Том 34, номер 12, статья № 3

Аннотация:

В сентябре 2020 г. на самолете-лаборатории Ту-134 «Оптик» был выполнен комплексный эксперимент по исследованию состава воздуха над всеми морями российского сектора Арктики. Эксперимент включал также отбор проб атмосферного аэрозоля в слое от 200 до 9000 м над уровнем моря и определение в его частицах концентрации предельных углеводородов (н-алканов). В воздухе российского сектора Арктики были обнаружены соединения предельных углеводородов С₉Н₂₀–С₂₇Н₅₆. Основная же масса этого класса органических соединений заключена в более узком диапазоне С₁₀Н₂₂–С₂₀Н₄₂. Средняя во всем слое тропосферы концентрация н-алканов в аэрозоле над всеми морями была небольшой в пределах 9,3–12,6 нг/м³. Исключение составляет Чукотское море, над которым их концентрация достигала 37,7 нг/м³.

Ключевые слова:

Арктика, атмосфера, аэрозоль, предельные углеводороды (н-алканы), вертикальное распределение

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Семенов В.А. Современные исследования климата Арктики: прогресс, смена концепций, актуальные задачи // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2021. Т. 57, № 1. С. 21–35.
2. Richter-Menge J., Druckenmiller M.L. The Arctic // Bull. Am. Meteorol. Soc. 2020. V. 101, N 8. P. S245–S285. DOI: 10.1175/BAMS-D-20-0086.1.
3. Yamanouchi T., Takata K. Rapid change of the Arctic climate system and its global influences – overview of GRENE Arctic climate change research project (2011–2016) // Polar Sci. 2020. V. 25. P. 100548.
4. Vasiliev A.A., Drozdov D.S., Gravis A.G., Malkova G.V., Nyland K.E., Streletskiy D.A. Permafrost degradation in the Western Russian Arctic // Environ. Res. Lett. 2020. V. 15, N 4. P. 045001.
5. Box J.E., Colgan W.T., Christensen T.R., Schmidt N.M., Lund M., Parmentier F.-J.W., Brown R., Bhatt U.S., Euskirchen E.S., Romanovsky V.E., Walsh J.E., Overland J.E., Wang M., Corell R.W., Meier W.N., Wouters B., Mernild S., Mård J., Pawlak J., Olsen M.S. Key indicators of Arctic climate change: 1971–2017 // Environ. Res. Lett. 2019. V. 14, N 4. P. 045010.
6. Виноградова А.А., Васильева А.В., Иванова Ю.А. Загрязнение воздуха черным углеродом в районе о-ва Врангеля: сравнение источников и вкладов территорий Евразии и Северной Америки // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 12. С. 907–912; Vinogradova A.A., Vasileva A.V., Ivanova Yu.A. Air pollution by black carbon in the Region of Wrangel Island: Comparison of Eurasian and American Sources and their contributions // Atmos. Ocean. Opt. 2021. V. 34, N 2. P. 97–103.
7. Witze A. Why Arctic fires are bad news for climate change // Nature. 2020. V. 585, N 7825. P. 336–337.
8. Sharma S., Barrie L.A., Magnusson E., Brattström G., Leaitch W.R., Steffen A., Landsberger S. A factor and trends analysis of multidecadal lower tropospheric observations of arctic aerosol composition, black carbon, ozone, and mercury at alert, Canada // J. Geophys. Res.: Atmos. 2019. V. 124, N 24. P. 14133–14161.
9. Willis M.D., Leaitch W.R., Abbatt J.P. Processes controlling the composition and abundance of Arctic aerosol // Rev. Geophys. 2018. V. 56, N 4. P. 621–671.
10. Chen X., Millet D.B., Singh H.B., Wisthaler A., Apel E.C., Atlas E.L., Blake D.R., Bourgeois I., Brown S.S., Crounse J.D., de Gouw J.A., Flocke F.M., Fried A., Heikes B.G., Hornbrook R.S., Mikoviny T., Min K.-E., Müller M., Neuman J.A., O’Sullivan D.W., Peischl J., Pfister G.G., Richter D., Roberts J.M., Ryerson T.B., Shertz S.R., Thompson C.R., Treadaway V., Veres P.R., Walega J., Warneke C., Washenfelder R.A., Weibring P., Yuan B. On the sources and sinks of atmospheric VOCs: An integrated analysis of recent aircraft campaigns over North America // Atmos. Chem. Phys. 2019. V. 19, N 14. P. 9097–9123.
