Микрочастицы представляют собой смесь твёрдых и жидких частиц и делятся на три основные группы: крупные частицы (PM10), мелкодисперсная пыль (PM2.5) и ультрадисперсная пыль (PM0.1). Микрочастицы различаются по происхождению и воздействию на здоровье. Согласно данным Всемирной метеорологической организации (ВМО), вдыхание твёрдых частиц размером менее 2,5 микрометров (PM2.5) в течение длительного времени представляет серьёзную опасность для здоровья [2, 3, 13]. В глобальное загрязнение PM2.5 вносят вклад как антропогенные, так и природные источники — конечно, в различных пропорциях для различных областей земного шара. Например, в 2020 году в нескольких частях мира, где погода была необычайно сухой и жаркой, именно интенсивные лесные пожары привели к аномально высоким концентрациям PM2.5. Дым от австралийских пожаров также привёл к временному похолоданию в Южном полушарии, сравнимому с тем, которое бывает вызвано попаданием в атмосферу пепла от извержения вулканов.

Характеристики загрязнения атмосферного воздуха PM2.5 над пустынями и территориями, к ним прилегающими, определяются явлениями переноса пустынной пыли. Например, в 2020 году в восточной Сахаре концентрации PM2.5 у поверхности были ниже, чем обычно, однако более частые атмосферные явления, сопровождающиеся переносом пыли, включая экстремально сильную пыльную бурю «Годзилла», произошедшую в июне того года, привели к увеличению концентрации PM2.5 над северной частью Атлантического океана.

Микрочастицы, образующиеся в результате человеческой деятельности, в конечном счёте оказывают наибольшее влияние на здоровье человека, поскольку в густонаселённых районах подавляющая часть загрязнения PM2.5 — это они. В 2020 году из-за экономического спада, связанного с пандемией COVID-19, произошло значительное сокращение интенсивности таких видов человеческой деятельности, как автомобильный транспорт и авиация. В Китае, Европе и Северной Америке краткосрочное сокращение выбросов, связанное с COVID, совпало с долгосрочными мерами по снижению выбросов, что привело к снижению концентрации PM2.5 в 2020 году по сравнению с предыдущими годами.

Для ответа на вопрос о том, как антропогенные и природные выбросы микрочастиц влияют на загрязнение воздуха, учёные из Управления глобального моделирования и ассимиляции НАСА (https://gmao.gsfc.nasa.gov) проанализировали результаты моделирования физико-химических процессов, происходящих в атмосфере. Математическое моделирование позволяет дополнить реальные данные ограниченного объёма сетей наблюдений и создать всеобъемлющую цифровую картину таких событий, как, например, сезон интенсивных лесных пожаров в 2020 году. Для анализа также были использованы спутниковые данные о местоположении и интенсивности пожаров во внетропических регионах Евразии и Северной Америки в 2020 году. Сезон лесных пожаров 2020 года был отмечен экстремальными пожарами в Сибири и на западе США и нехарактерно слабой пожарной активностью на Аляске и в Канаде, по сравнению с ситуацией в предыдущие десятилетия. Сравнение с оценками исторических выбросов от пожаров (2003–2019 гг.) показало, что 2020 год был исключительным с точки зрения общего количества чёрного (пирогенного) углерода, выброшенного в атмосферу лесными пожарами в Сибири и на западе США. Управление глобального моделирования и ассимиляции оценило, сколько людей подверглось воздействию различных уровней загрязняющих веществ. Используя данные индекса качества воздуха и здоровья по нескольким загрязнителям, Управление обнаружило, что число людей, которые, вероятно, испытывали опасные для здоровья уровни загрязнения воздуха, увеличилось в течение пожароопасного сезона и достигло максимума на второй неделе сентября, когда большинство интенсивных пожаров происходило на западе США. В течение более чем недели 20–50 миллионов человек, в основном на западе США, классифицировались как люди, подвергнувшиеся «высокому» или «очень высокому» риску для здоровья.

Если лесные пожары в большей степени являются природным явлением, вызванным сформировавшимися погодными явлениями, то влияние COVID-19 на качество воздуха микрочастицами можно отнести к антропогенным факторам. Правительства многих стран мира отреагировали на пандемию COVID-19 ограничением собраний, закрытием школ и введением локдаунов. Политика «оставайтесь дома» привела к беспрецедентному снижению выбросов загрязняющих веществ. Используя последовательный подход, в исследовании ВМО рассматривались данные наземных наблюдений за качеством воздуха in situ с более чем 540 транспортных, фоновых и сельских станций в 63 городах и окрестностях 25 стран, расположенных в семи географических регионах мира. Данные использовались для анализа изменений качества воздуха по основным загрязняющим веществам, таким как твёрдые частицы (PM2.5, PM10) диоксид серы (SO2), оксиды азота (NOx), угарный газ (CO) и озон (O3), а также общий газообразный окислитель 3 (OX = NO2 + O3). Изменения были изучены для различных этапов ограничений, а именно: до ограничений, частичных ограничений, полных ограничений и двух периодов ослабления ограничений в период с января по сентябрь 2020 года. В ходе исследования изучалось, как на изменения качества воздуха влияют выбросы, региональная и местная метеорологическая ситуация в 2020 году по сравнению с периодом 2015–2019 годов. Во время различных этапов ковидных ограничений выбросы загрязняющих воздух веществ резко сократились по всему миру в связи с резким уменьшением поездок.

