Том 30, номер 09, статья № 3

Аннотация:

Для определения вклада лесных пожаров в содержание органического компонента аэрозоля использованы данные двух летных кампаний, выполнявшихся по маршруту Новосибирск – Якутск – Новосибирск в 2012 и 2013 гг. Кампания 2012 г. проходила в условиях обширных лесных пожаров на территории Сибири, кампания 2013 г., наоборот, в фоновых условиях. Анализ отобранных проб аэрозоля показал, что концентрация органических соединений при пожарах по сравнению с фоновыми условиями возрастает в среднем до 35 раз в приземном слое воздуха и от 3 до 23 раз в свободной атмосфере. Состав органической компоненты в свободной атмосфере изменяется при пожарах в зависимости от района. На участке Томск – Мирный в составе аэрозольных частиц преобладают н-алканы н-С₁₉Н₄₀ – н-С₂₁Н₄₄; от Мирного до Якутска основной максимум концентраций приходится на высокомолекулярные соединения н-С₁₉Н₄₀ – н-С₂₅Н₅₂; на участке Братск – Новосибирск в составе частиц преобладают низкомолекулярные н-алканы н-С₁₂Н₂₆ – н-С₁₈Н₃₈.

Ключевые слова:

атмосферный аэрозоль, состав, углеводороды

Список литературы:

1. Andreae M.O. Biomass burning: Its history, use and distribution and its impact on environmental quality and global climate // Global Biomass Burning: Atmospheric, Climatic and Biospheric Implications / J.S. Levine (ed.). MIT Press, Cambridge, Mass., 1991. P. 3–21.
2. Lamarque J.-F., Bond T.C., Eyring V., Granier C., Heil A., Klimont Z., Lee D., Liousse C., Mieville A., Owen B., Schultz M.G., Shindell D., Smith S.J., Stehfest E., Van Aardenne J., Cooper O.R., Kainuma M., Mahowald N., McConnell J.R., Naik V., Riahi K., van Vuuren D.P. Historical (1850–2000) gridded anthropogenic and biomass burning emissions of reactive gases and aerosols: Methodology and application // Atmos. Chem. Phys. 2010. V. 10, N 15. P. 7017–7039.
3. Ito A., Sudo K., Akimoto H., Sillman S., Penner J.E. Global modeling analysis of tropospheric ozone and its radiative forcing from biomass burning emissions in the twentieth century // J. Geophys. Res. 2007. V. 112, D24307. DOI: 10.1029/2007JD008745.
4. Rap A., Spracklen D.V., Mercado L., Reddington C.L., Haywood J.M., Ellis R.J., Phillips O.L., Artaxo P., Bonal D., Restrepo Coupe N., Butt N. Fires increase Amazon forest productivity through increases in diffuse radiation // Geophys. Res. Lett. 2015. V. 42, N 11. P. 4654–4662. DOI: 10.1002/2015GL063719.
5. Ito A., Ito A., Akimoto H. Seasonal and interannual variations in CO and BC emissions from open biomass burning in Southern Africa during 1998–2005 // Global Biogeochem. Cycles. 2007. V. 21, GB2011. DOI: 10.1029/2006GB002848.
6. Van Drooge B.L., Sicard M., Stohl A., Fontal M., Bravo N., Munoz A., Lange D., Fernandez P., Grimalt J.O. Detection and simulation of wild fire smoke impacting a Mediterranean urban atmosphere // Atmos. Pollut. Res. 2016. V. 7, N 3. P. 494–502.
7. Yang M.Y.M., Vay S.A., Stoh A., Choi Y., Diskin G.S., Sachse G.W., Blake D.R. Chemical composition of tropospheric air masses encountered during high altitude flights (11.5 km) during the 2009 fall Operation Ice Bridge field campaign // J. Geophys. Res. 2012. V. 117, D17306. DOI: 10.1029/2012JD017858.
8. Strode S.A., Pawson S. Detection of carbon monoxide trends in the presence of interannual variability // J. Geophys. Res.: Atmos. 2013. V. 118, N 21. P. 12257–12273. DOI: 10.1002/2013JD020258.
