Том 32, номер 06, статья № 1

Аннотация:

Обсуждаются результаты измерений в районе «Мыса Баранова» (арх. Северная Земля) комплекса физико-химических характеристик атмосферного аэрозоля: аэрозольной оптической толщи, концентраций аэрозоля и сажи, элементного и ионного составов аэрозоля, содержания в нем органического и элементного углерода, а также изотопного состава углерода в пробах аэрозоля и снега. Показано, что средние значения большинства характеристик аэрозоля, измеренных в апреле – июне 2018 г., немного ниже, чем в арктическом пос. Баренцбург (арх. Шпицберген), и в несколько раз меньше, чем на юге Западной Сибири в этот же период.

Ключевые слова:

аэрозоль, сажа, ионный, элементный, изотопный состав, Северная Земля

Список литературы:

1. Бартенева О.Д., Никитинская Н.И., Сакунов Г.Г., Веселова Л.К. Прозрачность толщи атмосферы в видимой и ближней ИК-области спектра. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 224 с.
2. Tomasi C., Kokhanovsky A.A., Lupi A., Ritter C., Smirnov A., Mazzola M., Stone R.S., Lanconelli C., Vitale V., Holben B.N., Nyeki S., Wehrli C., Altonen V., de Leeuw G., Rodriguez E., Herber A.B., Stebel K., Stohl A., O’Neill N.T., Radionov V.F., Zielinski T., Petelski T., Sakerin S.M., Kabanov D.M., Xue Y., Mei L., Istomina L., Wagener R., McArthur B., Sobolewski P.S., Butler J., Kivi R., Courcoux Y., Larouche P., Broccardo S., Piketh S.J. Aerosol remote sensing in polar regions // Earth-Sci. Rev. 2015. V. 140. P. 108–157. URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.earscirev.2014.11.001.
3. Шевченко В.П., Лисицын А.П., Виноградова А.А., Смирнов В.В., Серова В.В., Штайн Р. Аэрозоли Арктики – результаты десятилетних исследований // Оптика атмосф. и океана. 2000. Т. 13, № 6–7. С. 551–576.
4. Шевченко В.П., Виноградова А.А., Лисицын А.П., Навигатский А.Н., Горюнова Н.В. Атмосферные аэрозоли как источник осадочного вещества и загрязнений в Северном Ледовитом океане // Система моря Лаптевых и прилегающих морей Арктики: современное состояние и история развития. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2009. С. 150–172.
5. Eleftheriadis K., Vratolis S., Nyeki S. Aerosol black carbon in the European Arctic: Measurements at Zeppelin station, Ny-Ålesund, Svalbard from 1998–2007 // Geophys. Res. Let. 2009. V. 36. DOI: 10.1029/2008GL035741.
6. Сакерин С.М., Чернов Д.Г., Кабанов Д.М., Козлов В.С., Панченко М.В., Полькин В.В., Радионов В.Ф. Предварительные результаты исследований аэрозольных характеристик атмосферы в районе Баренцбурга (Шпицберген) // Проблемы Арктики и Антарктики. 2012. № 1(91). С. 20–31.
7. Stone R.S., Sharma S., Herber A., Eleftheriadis K., Nelson D.W. A characterization of Arctic aerosols on the basis of aerosol optical depth and black carbon measurements // Elem. Sci. Anth. 2014. V. 2. 27 p. DOI: 10.12952/journal.elementa.000027.
8. Schmeisser L., Backman J., Ogren J.A., Andrews E., Asmi E., Starkweather S., Uttal T., Fiebig M., Sharma S., Eleftheriadis K., Vratolis S., Bergin M., Tunved P., Jefferson A. Seasonality of aerosol optical properties in the Arctic // Atmos. Chem. Phys. 2018. V. 18, N 16. P. 11599–11622.
9. Шевченко В.П., Стародымова Д.П., Виноградова А.А., Лисицын А.П., Макаров В.Н., Попова С.А., Сивонен В.В., Сивонен В.П. Элементный и органический углерод в атмосферном аэрозоле над северо-западным побережьем Кандалакшского залива Белого моря // Докл. РАН. 2015. Т. 461, № 1. С. 70–74.
10. Singh D.K., Kawamura K., Yanase A., Barrie L.A. Distributions of polycyclic aromatic hydrocarbons, aromatic ketones, carboxylic acids, and trace metals in Arctic aerosols: Long-range atmospheric transport, photochemical degradation/production at polar sunrise // Environ. Sci. Technol. 2017. V. 51. Р. 8992−9004. DOI: 10.1021/acs.est.7b01644.
