Том 30, номер 09, статья № 2

Аннотация:

Исследования вертикального распределения органического компонента аэрозоля в пограничном слое и свободной атмосфере проводились путем отбора проб с борта самолета-лаборатории Ту-134 «Оптик». При этом высотный диапазон был разбит на два слоя: 0,5–2,0 и 3,0–7,0 км. Показано, что вертикальное распределение органического компонента аэрозоля имеет экспоненциальный характер убывания концентрации с высотой. Падение концентрации от приземного слоя воздуха до высоты свободной тропосферы составляет 7,5 раз. Максимальная концентрация в приземном слое воздуха наблюдается для соединения н-С₁₉Н₄₀. В пограничном слое и свободной атмосфере максимум концентрации характерен для н-С₁₇Н₃₆. В свободной тропосфере соединения тяжелее н-С₂₂Н₄₆ фиксируются только на уровне следовых концентраций. В течение года происходит перераспределение органического компонента аэрозоля между приземным и пограничным слоями атмосферы.

Ключевые слова:

атмосферный аэрозоль, состав, углеводороды

Список литературы:

1. Gelencser A. Carbonaceous Aerosol. Dordrecht: Springer, 2004. 350 p.
2. Bialek J., Dall’Osto M., Monahan C., Beddows D., O’Dowd C. On the contribution of organics to the North East Atlantic aerosol number concentration // Environ. Res. Lett. 2012. V. 7. 044013. 7 p.
3. Ge X., Wexler A.S., Clegg S.L. Atmospheric amines – Part 1. A review // Atmos. Environ. 2011. V. 45, N 3. P. 524–545.
4. Virtanen A., Joutsensaari J., Koop T., Kannosto J., Yli- Pirilä P., Leskinen J., Mäkelä J.M., Holopainen J.K., Pöschl U., Kulmala M., Worsnop D.R., Laaksonen A. An amorphous solid state of biogenic secondary organic aerosol particles // Nature (Gr. Brit.) 2010. V. 467, N 7317. P. 824–827.
5. Сакерин С.М., Голобокова Л.П., Кабанов Д.М., Полькин В.В., Турчинович Ю.С., Ходжер Т.В., Хуриганова О.И. Пространственно-временная изменчивость характеристик аэрозоля на маршруте Индо-Атлантической экспедиции НИС «Академик Николай Страхов» // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 1. С. 42–52; Sakerin S.M., Golobokova L.P., Kabanov D.M., Pol’kin V.V., Turchinovich Yu.S., Khodzher T.V., Khuriganova O.I. Spatiotemporal variations in aerosol characteristics along the route of the Indian-Atlantic expedition onboard the research vessel akademik Nikolaj Strakhov // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 4. P. 349–359.
6. Поддубный В.А., Полькин В.В., Сакерин С.М., Голобокова Л.П., Лужецкая А.П., Маркелов Ю.И., Дубинкина Е.С., Хуриганова О.И. Комплексный аэрозольный эксперимент на Среднем Урале. Часть 2. Характеристики аэрозоля в приземном слое атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 12. С. 1011–1022.
7. Полькин В.В., Кабанов Д.М., Сакерин С.М., Голобокова Л.П. Результаты сравнительных исследований оптических, микрофизических характеристик и химического состава аэрозоля над акваторией Каспийского моря в 29-м и 41-м рейсах НИС «Рифт» // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 8. С. 628–635; Pol’kin V.V., Kabanov D.M., Sakerin S.M., Golobo-kova L.P. Comparative studies of optical and microphysical characteristics and chemical composition of aerosol over water basin of Caspian  Sea in the 29th and 41st cruises of RV Rift // Atmos. Ocean. Opt. 2014. V. 27, N 1. P. 16–23.
8. Михайлов Е.Ф., Миронова С.Ю., Макарова М.В., Власенко С.С., Рышкевич Т.И., Панов А.В., Андреае М.О. Исследование сезонной изменчивости углеродсодержащей фракции атмосферного аэрозоля Центральной Сибири // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2015. T. 51, № 4. C. 484–492.
9. Шевченко В.П., Стародымова Д.П., Виноградова А.А., Лисицын А.П., Макаров В.И., Попова С.А., Сивонен В.В., Сивонен В.П. Элементарный и органический углерод в атмосферном аэрозоле над северо-западным побережьем Кандалашского залива Белого моря // Докл. АН. 2015. Т. 461, № 1. С. 70–74.