9. Vasileva A., Moiseenko K. Methane emissions from 2000 to 2011 wildfires in Northeast Eurasia estimated with MODIS burned area data // Atmos. Environ. 2013. V. 71. P. 115–121.
10. Williamson G.J., Prior L.D., Jolly W.M., Cochrane M.A., Murphy B.P., Bowman D.M.J.S. Measurement of inter- and intra-annual variability of landscape fire activity at a continental scale: The Australian case // Environ. Res. Lett. 2016. V. 11, N 3. 035003.
11. Allen G. Rebalancing the global methane budget // Nature (Gr. Brit.). 2016. V. 538, N 7623. P. 46–48.
12. Schwietzke S., Sherwood O.A., Bruhwiler L.M.P., Miller J.B., Etiope G., Dlugokencky E.J., Michel S.E., Arling V.A., Vaughn B.H., White J.W.C., Tans P.P. Upward revision of global fossil fuel methane emissions based on isotope database // Nature (Gr. Brit.). 2016. V. 538, N 7623. P. 88–91.
13. Abbott B.W., Jones J.B., Schuur E.A.G., Chapin III F.S., Bowden W.B., Bret-Harte M.S., Epstein H.E., Flannigan M.D., Harms T.K., Hollingsworth T.N., Mack M.C., McGuire A.D., Natali S.M., Rocha A.V., Tank S.E., Turetsky M.R., Vonk J.E., Wickland K.P., Aiken G.R., Alexander H.D., Amon R.M.W., Benscoter B.W., Bergeron Y., Bishop K., Blarquez O., Bond-Lamberty B., Breen A.L., Buffam I., Cai Y., Carcaillet Ch., Carey S.K., Chen J.M., Chen H.Y.H., Christensen T.R., Cooper L.W., Cornelissen J.H.C., de Groot W.J., DeLuca T.H., Dorrepaal E., Fetcher N., Finlay J.C., Forbes B.C., French N.H.F., Gauthier S., Girardin M.P., Goetz S.J., Goldammer J.G., Gough L., Grogan P., Guo L., Higuera P.E., Hinzman L., Hu F.S., Hugelius G., Jafarov E.E., Jandt R., Johnstone J.F., Karlsson J., Kasischke E.S., Kattner G., Kelly R., Keuper F., Kling G.W., Kortelainen P., Kouki J., Kuhry P., Laudon H., Laurion I., Macdonald R.W., Mann P.J., Martikainen P.J., McClelland J.W., Molau U., Oberbauer S.F., Olefeldt D., Paré D., Parisien M.-A., Payette S., Peng C., Pokrovsky O.S., Rastetter E.B., Raymond P.A., Raynolds M.K., Rein G., Reynolds J.F., Robards M., Rogers B.M., Schädel C., Schaefer K., Schmidt I.K., Shvidenko A., Sky J., Spencer R.G.M., Starr G., Striegl R.G., Teisserenc R., Tranvik L.J., Virtanen T., Welker J.M., Zimov S. Biomass offsets little or none of permafrost carbon release from soils, streams, and wildfire: An expert assessment // Environ. Res. Lett. 2016. V. 11, N 3. 034014.
14. Bian H., Colarco P.R., Chin M., Chen G., Rodriguez J.M., Liang Q., Blake D., Chu D.A., da Silva A., Darmenov A.S., Diskin G., Fuelberg H.E., Huey G., Kondo Y., Nielsen J.E., Pan X., Wisthaler A. Source attributions of pollution to the Western Arctic during the NASA ARCTAS field campaign // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13, N 9. P. 4707–4721.