11. Lange R., Dall’Osto M., Skov H., Nøjgaard J.K., Nielsen I.E., Beddows D.C.S., Simo R., Harrison R.M., Massling A. Characterization of distinct Arctic aerosol accumulation modes and theirsources // Atmos. Environ. 2018. V. 183. Р. 1–10. URL: https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2018.03.060.
12. Popovicheva О., Diapouli E., Makshtas A., Shonija N., Manousakas M., Saraga D., Uttal T., Eleftheriadis K. East Siberian Arctic background and black carbon polluted aerosols at HMO Tiksi // Sci. Total Environ. 2019. V. 655. P. 924–938. URL: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.11.165.
13. Widory D. Combustibles, fuels and their combustion products: A view through carbon isotopes // Combust. Theory Modell. 2006. V. 10. P. 831–841.
14. Виноградова А.А., Пономарева Т.Я. Атмосферный перенос антропогенных примесей в арктические районы России (1986–2010) // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 6. C. 475–483; Vinogradovа А.А., Pоnоmаrevа Т.Ya. Atmospheric transport of anthropogenic impurities to the Russian arctic (1986–2010) // Atmos. Ocean. Opt. 2012. V. 25, N 6. P. 414–422.
15. Виноградова А.А., Смирнов Н.С., Коротков В.Н., Романовская А.А. Лесные пожары в Сибири и на Дальнем Востоке: эмиссии и атмосферный перенос черного углерода в Арктику // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 6. С. 512–520. DOI: 10.15372/AOO20150603; Vinogradovа А.А., Smirnov N.S., Korotkov V.N., Rоmanovskaya А.А. Forest fires in Siberia and the Far East: Emissions and atmospheric transport of black carbon to the Arctic // Atmos. Ocean. Opt. 2015. V. 28, N 6. P. 566–574.
16. Виноградова А.А., Васильева А.В. Черный углерод в воздухе северных районов России: источники, пространственные и временные вариации // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 6. C. 467–475; Vinogradovа А.А., Vasilevа А.V. Black carbon in air over northern regions of Russia: Sources and spatiotemporal variations // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 6. P. 533–541.
17. Макштас А.П., Уттал Т. Начало совместных Российско-американских атмосферных наблюдений в Тикси // Рос. поляр. исслед. 2010. № 2. C. 35–38.
18. Asmi E., Kondratyev V., Brus D., Laurila T., Lihavainen H., Backman J., Vakkari V., Aurela M., Hatakka J., Viisanen Y., Uttal T., Ivakhov V., Makshtas A. Aerosol size distribution seasonal characteristics measured in Tiksi, Russian Arctic // Atmos. Chem. Phys. 2016. V. 16. P. 1271–1287. DOI: 10.5194/acp-16-1271-2016.
19. Макштас А.П., Соколов В.Т. Научно-исследовательский стационар «Ледовая база “Мыс Баранова”» – летний полевой сезон 2014 г. // Рос. поляр. исслед. 2014. № 3(17). C. 10–12.
20. Sakerin S.M., Bobrikov A.A., Bukin O.A., Golobokova L.P., Polkin Vas.V., Polkin Vik.V., Shmirko K.A., Kabanov D.M., Khodzher T.V., Onischuk N.A., Pavlov A.N., Potemkin V.L., Radionov V.F. On measurements of aerosol-gas composition of the atmosphere during two expeditions in 2013 along Northern Sea Route // Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15, iss. 21. P. 12413–12443. DOI: 10.5194/acp-15-1-2015.
21. Popovicheva O.B., Evangeliou N., Eleftheriadis K, Kalogridis A.C., Sitnikov N., Eckhard S., Stohl A. Black carbon sources constrained by observations in the Russian High Arctic // Environ. Sci. Technol. 2017. V. 51, N 7. P. 3871–3879. DOI: 10.1021/acs.est.6b05832.
22. Sakerin S.M., Kabanov D.M., Pol’kin V.V., Golobokova L.P., Zenkova P.N., Kessel A.S., Pol’kin Vas.V., Radionov V.F., Terpugova S.A., Urazgildeeva A.V., Khodzher T.V., Khuriganowa O.I. Features of spatial distribution of aerosol characteristics over Arctic seas // Proc. SPIE. 2018. V. 10833, N 39. DOI: 10.1117/12.2502013.
