Том 38, номер 06, статья № 10

Аннотация:

В настоящее время является актуальным изучение состава и оптических характеристик аэрозоля в атмосфере уникального природного объекта, каким является оз. Байкал. Представлены результаты исследований микроструктурных и физико-химических свойств приводного и приземного аэрозолей летом 2024 г.: 1) в атмосфере котловины оз. Байкал с борта научно-исследовательского судна «Академик В.А. Коптюг», 2) на научном стационаре «Боярский» на юго-восточном побережье озера. Подтверждено, что при отсутствии дымовых шлейфов лесных пожаров пространственное распределение аэрозоля над акваторией озера, а также содержание черного углерода в составе частиц определяются расположением антропогенных источников. Впервые приведены характеристики гигроскопичности и летучести вещества аэрозоля в атмосфере оз. Байкал, зависящие от размера частиц. Установлено, что конденсационная активность аэрозоля над прибрежной зоной больше, чем над акваторией озера. Результаты исследований могут быть полезны при разработке региональных моделей атмосферного аэрозоля.

Ключевые слова:

аэрозоль, Байкал, черный углерод, гигроскопичность, летучесть

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Izmest’eva L.R., Moore M.V., Hampton S.E., Ferwerda C.J., Gray D.K., Woo K.H., Pislegina H.V., Krashchuk L.S., Shimaraeva S.V., Silow E.A. Lake-wide physical and biological trends associated with warming in Lake Baikal // J. Great Lakes Res. 2016. V. 42. P. 17. DOI: 10.1016/j.jglr.2015.11.006.
2. Maysyuk E.P. The role of energy in the ecological state of the Baikal natural territory // Geogr. Nat. Res. 2017. V. 1. P. 100–107. DOI: 10.21782/GIPR0206-1619-2017-1(100-107).
3. Timoshkin O.A. Coastal zone of the world’s great lakes as a target field for interdisciplinary research and ecosystem monitoring: Lake Baikal (East Siberia) // Limnol. Freshwater Biol. 2018. V. 1. P. 81–97. DOI: 10.31951/2658-3518-2018-A-1-81.
4. Буфал В.В. Радиационный режим котловины оз. Байкал и его роль в формировании климата // Климат озера Байкал и Прибайкалья. М.: Наука, 1966. С. 34–70.
5. Шимараев М.Н., Куимова Л.Н, Синюкович В.Н., Цехановский В.В. О проявлении на Байкале глобальных изменений климата в ХХ столетии // Докл. РАН. 2002. Т. 383, № 3. С. 397–400.
6. Andreae M.O., Crutzen P.J. Atmospheric aerosols: Biogeochemical sources and role in atmospheric chemistry // Science. 1997. V. 276. P. 1052–1058. DOI: 10.1126/science.276.5315.1052.
7. Timoshkin O.A., Samsonov D.P., Yamamuro M., Moore M.V., Belykh O.I., Malnik V.V., Sakirko M.V., Shirokaya A.A., Bondarenko N.A., Domysheva V.M., Fedorova G.A., Kochetkov A.I., Kuzmin A.V., Lukhnev A.G., Medvezhonkova O.V., Nepokrytykh A.V., Pasynkova E.M., Poberezhnaya A.E., Potapskaya N.V., Rozhkova N.A., Sheveleva N.G., Tikhonova I.V., Timoshkina E.M., Tomberg I.V., Volkova E.A., Zaitseva E.P., Zvereva Yu.M., Kupchinsky A.B., Bukshuk N.A. Rapid ecological change in the coastal zone of Lake Baikal (East Siberia): Is the site of the world's greatest freshwater biodiversity in danger? // J. Great Lakes Res. 2016. V. 42, N 3. P. 487–497. DOI: 10.1016/j.jglr.2016.02.011.
8. Латышева И.В., Иванова А.С., Макухин В.Л., Мордвинов В.И. Влияние метеорологических условий на процессы распространения и трансформации аэрозольных и газовых компонентов в регионе озера Байкал // Оптика атмосф. и океана. 2004. Т. 17, № 4. С. 322–324.
9. Зуев В.Е., Антонович В.В., Белан Б.Д., Жбанов Э.Ф., Микушев М.К., Панченко М.В., Поданев А.В., Толмачев Г.Н., Щербатова А.В. Феномен круговой циркуляции в котловине озера Байкал // Докл. АН. 1992. Т. 325, № 6. С. 1146.
10. Анкилов А.Н., Козлов А.С., Малышкин С.Б., Панченко М.В., Домышева В.М. Результаты измерений характеристик паров аэрозолеобразующих соединений в Байкальском регионе: физические свойства, динамика // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20, № 11. С. 994–997.
11. Nasonov S., Balin Y., Klemasheva M., Kokhanenko G., Novoselov M., Penner I. Peculiarities of the vertical structure of atmospheric aerosol fields in the basin of Lake Baikal according to lidar observations // Atmosphere. 2023. V. 14. P. 837. DOI: 10.3390/atmos14050837.
12. Nasonov S., Balin Y., Klemasheva M., Kokhanenko G., Novoselov M., Penner I. Study of atmospheric aerosol in the Baikal mountain basin with shipborne and ground-based lidars // Remote Sens. 2023. V. 15. P. 3816. DOI: 10.3390/rs15153816.
13. Nasonov S.V., Balin Yu.S., Klemasheva M.G., Kokhanenko G.P., Penner I.E. Ground-based and shipborne lidar studies of aerosol fields of the atmosphere above Lake Baikal // Limnol. Freshwater Biol. 2020. V. 4. P. 863–864. DOI: 10.31951/2658-3518-2020-A-4-863.
