения.
Направление ветра и структура ландшафта также влияют на перемещение ВЧ. На узких улицах, окруженных высокими зданиями, как, например, в центре Манхэттена, воздушный поток может удерживать загрязняющие вещества вблизи земли. Посадка высоких деревьев с широкой кроной усугубит ситуацию, мешая рассеиванию вредных частиц. Неграмотная схема планирования посадки деревьев в Пекине привела к тому, что в некоторых районах загрязнения не фильтруются.
Директор Глобального центра исследований чистого воздуха в Университете Суррея Прашант Кумар недавно со своей командой выпустил рекомендации для градостроителей на этот счет.
Согласно им, на узких улицах, окруженных высокими зданиями, предпочтительнее использовать живую изгородь. В пригородах воздух может течь более свободно и риск попадания загрязняющих веществ меньше, поэтому здесь эффективны как изгороди, так и деревья.
Не последнюю роль играет разнообразие в высадке деревьев. Как полагает Кумар, деревья одного семейства или породы должны составлять от 5 до 10% растительности в городе.
Также, по словам Новака, лучше высаживать долголетние растения, которые не требуют особого ухода.
Древо технологий
Как вы теперь понимаете, выбрать подходящие деревья для каждого города — не такая уж простая задача.
Однако ученые постоянно изобретают цифровые инструменты, которые должны помочь градостроителям определить наиболее подходящий вид растений для конкретной местности. Например, iTree — бесплатное программное обеспечение, предоставляемое Лесной службой США, которое классифицирует виды на основе набора переменных: очистка воздуха, процент выброса ЛОС и так далее.
Как объясняет Новак, iTree пока предоставляет общую информацию о подходящих видах, без учета множества факторов. Новак и его команда планируют изучать, как определенные экосистемы влияют на конкретные растения. Ландшафт, климат, застройка и планировка города, — все эти факторы имеют большое значение.
В начале этого года Прашант Кумар стал соавтором руководства, помогающего градостроителям выбирать виды, которые уменьшают загрязнение окружающей среды на обочинах дорог. Он перечислил 61 вид растений, у которых есть 12 признаков, подходящих для снижения уровня загрязнения воздуха. Руководство также учитывает такие переменные, как пыльца, ЛОС и виды, требующие особого ухода.
Дженнифер Габрис, социолог из Кембриджского университета, разработала цифровой инструмент, который может позволить любому человеку поучаствовать в уменьшении загрязнения воздуха. Гид Phyto-sensor перечисляет растения, которые доказали свою эффективность в сокращении ВЧ. Например, желтофиоль и плющ.
Но, в конечном счете, именно конкретные условия определяют, окажется ли тот или иной вид растений полезным. Без целостного понимания взаимодействия городских экосистем можно причинить больше вреда, чем пользы.
Поэтому посадка деревьев для борьбы с загрязнением окружающей среды, как и многие другие аспекты городского дизайна, должна учитывать целый ряд нюансов. Ведь именно от этого зависит, подарят ли нам деревья глоток свежего воздуха или накажут головной болью.