10. Le Breton M., Bacak A., Muller J.B.A., O’Shea S.J., Xiao P., Ashfold M.N.R., Cooke M.C., Batt R., Shall-cross D.E., Oram D.E., Forster G., Bauguitte S.J.-B., Percival C.J. Airborne hydrogen cyanide measurements using a chemical ionisation mass spectrometer for the plume identification of biomass burning forest fires // Atmos.  Chem.  Phys.  2013.  V.13,  N 18.  P. 9217–9232.
11. Novakov T., Hegg D.A., Hobbs P.V. Airborne mea-surement of carbonaceous aerosols on the East Coast of the United States // J. Geophys. Res. D. 1997. V. 102, N 25. P. 30023–30030.
12. Asa-Awuku A., Moore R.H., Nenes A., Bahreini R., Hol-loway J.S., Brock Ch.A., Middlebrook A.M., Ryerson T.B., Jimenez J.L., DeCarlo P.F., Hecobian A.,  Weber R.J., Stickel R., Tanner D.J., Huey L.G. Airborne cloud condensation nuclei measurements during the 2006 Texas Air Quality Study // J. Geophys. Res. 2011.   V. 116.   D11201.   DOI: 10.1029/2010JD014874.
13. Duong H.T., Sorooshian A., Craven J.S., Hersey S.P., Metcalf A.R., Zhang X., Weber R.J., Jonsson H., Fla-gan R.C., Seinfeld J.H. Water – soluble organic aerosol in the Los Angeles Basin and outflow regions: Airborne and ground measurements during the 2010 CalNex field campaign // J. Geophys. Res. 2011. V. 116. D00V04. DOI: 10.1029/2011JD016674.
14. Moore R.H., Cerully K., Bahreini R., Brock C.A., Mid-dlebrook A.M., Nenes A. Hygroscopicity and composition of California CCN during summer 2010 // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. D00V12. DOI: 10.1029/ 2011JD017352.
15. Liu K., Quan J., Mu Y., Zhang Q., Liu J., Gao Y., Chen P., Zhao D., Tian H. Aircraft measurements of BTEX compounds around Beijing city // Atmos. Environ. 2013. V. 73. P. 11–15.
16. Heald C.L., Coe H., Jimenez J.L., Weber R.J., Bah-reini R., Middlebrook A.M., Russell L.M., Jolleys M., Fu T.-M., Allan J.D., Bower K.N., Capes G., Crosier J., Morgan W.T., Robinson N.H., Williams P.I., Cubison M.J., DeCarlo P.F., Dunlea E.J. Exploring the vertical profile of atmospheric organic aerosol: Comparing 17 aircraft field campaigns with a global model // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11, N 24. P. 12673–12696.
17. Lerner B.M., Gilman J.B., Aikin K.C., Atlas E.L., Gol-dan P.D., Graus M., Hendershot R., Isaacman-Van-Wertz G.A., Koss A., Kuster W.C., Lueb R.A., McLaugh-lin R.J., Peischl J., Sueper D., Ryerson T.B., Tokarek T.W., Warneke C., Bin Yuan, de Gouw J.A. An improved, automated whole air sampler and gas chromatography mass spectrometry analysis system for volatile organic compounds in the atmosphere // Atmos. Meas. Tech. 2017. V. 10, N 1. P. 291–313.
18. Анохин Г.Г., Антохин П.Н., Аршинов М.Ю., Барсук В.Е., Белан Б.Д., Белан С.Б., Давыдов Д.К., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Козлов В.С., Морозов М.В., Пан-ченко М.В., Пеннер И.Э., Пестунов Д.А., Сиков Г.П., Симоненков Д.В., Синицын Д.С., Толмачев Г.Н., Филиппов Д.В., Фофонов А.В., Чернов Д.Г., Шаманаев В.С., Шмаргунов В.П. Самолет-лаборатория Ту-134 «Оптик» // Оптика атмосф. и океана. 2011. T. 24, № 9. C. 805–816.
19. Воронецкая Н.Г., Певнева Г.С., Головко А.К., Козлов А.С., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Симоненков Д.В., Толмачев Г.Н. Углеводородный состав тропосферного аэрозоля юга Западной Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2014. T. 27, № 6. C. 496–505; Voronetskaya N.G., Pevneva G.S. Golovko A.K., Kozlov A.S., Arshinov M.Yu., Belan B.D., Simonenkov D.V., Tolmachev G.N. Hydrocarbon composition of tropospheric aerosol in the south of Western Siberia // Atmos. Ocean. Opt. 2014. V. 27, N 6. P. 547–557.
20. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Воронецкая Н.Г., Головко А.К., Давыдов Д.К., Козлов А.С., Певнева Г.С., Симоненков Д.В., Фофонов А.В. Органический аэрозоль в атмосфере Сибири и Арктики. Ч. 1. Географические особенности и временная динамика // Оптика атмосф. и океана. 2017. V. 30, № 8. C. 716–722.