Ограничения, введённые для сдерживания распространения COVID-19 для большинства городов дали положительную корреляцию между снижением концентраций NO2 и NOx и уменьшением мобильности людей. Для других загрязнителей чётких признаков не наблюдалось, что позволяет предположить, что другие источники, помимо выбросов автотранспорта, также внесли существенный вклад в изменение качества воздуха. Анализ показал снижение примерно на 70 % средней концентрации NO2 и на 30–40 % средней концентрации PM2.5 во время ограничений в 2020 году по сравнению с теми же периодами в 2015–2019 годах. PM2.5, однако, демонстрировал сложное поведение даже в пределах одного региона, с увеличением в некоторых испанских городах, например, которое объяснялось в основном переносом африканской пыли на большие расстояния и/или сжиганием биомассы. В некоторых китайских городах наблюдалось аналогичное увеличение PM2.5 в периоды локдаунов, что, вероятно, связано с вторичным образованием микрочастиц. Изменения концентраций озона сильно различались по регионам: от отсутствия общих изменений до небольшого повышения (как в Европе) и более значительного повышения (+25 % в Восточной Азии и +30 % в Южной Америке). В Колумбии наблюдалось наибольшее увеличение — около 70 %. При определённых условиях загрязнения можно было бы ожидать увеличения озона при уменьшении его прекурсоров, что связано со сложностью условий образования и разрушения озона. Анализ общего окислителя показал, что первичные выбросы NO2 в городских районах были выше, чем образование O3, тогда как в фоновых районах OX в основном определялся региональным вкладом, а не местными концентрациями NO2 и O3. Концентрации SO2 были от ~25 % до 60 % ниже в 2020 году по сравнению с 2015–2019 годами для всех регионов. Уровни CO были ниже во всех регионах, с наибольшим снижением в Южной Америке, примерно на 40 %.

Для определения опасности загрязнения воздуха микрочастицами проводятся исследования глобальной оценки смертности от загрязнения атмосферного воздуха и воздуха в домашних хозяйствах. В рамках инициативы «Глобальное бремя болезней» (GBD) регулярно обновляются (двухгодичный цикл) данные о преждевременной смертности и инвалидности от 369 заболеваний и травм в 204 странах и местностях [3] с 1990 года по настоящее время, включая такие угрозы здоровью окружающей среды, как плохое качество воздуха из-за загрязнения озоном окружающей среды (на открытом воздухе), твёрдых частиц окружающей среды (в частности, PM2.5) и твёрдых частиц в домашних условиях (в помещениях) (http://www.healthdata.org/gbd/about/).

GBD количественно оценивает глобальное воздействие загрязнения озоном окружающей среды путём объединения наблюдений с тысяч станций мониторинга качества приземного воздуха по всему миру с результатами моделей атмосферной химии. Аналогичным образом, воздействие PM2.5 основано на наблюдениях на тысячах станций мониторинга по всему миру в сочетании с глобальными спутниковыми наблюдениями. Глобальные карты воздействия озона и PM2.5 были составлены на 1990–2019 годы, что позволило ученым GBD оценить ежегодную смертность в результате долгосрочного воздействия [3]. В глобальной смертности от загрязнения атмосферного воздуха преобладают твёрдые микрочастицы — 4,1 миллиона смертей в 2019 году, по сравнению с 365 000 смертей в результате воздействия озона. Эти оценки не являются точными, и неопределённость (95 % интервал неопределённости) этих значений составляет ±20 % для твёрдых частиц и ±50 % для озона. В целом глобальная смертность увеличилась с 2,3 миллиона человек в 1990 году (91 % из-за твёрдых микрочастиц, 9 % из-за озона) до 4,5 миллиона человек в 2019 году (92 % из-за твёрдых микрочастиц, 8 % из-за озона). В региональном разрезе общая смертность в настоящее время наиболее высока в суперрегионе Юго-Восточной Азии, Восточной Азии и Океании (1,8 миллиона смертей; 94 % — из-за твёрдых микрочастиц, 6 % — из-за озона), за которым следует суперрегион Южной Азии (1,4 миллиона смертей; 86 % — из-за твёрдых микрочастиц, 14 % — из-за озона). Глобальный уровень смертности (смертей на 100 000 человек) от загрязнения окружающей среды озоном снизился на 13 % с 2010 года, а глобальный уровень смертности от загрязнения окружающей среды твёрдыми микрочастицами снизился на 4 %.

