Новое исследование, проведенное учеными Школы устойчивого развития Стэнфордского университета Doerr, показывает, что во многих регионах Индии один вредный загрязнитель, выбрасываемый угольными электростанциями, снижает годовую урожайность пшеницы и риса на 10% и более. Эти две зерновые культуры имеют решающее значение для продовольственной безопасности в Индии, второй по численности населения стране мира, где проживает четверть всех недоедающих людей в мире.
Кират Сингх, аспирант факультета окружающей среды и ресурсов Школы устойчивого развития Doerr и ведущий автор исследования, опубликованного в Proceedings of the National Academy of Sciences, объясняет, что ученые хотели понять, как выбросы угольных электростанций Индии влияют на сельское хозяйство, потому что могут существовать реальные компромиссы между удовлетворением растущего спроса на электроэнергию за счет угольной генерации и поддержанием продовольственной безопасности.
В предыдущих исследованиях предпринимались попытки количественно оценить неучтенные издержки сжигания угля для производства электроэнергии путем оценки количества смертей, связанных с загрязнением окружающей среды. Правительственные учреждения и другие организации используют эти цифры, а также оценки экономической ценности статистической жизни, чтобы понять издержки и выгоды различных стратегий экономического развития и экологических норм.
Однако до сих пор не хватало оценок ущерба урожаю, конкретно связанного с угольными электростанциями, которые обеспечивают более 70% электроэнергии в Индии. И это несмотря на то, что более десяти лет исследований показывают, что загрязнители воздуха, такие как озон, диоксид серы и диоксид азота, наносят ущерб урожайности сельскохозяйственных культур.
Дэвид Лобелл, профессор кафедры наук о системе Земли Школы устойчивого развития Doerr, отмечает, что продуктивность сельского хозяйства невероятно важна для продовольственной безопасности и экономических перспектив Индии. Он добавляет, что известно, что улучшение качества воздуха может помочь сельскому хозяйству, но это исследование является первым, в котором рассматривается конкретный сектор и измеряются потенциальные выгоды от сокращения выбросов.
Для нового исследования авторы оценили потери урожая риса и пшеницы, связанные с выбросами диоксида азота (NO2) от угольных электростанций. Они использовали статистическую модель, которая объединяет ежедневные записи о направлении ветра и выработке электроэнергии на 144 электростанциях в Индии, а также измеренные спутниками уровни диоксида азота над посевными площадями.
Авторы обнаружили, что угольные электростанции влияют на концентрацию NO2 над посевными площадями на расстоянии до 100 километров. Согласно исследованию, устранение выбросов угля со всех сельскохозяйственных угодий в пределах этого диапазона в ключевые вегетационные периоды (январь-февраль и сентябрь-октябрь) может увеличить стоимость производства риса по всей Индии примерно на 420 миллионов долларов в год, а пшеницы — на 400 миллионов долларов в год.
Соавтор исследования Инес Азеведу, профессор энергетических наук и инженерии в Школе устойчивого развития Doerr, подчеркивает важность рассмотрения экологических проблем через системную призму. Она утверждает, что любая политика, направленная на сокращение выбросов от угольных электростанций в Индии, будет игнорировать важную часть проблемы, если не будет учитывать ущерб от загрязнения воздуха для сельского хозяйства.
В некоторых штатах с высоким уровнем производства электроэнергии на угле, таких как Чхаттисгарх, на выбросы угля приходится до 13-19% загрязнения диоксидом азота в регионе, в зависимости от сезона. В других местах, например, в Уттар-Прадеше, выбросы угля составляют лишь около 3-5% загрязнения NO2. Другие распространенные источники этого газа, образующегося в результате сжигания ископаемого топлива, включают выхлопные газы транспортных средств и промышленные выбросы.
Анализ показывает, что стоимость потерянного урожая почти всегда ниже, чем ущерб от смертности, вызванный любой угольной электростанцией. Но интенсивность ущерба урожаю на гигаватт-час выработанной электроэнергии часто может быть выше. На 58 из 144 изученных электростанций ущерб рису на гигаватт-час превышал ущерб от смертности. Ущерб пшенице на гигаватт-час превышал ущерб от смертности на 35 электростанциях.
Лобелл, который также является директором Стэнфордского центра продовольственной безопасности и окружающей среды, отмечает, что редко можно найти что-то одно — в данном случае сокращение выбросов угля, — что помогло бы сельскому хозяйству так быстро и так сильно.
Исследователи обнаружили небольшое совпадение между станциями, связанными с наибольшими потерями урожая, и станциями, связанными с самой высокой смертностью. Это означает, что выгоды от возможного сокращения выбросов в будущем могут быть более значительными и широко распространенными, чем считалось ранее. По словам авторов, результаты подчеркивают «важность учета потерь урожая наряду с воздействием на здоровье при регулировании выбросов угольной электроэнергии в Индии».
Сингх заключает, что целенаправленная политика по сокращению выбросов может обеспечить тысячи долларов дополнительного урожая за каждый чистый гигаватт-час, в дополнение ко всем преимуществам для климата и здоровья человека.