11. Pernov J.B., Bossi R., Lebourgeois T., Nøjgaard J.K., Holzinger R., Hjorth J.L., Skov H. Atmospheric VOC measurements at a High Arctic site: Characteristics and source apportionment // Atmos. Chem. Phys. 2021. V. 21, N 4. P. 2895–2916.
12. Siegel K., Karlsson L., Zieger P., Baccarini A., Schmale J., Lawler M., Salter M., Leck C., Ekman A.M.L., Riipinen I., Mohr C. Insights into the molecular composition of semivolatile aerosols in the summertime central Arctic Ocean using FIGAERO-CIMS // Environ. Sci.: Atmos. 2021. DOI: 10.1039/D0EA00023J.
13. Barret T.E., Sheesley R.J. Year-round optical properties and source characterization of Arctic organic carbon aerosols on the North Slope Alaska // J. Geophys. Res. Atmos. 2017. V. 122, N 17. P. 9319–9331.
14. Haque M.M., Kawamura K., Deshmukh D.K., Kunwar B., Kim Y. Biomass burning is an important source of organic aerosols in Interior Alaska // J. Geophys. Res.: Atmos. 2021. V. 126, N 12. P. e2021JD034586.
15. Zawadowicz M.A., Suski K., Liu J., Pekour M., Fast J., Mei F., Sedlacek A.J., Springston S., Wang Y., Zaveri R.A., Wood R., Wang J., Shilling J.E. Aircraft measurements of aerosol and trace gas chemistry in the eastern North Atlantic // Atmos. Chem. Phys. 2021. V. 21, N 10. P. 7983–8002.
16. Willis M.D., Bozem H., Kunkel D., Lee A.K.Y., Schulz H., Burkart J., Aliabadi A.A., Herber A.B., Leaitch W.R., Abbatt J.P.D. Aircraft-based measurements of High Arctic springtime aerosol show evidence for vertically varying sources, transport and composition // Atmos. Chem. Phys. 2019. V. 19, N 1. P. 57–76.
17. Hodzic A., Campuzano-Jost P., Bian H., Chin M., Colarco P.R., Day D.A., Froyd K.D., Heinold B., Jo D.S., Katich J.M., Kodros J.K., Nault B.A., Pierce J.R., Ray E., Schacht J., Schill G.P., Schroder J.C., Schwarz J.P., Sueper D.T., Tegen I., Tilmes S., Tsigaridis K., Yu P., Jimenez J.L. Characterization of organic aerosol across the global remote troposphere: A comparison of ATom measurements and global chemistry models // Atmos. Chem. Phys. 2020. V. 20, N 8. P. 4607–4635.
18. Fu P.Q., Kawamura K., Chen J., Charriere B., Sempere R. Organic molecular composition of marine aerosols over the Arctic Ocean in summer: Contributions of primary emission and secondary aerosol formation // Biogeosciences. 2013. V. 10, N 2. P. 653–667.
19. Boreddya S.K.R., Md. Haquea M.M., Kawamuraa K., Fua P., Kim Y. Homologous series of n-alkanes (C₁₉–C₃₅), fatty acids (C₁₂–C₃₂) and nalcohols (C₈–C₃₀) in atmospheric aerosols from central Alaska: Molecular distributions, seasonality and source indices // Atmos. Environ. 2018. V. 184. P. 87–97.
20. Verma S.K., Kawamura K., Deshmukh D.K., Haque M.M., Pavuluri C.M. Seasonal characteristics of biogenic secondary organic aerosols over Chichijima Island in the western North Pacific: Impact of biomass burning activity in East Asia // J. Geophys. Res.: Atmos. 2021. V. 126, N 12. P. e2020JD032987.