23. Антохина О.Ю., Антохин П.Н., Аршинова В.Г., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Белан С.Б., Давыдов Д.К., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Nédélec Ph., Paris J.-D., Рассказчикова Т.М., Савкин Д.Е., Симоненков Д.В., Скляднева Т.К., Толмачев Г.Н., Фофонов А.В. Вертикальное распределение газовых и аэрозольных примесей воздуха над российским сектором Арктики // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 12. С. 1043–1052; Antokhina О.Yu., Antokhin P.N., Аrshinovа V.G., Аrshinov М.Yu., Bеlan B.D., Bеlan S.B., Dаvydov D.K., Ivlev G.А., Kоzlov А.V., Nédélec Ph., Paris J.-D., Rasskаzchikova Т.М., Sаvkin D.Е., Simonenkov D.V., Sklyadnevа Т.K., Тоlmachev G.N., Fоfonov А.V. Vertical distributions of gaseous and aerosol admixtures in air over the Russian Arctic // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 3. P. 300–310.
24. Кирин Д.В., Крутиков Н.О., Лукьянов А.Н., Струнин А.М., Струнин М.А. Результаты сравнительного анализа распространения аэрозольных примесей в атмосфере регионов Арктики и Московской области по данным самолетных исследований в 2014–2015 годах // Тр. Воен.-косм. акад. им. А.Ф. Можайского. 2018. Вып. 662. С. 219–223.
25. Stohl A., Andrews E., Burkhart J.F., Forster C., Herber A., Hoch S.W., Kowal D., Lunder C., Mefford T., Ogren J.A., Sharma S., Spichtinger N., Stebel K., Stone R., Ström J., Tørseth K., Wehrli C., Yttri K.E. Pan-Arctic enhancements of light absorbing aerosol concentrations due to North American boreal forest fires during summer 2004 // J. Geophys. Res. 2006. V. 111, N D22214. DOI: 10.1029/2006JD007216.
26. Eck T.F., Holben B.N., Reid J.S., Sinyuk A., Hyer E.J., O’Neill N.T., Shaw G.E., Vande Castle J.R., Chapin F.S., Dubovik O., Smirnov A., Vermote E., Schafer J.S., Giles D., Slutsker I., Sorokine M., Newcomb W.W. Optical properties of boreal region biomass burning aerosols in central Alaska and seasonal variation of aerosol optical depth at an Arctic coastal site // J. Geophys. Res. 2009. V. 114, N D11201. DOI: 10.1029/2008JD010870.
27. Сакерин С.М., Кабанов Д.М., Радионов В.Ф., Чернов Д.Г., Турчинович Ю.С., Лубо-Лесниченко К.Е., Прахов А.Н. Обобщение результатов измерений спектральной аэрозольной оптической толщины атмосферы на арх. Шпицберген в 2011–2016 гг. // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 11. С. 948–955. DOI: 10.15372/AOO20171107; Sаkerin S.М., Kаbаnov D.М., Rаdionov V.F., Chernov D.G., Turchinovich Yu.S., Lubо-Lesnichenko K.Е., Prakhov А.N. Generalization of results of atmospheric aerosol optical depth measurements on Spitsbergen Archipelago in 2011–2016 // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 2. P. 163–170.
28. Виноградова А.А., Титкова Т.Б., Иванова Ю.А. Эпизоды аномально высокой концентрации черного углерода в приземном воздухе в районе станции Тикси, Якутия // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 10. С. 837–844. DOI: 10.15372/AOO20181010; Vinogradovа А.А., Тitkova Т.B., Ivanovа Yu.А. Episodes with anomalously high black carbon concentration in surface air in the Region of Tiksi Station, Yakutiya // Atmos. Ocean. Opt. 2019. V. 32, N 1. P. 94–102.
29. Голобокова Л.П., Полькин В.В., Онищук Н.А., Хуриганова О.И., Тихомиров А.Б., Терпугова С.А., Полькин Вас.В., Турчинович Ю.С., Радионов В.Ф. Изменчивость химического состава аэрозоля в приземном слое атмосферы переходной зоны «материк–океан» в районе Восточной Антарктиды // Лед и снег. 2016. Т. 56, № 2. С. 177–188.
30. Makarov V.I., Koutsenogii K.P., Koutsenogii P.K. Daily and seasonal changes of organic and inorganic carbon content in atmospheric aerosol Novosibirsk region // J. Aerosol Sci. 1999. V. 30. P. S255–S256.