14. Балин Ю.С., Клемашева М.Г., Коханенко Г.П., Насонов С.В., Новоселов М.М., Пеннер И.Э. Лидарные исследования вертикальной структуры аэрозольных полей атмосферы над озером Байкал в период лесных пожаров // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 8. С. 689–693. DOI: 10.15372/AOO20160810.
15. Kulmala M., Alekseychik P., Paramonov M., Laurila T., Asmi E., Arneth A., Zilitinkevich S., Kerminen V.-M. On measurements of aerosol particles and greenhouse gases in Siberia and future research needs // Boreal Environ. Res. 2011. V. 16. P. 337–362.
16. Zhamsueva G.S., Zayakhanov A.S., Starikov A.V., Dementeva A.L., Khodzher T.V., Golobokova L.P. Component composition of aerosols and their dynamics in the atmosphere of the Baikal south-eastern coast // Aerosol Air Qual. Res. 2024. V. 24, N 2. P. 230161. DOI: 10.4209/aaqr.230161.
17. Заяханов А.С., Жамсуева Г.С., Сунграпова И.П., Цыдыпов В.В. Особенности суточной изменчивости микродисперсной фракции аэрозоля в атмосфере прибрежной зоны озера Байкал и аридной зоны Монголии // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 1. С. 17–23. DOI: 10.15372/AOO20180103; Zayakhanov A.S., Zhamsueva G.S., Sungrapova I.P., Tsydypov V.V. Features of diurnal variability of ultrafine aerosol in the air of the Baikal coastal zone and arid zone of Mongolia // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 3. P. 257–262.
18. Заяханов А.С., Жамсуева Г.С., Нагуслаев С.А., Цыдыпов В.В., Сакерин С.М., Кабанов Д.М., Тащилин М.А. Результаты исследований аэрозольной оптической толщи атмосферы в Байкальском регионе // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 6. С. 466–470.
19. Taschilin M., Yakovleva I., Sakerin S., Zorkaltseva O., Tatarnikov A., Scheglova E. Spatiotemporal variations of aerosol optical depth in the atmosphere over Baikal region based on MODIS data // Atmosphere. 2021. V. 12. P. 1706. DOI: 10.3390/atmosphere12121706.
20. Панченко М.В., Белан Б.Д., Шаманаев В.С. Роль самолета-лаборатории ИОА СО РАН в изучении окружающей среды оз. Байкал // Оптика атмосф. и океана. 1997. Т. 10, № 4–5. С. 463–472.
21. Пахахинова З.З., Бешенцев А.Н., Гармаев Е.Ж. Создание ГИС-мониторинга природопользования бассейна озера Байкал // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 8. С. 647–651. DOI: 10.15372/AOO20180808.
22. Lavoué D., Liousse C., Cachier H., Stocks B.J., Goldammer J.G. Modeling of carbonaceous particles emitted by boreal and temperate wildfires at northern latitudes // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. P. 26871–26890. DOI: 10.1029/2000JD900180.
23. Lee J.E., Gorkowski K., Meyer A.G., Benedict K.B., Aiken A.C., Dubey M.K. Wildfire smoke demonstrates significant and predictable black carbon light absorption enhancements // Geophys. Res. Lett. 2022. V. 49, N 14. P. e2022GL099334. DOI: 10.1029/2022GL099334.
24. Полькин В.В. Учет зависимости границ диапазонов размеров частиц от комплексного показателя преломления материала частиц в фотоэлектрических счетчиках // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 5. С. 442–446. DOI: 10.15372/AOO20170514.
25. Kasten F. Visibility forecast in the phase of precondensation // Tellus. 1969. V. 21, N 3. P. 631–635.
26. Hanel G. The properties of atmospheric aerosol particles as function of relative humidity at the thermodynamic equilibrium with surrounding moist air // Adv. Geophys. 1976. V. 19. P. 73–188.
27. Лактионов А.Г. Равновесная гетерогенная конденсация. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 160 с.
28. Полькин В.В., Панченко М.В., Терпугова С.А. Конденсационная активность частиц атмосферного аэрозоля разного размера по данным фотоэлектрического счетчика // Оптика атмосф. и океана. 2021. Т. 34, № 12. С. 956–964. DOI: 10.15372/AOO20211205; Pol’kin V.V., Panchenko M.V., Terpugova S.A. Condensation activity of different-size particles of atmospheric aerosol using photoelectric counter measurements // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N 2. P. 133–141.
29. Панченко М.В., Свириденков М.А., Терпугова С.А., Козлов В.С. Активная спектронефелометрия в исследовании микрофизических характеристик субмикронного аэрозоля // Оптика атмосф. и океана. 2004. Т. 17, № 5–6. С. 428–436.
30. Hansen A.D.A., Rosen H., Novakov T. The aethalometer – an instrument for the real-time measurement of optical absorption by aerosol particles // Sci. Total Environ. 1984. V. 36. P. 191–196. DOI: 10.1016/0048-9697(84)90265-1).
31. 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. Meteorol. Soc. 2015. V. 96, N 12. P. 2059–2077. DOI: 10.1175/BAMS-D-14-00110.1.