21. Анохин Г.Г., Антохин П.Н., Аршинов М.Ю., Барсук В.Е., Белан Б.Д., Белан С.Б., Давыдов Д.К., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Козлов В.С., Морозов М.В., Панченко М.В., Пеннер И.Э., Пестунов Д.А., Сиков Г.П., Симоненков Д.В., Синицын Д.С., Толмачев Г.Н., Филиппов Д.В., Фофонов А.В., Чернов Д.Г., Шаманаев В.С., Шмаргунов В.П. Самолет-лаборатория Ту-134 «Оптик» // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, № 9. С. 805–816.
22. Воронецкая Н.Г., Певнева Г.С., Головко А.К., Козлов А.С., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Симоненков Д.В., Толмачев Г.Н. Углеводородный состав тропосферного аэрозоля юга Западной Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 6. С. 496–505; Voronetskaya N.G., Pevneva G.S., Golovko A.K., Kozlov A.S., Arshinov M.Yu., Belan B.D., Simonenkov D.V., Tolmachev G.N. Hydrocarbon composition of tropospheric aerosol in the south of Western Siberia // Atmos. Ocean. Opt. 2014. V. 27, N 4. P. 547–557.
23. Arnold S.R., Law K.S., Brock C.A., Thomas J.L., Starkweather S.M., Salzen K., Stohl A., Sharma S., Lund M.T., Flanner M.G., Petaja T., Tanimoto H., Gamble J., Dibb J.E., Melamed M., Johnson N., Fider M., Tynkkynen V.-P., Baklanov A., Eckhardt S., Monks S.A., Browse J., Bozem H. Arctic air pollution: Challenges and opportunities for the next decade // Elementa: Sci. Atmos. 2016. N 4. 16 p.
24. Law K.S., Stohl A. Arctic air pollution: Origins and impacts // Science. 2007. V. 315, N 5818. P. 1537–1540.
25. Law K.S., Stohl A., Quinn P.K., Brock C.A., Burkhart J.F., Paris J.D., Ancellet G., Singh B., Roiger A., Schlager H. Arctic air pollution // Bull. Am. Meteorol. Soc. 2014. V. 95, N 12. P. 1873–1895.
26. Roiger A., Thomas J.-L., Schlager H., Law K.S., Kim J., Schafler A., Weinzierl B., Dahlkotter F., Krisch I., Marelle L., Minikin A., Raut J.-C., Reiter A., Rose M., Scheibe M., Stock P., Baumann R., Clerbaux C., George M., Onishi T., Flemming J. Quantifying emerging local anthropogenic emissions in the Arctic region // Bull. Am. Meteorol. Soc. 2015. V. 96, N 3. P. 441–460.
27. Schroder J.C., Campuzano-Jost P., Day D.A., Shah V., Larson K., Sommers J.M., Sullivan A.P., Campos T., Reeves J.M., Hills A., Hornbrook R.S., Blake N.J., Scheuer E., Guo H., Fibiger D.L., McDuffie E.E., Hayes P.L., Weber R.J., Dibb J.E., Apel E.C., Jaeglé L., Brown S.S., Thornton J.A., Jimenez J.L. Sources and secondary production of organic aerosols in the northeastern United States during winter // J. Geophys. Res.: Atmos. 2018. V. 123, N 14. P. 7771–7796.
28. Шерстюков Б.Г. Инерционность изменений температуры в приповерхностном слое // Метеорол. и гидрол. 201. № 4. С. 5–16.
29. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Белан С.Б., Воронецкая Н.Г., Головко А.К., Давыдов Д.К., Ивлев Г.А., Козлов А.С., Малышкин С.Б., Певнева Г.С., Симоненков Д.В., Фофонов А.В. Органический аэрозоль в атмосфере Сибири и Арктики. Ч. 2. Вертикальное распределение // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 9. С. 733–739.