31. Piminov P.A., Baranov G.N., Bogomyagkov A.V., Berkaev D.E., Borin V.M., Dorokhov V.L., Karnaev S.E., Kiselev V.A., Levichev E.B., Meshkov O.I., Mishnev S.I., Nikitin S.A., Nikolaev I.B., Sinyatkin S.V., Vobly P.D., Zolotarev K.V., Zhuravlev A.N. Synchrotron radiation research and application at VEPP-4 // Phys. Proc. 2016. V. 84. Р. 19–26. DOI: 10.1016/j.phpro.2016.11.005.
32. Kulipanov G.N., Mezentsev N.A., Pindyurin V.F. Synchrotron radiation in Novosibirsk: The first 13 years // J. Struct. Chem. 2016. V. 57, N 7. Р. 1277–1287. DOI: 10.1134/S0022476616070015.
33. Лебедев А.Т. Масс-спектрометрия для анализа объектов окружающей среды. М.: Тефносфера, 2013. 632 с.
34. Simonova G., Volkov Yu., Kozlov V., Shmargunov V., Kalashnikova D. Atmospheric air pollution studies using the isotope mass-spectrometry // 18th Intern. Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2018: Conf. Proc. Bulgaria. 2018. V. 18, iss. 4.2. P. 343–348. DOI: 10/5593/sgem2018/4.2.
35. Радионов В.Ф., Кабанов Д.М., Козлов В.В., Сакерин С.М., Сидорова О.Р., Чернов Д.Г. Оптические и микрофизические характеристики аэрозоля в районе Баренцбурга (2011–2017) // Комплексные исследования природы Шпицбергена и прилегающего шельфа: Тез. докл. XIV Всерос. науч. конф. с междунар. участием (Мурманск, 30 октября – 2 ноября 2018 г.). Апатиты: Изд-во ФИЦ КНЦ РАН, 2018. 133 с. DOI: 10.25702/KSC.978.5.91137.374.0.
36. Kozlov V.S., Panchenko M.V., Shmargunov V.P., Chernov D.G., Yausheva E.P., Pol’kin V.V., Terpugova S.A. Long-term investigations of the spatiotemporal variability of Black Carbon and aerosol concentrations in the troposphere of West Siberia and Russian Subarctic // Chemistry for Sustainable Development. 2016. V. 24, N 4. P. 423–440.
37. Xie Y.-L., Hopke P.K., Paatero P., Barrie L.A., Li S.-M. Identification of source nature and seasonal variations of arctic aerosol by positive matrix factorization // J. Atmos. Sci. 1999. V. 56. Р. 240–260.
38. Oyabu I., Matoba S., Yamasaki T., Kadota M., Iizuka Y. Seasonal variations in the major chemical species of snow at the South East Dome in Greenland // Polar Sci. 2016. V. 10. P. 36–42.
39. Pempkowiak J., Zieliński T., Petelski T., Zaborska A., Bełdowski J. Recent alterations of aerosol concentration, mercury distribution and organic matter deposition in the Arctic // Papers on Global Change. 2011. V. 18. P. 23–33.
40. Parker B.C., Zeller E.J., Gow A.J. Nitrogenous chemical composition of Antarcticice and snow // Antarctic J. US. 1982. V. 14, N 5. Р. 80–82.
41. Keene W.C., Khalil M.A.K., Erickson III D.J., McCulloch A., Graedel T.E., Lobert J.M., Aucott M.L., Gong S.L., Harper D.B., Kleiman G., Midgley P., Moore R.M., Seuzaret C., Sturges W.T., Benkovitz C.M., Koropalov V., Barrie L.A., Li Y.F. Composite global emissions of reactive chlorine from anthropogenic and natural sources: Reactive Chlorine Emissions Inventory // J. Geophys. Res. Atmos. D. 1999. V. 104, N 7. P. 8429–8440. DOI: 10.1029/1998JD100084.
42. Cabada J.C., Pandis S.N., Subramanian R., Robinson A.L., Polidori A., Turpin B. Estimating the secondary organic aerosol contribution to PM_2.5 using the EC tracer method // Aerosp. Sci. Technol. 2004. V. 38. P. 140–155. DOI: 10.1080/02786820390229084.
43. Winiger P., Andersson A., Eckhardt S., Stohl A., Gustafsson Ö. The sources of atmospheric black carbon at a European gateway to the Arctic // Nat. Commun. 2016. N 12776. DOI: 10.1038/ncomms12776/www.nature. com/naturecommunications.