Том 35, номер 06, статья № 4

Аннотация:

Проведен анализ результатов многолетних (2007–2021 гг.) комплексных экспериментальных исследований микрофизических параметров, массовой концентрации и элементного состава аэрозольных частиц в приземном слое атмосферы семиаридных зон юга европейской территории России (ЕТР). Установлены фоновые значения среднесуточной массовой концентрации приземных аэрозолей в летний жаркий период в опустыненных районах Калмыкии и сухостепной зоне Ростовской обл., составившие 125 и 34 мкг/м³ соответственно. Определены функции распределения частиц по размерам, характерные для атмосферных аэрозолей юга ЕТР. Установлена связь между выносом частиц в атмосферу и основными атмосферными процессами. Исследована многолетняя изменчивость элементного состава приземных аэрозолей. Выявлены незначительные вариации массовой концентрации Cd, Hg, Cu в составе аэрозольных частиц в Ростовской обл. Элементный состав аэрозолей в Калмыкии подвержен большей изменчивости по содержанию как природных, так и техногенных элементов, в основном химических элементов солевого баланса и тяжелых металлов. Показано, что для большинства элементов характерна слабая интенсивность накопления в аэрозолях, а их дифференциация в бóльшей мере зависит от мозаичности подстилающей поверхности. За исследованный многолетний период наблюдается тенденция очищения атмосферы опустыненных территорий европейского юга России от вредных примесей за счет уменьшения аридизации климата и снижения антропогенного влияния.

Ключевые слова:

семиаридная зона, юг ЕТР, приземный аэрозоль, массовая концентрация, функция распределения частиц по размерам, элементный состав, метеорологические условия, синоптическая обстановка, многолетняя изменчивость

Иллюстрации:

Список литературы:

1. United Nations Framework Convention on Climate Change. URL: https://unfccc.int/event/cop-26#eq-32 (last access: 21.02.2022).
2. Кудерина Т.М. Атмосферный аэрозоль как индикатор опустынивания в аридных и субаридных ландшафтах ЕТР // Степи Северной Евразии: Материалы VII Междунар. симпоз. Оренбург: ИС УрО РАН; Димур, 2015. С. 442–443.
3. Seinfeld J.H., Pandis S.N. Atmospheric chemistry and physics: From air pollution to climate change. New York: Wiley, 2006. 1232 p.
4. 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.
5. Семенов О.Е. Введение в экспериментальную метеорологию и климатологию песчаных бурь. Алматы, 2011. 580 с.
6. Жуланов Ю.В., Загайнов В.А., Лушников А.А., Любовцева Ю.С., Невский И.А., Стулов Л.Д. Высокодисперсный и субмикронный аэрозоль аридной зоны // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1986. Т. 22, № 5. С. 488–495.
7. Советско-американский эксперимент по изучению аридного аэрозоля / Г.С. Голицын (ред.). СПб.: НПО «Тайфун», 1992. 208 с.
8. Абдуллаев С.Ф., Назаров Б.И., Шукуров А.Х., Жураев А.М. Микрофизические свойства пылевого аэрозоля аридной зоны // Докл. АН Республики Таджикистан. 1995. Т. 38, № 7–8. С. 5–9.
9. Абдуллаев С.Ф., Назаров Б.И., Шукуров А.Х., Жураев А.М. Изменчивость прозрачности атмосферы под воздействием выноса пылевого аэрозоля в условиях высокогорной аридной зоны Таджикистана // Докл. АН Республики Таджикистан. 1995. Т. 38, № 7–8. С. 9–14.
10. Назаров Б.И., Маслов В.А., Абдуллаев С.Ф. Оптические и микрофизические параметры аридного пылевого аэрозоля // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2010. Т. 46, № 4. С. 5-511.
11. Назаров Б.И., Абдуллаев С.Ф., Маслов В.А. Исследования температурных эффектов пылевых бурь // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2010. Т. 46, № 4. С. 512–518.
12. Горчаков Г.И., Шишков П.О., Копейкин В.М., Емиленко А.С., Искаков А.А., Захарова П.В., Сидоров В.Н., Шукуров К.А. Лидарно-нефелометрическое зондирование аридного аэрозоля // Оптика атмосф. и океана. 1998. Т. 11, № 10. С. 1118–1123.
13. Горчаков Г.И., Копров Б.М., Шукуров К.А. Вихревой вынос аридного субмикронного аэрозоля // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2003. Т. 39, № 5. С. 596–608.
14. Губанова Д.П., Чхетиани О.Г., Кудерина Т.М., Иорданский М.А., Обвинцев Ю.И., Артамонова М.С. Экспериментальные исследования аэрозолей в атмосфере семиаридных ландшафтов Калмыкии. 1. Микрофизические параметры и массовая концентрация аэрозольных частиц // Геофиз. процессы и биосфера. 2018. № 1. С. 5–29.
15. Малиновская Е.А., Чхетиани О.Г., Панчишкина И.Н., Петрова Г.Г., Петров А.И. О связи приземного электрического поля и аридного аэрозоля при различных ветровых условиях // Докл. РАН. Науки о Земле. 2022. Т. 502, № 2. С. 115–124.
16. Малиновская Е.А., Чхетиани О.Г., Максименков Л.О. Влияние направления ветра на распределение эоловых микрочастиц по размерам // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2021. Т. 57, № 5. С. 539–554.
17. Горчаков Г.И., Бунтов Д.В., Карпов А.В., Копейкин В.М., Мирсаитов С.Ф., Гущин Р.А., Даценко О.И. Алевритовая фракция сальтирующих частиц в ветропесчаном потоке на опустыненной территории // Докл. АН. 2019. Т. 488, № 2. С. 193–196.
18. Горчаков Г.И., Бунтов Д.В., Карпов А.В., Копейкин В.М., Мирсаитов С.Ф., Гущин Р.А., Даценко О.И. Влияние ветра на распределение сальтирующих частиц по размерам // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 10. С. 848–855; Gorchakov G.I., Buntov D.V., Karpov A.V., Kopeikin V.M., Mirsaitov S.F., Gushchin R.A., Datsenko O.I. Wind effect on the size distribution of saltating particles // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 2. P. 198–205.
19. Горчаков Г.И., Ермаков В.Н., Копейкин В.М., Исаков А.А., Карпов А.В., Ульяненко А.В. Электрические токи сальтации в ветропесчаном потоке // Докл. АН. 2006. Т. 410, № 2. С. 259–262.
20. Chkhetiani O.G., Gledzer E.B., Artamonova M.S., Iordanskii M.A. Dust resuspension under weak wind conditions: Direct observations and model // Atmos. Chem. Phys. 2012. V. 12, N 11. P. 5147–5162.
