Том 36, номер 07, статья № 5

Аннотация:

Представлены результаты исследования аэрозоля в приземном слое атмосферы в юго-восточной части Крымского полуострова на «Карадагской научной станции им. Т.И. Вяземского – природный заповедник РАН» филиала ФИЦ «Института биологии южных морей им. А.О. Ковалевского». Работы проводились с 21 марта по 17 июня 2020 г. Среднесуточная массовая концентрация аэрозоля за весь период измерений варьировалась от 3 до 35 мкг/м³ при среднем значении 13 мкг/м³. Исключение составили высокие концентрации частиц во время эпизода 25–27.03.2020 г. (48, 195 и 49 мкг/м³), когда был зарегистрирован мощный восточный перенос от источников в Казахстане (пыльная буря на Арале) через Калмыкию в Крым. С учетом этого эпизода среднее значение массовой концентрации аэрозоля – 16 мкг/м³. Из 89 дней наблюдений выделены дни с различными направлениями прихода воздушных масс, а также дни с наиболее высокими среднесуточными значениями массовой концентрации аэрозоля. Для этой выборки (31 проба) определено содержание 64 химических элементов в пробах. Проведена оценка аккумуляции химических элементов в почве и аэрозольных частицах, рассчитаны кларки концентрации химических элементов в почве, коэффициенты аэрозольной концентрации и обогащения химических элементов в аэрозолях. Рассмотрены вопросы зависимости массовой концентрации, дисперсного и элементного составов приземного аэрозоля от дальней аэрозольной миграции.

Ключевые слова:

Крым, приземный аэрозоль, массовая концентрация, функция распределения частиц по размерам, элементный состав почвы и аэрозоля, метеорологические условия