30. Аршинов М.Ю., Аршинова В.Г., Белан Б.Д., Давыдов Д.К., Ивлев Г.А., Козлов А.С., Куйбида Л.В., Рассказчикова Т.М., Симоненков Д.В., Толмачев Г.Н., Фофонов А.В. Аномальное вертикальное распределение органического аэрозоля над югом Западной Сибири в сентябре 2018 г. Аномальное вертикальное распределение органического аэрозоля над югом Западной Сибири в сентябре 2018 г. // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 10. С. 791–797; Arshinov M.Yu., Arshinova V.G., Belan B.D., Davydov D.K., Ivlev G.A., Kozlov A.S., Kuibida L.V., Rasskazchikova T.M., Simonenkov D.V., Tolmachev G.N., Fofonov A.V. Anomalous vertical distribution of organic aerosol over the South of Western Siberia in september 2018 // Atmos. Ocean. Opt. 2021. V. 34, N 5. P. 495–502.
31. Zheng C., Wu Y., Ting M., Orbe C., Wang X., Tilmes S. Summertime transport pathways from different northern hemisphere regions into the Arctic // J. Geophys. Res.: Atmos. 2021. V. 126, N 4. P. e2020JD033811.
32. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Воронецкая Н.Г., Головко А.К., Давыдов Д.К., Козлов А.С., Певнева Г.С., Симоненков Д.В., Фофонов А.В. Органический аэрозоль в атмосфере Сибири и Арктики. Ч. 1. Географические особенности и временная динамика // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 8. С. 716–722.
33. Chen Z., Millet D.B., Singh H.B., Wisthaler A., Apel E.C., Atlas E.L., Blake D.R., Bourgeois I., Brown S.S., Crounse J.D., de Gouw J.A., Flocke F.M., Fried A., Heikes B.G., Hornbrook R.S., Mikoviny T., Min K.-E., Müller M., Neuman J.A., O’Sullivan D.W., Peischl J., Pfister G.G., Richter D., Roberts J.M., Ryerson T.B., Shertz S.R., Thompson C.R., Treadaway V., Veres P.R., Walega J., Warneke C., Washenfelder R.A., Weibring P., Yuan B. On the sources and sinks of atmospheric VOCs: An integrated analysis of recent aircraft campaigns over North America // Atmos. Chem. Phys. 2019. V. 19, N 14. P. 9097–9123.
34. Alwe H.D., Millet D.B., Chen X., Raff J.D., Payne Z.C., Fledderman K. Oxidation of volatile organic compounds as the major source of formic acid in a mixed forest canopy // Geophys. Res. Lett. 2019. V. 46, N 5. P. 2940–2948.
35. Rogge W.F., Hildemann L.M., Mazurek M.A., Cass G.R., Simoneit B.R.T. Sources of fine organic aerosol. 5. Natural gas home appliances // Environ. Sci. Technol. 1993. V. 27, N 13. P. 2736–2744.
36. Rogge W.F., Hildemann L.M., Mazurek M.A., Cass G.R., Simoneit B.R.T. Sources of fine organic aerosol. 2. Noncatalyst and catalyst-equipped automobiles and heavy-duty diesel trucks // Environ. Sci. Technol. 1993. V. 27, N 4. P. 636–651.
37. Mazurek M.A., Cass G.R., Simoneit B.R.T. Interpretation of high-resolution gas chromatography and high-resolution gas chromatography/mass spectrometry data acquired from atmospheric organic aerosol samples // Aerosol Sci. Technol. 1989. V. 10. P. 408–420.
38. Rogge W.F., Hildemann L.M., Mazurek M.A., Cass G.R., Simoneit B.R.T. Sources of fine organic aerosol. 4. Particulate abrasion products from leaf surfaces of urban plants // Environ. Sci. Technol. 1993. V. 27, N 13. P. 2700–2711.
39. Исидоров В.А. Органическая химия атмосферы. СПб.: Химия, 2001. 352 с.
40. Bray E.E., Evans E.D. Distribution of n-paraffins as a clue to recognition of source beds // Geochim. Cosmochim. Acta. 1961. V. 22. P. 2–15.
41. Herrera-Herrera A.V., Leierer L., Jambrina-Enríquez M., Connolly R., Mallol C. Evaluating different methods for calculating the Carbon Preference Index (CPI): Implications for palaeoecological and archaeological research // Org. Geochem. 2020. V. 146. P. 104056.