Том 35, номер 10, статья № 9

Аннотация:

Проведен анализ данных измерений аэрозольных параметров в приземном слое с помощью комплектов оптических сенсоров Panasonic PM_2,5 и во всем атмосферном столбе фотометрическим методом в городском и фоновом пунктах наблюдений на Среднем Урале за 2016–2019 гг. Выполнено сравнение особенностей внутригодового и суточного ходов параметров аэрозоля в приземном слое и во всем атмосферном столбе, а также поиск взаимосвязи концентрации частиц PM_2,5 с АОТ и метеорологическими параметрами в двух районах. Для Среднего Урала впервые были построены статистические модели для оценки концентрации аэрозольных частиц РМ_2,5.Многофакторные регрессионные модели оценки логарифма концентрации частиц РМ_2,5 имеют существенно более высокое качество по сравнению с однофакторными моделями. В качестве значимых предикторов были установлены: высота пограничного слоя (blh, м), ln AOT нормализованный относительный индекс растительности (NDVI), относительная влажность воздуха (Hu, %), давление (P, Па).

Ключевые слова:

массовая концентрация аэрозольных частиц РМ2,5, аэрозольная оптическая толща, мониторинг атмосферы, эмпирические статистические модели, регрессионный анализ, AERONET

Список литературы:

1. IPCC, 2021: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / Masson-Delmotte V., Zhai P., Pirani A., Connors S.L., Péan C., Berger S., Caud N., Chen Y., Goldfarb L., Gomis M.I., Huang M., Leitzell K., Lonnoy E., Matthews J.B.R., Maycock T.K., Waterfield T., Yelekçi O., Yu R., Zhou B. (eds.) Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom; New York, USA. In press. DOI: 10.1017/9781009157896.
2. Arden Pope C., Coleman N., Pond Z.A., Burnett R.T. Fine particulate air pollution and human mortality: 25+ years of cohort studies // Environ. Res. 2020. V. 183. P. 108924. DOI: 10.1016/j.envres.2019.108924.
3. Hoek G., Krishnan R.M., Beelen R., Peters A., Ostro B., Brunekreef B., Kaufman J.D. Long-term air pollution exposure and cardio-respiratory mortality: A review // Environ. Health. 2013. V. 12. Art. N 43.
4. Xing Y.F., Xu Y.H., Shi M.H., Lian Y.X. The impact of PM2.5 on the human respiratory system // J. Thorac. Dis. 2016. V. 8, N 1. P. E69–E74. DOI: 10.3978/ j.issn.2072-1439.2016.01.19.
5. Vohra K., Vodonos A., Schwartz J., Marais E.A., Sulprizio M.P., Mickley L.J. Global mortality from outdoor fine particle pollution generated by fossil fuel combustion: Results from GEOS Chem // Environ. Res. 2021. V. 195. P. 110754. DOI: 10.1016/j.envres. 2021.110754.
6. Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния. [Электронный ресурс]. URL: https://un.org/ru/documents/decl_conv/conventions/ transboundary.shtml/ (дата обращения: 19.06.2022).
7. Air Quality Guidelines: Global Update 2005: Particulate Matter, Ozone, Nitrogen Dioxide, and Sulfur Dioxide World Health Organization, 2006. 484 p.
8. Санитарные правила и нормы СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» I. Гигиенические нормативы содержания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений.
9. Kaufman Y.J., Tanr D. Algorithm for Remote Sensing of Tropospheric Aerosol from MODIS, Product ID MOD04. 1998. [Электронный ресурс]. URL: https:// modis-imaes.gsfc.nasa.gov/_docs/MOD04:MYD04_ATBD_C005_rev1.pdf (дата обращения: 20.06.2022).
10. Remer L.A., Kaufman Y.J., Tanre D., Mattoo S., Chu D.A., Martins J.V., Li R.-R., Ichoku C., Levy R.C., Kleidman R.G., Eck T.F., Vermote E., Holben B.N. The MODIS aerosol algorithm, products, and validation // J. Atmos. Sci. 2005. V. 62. P. 947–973.
11. Engel-Cox J.A., Holloman C.H., Coutant B.W., Hoff R.M. Qualitative and quantitative evaluation of MODIS satellite sensor data for regional and urban scale air quality // Atmos. Environ. 2004. V. 38, iss. 16. P. 2495–2509. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2004.01.039.
12. Wang J. Intercomparison between satellite-derived aerosol optical thickness and PM2.5 mass: Implications for air quality studies // Geophys. Res. Lett. 2003. V. 21, N 30. DOI: 10.1029/2003GL018174.
13. Yang Q., Yuan Q., Yue L., Li T., Shen H., Zhang L. The relationships between PM2.5 and aerosol optical depth (AOD) in mainland China: About and behind the spatio-temporal variations // Environ Pollut. 2019. P. 248:526–535. DOI: 10.1016/j.envpol.2019.02.071.
14. Schaap M., Apituley A., Timmermans R.M.A., Koelemeijer R.B.A., de Leeuw G. Exploring the relation between aerosol optical depth and PM2.5 at Cabauw, the Netherlands // Atmos. Chem. Phys. 2009. V. 9, iss. 3. P. 909–925. DOI: 10.5194/acp-9-909-2009.
15. Koelemeijer R., Homan C.D., Matthijsen J. Comparison of spatial and temporal variations of aerosol optical thickness and particulate matter over Europe // Atmos. Environ. 2006. V. 40. P. 5304–5315. DOI: 10.1016/j. atmosenv.2006.04.044.
16. Liu Y., Sarnat J.A., Kilaru A., Jacob D.J., Koutrakis P. Estimating ground-level PM2.5 in the eastern United States using satellite remote sensing // Environ. Sci. Technol. 2005.V. 39, N 9. P. 3269–3278. DOI: 10. 1021/es049352m.
17. Ahmad M., Alam K., Tariq S., Anwar S., Nasir J., Mansha M. Estimating fine particulate concentration using a combined approach of linear regression and artificial neural network // Atmos. Environ. 2019. V. 219. P. 117050. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2019.117050.
18. Gupta P., Christopher S.A. Particulate matter air quality assessment using integrated surface, satellite, and meteorological products: Multiple regression approach // J. Geophys. Res. Atmos. 2009. N 114. Р. 1–13, DOI: 10.1029/2008J D0114 96.
19. Архив климатических данных Climatebase.ru [Электронный ресурс]. URL: http://climatebase.ru/station/ 23256 (дата обращения: 1.07.2022).
20. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Свердловской области в 2019 году». [Электронный ресурс]. Официальный сайт Министерства природных ресурсов и экологии Свердловской области.  URL: https://mprso.midural.ru/article/ show/id/1126 (дата обращения 28.06.2022).
21. Кабанов Д.М., Сакерин С.М., Турчинович С.А. Солнечный фотометр для научного мониторинга (аппаратура, методики, алгоритмы) // Оптика атмосф. и океана. 2001. Т. 14, № 12. С. 1162–1169.
22. Holben B.N., Eck T.F., Slutsker I., Tanre D., Buis J.P., Setzer A., Vermote E., Reagan J.A., Kaufman Y.J., Nakadjima T., Lavenu F., Jankowiak I., Smirnov A. AERONET – a federated instrument network and data archive for aerosol characterization // Rem. Sens. Env. 1998. V. 66, N 1. P. 1‒16.
23. Garcia O.E., Diaz J.P., Exposito F.J., Diaz A.M., Dubovik O., Dermian Y., Dubuisson P., Roger J.C. Shortwave radiative forcing and efficiency of key aerosol types using AERONET data // Atmos. Chem. Phys. 2012. V. 12. P. 5129 –5145.
24. Исследование радиационных характеристик аэрозоля в азиатской части России / С.М. Сакерин (ред.). Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2012. 484 с.
25. Nakayama T., Matsumi Y., Kawahito K., Watabe Y. Development and evaluation of a palm-sized optical PM2.5 sensor // Aerosol Sci. Technol. 2018. V. 52, iss. 1. P. 2–12. DOI: 10.1080/02786826.2017.1375078.
26. Губанова Д.П., Беликов И.Б., Еланский Н.Ф., Скороход А.И., Чубарова Н.Е. Изменчивость приземной концентрации аэрозолей PM2,5 в г. Москве по наблюдениям в Метеорологической обсерватории МГУ // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 12. С. 1033–1042; Gubanova D.P., Belikov I.B., Elansky N.F., Skorokhod A.I., Chubarova N.E. Variations in PM2.5 surface concentration in Moscow according to observations at MSU Meteorological Observatory // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 3. P. 290–299.
27. Поддубный В.А., Лужецкая А.П., Маркелов Ю.И., Кабанов Д.М. Оценка влияния города на аэрозольное замутнение атмосферы по данным двухточечных измерений «фон‒промышленный город» // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 4. С. 319–326; Poddubny V.A., Luzhetskaya A.P., Markelov Yu.I., Kabanov D.M. Estimate of the urban effect on aerosol turbidity of the atmosphere according to data of two-point “background–industrial city” measurements // Atmos. Ocean. Opt. 2012. V. 25, N 5. P. 364–371.