21. Белан Б.Д. Динамика слоя перемешивания по аэрозольным данным // Оптика атмосф. и океана. 1994. Т. 7, № 8. С. 1045–1054.
22. Балин Ю.С., Ершов А.Д. Вертикальная структура аэрозольных полей пограничного слоя атмосферы по данным лазерного зондирования // Оптика атмосф. и океана. 1999. Т. 12, № 7. С. 616–623.
23. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д. Вертикальное распределение наночастиц в тропосфере континентального района // Оптика атмосф. и океана. 2004. Т. 17, № 7. С. 547–557.
24. Hossaini R., Mantle H., Chipperfield M.P., Montz-ka S.A., Hamer P., Ziska F., Quack B., Krüger K., Tegtmeier S., Atlas E., Sala S., Engel A., Bönisch H., Keber T., Oram D., Mills G., Ordóñez C., Saiz-Lopez A., Warwick N., Liang Q., Feng W., Moore F., Miller B.R., Maréca V., Richards N.A.D., Dorf M., Pfeilsticker K. Evaluating global emission inventories of biogenic bromocarbons // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13, N 23. P. 11819–11838.
25. Hodzic A., Kasibhatla P.S., Jo D.S., Cappa Ch.D., Jimenez J.L., Madronich S., Park R.J. Rethinking the global secondary organic aerosol (SOA) budget: Stronger production, faster removal, shorter lifetime // Atmos. Chem. Phys. 2016. V. 16, N 12. P. 7917–7941.
26. Ивлев Л.С. Химический состав и структура атмосферных аэрозолей. Л.: Изд-во ЛГУ, 1982. 268 с.
27. Jaenicke R. Tropospheric aerosols, in Aerosol-Cloud-Climate Interactions / P.V. Hobs (ed.). San Diego: Academic Press, 1993. P. 1–31.
28. Seinfeld J.H., Pandis S.N. Atmospheric chemistry and physics: From air pollution to climate change. New York: John Wiley & Sons, 1998. 1327 p.
29. Jones B.T., Muller J.B.A., O'Shea S.J., Bacak A., Le Breton M., Bannan T.J., Leather K.E., Booth A.M., Illingworth S., Bower K., Gallagher M.W., Allen G., Shallcross D.E., Bauguitte S.J.B., Pyle J.A., Percival C.J. Airborne measurements of HC(O)OH in the European Arctic: A winter summer comparison // Atmos. Environ. 2014. V. 99. P. 556–567.
30. Brown S.S., Dubé W.P., Bahreini R., Middlebrook A.M., Brock C.A., Warneke C., de Gouw J.A., Washenfel-der R.A., Atlas E., Peischl J., Ryerson T.B., Hollo-way J.S., Schwarz J.P., Spackman R., Trainer M., Par-rish D.D., Fehshenfeld F.C., Ravishankara A.R. Biogenic VOC oxidation and organic aerosol formation in an urban nocturnal boundary layer: Aircraft vertical profiles in Houston, TX // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13, N 22. P. 11317–11337.
31. Williams J.E., Le Bras G., Kukui A., Ziereis H., Bren-ninkmeijer C.A.M. The impact of the chemical production of methyl nitrate from the NO + CH₃O₂ reaction on the global distributions of alkyl nitrates, nitrogen oxides and tropospheric ozone: A global modelling study // Atmos. Chem. Phys. 2014. V. 14, N 5. P. 2363–2382.
32. Li J., Mao J., Min K.-E., Washenfelder R.A., Brown S.S., Kaiser J., Keutsch F.N., Volkamer R., Wolfe G.M., Hanisco T.F., Pollack I.B., Ryerson T.B., Graus M., Gilman J.B., Lerner B.M., Warneke C., de Gouw J.A., Middlebrook A.M., Liao J., Welti A., Henderson B.H., McNeill V.F., Hall S.R., Ullmann K., Donner L.J., Paulot F., Horowitz L.W. Observational constraints on glyoxal production from isoprene oxidation and its contribution to organic aerosol over the Southeast United States // J. Geophys. Res.: Atmos. 2016. V. 121, N 16. P. 9849–9861.
