Том 35, номер 06, статья № 2
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:
Обсуждаются результаты комплексного эксперимента по изучению состава и временной изменчивости городского аэрозоля в приземном воздухе в центре Москвы, основанные на ежедневных данных о концентрациях частиц PM10 и PM2,5. В дополнение к этим непрерывным наблюдениям каждый сезон (в течение 35–40 дней) ежедневно проводились измерения массовой концентрации всего аэрозоля (гравиметрическим методом) и 65 химических элементов, входящих в его состав.
Рассматриваются зимы 2019/2020 и 2020/2021 гг. Состав аэрозоля сопоставляется с метеорологическими параметрами приземной атмосферы в Москве, с направлением дальнего переноса воздушных масс в Московский регион, а также с распределением пыли в воздухе над европейской территорией России (ЕТР) (по данным реанализа MERRA-2). Подробный анализ элементного состава московского аэрозоля позволил выделить элементы глобального/локального распространения, а также природного/антропогенного генезиса. Концентрации всех составляющих аэрозоля в Москве зимой не превосходили соответствующие среднесуточные ПДК для воздуха жилых территорий. Показано, что накоплению массы аэрозолей РМ10 и РМ2,5 в воздухе города способствуют штилевые условия. Максимальные уровни аэрозольного загрязнения наблюдались в декабре 2020 г. при ветрах юго-восточных направлений, когда происходил дальний атмосферный перенос примесей в Москву от источников, расположенных в южных районах ЕТР, на Прикаспийской низменности и в западных районах Казахстана.
Ключевые слова:
приземный аэрозоль, массовая концентрация, элементный состав, метеорологические условия, дальний перенос, воздушная масса, зима, Москва
Иллюстрации:
Список литературы:
1. Seinfeld J.H., Pandis S.N. Atmospheric chemistry and physics: From air pollution to climate change. New York: Wiley, 2006. 1232 p.
2. Кондратьев К.Я, Ивлев Л.С., Крапивин В.Ф. Атмосферные аэрозоли: Свойства, процессы образования и воздействия. От нано- до глобальных масштабов. СПб.: ВВМ, 2007. 858 с.
3. Гинзбург А.С., Губанова Д.П., Минашкин В.М. Влияние естественных и антропогенных аэрозолей на глобальный и региональный климат // Рос. хим. журнал. 2008. Т. LII, № 5. С. 112–119.
4. Безуглая Э.Ю., Смирнова И.В. Воздух городов и его изменения. СПб.: Астерион, 2008. 253 с.
5. Sokhi R.S., Singh V., Querol X., Finardi S., Targino A.C., de Fatima Andrade M., Pavlovic R., Garland R.M., Massagué J., Kong Sh., Baklanov A., Ren L., Tarasova O., Carmichael G., Peuch V.-H., Anand V., Arbilla G., Badali K., Beig G., Belalcazar L.C., Bolignano A., Brimblecombe P., Camacho P., Casallas A., Charland J.-P., Choi J., Chourdakis E., Coll I., Collins M., Cyrys J., da Silva C.M., Di Giosa A.D., Di Leo A., Ferro C., Gavidia-Calderon M., Gayen A., Ginzburg A., Godefroy F., Gonzalez Y.A., Guevara-Luna M., Haque Sk M., Havenga H., Herod D., Hõrrak U., Hussein T., Ibarra S., Jaimes M., Kaasik M., Khaiwal R., Kim J., Kousa A., Kukkonen J., Kulmala M., Kuula J., La Violette N., Lanzani G., Liu X., MacDougall S., Manseau P.M., Marchegiani G., McDonald B., Mishra S.V., Molina L.T., Mooibroek D., Mor S., Moussiopoulos N., Murena F., Niemi J.V., Noe S., Nogueira T., Norman M., Pérez-Camaño J.L., Petäjä T., Piketh S., Rathod A., Reid K., Retama A., Rivera O., Rojas N.Y., Rojas-Quincho J.P., San José R., Sánchez O., Seguel R.J., Sillanpää S., Su Y., Tapper N., Terrazas A., Timonen H., Toscano D., Tsegas G., Velders G.J.M., Vlachokostas C., von Schneidemesser E., Vpm R., Yadav R., Zalakeviciute R., Zavala M. A global observational analysis to understand changes in air quality during exceptionally low anthropogenic emission conditions // Environ. Intern. 2021. V. 157, N 12. P. 106818. DOI: 10.1016/j.envint.2021.106818.
6. Chubarova N.Ye., Androsova Ye.Ye., Lezina Ye.A. The dynamics of the atmospheric pollutants during the Covid-19 pandemic 2020 and their relationship with meteorological conditions in Moscow // Geography, Environment, Sustainability. 2021. V. 14, N 5. DOI: 10.24057/ 2071-9388-2021-012.
7. Губанова Д.П., Виноградова А.А., Иорданский М.А., Скороход А.И. Временные вариации состава атмосферного аэрозоля в Москве весной 2020 года // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2021. Т. 57, № 3. С. 334–348. DOI: 10.31857/S0002351521030056.
