Том 39, номер 05, статья № 10

Аннотация:

Проблема загрязнения атмосферы в Крыму вызывает интерес из-за особенностей его географических характеристик и курортного назначения. Экспериментальные исследования состава и временной изменчивости аэрозоля в приземном слое атмосферы проводились с 21 марта по 17 июня 2020 г. в юго-восточной части Крымского полуострова на станции фонового экологического мониторинга «Карадагская научная станция им. Т.И. Вяземского – природный заповедник РАН» – филиал ФИЦ ИнБЮМ. Впервые представлены временные вариации среднесуточной массовой концентрации аэрозоля, химических элементов в его составе и аэрозольных частиц размером 0,15–1,5 и 0,2–5,0 мкм. Определены концентрации выбранных 25 химических элементов. Анализ проводился в зависимости от направления прихода воздушных масс. Элементный состав аэрозоля сравнивается с его дисперсным составом, метеоусловиями и направлением дальнего переноса воздушных масс. Выявлен размер частиц, переносящих тяжелые металлы и металлоиды (Zn, Mo, Cd, Pb, Bi, Se, Sn, Sb), а также элементы глобального происхождения. Элементы S, Cu, Hg, для которых не выявлено значимой корреляции с размерами частиц, вероятно, имеют смешанное происхождение, обусловленное конкуренцией естественных и антропогенных источников в разные периоды. Полученные результаты характеризуют параметры аэрозоля в весенне-летний период в восточной части Крыма и представляют интерес для специалистов, занимающихся контролем загрязнения природной среды в курортно-рекреационном регионе.

Ключевые слова:

Крым, приземный аэрозоль, массовая концентрация, функция распределения частиц по размерам, элементный состав аэрозоля