Другой основной причиной преждевременной смертности являются бытовые твёрдые частицы, которые образуются в результате сжигания твёрдого и жидкого топлива для приготовления пищи и отопления дома. GBD оценивает смертность от сжигания твёрдого топлива для приготовления пищи и считает, что в 2019 году было 2,3 миллиона (неопределённость ±30 %) преждевременных смертей. Таким образом, по оценкам GBD, общая глобальная смертность от загрязнения атмосферного воздуха и воздуха в домашних хозяйствах в 2019 году составляет 6,8 млн человек, из которых 34 % приходится на бытовые твёрдые частицы, связанные с приготовлением пищи. Подавляющее большинство смертей, связанных с бытовыми твёрдыми частицами, происходит в суперрегионах Южной Азии, Африки к югу от Сахары и Юго-Восточной Азии, Восточной Азии и Океании. Хотя общая смертность от бытовых твёрдых частиц (сажи) неуклонно снижается в этих регионах с 2010 года, уровень смертности остается высоким, особенно в странах Африки к югу от Сахары, где уровень смертности от бытовых твёрдых частиц (включая чёрный углерод — ЧУ) примерно в три раза превышает уровень смертности от твёрдых частиц окружающей среды (пыли).

В последние годы на международном уровне активно обсуждается проблема чёрного углерода. Чёрный углерод является компонентом микрочастиц (PM2.5) и состоит из чистого углерода в нескольких связанных формах. Он образуется в результате неполного сгорания ископаемого топлива, биотоплива и биомассы и является одним из основных типов частиц как в антропогенной, так и в природной саже. Чёрный углерод вызывает заболеваемость и преждевременную смертность. Кроме того, чёрный углерод является фактором климатического форсинга. По оценкам М. Якобсона, от 15 до 30 % глобального потепления обусловлено именно эмиссией сажевых частиц [13]. В воздухе сажа поглощает солнечную энергию и излучает инфракрасную (тепловую) радиацию, а после выпадения на земную поверхность увеличивает количество поглощённой солнечной энергии поверхностью, тем самым способствуя её дополнительному разогреву. Наиболее критично это в зонах, покрытых снегом и льдом (в полярных областях и горных районах), где ускоряется таяние льдов.

Источники выбросов чёрного углерода (ЧУ) варьируются от дизельных моторов, использования древесины, мазута и угля для отопления и приготовления пищи в жилищно-коммунальном секторе, и факельного сжигания попутных газов в нефтегазовой промышленности до открытого сжигания сельскохозяйственных отходов и лесных пожаров. В глобальном масштабе, источники около 75 % суммарных антропогенных выбросов чёрного углерода — это бытовые отопительные системы и транспорт; в отношении суммарного глобального потока чёрного углерода в атмосферу их вклад составляет 60 %. Другие значимые секторы включают промышленные процессы, сельское хозяйство, внедорожный транспорт, добычу и переработку нефти и газа [6, 7]. Пожары в лесах и саваннах, часть которых обусловлена антропогенной деятельностью, соответствуют примерно 25 % суммарного глобального потока чёрного углерода в атмосферу.

Правила, имеющие целью снизить выбросы от автотранспорта, содействуют также развитию более чистого внедорожного транспорта и дизельных генераторов электричества — оба этих источника очень распространены в отдалённых областях Арктического региона.
Сокращение выбросов чёрного углерода (ЧУ) соответствует ряду целей нескольких международных стратегий на ближайшие десятилетия, таких как Парижское Соглашение Рамочной Конвенции Организации Объединённых Наций об изменении климата (РКИК ООН), Цели ООН в области устойчивого развития (ЦУР), Конвенция ЕЭК ООН о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния, «Зелёный курс» ЕС, а также стратегии Арктического совета.

Арктика является одним из регионов, где снижению выбросов чёрного углерода уделяется большое внимание. Глобальные выбросы чёрного углерода вносят вклад в нагревание Арктики, так как частицы чёрного углерода переносятся на большие расстояния и достигают Арктического региона. При выпадении чёрный углерод делает снег и лёд более темными, что снижает отражение солнечного излучения (альбедо) и ускоряет таяние, особенно в весенний и летний период с интенсивным солнечным светом. Точный вклад чёрного углерода в нагревание Арктики, тем не менее, определить сложно.