8. Rasmussen P.E. Long-range atmospheric transport of trace metals: The need for geoscience perspectives // Environ. Geology. 1998. V. 33, N 2/3. P. 96–108.
9. Salvador P., Artíñano B., Pio C., Afonso J., Legrand M., Puxbaum H., Hammer S. Evaluation of aerosol sources at European high altitude background sites with trajectory statistical methods // Atmos. Environ. 2010. V. 44. P. 2316–2329.
10. Губанова Д.П., Кудерина Т.М., Чхетиани О.Г., Иорданский М.А., Обвинцев Ю.И., Артамонова М.С. Экспериментальные исследования аэрозолей в атмосфере семиаридных ландшафтов Калмыкии. 2. Ландшафтно-геохимический состав аэрозольных частиц // Геофизические процессы и биосфера. 2018. Т. 17, № 3. С. 18–44.
11. Трефилова А.В., Артамонова М.С., Кудерина Т.М., Губанова Д.П., Давыдов К.А., Иорданский М.А., Гречко Е.И., Минашкин В.М. Химический состав и микрофизические характеристики аэрозоля г. Москвы и Подмосковья в июне 2009 г. и на пике пожаров 2010 г. // Геофизические процессы и биосфера. 2012. Т. 11, № 4. С. 65–82.
12. Абдуллаев С.Ф., Маслов В.А., Назаров Б.И., Мадвалиев У., Давлатшоев Т. Содержание элементов в пробах почв и пылевого аэрозоля в Таджикистане // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 2. С. 143–152; Abdullaev S.F., Maslov V.A., Nazarov B.I., Madvaliev U., Davlatshoev T. The elemental composition of soils and dust aerosol in the south-central part of Tajikistan // Atmos. Ocean. Opt. 2015. V. 28, N 4. P. 347–358.
13. Артамонова М.С., Губанова Д.П., Иорданский М.А., Лебедев В.А., Максименков Л.О., Минашкин В.М., Обвинцев Ю.И., Чхетиани О.Г. Вариации массовой концентрации и состава приземного аэрозоля степной зоны юга России в летний период // Геофизические процессы и биосфера. 2016. Т. 15, № 1. С. 5–24.
14. Shevchenko V., Lisitzin A., Vinogradova A., Stein R. Heavy metals in aerosols over the seas of the Russian Arctic // Sci. Total Environ. 2003. V. 306. P. 11–25.
15. Стародымова Д.П., Виноградова А.А., Шевченко В.П., Захарова Е.В., Сивонен В.В., Сивонен В.П. Элементный состав приземного аэрозоля у северо-западного побережья Кандалакшского залива Белого моря // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 11. С. 956–961; Starodymova D.P., Vinogradova A.A., Shevchenko V.P., Zakharova E.V., Sivonen V.V., Sivonen V.P. Elemental composition of near-ground aerosol near the northwestern coast of Kandalaksha Bay of the White Sea // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 2. P. 181–186.
16. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Рассказчикова Т.М., Симоненков Д.В. Влияние города Томска на химический и дисперсный состав атмосферного аэрозоля в приземном слое // Оптика атмосф. океана. 2008. Т. 21, № 6. С. 487–491.
17. Бортников В.Ю., Букатый В.И., Рябинин И.В., Семенов Г.А. Микрофизические параметры и элементный состав атмосферного аэрозоля в г. Барнауле в 2006–2008 гг. // Изв. Алтай. гос. ун-та. 2009. Т. 61, № 1. С. 106–110.
18. Лукашин В.Н., Новигатский А.Н. О химическом составе аэрозолей в приводном слое атмосферы Среднего Каспия зимой и осенью 2005 г. // Океанология. 2013. Т. 53, № 6. С. 813–824.
19. Волох А.А., Журавлева М.Г. Оценка техногенного загрязнения воздуха в г. Москве // Изв. АН. Физ. атмосф. и океана. 1994. Т. 30, № 2. С. 182–188.
20. Огородников Б.И. Характеристики аэрозолей пограничного слоя атмосферы над Москвой // Изв. АН. Физ. атмосф. и океана. 1996. Т. 32, № 2. С. 163–171.
21. Андронова А.В., Иорданский М.А., Трефилова А.В., Лебедев В.А., Минашкин В.М., Обвинцев Ю.И., Артамонова М.С., Гранберг И.Г. Сравнительный анализ загрязнения приземного слоя атмосферы мегаполисов на примере Москвы и Пекина // Геофизические процессы и биосфера. 2010. Т. 9, № 3. С. 42–54.
22. Губанова Д.П., Беликов И.Б., Еланский Н.Ф., Скороход А.И., Чубарова Н.Е. Изменчивость приземной концентрации аэрозолей РМ2,5 в г. Москве по наблюдениям в Метеорологической обсерватории МГУ // Оптика атмосф. 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.
23. Gubanova D.P., Iordanskii M.A., Anikin P.P., Kuderina T.M., Skorokhod A.I., Elansky N.F. Elemental composition and mass concentration of near surface aerosols in Moscow region during unusual weather conditions in the fall 2019 // Proc. SPIE. 2020. DOI: 10.1117/12.2575578.