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. Ивлев Л.С. Аэрозоли и глобальные изменения климата // Общество. Среда. Развитие. 2013. № 1. С. 225–231.
4. Петренчук О.П. Экспериментальные исследования атмосферного аэрозоля. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 264 с.
5. Гончарук В.В., Чичаева М.А., Самсони-Тодоров А.О., Таранов В.В., Матвеева И.С., Гребенникова Т.В., Чиквизадзе Г.Н., Плетенев С.С., Сыроешкин А.В., Лапшин В.Б. Система оперативного контроля качества воздуха в приморских городах и курортных зонах: загрязнение приводного слоя атмосферы морскими аэрозолями // Химия и технология воды. Киев: Наукова Думка, 2012. Т. 34, №  2. С. 131–146.
6. Гончарук В.В., Лапшин В.Б., Чичаева М.А., Матвеева И.С., Самсони-Тодоров А.О., Таранов В.В., Сыроешкин А.В. Тяжелые металлы, алюминий и мышьяк в аэрозолях мирового океана // Химия и технология воды. 2012. Т. 34, № 1. С. 1–10.
7. Рябинин А.И., Боброва С.А., Данилова Е.А., Еркушов В.Ю., Мальченко Ю.А. Химико-радиационное состояние атмосферных выпадений и аэрозолей в регионе Севастополя в период 2008–2011 гг. // Морской экологический журнал. 2014. Т. 13, № 4. С. 29–39.
8. Калинская Д.В., Вареник А.В., Папкова А.С. Фосфор и кремний как маркеры переноса пыли над Черноморским регионом // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15, № 3. С. 217–225. DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-3-217-225.
9. Шевченко В.П., Стародымова Д.П., Баранов В.И., Гордеев В.В. Рассеянное осадочное вещество атмосферы // Система Черного моря / отв. ред. А.П. Лисицын. М.: Научный мир, 2018. С. 323–335.
10. Калинская Д.В., Вареник А.В., Папкова А.С. Фосфор и кремний как маркеры переноса пыли над Черноморским регионом // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15, № 3. С. 217–225. DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-3-217-225.
11. Milinevsky G., Danylevsky V. Atmospheric aerosol over Ukraine region: Current status of knowledge and research efforts // Front. Environ. Sci., 2018. V. 6. DOI: 10.3389/fenvs.2018.00059.
12. Папкова А.C., Папков С.О., Шукало Д.М. CALIPSO стратификация атмосферного аэрозоля с экологической оценкой над Черноморским регионом // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17, № 1. С. 234–242.
13. Калинская Д.В., Папкова А.С., Вареник А.В. Аномальный перенос поглощающего аэрозоля над Черным морем за весенний период 2020 г. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18, № 2. С. 287–298.
14. Varenik A.V., Konovalov S.K. Variations in concentrations and ratio of soluble forms of nutrients in atmospheric depositions and effects for marine coastal areas of Crimea, Black Sea // Appl. Sci. 2021. V. 11, N 23. P. 11509. DOI: 10.3390/app112311509.
15. Varenik A.V., Konovalov S.K. Contribution of atmospheric depositions to inventory of nutrients in the coastal waters of Crimea // Appl. Sci. 2023. V. 13, N 5. P. 3178. DOI: 10.3390/app13053178.
16. Гончарук В.В., Самсони-Тодоров А.О., Савченко О.А., Яременко В.А., Лапченко В.А., Коваленко В.Ф. Мониторинг аэрозолей и состояния морской воды акватории Карадагского природного заповедника // Химия и технология воды. 2015. Т. 37, № 1. С. 10–22.
17. Голубкина Н.А., Лапченко В.А. Химический и элементный состав грунтовых вод Карадагского природного заповедника // Микроэлементы в медицине. 2018. Т. 19, № 4. С. 20–30.
18. Лапченко В.А., Чубарова Н.Е., Жданова Е.Ю., Розенталь В.А. Пространственное распределение приземного озона, аэрозоля и солнечной ультрафиолетовой радиации в юго-восточном Крыму // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. Геогр. 2019. № 2. С. 33–44.
19. Artamonova M.S., Chkhetiani O.G., Lapchenko V.A., Iordanskii M.A., Maksimenkov L.O. Experimental studies of aerosol in south-east Crimea // Proc. SPIE. 2020. 11560, DOI: 10.1117/12.2575651.
20. Артамонова М.С., Чхетиани О.Г., Иорданский М.А., Максименков Л.О., Лапченко В.А. Особенности распределения и состава аэрозоля на юго-востоке Крыма весной 2020 г. // Оптика атмосф. и океана. 2023. Т. 36, № 7. С. 563–575. DOI: 10.15372/AOO20230705; Artamonova M.S., Iordanskii M.A., Chkhetiani O.G., Lapchenko V.A., Maksimenkov L.O. Characteristics of aerosol distribution and composition in southeastern Crimea in Spring 2020 // Atmos. Ocean. Opt. 2023. V. 36, N 6. P. 685–700.
21. Губанова Д.П., Иорданский М.А., Виноградова А.А., Беликов И.Б., Белоусов В.А. Значения плотности частиц для численной оценки массовой концентрации приземного субмикронного и микронного аэрозоля // Оптика атмосф. и океана. 2023. Т. 36, № 6. С. 469–481. DOI: 10.15372/AOO20230607; Gubanova D.P., Iordanskii M.A., Vinogradova A.A., Belikov I.B., Belousov V.A. Particle density values for numerical estimation of mass concentration of near-surface submicron and micron aerosol // Atmos. Ocean. Opt. 2023. V. 36, N 6. P. 670–684.
22. Ermolin M.S., Fedotov P.S., Karandashev V.K., Dzhenloda R.Kh., Ivaneev A.I., Burkat T.V., Burkat V.S. Fractionation, characterization, and analysis of nano- and microparticles in the estimation of the contribution of a metallurgical enterprise to the pollution of urban dust // J. Anal. Chem. 2020. V. 75, N 9. P. 1227–1235. DOI: 10.1134/S1061934820090105.
23. Rudnick R.L., Gao S. Composition of continental crust // Treatise on Geochemistry. Pergamon, 2003. P. 1–64.
24. Vinogradova A.A. Anthropogenic pollutants in the Russian Arctic atmosphere: sources and sinks in spring and summer // Atmos. Environ. 2000. V. 34, N 29–30. P. 5151–5160. DOI: 10.1016/S1352-2310(00)00352-6.
25. Власов Д.В., Касимов Н.С., Кошелева Н.Е. Геохимия дорожной пыли (Восточный округ г. Москвы) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. Геогр. 2014. № 3. С. 23–33.
26. Buat-Menard P., Chesselet R. Variable influence of the atmospheric flux on the trace metal chemistry of oceanic suspended matter // Earth Planet. Sci. Lett. 1979. V. 42, N 3. Р. 398–411.
27. Chen Z., Gao X., Lei J. Dust emission and transport in the Aral Sea region // Geoderma. 2022. V. 428. DOI: 10.1016/j.geoderma.2022.116177.
28. 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. T. 57, № 3. С. 334–348.
29. Виноградова А.А., Губанова Д.П., Иорданский М.А., Скороход А.И. Влияние метеорологических условий и дальнего переноса воздушных масс на состав приземного аэрозоля в Москве в зимние сезоны // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 6. С. 436–446. DOI: 10.15372/AOO20220602; Vinogradova A.A., Gubanova D.P., Iordanskii M.A., Skorokhod A.I. Effect of meteorological conditions and long-range air mass transport on surface aerosol composition in winter Moscow // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N 6. P. 758–768. DOI: 10.1134/S1024856022060276.
30. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов: Справочник: в 6 кн. Кн. 2: Главные элементы. М.: Недра, 1994. 303 с.
31. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 610 с.
32. Касимов Н.С. Экогеохимия ландшафтов. М.: ИП Филимонов М.В., 2013. 208 с.
33. Добровольский В.В. Биогеохимия мировой суши: Избранные труды. М.: Научный мир, 2009. Т. III. 440 с.
34. Christian T.J., Yokelson R.J., Cardenas B., Molina L.T., Engling G., Hsu S.C. Trace gas and particle emissions from domestic and industrial biofuel use and garbage burning in central Mexico // Atmos. Chem. Phys. 2010. Р. 565–584. DOI: 10.5194/acp-10-565-2010.
35. Grivas G., Cheristanidis S., Chaloulakou A., Koutrakis P., Mihalopoulos N. Elemental composition and source apportionment of fine and coarse particles at traffic and urban background locations in Athens, Greece // Aerosol Air Qual. Res. 2018. Р. 1642–1659. DOI: 10.4209/aaqr.2017.12.0567.
36. Amato F., Pandolfi M., Escrig A., Querol X., Alastuey A., Pey J., Hopke P. Quantifying road dust resuspension in urban environment by Multilinear Engine: A comparion with PMF2 // Atmos. Environ. 2009. V. 43, N 17. Р. 2770–2780. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2009.02.039.
37. Дубинин А.В., Демидова Т.П., Семилова Л.С., Римская-Корсакова М.Н., Дубинина О.Е., Коссова С.А., Зологина Е.Н. Элементная сера и ее изотопный состав в воде Черного моря // Докл. РАН. Науки о Земле. 2023. T. 511, № 1. С. 24–30.