21. Горчаков Г.И., Титов А.А., Бунтов Д.В. Параметры нижнего слоя сальтации на опустыненной территории // Докл. АН. 2009. Т. 424, № 1. С. 102–106.
22. Горчаков Г.И., Карпов А.В., Соколов А.В., Бунтов Д.В., Злобин И.А. Экспериментальное и теоретическое исследование траекторий сальтирующих песчинок на опустыненных территориях // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 6. С. 501–506; Gorchakov G.I., Karpov A.V., Sokolov A.V., Buntov D.V., Zlobin I.A. Experimental and theoretical study of the trajectories of saltating sand particles over desert areas // Atmos. Ocean. Opt. 2012. V. 25, N 6. P. 423–428.
23. Горчаков Г.И., Карпов А.В., Копейкин В.М., Злобин И.А., Бунтов Д.В., Соколов А.В. Исследование динамики сальтирующих песчинок на опустыненных территориях // Докл. АН. 2013. Т. 452, № 6. С. 669.
24. Горчаков Г.И., Копейкин В.М., Карпов А.В., Бунтов Д.В., Соколов А.В. Удельный заряд сальтирующих песчинок на опустыненных территориях // Докл. АН. 2014. Т. 456, № 4. С. 476–480.
25. Горчаков Г.И., Копейкин В.М., Карпов А.В., Титов А.А., Бунтов Д.В., Кузнецов Г.А., Гущин Р.А., Даценко О.И., Курбатов Г.А., Серегин А.О., Соколов А.В. Вариации удельного заряда сальтирующих песчинок в ветропесчаном потоке на опустыненной территории // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 1. С. 31–39; Gorchakov G.I., Kopeikin V.M., Karpov A.V., Titov A.A., Buntov D.V., Kuznetsov G.A., Gushchin R.A., Dazenko O.I., Kurbatov G.A., Seregin A.O., Sokolov A.V. Variations in the specific charge of saltating sand in a windsand flux over a desertified area // Atmos. Ocean. Opt. 2016. V. 29, N 3. P. 244–251.
26. Гледзер E.Б., Гранберг И.Г., Чхетиани О.Г. Конвективные потоки аэрозоля вблизи поверхности почвы // Докл. АН. 2009. Т. 426, № 3. С. 380–385.
27. Гледзер Е.Б., Гранберг И.Г., Чхетиани О.Г. Динамика воздуха вблизи поверхности почвы и конвективный вынос аэрозоля // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2010. Т. 46, № 1. С. 35–47.
28. Горчаков Г.И., Шишков П.О., Копейкин В.М., Емиленко А.С. Сидоров В.Н., Захарова П.В., Шукуров К.А. Аэрозоль в конвективном пограничном слое атмосферы // Естественные и антропогенные аэрозоли: материалы междунар. конф. Санкт-Петербург, 29 сентября – 4 октября 1998 г. СПб.: НИИ химии СПбГУ, 1998. С. 408–413.
29. Горчаков Г.И., Шукуров К.А. Флуктуации концентрации субмикронного аэрозоля в конвективных условиях // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2003. Т. 39, № 1. С. 85–97.
30. Абдуллаев С.Ф., Маслов В.А., Назаров Б.И. Исследование пылевой мглы аридной зоны // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2013. Т. 49, №3. С. 304–313.
31. Назаров Б.И., Абдуллаев С.Ф., Маслов В.А., Абурасулова Н.А., Абдуллаева М.С. Исследования функции распределения аэрозольных частиц и вариация сажевого аэрозоля в атмосфере // Докл. АН Республики Таджикистан. 2010. Т. 53, № 5. С. 358–363.
32. Абдуллаев С.Ф., Шукуров Т., Марупов Р., Назаров Б.И. Исследование проб почв и пылевого аэрозоля методом ИК-спектроскопии // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 2. С. 166–171.
33. Назаров Б.И., Абдуллаев С.Ф., Маслов В.А. Изменение дисперсного состава аэрозоля в период пыльных бурь // Докл. АН Республики Таджикистан. 2007. Т. 50, № 5. С. 431–435.
34. Назаров Б.И., Абдуллаев С.Ф., Маслов В.А. О влиянии пылевого аэрозоля на температуру воздуха // Докл. АН Республики Таджикистан. 2007. Т. 50, № 4. С. 340–344.
35. Маслов В.А. Назаров Б.И., Абдуллаев С.Ф. Влияние изменение концентрации аэрозоля на прозрачность атмосферы // Докл. АН Республики Таджикистан. 2007. Т. 50, № 3. С. 241–247.
36. Назаров Б.И., Абдуллаев С.Ф., Маслов В.А. Изменение оптических параметров сильно запыленного воздуха в условиях аридной зоны // Докл. АН Республики Таджикистан. 2007. Т. 50, № 7. С. 598–606.
37. Назаров Б.И., Абдуллаев С.Ф., Маслов В.А., Абдурасулова М.А. Абдуллаева М.С. Оптические параметры пылевого аэрозоля для АЭРОНЕТ // Докл. АН Республики Таджикистан. 2010. Т. 53, № 9. С. 685–689.