15. Palmer P.I., Parrington M., Lee J.D., Lewis A.C., Rickard A.R., Bernath P.F., Duck T.J., Waugh D.L., Tarasick D.W., Andrews S., Aruffo E., Bailey L.J., Barrett E., Bauguitte S.J.-B., Curry K.R., Carlo P.D., Chisholm L., Dan L., Forster G., Franklin J.E., Gibson M.D., Griffin D., Helmig D., Hopkins J.R., Hopper J.T., Jenkin M.E., Kindred D., Kliever J., Le Breton M., Matthiesen S., Maurice M., Moller S., Moore D.P., Oram D.E., O’Shea S.J., Owen R.C., Pagniello C.M.L.S., Pawson S., Percival C.J., Pierce J.R., Punjabi S., Purvis R.M., Remedios J.J., Rotermund K.M., Sakamoto K.M., da Silva A.M., Strawbridge K.B., Strong K., Taylor J., Trigwell R., Tereszchuk K.A., Walker K.A., Weaver D., Whaley C., Young J.C. Quantifying the impact of BOReal forest fires on Tropospheric oxidants over the Atlantic using Aircraft and Satellites (BORTAS) experiment: Design, execution and science overview // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13, N 13. P. 6239–6261.
16. O’Shea S.J., Allen G., Gallagher M.W., Bauguitte S.J.-B., Illingworth S.M., Le Breton M., Muller J.B.A., Percival C.J., Archibald A.T., Oram D.E., Parrington M., Palmer P.I., Lewis A.C. Airborne observations of trace gases over boreal Canada during BORTAS: Campaign climatology, air mass analysis and enhancement ratios // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13, N 24. P. 12451–12467.
17. Law K.S., Stohl A., Quinn P.K., Brock C.A., Burkhart J.F., Paris J.-D., Ancellet G., Singh H.B., Roigr A., Schlager H., Dibb J., Jacob D.J., Arnold S.R., Pelon J., Thomas J.L. Arctic Air Pollution. New Insigths from POLARCAT-IPY // Bull. Am. Meteor. Soc. 2014. V. 95, N 12. P. 1873–1895.
18. Virkkula A., Pohja T., Aalto P.P., Keronen P., Schobesberger S., Clements C.B., Petäjä T., Nikmo J., Kulmala M. Airborne measurements of aerosols and carbon dioxide during a prescribed fire experiment at a boreal forest site // Boreal Environ. Res. 2014. V. 19, suppl. B. P. 153–181.
19. Basso L.S., Gatti L.V., Gloor M., Miller J.B., Domingues L.G., Correia C.S.C., Borges V.F. Seasonality and interannual variability of CH₄ fluxes from the eastern Amazon Basin inferred from atmospheric mole fraction profiles // J. Geophys. Res.: Atmos. 2016. V. 121, N 1. P. 168–184. DOI: 10.1002/2015JD023874.
20. Вивчар А.В., Моисеенко К.Б., Панкратова Н.В. Оценки эмиссий моноокиси углерода от природных пожаров в Северной Евразии в приложении к задачам регионального атмосферного переноса и климата // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2010. Т. 46, № 3. С. 307–320.
21. Еланский Н.Ф., Мохов И.И., Беликов И.Б., Березина Е.В., Елохов А.С., Иванов В.А., Панкратова Н.В., Постыляков О.В., Сафронов А.Н., Скороход А.И., Шумский Р.А. Газовые примеси в атмосфере над Москвой летом 2010 г. // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2011. Т. 47, № 6. С. 729–738.
22. Звягинцев А.М., Блюм О.Б., Глазкова А.А., Котельников С.Н., Кузнецова И.Н., Лапченко В.А., Лезина Е.А., Миллер Е.А., Миляев В.А., Попиков А.П., Семутникова Е.Г., Тарасова О.А., Шалыгина И.Ю. Загрязнение воздуха на Европейской части России и Украине в условиях жаркого лета 2010 г. // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2011. Т. 47, № 6. С. 757–766.
23. Чубарова Н.Е., Горбаренко Е.В., Незваль Е.И., Шиловцева О.А. Аэрозольные и радиационные характеристики атмосферы во время лесных и торфяных пожаров в 1972, 2002 и 2010 гг. в Подмосковье // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2011. Т. 47, № 6. С. 790–800.