Негативное воздействие чёрного углерода и других мелкодисперсных твердых частиц на здоровье основательно документировано. Например, в сообществах, где для производства электроэнергии активно используются дизельные генераторы, или в городах с устаревшей системой отопления или устаревшим парком автомобилей и автобусов, чёрный углерод вносит вклад в проблемы со здоровьем в форме локального загрязнения воздуха. Кроме того, подверженность содержащимся в воздухе твёрдым частицам, выбрасываемым при открытом сжигании биомассы, является серьёзной проблемой для здоровья людей в глобальном масштабе.

Странами-участниками Арктического совета разработаны сценарии, показывающие, что глобальные антропогенные выбросы чёрного углерода могут быть к 2030 году снижены на 70 % по сравнению с уровнем 2010 года, при условии применения полного потенциала существующих сегодня технологий (НДТ). При применении полного потенциала технологий только в странах-участниках Арктического совета соответствующее снижение выбросов будет около 15 % [5, 9].

Для Арктических регионов важно разработать меры борьбы с чёрным углеродом при сжигании попутного нефтяного газа в факелах при добыче нефти. Меры по снижению выбросов описываются в семи категориях наилучших доступных методов, экономически достижимых (BATEA), и могут рассматриваться как особенно актуальные для технико-экономических проектов в Арктике.

Образование чёрного углерода происходит в момент горения газовых факелов. В дополнение к парниковым газам (например, CH4 и CO2), все факелы попутных нефтяных газов (ПНГ) выбрасывают ЧУ, однако его образование представляет собой сложный процесс, состоящий из нескольких этапов — образования, роста и разрушения частиц — которые до сих пор не до конца изучены. Количество ЧУ, образующихся при факельном сжигании, по-видимому, зависит от ряда физических и химических факторов, на которые можно повлиять технологическими усовершенствованиями.

За последнее десятилетие было проведено несколько исследований, устанавливающих взаимосвязь между сжиганием ПНГ и эмиссией ЧУ из факельных труб и дымовых труб.

Опубликованные коэффициенты выбросов ЧУ, описывающие количество ЧУ, производимого на количество (объём) сжигаемого газа, значительно различаются, что лишний раз подчеркивает недоисследованный характер этого процесса. Большой диапазон коэффициентов выбросов может быть объяснён изначальной изменчивостью изученных факелов (т. е. различными составами газа, технологиями сжигания и т. д.), но, вероятно, также и различными применяемыми подходами к измерениям, которые ещё предстоит стандартизировать. Наилучшие доступные и экономически целесообразные технологии снижения объёмов сжигания попутных нефтяных газов включают: максимальное использование ПНГ в местах добычи для производства электричества и тепла; ре-инжекция ПНГ обратно в пласт для поднятия в нём давления; транспортировка ПНГ по газопроводам, а также, в сжатом или в сжиженном виде к удалённым потребителям; оптимизация процесса сжигания с исключением образования сажистых частиц (чёрного углерода), и т. д. [5]. Образование чёрного углерода при сжигании ПНГ оценивается в весьма широких пределах, от 2.10-4 до 1.10-3 г ЧУ на 1 кг сжигаемого ПНГ [4]. Опираясь на этот показатель, авторы делают вывод, что сжигание в Арктике ПНГ даёт около 1,6 % ЧУ от всех сжигаемых здесь видов топлива.

В последние годы в Арктическом регионе наблюдаются всё более экстремальные пожарные сезоны. Пожары в северных высоких широтах обусловлены текущими и будущими изменениями климата, молниями, состоянием древесины и деятельностью человека. В этом контексте концептуализация и параметризация текущего и будущих режимов пожаров в Арктике будут иметь важное значение для пожарной охраны и управления земельными и лесными ресурсами, а также для понимания текущих и прогнозирования будущих пожарных выбросов чёрного углерода [6]. Цели данного исследования были обусловлены и политическими вопросами, определёнными Рабочей группой Программы мониторинга и оценки Арктики (AMAP) и поставленными перед Экспертной группой по короткоживущим климатическим загрязнителям. Данный обзор обобщает текущее понимание об изменении пожарных режимов Арктики и бореальной зоны, особенно в отношении пожарной активности и её реакции на будущее изменение климата в Арктике имеют прямые последствия для государств Арктического совета в контексте адаптации, поскольку они стремятся смягчить последствия изменения климата.