24. Gubanova D.P., Elansky N.F., Skorokhod A.I., Kuderina T.M., Iordansky M.A., Sadovskaya N.V., Anikin P.P. Physical and chemical properties of atmospheric aerosols in Moscow and its suburb for climate assessments // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2020. V. 606. DOI: 10.1088/1755-1315/606/1/012019.
25. Губанова Д.П., Иорданский М.А., Кудерина Т.М., Скороход А.И., Еланский Н.Ф., Минашкин В.М. Элементный состав аэрозолей в приземном воздухе Москвы: сезонные изменения в 2019 и 2020 гг. // Оптика атмосф. океана. 2021. Т. 34, № 6. С. 441–450; Gubanova D.P., Iordanskii M.A., Kuderina T.M., Skorokhod A.I., Elansky N.F., Minashkin V.M. Elemental composition of aerosols in the near-surface air of Moscow: Seasonal changes in 2019 and 2020 // Atmos. Ocean. Opt. 2021. V. 34, N 5. P. 475–482.
26. Власов Д.В., Касимов Н.С., Кошелева Н.Е. Геохимия дорожной пыли (Восточный округ Москвы) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2014. № 3. С. 23–33.
27. Кошелева Н.Е., Дорохова М.Ф., Кузьминская Н.Ю., Рыжов А.В., Касимов Н.С. Влияние автотранспорта на экологическое состояние почв в западном административном округе Москвы // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2018. № 2. С. 16–27.
28. Kasimov N.S., Vlasov D.V., Kosheleva N.E. Enrichment of road dust particles and adjacent environments with metals and metalloids in eastern Moscow // Urban Clime. 2020. V. 32. P. 100638. DOI: 10.1016/j.uclim. 2020.100638.
29. Губанова Д.П., Виноградова А.А., Скороход А.И., Иорданский М.А. Аномальное аэрозольное загрязнение воздуха в Москве вблизи локального антропогенного источника в июле 2021 года // Гидрометеорологические исследования и прогнозы. 2021. № 4. С. 133–147. DOI: 10.37162/2618-9631-2021-4-133-147.
30. Gubanova D., Chkhetiani O., Vinogradova A., Skorokhod A., Iordanskii M. Atmospheric transport of dust aerosol from arid zones to the Moscow region during fall 2020 // AIMS Geosciences. 2022. V. 8, N 2. P. 277–302. DOI: 10.3934/geosci.2022017.
31. Самуленков Д.А., Мельникова И.Н., Донченко В.К., Сапунов М.В. Исследование загрязнений атмосферы с помощью лидарного мониторинга // Ученые записки Рос. гос. гидрометеорол. ун-та. 2017. Вып. 48. С. 266–280.
32. Фильтры АФА. URL: https://niki-mlt.ru/article/ filtry-afa-analiticheskie-aerozolnye.html (дата обращения: 7.12.2021).
33. Карандашев В.К., Туранов А.Н., Орлова Т.А., Лежнев А.Е., Носенко С.В., Золотарева Н.И., Москвина И.Р. Использование метода масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой в элементном анализе объектов окружающей среды // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2007. Т. 73, № 1. С. 12–22.
34. Расписание погоды. URL: http://rp5.ru (дата обращения: 7.12.2021).
35. Windy. URL: http://www.windy.com/ru (last access: 7.12.2021).
36. WeatherArchive. URL: https://weatherarchive.ru/ Pogoda/Moscow (last access: 7.12.2021).
37. ARL NOAA. URL: http://www.arl.noaa.gov (last access: 7.12.2021).
38. MERRA-2. URL: http://giovanni.gsfc.nasa.gov/giovanni (last access: 7.12.2021).
39. Мосэкомониторинг. URL: http://mosecom.mos.ru/ (дата обращения: 7.12.2021)
40. Климатические характеристики условий распространения примесей в атмосфере / под ред. Э.Ю. Безуглой и М.Е. Берлянда. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 328 с.
41. Бызова Н.Л., Гаргер Е.К., Иванов В.Н. Экспериментальные исследования атмосферной диффузии и расчеты рассеяния примеси. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 278 с.
42. Виноградова А.А. Дистанционная оценка влияния загрязнения атмосферы на удаленные территории // Геофизические процессы и биосфера. 2014. Т. 13, № 4. С. 5–20.
43. Пустыни России. URL: https://www.karatu.ru/ pustyni-rossii/#i-5 (дата обращения: 7.12.2021).
44. Шукуров К.А., Шукурова Л.М. Регионы-источники нитрата аммония, сульфата аммония и природных силикатов в приземном аэрозоле западного Подмосковья // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2017. Т. 53, № 3. С. 360–369. DOI: 10.7868/S0002351517030142.
45. Добровольский В.В. Биогеохимия мировой суши / Избранные труды. М.: Научный мир, 2009. Т. III. 440 с.
46. Касимов Н.С. Экогеохимия ландшафтов. М.: ИП Филимонов М.В., 2013. 208 с.