24. Фокеева Е.В., Сафронов А.Н., Ракитин В.С., Юрганов Л.Н., Гречко Е.И., Шумский Р.А. Исследование влияния пожаров в июле–августе 2010 г. на загрязнение окисью углерода атмосферы Москвы и окрестностей // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2011. Т. 47, № 6. С. 739–756.
25. Krol M., Peters W., Hooghiemstra P., George M., Clerbaux C., Hurtmans D., McInerney D., Sedano F., Bergamaschi P., El Hajj M., Kaiser J.W., Fisher D., Yershov V. How much CO was emitted by the 2010 fires around Moscow? // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13, N 9. P. 4737–4747.
26. Кашин Ф.В., Арефьев В.Н., Сизов Н.И., Акименко Р.М., Упэнэк Л.Б. Фоновая составляющая окиси углерода в приземном воздухе (станция мониторинга «Обнинск») // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2016. Т. 52, № 3. С. 281–287.
27. Скляднева Т.К., Ивлев Г.А., Белан Б.Д., Аршинов М.Ю., Симоненков Д.В. Радиационный режим Томска в условиях дымной мглы // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 3. С. 215–222.
28. Штабкин Ю.А., Моисеенко К.Б., Скороход А.И., Васильева А.В., Хайманн М. Источники и вариации тропосферного СО в Центральной Сибири: численные эксперименты и наблюдения на высотной мачте ZOTTO // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2016. Т. 52, № 1. С. 51–63.
29. 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.
30. 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; Vоrоnеtskaya N.G., Pеvnеvа G.S., Gоlоvkо А.K., Kоzlоv А.S., Аrshinоv М.Yu., Bеlаn B.D., Simоnеnkоv D.V., Тоlmаchev G.N. Hydrocarbon composition of tropospheric aerosol in the South of Western Siberia // Atmos. Ocean. Opt. 2014. V. 27, N 6. P. 547–557.
31. 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.
32. Jung J., Lyu Н., Lee M., Hwang T., Lee S., Oh S. Impact of Siberian forest fires on the atmosphere over the Korean Peninsula during summer 2014 // Atmos. Chem. Phys. 2016. V. 16, N 11. P. 6757–6770.
33. Laing J.R., Jaffe D.A., Hee J.R. Physical and optical properties of aged biomass burning aerosol from wildfires in Siberia and the Western USA at the Mt. Bachelor Observatory // Atmos. Chem. Phys. 2016. V. 16, N 23. P. 15185–15197.
34. Engling G., He J., Betha R., Balasubramanian R. Assessing the regional impact of indonesian biomass burning emissions based on organic molecular tracers and chemical mass balance modeling // Atmos. Chem. Phys. 2014. V. 14, N 15. P. 8043–8054.
35. Takahama S., Schwartz R.E., Russell L.M., Macdonald A.M., Sharma S., Leaitch W.R. Organic functional groups in aerosol particles from burning and non-burning forest emissions at a high-elevation mountain site // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11, N 13. P. 6367–6386.
36. Corrigan A.L., Russell L.M., Takahama S., Äÿälä M., Ehn M., Junninen H., Rinne J., Petäjä T., Kulmala M., Vogel A.L., Hoffmann T., Ebben C.J., Geiger F.M., Chhabra P., Seinfeld J.H., Worsnop D.R., Song W., Auld J., Williams J. Biogenic and biomass burning organic aerosol in a boreal forest at Hyytiälä, Finland, during HUMPPA-COPEC 2010 // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13, N 24. P. 12233–12256.
37. Brito J., Rizzo L.V., Morgan W.T., Coe H., Johnson B., Haywood J., Longo K., Freitas S., Andreae M.O., Artaxo P. Ground-based aerosol characterization during the South American Biomass Burning Analysis (SAMBBA) field experiment // Atmos. Chem. Phys. 2014. V. 14, N 22. P. 12069–12083.
38. Smolyakov B.S., Makarov V.I., Shinkorenko M.P., Popova S.A., Bizin M.A. Effects of Siberian wildfires on the chemical composition and acidity of atmospheric aerosols of remote urban, rural and background territories // Environ. Pollut. 2014. V. 188. P. 8–16.