Таким образом, известно, что причинами пожаров в Арктике и прилегающем бореальном регионе являются природные (например, молнии) и антропогенные источники возгорания, включая добычу древесины и энергии, выжигание (палы) для управления ландшафтом и туристическую деятельность. В научной литературе опубликовано мало сведений о культурном выжигании коренным населением в Арктике, и остаются вопросы об источниках возгораний выше 70 северной широты в Арктической зоне РФ. Прогнозируется, что изменение климата повысит вероятность возникновения пожаров в Арктике за счёт увеличения вероятности экстремально жаркой погоды, повышенной активности молний и более сухих условий для растительного покрова. В некоторой степени, изменение сельскохозяйственного землепользования и переход лесов от лесостепи к степи, тундры к тайге и хвойных лесов к лиственным в более тёплом климате могут увеличить или уменьшить открытое сжигание биомассы, в зависимости от типа землепользования, в дополнение к смене биомов под влиянием климата. Однако на уровне страны и в ландшафтных масштабах эти взаимосвязи не установлены. Текущие выбросы чёрного углерода и PM2.5 от лесных пожаров между 50 и 65 градусами северной широты больше, чем выбросы от антропогенных секторов, таких как сжигание топлива в жилых домах, выбросы транспорта и факельное сжигание. Выбросы от лесных пожаров увеличились с 2010 по 2020 год, особенно выше 60о северной широты (далее — N), при этом 56 % выбросов чёрного углерода выше 65о в 2020 году приходятся на открытое сжигание биомассы, что указывает на то, насколько экстремальным был сезон лесных пожаров 2020 года и насколько потенциально серьёзными могут быть будущие сезоны лесных пожаров в Арктике. То, что работает в бореальных зонах для предотвращения и борьбы с лесными пожарами, может не сработать в Арктике. Все вышесказанное подчёркивает, что необходимо провести дополнительные исследования, чтобы понять местные и региональные последствия изменения Арктического пожарного режима и их влияние на выбросы и глобальный климат, экосистемы и арктические сообщества [6, 7].

С середины 2000-х годов выбросы от открытого сжигания биомассы увеличились выше 60о N, причём пожары выше 66о N происходят в начале года и затем в вегетационный период, что свидетельствует об изменении режима пожаров в Арктике. К северу от 60° N на сжигание биомассы уже приходится больше выбросов ЧУ и других видов PM2.5, чем на антропогенные источники, включая факельное сжигание попутного газа при добыче нефти и природного газа. Увеличение и продолжительность пожарных сезонов сочетается с прогнозами увеличения тяжести практически физически неуправляемых верховых пожаров в бореальных районах уже в 2050 году.

В современной литературе существует единое мнение, что изменение климата и деятельность человека повысят риск возникновения пожаров в Арктике из-за:

• увеличения количества ударов молний;
• таяния вечной мерзлоты, перехода к травам, тайге и сухому торфу;
• большего количества возгораний, вызванных деятельностью человека.

Число пожаров, вызванных человеком и молниями, вероятно, увеличится с учётом расширения добычи энергии, транспортных сетей, туризма и изменения климата. Человеческая деятельность и местные сообщества в Арктике должны будут адаптироваться к возрастающему риску пожаров. Чтобы подготовиться к этим изменениям в пожарном режиме Арктики, основанный на фактах пожарный мониторинг и управление пожарами, включая стратегии профилактики, должны учитывать знания коренных народов и местных жителей Арктики. Это потребует расширения междисциплинарных исследований для понимания и прогнозирования:

• пожаров в Арктике,
• процессов адаптации людей к новому пожароопасному ландшафту в антропоцене.

Роль Арктического совета как проводника перемен в регионе является многообещающей, поскольку он перешёл от информирования о политике к формированию политики. Учитывая экстремальность пожароопасного сезона 2020 года, инициатива Арктического совета для панарктического мониторинга, предотвращения и управления пожарами крайне необходима для быстро меняющейся Арктики. Примером таких действий является экологическое картирование и мониторинг пожаров в дикой природе Арктики (Arctic FIRE, https://www.caff.is/arcticfire) под руководством Международного совета гвичинов в сочетании с проектом «Сохранение арктической флоры и фауны» (CAFF) рабочей группы Арктического совета, а также некоторые другие мероприятия.

Если пожары можно считать природным фактором образования ЧУ, то другой значимый фактор, влияющий на изменение климата в Арктике и на здоровье арктического населения, является сугубо антропогенным — это эмиссия чёрного углерода при сжигании дерева (дров) для отопления жилищ, приготовления пищи, использования каминов и подобных объектов. Сажа или ЧУ всегда выделяются совместно с другими соединениями, но относительное количество образующегося при сгорании ЧУ может значительно варьироваться, в зависимости от способа сжигания и конструкции печи [8, 9].

Поскольку чёрный углерод находится в атмосфере от нескольких дней до нескольких недель, существенное сокращение выбросов чёрного углерода (особенно в странах северных широт) может значительно замедлить процесс таяния. А значит, значительно замедлить темпы глобального потепления в течение следующих нескольких десятилетий, при этом снизив текущий уровень опасности выбросов ЧУ для здоровья.