33. Hayes P.L., Ortega A.M., Cubison M.J., Froyd K.D., Zhao Y., Cliff S.S., Hu W.W., Toohey D.W., Flynn J.H., Lefer B.L., Grossberg N., Alvarez S., Rappenglück B., Taylor J.W., Allan J.D., Holloway J.S., Gilman J.B., Kuster W.C., de Gouw J.A., Massoli P., Zhang X., Liu J., Weber R.J., Corrigan A.L., Russell L.M., Isaacman G., Worton D.R., Kreisberg N.M., Goldstein A.H., Thalman R., Waxman E.M., Volkamer R., Lin Y.H., Surratt J.D., Kleindienst T.E., Offenberg J.H., Dusanter S., Griffith S., Stevens P.S., Brioude J., Angevine W.M., Jimenez J.L. Organic aerosol composition and sources in Pasadena, California, during the 2010 CalNex campaign // J. Geophys. Res.: Atmos. 2013. V. 118, N 16. P. 9233–9257. DOI: 10.1002/jgrd.50530.
34. Marais E.A., Jacob D.J., Jimenez J.L., Campuzano-Jost P., Day D.A., Hu W., Krechmer J., Zhu L., Kim P.S., Miller C.C., Fisher J.A., Travis K., Yu K., Hanisco T.F., Wolfe G.M., Arkinson H.L., Pye H.O.T., Froyd K.D., Liao J., McNeill V.F. Aqueous-phase mechanism for secondary organic aerosol formation from isoprene: Application to the southeast United States and co-benefit of SO₂ emission controls // Atmos. Chem. Phys. 2016. V. 16, N 3. P. 1603–1618.
35. Ehn M., Kleist E., Junninen H., Petaja T., Lonn G., Schobesberger S., Dal Maso M., Trimborn A., Kulmala M., Worsnop D.R., Wahner A., Wildt J., Mentel Th.F. Gas phase formation of extremely oxidized pinene reaction products in chamber and ambient air // Atmos. Chem. Phys. 2012. V. 12, N 11. P. 5113–5127.
36. Jokinen T., Kausiala O., Garmash O., Peräkylä O., Jun-ninen H., Schobesberger S., Chao Yan, Sipilä M., Ris-sanen M.P. Production of highly oxidized organic compounds from ozonolysis of β-caryophyllene: Laboratory and field measurements // Boreal Environ. Res. 2016. V. 21, N 3–4. P. 262–273.
37. Белан Б.Д., Рассказчикова Т.М., Скляднева Т.К. Синоптический режим Томска за 1993–2004 гг. // Оптика атмосф. и океана. 2005. Т. 18, № 10. С. 887–892.
38. Park J., Lee S., Kang M., Cho H.-J., Lee K., Park K. Seasonal characteristics of submicrometer organic aerosols in urban Gwangju, Korea using an aerosol mass spectrometer // Atmos. Environ. 2013. V. 80. P. 445–454.
39. Vestenius M., Hellén H., Levula J., Kuronen P., Hel-minen K.J., Nieminen T., Kulmala M., Hakola H. Acidic reaction products of monoterpenes and sesquiterpenes in atmospheric fine particles in a boreal forest // Atmos. Chem. Phys. 2014. V. 14, N 15. P. 7883–7893.
40. Nieminen T., Asmi A., Dal Maso M., Aalto P.P., Ke-ronen P., Petäjä T., Kulmala M., Kerminen V.-M. Trends in atmospheric new-particle formation: 16 years of observations in a boreal-forest environment // Boreal Environ. Res. 2014. V. 19, suppl. B. P. 191–214.
41. Jokinen T., Kausiala O., Garmash O., Peräkylä O., Junninen H., Schobesberger S., Chao Yan, Sipilä M., Rissanen M.P. Production of highly oxidized organic compounds from ozonolysis of β-caryophyllene: Laboratory and field measurements // Boreal Environ. Res. 2016. V. 21, N 3–4. P. 262–273.
42. Chang R.Y.-W., Leck C., Graus M., Muller M., Paa-tero J., Burkhart J.F., Stohl A., Orr L.H., Hayden K., Li S.-M., Hansel A., Tjernstrom M., Leaitch W.R., Abbatt J.P.D. Aerosol composition and sources in the central Arctic Ocean during ASCOS // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11, N 20. P. 10619–10636.
43. Schmale J., Schneider J., Nemitz E., Tang Y.S., Dragosits U., Blackall T.D., Trathan P.N., Phillips G.J., Sutton M., Braban C.F. Sub-Antarctic marine aerosol: Dominant contributions from biogenic sources // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13, N 17. P. 8669–8694.
44. Fu P.Q., Kawamura K., Chen J., Charriere B., Sempere R. Organic molecular composition of marine aerosols over the Arctic Ocean in summer: Contributions of primary emission and secondary aerosol formation // Biogeosciences. 2013. V. 10, N 2. P. 653–667.