39. 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.
40. Будыко М.И., Голицын Г.С., Израэль Ю.А. Глобальные климатические катастрофы. М.: Гидрометеоиздат, 1986. 160 с.
41. Ингель Л.Х. К теории конвективных струй и термиков в атмосфере // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2016. Т. 52, № 6. С. 676–680.
42. Hornbrook R.S., Blake D.R., Diskin G.S., Fried A., Fuelberg H.E., Meinardi S., Mikoviny T., Richter D., Sachse G.W., Vay S.A., Walega J., Weibring P., Weinheimer A.J., Wiedinmyer C., Wisthaler A., Hills A., Riemer D.D., Apel E.C. Observations of nonmethane organic compounds during ARCTAS – Part 1: Biomass burning emissions and plume enhancements // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11, N 21. P. 11103–11130.
43. Yee L.D., Kautzman K.E., Loza C.L., Schilling K.A., Coggon M.M., Chhabra P.S., Chan M.N., Chan A.W.H., Hersey S.P., Crounse J.D., Wennberg P.O., Flagan R.C., Seinfeld J.H. Secondary organic aerosol formation from biomass burning intermediates: Phenol and methoxyphenols // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13, N 16. P. 8019–8043.
44. Urban R.C., Alves C.A., Allen A.G., Cardoso A.A., Campos M.L.A.M. Organic aerosols in a Brazilian agro-industrial area: Speciation and impact of biomass burning // Atmos. Res. 2016. V. 169. P. 271–279.
45. Рахимов Р.Ф., Макиенко Э.В., Панченко М.В. Оптико-микрофизические свойства смешанных дымов от нескольких разнесенных источников // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 8. С. 675–683.
46. Рахимов Р.Ф., Козлов В.С., Тумаков А.Г., Шмаргунов В.П. Оптические и микрофизические свойства смешанного дыма по данным поляризационных спектронефелометрических измерений // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 1. С. 59–68.
47. Рахимов Р.Ф., Козлов В.С., Панченко М.В., Тумаков А.Г., Шмаргунов В.П. Свойства атмосферного аэрозоля в дымовых шлейфах лесных пожаров по данным спектронефелометрических измерений // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 2. С. 126–133; Rаkhimоv R.F., Kоzlоv V.S., Pаnchеnkо М.V., Тumаkоv А.G., Shmаrgunov V.P. Properties of atmospheric aerosol in smoke plumes from forest fires according to spectronephelometer measurements // Atmos. Ocean. Opt. 2014. V. 27, N 3. P. 275–282.
48. Поповичева О.Б., Козлов В.С., Рахимов Р.Ф., Шмаргунов В.П., Киреева Е.Д., Персианцева Н.М., Тимофеев М.А., Engling G., Elephteriadis K., Diapouli L., Панченко М.В., Zimmermann R., Schnelle-Kreis J. Оптико-микрофизические и физико-химические характеристики дымов горения сибирских биомасс: эксперименты в аэрозольной камере // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 4. С. 323–331; Pоpоvichevа О.B., Kоzlоv V.S., Rаkhimоv R.F., Shmаrgunov V.P., Kireevа Е.D., Persiantsevа N.М., Тimofeev М.А., Engling G., Elephteriadis K., Diapouli L., Pаnchеnkо М.V., Zimmermann R., Schnelle-Kreis J. Optical-microphysical and physical-chemical characteristics of smokes from Siberian biomass burning: Experiment in aerosol chamber // Atmos. Ocean. Opt. 2016. V. 29, N 6. P. 492–500.
49. Forrister H., Liu J., Scheuer E., Dibb J., Ziemba L., Thornhill K.L., Anderson B., Diskin G., Perring A.E., Schwarz J.P., Campuzano-Jost P., Day D.A., Palm B.B., Jimenez J.L., Nenes A., Weber R.J. Evolution of brown carbon in wildfire plumes // Geophys. Res. Lett. 2015. V. 42, N 11. P. 4623–4630.