Северные страны, наряду с Россией, Канадой и США, вносят большую часть сажи, которая попадает в Арктику, и поэтому усилия по смягчению последствий изменения климата в этих странах, вероятно, окажут наибольшее краткосрочное положительное воздействие на арктический климат. В скандинавских странах дым от сжигания древесины в жилых домах является крупнейшим источником общих выбросов ЧУ, превышая выбросы ЧУ от транспортных источников. Эти выбросы достигают около 60 тыс. тонн ЧУ в год суммарно от Швеции, Норвегии, Финляндии и Дании. В Арктику попадает 10–15 % от этого количества в соответствии с количеством населения в Арктической зоне скандинавских стран. Это также единственный источник, который в ближайшее десятилетие будет иметь тенденцию к увеличению, если не будет приняты мер по снижению выбросов [7].

Существуют значительные неопределённости, связанные с коэффициентами выбросов как для PM2.5, так и для ЧУ. Важно чтобы протоколы испытаний были совместимыми в транспортном, промышленном и жилом секторах для оценки коэффициентов, отражающих реальные выбросы, и для того, чтобы определить их относительный вклад в общие выбросы ЧУ [10].
Следует отметить, что нужно разработать международное законодательство и нормативные акты с целью сокращения:

• выбросов чёрного углерода, достигающих Арктики;
• выбросов чёрного углерода и РМ2.5, вызывающих местные проблемы со здоровьем.

Для того чтобы достичь политических целей, поставленных Северными странами, такое расширение масштаба приложения усилий должно быть начато довольно быстро [8].

Сжигание древесины в жилых помещениях сегодня является основным источником выбросов PM2.5 и ЧУ в скандинавских странах. Коэффициенты выбросов были разработаны в программе измерения выбросов для PM2.5, ЧУ, ОУ, CH4, СО, СО2 для различных технологий, используемых при сжигании биомассы в жилых домах Северных стран [9]. Моделирование технического потенциала сокращения выбросов, включая все соответствующие источники (а не только сжигание биомассы в жилых домах), показывают, что полная реализация потенциала смоделированной стратегии сокращения выбросов короткоживущих климатических загрязнителей (SLCP) в 2030 году в Северных странах позволит сохранить более 60 000 лет жизни в Европе и снизить воздействие на климат примерно на 14 млн тонн CO2-эквивалента.

Результаты показывают, что:

1. Предполагаемое сокращение выбросов PM2.5 приведёт к сокращению неблагоприятных последствий для здоровья. Около 1000 преждевременных смертей в Европе можно будет избегать ежегодно к 2035 году в результате замены старых котлов и печей современным оборудованием и использованием правильного поведения при сжигании топлива.
2. Снижение воздействия на климат в результате сокращения выбросов короткоживущих загрязнителей климата ЧУ, CH4 и др. при сжигании биомассы в жилых домах является относительно небольшим. Это скорее положительный побочный эффект в дополнение к снижению воздействия на здоровье от снижения выбросов PM2.5 и ЧУ.

Потенциальное сокращение выбросов, оценённое в сценариях, соответствует приблизительно 0,1 % от прогнозируемых выбросов парниковых газов в Дании, Финляндии и Швеции в 2030 году. Согласно текущим национальным прогнозам, использование старых печей и котлов и старых технологий сжигания в Дании, Финляндии и Швеции как ожидается, будет составлять только около 7 % (10 ГДж из 148 ГДж) от общего объёма использования биомассы в жилых помещениях в 2035 году. Потенциал снижения выбросов от сжигания биомассы в жилых домах за счёт замены этих старых технологий (7 % топлива биомассы) и оборудования к 2035 году может дать снижение выбросов порядка 15 % для PM2.5 и ОУ и 7–9 % для ЧУ и CH4. Если, в дополнение к замене старого оборудования, технология сжигания позволит улучшить с предполагаемых 90 % до 100 % сжигаемого топлива, то потенциал снижения выбросов увеличивается до 26 % для PM2.5, 32 % для ОУ, 15 % для CH4 и 8 % для ЧУ [10].

Твёрдые частицы в окружающей среде размером менее 2,5 мкм (PM2.5) связаны с негативным воздействием на здоровье человека, таким как повышенная смертность и заболеваемость в результате сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний. Более 80 % массы PM2.5 в 2015 году было связано с атмосферным переносом из-за пределов Арктического региона, что подразумевает необходимость усилий за пределами Арктического региона, чтобы снизить уровень переноса загрязняющих веществ в регион. Ведущим сектором антропогенных выбросов в Северной Европе является сектор сжигания древесины в жилых домах, на долю которого пришлось более 60 % массы PM2.5 в 2015 году [11].