38. 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 // Геофиз. процессы и биосфера. 2016. Т. 15, № 1. С. 5–24.
39. 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.
40. Абдуллаев С.Ф., Маслов В.А., Назаров Б.И., Мадвалиев У., Давлатшоев Т. Элементный состав почв и пылевого аэрозоля юго-центральной части Таджикистана // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 3. С. 246–255.
41. Абдуллаев С.Ф., Маслов В.А., Назаров Б.И., Мадвалиев У., Джураев А.А., Давлатшоев Т. Динамика распределения тяжелых металлов и радиоактивных изотопов в образцах почвы и пылевого аэрозоля юга Таджикистана // Оптика атмосф. и океана 2014. Т. 27, № 3. С. 207–214.
42. 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 // Геофиз. процессы и биосфера. 2018. Т. 17, № 3. С. 18–44.
43. Chkhetiani O., Vazaeva N.V., Chernokulsky A.V., Shukurov K.A., Gubanova D.P., Artamonova M.S., Maksimenkov L.O., Kozlov F.A., Kuderina T.M. Analysis of mineral aerosol in the surface layer over the caspian lowland desert by the data of 12 summer field campaigns in 2002–2020 // Atmosphere. 2021. V. 12. P. 985. DOI: 10.3390/atmos12080985.
44. Андронова А.В., Минашкин В.М., Иорданский М.А., Невский И.А., Яблоков М.Ю., Обвинцев Ю.И., Зудин Б.В., Иванов Ю.Н., Лебедев В.А., Чижикова Н.П. Исследования процесса солепылепереноса с вновь осушенных территорий. Экспериментальные исследования // Естественные и антропогенные аэрозоли: материалы междунар. конф. Санкт-Петербург, 29 сентября–4 октября 1998 г. СПб.: НИИ химии СПбГУ, 1998. С. 414–446.
45. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 610 с.
46. Добровольский В.В. Биогеохимия мировой суши / Избранные труды. М.: Научный мир, 2009. Т. III. 440 с.
47. Stein A.F., Draxler R.R., Rolph G.D., Stunder B.J.B., Cohen M.D., Ngan F. NOAA's HYSPLIT atmospheric transport and dispersion modeling system // Bull. Am. Meteor. Soc. 2015. V. 96. P. 2059–2077. DOI: 10.1175/BAMS-D-14-00110.
48. Rolph G., Stein A., Stunder B. Real-time Environmental Applications and Display system: READY // Environ. Model. Software. 2017. V. 95. P. 210–228. DOI: 10.1016/j.envsoft.2017.06.025.
49. NOAA Air Resources Laboratory. URL: www.arl.noaa.gov. (last access: 21.02.2022).
50. Балаханов М.В. О создании системы метрологического обеспечения измерений дисперсных параметров аэрозолей и взвесей (I) // Альманах современной метрологии. 2014. № 1. С. 185–232.
51. Фильтры АФА – аналитические аэрозольные. [Электронный ресурс]. URL: https://niki-mlt.ru/article/filtry-afa-analiticheskie-aerozolnye.html (дата обращения: 21.02.2022).
52. 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.
53. Кудряшов В.И. Анализ элементного состава атмосферных аэрозолей физическими методами // Проблемы физики атмосферы: сборник. СПб.: Изд-во СПбГУ, 1997. Вып. 20. С. 97–130.
54. Эрхардт Х. Рентгенофлуоресцентный анализ. Применение в заводских лабораториях. М.: Металлургия, 1985. 256 с.
55. Виноградова В.В. Воздействие климатических условий на человека в засушливых землях Европейской России // Изв. РАН. Сер. Географическая. 2012, № 2. С. 68–81.
56. Золотокрылин А.Н., Титкова Т.Б., Черенкова Е.А. Увлажнение засушливых земель Европейской территории России: настоящее и будущее // Аридные экосистемы. 2014. Т. 20, № 2. С. 5–11.
57. Голицын Г.С., Гранберг И.Г, Алоян А.Е., Андронова А.В., Арутюнян В.О., Виноградов Б.В., Габунщина Э.Б., Горчаков Г.И., Добрышман Е.М., Пономарев В.М. Исследование термоконвективных выносов аридного аэрозоля в Черных Землях Калмыкии / Естественные и антропогенные аэрозоли: материалы междунар. конф. Санкт-Петербург, 29 сентября – 4 октября 1998 г. СПб.: НИИ химии СПбГУ, 1998. С. 342–348.
58. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов: в 6 кн. М.: Недра, 1994. Кн. 2: Главные р-элементы. 303 с.
59. Виноградов А.П. Среднее содержание химических элементов в главных типах изверженных пород земной коры // Геохимия. 1962. № 7. С. 555–571.