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. Кондратьев К.Я., Ивлев Л.С. Климатология аэрозолей и облачности. Природные и техногенные аэрозоли. Т. 1. СПб.: ВВМ, 2008. 555 с.
4. Meinander O., Dagsson-Waldhauserova P., Amosov P., Aseyeva E., Atkins C., Baklanov A., Baldo C., Barr S.L., Barzycka B., Benning L.G., Cvetkovic B., Enchilik P., Frolov D., Gassó S., Kandler K., Kasimov N., Kavan Ja., King J., Koroleva T., Krupskaya V., Kulmala M., Kusiak M., Lappalainen H.K., Laska M., Lasne Je., Lewandowski M., Luks B., McQuaid Ja.B., Moroni B., Murray B., Möhler O., Nawrot A., Nickovic S., O’Neill N.T. , Pejanovic G.,  Popovicheva O., Ranjbar K., Romanias M., Samonova O., Sanchez-Marroquin A., Schepanski K., Semenkov I., Sharapova A., Shevnina E., Zongbo S., Sofiev M., Thevenet F., Thorsteinsson Th., Timofeev M., Nsikanabasi S.U., Uppstu A., Urupina D., Varga G., Werner T., Arnalds O., Vimic A.Vu. Newly identified climatically and environmentally significant high-latitude dust sources // Atmos. Chem. Phys. 2022. V. 22, iss. 17. P. 11889–11930. DOI: 10.5194/acp-22-11889-2022.
5. Fisher S., Bellinger D.C., Cropper M.L., Kumar P., Binagwaho A., Koudenoukpo J.B., Landrigan P.J. Air pollution and development in Africa: Impacts on health, the economy, and human capital // The Lancet Planetary Health. 2021. V. 5. N 10. P. 681–688. DOI: 10.1016/s2542-5196(21)00201-1.
6. Ramanathan V., Chung C., Kim D., Bettge T., Buja L., Kiehl J.T., Wild M. Atmospheric brown clouds: Impacts on South Asian climate and hydrological cycle // Proc. Natl. Acad. Sci. 2005. V. 102, N 15. P. 5326–5333. DOI: 10.1073/pnas.0500656102.
7. Menary M.B., Robson J., Allan R.P., Booth B.B., Cassou C., Gastineau G., Zhang R. Aerosol – forced AMOC changes in CMIP6 historical simulations // Geophys. Res. Lett. 2020. V. 47, N 14. DOI: 10.1029/2020gl088166.
8. 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.
9. Chkhetiani O.G., 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, N 8. P. 985. DOI: 10.3390/atmos12080985.
10. 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.
11. 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. Т. 17, № 1. С. 5–29.
12. 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.
13. Губанова Д.П., Чхетиани О.Г., Кудерина Т.М., Иорданский М.А., Максименков Л.О., Артамонова М.С. Многолетняя изменчивость состава приземного аэрозоля в опустыненных и засушливых зонах юга России // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 6. С. 456–464; Gubanova D.P., Chkhetiani O.G., Kuderina T.M., Iordanskii M.A., Maksimenkov L.O., Artamonova M.S. Long-term variability of the composition of near-surface aerosol over desertified and arid zones in Southern Russia // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N 6. P. 680–690.
14. Петренчук О.П. Экспериментальные исследования атмосферного аэрозоля. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 264 с.
15. 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.
16. 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.
17. Мальченко Ю.А., Боброва С.А., Таранов В.В., Кузнецов А.С. Экспериментальный автономный мониторинг размерных характеристик аэрозолей в прибрежных районах Крыма // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2013. № 27. С. 38–42.
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. Milinevsky G., Danylevsky V. Atmospheric aerosol over Ukraine region: Current status of knowledge and research efforts // Front. Environ. Sci. 2018. V. 6, N 59. DOI: 10.3389/fenvs.2018.00059.
20. Евстафьева Е.В., Богданова А.М., Тымченко С.Л., Барановская Н.В., Юсупов Д.В., Евстафьева И.А., Макарова А.С. Оценка элементного состава волос жителей города Cимферополя // Экология человека. 2022. Т. 29, № 6. С. 391–402. DOI: 10.17816/humeco90984.
21. 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 эколог. журн. 2014. Т. 13, № 4. С. 29–39.
22. 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.
23. Калинская Д.В., Суслин В.В. Исследование свойств аэрозолей над Черным морем во время события пылевой бури 2015 года // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2016. № 3. С. 37–43.
24. 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.
25. 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. V. 11560. P. 1156052. DOI: 10.1117/12.2575651.
26. Драган Н.А. Почвы // Карадаг заповедный: научно-популярные очерки / под ред. А.Л. Морозовой. Симферополь: Н. Оріанда, 2011. С. 40–43.
27. 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.
28. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 610 с.
29. Добровольский В.В. Биогеохимия мировой суши / Избр. труды. Т. III. М.: Научный мир, 2009. 440 с.
30. Rudnick R.L., Gao S. Composition of continental crust // Treatise on Geochemistry. V. 3. The Crust. Amsterdam: Elsevier, 2003. P. 1–64.
31. Власов Д.В., Касимов Н.С., Кошелева Н.Е. Геохимия дорожной пыли (Восточный округ г. Москвы) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. Геогр. 2015. № 1. С. 23–33.
32. 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.
33. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. Справочник: в 6 кн. М.: Недра, 1994. Кн. 2: Главные р-элементы. 303 с.
34. ГОСТ 17.4.4.02-84. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа.
35. NOAA Air Resources Laboratory. URL: www.arl.noaa.gov. (last access: 30.11.2022).
36. 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. P. 2059–2077. DOI: 10.1175/BAMS-D-14-00110.1.
37. Gubanova D.P., Chkhetiani O.G., Kuderina T.M., Artamonova M.S., Iordanskii M.A., Obvintsev Yu.I. Aerosol elemental composition in high-mountain landscape: Caucasian Mineral Waters region // Proc. SPIE. 2021. V. 11916. DOI: 10.1117/12.2602161.
38. Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 30.05.2003 N 114 «О введении в действие ГН 2.1.6.1338-03» (вместе с «ГН 2.1.6.1338-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. Гигиенические нормативы», утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 21.05.2003). Зарегистрировано в Минюсте России 11.06.2003 N 4679.
39. Chen Z., Gao X., Lei J. Dust emission and transport in the Aral Sea region // Geoderma. V. 428. 2022. DOI: 10.1016/j.geoderma.2022.116177.
40. 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.
41. 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.
42. 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. и океана. 2021. Т. 34, № 6. С. 400–407; 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.
43. 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.
44. Earth: A global map of wind, weather, and ocean conditions. URL: http://earth.nullschool.net (last access: 25.07.2022).
45. Dewan N., Majestic B.J., Ketterer M.E., Miller-Schulze J.P., Shafer M.M., Schauer J.J., Solomon P.A., Artamonova M.S., Chen B.B., Imashev S.A., Carmichael G.R. Stable isotopes of lead and strontium as tracers of sources of airborne particulate matter in Kyrgyzstan // Atmos. Environ. 2015. V. 120. P. 438–446.