Преждевременная смертность/смерть в результате загрязнения воздуха относится к смертям, при которых человек умирает раньше («преждевременно»), чем человек умер бы от других причин, если бы он не подвергался воздействию загрязнения воздуха. Преждевременная смертность может быть вызвана кратковременным («острым») или длительным («хроническим») воздействием загрязнения воздуха в течение года или более. Воздействие твёрдых частиц особенно относят к долгосрочному при оценке преждевременной смертности. Твёрдые частицы могут привести к преждевременной смертности в основном из-за инфекций нижних дыхательных путей, инсульта, хронической обструктивной болезни лёгких, рака лёгких и ишемической болезни сердца.

Оценки воздействия на здоровье подвержены неопределённости в различных входных параметрах, таких как концентрации, уровни заболеваемости и взаимосвязь воздействия и реакции. Моделирование будущих концентраций PM2.5 с помощью моделей системы Земли имеют грубое пространственное разрешение, чтобы отразить совместное расположение уровней загрязнения и населения в более мелких пространственных масштабах, как, например, в северных странах, что может привести к недооценке преждевременной смертности, вызванной PM2.5. Важным и неопределённым допущением является то, что зависимости воздействия и реакции были получены на основе общей массы PM2.5, а не отдельных компонентов PM2.5, таких как например, ЧУ.

Некоторые исследования показывают, что ЧУ сильнее ассоциируется с негативными последствиями для здоровья по сравнению с общей массой PM2.5. Это подразумевает дополнительную недооценку преждевременной смертности, вызванной РМ2.5, из-за выбросов ЧУ. Вдобавок к вышеупомянутым неопределённостям, зависимости «экспозиция-ответ», использованные в цитируемой работе, взяты из эпидемиологических исследований, проведённых в основном за пределами Арктического региона, которые, возможно, не являются оптимальными для применения к арктическим сообществам. Последним неизвестным моментом в отношении будущих оценок смертности является синергетический эффект одновременного воздействия экстремальных температур (например, волн тепла или холода) в связи с изменением климата и атмосферного загрязнения. Загрязнение от сжигания ископаемого топлива и биомассы влияет как на качество воздуха, так и на климат. Плохое качество воздуха наносит прямой ущерб здоровью людей и является основной причиной преждевременной смерти.

Многие загрязнители воздуха также играют важную роль в изменении климата. В то время как долгосрочное повышение температуры в основном обусловлено глобальными выбросами двуокиси углерода, изменения в текущих глобальных выбросах короткоживущих климатических поллютантов (SLCP) играют важную роль в темпах потепления в ближайшие 20–30 лет (AMAP, 2021). Загрязнение атмосферного воздуха входит в число 10 ведущих факторов риска преждевременной смерти в странах-членах Арктического совета и странах-наблюдателях. Хорошо известна связь между мелкими частицами (PM2.5) и сердечно-сосудистыми и респираторными заболеваниями, а также преждевременной смертью. Также появляется всё больше доказательств того, что загрязнение воздуха повышает риск развития диабета, преждевременных родов и низкого веса при рождении. Озон связан с повышенным риском респираторных заболеваний, которые приводят к преждевременной смерти, и может быть связан с повышенным риском других неблагоприятных последствий для здоровья (например, метаболические эффекты) [13].

Важным источником поступления чёрного углерода и органического углерода в атмосферу являются лесные пожары и преднамеренное сжигание сельскохозяйственных полей, лугов и лесов. Согласно текущим оценкам, 12–15 % общего осаждения чёрного углерода в Арктике происходит от пожаров в бореальных лесах Сибири, Канады и Аляски по сравнению с глобальными антропогенными выбросами и выбросами от сжигания биомассы от всех типов пожаров. Вклад SLCР в концентрацию в атмосфере может меняться по мере изменения климата. Время пожарных выбросов по отношению к протяжённости снежного покрова и льда является важным фактором в отношении их воздействия на арктический климат. Изменение сезонности и местоположения пожаров может привести к большему осаждению сажи (более ранние северные режимы пожаров в сочетании с открытыми сельскохозяйственными выжиганиями) или меньшему осаждению сажи (летне-осенние пожары в бореальных и умеренных ландшафтах) на арктический снег и морской лёд.

Для оценки SLCР в рамках выполненного AMAP в 2021 году обзора литературы и сравнения опубликованных моделей выбросов от пожаров [12] данные, дополненные специфической моделью пожаров AMAP, дают представление о текущих выбросах и будущих режимах пожаров и выбросах. Хотя пожары являются естественной частью некоторых арктических экосистем, ожидается, что изменение климата ещё больше увеличит продолжительность пожарного сезона, возможно, создаст более сухие условия и повысит риск возникновения пожаров из-за потенциального увеличения числа молний.


Другие факторы также играют определённую роль, включая повышенную активность человека в дикой природе и высокую топливную нагрузку, возникшую в результате подавления пожаров в более ранние периоды и повреждения вредителями. Глобальные базы данных по выбросам пожаров указывают на более значительную тенденцию роста пожаров к северу от 60° N с 2005 по 2018 год, в большей степени, чем активность пожаров между 50° и 60° N, которая по оценкам одной из моделей снижается. Созданная на заказ модель выбросов от текущей пожарной активности, разработанная для оценки SLCР в 2021 году, показывает, что основная пожарная активность и выбросы от пожаров происходят между 50° и 60° N, что соответствует южной протяжённости бореального региона. За тот же период между 70° и 80° N наблюдалось очень мало выбросов от открытого сжигания биомассы. Выше 80° N пожаров не наблюдалось из-за ограничений спутникового покрытия.

Появляется всё больше доказательств того, что изменение климата сыграло свою роль в возникновении крупных, неконтролируемых пожаров в начале сезона в отдалённых бореальных лесах. Оно также способствовало раннему началу пожароопасного сезона в арктической тундре с экстремальными лесными пожарами в более населённых районах. Пожары в западной Гренландии в конце лета 2017 и 2019 годов после периодов тёплой, сухой и солнечной погоды — это новое явление. Несмотря на то, что в глобальном масштабе они всё ещё относительно невелики, будущее потепление Арктики может привести к увеличению числа и масштабов пожаров в ландшафтах, где ранее лесные пожары были редкостью.

Ещё одним фактором являются изменения в деятельности человека, включая рост туристической активности, увеличение лесозаготовок и возможность развития сельского хозяйства дальше на север. Продвижение сельского хозяйства на север и связанные с ним методы сжигания также могут привести к увеличению выбросов в Арктике или вблизи неё. Человеческая деятельность остаётся главным источником возгорания даже для Арктики.

Изменение климата повлияет на леса и лесное хозяйство, оказывая прямое воздействие на рост лесов и изменения в ущербе от насекомых и погодных условий. Общая оценка SLCР 2021 года заключается в том, что будущие климатические условия благоприятны для лесных пожаров в бореальной зоне, даже для высокоуправляемых лесов. Возрастёт вероятность возникновения пожаров высокой интенсивности, которые трудно контролировать, включая интенсивные мегапожары. Данные инвентаризации выбросов короткоживущих загрязнителей климата (SLCР), и особенно чёрного углерода (ЧУ), являются неопределёнными и не всегда сопоставимыми. Сопоставимые и надёжные кадастры выбросов имеют важное значение для разработки эффективных стратегий и политики по сокращению выбросов. В отчёте Совета Министров Северных стран [13] представлены данные о выбросах и кадастрах выбросов Скандинавских стран, важные источники выбросов и их развитие с течением времени. В нём также обсуждаются пробелы в знаниях, факторы, способствующие неопределённости, и возможности для улучшения оценок выбросов. Основное внимание в отчёте уделяется ЧУ и выбросам твёрдых частиц (PM2.5) от сжигания биомассы в жилых домах, от дорожных и внедорожных дизельных транспортных средств и судоходства. SLCP — это группа веществ, включающая ЧУ, тропосферный озон (O3), метан (CH4) и гидрофторуглероды. О3 образуется в результате атмосферных химических реакциях с участием CH4, оксидов азота (NOx), углерода монооксида (CO), неметановых летучих органических соединений и солнечного света. По сравнению с долгоживущими парниковыми газами, например, двуокисью углерода (CO2) и закисью азота (N2O), имеющих короткое время пребывания в атмосфере, SLCPs имеют более длительное время жизни.

Обобщая вышеизложенное, можно сделать следующие выводы:

• вред сажистых частиц размером меньше 2.5 мкм (РМ2.5) — чёрного углерода — подразделяют на медицинский — влияние на здоровье населения Арктики (заболевания лёгких и сердечно-сосудистые заболевания) и климатический (изменение альбедо льда и снега и ускорение их таяния);
• основными источниками чёрного углерода в Мурманской области оказывающими негативное влияние на здоровье населения является транспорт с дизельными двигателями (особенно карьерный), лесные пожары и объекты ЖКХ, использующие для отопления уголь и мазут (достаточно упомянуть, что в Мурманской области насчитывается более 130 котельных, большая часть которых работает на мазуте);
• решить эту проблему можно переводом объектов ЖКХ на природный газ и электроэнергию, которая в области избыточна.

DOI: 10.51823/74670_2022_2_32